Giáo trình Cơ học đất - Trường Đại học Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

CƠ HỌC ĐẤT

NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Thời gian: 45 tiết lý thuyết (3 tín chỉ)

Biên soạn: PGS.TS. Tô Văn Lận

Năm 2023

MỤC LỤC

MỤC LỤC ............................................................................................................................... 1

LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................................. 9

GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU ............................................................................................ 11

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 13

1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA CƠ HỌC ĐẤT .................................................... 13

2. NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT .............................................................. 13

3. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠ HỌC ĐẤT ................................... 14

Chương 1 ............................................................................................................................... 16

SỰ HÌNH THÀNH VÀ BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT ............................................... 16

1.1 NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT .......................................... 16

1.1.1 Phong hóa ....................................................................................................... 16

1.1.2 Chuyển dời ..................................................................................................... 16

1.1.3 Trầm tích ........................................................................................................ 16

1.2 CÁC PHA HỢP THÀNH ĐẤT .................................................................................. 17

1.2.1 Pha rắn............................................................................................................ 17

1.2.1.1 Thành phần khoáng........................................................................................ 17

1.2.1.2 Thành phần hạt .............................................................................................. 17

1.2.1.3 Hình dạng hạt ................................................................................................ 18

1.2.2 Pha lỏng.......................................................................................................... 18

1.2.2.1 Nước trong khoáng vật của hạt đất ............................................................... 18

1.2.2.2 Nước kết hợp mặt ngoài của hạt đất .............................................................. 18

1.2.2.3 Nước tự do...................................................................................................... 19

1.2.3 Pha khí............................................................................................................ 19

1.3 KẾT CẤU VÀ CƠ CẤU CỦA ĐẤT .......................................................................... 20

1.3.1 Kết cấu của đất ............................................................................................... 20

1.3.2 Cơ cấu của đất ................................................................................................ 21

1.4 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT ........................................................................ 21

1.4.1 Các chỉ tiêu vật lý cơ bản ............................................................................... 22

1.4.2 Các chỉ tiêu vật lý khác .................................................................................. 23

1.4.3 Các công thức tính gián tiếp .......................................................................... 24

1.5 CÁC CHỈ TIÊU TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT ............................................................. 27

1.5.1 Đối với đất cát ................................................................................................ 27

1.5.1.1 Đánh giá độ chặt ............................................................................................ 28

1.5.1.2 Đánh giá độ ẩm .............................................................................................. 29

1.5.2 Đối với đất dính ............................................................................................. 29

1.6 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT ĐẤT.................................................................... 31

1.6.1 Nội dung của phương pháp rây sàng ............................................................. 32

1.6.1.1 Phương thức sàng khô ................................................................................... 32

1.6.1.2 Phương thức sàng ướt .................................................................................... 36

1.6.2 Nội dung của phương pháp tỷ trọng kế ......................................................... 37

1.7 PHÂN LOẠI ĐẤT ....................................................................................................... 41

1.7.1 Phân loại đất rời ............................................................................................. 41

1.7.2 Phân loại đất dính .......................................................................................... 41

1.7.3 Phân loại một số loại đất đặc biệt .................................................................. 42

1.7.3.1 Đất bùn .......................................................................................................... 42

1.7.3.2 Đất có chứa tàn tích thực vật, than bùn ........................................................ 42

1.7.3.3 Đất lún ướt ..................................................................................................... 43

1.7.3.4 Đất trương nở ................................................................................................ 43

1.7.4 Phân loại đất theo nguồn gốc thành tạo, tuổi và kiểu trầm tích ..................... 44

1.7.4.1 Đất tàn tích .................................................................................................... 44

1.7.4.2 Đất sườn tích.................................................................................................. 45

1.7.4.3 Đất trầm tích, bồi tích sông ........................................................................... 45

1.7.4.4 Đất trầm tích biển .......................................................................................... 45

1.7.4.5 Đất lũ tích ...................................................................................................... 45

1.7.4.6 Đất phong tích ............................................................................................... 45

1.7.4.7 Đất trầm tích hồ ............................................................................................. 46

1.7.4.8 Đất trầm tích đầm lầy, tích tụ hữu cơ ............................................................ 46

1.8 ĐẦM CHẶT ĐẤT ....................................................................................................... 46

1.8.1 Khái niệm ....................................................................................................... 46

1.8.2 Thí nghiệm đầm chặt Proctor ........................................................................ 47

1.8.3 Thí nghiệm đầm chặt CBR ............................................................................ 49

1.9 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP ...................................................... 52

1.9.1 Tóm tắt lý thuyết ............................................................................................ 52

1.9.2 Câu hỏi ........................................................................................................... 52

1.9.3 Bài tập ............................................................................................................ 52

Chương 2 .............................................................................................................................. 57

PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT .............................................................................. 57

2.1 KHÁI NIỆM ................................................................................................................ 57

2.2 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN ĐẤT NỀN ............... 57

2.2.1 Nền đồng nhất ................................................................................................ 58

2.2.1.1 Khi không có mực nước ngầm ....................................................................... 58

2.2.1.2 Khi có mực nước ngầm .................................................................................. 59

2.2.2 Nền nhiều lớp................................................................................................. 59

2.2.3 Ứng suất tổng, áp lực nước lỗ rỗng, ứng suất hiệu quả ................................. 61

2.3 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DO TẢI TRỌNG NGOÀI GÂY NÊN - TRƯỜNG HỢP

NỀN ĐỒNG NHẤT ..................................................................................................... 62

2.3.1 Bài toán không gian ....................................................................................... 62

2.3.1.1 Bài toán cơ bản: lực tập trung thẳng đứng trên bán không gian .................. 62

2.3.1.2 Lực tập trung nằm ngang trên bán không gian ............................................. 66

2.3.1.3 Lực tập trung thẳng đứng đặt trong đất ........................................................ 67

2.3.2 Phân bố ứng suất trong trường hợp bài toán không gian ............................... 67

2.3.2.1 Tải trọng phân bố đều trên diện tích hình chữ nhật ...................................... 67

2.3.2.2 Tải trọng phân bố hình tam giác.................................................................... 74

2.3.2.3 Tải trọng phân bố đều trên diện hình tròn và vành tròn ............................... 76

2.3.2.4 Tải trọng nằm ngang phân bố đều ................................................................. 77

2.3.3 Phân bố ứng suất trong trường hợp bài toán phẳng ....................................... 81

2.3.3.1 Tải trọng đường thẳng - Bài toán Flamant ................................................... 81

2.3.3.2 Tải trọng phân bố đều hình băng ................................................................... 81

2.3.3.3 Tải trọng phân bố hình tam giác.................................................................... 85

2.3.3.4 Tải trọng hình băng phân bố đều nằm ngang ................................................ 90

2.4 ỨNG SUẤT THỦY ĐỘNG DO DÒNG CHẢY THẤM GÂY NÊN ....................... 91

2.4.1 Khái niệm ....................................................................................................... 91

2.4.2 Xác định ứng suất thủy động ......................................................................... 91

2.5 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG............................................................ 93

2.5.1 Phân loại móng theo độ cứng......................................................................... 93

2.5.2 Phân bố ứng suất dưới đáy móng dựa theo lý thuyết đàn hồi ........................ 94

2.5.2.1 Phân bố ứng suất dưới đáy móng cứng ......................................................... 94

2.5.2.2 Phân bố ứng suất dưới đáy móng có độ cứng hữu hạn ................................. 97

2.5.2.3 Phân bố ứng suất dưới đáy móng dựa theo mô hình nền Winkler ................ 97

2.6 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP .................................................... 103

2.6.1 Tóm tắt lý thuyết .......................................................................................... 103

2.6.2 Câu hỏi ......................................................................................................... 103

2.6.3 Bài tập .......................................................................................................... 103

Chương 3 ............................................................................................................................. 108

BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT VÀ TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG ............................. 108

3.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT ......................................................... 108

3.1.1 Tính thấm của đất. Gradient thuỷ lực ban đầu trong đất sét ........................ 108

3.1.2 Tính nén lún của đất ..................................................................................... 109

3.1.2.1 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm nén không nở hông 110

3.1.2.2 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm nén ba trục ............ 116

3.1.2.3 Xác định tính nén lún của đất dựa vào kết quả thí nghiệm bàn nén ngoài hiện

trường ........................................................................................................... 116

3.1.2.4 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và xuyên

động ngoài hiện trường................................................................................ 119

3.2 BIẾN DẠNG VÀ LÚN CỦA NỀN ĐẤT ................................................................. 120

3.2.1 Biến dạng của nền ........................................................................................ 120

3.2.2 Lún của nền .................................................................................................. 120

3.2.3 Các phương pháp tính toán độ lún của nền đất ............................................ 121

3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO PHƯƠNG PHÁP CỘNG

LÚN CÁC LỚP PHÂN TỐ ...................................................................................... 121

3.3.1 Phạm vi áp dụng, nguyên tắc tính toán ........................................................ 121

3.3.2 Nội dung phương pháp cộng lún các lớp phân tố ........................................ 122

Giáo trình Cơ học đất - Trường Đại học Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi