intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Tài liệu ôn thi cao học môn Cơ học đất

Chia sẻ: Ngo Hung Hung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST
Báo xấu
224
lượt xem 50
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu ôn thi cao học môn Cơ học đất có nội dung tóm tắt lý thuyết và bài tập của Chương 1 - Bản chất vật lý của đất. Tham khảo nội dung tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu ôn thi cao học môn Cơ học đất

  1. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT TÓM TẮT LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1- BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 1.1. CÁC LOẠI TRẦM TÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NÓ 1.1.1 Tàn tích: Sau khi bị phong hóa, đất nằm nguyên tại chỗ, các hạt của nó đều có góc cạnh và thành phần hóa học không thay đổi so với đá gốc. 1.1.2 Sườn tích: Sản phẩm phong hóa bị nước mưa, tuyết cuốn từ trên núi cao xuống lưng chừng hoặc chân dốc rồi lắng đọng ở đó. 1.1.3 Trầm tích: Các sản phẩm phong hóa sẽ được nước, gió cuốn đi nên có đặc điểm hạt tròn, cạnh… và thành phần hóa học có sự thay đổi lớn so với đá gốc. Tàn tích Sườn tích Trầm tích Hình 1.1 Mô tả các dạng trầm tích của đất 1.2. CÁC PHA TẠO THÀNH ĐẤT VÀ TÁC DỤNG LẪN NHAU GIỮA CHÚNG Đất là loại vật thể rời, phân tán, không liên tục như các vật liệu khác. Ở trạng thái tự nhiên đất là một hệ thống phức tạp bao gồm các hạt khoáng vật bé có kích thước khác nhau hợp thành. Các hạt này tạo thành khung kết cấu có nhiều lỗ rỗng, trong đó chứa nước và khí. Có thể xem đất gồm 3 thể (3 pha) tạo thành: - Pha rắn: Hạt đất - Pha lỏng: Nước trong đất - Pha khí: Khí trong đất T raïn g th aùi tö ï n h ieân K hí N öôùc K hí N öôùc R aén R aén R aén B aûo h o øa B aûo h o øa K h o â h o aøn m o ät p h aàn h o aøn to aøn to a øn Hình 1.2 Mô hình đất 3 pha GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 1
  2. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT 1.2.1 Pha rắn: Chiếm phần lớn thể tích của đất và ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của đất, gồm các hạt khoáng vật (hạt đất) có kích thước từ vài cm đến vài phần 100 hay vài/1000 mm. Tính chất của đất phụ thuộc vào: ¾ Thành phần khoáng ¾ Thành phần hạt Thành phần khoáng: gồm các hạt nguyên sinh và thứ sinh: • Nguyên sinh: Mica; thạch anh, fenfat… • Thứ sinh: khoáng vật sét, mica trắng, thạch cao… Thành phần hạt: • Kích thước: Tên hạt đất được phân theo từng nhóm tùy thuộc vào kích thước của nó. TÊN HẠT ĐẤT KÍCH THƯỚC HẠT D (mm) Đá lăn >100 Hạt cuội 100 ÷ 10 Hạt sỏi 10 ÷ 2 Hạt cát 2 ÷ 0.1 Hạt bụi 0.1 ÷ 0.005 Hạt sét 0,074 mm, cho các hạt lọt qua các sàng với mắt lưới đã được xác định trước kích thước (thí nghiệm rây sàng). Tính % trọng lượng nhỏ hơn (khối lượng đất lọt qua rây có đường kính D / khối lượng tổng cộng của mẫu đất). - Phương pháp lắng đọng: D < 0,074 mm, dựa vào định luật Stockes cho vật thể hình cầu rơi trong một chất lỏng phụ thuộc vào đường kính D, tỉ trọng hạt, tỉ trọng dung dịch và độ nhớt dung dịch (thí nghiệm lắng đọng). % trọng lượng mịn hơn Cở rây / số hiệu 2 3 1 log D Hình 1.3 Các dạng đường cong cấp phối hạt Có 3 dạng cấp phối chính: _ Dạng thoai thoải (1): cấp phối tốt _ Dạng dốc đứng (2): cấp phối xấu _ Dạng bậc thang (3): cấp phối trung bình GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 2
  3. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT • Hình dạng hạt đất: Có nhiều dạng: đơn, cầu, hình góc cạnh, hình phiến, lá, que, kim … Hạt thô: Phiến, lá Hạt mịn: kim, que 1.2.2 Pha lỏng: Là nước trong các lỗ rỗng của đất, bao gồm: a/ Nước trong hạt khoáng vật: là loại nước trong mạng tinh thể của đất tồn tại ở dạng phân tử H2O hoặc dạng ion. Nước này chỉ có thể tách rời hạt khoáng vật ở nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn. Loại nước này không ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định và biến dạng của đất nền. b/ Nước liên kết mặt ngoài: gồm 2 loại • Nước hút bám: là loại nước bám rất chặt vào mặt ngoài hạt đất. Loại nước này không có khả năng hòa tan trong muối, không có khả năng dịch chuyển từ hạt này sang hạt khác, không truyền áp lực thủy tĩnh. • Nước màng mỏng: gồm nước liên kết mạnh và nước liên kết yếu o Nước liên kết mạnh: bám tương đối chặt vào các hạt khoáng vật, không có khả năng hòa tan trong muối, không truyền áp lực thủy tĩnh nhưng có khả năng dịch chuyển từ hạt này sang hạt khác. o Nước liên kết yếu: là lớp nước ngoài cùng của hạt đất có tính chất giống như nước ở thể lỏng thông thường. c/ Nước tự do: bao gồm nước mao dẫn và nước trọng lực • Nước mao dẫn: phát sinh do trong đất có lổ rỗng, dưới lực căng mặt ngoài mà chúng tồn tại trong các lỗ rỗng chằng chịt đó. • Nước trọng lực: tồn tại do quá trình chênh lệch cột áp. Nước này có tính chất như nước ở thể lỏng trạng thái thường. Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, nước này sẽ thoát ra ngoài gây nên độ lún đáng kể của nền công trình. Các công nghệ xử lý nền hiện nay như giếng cát, bấc thấm… kết hợp với gia tải trước với mục đích làm cho nước tự do thoát ra trước khi xây dựng công trình nhằm giảm độ lún của nền. Nöôùc töï do (trong loã roãng) Haït Nöôùc trong khoaùng vaät Nöôùc lieân keát yeáu haït khoaùng vaät Nöôùc maøng moûng Nöôùc lieân keát maïnh Nöôùc huùt baùm Hình 1.4 Các dạng nước trong hạt khoáng vật GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 3
  4. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT 1.2.3 Pha khí: tồn tại bên trong lỗ rỗng, có thể hòa tan trong nước hoặc không, gồm • Khí kín: không thông với khí quyển bên ngoài. Nó ảnh hưởng rõ rệt đến tính biến dạng của đất nền, tạo nên tính nén và tăng tính đàn hồi của đất. • Khí hở: thông với khí quyển, khi chịu tải trọng khí này sẽ thoát ra ngoài gây nên độ lún của đất nền. 1.3. CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT VÀ TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT 1.3.1 Các chỉ tiêu tính chất của đất Khoâng khí Qw Qa Vw Va Vv Q = Qa + Qw + Qs Nöôùc V = Va + Vw + Vs Q V Vv = Va + Vw Raén Qs Vs 1.3.1.1 Trọng lượng riêng (dung trọng): đơn vị kN/m3, T/m3, G/cm3 . Đây là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh độ chặt của đất, được sử dụng nhiều trong tính toán.. ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên (đất ướt) Q γ= V Đất tốt: γ > 19 kN/m3 Trung bình: γ = 17 ÷ 19 kN/m3 Yếu: γ < 17 kN/m3 Bùn yếu: γ = 14 ÷ 16 kN/m3 Cách xác định γ : Đối với đất dính, hạt mịn: dùng dao vòng đã biết thể tích V để lấy mẫu, cân trọng lượng mẫu Q, từ đó xác định được γ. Đối với đất dính, có hạt sỏi sạn: mẫu đất, sau khi cân trọng lượng Q, được nhúng vào parafin nóng chảy để bọc kín rồi nhúng vào nước xác định thể tích V Ngoài ra ta có thể dùng các thí nghiệm nón cát, túi nước hoặc phóng xạ để xác định khối lượng riêng tự nhiên. ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) khô : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái hoàn toàn khô, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích đất. Qs γd = V Cách xác định γd : có thể xác định trực tiếp như dung trọng tự nhiên với Qs là khối lượng hạt đất đã sấy khô hoàn toàn (1050C, trong 24h) hoặc gián tiếp qua các công thức tính đổi. ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) hạt : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái hoàn toàn chặt khô, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích hạt. GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 4
  5. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Qs γs = Vs Cách xác định γs : với Qs là khối lượng hạt đất đã sấy khô hoàn toàn (1050C, trong 24h) và xác định Vs theo nguyên tắc: cho mẫu đất đã sấy khô vào một bình nước đã biết thể tích, đo thể tích nước do các hạt chiếm chỗ, sau đó loại bỏ các bọt khí bằng cách hút chân không hoặc đun nóng ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) no nước : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở trạng thái no nước (bão hòa, các lỗ rỗng của đất chứa đầy nước). Qs + Qw γ sat = V với Qw là khối lượng của nước khi nước lấp đầy các lỗ rỗng ¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) đẩy nổi : là trọng lượng riêng của đất nằn dưới mực nước ngầm có xét đến lực đẩy Archimède. Q s − Qw Q s − V s γ w γ'= = V V Nếu mẫu đất hoàn toàn bão hòa thì γ ' = γ sat − γ w Với γw là trọng lượng riêng (dung trọng) của nước - thường lấy γw = 10 kN/m3 1.3.1.2 Tỷ trọng: là tỷ số giữa trọng lượng riêng hạt và trọng lượng riêng nước γs Gs = γw Tỉ trọng Gs phụ thuộc vào từng loại đất: Cát Gs = 2,65 ÷ 2,67 Cát pha bụi (silt) Gs = 2,67 ÷ 2,70 Sét Gs = 2,70 ÷ 2,80 Đất chứa nhiều mica và sắt Gs = 2,65 ÷ 2,67 Đất hữu cơ Gs < 2,0 1.3.1.3 Độ ẩm (độ chứa nước): là tỷ số giữa trọng lượng nước trong lỗ rỗng Qw và trọng lượng hạt Qs , đơn vị tính % Qw W= x100 (%) Qs Đất càng yếu thì có độ ẩm càng lớn. Đất tương đối tốt có W < 30%, đất bùn có W > 50%. 1.3.1.4 Độ bão hòa (độ no nước): là phân lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất, được định nghĩa là tỷ số giữa thể tích nước Vw và thể tích lỗ rỗng Vv, đơn vị tính % Vw Sr = x100 (%) Vv Sr ≤ 50% : đất ít ẩm 50% < Sr ≤ 85% : đất hơi ẩm Sr > 85% : đất bão hòa. GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 5
  6. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT 1.3.1.5 Độ rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng Vv và thể tích mẫu đất V, đơn vị tính theo % hoặc số thập phân. Vv n= V 1.3.1.6 Hệ số rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng Vv và thể tích hạt Vs, đơn vị tính theo % hoặc số thập phân. Vv e= Vs Đất càng yếu thì hệ số rỗng càng lớn. e < 1 đất khá chặt e > 1 đất rời, xốp 1.3.1.7 Độ chứa không khí Av : là tỷ số giữa giữa thể tích không khí trong lỗ rỗng Va và thể tích riêng của đất ν Khoâng khí Dùng mô hình thể t ích rắn đơn vị (Vs = 1), ta có: Qw Q a V w Va Vv = e V= 1+e ; Vw= Sr . e Nöôùc V = 1+e ⇒ Va = Vv − Vw = e − Sr e = e(1 − Sr ) Q Va e(1 − S r ) Vs = 1 Raén ⇒ Av = = = n(1 − S r ) Qs V 1+ e Các công thức qui đổi: dựa vào sơ đồ 3 pha và ý nghĩa vật lý của các chỉ tiêu, ta chứng minh được các công thức sau: (W, n tính theo đơn vị %) Gs γ w (1 + 0,01 W) e= −1 γ γs n 1) e= −1 e= γd 100 − n Gsγ .0.01W 0.01WGs 2) Sr = (%) ; S r = (%) Gsγ w (1 + 0.01W ) − γ e γd 3) γ s = Gs γ w γs = 1 − 0,01n γ γd = 4) γ d = γ s (1 − 0, 01 n) 1 + 0,01 W (G −1) γ w 5) γ ' = s 1+ e e n= (%) 6) 1 + e 1.3.2 Các chỉ tiêu trạng thái của đất 1.3.2.1 Các chỉ tiêu trạng thái của đất dính (sét, sét pha, cát pha) Tùy theo độ ẩm mà đất hạt mịn có thể ở những trạng thái khác nhau. Ta có thể biểu diễn các trạng thái của đất theo quan hệ W – V GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 6
  7. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Theå tích V Ñoä aåm töï nhieân W T.thaùi T.thaùi nhaõo T.thaùi deûo T.thaùi nöõa raén raén Wco Wp WL Ñoä aåm W% Hình 1.5 Trạng thái của đất theo quan hệ W – V ¾ Giới hạn co: Wc= WS ¾ Giới hạn dẻo: Wd = Wp ¾ Giới hạn nhão: Wnh = WL Xác định chỉ số dẻo: Ip = A = WL - Wd W − WP Xác định độ sệt: IL = B = IP Các phương pháp xác định giới hạn nhão ¾ Dùng chỏm cầu Casagrande: _ Duøng khoaûng 100 g ñaát ñaõ ñöôïc saáy khoâ, nghieàn nhoû cho qua raây No.40. Troän ñaát vôùi nöôùc vöøa ñuû nhaõo treân kính phaúng (hoaëc trong cheùn söù) vaø uû ñaát toái thieåu trong khoaûng thôøi gian laø 2 giôø. Treùt ñaát vaøo Duøng dao caét raõnh Ñaát kheùp laïi sau choûm caàu vaïch 1 ñöôøng khi quay 2mm _ Cho ñaát vaøo khoaûng 2/3 ñóa khum, traùnh taïo boït khí trong ñaát, ñeå moät khoaûng troáng ôû phaàn treân choã tieáp xuùc vôùi moùc treo chöøng 1/3 ñöôøng kính ñóa, ñaûm baûo ñoä daøy cuûa lôùp ñaát khoâng nhoû hôn 10 mm. _ Duøng dao caét raõnh chia ñaát ra laøm 2 phaàn theo phöông vuoâng goùc vôùi truïc quay. _ Quay ñeàu caàn quay vôùi vaän toác khoaûng 2 voøng/sec, ñeám soá laàn rôi N cho ñeán khi ñaát trong ñóa kheùp laïi moät ñoaïn daøi 12,7mm (1/2 inch). _ Laáy khoaûng 10g – 20g ñaát ôû vuøng xung quanh raõnh kheùp ñeå xaùc ñònh ñoä aåm (caân maãu ñaát Æ ñem saáy khoâ Æ caân maãu ñaát khoâ Æ xaùc ñònh ñöôïc ñoä aåm). _ Taêng hoaëc giaûm ñoä aåm cuûa maãu ñaát vaø thöïc hieän laïi thí nghieäm nhö treân khoaûng 3 laàn sao cho soá laàn rôi cuûa laàn thí nghieäm thöù nhaát khoaûng 10 đếnđ20; laàn hai khoaûng 20 đến 30; laàn ba khoaûng 30 đến 40. GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 7
  8. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Ñoä aåm W % (W1, N1) (W2, N2) WL (W3, N3) N = 25 log N Hình 1.6 Bieåu ñoà xaùc ñònh giôùi haïn nhaõo ¾ Xaùc ñònh giôùi haïn deûo WP : _ Laáy phaàn ñaát dö ôû thí nghieäm xaùc ñònh giôùi haïn nhaõo, ñeå khoâ cho gaàn ñeán giôùi haïn deûo (caàm naém khoâng dính tay nhöng vaãn coøn tính deûo). _ Duøng 4 ñaàu ngoùn tay ñeå laên ñaát treân kính môø cho ñeán khi treân thaân caùc daây ñaát coù D ≈ 3mm xuaát hieän caùc veát nöùt maø khoaûng caùch giöõa caùc veát nöùt khoaûng10mm. o Neáu vôùi ñöôøng kính ñoù, que ñaát vaãn chöa nöùt thì ñem veâ noù thaønh hoøn vaø tieáp tuïc laên ñeán chöøng naøo ñaït ñöôïc keát quaû nhö treân. o Neáu treân daây ñaát coù D>3mm maø ñaõ xuaát hieän veát nöùt thì ta theâm nöôùc vaøo, se laïi. Laáy nhöõng daây ñaát ñaït ñöôïc ñieàu kieän nhö treân ñem xaùc ñònh ñoä aåm. Ñoä aåm naøy chính laø giôùi haïn deûo cuûa ñaát. Xác định trạng thái của đất dựa vào độ sệt: TÊN ĐẤT VÀ TRẠNG THÁI ĐỘ SỆT IL Rắn IL < 0 Cát pha Dẻo 0 ≤ IL ≤1 Nhão IL > 1 Rắn IL < 0 Nữa rắn 0 < IL ≤ 0.25 Dẻo cứng 0.25 < IL ≤ 0.5 Sét pha, sét Dẻo mềm 0. 5 < IL ≤ 0.75 Dẻo nhão 0. 75 < IL ≤ 1 Nhão IL > 1 GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 8
  9. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Phân loại trạng thái theo ASTM Trạng thái của đất dính được phân thành 3 trạng thái chính IL < 0 : Cứng 0 ≤ IL ≤ 1 : Dẻo IL > 1 : Chảy Phân loại trạng thái theo kết quả của thí nghiệm SPT Phân loại đất dính và đất rời dựa vào số N của SPT Đất dính Đất rời N Trạng thái N Trạng thái 30 Cứng > 50 Rất cứng 1.3.2.2 Các chỉ tiêu trạng thái của đất rời (cát, đất hòn lớn): γs Ta xác định trạng thái đất rời dựa vào hệ số rỗng: e = −1 γd LOẠI ĐẤT CHẶT CHẶT VỪA XỐP Cát sỏi, thô, vừa e < 0.55 0.55 ≤ e ≤0.70 e > 0.70 Cát nhỏ e < 0.60 0.60 ≤ e ≤ 0.75 e > 0.75 Cát bột e < 0.60 0.60 ≤ e ≤ 0.80 e > 0.80 Ngoài hệ số rỗng, ta còn xác định trạng thái đất rời bằng độ chặt tương đối: emax _ e0 Dr = emax _ emin Với : e0 : hệ số rỗng của đất ở trạng thái tự nhiên emax : hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời rạc nhất emin : hệ số rỗng của đất ở trạng thái chặt nhất Theo ASTM xác định trạng thái của đất dựa vào Dr γ d − γ d . min γ d . max Dr = γ d . max − γ d . min γ d Cách xác định Dr: • emax : Sấy khô mẫu đất rồi cho nhẹ nhàng vào bình khắc độ từ đó xách định được V, sau đó cho vào bình chứa nước để xác định Vs , từ đó xác định được emax. GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 9
  10. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT • emin : Dùng chấn động để nén chặt mẫu đất đến một thể tích không đổi trong bình có khắc độ, từ đó xác định V, cho nước vào thì xác định được Vs, xác định được emin. Phương pháp này còn hạn chế vì do ảnh hưởng của cách thực hiện xác định emax , emin chưa thực sự chính xác. Dr Trạng thái của đất 0 ≤ Dr < 0,33 Xốp 0,33 ≤ Dr < 0,67 Chặt vừa 0,67 ≤ Dr ≤ 1,0 Chặt 1.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT 1.4.1 Định nghĩa về đầm chặt Đầm chặt đất là cho tải trọng động lập đi lập lại nhiều lần để làm cho nền đất được đặc chắc nhất, sau đó có thể xây dựng công trình lên trên. Quá trình đầm chặt làm tăng dung trọng của đất là do thể tích lỗ rỗng giảm, tức là nước và khí sẽ nhanh chóng thoát ra ngoài. Đầm chặt thường được thực hiện bằng cách cơ học như đần lăn, đầm nện hoặc rung đất. 1.4.2 Mục tiêu của việc đầm chặt Giảm hệ số rỗng Æ giảm hệ số thấm của đất. Tăng độ bền chống cắt, do đó, tăng sức chịu tải của đất. Làm giảm độ lún của công trình. 1.4.3 Thí nghiệm đầm chặt ¾ Dụng cụ: _ Khuoân ñaàm Proctor tieâu chuaån, coù theå tích V = 944cm3 , troïng löôïng khuoân vaø ñaùy khuoân Q = 4250g (ñoái vôùi thieát bò taïi boä moân đñòa cô neàn moùng ÑHBK) _ Buùa ñaàm coù troïng löôïng 2,5kg ; chieàu cao rôi 30,48 cm ¾ Trình töï : _ Duøng khoaûng 3 Æ 5 kg ñaát ñaõ saáy hoaëc phôi khoâ, duøng chaøy laøm tôi ñaát vaø cho qua raây No.4 (4,76mm). _ Theâm nöôùc vaøo ñaát khoâ ñeå taïo ñoä aåm ban ñaàu cho maãu ñaát, troän ñeàu. Neáu khoái löôïng ñaát bò haïn cheá cho pheùp söû duïng laïi ñaát sau laàn laøm thí nghieäm ñaàu tieân ñeå cheá bò maãu cho laàn laøm thí nghieäm tieáp theo. Ñoä aåm yeâu caàu cho laàn thí nghieäm ñaàu tieân ñoái vôùi caùt laø khoaûng 5%; ñoái vôùi ñaát seùt laø khoaûng10%. Nhöõng laàn tieáp theo ñoä aåm seõ taêng leân 2-3%. _ Cho ñaát vaøo khuoân vaø tieán haønh ñaàm laøm 3 lôùp. Tuøy theo moãi loaïi ñaát maø soá buùa ñaàm treân moãi lôùp nhö sau: GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 10
  11. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Loaïi ñaát Soá buùa ñaàm Ñaát caùt vaø aù caùt 25 Ñaát aù seùt vaø ñaát seùt coù IP < 30 30 ÷ 40 Ñaát seùt coù IP > 30 40 ÷ 50 Khi ñaàm lôùp thöù 3 coá gaéng sao cho sau khi ñaàm thì ñaát nhoâ cao hôn maët khuoân moät lôp khoâng lôùn hôn 2 - 5mm. Baûng: Soá buùa ñaàm öùng vôùi töøng loaïi ñaát _ Thaùo coå khuoân vaø duøng dao gaït baèng maët. _ Caân ñaát öôùt vaø khuoân ñeå xaùc ñònh khoái löôïng rieâng ñaát aåm. Duøng moät ít ñaát trong khuoân sau khi caân ñeå xaùc ñònh ñoä aåm (caân maãu ñaát Æ ñem saáy khoâ Æ caân maãu ñaát khoâ Æ xaùc ñònh ñöôïc ñoä aåm). _ Laëp laïi thí nghieäm vôùi ñoä aåm taêng daàn khoaûng 4 – 6 laàn cho ñeán khi khoái löôïng theå tích giaûm. ¾ Tính toaùn : P 1./ Xaùc ñònh khoái löôïng theå tích ñaát aåm: γ w = V Vôùi P (g): khoái löôïng ñaát aåm. V (cm3): theå tích ñaát = theå tích khuoân ñaàm. γw 2./ Xaùc ñònh khoái löôïng theå tích ñaát khoâ: γ d = 1 + 0.01.W 3./ Qua caùc ñieåm naøy veõ bieåu ñoà quan heä W – γd ( ñöôøng cong ñaàm chaët). Æ Xaùc ñònh caùc giaù trò dung troïng khoâ lôùn nhaát γdmax vaø ñoä aåm toát nhaát Wopt. ρ 4./ Ñöôøng baõo hoøa ñöôïc thieát laäp theo coâng thöùc: γ d = × (1 − N ) ρ 1 + 0,01.W . ρw Trong ñoù: γ - troïng löôïng rieâng haït, g/cm3. γw – troïng löôïng rieâng cuûa nöôùc. W – ñoä aåm (%). N – Tyû leä phaàn loã roãng (khoâng coù chöùa nöôùc) trong ñaát. 5./ Ñoä roãng cuûa ñaát: Gs γ d max = × (1 − Av ) 1 + 0,01.WGs 1.4.4 Quan hệ giữa dung trọng khô và độ ẩm GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 11
  12. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT S=0.8 S=1 Troïng löôïng rieâng khoâ (g/cm³) γ d max Ñöôøng cong ñaàm chaët Ñöôøng baõo hoøa Wopt Ñoä aåm W % Hình 1.7 Biểu đồ thí nghiệm đầm chặt - Ñoä aåm cuûa ñaát : coâng ñaàm seõ ñaït ñöôïc hieäu quaû cao nhaát khi maãu ñaát ñaït ñeán moät ñoä aåm thích hôïp nhaát ñoái vôi loaïi ñaát ñoù ñoä aåm ñoù goïi laø ñoä aåm toát nhaát (Wopt). Ñoä aåm toát nhaát (Wopt) laø löôïng ngaäm nöôùc thích hôïp ñeå ñaït ñöôïc khoái löôïng theå tích khoâ lôùn nhaát öùng vôùi moät coâng ñaàm tieâu chuaån naøo ñoù. Giaûi Thích Hieän Töôïng Treân: - Khi ñoä aåm cuaû maãu ñaát coøn nhoû ma saùt giöõa caùc haït raát lôùn laøm cho caùc haït khoù di chuyeån döôùi taùc duïng cuûa coâng ñaàm do ñoù dung troïng khoâ cuûa ñaát cuõng chöa lôùn. - Khi ñoä aåm cuaû maãu ñaát ñaït ñeán ñoä aåm thích hôïp nhaát (Wopt) thì xung quanh caùc haït ñaát xuaát hieän nöôùc lieân keát maët ngoaøi laøm cho caùc haït ñaát deã daøng dòch chuyeån döôùi taùc duïng cuûa coâng ñaàm töø ñoù caùc haït saép xeáp chaët laïi γd dung troïng khoâ cuûa ñaát ñaït ñöôïc dung troïng khoâ lôùn nhaát. - Khi ñoä aåm cuaû maãu ñaát taêng leân nöõa thì dung troïng khoâ cuûa ñaát seõ giaûm xuoáng do coâng ñaàm chæ truyeàn leân phaàn aùp löïc nöôùc loã roång trong ñaát laøm cho öùng suaát coù hieäu giaûm. γ d (site ) - Xác định hệ số đầm chặt k: k= γ d .max (lab ) Với: γd,max : dung trọng khô lớn nhất, xác định bằng phương pháp thí nghiệm Proctor trong phòng thí nghiệm. γd,(site) : dung trọng khô tác định tại hiện trường, được xác định bằng phương pháp dao vòng, nón cát, túi nước… 1.5. PHÂN LOẠI ĐẤT 1.5.1- Phân loại đất theo TCVN Đất dính CHỈ SỐ DẺO IP TÊN ĐẤT IP > 17 Sét 7 ≤ IP ≤ 17 Sét pha IP < 7 Cát pha GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 12
  13. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Đất rời Loại đất Tên đất Phân phối hạt theo độ lớn tính bằng % kl đất khô Đá dăm, đá cuội KL hạt có d > 10 mm > 50 % Đất hòn lớn Sỏi sạn 2 mm > 50 % Cát sỏi 2 mm > 25 % Cát thô 0,5 mm > 50 % Đất cát Cát vừa 0,25 mm > 50 % Cát nhỏ 0,1 mm > 75 % Cát bột 0,1 mm < 75 % Đất bùn Bùn sét IL > 1 WL > W e > 1.5 IP > 17 Bùn á sét IL > 1 WL > W e > 1.1 7 ≤ IP ≤17 Bùn á cát IL > 1 WL > W e > 0.9 IP < 7 Lưu ý: Theo TCVN, giới hạn nhão WL sẽ được xác định từ thí nghiệm chùy xuyên Vaxiliev, vốn cho giá trị sai lệch đôi chút với phương pháp thí nghiệm dùng chỏm cầu Casagrand. Nếu dùng dụng cụ Casagrande để xác định giới hạn nhão, muốn phân loại đất theo TCVN, ta có thể chuyển đổi : wVaxi L = a wLCasa − b wLvaxi , wLCasa là các giới hạn chảy theo Vaxiliev và Casagrande; với a = 0,73 và b=6,47% ứng với đất có giới hạn chảy từ 20% ÷ 100% 1.5.2- Phân loại theo ASTM Đất hạt thô: khi có ≥50% hạt trên rây #200 (0,074 mm) Đất hạt mịn: khi có ≥50% hạt dưới rây #200 Sỏi, sạn (G) : ≥ 50% là hạt thô (trên rây #200; 0,074 mm) và >50% trên rây #4 (4,76 mm). Æ W (well) khi Cu ≥4 và 1 ≤ Cg ≤3 => GW Æ P (poor) ngược lại => GP Cát (S) : ≥50% là hạt thô (trên rây #200) và > 50% trên rây #4 Æ W (well) khi Cu ≥ 6 và 1 ≤ Cg ≤3 => SW Æ P (poor) ngược lại => SP Æ khi C hay M chứa trên 12% là đất hạt mịn và căn cứ vào đường AÆ GC hay GM Æ khi C hay M chứa khoảng 5 % - 12% dùng kí hiệu kép: GW-GC, GP-GC Sét (C) : > 50% là hạt mịn (lọt qua rây #200) và trên đường A (giản đồ Casagrande) Bụi (silt) (M) : > 50 % là hạt mịn (lọt qua rây #200) và dưới đường A Æ H (high) khi wL ≥ 50% => CH hay MH Æ L (low) khi wL < 50% => CL hay ML GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 13
  14. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Loại đất Kí hiệu Phân loại Kí hiệu Đá lăn (Boulfer) B Cấp phối tốt (Well-graded) W Cuội (Cobble) Co Cấp phối xấu (Poor-graded) P Sỏi (Gravel) G Pha bụi M Cát (Sand) S Pha sét C Tính dẻo thấp (Low Bụi (Silt) M L Plasticity) Độ dẻo cao (High Sét (Clay) C H Plasticity) Hữu cơ (Organic) O Bùn, than bùn (Peat) Pt Phân lọai đất dính Chỉ số dẻo IP 60 Đất sét rất dẻo CH 50 IP = 0,73(WL-20) 40 30 Đất sét ít dẻo CL Đất hữu cơ rất dẻo MH 20 Đất hữu cơ rất dẻo Đất bụi ML 10 và đất hữu OH CL-ML cơ rất dẻo 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Giới hạn chảy wL Hình 1.8 Giản đồ Casagrande để xác định tên và trạng thái của đất dính Các công thức qui đổi Dựa vào định nghĩa và sơ đồ 3 pha chúng ta có các công thức qui đổi sau: Gs γ w (1 + 0,01 W) e= −1 1. γ γs 2. e= −1 γd e n= (%) 3. 1+ e GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 14
  15. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT n 4. e= 100 − n 5. γ s = Gs γ w Gs γ 0,01W 6. Sr = (%) Gs γ w (1 + 0,01W ) − γ 0,01W Gs 7. Sr = (%) e γd γs = 8. 1 − 0,01n 9. γ d = γ s (1− 0,01n) γ γd = 10. 1 + 0,01 W 11. γ ' = γ sat − γ w (đối với đất bảo hòa toàn) (Gs −1) γ w γ'= 12. 1+ e * Chứng minh các công thức qui đổi: Gs γ w (1 + 0,01 W) e= −1 1. γ Vv V − Vs Q/γ Qγ s (Q + Qs ) Gs γ w G γ (1 + 0,01W ) e= = = −1 = −1 = w −1 = s w −1 Vs Vs Qs / γ s Qs γ Qs γ γ γs 2. e= −1 γd Vv V − Vs V V γs γ e= = = −1 = −1 = −1 = s −1 Vs Vs Vs Qs / γ s Qs / V γd e 3. n= (%) 1+ e V 1 1 e n= v = = = V + V 1 V s v +1 1+ e Vv e γ γd = 4. 1 + 0,01 W GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 15
  16. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Qs Q Q γ γ γ γd = = s = s = = V Q /γ Q (Qs + Qn ) / Qs 1 + 0,01W (Gs −1) γ w 5. γ'= 1+ e Gs − γ w Vs γ s Vs − γ w Vs (γ s − γ w ) Vs (Gs γ w − γ w ) Vs (Gs − 1) γ w (G − 1) γ w γ'= = = = = = s V V V Vs + Vv Vs / Vs +V v/ Vs 1+ e 0,01W Gs 6. Sr = (%) e Qw γ s V V /V Q / γ γ Q 0,01W Gs Sr = w = w s = w w = w s = Vv Vv / Vs Qs / γ s e e e Gs γ 0,01W 7. Sr = (%) Gs γ w (1 + 0,01W ) − γ Theo 1 & 6 ta có: 0,01W Gs 0,01W Gs 0,01W Gsγ Sr = = = e G γ s w (1 + 0, 01W ) − γ Gsγ w (1 + 0,01W ) − γ γ GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 16
  17. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT TOÙM TAÉT CHÖÔNG 1 1. THAØNH PHAÀN VAÄT CHAÁT TAÏO THAØNH ÑAÁT Ñaát tröôùc heát do caùc haït ñaát taïo neân, caùc haït ñaát töï saép xeáp taïo thaønh khung coát ñaát coù nhieàu loã roãng, trong loã roãng thöôøng chöùa nöôùc vaø khí. Nhö vaäy, ñaát goàm ba thaønh phaàn vaät chaát hôïp thaønh: theå raén (goàm caùc haït ñaát) laø chuû theå, theå loûng (nöôùc) vaø theå khí (khoâng khí). 1.1- Theå raén - Thaønh phaàn - Khoaùng vaät khoaùng vaät nguyeân sinh Theå raén cuûa ñaát - Khoaùng vaät - Khoâng hoøa tan trong nöôùc thöù sinh - Hoøa tan trong nöôùc - Thaønh phaàn haït cuûa ñaát (caáp phoái haït) - Hình daïng haït ñaát 1.2- Theå loûng cuûa ñaát - Nöôùc trong haït khoaùng vaät - Nöôùc huùt baùm Nöôùc trong ñaát -Nöôùc keát hôïp maët ngoaøi haït ñaát - Nöôùc keát hôïp maïnh - Nöôùc keát hôïp yeáu - Nöôùc töï do - Nöôùc mao daãn - Nöôùc troïng löïc 1.3- Theå khí cuûa ñaát - Khí thoâng vôùi khí trôøi Thaønh phaàn khí - Khí töï do - Khí khoâng thoâng vôùi khí trôøi (khí kín) - Khí hoøa tan trong nöôùc GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 17
  18. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT 2. CHÆ TIEÂU TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA ÑAÁT Qs + Qw Khoâng khí 1. Troïng löôïng rieâng öôùt: γ = Qw Q a V w Va Vv = e V Nöôùc V = 1+e Q 2. Troïng löôïng rieâng khoâ: γd = s Q V Vs = 1 Qs Raén Qs 3. Troïng löôïng rieâng haït: γs = Vs Qs γs 4. Tyû troïng haït: Gs = hoặc Gs = γ wVs γw Qs + Qw Qs + Qw 5. Troïng löôïng rieâng baûo hoøa: γsat = = Vv + Vs V Qs − γ wVs 6. Troïng löôïng rieâng ñaåy noåi: γ’ = V Qw 7. Ñoä aåm cuûa ñaát: W= .100% Qs Vw 8. Ñoä baõo hoøa cuûa ñaát: Sr = Va Vv 9. Ñoä roãng cuûa ñaát: n= .100% V Vv 10.Heä soá roãng cuûa ñaát: e= Vs emax − e0 11.Ñoä chaët töông ñoái cuûa caùt: D= emax − emin 12.Chæ soá deûo cuûa ñaát dính: Ip = A = WL – Wp W − Wp W − Wp 13.Ñoä seät cuûa ñaát dính: IL = B = = WL − W p A Giới hạn co : Wc = Ws Giới hạn dẻo : Wd = W p Giới hạn nhão : Wnh = WL GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 18
  19. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT Caùc coâng thöùc tính ñoåi caùc chæ tieâu thöôøng duøng STT Chæ tieâu caàn xaùc ñònh Coâng thöùc G γ (1 + 0,01 W) e= s w −1 γ 1 Heä soá roãng γs e= −1 γd n e= 1− n 2 Ñoä roãng e n= 1+ e Gs .γ .0,01W Sr = Gs .γ w .(1 + 0,01W ) − γ 0,01.W .Gs .γ d Sr = 3 Ñoä baõo hoøa Gs .γ w − γ d 0,01W .Gs Sr = e γd γs = 4 Troïng löôïng rieâng haït 1− 0,01n γs = Gs .γw γd = γs.(1 - 0,01n) 5 Troïng löôïng rieâng khoâ γw γd = 1 + 0,01W (Gs −1) γ w γ'= 6 Troïng löôïng rieâng ñaåy noåi 1+ e ’ γ = γsat – γw GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 19
  20. TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT BÀI TẬP CHƯƠNG 1 Bài 1.1- Xác định trọng lượng riêng ướt của một lớp đất cát nằm dưới mực nước ngầm, biết tỷ trọng hạt của cát là Gs=2,65; độ rỗng n=35%. G γ (1 + 0.01W ) Sr e n Hướng dẫn: γ = s w ;W= ; e= 1+ e 0,01Gs 100 − n Bài 1.2- Một mẫu đất có các chỉ tiêu tính chất vật lý sau: tỷ trọng hạt của cát là Gs=2,74; trọng lượng ướt 18,6kN/m3 , độ ẩm tự nhiên 8%, giới hạn dẻo 10%, giới hạn nhão 18%. Xác định hệ số rỗng, độ rỗng, độ no nước(độ bảo hòa), tên đất và trạnh thái đất nêu trên. G γ (1 + 0.01W ) e W − WL Hướng dẫn: e = s w −1; n = ; Ip= WL – WP ; IL = γ 1+ e IP Bài 1.3- Một lớp đất sét pha có một nửa ở trên mực nước ngầm, một nửa nằm dưới mực nước ngầm. Có các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất cát nằm trên mực nước ngầm như sau: Trọng lượng riêng ướt 18kN/m3, tỷ trọng hạt Gs=2,65; độ ẩm tự nhiên 30%. Hãy xác định hệ số rỗng, độ ẩm, trọng lượng riêng đẩy nổi, trọng lượng riêng no nước của phần đất dưới mực ngầm. G γ (1 + 0.01W ) Sr e (G − 1) γ w Hướng dẫn: e = s w −1; W = ; γ'= s ,; γsat = γ’+ γw γ 0,01Gs 1+ e Bài 1.4- Xác định trọng lượng riêng no nước của một lớp đất cát nằm dưới mực nước ngầm, biết tỷ trọng hạt của cát là Gs=2,65; hệ số rỗng e=0,6. (G −1) γ w Hướng dẫn: γ ' = s , γsat = γ’+ γw 1+ e Bài 1.5- Một mẫu đất có độ ẩm tự nhiên 35%, giới hạn dẻo 20%, giới hạn nhão 55%. Xác định tên đất và trạnh thái đất nêu trên. W − WL Hướng dẫn: Ip= WL – WP ; IL = IP Bài 1.6- Một lớp đất sét ở dưới mực nước ngầm. Có tỷ trọng hạt Gs=2,74; hệ số rỗng e=0,8. Hãy xác định trọng lượng riêng ướt, trọng lượng riêng đẩy nổi của mẫu đất. Sr e G .γ (1 + 0.01W ) (G −1) γ w Hướng dẫn: W = ; γ= s w ; γ'= s 0,01Gs 1+ e 1+ e Bài 1.7 - Một mẫu đất có độ rỗng 45%, tỷ trọng hạt Gs=2,68; độ bảo hòa 0.85. Hãy xác định trọng lượng riêng khô, trọng lượng riêng no nước của mẫu đất. n Sr e G .γ (1 + 0.01W ) γw Hướng dẫn: e = ;W= ; γ= s w ; γd = 100 − n 0,01Gs 1+ e 1+ 0,01W (G −1) γ w γ'= s ; γsat = γ’+ γw 1+ e Bài 1.8 - Một mẫu đất có độ ẩm 25%, tỷ trọng hạt Gs=2,7; hệ số rổng 0,87. Hãy xác định trọng lượng riêng ướt và độ bảo hòa của mẫu đất. Trọng lượng riêng ướt và hệ số rổng mới, nếu mẫu đất bị nén không thóat nước cho đến khi nó vừa bảo hòa. G .γ (1 + 0.01W ) 0,001.W .Gr Hướng dẫn: γ = s w ; Sr = ; 1+ e e (Gs −1) γ w γ'= ; γsat = γ’+ γw 1+ e Khi nén không thóat nước mẫu đất cho đến lúc bảo hòa(Sr=1) có nghĩa là độ ẩm G γ (1 + 0.01W ) G .γ (1 + 0.01W ) không thay đổi. Hệ số rỗng: e2 = s w −1; γ 2 = s w γ 1 + e2 GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2