Cơ học đất

TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
TĨM TẮT LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1- BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

1.1. CÁC LOẠI TRẦM TÍCH VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NĨ
1.1.1 Tàn tích: Sau khi bị phong hóa, đất nằm ngun tại chỗ, các hạt của nó đều có góc
cạnh và thành phần hóa học khơng 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
Tr
ầ
m tích
Sườn tích



Hình 1.1 Mơ 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, khơng liên tục như các vật liệu khác. Ở trạng thái tự nhiên
đất là một hệ thống phức tạp bao gồm các hạt khống 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

Nước
Rắn
Khí

Nước
Rắn Rắn
Khí

Trạng thái tự nhiên

Bảo hòa
một phần

Bảo hòa
hoàn toàn

Khô hoàn
toàn
Hình 1.2 Mơ hình đất 3 pha

GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 1
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 2
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 <0.005

• Thành phần cấp phối của một mẫu đất được xác định từ đường cong cấp phối hạt
Đường Cấp Phối Hạt là đường biểu diễn tỉ lệ % các nhóm hạt khác nhau trong đất, có 2
phương pháp để xác định.
- Phương pháp rây sàng: Dùng cho hạt có D > 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).

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
log D
% trọng lượng mịn hơn
2
3
1
Cở râ
y
/ số hi
ệ
u
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 3
• Hình dạng hạt đất:
Có nhiều dạng: đơn, cầu, hình góc cạnh, hình phiến, lá, que, kim …

Hạt thơ: 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 khống vật: là loại nước trong mạng tinh thể của đất tồn tại ở dạng
phân tử H
2
O hoặc dạng ion. Nước này chỉ có thể tách rời hạt khống vật ở nhiệt độ cao hoặc áp
suất lớn.
Loại nước này khơng ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định và biến dạng của đất nền.
b/ Nước liên kết mặt ngồi: gồm 2 loại
• Nước hút bám: là loại nước bám rất chặt vào mặt ngồi hạt đất. Loại nước này

khơng có khả năng hòa tan trong muối, khơng có khả năng dịch chuyển từ hạt này
sang hạt khác, khơng 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 khống vật, khơng có
khả năng hòa tan trong muối, khơng 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 ngồi cùng của hạt đất có tính chất giống
như nước ở thể lỏng thơng 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 ngồi mà
chúng tồn tại trong các lỗ rỗng chằng chịt đó.
• Nước trọng lực: tồn tại do q trình chênh lệch cột áp.
Nước này có tính chất như nước ở thể lỏng trạng thái thường. Dưới tác dụng của tải trọng
ngồi, nước này sẽ thốt ra ngồi gây nên độ lún đáng kể của nền cơng trình.
Các cơng 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 thốt ra trước khi xây dựng cơng trình nhằm giảm độ lún của nền.
Hạt
khoáng
vật
Nước trong
hạt khoáng vật
Nước hút bám
Nước liên kết mạnh
Nước liên kết yếu
Nước tự do
(trong lỗ rỗng)
Nước màng mỏng

Hình 1.4 Các dạng nước trong hạt khống vật

TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 4
Q
a
Q
w
Q
s
V
a
V
w
V
s
V
Q
V
v
Không khí
Nước
Rắn
1.2.3 Pha khí: tồn tại bên trong lỗ rỗng, có thể hòa tan trong nước hoặc khơng, gồm

• Khí kín: khơng thơng với khí quyển bên ngồi. 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: thơng với khí quyển, khi chịu tải trọng khí này sẽ thốt ra ngồi 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

Q = Q
a
+ Q
w
+ Q
s

V = V
a
+ V
w
+ V
s

V
v
= V
a
+ V
w



1.3.1.1 Trọng lượng riêng (dung trọng): đơn vị kN/m
3
, T/m
3
, G/cm

3
. Đây là một chỉ
tiêu quan trọng phản ánh độ chặt của đất, được sử dụng nhiều trong tính tốn
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/m
3

Trung bình: γ = 17
÷
19 kN/m
3

Yếu: γ < 17 kN/m
3

Bùn yếu: γ = 14
÷
16 kN/m
3

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
Ngồi 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) khơ : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở
trạng thái hồn tồn khơ, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích đất.
s
d
Q
V
γ
=
Cách xác định γ
d
: có thể xác định trực tiếp như dung trọng tự nhiên với Q
s
là khối lượng
hạt đất đã sấy khơ hồn tồn (105
0
C, trong 24h) hoặc gián tiếp qua các cơng thức tính đổi.
¾ Trọng lượng riêng (dung trọng) hạt : là trọng lượng một đơn vị thể tích đất ở
trạng thái hồn tồn chặt khơ, nghĩa là trọng lượng hạt rắn trong một đơn vị thể tích hạt.
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 5
s
s
s
V
Q
=

γ

Cách xác định γ
s
: với Q
s
là khối lượng hạt đất đã sấy khô hoàn toàn (105
0
C, trong 24h)
và xác định V
s
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).
V
sat
QQ
ws
+
=
γ

với Q
w
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.
V

VQ
V
QQ
wssws
γ
γ
−
=
−
='
Nếu mẫu đất hoàn toàn bão hòa thì '
s
at w
γ
γγ
=
−
Với γ
w
là trọng lượng riêng (dung trọng) của nước - thường lấy γ
w
= 10 kN/m
3

1.3.1.2 Tỷ trọng: là tỷ số giữa trọng lượng riêng hạt và trọng lượng riêng nước
s
s
w
G
γ

γ
=
Tỉ trọng G
s
phụ thuộc vào từng loại đất:
Cát G
s
= 2,65
÷
2,67
Cát pha bụi (silt) G
s
= 2,67
÷
2,70
Sét G
s
= 2,70
÷
2,80
Đất chứa nhiều mica và sắt G
s
= 2,65
÷
2,67
Đất hữu cơ G
s
< 2,0
1.3.1.3 Độ ẩm (độ chứa nước): là tỷ số giữa trọng lượng nước trong lỗ rỗng Q
w

và trọng
lượng hạt Q
s
, đơn vị tính %
100 (%)
w
s
Q
Wx
Q
=
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 V
w
và thể tích lỗ rỗng V
v
, đơn vị tính %
100 (%)
w
r
v
V
Sx
V
=

S
r

≤ 50% : đất ít ẩm
50% < S
r
≤ 85% : đất hơi ẩm
S
r
> 85% : đất bão hòa.
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 6
Q
a
Q
w
Q
s
V
a
V
w
V
s
= 1
V = 1+e
Q
V
v
= e
Khoâng khí
Nöôùc
Raén

1.3.1.5 Độ rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng V
v
và thể tích mẫu đất V, đơn vị tính theo %
hoặc số thập phân.
v
V
n
V
=
1.3.1.6 Hệ số rỗng: là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng V
v
và thể tích hạt V
s
, đơn vị tính theo %
hoặc số thập phân.
s
V
v
V
=e
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 A
v
: là tỷ số giữa giữa thể tích không khí trong lỗ rỗng V
a
và
thể tích riêng của đất

ν

Dùng mô hình thể t ích rắn đơn vị (V
s
= 1), ta có:
V= 1+e ; V
w
= S
r
. e
(1 )
avw r r
VVV eSee S⇒=−=− = −
)1(
1
rv
Sn
eV
A −=
+
)1(
r
a
Se
V
−
==⇒


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 %)

1)

1−=
s
e
d
γ
γ

n−100
n
e =

2)
(%)
)01.01(
01.0.
γγ
γ
−+
=
WG
WG
S
ws
s
r
;

(%)
01.0
e
WG
S
s
r
=
3)

s
sw
G
γ
γ
=
n
d
s
01,01−
=
γ
γ

4) (1
ds
0,01 )
n
γ
γ

=−
5)
e+1
G
ws
−
=
)1(
'
γ
γ

6)
(%)
1
e
n
+
=
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
1
)
W
01 ,01

+
(
−=
γ

γ
G
s
e
w
W
d
01,01
+
=
γ
γ
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 7
Thể
tích V
Độ ẩm
W %
T.thái
rắn
T.thái
nữa rắn
T.thái
dẻo
T.thái

nhão
W
co
W
p
W
L
Độ ẩm tự nhiên W

Hình 1.5 Trạng thái của đất theo quan hệ W – V

¾ Giới hạn co: W
c=
W
S

¾ Giới hạn dẻo: W
d =
W
p

¾ Giới hạn nhão: W
nh =
W
L

Xác định chỉ số dẻo: I
p
= A = W
L

- W
d

Xác định độ sệt: I
L
= B =
P
P
I
WW
−

Các phương pháp xác định giới hạn nhão
¾ Dùng chỏm cầu Casagrande:
_ Dùng khoảng 100 g đất đã được sấy khô, nghiền nhỏ cho qua rây No.40. Trộn đất với
nước vừa đủ nhão trên kính phẳng (hoặc trong chén sứ) và ủ đất tối thiểu trong khoảng thời
gian là 2 giờ.
Trét đất vào
chỏm cầu
Dùng dao cắt rãnh
vạch 1 đường
Đất khép lại sau
khi quay
2mm

_ Cho đất vào khoảng 2/3 đóa khum, tránh tạo bọt khí trong đất, để một khoảng trống ở
phần trên chỗ tiếp xúc với móc treo chừng 1/3 đường kính đóa, đảm bảo độ dày của lớp đất
không nhỏ hơn 10 mm.
_ Dùng dao cắt rãnh chia đất ra làm 2 phần theo phương vuông góc với trục quay.
_ Quay đều cần quay với vận tốc khoảng 2 vòng/sec, đếm số lần rơi N cho đến khi đất

trong đóa khép lại một đoạn dài 12,7mm (1/2 inch).
_ Lấy khoảng 10g – 20g đất ở vùng xung quanh rãnh khép để xác đònh độ ẩm (cân
mẫu đất Ỉ đem sấy khô Ỉ cân mẫu đất khô Ỉ xác đònh được độ ẩm).
_ Tăng hoặc giảm độ ẩm của mẫu đất và thực hiện lại thí nghiệm như trên khoảng 3
lần sao cho số lần rơi của lần thí nghiệm thứ nhất khoảng 10
đếnđ20; lần hai khoảng 20 đến
30; lần ba khoảng 30 đến 40.

TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 8









Hình 1.6 Biểu đồ xác đònh giới hạn nhão

¾ Xác đònh giới hạn dẻo W
P
:
_ Lấy phần đất dư ở thí nghiệm xác đònh giới hạn nhão, để khô cho gần đến giới hạn
dẻo (cầm nắm không dính tay nhưng vẫn còn tính dẻo).
_ Dùng 4 đầu ngón tay để lăn đất trên kính mờ cho đến khi trên thân các dây đất có
xuất hiện các vết nứt mà khoảng cách giữa các vết nứt khoảng10mm. 3Dmm≈
o Nếu với đường kính đó, que đất vẫn chưa nứt thì đem vê nó thành hòn và tiếp
tục lăn đến chừng nào đạt được kết quả như trên.

o Nếu trên dây đất có D>3mm mà đã xuất hiện vết nứt thì ta thêm nước vào, se
lại.
Lấy những dây đất đạt được điều kiện như trên đem xác đònh độ ẩm. Độ ẩm này
chính là giới hạn dẻo của đất.
Xác định trạng thái của đất dựa vào độ sệt:

TÊN ĐẤT VÀ TRẠNG THÁI ĐỘ SỆT I
L

Cát pha
Rắn I
L
< 0
Dẻo 0 ≤ I
L
≤1
Nhão I
L
> 1
Sét pha, sét
Rắn I
L
< 0
Nữa rắn 0 < I
L
≤ 0.25
Dẻo cứng 0.25 < I
L
≤ 0.5
Dẻo mềm 0. 5 < I

L
≤ 0.75
Dẻo nhão 0. 75 < I
L
≤ 1
Nhão I
L
> 1



log N
W
L
Độ ẩm W %
(W
1,
N
1
)
(W
2,
N
2
)
(W
3,
N
3
)

N = 25
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 9
Phân loại trạng thái theo ASTM
Trạng thái của đất dính được phân thành 3 trạng thái chính

I
L
< 0 : Cứng
0 ≤ I
L
≤ 1 : Dẻo
I
L
> 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
< 2 Nhão (rất mềm) < 4 Bời rời
2 ÷ 4 Dẻo nhão (mềm) 4 ÷ 10 Rời
5 ÷ 8 Dẻo mềm (rắn vừa) 11 ÷ 30 Chặt vừa
9 ÷ 15 Dẻo cứng (rắn) 31 ÷ 50 Chặt
16 ÷ 30 Nửa cứng (rất rắn) > 50 Rất chặt
> 30 Cứng
> 50 Rất cứng

1.3.2.2 Các chỉ tiêu trạng thái của đất rời (cát, đất hòn lớn):
Ta xác định trạng thái đất rời dựa vào
hệ số rỗng: 1−=
s
γ
d
e
γ

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:
D
r
=
e
max
_ e
0
e
max
_e
min

Với : e
0

: hệ số rỗng của đất ở trạng thái tự nhiên
e
max
: hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời rạc nhất
e
min
: hệ số rỗng của đất ở trạng thái chặt nhất
Theo ASTM xác định trạng thái của đất dựa vào D
r


d
d
dd
dd
r
D
γ
γ
γγ
γ
γ
max.
min.max.
min.
−
−
=

Cách xác định D

r
:
• e
max
: 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 V
s
, từ đó xác định được e
max
.
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
• e
min
: Dùng chấn động để nén chặt mẫu đất đến một thể tích khơng đổi trong bình
có khắc độ, từ đó xác định V, cho nước vào thì xác định được V
s
, xác định được e
min
.
Phương pháp này còn hạn chế vì do ảnh hưởng của cách thực hiện xác định e
max
, e
min
chưa thực
sự chính xác.
D
r
Trạng thái của đất
0 ≤ D
r

< 0,33 Xốp
0,33 ≤ D
r
< 0,67 Chặt vừa
0,67 ≤ D
r
≤ 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 cơng
trình lên trên.
Q trình đầm chặt làm tăng dung trọng của đất là do thể tích
lỗ rỗng giảm, tức là nước và khí sẽ nhanh chóng thốt ra ngồi.
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 Ỉ giảm hệ số thấm của đất.
Tăng độ bền chống cắt, do đó, tăng sức chịu tải của đất.
Làm giảm độ lún của cơng trình.

1.4.3 Thí nghiệm đầm chặt
¾
Dụng cụ:
_
Khuôn đầm Proctor tiêu chuẩn, có thể tích V = 944cm
3
, trọng lượng khuôn và
đáy khuôn Q = 4250g (đối với thiết bò tại bộ môn đđòa cơ nền móng ĐHBK)

_ Búa đầm có trọng lượng 2,5kg ; chiều cao rơi 30,48 cm
¾ Trình tự :
_ Dùng khoảng 3 Ỉ 5 kg đất đã sấy hoặc phơi khô, dùng chày làm tơi đất và cho qua
rây No.4 (4,76mm).
_ Thêm nước vào đất khô để tạo độ ẩm ban đầu cho mẫu đất, trộn đều.
Nếu khối lượng đất bò hạn chế cho phép sử dụng lại đất sau lần làm thí nghiệm đầu
tiên để chế bò mẫu cho lần làm thí nghiệm tiếp theo.
Độ ẩm yêu cầu cho lần thí nghiệm đầu tiên đối với cát là khoảng 5%; đối với đất sét
là khoảng10%. Những lần tiếp theo độ ẩm sẽ tăng lên 2-3%.
_ Cho đất vào khuôn và tiến hành đầm làm 3 lớp. Tùy theo mỗi loại đất mà số búa
đầm trên mỗi lớp như sau:

GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 10
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 11
Loại đất Số búa đầm
Đất cát và á cát 25
Đất á sét và đất sét có I
P
< 30
30 40
÷

Đất sét có I
P
> 30
40 50
÷

Khi đầm lớp thứ 3 cố gắng sao cho sau khi đầm thì đất nhô cao hơn mặt khuôn một

lơp không lớn hơn 2 - 5mm. Bảng: Số búa đầm ứng với từng loại đất
_ Tháo cổ khuôn và dùng dao gạt bằng mặt.
_ Cân đất ướt và khuôn để xác đònh khối lượng riêng đất ẩm. Dùng một ít đất trong
khuôn sau khi cân để xác đònh độ ẩm (cân mẫu đất Ỉ đem sấy khô Ỉ cân mẫu đất khô Ỉ
xác đònh được độ ẩm).
_ Lặp lại thí nghiệm với độ ẩm tăng dần khoảng 4 – 6 lần cho đến khi khối lượng thể
tích giảm.
¾ Tính toán :
1./ Xác đònh khối lượng thể tích đất ẩm:
w
P
V
γ
=

Với P (g): khối lượng đất ẩm.
V (cm
3
): thể tích đất = thể tích khuôn đầm.
2./ Xác đònh khối lượng thể tích đất khô:
W
w
d
.01.01+
=
γ
γ

3./ Qua các điểm này vẽ biểu đồ quan hệ W – γ
d

( đường cong đầm chặt).
Ỉ Xác đònh các giá trò dung trọng khô lớn nhất γ
d
max
và độ ẩm tốt nhất W
opt
.
4./ Đường bão hòa được thiết lập theo công thức: )1(
01,01
N
W
w
d
−×
+
=
ρ
ρ
ρ
γ

Trong đó: γ - trọng lượng riêng hạt, g/cm
3
.
γ
w
– trọng lượng riêng của nước.
W – độ ẩm (%).
N – Tỷ lệ phần lỗ rỗng (không có chứa nước) trong đất.
5./ Độ rỗng của đất:

)1(
.01,01
max v
s
s
d
A
WG
G
−×
+
=
γ

1.4.4 Quan hệ giữa dung trọng khơ và độ ẩm
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 12

Hình 1.7 Biểu đồ thí nghiệm đầm chặt
- Độ ẩm của đất : công đầm sẽ đạt được hiệu quả cao nhất khi mẫu đất đạt đến một độ
ẩm thích hợp nhất đối vơi loại đất đó độ ẩm đó gọi là độ ẩm tốt nhất (W
opt
).
Độ ẩm tốt nhất (W
opt
) là lượng ngậm nước thích hợp để đạt được khối lượng thể tích
khô lớn nhất ứng với một công đầm tiêu chuẩn nào đó.
Giải Thích Hiện Tượng Trên:
- Khi độ ẩm cuả mẫu đất còn nhỏ ma sát giữa các hạt rất lớn làm cho các hạt khó di
chuyển dưới tác dụng của công đầm do đó dung trọng khô của đất cũng chưa lớn.

- Khi độ ẩm cuả mẫu đất đạt đến độ ẩm thích hợp nhất (W
opt
) thì xung quanh các hạt
đất xuất hiện nước liên kết mặt ngoài làm cho các hạt đất dễ dàng dòch chuyển dưới tác dụng
của công đầm từ đó các hạt sắp xếp chặt lại γ
d
dung trọng khô của đất đạt được dung trọng
khô lớn nhất.
- Khi độ ẩm cuả mẫu đất tăng lên nữa thì dung trọng khô của đất sẽ giảm xuống do
công đầm chỉ truyền lên phần áp lực nước lỗ rổng trong đất làm cho ứng suất có hiệu giảm.
- Xác định hệ số đầm chặt k:
)(max. labd
k
γ
=
)(sited
γ

Với:
γ
d,max
: dung trọng khơ lớn nhất, xác định bằng phương pháp thí nghiệm Proctor
trong phòng thí nghiệm.

γ
d,(site)
: dung trọng khơ 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 I
P
TÊN ĐẤT
I
P
> 17 Sét
7 ≤ I
P
≤ 17 Sét pha
I
P
< 7 Cát pha


Trọng lượng
riêng khô
(g/cm³)
Độ ẩm W %
Đ
ường bão hòa
d max
γ
W
opt

Đường cong
đầm chặt

S=1

S=0.
8
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 13
Đất rời

Loại đất Tên đất Phân phối hạt theo độ lớn tính bằng % kl đất khô
Đất hòn lớn
Đá dăm, đá cuội KL hạt có d > 10 mm > 50 %
Sỏi sạn 2 mm > 50 %
Đất cát
Cát sỏi 2 mm > 25 %
Cát thô 0,5 mm > 50 %
Cát vừa 0,25 mm > 50 %
Cát nhỏ 0,1 mm > 75 %
Cát bột 0,1 mm < 75 %
Đất bùn





Lưu ý: Theo TCVN, giới hạn nhão W
L
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 :
bwaw
Casa
L
Vaxi
L
−=

w
Lvaxi
, w
LCasa
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 C
u
≥4 và 1 ≤ C
g
≤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 C
u
≥ 6 và 1 ≤ C
g
≤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 w
L
≥ 50% => CH hay MH
Æ L (low) khi w
L
< 50% => CL hay ML


Bùn sét I
L
> 1 W
L
> W e > 1.5 I
P
> 17
Bùn á sét I
L
> 1 W
L
> W e > 1.1 7 ≤ I
P
≤17
Bùn á cát I
L
> 1 W

L
> W e > 0.9 I
P
< 7
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 14
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
Bụi (Silt) M
Tính dẻo thấp (Low
Plasticity)
L
Sét (Clay) C
Độ dẻo cao (High
Plasticity)
H
Hữu cơ (Organic) O
Bùn, than bùn (Peat) P
t


Phân lọai đất dính

Chỉ số dẻo I
P

60

50

40

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Giới hạn chảy w
L
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:

1.
2.
1−=
d
e
γ
s
γ

3.
(%)
1
e
n
+
=
e

1
)01,01(
−
+
=
γ
γ
W
G
e
ws
Đất bụi ML
và đất hữu
cơ rất dẻo
Đất sét rất dẻo
CH
Đất hữu cơ rất dẻo
OH
Đất sét ít dẻo
CL
Đất hữu cơ rất dẻo

MH
I
P
= 0,73(W
L
-20)
CL-ML
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
4.
n
n
e
−
=
100


5.
wss
G
γ
γ
=

6.
(%)
)01,01(
01,0
γγ
γ

−+
=
WG
WG
S
ws
s
r


7.
(%)
01,0
e
GW
S
s
r
=

8.
n
d
s
01,01−
=
γ
γ

9. )01,01(
n
sd
−
=
γ
γ


10.

γ
d
γ


=
+
W
1 01,0

11.
wsat
γ
γ
γ
−
=' (đối với đất bảo hòa toàn)

12.

e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ


* Chứng minh các công thức qui đổi:

1.
G
s
γ
w
γ

1(
+
0, 0 )
W
1
−
=
e

1

1
)01,01(
1
)(
11
/
/
−
+
=−
+
=−=−=
−
==
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
WG
Q
GQQ
Q
Q
Q

Q
V
VV
V
V
e
ws
s
wssw
s
s
sss
s
s
v

2.
1−=
d
s
e
γ
γ

11
/
1
/
1 −=−=−=−=
−

==
d
s
s
s
ssss
s
s
v
VQQ
V
V
V
V
VV
V
V
e
γ
γ
γ
γ

3.
(%)
1
e
e
n
+

=

e
e
e
V
VV
V
V
n
v
vs
v
+
=
+
=
+
==
1
1
1
11

γ

4.
d
γ

=
1
+
W
1 0 ,0


GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 15
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
WQQQQ
Q
Q
Q
V
Q
sns
sss
d
01,01/)(/ +
=
+
====
γ
γ
γ
γ
γ

5.
e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ

e
G
VVVV
G
VV
VG
V
V
V
VV
V
VG
ws
svss
ws
vs
swwsswsswsssws

+
−
=
+
−
=
+
−
=
−
=
−
=
−
=
1
)1(
//
)1()()(
'
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ
γ

6.
(%)
01,0
e
GW
S
s
r
=
e
GW
e
Q
Q
e
Q
Q
VV
VV
V
V
S
ss
s
w
w
ss
ww
sv

sw
v
w
r
01,0
/
/
/
/
=====
γ
γ
γ
γ

7.
(%)
)01,01(
01,0
γγ
γ
−+
=
WG
WG
S
ws
s
r

Theo 1 & 6 ta có:
γγ
γ
γ
γγ
−+
=
−+
==
)01,01(
01,0
)01,01(
01,001,0
WG
GW
WG
GW
e
GW
S
ws
s
ws
ss
r




GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 16

TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
TÓM TẮT CHƯƠNG 1


1. THÀNH PHẦN VẬT CHẤT TẠO THÀNH ĐẤT

Đất trước hết do các hạt đất tạo nên, các hạt đất tự sắp xếp tạo thành khung cốt đất có
nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí. Như vậy, đất gồm ba thành phần vật
chất hợp thành: thể rắn (gồm các hạt đất) là chủ thể, thể lỏng (nước) và thể khí (không khí).

1.1- Thể rắn

- Thành phần - Khoáng vật
khoáng vật nguyên sinh
Thể rắn của đất - Khoáng vật - Không hòa tan trong nước
thứ sinh - Hòa tan trong nước

- Thành phần hạt của đất (cấp phối hạt)
- Hình dạng hạt đất

1.2- Thể lỏng của đất

- Nước trong hạt khoáng vật
- Nước hút bám
Nước trong đất -Nước kết hợp mặt ngoài hạt đất - Nước kết hợp mạnh
- Nước kết hợp yếu
- Nước tự do - Nước mao dẫn
- Nước trọng lực
1.3- Thể khí của đất
- Khí thông với khí trời

Thành phần khí - Khí tự do - Khí không thông với khí trời
(khí kín)
- Khí hòa tan trong nước

GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 17
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
2. CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

1. Trọng lượng riêng ướt: γ =
V
QQ
ws
+

Q
a
Q
w
Q
s
V
a
V
w
V
s
= 1
V = 1+e
Q
V

v
= e
Không khí
Nước
Rắn
2. Trọng lượng riêng khô: γ
d
=
V
Q
s

3. Trọng lượng riêng hạt: γ
s
=
s
s
V
Q

4. Tỷ trọng hạt: G
s
=
sw
s
V
Q
γ
hoặc
s

s
w
G
γ
γ
=
5. Trọng lượng riêng bảo hòa: γ
sat
=
V
QQ
VV
QQ
ws
sv
ws
+
=
+
+

6. Trọng lượng riêng đẩy nổi: γ’ =
V
VQ
sws
γ
−

7. Độ ẩm của đất: W =
s

w
Q
Q
.100%
8. Độ bão hòa của đất: S
r
=
a
w
V
V

9. Độ rỗng của đất: n =
V
V
v
.100%
10. Hệ số rỗng của đất: e =
s
v
V
V

11. Độ chặt tương đối của cát: D =
minmax
0max
ee
ee
−
−

12. Chỉ số dẻo của đất dính: I
p
= A = W
L
– W
p

13. Độ sệt của đất dính:
I
L
= B =
A
WW
WW
WW
p
pL
p
−
=
−
−

Giới hạn co : W
c
= W
s

Giới hạn dẻo : W

d =
W
p

Giới hạn nhão : W
nh =
W
L



GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 18
TÀI LIỆU ƠN THI CAO HỌC MƠN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HỒNG VIỆT 19
Các công thức tính đổi các chỉ tiêu thường dùng

STT Chỉ tiêu cần xác đònh Công thức


1


Hệ số rỗng

e =
1−
d
s
γ
γ

e =
n
n
−1

2 Độ rỗng
n =
e
e
+1




3



Độ bão hòa
S
r
=
γγ
γ
−+ )01,01.(.
01,0
WG
WG
ws

s

S
r
=
dws
ds
G
GW
γγ
γ
−.
01,0

S
r
=
e
GW
s
.01,0


4

Trọng lượng riêng hạt

n
d
s

01,01−
=
γ
γ

γ
s
= .γ
w

s
G

5

Trọng lượng riêng khô
γ
d
= γ
s
.(1 - 0,01n)
γ
d
=
W01,01
w
+
γ

6

Trọng lượng riêng đẩy nổi

e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ

γ
’
= γ
sat
– γ
w


1
−
)01,01(
+
=
γ

γ
W
G
e
ws
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 G
s
=2,65; độ rỗng n=35%.
Hướng dẫn:
e
WG
ws
+
+
=
1
)01.01(
γ
γ
;
s
r
G
eS
W
01,0

= ;
n
n
e
−
=
100

Bài 1.2- Một mẫu đất có các chỉ tiêu tính chất vật lý sau: tỷ trọng hạt của cát là G
s
=2,74; trọng
lượng ướt 18,6kN/m
3
, 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.
Hướng dẫn: 1
)01.01(
−
+
=
γ
γ
WG
e
ws
; n =
e
e
+1
; I

p
= W
L
– W
P
; I
L
=
P
L
I
WW −

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/m
3
, tỷ trọng hạt G
s
=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.
Hướng dẫn: 1
)01.01(
−
+
=
γ
γ
WG
e

ws
;
s
r
G
eS
W
01,0
= ;
e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ
,; γ
sat
= γ
’
+
γ
w

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 G

s
=2,65; hệ số rỗng e=0,6.
Hướng dẫn:
e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ
, γ
sat
= γ
’
+
γ
w

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.
Hướng dẫn: I
p
= W
L
– W
P

; I
L
=
P
L
I
WW
−

Bài 1.6- Một lớp đất sét ở dưới mực nước ngầm. Có tỷ trọng hạt G
s
=2,74; hệ số rỗng e=0,8. Hãy
xác định trọng lượng riêng ướt, trọng lượng riêng đẩy nổi của mẫu đất.
Hướng dẫn:
s
r
G
eS
W
01,0
= ;
e
WG
ws
+
+
=
1
)01.01(.
γ

γ
;
e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ

Bài 1.7 - Một mẫu đất có độ rỗng 45%, tỷ trọng hạt G
s
=2,68; độ bảo hòa 0.85. Hãy xác định
trọng lượng riêng khô, trọng lượng riêng no nước của mẫu đất.
Hướng dẫn:
n
n
e
−
=
100
;
s
r
G
eS

W
01,0
= ;
e
WG
ws
+
+
=
1
)01.01(.
γ
γ
; γ
d
=
W
w
01,01+
γ

e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'

γ
γ
; γ
sat
= γ
’
+
γ
w

Bài 1.8 - Một mẫu đất có độ ẩm 25%, tỷ trọng hạt G
s
=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.
Hướng dẫn:
e
WG
ws
+
+
=
1
)01.01(.
γ
γ
;
e
GW
S

r
r
001,0
=
;

e
G
ws
+
−
=
1
)1(
'
γ
γ
; γ
sat
= γ
’
+
γ
w

Khi nén không thóat nước mẫu đất cho đến lúc bảo hòa(S
r
=1) có nghĩa là độ ẩm
không thay đổi. Hệ số rỗng:
1

)01.01(
2
−
+
=
γ
γ
WG
e
ws
;
2
2
1
)01.01(.
e
WG
ws
+
+
=
γ
γ



GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 20
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 21
Bài tập 1.9- Cho một mẫu đất sét, trạng thái dẻo cứng, bão hòa hoàn toàn, có chiều cao 4 cm và

đường kính d = 6.4cm, cân nặng 235g. Khối lượng hạt sau khi sấy khô là 175g. Tỷ trọng hạt G
s
=
2.68. Lấy trọng lượng riêng của nước là
γ
w
= 10kN/m
3
. Xác định các đặc trưng sau của mẫu đất
trên:
a.
Trọng lượng riêng tự nhiên γ(kN/m
3
)
b.
Độ ẩm W%
c.
Hệ số rỗng e
d.
Trọng lượng riêng khô γ
d
(kN/m
3
)
Hướng dẫn:
a. Trọng lượng riêng tự nhiên γ(kN/m
3
)
_ Thể tích của mẫu đất:
22

3
3.14 6.4
4 128.6144( )
44
dx
x cm
π
== =Vh
_ Khối lượng riêng của mẫu đất:
3
235
1.827( / )
128.6144
Q
gcm
V
ρ
== =
_ Trọng lượng riêng tự nhiên của mẫu đất:
3
( / )kNm. 1.827 10 18.27gx
γρ
== =
b. Độ ẩm W%
_ Độ ẩm của mẫu đất:
235 175
100% 34.28%
175
w
d

Q
Q
Wx
−
== =
c. Hệ số rỗng e Đất bão hòa hoàn toàn Æ S
r
= 100% = 1
_ Hệ số rỗng:
.
s
r
GW
e
S
2.68*34.28
0.92
100
== =

d. Trọng lượng riêng khô γ
d
(kN/m
3
)
_ Trọng lượng riêng khô của mẫu đất:
3
18.27
13.606( / )
1 0.3428

kN m
W1
d
γ
γ
== =
++

Bài tập 1.10-Một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên có đường kính 6.3cm và chiều cao 10.2cm, cân
nặng 590g. Lấy 14.64g đất trên đem sấy khô hoàn toàn, đem cân lại được 12.29g. Giới hạn nhão
W
L
= 25.0%, giới hạn dẻo W
p
= 15.0%. Tỷ trọng hạt G
s
= 2.67. Lấy trọng lượng riêng của nước
là γ
w
= 10kN/m
3
. Xác định các đặc trung sau của mẫu đất trên:
a.
Hệ số rỗng e ở trạng thái tự nhiên của mẫu đất.
b.
Độ bão hòa S
r

c.
Độ rỗng n (%)

d.
Trọng lượng riêng đẩy nổi γ’ (kN/m
3
)
e.
Xác định tên và trạng thái của đất theo TCVN, ASTM
f.
Cần thêm vào mẫu đất một lượng nước bao nhiêu (ml) để mẫu đất bão hòa hoàn toàn?
g.
Xác định trọng lượng riêng bão hòa khi S
r
= 1?
Hướng dẫn:
a. Hệ số rỗng e ở trạng thái tự nhiên của mẫu đất
_ Hệ số rỗng:
s
v
V
V
e =
_ Thể tích của mẫu đất:
22
3
3.14 6.3
10.2 317.8( )
44
dx
x cm
π
== =Vh

_ Thể tích phần rỗng: V
v
= V - V
s

TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 22
_ Trọng lượng riêng tự nhiên của mẫu đất:
3
590
. 10 18.56( / )
317.8
gx kN
γρ
== = m
_ Độ ẩm của mẫu đất:
14.64 12.29
100% 19.12%
12.29
w
d
Q
Q
Wx
−
== =
_ Trọng lượng riêng hạt:

3
. 2.67 10 26.7( / )

ssw
GxkN
γγ
== = m
_ Khối lượng riêng khô (ứng với toàn mẫu):
590 12.29
495.3( )
14.64
s
x
Qg==
_ Thể tích hạt:
)(5.185
)/(67.2
)(3.495
3
3
cm
cmg
g
Q
V
s
s
s
===
γ

3
317.8 185.5 132.3( )

vs
VVV cm=− = − =
132.3
0.71
185.5
v
s
V
e
V
== =
b. Độ bão hòa Sr
_ Khối lượng nước (ứng với toàn mẫu):

3
590 495.3 94.7( ) 94.7( )
ww
QgV=− = →= cm
_ Độ bão hòa:
94.7
100% 71.58%
132.3
w
r
v
V
Sx
V
== =
c. Độ rỗng n

_ Độ rỗng n:
0.71
100% 41.52%
1 1 0.71
e
nx
e
== =
++

d. Trọng lượng riêng đẩy nổi γ’
_ Trọng lượng riêng đẩy nổi:
3
/76.910
71.01
167.2
1
1
' mkNx
e
G
w
s
=
+
−
=
+
−
=

γγ

e. Xác định tên và trạng thái của đất theo TCVN, ASTM
25 15 10%
19.12 15
0.412
10
pLP
P
L
p
IWW
WW
I
I
=−=−=
⎫
⎪
⎬
−−
== =
⎪
⎭

-
Theo TCVN: 7≤I
p
≤17 ;0.25<I
L
<0.5Æ đất sét pha, trạng thái dẻo cứng.

-
Theo ASTM: W
L
=15% ; I
L
=0.412 Æ CL (đất sét pha, trạng thái cứng)

Bài tập 1.11- Cho một mẫu đất có đường kính 7cm, cao 5cm. khi đem cân có trọng lượng 365g.
Sau khi sấy khô, mẫu đất cân nặng 300g. Đem mẫu đất làm thí nghiệm nhão – dẻo ta được giới
hạn nhão là 27% và giới hạn dẻo là 13%. Thí nghiệm tỉ trọng hạt ta được 2.66. Hãy xác định:
a.
Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên của mẫu đất.
b.
Độ ẩm
c.
Trọng lượng riêng (dung trọng) khô của mẫu đất.
d.
Hệ số rỗng e
e.
Độ rỗng n (%)
f.
Độ bão hòa S
r

g.
Tên đất
h.
Trạng thái của đất theo TCVN, ASTM
Bài tập 1.12- Cho khối lượng thể tích tự nhiên một mẫu đất là ρ=1860kg/m
3

, khối lượng thể tích
hạt là ρ
s
=2650kg/m
3
, và độ ẩm W = 15%. Hãy tính:
a.
Hệ số rỗng e
TÀI LIỆU ÔN THI CAO HỌC MÔN: CƠ HỌC ĐẤT
GV: ThS.NCS. LÊ HOÀNG VIỆT 23
b. Độ rỗng n (%)
c.
Độ bão hòa S
r

Bài tập1.13-Cho một mẫu đất sét cứng, bão hòa hoàn toàn (S
r
= 100%) có chiều cao là 14 cm,
đường kính 8 cm, cân nặng 1200 g, tỉ trọng hạt G
s
= 2.65. Cho γ
w
= 10 kN/m
3
. Tính các đại
lượng:
a. Trọng lượng riêng của mẫu đất γ (kN/m
3
)
b. Độ ẩm W (%)

c. Hệ số rỗng e
d. Trọng lượng riêng khô γ
d
(kN/m
3
)

Bài tập1.14-Cho một mẫu đất tự nhiên có đường kính 6 cm, chiều cao 10 cm, cân nặng 500 g.
Lấy 20 g đất trên để sấy khô hoàn toàn thì được 15.2 g. Thí nghiệm giới hạn dẻo, nhão ta được
W
L
= 40%, W
P
= 25%. Tỉ trọng hạt G
s
= 2,65. Cho γ
w
= 10 kN/m
3
. Xác định:
a. Hệ số rỗng e của mẫu đất tự nhiên
b. Độ bão hòa S
r

c. Xác định tên đất
d. Xác định trạng thái của đất.

Bài tập1.15-Thí nghiệm một mẫu đất cát trên mực nước ngầm có w = 15%, γ = 19 kN/m
3
, G

s
=
2.65. Đem thí nghiệm mẫu đất khô ta được γ
min
= 0,5 và γ
max
= 0,9. Tính độ bảo hòa S
r
và độ
chặt tương đối D.

Bài tập1.16-Cho khối lượng thể tích tự nhiên một mẫu đất là ρ = 1860 kg/m
3
, khối lượng thể
tích hạt ρ
s
= 2650 kg/m
3
và độ ẩm w = 15%. Hãy tính:
a/ Khối lượng thể tích đất khô γ
d

b/ Hệ số rỗng e
c/ Độ rỗng n
d/ Độ bảo hòa S
r

Bài tập1.17-Một mẫu đất sét cứng ở trạng thái tự nhiên cân nặng 129 g và có thể tích là 56,4 cm
3
.

Sau khi sấy khô mẫu cân nặng 118 g. Khối lượng thể tích hạt γ
s
= 2700 kg/m
3
. Hãy xác định:
a/ Độ chứa nước của mẫu đất
b/ Hệ số rỗng
c/ Độ rỗng
d/ Độ no nước của mẫu đất