Bài giảng ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH - Chương 2 potx

1. Độ ẩm (W, %)
143
Các chỉ tiêu liên quan đến pha lỏng
Là tỷ số giữa trọng lượng nước chứa trong đất và trọng lượng hạt đất
có khi mẫu được sấy khô
%100.
h
n
Q
Q
W 
2. Độ bão hòa (Sr)
Là tỷ số giữa thể tích lượng nước chứa trong mẫu đất và thể tích phần
lỗ rỗng của mẫu.
r
n
r
V
V
S 
3. Giới hạn Atterberg
Đất cát: I
P
< 1%
Đất cát pha: 1 ≤ I
P
< 7%
Đất sét pha: 7 ≤ I
P
< 17%
Đất sét: I

P
≥ 17%
144
Các chỉ tiêu liên quan đến pha lỏng
 Độ ẩm giới hạn dẻo (W
P
%): tương ứng với độ ẩm mà thấp hơn nó, đất
sẽ chuyển sang trạng thái cứng.
 Độ ẩm giới hạn chảy (W
L
%): tương ứng với độ ẩm mà khi vượt qua
nó đất sẽ chuyển sang trạng thái chảy.
Chỉ số dẻo I
p:
I
P
=W
L
-W
P
(%)
Gọi tên đất:
145
Phương pháp xác định:
-Phương pháp xác định W
P
: Phương pháp vê giun
- Phương pháp xác định W
L
: Phương pháp chùy Vaxiliev và

phương pháp đĩa đập Casagrande
Ph¬ng ph¸p Casagrande
Ph¬ng ph¸p chuú xuyªn Vaxiliev
Ph¬ng ph¸p vª giun
Ph¬ng ph¸p Casagrande
146
Các chỉ tiêu đặc trưng của pha rắn
 Trọng lượng riêng của đất (
s
, kN/m
3
): Là trọng lượng của một
đơn vị thể tích của bản thân các hạt rắn tạo nên đất.

T
ỷ
tr
ọ
ng c
ủ
a h
ạ
t
đấ
t (
∆
)
: Là tỷ số giữa trọng lượng riêng của
đất và trọng lượng riêng của nước
h

h
s
V
Q


n
s



 Phương pháp xác định: Phương pháp bình tỷ trọng
147
Các chỉ tiêu đặc trưng của pha rắn
 Thành phần hạt: Thành phần hạt là hàm lượng tương đối của
các nhóm hạt trong chúng tính theo khối lượng.
Đất là một hỗn hợp các loại hạt có hình dạng, kích thước khác nhau. Các
hạt gần nhau về kích thước (được đánh giá bằng đường kính hạt) và có các
đặc tính ĐCCT tương tự nhau thì được gộp chung vào một nhóm
-Phương pháp xác định:
+ Phương pháp rây
+ Phương pháp tỷ trọng kế
148
* Thành phần hạt (cấp phối hạt) của đất đợc biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm
khi lng của một cỡ hạt nào đó so với toàn bộ mẫu đất khô tuyệt đối.
* Phơng pháp xác định:
- Phơng pháp rây:
+ Rây khô: xác định đợc đến cỡ hạt 0,5mm.
+ Rây ớt: xác định đợc đến cỡ hạt 0,1mm.
V

s
Cỏc ch tiờu c trng ca pha rn
t l mt hn hp cỏc loi ht cú hỡnh dng, kớch thc khỏc nhau. Cỏc ht gn nhau v
kớch thc (c ỏnh giỏ bng ng kớnh ht) v cú cỏc c tớnh CCT tng t nhau
thỡ c gp chung vo mt nhúm
- Phơng pháp tỷ trọng kế:
+ Xác định các cỡ hạt <0,1mm.
+ Kích thớc các hạt đợc xác định dựa vào
tốc độ lắng chìm của các hạt trong nớc theo
nguyên lý Stockes.
+ Thờng kết hợp với phơng pháp rây để
xác định thành phần hạt của đất dính.
Bộ rây
Các rây đợc xếp chồng lên
nhau theo thứ tự mắt sàng nhỏ
dần.
Kích thớc mắt rây theo các
tiêu chuẩn có sự khác nhau.
ống
đựng
huyền
phù
Tỷ
trọng
kế
149
* ứng dụng:
- Xác định hệ số đồng nhất
- Xác định hệ số đờng cong
- Phân loại đất trong xây dựng

C
D
D
u

60
10
C
D
D D
c


30
2
60 10
( )
D
x
là đờng kính hạt mà các hạt nhỏ hơn nó
chiếm x%.
Cỏc ch tiờu c trng ca pha rn
* Kết quả thí nghiệm: Đợc biểu thị trên
biểu đồ thành phần hạt (biểu đồ cấp phối
hạt) trong hệ toạ độ nửa logarít.
V
s
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100
0
20

40
60
80
100
Particle size (mm)
% Finer
30
D
30
150
b. Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất
 Đối với đất rời:
Độ chặt tương đối của đất (I
D
):
minmax
max
ee
ee
I
D



Trong đó:
e
max
và e
min
là hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời nhất và chặt nhất.

e là hệ số rỗng của đất ở trạng thái tự nhiên.
0 1/3 2/3 1Độ chặt I
D
Trạng thái của đất Rời rạc Chặt vừa Chặt
151
b. Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất
 Đối với đất dính:
Độ sệt của đất (I
L
):
pL
p
L
WW
WW
I



+ Đối với đất cát pha
0 1Độ sệt I
L
Trạng thái của đất Cứng Dẻo Chảy
+ Đối với đất sét pha và sét:
0.25 0.5Độ sệt I
L
Trạng thái của đất Cứng Dẻo
mềm
Nửa
cứng

Dẻo
cứng
Dẻo
chảy
Chảy
0 0.75 1
1. Tính chất biến dạng
152
c. Tính chất cơ học của đất
Thí nghiệm nén đất ở trong phòng
Mực nước
Mẫu có chiều dày  20mm, đường kính 50-75 mm
Tác dụng tải trọng bằng cách dùng các quả cân
Mẫu đất
Tải trọng
Vòng
chặn
Đá thấm
153
 Trình tự thí nghiệm:
(1)Mẫu đất được lấy bằng dao vòng, đặt vào hộp nén
(2) Đặt hộp nén vào chính giữa khung truyền lực
(3) Tác dụng tải trọng nén bằng các quả cân, tải trọng sẽ được
tăng theo từng cấp: p
i
(4) Đo độ lún của mẫu đất sau mỗi cấp tải trọng: Si
(5) Có thể dỡ tải theo từng cấp
(6) Sau khi thí nghiệm xong có thể lấy mẫu đất để xác định độ
ẩm là W
Thí nghiệm nén đất ở trong phòng

154
 Kết quả thí nghiệm:
 Xác định hệ số rỗng ở cấp tải trọng thứ i:
o
i
ooi
h
S
eee )1( 
Trong đó:
e
o
: hệ số rỗng ban đầu
S
i
: độ lún ở cấp tải trọng thứ i (mm)
h
o
: chiều cao mẫu ban đầu(mm)
Thí nghiệm nén đất ở trong phòng
155
biểu diễn theo e  p

e
    
P (kG/cm2)
§uêng (a) - t¨ng t¶i
§uêng (a) - dì t¶i
Thí nghiệm nén đất ở trong phòng
156

Định luật nén lún
12
21
21
pp
ee
a




0
e
),(
111
peM
),(
222
peM
1
e
2
e
1
p
2
p
Trong đó:
a: hệ số nén lún
a

0
: hệ số nén lún
tương đối
1
21
0
1 e
a
a



Lấy 2 điểm M
1
(e
1
,p
1
) và M
2
(e
2
,p
2
) , nếu

p thay đổi
nhỏ.

Hệ số nén lún a là hệ số góc của đoạn thẳng M

1
M
2
157
lún ca mu t thí nghim:
1
1
.
1
hp
e
a
S


Chú ý: nếu lấy h
1
= h
0
thì p
1
=0 (khi cha gia tải) và p
2
=p
(cấp tải trọng cuối cùng). Kết quả công thức tính độ lún
cuối cùng sẽ là:
0
1

1

hp
e
a
S


0
.hpaS
o

Thớ nghim nộn t trong phũng
2. Sức chống cắt của nền đất
158
c. Tính chất cơ học của đất
Đất thường bị phá hoại cắt
Móng
băng
Nền
đường
Khi phá hoại ứng suất cắt dọc theo mặt trượt () đạt bằng với sức chống cắt
(S=
f
)
Mặt trượt
Huy động sức chống cắt

159
Thí nghiệm cắt trực tiếp
Tải trọng ngang
Tải trọng thẳng đứng

Bi trượt
Mẫu đất
Đá thấm
Tấm nén
Đo xác định : Chuyển vị tương đối theo phương ngang, dx
Chuyển vị thẳng đứng của tấm nén, dy
Tải trọng
ngang
2. Sức chống cắt của nền đất
160
Thí nghiệm cắt trực tiếp
161
 Bố trí thí nghiệm
 Hộp cắt gồm thớt trên và thớt dưới có đường kính 60-
80mm, chiều cao 20mm. Hộp cắt gắn chặt với khung có thể
chuyển động trên bi trượt
 Thớt trên gắn với thiết bị đo lực cắt T bằng vòng ứng biến
để đo ứng suất cắt 
 Thiết bị tăng tải (N) , tạo ra áp lực pháp tuyến thông qua
các quả cân
 Trình tự thí nghiệm
 Mẫu đất được đặt vào hộp cắt
 Tác dụng tải trọng thẳng đứng N, áp lực tại đáy tấm nén là
=N/F (
1
=100; 
2
=200; 
3
=300 kN/m

2
); F: diện tích mẫu
đất
 Tác dụng tải trọng ngang cho đến khi mẫu bị cắt, đọc số
đọc trên đồng hồ gắn với vòng ứng biến được lực cắt là T,
ứng suất cắt là

=T/F
Thí nghiệm cắt trực tiếp
162
Kết quả thí nghiệm


c

  




S=
f
=.tg+c
12
12







tg



tgc .
11


TiÕn hµnh thÝ nghiÖm Ýt nhÊt 3 mÉu ®Êt vµ khi ®ã ta cã ba
cÆp t¬ng øng

1 ~ σ1 ;

2 ~ σ2 ;

3 ~ σ3.
Vẽ biểu đồ quan hệ giữa

~ σ
Thí nghiệm cắt trực tiếp
163
(kN/m
2
)
(kN/m
2
)




tan



cS
f
c

Lực dính
Góc ma sát
trong

f

Thí nghiệm cắt trực tiếp
164



tan
ff
cS



Sức chống cắt gồm hai thành phần: lực dính đơn vị và
góc ma sát trong

f


f



c

f
tan 
c
Thành
phần
ma sát
Thí nghiệm cắt trực tiếp
165
0
f


f
=

tg

c

c
 Đối với đất dính: c,>0
Thí nghiệm cắt trực tiếp
166

 Đối với đất rời: c=0,>0
0


f
=

tg

f

Thí nghiệm cắt trực tiếp
167
 Đối với đất dính bão hòa, trong điều kiện không thoát
nước: S
u
=
f
=c
u
; 
u
 0
f = c
c
0
f

u
u

Thí nghiệm cắt trực tiếp