chương 2 tính chất cơ học của đất (bài giảng cơ học đất)

PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
Chương 2
TÍNH CHẤT CƠ HỌC
CỦA ĐẤT
CƠ H
CƠ H
Ọ
Ọ
C Đ
C Đ
Ấ
Ấ
T
T
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
2
 Đặc điểm cơ bản của đất:
 Tính rời, rỗng
 Cường độ liên kết giữa các hạt << cường độ bản thân
hạt
 Gồm 3 pha (Rắn, Lỏng, Khí), tác dụng tương hỗ lẫn nhau
 Dưới tác dụng của tải trọng x tính rỗng thay đổi x các
tính chất cơ học của đất thay đổi theo (tính thấm, tính ép
co & biến dạng, tính chống trượt)
¨Tất cả những đặc điểm nêu trên t
ạo cho đất những tính
chất cơ học điển hình, có thể phân biệt rõ rệt với các vật
rắn liên tục như bê tông, thép:
 Tính thấm nước,
 Tính ép co và biến dạng,
 Tính chống trượt

PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
3
§2.1. Tính thấm nước của đất
I. Khái niệm dòng thấm trong đất
 Đất gồm các hạt phân tán, khoảng rỗng giữa chúng liên thông
với nhau nên nước có thể chảy tự do bên trong khối đất, từ vùng
có áp lực cao tới vùng có áp lực thấp. Vì vậy, có thể định nghĩa
tính thấm của đấtlà khả năng của đất cho nước đi qua.
 Dòng thấm có thể là ổn định hoặc không ổn định. Trong ĐKT,
dòng thấm sinh ra trong trường ứng suất là dòng không ổn
định trong môi trường có l
ỗ rỗng thay đổi theo thời gian.
 Dòng chảy có thể được phân loại thành một chiều, hai chiều hay
ba chiều. Dòng thấm trong Địa kỹ thuật thường được giả sử
là một hoặc hai chiều và điều này là phù hợp với hầu hết các
vấn đề thực tế.
 Trong Địa kỹ thuật, tại các mức áp lực thông thường có thể bỏ
qua các thay đổi khối lượng riêng, nên dòng chảy c
ủa nước
trong đất được coi như không nén được.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
4
 Dòng chảy có thể là chảy tầng, hoặc chảy rối. Trạng thái quá độ
tồn tại giữa dòng chảy tầng và dòng chảy rối.
Hình 2.1: Các
vùng dòng chảy
tầng và dòng
chảy rối (theo
Taylor 1948)
 Trong hầu hết các loại đất, dòng chảy có vận tốc rất nhỏ nên có thể

coi là dòng chảy tầng. Do vậy từ hình 2.1,
v tỷ lệ với i :
v = ki (2.1)
Phương trình này chính là định luật Darcy.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
5
 Phương trình Bernoulli dưới dạng năng lượng của một đơn vị trọng
lượng (cho dòng chảy ổn định không nén được) (Thủy lực học):
 Theo phương trình này: năng luợng tổng (hay cột nướctổng) của hệ
là tổng của cột nước vận tốc
v
2
/2g, cột nước áp lực p/ρ
w
g và cột
nước thế
z .
 Tùy thuộc vào dòng chảy trong các ống, kênh hở hoặc qua môi
trường rỗng sẽ tồn tại các tổn thất cột nước (hoặc tổn thất năng
lượng), h
f
,
22
11 22
12
constant total head
22
ww
vp vp
zz

gg gg
ρρ
++=++=
(2.2)
22
11 22
12
22
f
ww
vp vp
zzh
gg gg
ρρ
+
+= + ++
(2.3)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
6
 Trong phương trình Bernoulli áp dụng giải các bài toán thấm trong đất:
áp lực gây ra cột nước áp lực p
1
và p
2
= áp lực nước lỗ rỗng u
x Cột nước áp lực tổng có thể viết lại:
 Do đất có kết cấu hạt, dòng thấm chịu
sức cản lớn nên
v thường quá nhỏ, vì
vậy bỏ qua cột nước vận tốc:

xxH = h + z
x Δh = H
1
- H
2
x Δh = Δh
u
+ Δz
x i = Δh/L
z
u
g
v
H
w
++=
γ
2
2
(2.4)
z
u
H
w
+=
γ
(2.5)
Hình 2.2
¨ Dòng thấm sinh ra trong đất là do:
- độ chênh cột nước áp lực, Δh

u
(chủ yếu)
- độ chênh cột nước trọng trường, Δz.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
7
 Dòng thấm thực và dòng thấm không thực:
- Trong các phương trình nêu trên ta sử dụng diện tích toàn bộ mặt
cắt ngang trong khi rõ ràng nước không thể chảy xuyên qua các hạt
rắn mà chỉ qua các lỗ rỗng giữa các hạt đất.
¨ Vậy tại sao ta không sử dụng phần diện tích rỗng và tính tốc độ
thấm dựa trên diện tích rỗng đó?
Hình 2.3: Tốc độ thấm và tốc độ
bề mặt trong dòng chảy đều
(theo Taylor 1948)
v
s
v
a
= v
v
d
= v
s
v
s
v
A
A
V
V

e ==
 Tốc độ thấm mặt: Tốc độ vào
v
a
và tốc độ ra v
d
trong hình
2.3 đều bằng v = q/A ; với A
là diện tích mặt.
 Với một chiều rộng đơn vị của mẫu trong hình 2.3, chúng ta có thể
dễ dàng tính diện tích phần rỗng qua công thức hệ số rỗng:
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
8
 ¨ Do vậy v trong quan hệ này
là tốc độ mặt, đại lượng không
thực nhưng thuận tiện trong kỹ
thuật.
 Tốc độ thấm thực v
s
, là tốc độ
thực của dòng nước chảy qua
các lỗ rỗng. Ta có:
Hình 2.4: Mô hình của tốc độ
thấm và tốc độ bề mặt của dòng
chảy (dòng chảy vuông góc với
trang giấy)
 Do 0% ≤ n ≤ 100%, x tốc độ thấm thực luôn lớn hơn tốc độ bề
mặt ). ¨ Hệ số rỗng hay độ rỗng của đất ảnh hưởng đến dòng
chảy của nước qua nó và do đó ảnh hưởng đến giá trị hệ số
thấm (k) của một loại đất.

vsda
AvvAAvAvq
=
===
n
V
V
A
A
vv
==
s
nvv
=
I. Khái niệm dòng thấm (tiếp)
tốc độ thấm thực luôn lớn hơn tốc độ
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
9
II. Định luật Darcy
 Kỹ sư thủy lực người Pháp tên là Darcy (1856) thông qua các
thí nghiệm đã chỉ ra rằng tốc độ chất lỏng trong cát sạch tỷ lệ
với gradien thủy lực:
(2.1)
 Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (trong cơ học chất lỏng)
cho dòng chảy ổn định không nén được, chuyển thành phương
trình liên tục:
 Từ (2.1), (2.6) x định luật Darcy thường được viết là (Hình
2.3):
11 2 2
q v A v A constant

=
==
(2.6)
h
qvAkiAk A
L
Δ
== =
(2.7)
kiv
=
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
10
trong các CT ở trên:
 q - lưu lượng thấm trong đơn vị thời gian qua mặt cắt A
(đơn vị: thể tích/thời gian, m
3
/s)
h
qvAkiAk A
L
Δ
== =
(2.7)
v
s
v
a
= v
v

d
= v
 v
1
,v
2
- tốc độ tại mặt cắt 1 và 2
 A
1
, A
2
- diện tích mặt cắt 1 và 2
 k - hệ số thấm Darcy, hoặc là
hệ số thấm,
k có đơn vị của tốc độ [m/s,
cm/s]
i không có thứ nguyên
Hình 2.3:
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
11
 Phạm vi thích dụng của định luật Darcy:
 Các thí nghiệm thận trọng cho thấy là PT 2.7 (hoặc 2.1, v = ki )
đúng cho một phạm vi rộng các loại đất khác nhau, đặc biệt là
đất cát sạch.
 Với sỏi rất sạch và khối đắp bằng đá cấp phối hở, dòng thấm
có thể là rối và định luật Darcy không có giá trị.
 Với các đất mịn (đất sét) khi gradien thủy lực rất th
ấp, mối
quan hệ v ~ i là phi tuyến (Hình 2.5).
II. Định luật Darcy (tiếp)

PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
12
Hình 2.5: Độ lệch so với định luật Darcy được quan
sát trong đất sét Thụy Điển (theo Hansbo 1960)
 v = k
2
(i-i
o
) i ≥ i
1
v = k
1
i
n
i < i
1
 với đất sét Thụy Điển
điển hình, số mũ n có
giá trị trung bình vào
khoảng 1.5.
 Tuy nhiên, đoạn cong
của đường v~i thực tế
không ổn định, khó
xác định, do đó:
)(
o
iikv
−
=
(2.8)

cho đất dính
¨ Hiện nay, đối với đất
dính, người ta thừa nhận
đường v~i kéo dài cắt tại
i
o
(độ dốc thủy lực ban
đầu):
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
13
III. Hệ số thấm và phương pháp xác định
 Hệ số thấm rất cần thiết cho việc thiết kế các công trình xây
dựng có sự xuất hiện của dòng thấm.
 Xác định k bằng thí nghiệm.
Thí nghiệm trong phòng
: Thiết bị máy đo thấm được sử
dụng trong các thí nghiệm
 cột nước không đổi (hình 7.5a)
 cột nước giảm dần (hình 7.5b)
Thí nghiệm hiện trường
: Thiết bị bơm thường được sử dụng
trong các thí nghiệm
 cột nước không đổi
 cột nước giảm dần
 ở đây chỉ thảo luận thí nghiệm trong phòng.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
14
1. Thí nghiệm cột nước không đổi :
 thể tích nước Q thu nhận được trong thời gian t là
 ¨

trong đó:
Q - tổng thể tích nước thoát ra
(m
3
) trong thời gian t (s)
A - diện tích mặt cắt ngang của
mẫu đất (m
2
)
 Xem ví dụ 2.1
Hình 2.6,a
III. Hệ số thấm và phương pháp xác định (tiếp)
h
vkik
L
==
QL
k
hAt
=
(2.9)
tvAQ =
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
15
Ví dụ 2.1:
 Mẫu đất hình trụ tròn, đường kính 7.3 cm và dài 16.8 cm, được thí
nghiệm với thiết bị đo thấm cột nước không đổi. Cột nước 75 cm
được duy trì trong suốt thời gian thí nghiệm. Sau 1 phút thí nghiệm,
thu được tổng cộng 945.7 g nước. Nhiệt độ là 20
o

C. Hệ số rỗng
của đất là 0.43.
Yêu cầu
: Tính hệ số thấm theo cm/s.
Lời giải
:
 Diện tích mặt cắt ngang của mẫu đất:
 Từ phương trình 2.9, thay số liệu để tìm k:
3
2
945.7 cm 16.8 cm
0.08 cm/s
75 cm 41.9 cm 1 min 60 s/min
QL
k
hAt
=
×
==
×××
22
2
cm9.41)3.7(
44
===
ππ
D
A
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
16

 vận tốc giảm trong ống đo áp là:
 lưu lượng chảy vào mẫu đất là:
 Từ định luật Darcy (phương trình
2.7), lưu lượng chảy ra là:
 Theo phương trình liên tục 2.6,
q
in
=q
out
nên:
 Phân ly biến số và tích phân hai vế
phương trình trên các cận, ta có:
Hình 2.6,b
2. Thí nghiệm cột nước giảm dần :
dt
dh
v −=
dt
dh
aq
in
−=
A
L
h
kkiAq
out
==
A
L

h
k
dt
dh
a =−
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
17
 Và ta nhận được:
trong đó Δt = t
2
- t
1
.
 Theo log
10
ta có:
 trong đó:
a - diện tích ống đo áp
A, L - diện tích và chiều dài mẫu đất
Δt - thời gian để cột nước trong ống đo áp giảm từ h
1
đến h
2
12
21
ht
ht
dh A
akdt
hL

−=
∫
∫
1
2
ln
h
aL
k
A
th
=
Δ
(2.10a)
1
10
2
2.3 log
h
aL
k
At h
=
Δ
(2.10b)
III. Hệ số thấm và phương pháp xác định (tiếp)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
18
Ví dụ 2.2:
 Thí nghiệm cột nước giảm dần được tiến hành trong phòng với

đất cát lẫn sỏi xám nhạt (SW) và thu được các dữ liệu sau
(nhiệt độ nước là 20
o
C):
Cho cột nước giảm từ h
1
đến h
2
Yêu cầu: Tính hệ số thấm theo cm/s
Lời giải:
 Sử dụng phương trình 2.9b ta có: ¨
 Chú ý: nếu nhiệt độ nước khác 20
o
C khi đó phải sử dụng các hệ
số chuyển đổi để tính đúng độ nhớt của nước.
a =6.25 cm
2
A = 10.73 cm
2
L = 16.28 cm
h
1
=160.2 cm
h
2
= 80.1 cm
Δt
=90 s
()
o

6.25 16.28 160.2
2.3 log
10.73 90 80.1
0.07 cm/s 20
k
C
=× × ×
=
III. Hệ số thấm và phương pháp xác định (tiếp)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
19
σ
x
σ
z
σ
y
§2.2. Tính ép co và biến dạng của đất
I. Khái niệm tính ép co và biến dạng của đất
 Giả sử biến dạng của lớp đất chịu nén chỉ theo một hướng, như trường
hợp biến dạng gây ra bởi tải trọng thẳng đứng trên một vùng đất rộng.
σ
z
σ
x
σ
y
 Xét phân tố đất tại độ sâu z, chịu nén một
hướng:
 biến dạng theo phương z:

ε
z
≠ 0
 biến dạng theo phương x:
ε
x
= 0
 biến dạng theo phương y:
ε
y
= 0
Î
σ
x
=
σ
y
≠
0
 Khi chịu tải trọng, đất bị ép co, biến dạng của đất sinh ra là do thể tích lỗ rỗng
thay đổi
¨ Biến thiên thể tích của đất chính là do thể tích rỗng thu hẹp, ΔV ≡ΔV
v
Hình 2.7
z
sử
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
20
II. Quan hệ giữa biến thiên thể tích (ΔV) và hệ số rỗng (e)
 Xét bài toán: Một khối đất có thể tích ban đầu V

1
, hệ số rỗng e
1
. Hãy
tính biến thiên thể tích ΔV khi hệ số rỗng là e
2
. (với e
1
> e
2
).
 Tính thể tích hạt đất V
s1
có trong V
1
: V
s1
= V
1
m
1
=
 Tính thể tích hạt đất V
s2
có trong V
2
: V
s2
= V
2

m
2
=
 Đã biết: - biến thiên thể tích khối đất là do thể tích rỗng
thu hẹp
lại
(thể tích hạt không đổi)
¨ V
s2
= V
s1
¨¨
ΔV = V
1
- V
2
¨ , e
1
- e
2
= Δe , là biến thiên hệ
số rỗng
1
1
1
1
e
V
+
1

1
2
2
1
1
1
1
e
V
e
V
+
=
+
2
2
1
1
e
V
+
1
2
12
1
1
e
e
VV
+

+
=
1
21
1
1 e
ee
VV
+
−
=Δ
Lưu ý: m = thể tích hạt trong
một đơn vị thể tích đất
m = V
s
/ V
t
= 1/(1+e)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
21
¨¨
 ¨ “Biến thiên thể tích của đất tỷ lệ bậc nhất với biến thiên hệ
số rỗng “
 Cũng có thể viết (2.11a) dưới dạng biến dạng thể tích tương đối:
 Khi khối đất biến dạng 1 hướng (ép co không nở hông):
eV
Δ
=
Δ
α

(2.11b)
e
e
V
V Δ
+
=Δ
1
1
1
(2.11a)
1
1 e
e
V
V
Vol
+
Δ
=
Δ
=Δ
ε
(2.11c)
Lý thuyết
đàn hồi
zyxVol
ε
ε
ε

ε
Δ
+
Δ
+
Δ
=
Δ
(2.11d)
vzVol
ε
ε
ε
Δ
=
Δ
=
Δ
(2.11h)
1
1 e
e
H
S
HF
SF
V
V
v
+

Δ
===
Δ
=Δ
ε
(2.11c’)
Từ (2.11c và 2.11h) Î
σ
x
σ
z
σ
y
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
22
1. Thí nghiệm ép co không nở hông
 Mục tiêu của thí nghiệm cố kết
 mô phỏng sự ép co của đất dưới tác dụng của tải trọng ngoài
đã cho.
 Xác định thông số môđun của đất khi nén không nở hông.
 Dự đoán độ lún của các lớp đất ở hiện trường bằng cách
đánh giá các đặc trưng nén của mẫu nguyên dạng tiêu biểu.
 Thiết bị thí nghiệm
 Để mô phỏng ép co một hướng trong phòng thí nghiệm, thường
nén mẫu đất bằng thiết bị nén không nở hông (hay nén cố kết).
(Hai dạng thiết bị nén không nở hông được thể hiện ở hình 8-3).
 Thí nghiệm hộp nén di động.
 Thí nghiệm hộp nén cố định.
III. Thí nghiệm ép co không nở hông và Định luật ép co
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013

23
 Thí nghiệm hộp nén di
động: quá trình nén diễn ra
ở cả hai mặt mẫu thí
nghiệm. Ma sát hộp nén ở
thí nghiệm này nhỏ hơn ở
thí nghiệm hộp nén cố định
 Thí nghiệm hộp nén cố
định: đất chỉ chuyển vị
xuống. Ưu điểm cơ bản
của thí nghiệm hộp nén cố
định là nước thoát ra từ đá
thấm ở đáy có thể được đo
hoặc được kiểm soát. Có
thể kết hợp tiến hành thí
nghiệm thấm bằng hộp
nén.
Hình 8-3: Sơ đồ thiết bị thí nghiệm nén
không nở hông (a) hộp nén di động (b) hộp
nén cố định (theo Hội các kĩ sư quân đội Mỹ).
III. Thí nghiệm ép co không nở hông và Định luật ép co (tiếp)
ống đo áp
Vòng di
động
Vòng cố
định
Tấm gia tải
Đá thấm
Mẫu đất
Tấm đáy

Đá thấm
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
24
 Mẫu đất nguyên dạng, đại biểu cho một phân tố đất bị nén
ở trong nền, được cắt gọt tạo mẫu cẩn thận và đặt vào hộp
nén.
 Hộp nén thành cứng không cho phép biến dạng ngang xảy ra.
Trên và dưới mẫu đất có lót đá thấm để khi chịu nén thì nước
thoát ra. Thông thường đá thấm ở đỉnh mẫu có đường kính nhỏ
hơn đường kính của hộp nén cứ
ng khoảng 0.5 mm, để không
tạo ma sát dọc theo thành khi tải trọng tác dụng. Tỷ số giữa
đường kính và chiều cao mẫu trong khoảng từ 2.5 ÷ 5.
 Biện pháp làm giảm ma sát thành là dùng hộp nén bằng sứ
hoặc các chất bôi trơn xung quanh.
III. Thí nghiệm ép co không nở hông và Định luật ép co (tiếp)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
25
 Thiết lập quan hệ giữa tải trọng và biến dạng theo mẫu thí
nghiệm ép co không nở hông:
 Tải trọng tác dụng lên mẫu tăng dần từng cấp (có thể tăng tải
bằng hệ thống tay đòn cơ học hoặc bằng khí nén).
 Với mỗi cấp tải trọng tác dụng, chờ cho mẫu đất lún ổn định và
áp lực nước lỗ rỗng dư trong m
ẫu xấp xỉ về không (u≈0). Ứng
suất cuối cùng hay ứng suất cân bằng được gọi là ứng suất
hiệu quả.
 Quá trình này được lặp lại cho đến khi đủ số điểm dữ liệu để
thể hiện đường cong quan hệ biến dạng ~ ứng suất (s ~
σ

’
vc
)
σ
’
vc1
σ
’
vc2
σ
’
vc3
σ
’
vc
(kPa)
(s ~
σ
’
vc
)
Đường quan hệ thực
nghiệm (s ~
σ
’
vc
)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
26
Từ Ct. (2.11c):

 Từ Ct. (2.11e), (e ~ s) và với (s ~
σ
’
vc
) Î (e ~
σ
’
vc
)
 Từ Ct. (2.11f), (
ε ~ s) và với (s ~
σ
’
vc
) Î (
ε
~
σ
’
vc
) .
1
1 e
e
H
S
V
V
v
+

Δ
==
Δ
=Δ
ε
H
s
eee
i
iii
1
1
)1(
+
+
+−=
H
s
i
ii
1
1
+
+
−=
εε
⇒=
Δ
=Δ
+

H
s
V
V
i
v
1
ε
(2.11e)
(2.11f)
⇒
+
−
=
++
i
iii
e
ee
H
s
1
11
H
s
σ
’
vc
 Hai phương pháp biểu diễn dữ liệu tải trọng-biến dạng được
thể hiện ở Hình 2.10 và 2.11:

III. Thí nghiệm ép co không nở hông và Định luật ép co (tiếp)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
27
Hình 2.10: Hai cách thể hiện dữ liệu thí nghiệm cố kết:
(Thí nghiệm với đất bùn tại vịnh San Francisco ở độ sâu -7,3m)
a) Phần trăm cố kết (hay biến dạng),
ε
v
% với ứng suất hiệu quả, σ’
vc
b) Hệ số rỗng, e với ứng suất
hiệu quả, σ’
vc
 Cả hai đồ thị này đều cho thấy đất là vật liệu biến dạng tăng bền,
có nghĩa là giá trị môđun (tức thời) tăng khi ứng suất tăng. Quan hệ
ứng suất-biến dạng thể hiện ở hình 2.10 là hoàn toàn phi tuyến.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
28
Hình 2.11: Thể hiện dữ liệu thí nghiệm cố kết trên hệ trục
bán logarit (cùng số liệu với Hình 2.10)
a) Phần trăm cố kết (hay biến dạng),
ε
v
% với log ứng suất hiệu quả, σ’
vc
b) Hệ số rỗng, e với
log ứng suất hiệu quả, σ’
vc
Semi-logarithmic plot
đường cong cố

kết lại
‘điểm gãy’ thể hiện ưs
đứng lớn nhất hoặc ưs
cố kết trước, σ’
p
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
29
 Nhận xét: cả hai đồ thị đều có hai đoạn gần như thẳng nối tiếp với
đường cong chuyển tiếp trơn. ứng suất tại điểm chuyển tiếp hay là
điểm gãy xuất hiện ở đường cong chỉ ra giá trị ứng suất lớp phủ thẳng
đứng lớn nhất mà mẫu đất này đã chịu trong quá khứ. Giá trị này được
gọi là giá trị ứng su
ất cố kết trước σ’
p
. Đôi khi cũng dùng ký hiệu p’
c
hay σ’
vm
, chữ m viết ở dưới biểu thị áp lực quá khứ lớn nhất.
Hình 2.11,a
đường cố kết
lại
‘điểm gãy’ thể hiện
ưs đứng lớn nhất
hoặc ưs cố kết trước,
σ’
p
đường nén
nguyên sinh
(ban đầu)

Hình 2.11,b
σ’
p
III. Thí nghiệm ép co không nở hông và Định luật ép co (tiếp)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
30
Hệ số quá cố kết OCR:
là tỷ số giữa ứng suất cố kết trước, σ’
p
và ứng suất nén hiệu quả
theo phương đứng hiện tại, σ’
vo
:
 OCR=1, nghĩa là σ’
p
= σ’
vo
¨ Đất cố kết bình thường (NC)
 OCR>1, nghĩa là σ’
p
> σ’
vo
¨ Đất quá cố kết(OC)
 OCR<1, nghĩa là σ’
p
< σ’
vo
¨ Đất chưa cố kết
 Chưa cố kết có thể xảy ra, ví dụ những loại đất mới trầm tích gần
đây do các hoạt động địa chất hay do con người tạo nên. Trong

điều kiện này, lớp đất sét chưa thể cân bằng ổn định dưới trọng
lượng của lớp phủ. Nếu áp lực nước lỗ rỗng đo được trong điều
kiện chưa cố kết thì sẽ là áp lực thuỷ tĩnh dư.
'
vo
'
p
OCR
σ
σ
=
(2.12)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
31
● Phương pháp Casagrande
(1936), hình 2.12.
 Các bước thao tác như sau:
1) Chọn bằng mắt một điểm có bán
kính cong nhỏ nhất của đường
cong cố kết (Điểm A trên hình).
2) Từ điểm A kẻ đường nằm ngang.
3) Từ điểm A kẻ đường tiếp tuyến
với đường cong cố kết.
4) Kẻ đường phân giác của góc
được tạo bởi bước 2 và 3.
5) Kéo dài đoạn đường thẳng của
đường cong nén nguyên sinh cho
đến khi cắt đườ
ng phân giác đã tạo
ở bước 4. Giao điểm này cho ta trị

số ứng suất cố kết trước (Điểm B
trên hình 2.12).
Hình 2.12: Phương pháp Casagrande(1936b)
xác định ứng suất quá cố kết; trị số nhỏ nhất,
và lớn nhất có thể của ứng suất cố kết trước.
đường
cong cố kết
Xác định áp lực quá cố kết, σ’
p
:
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
32
Hình 2.12
z Phương pháp đơn giản
xác định trị số ứng suất cố
kết trước được một số kỹ
sư sử dụng:
 Kéo dài hai đoạn thẳng của
đường cong cố kết, điểm
giao nhau của chúng cho áp
lực cố kết trước “có thể đúng
nhất” (Điểm C trên hình
2.12).
 Nếu để ý trên hình 8-6 thì trị
số lớn nhất σ
’
p
có thể sẽ là
giá trị tại điểm D, trị số nhỏ
nhất σ’

p
có thể là trị số tại
điểm E là giao điểm của
đường cong nén nguyên sinh
với đường nằm ngang kẻ từ
trị số e
o
.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
33
 Khi kết quả thí nghiệm được biểu thị theo hệ số rỗng, (e ∼ σ’
vc
):
 Độ dốc của đường cong (e
∼ σ’
vc
) tại điểm bất kỳ được xác định bằng
trị số đạo hàm tại điểm đó:
Hình 2.10,b: Hệ số rỗng (e) với ứng
suất cố kết hiệu quả, (σ’
vc
)
 Nhận xét:
-Khi
σ
’
v,i
nhỏ, a
v
lớn ¨ đất dễ ép co

-Khi
σ
’
v,i
lớn, a
v
nhỏ ¨ đất khó ép co
Î a
v
biểu thị mức độ ép co của đất,
gọi là hệ số ép co (hệ số nén); đơn
vị thường [m
2
/kN].
2. Định luật ép co không nở hông và các
đặc trưng tính ép co của đất
v
v
a
d
de
iv
−=
′
′
,
σ
σ
(2.13)
σ

’
v,i
e
i
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
34
 Phát biểu định luật ép co của đất:
“Khi biến thiên áp lực nén không
lớn thì biến thiên hệ số rỗng tỷ lệ
bậc nhất với biến thiên áp lực”,
(công thức (2.15)).
Với:
Δe = e
i
- e
i+1
Δ
σ
’
v
=
σ
’
i+1
-
σ
’
i
v
v

a
e
=
′
Δ
Δ
σ
(2.14)
vv
ae
σ
′
Δ=Δ
(2.15)
(2.16)
đường nén
Hình 2.13
Δe
Δ
σ
’
v
σ
’
v
σ
’
i
σ
’

i+1
 Trong nhiều trường hợp, phạm vi thay đổi của
σ
v
không lớn (100÷300
kPa) có thể coi là đoạn thẳng. Vì vậy ta có thể viết lại (2.13) dưới dạng
gần đúng:
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
35
35
 Khi kết quả thí nghiệm được biểu thị theo biến dạng, (
ε
~
σ
’
vc
),
(hình 2.10a): độ dốc của đường cong nén lún được gọi là hệ số
biến thiên thể tích, m
v
, hoặc:
De
a
d
d
m
o
v
v
v

v
v
v
1
1
,,
=
+
=
Δ
Δ
==
σ
ε
σ
ε
(2.17)
Trong đó, ε
v
là biến dạng đứng và D
là môđun ép co không nở hông (đôi
khi ký hiệu E
oed
), đơn vị thường là
[kN/m
2
].
Lưu ý:
để có (2.17) cần dựa vào
Ct.2.11c,

Δε
v
= Δe/(1+e
o
), và
Ct.2.15.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
36
 Khi kết quả thí nghiệm được biểu
diễn bằng quan hệ (e
∼
log
σ
’
v
):
Hình 2.11b: - độ dốc của đường cong
ép co nguyên sinh được gọi là chỉ số
nén C
c
(compression index):
,
1
,
2
21
,
1
,
2

21
,
log
loglog)(log
σ
σσσσ
eeee
d
de
C
v
c
−
=
−
−
=
−
=
đường cong cố
kết lại
‘điểm gãy’ thể hiện ưs
đứng lớn nhất hoặc ưs
cố kết trước, σ’
p
Chú ý: C
c
không thứ nguyên
(2.18)
,

1
,
2
log
σ
σ
e
C
c
Δ
=
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
37
 Khi kết quả thí nghiệm biểu thị
bằng (
ε
v
%
∼
log
σ
’
v
), hình 2.11a: -
độ dốc của đường cong nén
nguyên sinh được gọi là chỉ số
nén cải biến C
cε
(đôi khi, tỷ số
nén):

 Quan hệ giữa chỉ số nén cải biến
C
cε
và chỉ số nén C
c
được biểu
diễn bằng:
,
1
,
2
log
σ
σ
ε
ε
v
c
C
Δ
=
(2.19)
o
c
c
e
C
C
+
=

1
ε
(2.20)
1
C
c
ε
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
38
 Chỉ số nén lại C
r
là độ dốc trung bình
của phần nén lại của đường cong
(e∼log
σ
’
vc
), hình 2.14 - C
r
được định
nghĩa tương tự C
c
, PT (8.7).
 Nếu kết quả thí nghiệm được vẽ bằng
quan hệ (
ε
v
∼log
σ
’

vc
)thì độ dốc của
đường cong nén lại được gọi là chỉ số
nén lại cải biếnC
r
ε
(đôi khi gọi là tỷ số
nén lại).
 Liên hệ C
r
và C
r
ε
:
 Đường nén và đường nở không trùng
nhau, chứng tỏ biến dạng bao gồm biến
dạng hồi phục + b/d dư (chủ yếu).
(2.21c)
o
r
r
e
C
C
+
=
1
ε
Hình 2.14: Đường cong e ~ log (áp lực) minh
họa quá trình trầm tích, lấy mẫu (dỡ tải) và cố

kết lại trong thiết bị thí nghiệm cố kết
Đường cong
nén nguyên
sinh hiện
trường
(2.21a)
,
1
,
2
21
log
σ
σ
ee
C
r
−
=
,
1
,
2
log
σ
σ
ε
ε
v
r

C
Δ
=
(2.21b)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
39
3. Thí nghiệm bàn nén tại hiện trường
và nguyên lý biến dạng tuyến tính
a- Thí nghiệm bàn nén
(bàn nén chỉ chịu tải trọng thẳng đứng)
p
II
gh
p
S
1
p
S
0
2
p
I
gh
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
40
- Khi p < p
I
gh
, biến dạng đứng là chủ yếu, do V
v

thu hẹp; quan hệ
ư/s và b/d trong nền là tuyến tính. ở cuối giai đoạn I (p = p
I
gh
) biến
dạng
dẻo xuất hiện đầu tiên tại hai mép bàn nén phát triển thành vùng
dẻo (sâu khoảng ¼ B)
- Khi p > p
I
gh
, vùng dẻo phát triển theo p tăng, quan
hệ S~p trong nền phi tuyến. Khi p → p
II
gh
b/d dẻo
chiếm ưu thế, độ cong càng lớn.
- khi p = p
II
gh
, vùng dẻo phát triển hoàn toàn, khối nền
ở trạng thái CBGH. Tăng một lượng
Δp rất nhỏ, nền bị
phá hoại trượt (
ép trồi).
p = P/F
F=diện tích
đáy bàn nén
p = p
I

gh
Vùng dẻo
β
M(z,β)
P
B
~ ¼ B
Hình 2.15
p
II
gh
p
S
1
p
S
0
2
p
I
gh
45
o
-ϕ/2
P
II
gh
b
45
o

+ϕ/2
P
II
gh
+∆P
p = p
I
gh
Vùng dẻo
β
M(z,β)
P
B
~ ¼ B
Các điểm thuộc vùng
dẻo có thể biến hình
nhưng không biến
thiên thể tích, nghĩa là
Δ
ε
Vol
= 0.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
41
b- Nguyên lý biến dạng tuyến tính
 Theo kết quả thí nghiệm bàn nén, ¨ Phát biểu nguyên lý biến dạng
tuyến tính:
“Khi tải trọng tác dụng không lớn (
p ≤ p
I

gh
), quan hệ (S
∼
p) có
dạng gần thẳng thì có thể xem đất như vật liệu biến dạng
tuyến tính, và quan hệ giữa độ lún và áp lực lên nền là bậc
nhất ”.
p
II
gh
p
S
1
p
S
0
2
p
I
gh
 Vận dụng nguyên lý biến dạng tuyến tính:
So sánh đặc tính biến dạng của 2 vật liệu:
 Thép (vật liệu đàn
hồi) và
 Đất (vật liệu rời)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
42
-Với thép, khi
σ
<

σ
ch
-Với đất, khi p < p
I
gh
Về hình thức, có sự tương tự
là: quan hệ giữa biến dạng
và áp lực là bậc nhất.
 Trong giai đoạn biến
dạng tuyến tính, ta có thể
vận dụng các biểu thức
liên hệ giữa biến dạng và
ứng suất của lý thuyết
đàn hồi để tính cho đất
(định luật Hooke, )
ε
σ
1
E
σ
ch
Thí nghiệm kéo/nén đơn một thanh thép
p
II
gh
p
S
0
p
I

gh
Thí nghiệm bàn nén hiện trường
 Giả thiết phân tố đất là đàn hồi
đẳng hướng x E
x
= E
y
= E
z
= E
o
Quan hệ ƯS~BD theo định luật
Hooke:
ε
x
= 1/E
o
[
σ
x
-
μ
o
(
σ
y
+
σ
z
)]

ε
y
= 1/E
o
[
σ
y
-
μ
o
(
σ
z
+
σ
x
)]
ε
z
=1/E
o
[
σ
z
-
μ
o
(
σ
x

+
σ
y
)]
σ’
z
σ’
x
σ’
y
Hình 2.16
Hình 2.17
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
43
1. Xác định hệ số nở hông,
μ
o
:
 Với phân tố đất chịu nén một hướng (nở hông tự do):
σ
x
=
σ
y
= 0
ε
x
=
ε
y

≠ 0
2. Xác định hệ số áp lực hông,
K:
 Với phân tố đất chịu nén không nở hông:
σ
x
= σ
y
≠ 0
ε
x
=
ε
y
= 0
trong đó:
σ
x
,
σ
y
,
σ
z
lần lượt là ứng suất theo phương x, y, z.
 quan hệ giữa hệ số áp lực hông K và hệ số nở hông
μ
o
 Mẫu đất bị nén không nở hông ¨
ε

x
=
ε
y
= 0

ε
x
=1/E
o
[
σ
x
-
μ
o
(
σ
y
+
σ
z
)] = 0 ¨
σ
x
=
μ
o
(
σ

y
+
σ
z
) =
μ
o
σ
y
+
μ
o
σ
z
.
¨¨
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
σ’
z
σ’
z
σ’
x
σ’
y
σ’
z
z
y
z

x
o
ε
ε
ε
ε
μ
==
(2.23)
z
y
z
x
K
σ
σ
σ
σ
==
(2.24)
o
o
z
x
K
μ
μ
σ
σ
−

==
1
(2.25b)z
o
o
yx
σ
μ
μ
σσ
−
==
1
(2.25a)
Hình 2.18
Hình 2.19
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
44
3. Xác định môđun biến dạng, E
o
.
 E
o
-là một đặc trưng biến dạng quan trọng của đất, có ý nghĩa tương
tự môđun đàn hồi E
e
, nhưng khác về bản chất:
 E
e
x biểu thị tính đàn hồi của đất

 E
o
x biểu thị tính biến dạng của đất (dư + đàn hồi hay hồi phục),
trong đó biến dạng dư (không hồi phục) là chủ yếu.
a. Xác định E
o
từ thí nghiệm nén không nở hông
 mẫu đất bị nén trong điều kiện không nở hông:
• Từ PT (2.11c) ¨ (a)
• Theo LT đàn hồi: (b)
• theo PT (2.18a) cho nén không nở hông, (c), thay
vào (b), nhận được:
(d), cân bằng với (a), và đặt
(2.26), nhận được: (2.27)
1
1 e
e
V
V
v
+
Δ
=
Δ
=Δ
ε
z
v
v
e

a
V
V
σε
1
1 +
=
Δ
=Δ
z
o
o
yx
σ
μ
μ
σσ
−
==
1
)(
21
zyx
o
o
zyxv
E
σσσ
μ
εεεε

++
−
=Δ+Δ+Δ=Δ
o
z
o
v
E
o
σ
μ
μ
ε
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−=Δ
1
2
1
2
v
o
a

e
E
1
1
+
=
β
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−=
o
o
μ
μ
β
1
2
1
2
(định luật Hooke mở rộng)
và định luật ép co:
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
45

b. Xác định E
o
từ thí nghiệm bàn nén
 Khi p
≤ p
I
gh
, lý thuyết đàn hồi đã chứng minh được độ lún của
một bàn nén tròn đặt trên mặt bán không gian biến dạng tuyến
tính:
 Nếu bàn nén vuông, có thể lấy đường kính tương đương theo
công thức:
Với F là diện tích đáy bàn nén vuông
 Lưu ý
: Biểu thức trên tính cho môi trường bán không gian vô
hạn đàn hồi. Tuy nhiên đối với đất thì phạm vi ảnh hưởng của
P không ra vô cùng mà hữu hạn, vì thế khi dùng cần phải hiệu
chỉnh (bằng cách thêm một hệ số thực nghiệm vào công thức,
m
o
< 1)
d
P
E
S
o
o
2
1
μ

−
=
S
P
d
E
o
o
2
1
μ
−
=
π
F
d 2=
S
P
d
mE
o
oo
2
1
μ
−
=
(2.28b)
(2.28a)
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013

46
1. Khái niệm về tính ép co của đất bão hòa nước
 Xét trường hợp biến dạng của lớp đất chịu nén một hướng (Hình vẽ):
 Khi chịu tải trọng, đất bị ép co bởi:
 Biến dạng của các hạt đất
 Nước và khí trong lỗ rỗng của đất bị ép co
 Nước và khí bị ép thoát ra khỏi lỗ rỗng
 Giả thiết:
- Dưới tác dụng của tải trọng thực tế, độ ép co của b
ản thân các hạt khoáng
vật là rất nhỏ và thường bỏ qua.
- Đối với đất bão hoà hoàn toàn (độ bão hoà là 100%), tính nén của nước
trong lỗ rỗng cũng được bỏ qua
¨ Vì thế, yếu tố làm thay đổi thể tích của đất trầm tích chính là sự thoát nước
lỗ rỗng ở trong đất. Khi nước trong đất thoát ra thì bản thân các hạt đất tự sắp
xếp lại đến vị trí ổn định hơn và khối
đất trở nên chặt hơn. Thể tích đất giảm
thì sẽ dẫn đến lún bề mặt nền.
V. Cố kết của đất dính bão hòa nước và sự chuyển
hóa ứng suất trong quá trình cố kết thấm
Hình 2.20
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
47
 Sự ép co trong Đất Rời và Đất Dính cũng có những khác nhau, cần
phân biệt.
a. Đối với đất Rời (ép co một hướng)
:
 Sự ép co (biến dạng) diễn ra trong
thời gian rất ngắn bởi vì đất thí
nghiệm là đất hạt thô thoát nước tốt.

Nước và khí dễ dàng thoát ra khỏi lỗ
rỗng của đất.
 Trong thực tế, với đất cát thì quá trình
ép co xảy ra ngay trong khi xây dựng
và phần lớn quá trình lún kết thúc sau
khi xây dựng xong công trình.
Quan hệ độ ép co theo thời gian
của đất cát
Hình 2.21
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
48
b. Đối với đất Dính bão hòa nước (ép co một hướng):
 Vì khả năng thoát nước trong đất sét khá nhỏ, nên quá trình ép
co của đất sét kéo dài theo thời gian, và được đánh giá bằng tốc
độ thoát nước khỏi lỗ rỗng của đất.
 Quá trình này gọi là
 quá trình cố kết, và là
 quan hệ ứng suất - biến dạng - thời gian.
 Quá trình lún có thể kéo dài hàng tháng, hàng năm thậm chí
hàng chục năm. Đây là sự khác biệt cơ bản và duy nhất giữa nén
của đất r
ời và cố kết của đất dính:
 Nén của đất cát xảy ra tức thời,
 Cố kết là quá trình phụ thuộc thời gian. Sự khác nhau về
tốc độ lún phụ thuộc vào sự khác nhau về tính thấm của đất.
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
49
 Phần áp lực truyền cho pha lỏng (nước), không làm biến dạng
đất, mà chỉ tạo nên cột nước và gây ra sự thấm trong đất (làm
nước thoát ra ngoài mẫu đất) Î gọi là áp lực nước lỗ rỗng

hoặc áp lực trung hòa (u).
 Hai pha dưới tác dụng của áp lực sẽ có những phản ứng
khác nhau:
 Phần áp lực truyền cho pha rắn, làm đất biến dạng Î gọi là
ứng su
ất hiệu quả (
σ
’)
 Quá trình nước thoát ra Î lỗ rỗng thu hẹp và đất chặt lại; do
đólàquátrình, u Ô và σ’ Ò
 Như vậy, nếu gọi ứng suất tổng là
σ, ta có:
σ = σ
t
’+ u
t
(2.29)
Mô hình Cố kết thấm Terzaghi
:
 Đất dính bão hòa nước gồm 2 pha: - Pha Rắn và Pha Lỏng
PGS. TS. NGUYỄN HữU THÁI – NGÀNH ĐịA Kỹ THUậT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT - 2013
50
 Cố kết của đất sét được giải thích
dễ dàng bằng mô hình của Terzaghi
(1923):
Một pít-tông P chịu tải trọng đứng và
nén một lò xo đặt trong một bình đựng
đầy nước.
 Lò xo tượng trưng cho cốt đất,
 Nước trong bình tượng trưng cho

nước trong lỗ rỗng của đất.
 Van V đặt trên đỉnh pít-tông tượng
trưng cho kích thước lỗ rỗng của
đất.