khái quát về cơ học đất (bài giảng cơ học đất)

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
CƠ H
CƠ H
Ọ
Ọ
C Đ
C Đ
Ấ
Ấ
T
T
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
N
N
ộ
ộ
i dung
i dung
z Lý thuyết bao gồm trong 6 chương:
Tính chất vật lý của đất
Tính chất cơ học của đất
Xác định ứng suất trong đất
Sức chịu tải của Móng nông
Áp lực đất lên tường chắn
Xác định độ lún của nền công trình
z Bài tập CHĐ
z Thí nghiệm CHĐ
2
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Vị trí của Cơ học đất trong các môn cơ học
 Là cơ học của vật thể phân tán-tự nhiên

 Là bộ phận của Địa Cơ Học tổng quát
 Là một ngành của cơ học ứng dụng
Địa Cơ Học tổng quát bao gồm:
z Địa động lực (Tổng quát & Khu vực)
z Cơ học đá (Đákhối kết tinh & Đánứt nẻ)
z Cơ học đất
z Cơ họckhối hữu cơ (bùn, than bùn)
M
M
ở
ở
đ
đ
ầ
ầ
u
u
Kh
Kh
á
á
i qu
i qu
á
á
t v
t v
ề
ề
Cơ H

Cơ H
ọ
ọ
c Đ
c Đ
ấ
ấ
t
t
3
1. Khái niệm về môn học & đối tượng môn học
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Các cơ sở để xây dựng môn cơ học đất
 Các định luật Cơ họclý thuyết (cơ họccủa các vật thể hoàn
toàn không biến dạng)
 Các định luật của Cơ học công trình (nghiên cứu các vật thể
liên tục có tính biến dạng) : định luật đàn hồi, dẻo, từ biến.
Các định luật cơ học chất lỏng.
 Các định luật mô tả những tính chất cơ họccủa đất do đặc
tính phân tán c
ủa nó gây ra :
z Tính ép co
z Tính biến dạng cấu trúc pha
z Tính thấm nước
z Tính chống trượt tiếp xúc
4
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Đối tượng nghiên cứu của cơ học đất
 Đất rời tự nhiên là đối tượng nghiên cứu của cơ học đất.
 Đất là tất cả các sản phẩm của phong hóa lớp vỏ đá bao

quanh trái đất. Chúng gồm vô số các hạt rắn riêng rẽ có thể
không gắn kết hoặc có gắn kết, tuy nhiên độ bền của các liên
kết nhỏ hơn nhiều lần độ bền của các hạt khoáng. Vì thế
người ta coi đất là vật thể t
ự nhiên - phân tán (đặc điểm này
làm đất khác căn bản với đákhối, bê tông…)
5
M
M
ở
ở
đ
đ
ầ
ầ
u:
u:
(ti
(ti
ế
ế
p)
p)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 Tầng phong hóa nói chung có thể phân thành 2 lớp :
z Lớp trên cùng của đất tự nhiên gọi là đất trồng trọt. Loại đất
này là đối tượng nghiên cứu của môn thổ nhưỡng học.
z Lớp dưới là đất khoáng, những vật liệu phân tán tự nhiên – gọi
là đất xây dựng, là đối tượng nghiên cứu của cơ học đất.
6

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2. Ý nghĩa và nội dung môn học
z Trong xây dựng, Đất đóng vai trò rất lớn, mọi công trình đều liên
quan chặt chẽ với đất:
 Đối với công trình xây trên đất thì đất giữ vai trò là Nền;
 Với công trình làm bằng đất thì đất là vật liệu xây dựng (đê,
đập, nền đường…)
 Với công trình được xây trong đất thì đất là môi trường xây
dựng (các công trình ngầm, đường hầm, đường tầu điện
ngầm …)
Vì thế có thể nói đất xây dự
ng là Công trình hay là Bộ phận
công trình.
z Nếu không có kiến thức về những nguyên lý cơ học đất thì
không thể thiết kế đảm bảo cho công trình làm việc an toàn, bền
vững lâu dài.
7
M
M
ở
ở
đ
đ
ầ
ầ
u:
u:
(ti
(ti
ế

ế
p)
p)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
8
Chương 1
TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Một khối đất nói chung bao gồm:
 Pha rắn: là những hạt nhỏ có thành
phần khoáng vật khác nhau.
 Pha lỏng
: nước có thể chiếm toàn bộ
hoặc một phần thể tích rỗng;
 Pha khí
: có thể chiếm toàn bộ hoặc
một phần thể tích rỗng.
→ Thể tích tổng V
t
của khối đất bao
gồm thể tích phần hạt rắn V
s
và thể
tích phần rỗng V
v
9
§1.1. Các pha hợp thành đất & tác
dụng tương hỗ giữa chúng
z Từ đây ta sẽ đi sâu nghiên cứu tính chất mỗi pha:
Hình 1.1

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
A. Pha rắn:
 Bao gồm các hạt khoáng vật (thường gọi là hạt đất), có kích thước
thay đổi trong phạm vi lớn, từ khoảng 200 mm xuống đến kích
thước hạt keo, tạo thành khung kết cấu của đất (cốt đất).
 Tính chất của đất phụ thuộc thành phần khoáng vật, hình dạng và
kích thước của các hạt.
I. Thành phần khoáng vật của đất:
 Thành phần khoáng vật của đất chủ yếu phụ thuộc vào thành phần
đágốc và tác dụng phong hóa đối với đá ấy. Cùng một loại đá
gốc, nhưng tác dụng phong hóa khác nhau sẽ cho các thành phần
khoáng không giống nhau, và do đó ảnh hưởng khác nhau tới tính
chất vật lý và cơ học của đất.
-Vídụ: Phenpat phong hóa trong môi trường axit tạo thành
Môngmôrilônit, nhưng trong môi trường kiềm lại tạo thành Kaolinit
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ

ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
10
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Các khoáng vật có trong đất:
- KV nguyên sinh: thường gặp là phenpat, thạch anh, mica. Đất có
các hạt khoáng đó thường có kích thước lớn (Vd. cát).
- KV thứ sinh
: chia 2 loại
z KV không hòa tan trong nước:
là thành phần chủ yếu của các hạt sét và được gọi là KV Sét
(kích
thước < 0,005 mm, hoặc < 0,002 mm) – có cấu trúc phân tử dạng
phiến, dạng kim, sợi; khác nhau về hoạt tính keo bề mặt.


C
C
á
á
c kho

c kho
á
á
ng v
ng v
ậ
ậ
t s
t s
é
é
t thư
t thư
ờ
ờ
ng g
ng g
ặ
ặ
p:
p:
Monmorilonit,
Monmorilonit,
Ilit,
Ilit,
Kaolinit
Kaolinit


C

C
á
á
c kho
c kho
á
á
ng v
ng v
ậ
ậ
t s
t s
é
é
t kh
t kh
á
á
c:
c:
Haloizit, Clorit, Vecmiculit, Atapungit,
Haloizit, Clorit, Vecmiculit, Atapungit,
KV h
KV h
ỗ
ỗ
n h
n h
ợ

ợ
p (
p (Tươ
ng đối phổ biến, thí dụ: khoáng vật Monmorolit
pha trộn với Clorit và Inlit).
z KV hòa tan trong nước:
Canxit, mica trắng, thạch cao, đolomit …
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ

ấ
t
t
11
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Ảnh hưởng của thành phần KV tới tính chất của đất:
z Đối với nhóm hạt có kích thước lớn: thành phần KV ảnh
hưởng không nhiều tới tính chất cơ lý của đất.
z Đối với nhóm hạt có kích thước càng nhỏ: thành phần KV
đóng vai trò chủ yếu quyết định tính chất cơ lý của đất (vì hoạt
tính keo được phát huy đầy đủ). KV khác nhau thì hoạt tính keo
bề mặt cũng khác nhau, do đócótính chất khác nhau. Ví dụ:
đất chứa Kaolinit, ít dẻo hơn chứa Mongmorilonit; đất chứa
nhiều Mongmorilonit có tính co nở nhiều hơn chứa Kaolinit.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ

t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
12
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
II. Thành phần cấp phối của đất:
z Khái niệm về nhóm hạt và thành phần cấp phối hạt của
đất:
 NHÓM HẠT:
- Kích thước hạt đất ảnh hưởng tới tính chất của đất. Tuy nhiên,
đất tự nhiên nói chung là hỗn hợp của vô số các hạt có kích thước
rất khác nhau, trên thực tế khócóthể xác định ảnh hưởng của kích
thước từng hạt đất mà chỉ có thể xác định ảnh hưởng của tập hợp
các hạt có kích thước nằm trong phạm vi quy định – gọi là nhóm
hạt.
-Nhóm hạt khác nhau sẽảnh h
ưởng khác nhau tới tính chất của
đất.
-Bảng dưới đây thể hiện phạm vi kích thước các nhóm hạt (cỡ
hạt) theo các tiêu chuẩn Mỹ, Anh và Việt nam.
Chương
Chương
2:

2:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
13
z Pha rắn (tiếp)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
14
ASTM – Hội Kiểm tra
Vật liệu Mỹ (1980)
AASHTO – Hiệp hội Giao

thông và Đường bộ Liên
bang (1978)
USCS – Hệ thống phân loại
đất thống nhất (Cục cải tạo
Hoa Kì, 1974, Hội kĩ thuật
quân đội Hoa Kì, 1960 )
TC Anh
M.I.T – Viện Công nghệ
Masachusett (Taylor, 1948)
TCXD - VN
Hình 1.2
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỦA ĐẤT:
-Tính chất của đất không những phụ thuộc sự có mặt của nhóm
hạt mà còn phụ thuộc vào lượng chứa của chúng: nếu một nhóm
hạt có mặt trong đất với lượng chứa quá nhỏ thì không gây tác
động gì đáng kể tới tính chất của đất; nhưng nếu lượng chứa lớn
thì gây ảnh hưởng rõ rệt.
- Hàm lượng cỡ hạt: Lượng chứa một nhóm hạt tính b
ằng phần
trăm (%) khối lượng mẫu đất khô:
- Cấp phối hạt: Tập hợp hàm lượng của tất cả các cỡ hạt chứa
trong một loại đất.
Xác định thành phần cấp phối của đất
Chương I
Chương I
:
:
T
T

í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
15
Hàm lượng cỡ hạt (%) =
Khối lượng nhóm hạt
x 100
Khối lượng mẫu đất khô
(1.1)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Để xác định thành phần cấp phối hạt của
một loại đất người ta phải làm thí nghiệm
gọi là thí nghiệm phân tích hạt (phân tích

cơ học của đất).
z Thường dùng 2 phương pháp tùy thuộc cỡ
hạt:
Đối với hạt cỡ lớn, d > 0,1 mm (Mỹ: d >
0,075 mm) thì dùng phương pháp rây.
-với d là đường kính tương đương.
Đối với hạt cỡ nhỏ, d ≤ 0,1 mm (Mỹ: d
≤ 0.05 đến 0.075mm) thích hợp với
phương pháp tỷ trọng kế.
16
 Xác định thành phần cấp phối của đất
Lỗ rây
TCVN
(mm)
Số rây
TCMỹ
Lỗ rây
TCMỹ
(mm)
10 4 4.75
5 10 2.00
2 20 0.85
1 40 0.425
0,5 60 0.25
0,25 100 0.15
0,1 140 0.106
200 0.075
z Phương pháp rây:
Bộ rây tiêu chuẩn: Giới thiệu hai bộ rây TC Việt nam & Mỹ.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT

 Thực hiện:
–Xếp bộ rây có kích thước lỗ rây
giảm dần từ trên xuống dưới
– Cho mẫu đất qua bộ rây bằng
cách lắc kỹ toàn bộ rây rồi lắc
cho từng rây riêng biệt
–Xác định khối lượng của đất còn
lại trên mỗi rây và tính phần trăm
tích lũy của khối lượng mẫu qua
mỗi rây.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ

a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
17
Hình 1.3
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Phương pháp tỷ trọng kế:
 Đối với những hạt cỡ nhỏ thì phương pháp rây
không thể tách nhỏ hơn nữa các cỡ hạt; khi đó
có thể dùng phương pháp lắng đọng các hạt
trong dung dịch huyền phù (thường là nước).
 Phương pháp này dựa trên định luật Stoke: -
Trong dung dịch đồng nhất đẳng hướng và vô
hạn, tốc độ lắng đọng (v) do trọng lượng của
các hạt hình cầu được xác định theo biểu th
ức
sau:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch

ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
18
2
18
)(
dv
nh
η
γγ
−
=
(1.2)
Hình 1.4
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Trong đó:

v -tốc độ chìm lắng của hạt.
γ
h
-trọng lượng riêng của hạt (g/cm³).
γ
n
-trọng lượng riêng của dung dịch
(0,98g/cm³).
η
-hệ số nhớt của dung dịch ( dyn-giây/cm²).
d – đường kính của hạt hình cầu (cm).
2
18
)(
dv
nh
η
γγ
−
=
(1.2)
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch

nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
19
 Nếu biết khoảng cách chìm lắng L và thời gian
chìm lắng tương ứng t , từ công thức trên có thể
tính được đường kính của hạt như sau:
2
1
)(
18
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣

⎡
−
=
t
L
d
nh
γγ
η
(1.3) Hình 1.5
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 Từ bộ ba trị số t
i
, N
i
, L
i
có thể tìm được đường kính d
i
và
lượng chứa của các hạt nhỏ hơn và bằng d
i
tính bằng phần
trăm trọng lượng mẫu đất thí nghiệm.
Chương I
Chương I
:
:
T
T

í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
20
Biểu diễn thành phần cấp phối của đất
 Tiến hành phân tích thành phần hạt một mẫu đất bằng rây kết
hợp tỷ trọng kế nhận được kết quảởhình 1.3.
 Hệ tọa độ của đường cong cấp phối hạt:
Trục tung
: biểu thị lượng chứa phần trăm (X %) của các hạt
nhỏ hơn và bằng đường kính nào đó,
Trục hoành
: biểu thị đường kính hạt d (mm). trục hoành

dùng toạ độ log để dễ dàng biểu thị mọi cỡ hạt có đường kính
lớn nhỏ khác nhau, thậm chí chênh nhau hàng nghìn lần, từ hạt
rất thô đến hạt vô cùng bé.
 Thông thường, trục hoành biểu thị đường kính hạt d (mm) giảm
theo chiều mũi tên trục
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
21
 Ví dụ thể hiện trên Hình 1.6: Từ đường cong cấp phối hạt kết hợp với
bảng phân chia nhóm hạt có thể xác định được lượng chứa của các
nhóm hạt trong mẫu đất đó: nhóm hạt dăm (sỏi): 3,2% ; nhóm hạt cát :
71,8% ; nhóm hạt bụi: 13,3% ; nhóm hạt sét: 11,7%.
SétBụi
(thô, mịn)
Cát
(thô, vừa, mịn)
Dăm,
Sỏi
Hình 1.6
100
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
22
Đất cấp phối tốt: biểu thị các kích cỡ hạt trong một khoảng rộng, và
đường cong thành phần hạt trơn và nói chung lõm hướng lên.
Đất cấp phối kém: là đất có quá nhiều hay quá ít số hạt kích cỡ nhất định
hoặc hầu hết các hạt có cùng kích cỡ.
 Phân bố đồng đều : cỡ hạt như nhau.
 Đất cấp phối không liên tục hay gián đoạn.
(trong hình vẽ, hàm lượng cỡ hạt giữa 0.5 và 0.1mm là rất ít).
Hình 1.7:
Đường

cong phân
bố cỡ hạt
điển hình
Đặc tính của đường cong cấp phối:
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z C
u
= Hệ số không đều hạt
C
u
= 2 – 3 Đất cấp phối kém
C
u
> 15 Đất cấp phối tốt
z C
c
= Hệ số độ cong
C
c
= 1 – 3 Đất cấp phối tốt
23
Các chỉ tiêu đánh giá đặc tính cấp phối của đất:
10
60
D
D
C
u
=
(1.4)

()
()()
6010
2
30
DD
D
C
c
=
(1.5)
Các đường kính hạt đặc trưng: được xác định trên đường cong phân bố hạt
Các Hệ số cấp phối của đất:
z D
10
= đường kính hiệu quả.
= đường kính của hạt tương ứng 10% khối lượng mẫu lọt qua rây.
z D
60
; D
30
= đường kính hạt tương ứng 60% , 30% khối lượng mẫu lọt qua rây
Hình 1.8
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
24
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
III. Hình dạng hạt đất:
Được xác định bằng phân loại trực quan
Hình dạng hạt rất khác nhau & ảnh hưởng tới tính chất của đất.
Mức độ ảnh hưởng của Hình dạng hạt đối vớinhững nhóm hạt

khác nhau thì khác nhau:
z Nhóm hạt kích thước lớn (vd, từ cát trở lên) thường có dạng
hình cầu trơn nhẵn hoặc góc cạnh, Hình dạng hạt ảnh hưởng
nhiều đến tính chất của đất: Î Góc ma sát của đất cát tăng theo
sự tăng mức độ góc cạnh của các hạt.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t

t
25
Hình 1.9
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Nhóm hạt kích thước nhỏ (sét, keo) thường có dạng phiến
mỏng hoặc kim mỏng
 Tính chất của đất không chịu ảnh hưởng rõ rệt của hình
dạng hạt, mà chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng
vật hạt đất.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ

a đ
ấ
ấ
t
t
26
Hình 1.10 Hình 1.11
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
B. Pha lỏng:
Ở điều kiện tự nhiên, trong đất thường chứa một lượng nước
nhất định tồn tại dưới dạng khác nhau.
Nước có tác dụng mạnh với các khoáng vật trong đất, nhất là
các hạt nhỏ và vật chất hữu cơ và ảnh hưởng đến tính chất cơ
lý của đất.
Mức độ ảnh hưởng tùy thuộc dạng tồn tại của các loại nước.
1.
1.
Sơ đ
Sơ đ
ồ
ồ
phân lo
phân lo
ạ
ạ
i nư
i nư
ớ
ớ
c trong đ

c trong đ
ấ
ấ
t
t
Nghiên cứu về nước trong đất đã có lịch sử từ lâu và nhằm các
mục đích sử dụng khác nhau.
Theo quan điểm xây dựng, một sơ đồ phân loại nước được
thừa nhận rộng rãi như sau:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ

a đ
ấ
ấ
t
t
27
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
a- Nước trong khoáng vật hạt đất
b- Nước kết hợp mặt ngoài hạt đất:
chia 2 loại
 Nước hút bám.
 Nước màng mỏng:
•Nước màng kết hợp mạnh:
•Nước màng kết hợp yếu.
c- Nước tự do: gồm 2 loại
 Nước mao dẫn
 Nước trọng lực
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V

t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
28
Hình 1.12
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2.
2.
Nguyên nhân h
Nguyên nhân h
ì
ì
nh th
nh th
à
à
nh l
nh l
ớ
ớ

p nư
p nư
ớ
ớ
c k
c k
ế
ế
t h
t h
ợ
ợ
p m
p m
ặ
ặ
t ngo
t ngo
à
à
i
i
h
h
ạ
ạ
t s
t s
é
é

t
t
Về căn bản, nguyên nhân gồm 2 yếu tố: Lực hút điện phân tử & và đặc
tính của phân tử nước.
Sự hình thành Lực hút điện phân tử & Hoạt tính bề mặt hạt đất:
z Khoáng vật sét có cấu trúc mạng tinh thể, bên trong hạt kvật các
ion trái dấu cân bằng nhau, còn trên mặt kvật có các ion âm (O
2-
và (OH)
-
) là các điện tích tự do, chưa được cân bằng bởi các ion
khác dấu. Vì thế bề mặt k/v sét mang điện tích âm.
29
z Xung quanh hạt sét mang điện âm hình thành một trường tĩnh điện
với lực điện phân tử. Do đógiữa chúng và môi trường xảy ra
những tương tác vật lý và hóa học nhất định, tạo thành hoạt tính
bề mặt hạt đất.
z Cường độ điện tích bề mặt phụ thuộc mức độ phân tán và thành
phần k/v của hạt.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Đặc tính của phân tử nước:
z Phân tử nước (H
2
O) là lưỡng cực. Mặc dù phân tử nước trung
hòa về điện, nó vẫn phân cực. một đầu mang điện tích dương
(H
+
), đầu kia mang điện tích âm (OH)
-
. Do đó, các phân tử nước

sẽ bị hút tĩnh điện lên bề mặt các hạt sét.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
30
z Chúng định hướng xung quanh
hạt và bám trên bề mặt k/v theo

từng lớp, bởi liên kết hydro (H
3
O)
+
z Bề mặt các hạt sét tích điện âm
cũng hút các cation có mặt trong
nước. Khi các cation được hydrat
hóa cũng góp phần tạo ra sức hút
của nước về bề mặt các hạt sét.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Sát bề mặt k/v các phân tử
nước chịu tác dụng của lực điện
phân tử rất lớn (hàng trăm MPa)
tạo thành lớp bám dính chắc.
z Càng xa bề mặt hạt khoáng, trị
số lực hút điện phân tử càng
giảm nhanh, và tại khoảng cách
bằng 0,5μm nó gần bằng không.
z Tính chất của nước phụ thuộc
vào cường độ tác dụng của lực
điện phân tử. Dựa vào đó người
ta có thể phân loại nước.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í

nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
31
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
3.
3.
M
M
ộ
ộ
t s
t s
ố
ố

t
t
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a c
a c
á
á
c lo
c lo
ạ
ạ
i nư
i nư
ớ
ớ
c
c
Theo chiều giảm của lực điện phân tử, lần lượt xét các loại nước
sau:
a) Nước trong khoáng vật hạt sét :
 Nằm trong mạng lưới tinh thể khoáng vật của hạt đất, tồn tại

dưới dạng phân tử (H
2
O), hoặc ion (H
+
, OH
-
).
 Có thể coi là một bộ phận của hạt kv, không ảnh hưởng đến tính
chất cơ lý của đất.
b) Nước kết hợp mặt ngoài
 Là loại nước bám xung quanh bề mặt hạt đất chịu tác động của
lực điện p.tử.
 Nói chung không chịu chi phối của trọng lực và không truyền áp
lực thủy tĩnh.
 Tùy theo mức độ kết hợp mạnh yếu khác nhau có thể chia 2 loại:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ

ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
32
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Nước hút bám: –Bám rất chặt ngay sát bề mặt hạt đất, dày khoảng
1-3 lớp phân tử nước. Mật độ phân tử nước lớn, có tính chất gần
với thể rắn. –Không di chuyển dưới tác dụng của trọng lực, có thể di
chuyển dưới dạng hơi nước. –Tỷ trọng > 1, vào khoảng 1,5; không
dẫn điện, không kết tinh ở cả nhiệt độ rất thấp (-78
o
C). – Khi đất sét
chỉ có nước hút bám thì đất ở trạng thái rắn.
z Nước màng mỏng: Tùy theo mức độ kết hợp chia làm 2 loại:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í

nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
33
 Nước màng kết hợp mạnh: - Bám tương đối chặt xung quanh
hạt đất; có thể di chuyển từ chỗẩm lớn sang chỗẩm nhỏ.
Nhiệt độ kết tinh thấp hơn 0
o
c (bề dày càng mỏng nhiệt độ kết
tinh càng thấp). Không truyền áp lực thủy tĩnh. – Khi trong đất
có đến nước kết hợp mạnh thì đất ở trạng thái nửa rắn và
chưa biểu hiện tính dẻo.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 Nước màng kết hợp yếu: Là lớp nước ngoài cùng chịu ảnh
hưởng của lực đptử yếu, có tính chất tương tự nước thông

thường. – khi trong đất chứa vừa đủ loại nước này và nếu
kết cấu đất đã bị phá hoại thì đất biểu hiện tính dẻo, nhưng
nếu ở trạng thái tự nhiên thì không xuất hiện tính dẻo.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
34

Ả
Ả
nh hư
nh hư
ở
ở
ng c
ng c
ủ
ủ
a l
a l
ớ
ớ
p nư
p nư
ớ
ớ
c k
c k
ế
ế
t h
t h
ợ
ợ
p m
p m
ặ
ặ

t ngo
t ngo
à
à
i đ
i đ
ế
ế
n t
n t
í
í
nh
nh
ch
ch
ấ
ấ
t xây d
t xây d
ự
ự
ng c
ng c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ

t
t
z Trong các loại nước kể trên thì nước màng mỏng có ảnh hưởng
tới tính chất xây dựng của đất nhiều hơn cả. Mức độ ảnh hưởng tùy
thuộc vào thành phần khoáng vật, tỷ diện tích, hàm lượng sét:
 Do chịu lực hút điện phân tử, nước màng mỏng có tính nhớt
hơn nước tự do. Bề dày của nước mảng mỏng tăng thì tính
nhớt giảm, và ngược lại. Vì thếảnh h
ưởng đến tính chất cơ lý
của đất: tính biến dạng (nén , nở, trượt), tính thấm, tính chống
trượt.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
c) Nước tự do:
Là loại nước nằm ngoài phạm vi tác dụng của lực điện phân tử của hạt đất.
Chia làm 2 loại: nước mao dẫn và nước trọng lực.
35
-
Lỏng với Khí,
-Rắn với Lỏng.
 Hiện tượng mao dẫn trong đất khác với
mao dẫn trong ống thủy tinh do nhiều yếu
tốảnh hưởng:
-Tính chất hình học phức tạp của các lỗ
rỗng,
-Tác dụng hóa lý phức tạp giữa hạt đất
và nước,
Nước mao dẫn:
 Là loại nước dâng cao trong ống nhỏ (trên mực nước ngầm) do tác động
của lực căng bề mặt (lực hấp dẫn) lên bề mặt tiếp xúc giữa các vật chất có
trạng thái vật lý khác nhau như :

- Ảnh hưởng của tính nhớt cũng như bề dày
lớp nước màng mỏng,
-Sự tồn tại của các bọc khí (khí giam hãm).
Hình 1.13
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Tuy nhiên, có thể sử dụng sự tương tự của hiện tượng mao
dẫn trong các ống thủy tinh đường kính nhỏ để mô tả hiện
tượng mao dẫn trong đất.
 Lực hút dính giữa thành thủy tinh và nước làm nước dâng lên
trong ống và hình thành mặt khum mao dẫn.
36
Hình 1.14: Hình dạng mặt khum dâng cao
của nước mao dẫn trong ống thủy tinh.
 Chiều cao dâng tỷ
lệ nghịch với đường
kính ống; đường kính
bên trong của ống
càng nhỏ thì chiều
cao mao dẫn càng
lớn. Mặt khum có bề
lõm lên phía trên
cùng với sự treo
nước trên thành ống
thủy tinh.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
• Lực hướng xuống dưới (coi là dương) = trọng lượng của cột nước
wcww
down
dhVF
γ

π
γ
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
∑
2
4
(1.6)
• Lực hướng lên phía
trên là thành phần thẳng
đứng tác dụng kéo mặt
khum theo chu vi ống
απ
cosTdF
up
∑
=
(1.7)
Trong đó,
T = sức căng bề mặt
của mặt phân cách
nước không khí tác
dụng xung quanh chu vi
ống, (Lực / Chiều dài).
37

Hình 1.15
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Cân bằng lực:
 Chiều cao mao dẫn dâng
:
38
∑
= 0
v
F
(1.8)
0cos
4
)(
2
=−−
απγ
π
dTdh
wc
α
γ
cos
4
d
T
h
w
c
−

=
(1.9a)
Hình 6.2
 Sự dâng mao dẫn hướng lên phía trên mực nước tự do, nhưng có giá
trị âm (bởi dấu quy ước như trên Hình vẽ).
 h
c
và d có quan hệ tỷ lệ nghịch: d ↘ , h
c
↗
 Trong thực tế, chiều cao mao dẫn thường thấp hơn so với tính theo
CT(1.9).
 Đối với ống thủy tinh sạch và nước
tinh khiết, α→0 và cosα→1. Do vậy:
d
T
h
w
c
γ
4−
=
(1.9b)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Xốp Chặt
Cát hạt thô 0,03 – 0,12 m 0,04 – 0,15m
Cát hạt trung 0,05 – 0,12 m 0,10 – 0,35 m
Cát hạt mịn 0,30 – 2,0 m 0,40 – 3,5 m
Bụi 1,5 – 10 m 2,5 – 12 m
Sét ≥ 10 m

Bảng 1-1:
Chiều cao mao dẫn gần đúng của các loại đất khác nhau*
*Theo Hansbo (1975)
39
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Phân bố áp lực nước thủy tĩnh : u
w
= z γ
w
(1.11) (tuyến tính)
Tại mặt nước, z = 0 → u
w
= 0
Dưới mặt nước, z = (+) → u
w
= áp lực nước dương
Trên mặt nước, z = (-) → u
w
= áp lực nước âm
z Áp lực mao dẫn: Xét cân bằng của mặt khum.
khi áp lực khí quyển = 0, từ công thức 1-9 và với α ≈ 0, ta xác
định áp lực mao dẫn:
r
m
là bán kính mặt cong.
Khi α ≈ 0, thì r
m
=d/2
Chương I
Chương I

:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
40
m
wcc
r
T
d

T
hu
24 −
=
−
==
γ
(1.12)
 Ứng suất giữa các hạt hay
ứng suất hiệu quả σ’:
σ’= σ -u
c
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Ảnh hưởng của nước mao dẫn
đến t/ch của đất:
Quan s
Quan s
á
á
t c
t c
ộ
ộ
t đ
t đ
ấ
ấ
t bão hòa nư
t bão hòa nư
ớ

ớ
c:
c:

 Các mặt khum mao dẫn bám vào các
hạt làm tăng lực tiếp xúc giữa các hạt.
 Tại đỉnh của cột đất–nước, sức căng ở
nước kéo các hạt đất lại với nhau. Lực
căng mao dẫn càng lớn ứng suất tiếp xúc
(σ’) giữa các hạt càng lớn và do đó, sức
kháng ma sát hình thành giữa các hạt cao
hơn.
 Hình ảnh phóng to của hai hạt cát được
gắn kết bởi các mặt khum mao dẫn có
bán kính r
m
. Ứng suất tiếp xúc giữa các
hạt là σ’ (tăng lên do sức căng mao dẫn).
41
Hình 1.16
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Tính mao dẫn cho phép thực hiện các hố đào trong đất bụi và cát rất
mịn, những vật liệu này khi khô dễ sụp đổ tới góc nghỉ tự nhiên (Hình
1.17).
42
Hình 1.17: Minh họa góc nghỉ
cát khô
cát ướt
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Chương I

Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
43
Nước trọng lực:
 Tồn tại trong các lỗ rỗng của đất, là loại nước thông thường:
Chảy dưới tác dụng của trọng lực, tuân theo định luật Dacxi.
 Nghiên cứu nước theo quan điểm xây dựng bao gồm 3 vấn đề

chính:
•Khả năng hòa tan và phân giải của nước (trong Địa chất
thủy văn).
• Ảnh hưởng của áp lực thủy tĩnh đối với đất.
• Ảnh hưởng của l
ực thấm do sự chuyển động của nước
trong đất đối với tính ổn định của đất.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
C.
C.
Pha kh
Pha kh
í
í
:
:
I. Phân loại:
Khí tự do: - Loại thông với khí quyển
- Loại không thông với khí quyển (khí
giam hãm, bọc khí).
Khí hòa tan trong nước.
II. Ảnh hưởng tới tính chất của đất:
1. Khí thông với khí quyển: Khi đầm đất có thể
thoát ra → không ảnh hưởng đến tính chất của
đất.
2. Khí không thông với khí quyển:
z Tồn tại trong đất dính có độ ẩm lớn, giữa
các hạt khoáng rắn được bao bọc bởi màng
nước liên kết → được gọi là khí giam hãm
hoặc bọc khí.

Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
44
Hình 1.18: Sự hình
thành bọc khí liên quan
với những đường rỗng

chằng chịt phức tạp
trong đất
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Sinh ra lực căng mặt ngoài hoặc áp lực mao dẫn.
z Làm tăng tính đàn hồi của đất, gây hiện tượng bùng nhùng khi
đầm, - ảnh hưởng đến quá trình ép co của đất dưới tác dụng
của ngoại lực, - làm giảm tính thoát nước của đất, - Khả năng
chống trượt kém.
3. Khí hòa tan trong nước:
z Tùy theo thành phần khác nhau nó tác động với các hạt
khoáng vật, gây ra quá trình ôxy hóa, hoặc quá trình cacbonat
hóa…
z Khi nhiệt độ tăng lên và áp lực giảm đi → bốc hơi trở thành
khí tự do, làm thể tích khí nở ra và tạo thành các bọc khí, có
thể phá hoại kết cấu của đất.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ

ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
45
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
46
§1.2. Các chỉ tiêu tính chất vật lý &
trạng thái vật lý của đất
I. Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất
Đất là môi trường rời gồm 3 pha, tính
chất vật lý của đất thay đổi theo tỷ lệ
tương đối 3 pha đó.
Dùng sơ đồ 3 pha để thuận tiện cho
biểu thị các chỉ tiêu tính chất vật lý của
đất, đồng thời thấy rõ quan hệ giữa
chúng với nhau.
Để đánh giá về lượng bản chất vật lý của đất người ta dùng các
Chỉ tiêu Vật lý
Có thể phân chia các chỉ tiêu vật lý của đất thành 2 loại:
z Chỉ tiêu tính chất vật lý
z Chỉ tiêu trạng thái vật lý
Hình 1.19

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Có thể phân chia các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất thành 2 loại:
-Chỉ tiêu trực tiếp:
z Bao gồm:
ρ
, w, G
s
.
z Xác định trực tiếp từ thí nghiệm (qua 3 đại lượng đo được là thể
tích tổng V
t
, khối lượng nước M
w
và khối lượng hạt khô M
s
.)
ρ
=
Khối lượng
[ kg/m
3
hoặc Mg/m
3
]
Thể tích
47
(1.13)
1.
Khối lượng riêng của đất:
-Chỉ tiêu gián tiếp:

z Bao gồm:
ρ
d
,
ρ
s
,
ρ
sat
,
ρ
’, e, n, S
z Xác định: dựa vào các chỉ tiêu trực
tiếp và thông qua các công thức
biến đổi.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
c) Khối lượng riêng nước:
-Phần lớn các loại cát: 2.6 - 2.7 Mg/m
3
.
- Trong thực tế xây dựng thường lấy
ρ
w
=1000 kg/m
3
(= 1 Mg/m
3
).
b) Khối lượng riêng hạt:
48

s
s
s
V
M
=
ρ
(1.15)
w
w
w
V
M
=
ρ
(1.16)
a) Khối lượng riêng tổng:
còn gọi là khối lượng riêng ướt hay ẩm (
ρ
wet
)
t
ws
t
t
t
V
MM
V
M

+
==
ρ
(1.14)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
e) Khối lượng riêng bão hòa:
- Đất bão hòa hoàn toàn, nước chiếm đầy
thể tích rỗng (V
a
= 0 ) → M
w
=
ρ
w
V
v
t
s
d
V
M
=
ρ
d) Khối lượng riêng khô:
t
ws
sat
V
MM +
=

ρ
f) Khối lượng riêng đẩy nổi (ngập nước):
Î Trọng lượng riêng của đất,
γ
(kN/m
3
,…) :
49
(1.17)
(1.18)
wsat
ρ
ρ
ρ
−
=
'
t
sws
t
ws
V
VM
V
MM
ρ
ρ
−
=
′

−
=
′
(1.19)
γ = ρ × g
thí dụ,-nước : γ
w
= ρ
w
g = 9.81 kN/m
3
-cát : γ = ~20 kN/m
3
(1.20)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2. Tỷ trọng hạt đất:
-Vídụ:
ρ
s
= 2.65 Mg/m
3
ρ
w
= 1 Mg/m
3
G
s
= 2.65
z G
s

: đại lượng không thứ nguyên,
z Phụ thuộc thành phần khoáng vật hạt đất,
z Tương đối ổn định đối với mỗi loại đất
G
s
=
Khối lượng hạt
=
M
s
Khối lượng nước
(có cùng thể tích hạt)
ρ
w
V
s
50
3. Độ ẩm của đất:
z M
w
= Khối lượng của nước,
z M
s
= Khối lượng của đất khô
w
s
s
G
ρ
ρ

=
(1.21)
(%)100×=
s
w
M
M
w
(1.22)