Ebook bài tập địa kỹ thuật phần 1

TRẦN THANH GIÁM

BÀI TẬP

ĐỊA KỸ THUẬT
Ợ ái bản ì

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG
HÀ NỘI - 20 10


LỜI NÓI ĐẦU

Citốn B à i tập Địa k ỹ thuật này írìỉỉh bày ĩỏm ĩắt ỉìlìữn%nộ: đung c ơ bản nlỉấĩ, những

cíìéư CÓI lòi vê liỉìlì chất Cỉía (lất và íỉôỉìí! ilìấm nước dưới dù ĩ, những chi íiếĩ vẻ thí
nghiệm vù xử lý so liệu khi ỉiến liàỉìlì ĩhí nghiệm ở troníỊ phònạ và đặc biệt là thí nghiệm
bầỉií* máy nén 3 trục. Citổỉĩ sách yổttĩ cúc nội dung vé íính chất cơ - lý của đấĩ, các bài
toán vé độnq lực nước dưới đất, dồnq thăm ổn định và dòn thấm không Ổn định (bài

ẹ

toán tlỉủo khỏ h ố mónq, hiện tượníỊ cáĩ chảy vả xói ngấm, tính toán thấm vào công trình
thu nước nằm niỊcmg và các íỊỉếnỉiỊ khai íìiác nước nsịám); các lì .\'ử lý s ố liệu của m ộ t s ố

phươỉỉíị pháp thí nghiệm hiện irườìiạ. Kèm ĩheo các nội dung có ĩính chất nâng cao và
m ở rộng kiến thức lủ các ví dụ có lời ỉỊÌải chì úếĩ (106 bải qidì), ĩhuận tiện cho việc áp
dụnỉỊ kiến thức sinh YÌẺỈI dã được học. Ngoài ra, còn có các bải ĩặp (66 bài tập) đ ể bạn
đọc tự luyện tập và à cuối sách có đáp sô đ ể tiện việc dối chiếu, Đ áy lả dạng các bài

toán thường íỊập tronsi íhực tể và ca k/ii cẩn xử lý Sỡ liệu thí nghiệm.

,

Tài liệu Cilỉìiị nhấm bổ sung chi) plhìn lý tlìiivết của cuốn Địa kỹ thuật đ ã được nhà
xuất bản Xây dựng ấn lỉùỉilì năm 1999, góp phán hệ thôhg hoá a k kiến thức cơ bán nhất
vé Địa kỹ thuật, l u m chinh ỉhờVi (líưnụ.ị írỉuh môn hực ‘V ịíỉ chút {'ông trình và Địa chất

ĩhuỷ văn Vì vậyt dổi tưựỉiịị mù sách phục vụ lả sinh vién các niỊÙnh công ĩrình xây dựng:
Dân clỉiỉìg vá cởtìịỉ nghiệp, Cầu ííườiìq, Công trình Tlutỷ,.,. cúc siỉỉh viên ngành Địa kỹ
íììiiậĩ vù lã íài liệỉi tham khau cho các kỹ sư xây diữtg.
Chútìg tôi hy vọng ciiổn sách dem dến nhiều diêu h ổ ích cho bạn đ ọ c. Đ ây là m ột

lĩnh vực rộng lớn vù phức tạp mà khá tỉănq lại có hạn nên Cỉtốt: sách không tránh khỏi
những hạn chế, rất mong nhận dược nhữnq V kiến nhận xéí quý báu của các đổng nghiệp
và bạn đ ọ c. N hân đây, chúng ĩỏi xin bảy Ịỏ sự cảm ơn chân ỉlìành về sự khuyến k h ích ,
giúp dỡ của Nhà xucít hơn Xây dựng, Trườnq đại học Xây dựng và các bạn đồng nghiệp
đ ể cuổn sách sớm ra mắĩ bạn dọc.

Tác giả

3


Chương 1

PHÂN LOẠI ĐẤT VÀ TÍNH CHÂT VẬT LÝ CỦA ĐÂT

§ I . PHÂN LOẠI ĐẤT
1.1. T ó m tát lý thuyết
Đất trong tự nhiên, do nguồn gốc và điều kiện thành tạo, thường có thành phần rất đa

dạng. Tuy nhiên, khi nghiên cứu đất ta thường thây đấl tồn tại ở dạng 3 pha: a) Các hạt
khoáng rắn (hạt đất); b) Nước trong lổ rỗng-,và c) Khí trong iỗ rỗng. Ngoài ra, trong một
số loại đất còn chứa các hợp chất liữu cơ và khoáng hữu cơ, chúng có ảnh hưởng đến
tính chất cơ - lý. tính chât đối với nước và tính chát xây dựng của đất.
Các hạt đất có thế khác nhau vé thành phần khoáng vặt, độ lớn và độ đồng đểu của
hạt, hình dạng và mức độ tròn nhẩn. Đây là các yếu tố quan trọno để đánh giá tính chất
cua đất.Vì vậy, việc phàn loại đất iheo độ lớn và hình dạng hạt là cần thiết và m ang ý
nghĩa thực tế quan trọng.
/ . / . / . Phân ííí/i llúnh pỉi.ĩii lìíiỉ , iií!í(iíì
Một loại đất thường chứa nhiều cỡ hại. Phân tích thành piàần hạt c ủ a đất đế tìm cỡ
hạt chiếm ưu thố trong dái kích thước hạt của đất, xác định hảm lượng% khối lượng
(đất sấy khô) cứa lừng nhỏm hạt có đường kính bằng và gán bằng nhau trong mỗi
loại đất. T ập hợp hàm lượng các cữ hạt của rnột loại đất gọi là c ấ p p h ố i h ạ t của loại
đất đó.
Phươiìi> pháp phùn lích thành phán hạt: Đối với đất phân tán thô (đất loại cát) dùng
sàng tiêu chuẩn (TCVN4198 - 95 hoặc TC Anh BS1377); Đối với đất chứa hạt có đường
kính đ < 0,1 mm chiếm hơn 10% thì phải dùng thêm phương pháp phân tích bằng tỷ
trọng kế. Kết quá phân lích thành phần hạt của đất thườno được trình bày dưới dạng
Đường COIÌÍỊ cấp phổi hạt. Đườrm cona cáp phối hạt dược thành lập dựa vào hệ trục toạ
độ nửa Logarit. Truc tunu biếu ihị hàm lưọ'112% khối lượng lích luỹ của các nhóm hạt,
trục hoành biếu thị đườiìíi kính (1 (mm) hạt ờ dan° led. xem hình. 1-1.
Khi lập hệ trục toạ độ nõn dối đườna kính hạt từ dạng thập phân ra số nguyên, rồi
mới lấv lgd. Mối khoáim dườim kính: 0.01 - ^ 0 ,1 ; 0 , 1 ->1.0 và 1,0 —> lOinm lấy độ dài
b ằ n g 4 c m tr ẽn trúc ls d . x em (b án u 1. 1).

5


20Q 100 50

% 100

3-0

Ì6

8

4

3/8 3/4

1/2

0

Lị

90

10

20

80

Ii

70

30

60

40

50

50

40

60

30

70

$

20

80

10

90

0

10 j%

0.002

001

. . . .

002

0Ũ5

£ 2
.
Ũ2d,0 ỉ 014^30

01

ímrĩìì

Đường kính hạt

I

u iĩH n l

5ọ

Sét

T CVN 5748 • 1993
T IÊ U CH UẨN ANH

Sét

I
I

H ình I . ỉ .

5 d60 1

2

476

I-1/1Q
149,
, 59 , 1 1 9 , 2 3 8 ,
>£>«■>
o o o
Cá:

Bụi

20

50

100

o

o

o o o õ
Cuội

I

Cuội dăm

sỏi san

D ư ờ n g co n g c ấ p p h ô i h ạ t v à cá c đ ặ c tnOỉi> c ủ a nó

Bảng 1-1. Các giá trí lgd

X

4cm trên trục lgd

lgd

Igd X 4cm
0

2

0

0.301

1,204

3

0,477

1,908

4

0,602

2,408

5

0,699

2,1%

6

0,778

3,112

7

0,845

3,380

8

0,903

3,612

9

0,954

3,816

10

1,000

4,0 cm

D (mm)
1

300

9 j 2 19.06 38 1.76 2 , 1 5 2 .

Sỏi

Cát

Bụi

10

r

các nhóm hạt, bắt đầu từ hàm lượng của nhóm hạt bé nhất và xác định điểm có giá trị
tương ứng với từng tổng của các nhóm hạt được cộng dồn, rồi nối các điểm lại.
Sau khi lập được đường cong cấp phối hạt tìm các giá trị:
+ Các đường kính:
+ Hệ số không đều:
Cát có cấp phối tốt:

6

d i 0 ; d 30 v à d 6 0 .

Ku =

dLÓ
,(0
u 10

K ư > 3,0 ;

1

-

1

)


Đất loại sét có cấp phối tốt:

K t > 5,0

+ Hộ số cấp phối (theo ASTM):
Ce = - Ặ d 10^60

(1-2)

Đối với sói sạch có cấp phối tốt khi KL, > 4 và Cg = 1 - 3
Đối với cát sạch có cấp phối tốt khi K(J > 6 và Cg = 1 - 3.
+ Tính sơ bộ hộ sỏ thấm của đất theo công thức kinh nghiệm cùa Hazen:
Kn = Ctỉd 2!0(0T7 + 0,03t°)

m/ng.đ ( 1 - 3 )

Trong đó: CH = 400 - 1200 và t° - nhiệt độ của nước.
1.1.2. Phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và các nước khác.
Bảng 1-2. Phàn loại các nhóm hạt đất
Theo tiêu chuẩn Việt Nam
Đường kính
nhóm hạt
(mm)

Các nhóm hạt

Tiêu chuun của My, Anh, Đức
Đường kính
nhóm hạt
(mni)

Tên nhóm

Tiêu chuẩn của Pháp
Đường kính
nhóm hạt
(mm)

Tên
nhóm

Tròn
cạnh

Góc
cạnh

> 2 00

Tảng

Tảng

>200

Đá tảng

>200

Tảng

200 - 20

Cuội

Dăm

200 - 63

Hạt cuộỉ

200 ~ 20

Cuội

Sỏi

Sạn

63-20

Sỏi to

2 0 -2

Sỏi

2 0 -6

Sỏi vừa

6 -2

Sỏi nhỏ
2 -0 ,2

Cát to

2 0 -2

2~ 1

Cát hat thô

o
l

Cát hạt to

2 -0 ,6

Cát hạt to

0,5 - 0,25

Cát hạt trung

0,6 - 0,2

Cát hạt vừa

0,25 ~ 0,10

Cát hạt nhỏ

0,2 - 0,06

Cát hạt nhỏ

0,10 ~ 0,05

Cát hạt mịn

0,05 ~ 0,01

Bui hạt to

0,06 - 0,02

Bụi hạt 10

0,01- 0,005

Bụi hạt nhỏ

0.02 - 0,006

Bụi hạt vừa

0.005 - 0,001

Sét hạt to

0,006 ~ 0,002

Bụi hạt nhỏ

0,00 Ị -0,0001

Sét hat vừa

<0.0001

Sét hạt nhỏ

< 0,002

Hat sét

0,2 - 0,02

Cát nhỏ

0,02 - 0,002

Hạt bụi

< 0,002

Hạt sét

7


Bang 1-3. Phân loại đâí cát theo hàm lượng thành phần hạt (TCXD45-78
Hàm lượns (C'C khối lượng) cỡ hạt

Tên đất

lat cỏ d > 200 mm chiếm trẽn 50cr
kít có d > 10 mm chiêm trên 50rf

Tảng lãn
Dăm, cuội
Sạn,sỏi
Sạn,cát
Cát hạt thô
Cát hạt trung
Cát hạt nhỏ
Cát chứa bui

lạt có đ > 2 m m chiẽìn trên 5 0 %

lạt có d > 2 mm chiếm trên 25%
ỉạt có d > 0,5 mm chiếm trên 50%
lạt có d > 0,25 mm chiếm trên 50°/c
ỉat có d > 0,1 min chiếm trên 75^

lạt có d > 0,ỉ mm chiếm dưới 75%

Bảng 1-4. Phàn loại đất dính theo hàm lượng hạt sét và chỉ sỏ dẻo
Tên đất
Đất cát pha
Đất sét pha
Đất sét

i

Hàm lượng% hạt sét

Hàm lượng hạt sét: y yc ~ 10%
\ Hàm lượng hạt sét : 10% - 30%
! ] làm lượng hạt sét: > 30%

Chí số dẻo Ij (Pỉ)
1 < Id < 7
7 < I d < 17
17 < Iu

ì . 1 .3 . Plìủti loại đất theo ỉiêu c/ìiiẩn cua H o a K ỳ vù Vtù/tiiỊ quốc Anh

Bảng 1-5. Hệ tống phàn loại đất thòng nhát (USCS - ASTM : D.2487)
Phàn loại chính

Ký hiệu

CtW
Đất
Sỏi cuội
Sỏi
sỏi
sạch,
cuội,
cuội,
không
hơn
hơn
hoặc lì
có hat
50%
lượng
lượng
nhỏ
C1P
hạt có
hạt có
dường
đường
kính
kính
lớn
lớn
hơn

hơn
mắt Cuội sòi
mắt
sàng chứa hạt Iỉ
sàng
nhỏ I
N°4
N°200
(4,76 (hạt nhỏ '-------(0,074
mm)
dáng
mm)
kế) ! GC

G\r

8

len dicn hình Ị
Sỏi cuội cỏ
cấp phối tốt,
sỏi cuội lẫn cát,
khổng hoặc ít
hat nhò.
Sỏi cuội cấp
phối kém. sỏi
cuội tản cát,
Ít hoặc không
có hạt nhỏ
Sòi cuội chứa

cát bụi. CiMd
có LL < 28;
PI < 6 . GMị Có
LL > 28
Cuội sòi chứa
cát sét

Tiêu chuẩn phân loại theo phònịĩ TN
Hàm hrựns
cuội sỏi, cát
xác định từ
đườim cong
cấp phôi hạt.

Kr > 4

c p= 1 - 3

Tuytheo
hàm Urợns Khổng dạt các chi số Yêu
hạt nhỏ hơn cẩu cho đất loai C'tW
mắt sàniĩ
N"200 dat
được chia ra; Các giới hạn
Wkh w ,, thấp Các mới
*) ít hơn 5cc
hạn
là: GW, GP, hơn đường A
AtterbcĩiỊ
hoặc Id < 4

sw , SP.
trên dườiììi
**) Lớn hơn 1
B. ỈJ trons
ỉ 2c:c: GM. , Các giới han khoáng
(ỈG SM.SCi Wlh w ,h thấp 4 - 7 cán
hơn đườns B có tên kop
và lj > 7


Phân loại chính
Đất
Sòi
soi
Gí í
cuội,
cuội,
sạch, ít
hơn
hơn
hoặc
50%
50%
không
lượng
lượng
có hạt
hạt có
hạt có
nhó

dường
đường
kính
kính
lớn
lớn
hơn
hưn
mắt
Cát có
măt
sàng
chứa hat
sàng
N°4
nhò.
N°200
(4,76
(0,074
mm)
mm)

Ký hiệu

sw

Tên điến hình

Cát cấp phối tốt, ***) 5r/f đến
cát lẫn sói, íl

12%: Phải
hoặc không có dùng tẽn gọi
hạt nhỏ.
kép.

SP

Cát cấp phối
kém. cát lán sỏi,
ít hoặc không có
hạt nhỏ.

SM\-

Cát chứa bụi
(đ. 11 như trong
loại GM).

sc

Tiêu chuẩn phàn loại theo phòng TN

Ku>6

Cg = 1 ~ 3

Không dạt các chí số yêu
cầu cho loại sw.
Các giới hạn
Wj, Wci ở trên

đường B hoặc
Id<4

Vùng có
gạch chéo.
Id trong
khoảng

Cảc giới hạn
4 - 7 và
w ch. Ở trên có tên kép.
đường B, Ij >7

Cát pha sét, hỗn
hợp cát sét.

B ả n g / - 5 (liếp theo)
Ký hiệu
Đất
hạt
nhó
(hưn

Tén iioi điển hình
Bui vổ cơ , cát rât mịn, cát

Bụi và
sct có

ML

w ch

nhỏ
lượng hơn
hạt có 50%
đưừng
kính
nhỏ
hơn Bụi và
sét có
mát
w tfh
sàng
lớn
N°200
hơn
1,0,074 50%
mm)
Đất
nhiều
hữu cơ

nhỏ lán bụi hoặc sét. dộ
(leo thấp.

CL

Sét vô cơ, tlco thấp (ỉén
trung bình, sót ỉẫn cuội, sét

lẫn cát, sét lãn bui.

OL

Bụi hưu cơ, sét lán bụi hữu
cơ, độ deo ihấp.

MI ỉ

Bụi vô cơ, cát nhỏ
nhiều mi ca, diatômit.
đất bui đàn hổi.

Hiếu dồ tính dẻo

40

Sét vố cơ độ dco cao, béo.

OH

Sét hữu cơ dộ dẻo vừa đến
cao, bui hĩru cơ.

Pt

Than bùn hoặc các chất
có hữu cơ cao.

/

30

20
10

CH

CH

50

ũ.

■CL
ÌCM M

ự

2Q

/ý\r
OH&MN

/
ML&OL
40

60

80

w .ch

9


Bảng 1-6. Phân loại đất theo mục đích xây dựng của tiêu chuẩn Anh
Các nhóm phụ và nhận biết trong phòng thí nghiệm

c nhóm đất (ghi chú 1)
Kí hiêu
nhóm
(ghi chú
2 và 3)

Kí hiệu
nhóm phụ
(ghi chú 2)

Cuội lẳn sét hay

GW

CAV

lẩn ít bui

G

GP,
CiPt

và cát, có thể còn phân ra
chứa cát và cát chứa cuội

Cuội:
hạt có

GP

d > 2m m

G-M

chiếm trẽn
50%

Cuội chứa bụi
Cuôi chứa sét
Cuội chứa
nhiều bụi

GWM.
GPM
GWC,

G-F
G-C

OM

Cuội chứa
nhiều sét
Cát lẫn sét
hay lẫn ít bụi

sw
s
SP

d < 2mm

S-M
Cát chứa bụi
Cit l ẫn sét

Tên đất

w ch

Cuội cấp phối tốt
Cuội cáp phối xấu: đồng
cách quãng

0 -5

Cuội lẫn bụi, cấp phối tó
5 ~ 15

Cuội chứa sét cấp phối tố

CỈML,

Cuội nhiểu bụi chia như

GCỈ .
GCI,
C.CH,
GCV

Cuội nhiều sét, SCI tính d
lình deo vưa
T í n h íiẻ o r a o

Tính dẻo rai cao
Tính d e o CƯC c a o .

GCE

Hạt có
chiếm hơn
50%

1
1
I

Giới hạn
chảy

C ỈP C

GF
GC

Cát:

Hạt mịn
nhỏ hơn
0,06mm
%

Ị

sw
SPi:,
SPs

S-F

SWM,
SPM

s c

s:\vr.
SPC

0 -5

Cát cấp phối tốt
Cát cấp phối xấu/đổng n
quãng
Cát lẫn bụi cấp phối tốt

Cát chứa sét cấp phối tố
6

15


Báng 1-6 {Ịlép

c nhóm đất ịạhi chu ỉ)
và cát, cỏ thể còn phân ra
chứa cát và cát chứa cuôi

Cát nhiều bụi

Các nhóm phụ và nhận biết trong phòng thí nghiệm
Kí hiéu
nhóm
(ghi chú
2 và 3)
SM
SF
sc

Kí hiẽu

nhóm phụ
( e,hi chú 2)
SML,..
SCL
SCI
SCH

Hat min
nhỏ hơn
0,06mm
%

Giới han
clìảy
w ch

Cát nhiều bụi, chia nhỏ
Cát nhiều sét, sét tính dẻ
Tính
Tính
Tính
Tính

15 - 35

sc v

Cát nhiều sét

SCE

Hui và Sct
chứa cuội
hoặc cát,
hạt mịn:
5% - 65%

Tên đất

dẻo
dẻo
dẻo
deo

trung bình
cao
rất cao
cực cao

Bui chứa cuôi
Sét chưa cuội
(ỉ*hi chú 4 ì

MC»
FG
CG

MLG
CLG
CIG
CHG

CVG
CEG

Bụi lần cát

MLS,..

Bụi chứa cát, chia nh

Bụi và vSét
hạt
mịn

MS
FS

Bụi lẫn sét

cs

CLS,..

Sét chứa cát, chia nh

Bui

M

ML„.

chiếm
> 65%

(đất M)

F

CL

< 35

Sét có tính dẻo thấp

c

CI

35 - 50

CH

5 0 '- 7 0

Tính dẻo trung bình
Tính dẻo cao

cv

7 0 '- 9 0
>90

•

Sét
(Ghi chú 5 và 6)

CE

Giới hạn chíìy7(
< 35
35 - 50
5 0 '- 7 0
7 0 '- 9 0
>90

Bui lẫn cuối, chia nhỏ nh
Sét chứa cuội, có tính dẻ
Tính dẻo vừa
Tính dẻo cao
Tính dẻo rấi cao
Tính dẻo cực cao

Bui chia nhỏ như loai c

Tính dẻo rất cao
Tính dẻo cực cao


Ghi chú:
Chừ “O ” chí đất hữu cư. VI du: MHO là Bụi hữu cơ co tinh deo cao;

1- Khi mô tả thường cho ten của nhom dất, nêu Yêu cáu thì thêm vào kí hiệu của nhóm;
2- Ký hiệu nhóm, phụ nhóm phai đế trong ngoặc dơn khi không xác định dất trong phồng thỉ
nghiệm, như (GC);
3- F - kí hiệu đất hạt mịn; M - haí bui; c - đất sei khi không yêu cẩu hay không thc phán biệt
giữa chúng;
4- Chứa cuội nếu hạt cuội chiếm trẽn 50r r; chứa cát nếu hạt cáỉ chiếm trên 50%;
5- Bụi (đất M): M được vẽ ờ dưới đường A. có phạm vi deo hạn chế liên quan đến giới hạn
chảy của chúng và độ dính tương dối thấp. Đất hạt mạn loai này gồm các cờ hạt sạch và bui ilá.
Đất chứa nhiều mica và tảo, đá bọt và đất núi lửa. đất chứa haloizit;
Tên thay thế "đất M" để tránh nhầm lản với vặt liệu chính có cờ hạt bụi, loại này chí là một
bộ phận của nhóm. Trên biếu đổ tính dẻo, đất hữu cơ cũng thường được vẽ ờ dưới đường A khi
chúng được đặt tên là Bụi hữu cơ: MO.
6- Sét (đất C): c dược vẽ ở trên đươns A và hcàn toàn déo trong mối quan hệ với giỏ! hạn
chảy của chúng.
*) Trích từ tiêu chuẩn Anh: BS5930 -- Khảo sát khư đất xáy dựng.
1.2. C á c ví dụ
V í d ụ I - L Phân tích thành phán hại cứa đất bằng phương pháp sàng, theo TCVN419S-(J5,
được kết quả như sau (bảng \ - l ).
Hãy vẽ dường conịi cáp phoi hại, xác dịnh: il|0 ; d ì() ; ả()0 ; íẻn loại cát và cỉánli giá
thành phần hạt của cát theo giá irị K u và Cr .
Bảng 1-7. Kết quả phân tích thành phẩn hạt
Hạt đất có d, mm

<0,1

0.5-1,0

1,0- 2,0

2 -5

5-1 0

Mẫu đất N°1 (g)

0,8

3.2

4,0

42.4

104,4

202,8

37 4

Mẫu đất N"2 (g)

5,0

12,3

51,7

55.2

36,6

27,4

118

Mẫu đất Nn3 (g)

4,4

36,0

21,6

7,2

5,2

1,6

0,)

0.1 -0 ,2 5 0,25 ~ 0.5

Bài giải:
1-

Trước tiên tính hàm Iượno% khối lượns từng nhóm hạt của từng mẫu riêng }iệt.

M ẫu N°1 có tổng khối lượno dâì là M = 395.0 R vàr/f. khối lượng của từng móm
là: n, = — xioo = 0 , 2 10>; n, = 4 = - x 100 = 0 . 8 1 ^ : tương tự ta có: n, = 1,(1%:

395
395
■
n4 = 10,73%; n5 = 2 6 ,4 3 f c; n(, = 5 1 .3 - và 117 = 9,47%. Các kết quả tính được ịhi ở
báng 1-8.

12


Bảng 1-8. Hàm lượng % từng cỡ hạt và hàm lượng % cóng dồn các nhóm hạt
1

Đường kính nhóm hat và hàm lượng*#, hàm lượng% cộng dồn
IA
o
o

Mẫu đất Nn

< 1,0

<2,0

< 5 ,0

>5

1,31

10,73

26,43

51,34

9,47

1.02

2.D3

12,76

39,19

90,53

100

2,5

6,15

25,85

27,6

18,3

13,7

5,9

% cộng dồn

2,5

8,65

-K,5

62.1

80,4

94,1

100

% từng nhóm

5,8

47,4

28,4

9,5

6,8

2,1

0,0

% cộng dồn

5,8

53,2

81,6

91,i

97,9

100

<0,10

< 0,25

% từng nhóm

0,21

0,81

% cộng dồn

0,21

% từng nhóm

s v\

\J°2

N“3

2- Dựa vào sô liêu bản^ 1-8 để lập biểu đổ đường cong cấp phối hạt trên hình 1-2,

Cỡ sàng - mm

Hình 1.2, Biếu đồ dưừtiạ conạ cấp phối hạt (ví dụ 1-1)
3- Các giá trị d | (), d 30, d6(), K(J và Cg và phân loại đất như ớ bảng 1-9.
Bảng 1-9. Kết qua xác định tên đát và các đãc điểm của chúng
Chí
tiêu

d |(>

d',„

N"1

0,69

1.85

N"2

0,27

0,46

N“3

0,13

0.18

ỉ
1
!
1 Ku
c,, 1
i

Tên gọi của đất

2,7 : 2,87 1.35 Sói sạn (d > 2mm chiếm > 50%), cấp phối trung bình
!
Ị
0,92 3,41 0,85 Cát hạt thồ (d > 0.5mm chiếm > 50%), cấp phối tốt
0,28 ị 2,15 i 0,89 Cát bụi (d > o.ỉmm chiếm > 75%), Cấp phối rất tốt
1
!
1

13


V í d ụ 1-2. Phân tích thành phần hạt của một loai cáí bằng phưong pháp sàng theo tièu
chuẩn A nh - BS5930 đượic kết quả ghi trong bảng 1-10.
Bàng 1-10
Kích thước hạt, d
mm

<0,1

0.1 -0,25

0.25-0,.:

Khối lượng ri| (g)

5

10

00

Ị

0,5 - 1,0

1- 2

2-4

4 - 10

50

30

20

15

> 10
• 10

H ãy vẽ đường cong cấp phối hạt, xác địah tên đất và các giá trị của d 10< d 30, d60, hệ sô'
không đều của mẫu cát này.
Bài giải:
Tổng khối lượng của rnẫu đem phàn tích là: N = 200 g. Tính% khối lượng của từng
nhóm hạt:
+ N hóm có d > lOmm; p, = — X 100 =
X 100 = 2,5% ; nhóm d = 4 — 10 là:
1 N
200
p 2 = — X l0 0 = 5 % .
2 200
+ Tiếp tục như vậy ta tìm được phấn trăm khối lượng của các nhóm hạt (tại dòng 2
bảng 1-11).
+ Bây giờ tìm hàm lương cộng dổn để vẽ đường cong cấp phôi hạt bắt đấu từ nhóm
hạt có cỡ hạt bé nhất: C a hạt d < 0,1 inm có hàm lượng là 2,5%; lượng cộng dồn của

nhóm hạt d < 0,25m m là: 2,5 + 5 =7,5%. Lượng cộng dồn của nhóm hạt d < 0,5mm là:
7,5 + 30 =37,5% , V.V..CỨ làm lần lượt như vậy ta được kết quả iìhi ở dòng 3 bảng 111.
Dựa vào bảng 1-11 ta lập được dường cong cấp phối hạt hình 1.3.
Bảng 1-11. H àm lượng% từng nhóm hạt và hàm lượng% lần lượt cộng dồn
Nhóm hạt có đường kính d
(mm)

<0,1

<0,25

< 0,5

< 1,0

<2

<4

< 10

> 10

Hàm lượng% từng nhóm hạt

2.5

5,0

30

25

15

10

7,5

5.0

Hàm lượng lần lượt cộng dôn

2.5

7,5

37,5

62,5

77,5

87,5

95

100

Từ đường cong cấp phối hạt (hình 1.3) ta xác định được:

+ Đường kính hạt lớn nhất ứng với hàm lượng cộng dồn chiếm 10% lạ: d 10 = 0,28mrn;
+ Đường kính hạt lớn nhất ứna với hàm lượno cộns dồn chiếm 30% là: d60 = 0,37m n;
+ Đường kính hạt lớn nnât ứng với hàm lượng cộng dồn chiếm 60% là: d60 = 0,9mm.
14


N hận xét:
+ Hạt có d > 0,5mm (5 + 7,5 + 10 + 15 + 25 = 62,5%; chiếm trên 50% —> đất thuộc
loại cát hạt thô.
+ Hệ sô' không đều: Ku = d60/ d |0 = 0,9 / 0,28 = 3,2 -» Cát có cấp phối tốt (TCVN)
+ Hệ số cấp phối: Cg = d302/d |0 d6ũ = 0,372/0,28
kém vì c

X

0,9 = 0,54 —> cát cấp phối

< 1, loại p. Các hạt có đường kính lớn hơn mắt sàng N°4 (4,76m m) là

12,5% < 50%. Hạt nhỏ hơn mắt sàng N°200 (0,(P4mm = 0,1 mm) ít hon 5%. Vậy đây là
cát, kí hiệu: SP.

Hình 1-3. Biểu do íÍKừng cong cấp phổi hạt ( vi (lự 1-2)
V í d ụ 1-3. Phân tích một mẫu đất cho kết quả sau dây (báng 1-12). Hãy vẽ đường
cong cấp phối hạt và phân loại đất.
Bảng 1-12
Đường kính mắt sàng (I (mm)

37,5

28

20

14

10

6,3

5,0

3,35

Lượng lưu trên sàng (g)

45,9

26,2

32,7

40,2

48,8

112,0

22,5

69,4

Đường kính mắt sàng d
(inm hoặc |im)

2.0

1,18

600

425

300

212

150

63

Lượng lưu trên sàng (g)

58,4

43,4

20,9

10,3

9,1

5,6

4,7

7,2

Bài giải:
Trước tiên hiệu chỉnh khối lượn Sỉ còn lại để tính ti lệ% khối lượng còn lại và qua sàng
với tổng khối lượng mẫu đất (m = 3274g). Các nhóm đất và kết quả tính được ghi ở
bản« 1-13.

15


Bảng 1-13
Cơ rây,mm
hoặc (.im

Khối lượng
còr. lại (a)

50
37,5mm
28,0
20,0
14,0
10,0

0,3
26.2
32.7
40.2
48.8

6,3
5,0
3,35
2,00
1,18

Khối ] ƯỌH2 còn lại
đã được hiệu chỉnh (e)

9( còn lại
trên rây

% qua
rây

0.0
45,9
26,2
32,7
62,3
75,9

0

1,4
0,8
1.0
1,9
2,3

100
98,6
97,8
96,8
94,9
92,6

112
22.5
69,4
58.4
43.4

173,6
236,0
728,0
612,6
455,3

5,3
7,2
22,2
18,7
13,9

87,3
80,1
57,9
39,2
25,3

600fim
425
300

20.9
10-3
9,1

219.2
108,0
95,5

6,7
3,3
2,9

18,6
15,3
12,4

212
150
63

5,6
4,7
7,2

58,7
49,3
75,5

1,8
1,5
2,3

10,6
9,1
6,8

45,

Ị

1
i
;

Vẽ đường cong cấp phối hat trên hình 1-4. Từ đường cong xác định các giá trị:
+ Cuội sỏi chiếm 61% (cuội nhò 48%); cát chiếm 32% và hạt mịn chiếm 1%. Vậy
đây là đất “ Cuội nhiều cát chứa bụi” cáp phối tốt, ký hiệu dất (ÌW M (vì hạt mịn nằm
giữa 5% ~ 15%).
+ d | 0 = 0,18mm; d 30 = l,46mm và d6ũ = 3,4mm. Vậy: K u = 3,3: 0,18 = 1,83 và

c g = l ,4 6 2 : (0,18 x 3.3) = 3,59
Ị

100,0
90.0

/

80.0
5?

70,0

C7)
tz
'C
ưìỘ

60,0

Ị

o-

50.0

rcz>-

1

40.0

Ẹ

30.0

-ra

X

20.0
10,0
0,0
0,01

J

/
/

/
i
i

1
ư

ị
ị

-- -?! i
Ị: ;

0,063

y

c,1

5/
/

1

0.5 1 2

1
1
Ị
[ 1 í
5

1014

Hỉnh 1-4. Đưởỉìịị C()ỉii> cấp phối hạt (\'ị dụ 3)
16

00

1-3. Bài tập
B à i 1-1. Hãy vẽ đường cong cấp P'hối hạt dựa vào kết quả phân tích thành phần hạt
được nêu ớ báng 1-14. Xác định các giá trị: d 10; d 30; d6ũ; KL); Cg; tên loại đất và đánh giá.
Bảng 1-14
Cỡ
hạt
d,
ram
Khối
iượng,

< 0,074 0,074 ~ 0,1 0,1-0,25

12,8

16,4

0,5 ~ 1 1 ~ 2 2 - 5

0 .2 5 -0 ,5

60,8

69,2

73,2

5 -1 0

10-20

31,6

11,2

70,0

54,8

g
B à i 1-2. Phân tích thành phần hạt của một mẫu đất được kết quả nêu ở bảng 1-15.
Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt, xác định tên đất và các giá trị: Ky , Cg của đất.
Bảng 1-15
<0,10

0,1 -0,25

0.2? - 0 ,5

0 ,5 - 1,0

1 ,0 -2

2 -5

ì

Khối lượng, g

7,2

11,7

65,4

118,5

61,2

28,2

7,8

o

Cỡ hạt d, mm

B à i 1-3. Phân tích thành phần hại bằng sàng khô lỗ nhỏ được kết quả ở bảng 1-16.
Bảng 1-16. Phàn tích thành phần hạt bàng sàng khô lỗ nhỏ
Cỡ sàng
(mm hoặc Ịiin)
Khối lượng
trên sàng, g

<0,10 0,1 " 0,25
64,85

0 25 - 0 ,5

0 , 5 - 1,0

1,0 ~ 2

2 -5

5 -1 0

141,85

73,9

65,5

45,0

20,0

88,9

Tổng khối lượng mẫu đất là 500g. Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt, xác định các đặc
trưng thành phần hạt và phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Bảng 1-17
B ài 1-4. Từ các đặc trưng thành

Mẫu đất

N°1

N°2

N°3

phần hạt nêu ở bảng 1-17, vẽ đường

D,,, (mm)

0,28

0,088

0,009

1,50

19,9

167

0,87

0,80

0,12

SP

sw

GW

cong cấp phối hạt của 3 loại đất đã cho.

K„

Loại đất

B à i 1-5. Các sô liệu ghi được dưới đây khi phân tích thành phần hạt đất. Hãy vẽ
đường COI1ÍÌ cấp phối hạt, các đặc trưng của đất và phân loại đất theo tiêu chuẩn Anh.

17


Cỡ sàng (mm)
Khối lượng trên sàng (g 1

-.4

10

6,3

0,0

4,6 .

14,9

+ Giơi đoạn 1. Sàng lồ vừa, sàng khô và ướt, mẫu có khối lượng: 574,5g.
+ G iai đoạn 2. Sàng lỗ nhò, sàng khô và ướt mảu phụ khối lượng 168,2g.
Cỡ sàng (mm)

5,0

3,35

2,0

1,18

6Ơ0

425

300

212

ISO

63

Khối lượng trên sàng (g)

4,5

14,5

24

27,2

14.1

2,5

3.3

3,1

2,1

7,6

Khối lượng qua sàng 6,3^171 ỉà 63,7g.
+ G iai đoạn 3. Phân tích tiếp bẳng lắng đọng khối lượng 63,7g dất này.
Cỡ hạt ((im)

40

20

10

6

2

Khối lượng trên sàng (g)

13,1

16,9

25,4

12,0

14.2

§2. TÍN H CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT'
2.1. T ó m tát lí thuyết
2 . / . / . C ác đặc trưng về khối lượng của dất, dú.
Trong điều kiện tư nhiên, đất đá thường gồm 'S thể: thể rắn (các hịit rắnV thọ Ịộntĩ và
thể khí. Khi đất đá no nước nó gồm 2 thể: thể rán và thô’ lỏng. Có thể dùng sơ đo rnô
phỏng 3 thể của đất để làm rồ các khái niệm về các đặc trưng tính chất vật lí của đất đá
(hình 1-5).
Các kí hiệu trên hình vẽ:
v h - thể tích hạt rắn cùa dất đá;

mr t

Vn - thể nước trong lổ rồng;
Vk - thể tích khí có tronặ lỏ rỗng;

T

M
Mỉ

m

mc

Vr = Vn + v k - thè’ tích lồ rỏnsí;

Y' 1

V,

1

ị

m„ - khối lượng hạt đất (hạt ran);

t

m„ - khối lượng nước trong 16 rỗng
Hình i-5. Sơ đổ 3 pha của đất
m = m s + m n - khối lượng đất. đá (khối lượng khí bỏ qua)
Các chỉ tiêu tính chất vật lí đặc trưng của đất thay đổi theo thành pliđn và hàm lượng
các thể trong đất đá. Sau dây sẽ đề cáp đến các chí tiêu tính chất đặc trưng đó.
/ . K h ố i lượng riênq của dut clá ( ỵs hoặc p s ì, là kh ố i lượng t r o n s m ộ t đ ơ n vị thè tích

hạt rán của đất, đá.
18


Ys = -—

g/cm3, kN/.Ti , t/m 3

(1-4)

\

Khối lượng riêng của đất đá thay đổi trong phạm vi hẹp: 2.6 ~ 2,8 g /cm 3.
2. K hói lượníỊ thể tích (dung trọnq) íự nhién của đất đá t Ỵw, p w), là khối lượng đất đá
trong một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên.
m

yu = - - -V

m s + rri

, KT/_ 3

——

/,

n

g/crn’, t/m , kN/m (1-5)

vs + v r

Thông thường đất đá có yw = 1 . 5 - 2,5 g,/cnv\
3. Khối lượng th ể tích (ilítniỊ irọiiỊỊ) đất M ỏ \'yK), khối lượng hạt đất trong m ột đơn vị
thể lích đất.
ms

ms

V

vs + v r

Yk

g/cm3, t/rrr', kN/m 3

(1-6)

Thường được tính bằng công thức:
y = -----Yw
--------

14 0.01 w

4.

hay yK = ys ( l + 0 , 0 l n )

K

(1-7)

Khối lượng th ể tích (dung trong) đay nổi ( ỴdJ , là khối lượn? thể tích của đất có kể

đến lực đấy nổi của nước, do đất nằm dưứi mirc nước ngầm.

yi tl.ll^ =

=

._ n ) g/CI113, k N /m 3.

(1-8)

5. Khối lươn {ị th ể tích (dung trọuiị) đất nơ nước (ỵl M), là khối lượng trong m ột đơn vị
thể tích đất no nước (bão hoà nước hoàn r.oàn)
Yn.n ——5-——-

g/cin3, kN /m 3

(1-9)

V

2.1.2. Cúc dạc trưng \’ề trợníỊ thái ấm của đất, đá
ì . Độ ẩm lự nhiên của dđi, đá (W), là tỉ số% khối lượng nước có trong đất ở trạng thái
tự nhiên và khối lượnc hat đất.
W =^M 00
ms

(%)

(1-10)

w thường được xác định bằno thí nghiệm, đôi khi được biểu thị bằng phần đơn vị.
2.

Độ bão hoủ của đất, clá (G), là tí số giữa the tích nước trong lỗ rỗng và thể tích

lỗ rỗng.

G= —

(1-11)

19


, , .____ .
, ,
Có thể tính theo công thức:

„ W .yK w (1 —n)yo
w .y s
G = — — = ----- ---- — - = — —
n

II

c

Đ ánh giá trạng thái ẩm củ a đất đá theo G:
Khi:

G < 0,5

- đất ít ẩm;

0,5 < G < 0.8 - đất âm;
0,8 < G < 1

- đất hão hoà và

G = 1,0

- đất no nước.

3. C ác độ ẩm giới hạn của đất loại sél (đất phân tán mịn)
a) Đ ộ ẩm giới hạn dẻo (W d; PL - plastic limit), là độ ẩm tại đó đất xáo động chuyển
từ trạng thái nửa cứng sang trạng thái dẻo hay độ ẩm giới hạn dưới của trạng thái dẻo.
Đ ộ ẩm w d được xác định băng phương pháp vê đất bằng tay.
b) Đ ộ ẩm giới hạn chảy (Wch; LL - liquit limit), là độ ẩm tại đó đất chuyên từ trạng
thái dẻo sang trạng thái chảy, hay đó ẩm giới hạn trên của trạng thái dẻo.
Đ ộ ẩm w d và W ch thường được gọi là giới hạn Atterberg. Để xác định độ ẩm w . h cỏ
thể dùng phương pháp Casagrande hoặc phương pháp chuỳ thăng bằng Vaxiliep nặng
76g, góc ở m ũi chuỳ a = 30° tự lún ngập vào bát đất lơmin sau thời gian 5 giây. Cũng
có thể dùng chuỳ nặng 80g, góc ở mũi a = 30° sẽ ngập vào trong bát đất 20mm sau 5
giây. Phương pháp xác định Wch theo tiêu chuẩn Việt Nam thường có giá trị thấp hơn
tiêu chuẩn H oa Kì khoảng 3% (theo phương pháp Casagrande).

c) Ỹ nghĩa thực lế của chỉ sò deo vầ dộ sệt
C h ỉ sô dẻo (Id, hay IP - Inidex Plastic), là hiệu của độ ẩm giới hạn chảy
hạn dẻo:

và độ ám giới

Id = w ch- W d,(% )

(1-13)

Dựa vào chỉ số dẻo đc phân loại đất phân tán
dẻo của chúng.

mịn (đấtloại sét. xem bảnơ 1-4) VÌI tính

Đ ộ sệt (B hav CR - Consis.tence Relatively), được tính theo công thức sau đây:
w B = — -----Id

_
m - PL
hoặc CR = — -í—
IP

Bảng 1-18. Phiân loại trạng thái của đất loại sét theo độ sệt
Đất cát pha

B< 0
0 < B< 1
1< B

20

Trạns thái cứng
Trạna thíái dẻo
Trạng thá.i cháy

Đất sét pha và sét
B< 0
0 < B < 0,25
0,25 < B < 0,50
0,50 < B < 0,75
0,75 < B < 1,00
1,00 < B

Trạnẹ thái cứng
Trạng thá i nửa cứníĩ
Trạng thá í déo cứng
Trạng thấ í deo mém
i Trang thá 1 deo chay
ị Trans
“ &thá 1 cháv.

('-1 4 )


Bảng 1-19. Phàn loại trạng thái và độ bén chống cát
khòng thoát nước cúa đất loại sét
Trang thái của đất

Giá trị N,„ của SFĨ

kN/m2 (gần đúng)

<2

Trạng thái chảy, rất yếu

<20

2 -4

Trạng thái cẻo chảv, yếu

2 0 -4 0

4 -8

Trạng thái aẻo cứng, cứng vừa

4 0 -7 5

8 ~ 15

Trạng thái nừa cứng, chặt sít

7 5 - 150

> 15

Trạng thái cứng, rất chạt sít.

> 150

2 . U . Các dác ìnniịỊ vẻ tính lỗ rỗrtíị của đất đá
1. Đ ộ rổnịỉ của đất dú (ti), là tỉ số% giữa thể tích lỗ rỗng và thè’ tích đất, đá.
n = — X 100 = — —— X 100 (%)

V
vs + vr

(1-15)

Độ rỗng còn được biểu thị bằng phần đơn vị và phụ thuộc vào cỡ hạt, độ đồng đều, độ
tròn nhẵn, cách sắp xếp của các hạt đất.
2. Hệ s ố rỗng (e), là tỉ số giữa thế lích lỗ rỗng và thể tích hạt đất, đá.
e= —
vs

(1-16)

-Các giá trị n và 'Cthường dược \ k (lịnh giíin tiếp theo các công thức sau:
n = 1- —
Ys

lioậc n - — — ; e =
- 1; e = — (1 4-0,0 1 W ) - 1
1-tc
Yk
Tw

(1-17)

3. Hệ s ố nhĩíỊ klìôỉìíỉ khí ịeK), là tỉ số giữa thể tích không k h í trong lỗ rỗng và thể
tích đất.
VK= ĩ 0 z O ) = £ z M W ĩ i = n ( 1 - G )
V

4.

1+ e

(1. 18)

1+ e

Độ nứt nẻ của đất clá (Kn), là lỉ sô'%giữa diện tích khe nứt và diện tích bề m ặt khối

clất, đá.
] .
X a ib i
K n = 5 l i x l 0 0 = - 1- - .X 100 (7o)
h
Fd
Trong dỏ:

(1-19)

a, - bề rộnỉĩ khe nứt thứ i;
b, - chiểu dài khe nứt thứ i;
Fj - diện tích bề nặt khối đất đá;
F kh - diện tích khc nứt.

21


Thường đánh giá tính :iứt nẻ trên bề mặt của đất đá cò diện tích từ 4 ~ 8m 2. Phàn loại
mức độ nứt nẻ của đất đá như bảng 1-20.

Bảng 1-20. Phân loại độ nứt nẻ của đất đá
Nứt nẻ yếu - Kn < 2 %;

Nứt nẻ rất mạnh - Kn = 10 ~ 20%;

Nứt nẻ trung bình - Kn = 2 - 5c/c\

Nứt nẻ đặc biệt mạnh - Kn > 20%.

Nứt nẻ mạnh - Kn = 5 - 10% ;
5. Đ ộ ch ặt tương đối ( D), được tính theo công thức sau:
D _ ( n M- n ) ( l - n m) _ e M - e
( n M- n m) ( l - n )

e M - en

Bảng 1-21. Phân loại trạ n g thái chạt của cát
Theo e
Cát hat vừa

Cát hạt nhtò

Cát chứa bụi

e < 0,55
0,55 < e < 0,70
e > 0,70

e < 0,60
0,60 < ữ < 0,75

e > '0,75

e < 0,60
0,60 < e < 0,80
e > 0,80

Trạng thái

Theo D

Cát chặt
Cát chặt vữa
Cát xốp rời

1,00 > D > 0,67
0,67 > D > 0,33
0,33 > D > 0.0

Bảng 1-22. Phâ n loại độ chật của cát theo xuyén tĩnh CPT
(Cone Penetration Test)
Trị s ố q c (kCì/cnr), trạng thái và mòđun E(,(kCi/cnr)
Loại cát
Chặt

Theo loại dất

Chặt viĩa Ị xốịi rời

Cát thô, cát trung
(klỉôtìg phụ thuộc vào ilộ ấitn)

150

Cát nhỏ (khôtìg phụ ÍÌÌỈIỘC vào đê ấ m)

120

Cát bụi:

- ít ẩm và áim

100

1 0 0 -3 0

- No nước

70

70 ~ 20

1 5 0 -5 0
o
l
o

50
40

Đất cát

E(, = 2,5 qr
B„ = 2,6 qc-

30

Cát pha
Sót pha

E„ = 5,5 qc

20

Đất sét

= 7,0

Bảng l-2’,3. Pfhân loại độ chạt của càt theo giá trị SPT
( Standard Penetration Tesĩ)
Trị số N -,11

Độ chặt tươmg dối D

0 -4
4 -1 0
1 0 -3 0

C',2
0.2 - 0 ,4
0.4 ~OX'

0.6 -0 .8
> 0,8

30 ~ 50
> 50

22

Trạng thái của cát
Rất rời rạc
Rời rạc
Chặt vừa
Chặt
Rất chặt

Góc (p (độ)

qc (kG/cm';'

30
30 ~ 35
35-40
40 ~ 45
> 45

20
20 ~ 40
4 0 - 120
120 ~ 200
>200

ỏ. Độ đầm chật Kị
(1-21)

yK.m
a>
Trong đó:

yK hl - dung trọng khỏ của đất tại hiện trường, g/cir? :
Yk max - dung trọng khô lớn nhất xác định bãní đầm chặt tiêu chuẩn.

Có thể kiếm tra độ chãt bằng các phương pháp sau:
- Phao Kavaliep thử độ chặt đối với đất không lẫn dăm sạn, cuội sỏi;
- Phương pháp dao vòng, đối với đát không lẫn dăm, cuội sỏi;
- Phương pháp rót cát, mọi loại đất có lẫn dăm, sạn, sỏi cuội;
- Phương pháp thiết bị phóng xạ cho mọi loai đất.
2.1.4. Tính nuio dẫn của ciất đá
Tính m ao dẫn của đất thế hiện ớ tôc độ dâng mao dẩn và chiẽu cao m ao dản. Tốc độ
dâng m ao dẫn tỉ lệ thuận với đường kính mao quản (đường kính và độ

đồng đều của hạt

đất với nhiệt độ cùa nước); tỉ lệ nghịch vứi nồng độ chất hoà tan trong nước.
loại cát tốc độ dâng inao dẫn giảm dán theo thời gian. Có thể biếu thị tốc

Trong đất

độ dâng m ao

dẫn thông qua mối quan hệ giữa chiều cao mao dán (Hm () và thời gian dâng m ao dần:
( 1- 2 2 )

Trong đó:

K - hệ số thâm của dât;
t - thời gian;
II

- lấy bãng 0,5.

Chiều cao CỘI mao dần tí lé nghịch v ớ i đường kính mao quản, nồng độ chất hoà tan
trong nước và bán kính hạt đất. Chiều cao mao dăn (xem ờ bảng 1-24) được tính theo
công thức:

Trong đó:

T - lực dâng mao dẫn, T/m;
a - góc tạo bứi thành mao quản và lực T, độ;
An - trọng lượng riêng của nước. T /m 3;
d - đường kính mao quản, m, có thể lấy d = e d| 0 .

Vậy công thức tính sần đúniỉ (theo Terzashi và Peck):
c
^nul

1 0-40
mm

ed;o

(1-24)

e.d10

Trị số c phụ thuộc thành phần và hình dạng hạt, (mm2).

23


Bảng 1 -24. Chiều cao mao dẫn của đất (theo d, min)
Loai đất

Cỡ hạt. d (mm)

Hmd (cm)

5 -2

2,5

thô

2-1

6,5

to

1 -0 ,5

13,1

vừa

0 ,5 -0 ,2 5

26,4

nhỏ

0,25-0,1

42,8

mịn

0,10-0,05

105.5

Đất bụi

0,05-0,02

200

Cát pha

< 0,002 chiếm 3 - 10%

200 - 300

Sét pha

< 0,002 chiếm 10 - 30%

300 - 400

Sét

< 0,002 chiếm trên 30%

400-1200

Sỏi nhỏ
Cát hạt:

2.2. C ác ví dụ
V í d ụ 1-4. Hãy chứng minh các công thức sau theo định nghĩa:
a> n = — ;
1+e

b) yK= ------ — — —
1+0,01 W

Bài giải:
V
a) T heo định nghĩa lá 100 ê = — , vậy:
v.s

e

vs

1+ e

_ v. „

vs

vs

Vs + Vr

_

vr

Vs + Vr

vs
Chứng m inh xong.
b) T heo định nghĩa: yw = — : w = - ^ - 1 0 0 . Thay vào vế phải của bieu thức ta có:
V
ms
m
Yw
1 + 0 .0 1 W

=

V

= m ;;

1 + 0 0 1 ^ % 100

V

ms
m s + m w

ms
V

_
K

ms
Chứng m inh xong.
V í d ụ 1-5. Thí nghiệm một mảu đất: khôi lượng đất trước khi sây 148.8°, thế tích mau
đất ẩm 80,4cm 3, khối lư<Ịms sau khi sấv 116,2g; độ ẩm giới hạn dco 32,79é, uiới han
chảy 39,9% và khối lưcmg riêng là 2,71g/cm3. Hãy xác định:
24


ị . Đ ộ ấm tự nhiên, 2. Hè số rỗng. 3. Độ bão hoà, 4. Khối lượng thể tích đất tự nhiên,
5. Khối lượng thế tích đất khò, 6. Tên đất và trạng thái của đất ?

Bài giải:
1. Đ ộ ấm của đất:

w = — 8’8 ~-1-16- . 100 = 28,06%
116,2

2. Dung trọng tự nhiên yw= 148.4 : 80.4 = 1,851 g/cnr
3. e = 2,71 : 1,851 X (1 + 0,28,06) - 1 = 0,875;

4. Đ ộ bão hoà G = 2,71 X 28,06 : 0,875 = 86,91%:
5.yK - 1,851 : (1 + 0,28,06) = 1.445 g/em 3.
6.

Tim chỉ sỏ dẻo để phân loại đất: Ỉt1 = 39,9% - 32,1% - 1,2% -> đây là đất sét pha.

\v -\v ,
„
,
„
_ ,
Tìm độ sệt B = --------- - = (28,06 - 32,7): 7,2 = - 0,64 -> đất ở trạng thái cứng.
1.1
V í d ụ 1-6. Một mẫu đất có độ rỏn^ II = 42%, khối lượiig rièng là 2 ,69g /cm 3 và độ bão
hoà là 0,84. Hãy xác định: a) Hệ sỏ rỗng, b) Dung trọng tự nhiên và dung trọng khô,
c) Độ ấm cúa đất, đ) Khối lượng thể tích đất no nướcvới giả

thiết m ẫu đất lchông

bị

trương nớ khi tăng độ ẩm ?
Bài giải:
n
0 42
Xác dinh hê số rôn2 e ta dùníí còne thúc: e = ——- =
1= 0,724.
c
c
1 -n
í -0 ,4 2
Dung trọne khó dùng công thức:

ỵ-y
K

=
1+ e

— - l,5 6 g /c r r f ;
1 0,724

w = ÍỈH M = Ọ M * ữ , m
Ys
2,69

= 0226í = 2261%

Dung trọng tự nhiên Yvv = yK (1 + 0,01 W) = 1,56 X 1,2261 = 1,913 g/cm 3.
Từ công thức G = —— = 1,0 = 100% ta suy ra:
e.1,0

w n n = (100 X c X 1,0): ys = 72,4 : 2,69 = 26,914%.
Vậv:

Yw = Yk (1 + 0,01 W) = 1.56 (1 + 0,26914) = 1,980 g/cm 3.

Ví dụ 1-7. Một hộp nhôm chứa đất ám cân được 37,82g. Sau khi sấy khô đất ở nhiệt
độ 105° - 110°c, cân cà hộp và đất được 34.68g. Hãy xác định hệ số rỗng của đất khi:
a) lượng lỗ rỗng không khí bàng không;
b) lượng lỗ rỗng không khí là 5%.
Biết khối lượns hộp nhõm là 16.15« và khối lượng riêno của đất ys = 2,70 g/cm 3.

25


Bài giải:
Trước tiên tính độ ẩm của đất, w = — \ — — ã'-1 0 0 = 16,9% = 0,169 .
3 4 ,6 8 -1 6 ,1 5
a) Khi lượng lỗ rỗng không khí = 0 thì G = 1. Ta cổ:
e = 0,01Wys = 0,169 X 2,70 = 0,456
b) Khi e K = 5% = 0,05. từ công thức (1-18) ta có :
c _ W Ys + e K _ 0,169.2,7 + 0,05
l-e K

1 -0 ,0 5

V í d ụ 1-8. Sau khi nén xong một mẫu đất sét hình trụ bão hoà nước
xác định được khối lượng 157,28g và có chiều cao 17,4mm. Đem sấy khô

ở trong phòng
vàcân được

khối lượng là 128,22g. khối lượng riérng của hạt ys = 2,68g/cm3. Hãy tír.h:
1. Đ ộ ẩm lúc kết thúc thí nghiệm và hệ số rỗng;
2. Hệ số rỗng và độ ẩm lúc bắt đầu thí nghiệm. Chiều cao ban đầu của mẫu

là

18,8mm; cho rằng đường kính mầu không đổi và mẫu vẫn bão hoà nước.
Bài giải:
_ Q 2265 = 22,66%

1. Đ ộ ẩm lúc kết thúc thí nghiệm: W| =
128,22

Đất ở trạng thái bão hoà G = 1. Vâỵ e = w.y^ = 0,2266.2,68 = 0,607
2. Khi nén không nở ngang ta có: — = —— = —
; v0, H0 và e0 làthể tích, chiều
v0
H 0 l+-e0
cao và hệ số rỗng ban đầu cùa mẫu đất sét. Vậy hệ sô rỗng ban đầu là
e0 = e, 4- ( 1 + e , ) — - = 0,607 + (1 + 0,607) 18,~~ 17,4 = 0 ,7 3 7
1 H0
18,8
Độ ẩm ban đầu w 0 = 0,737 : 2,68 = 0,275 = 27,5%.
V í d ụ l- 9 . T hí nghiệm xác 'định độ chặt tương đối của đất dùng đầm chặt tiêu chuẩn,
khối lượng của khuôn 5,225g và thể tích 944cm3. Sau khi dầm chặt xong và gạt phẳng
đất ở bề m ật khuôn, cân cả đất và khuôn được 7,28kg; khi 101 đất vào khuôn và không
đầm được khối lượng là 6,88?>kg. Biết khối lượng thè tích đất tự nhiên Ỵw =1,54 g/cm 3:
khối lượng riêng Ys = 2,70g/cm 3. Hãy tính độ chặt tương đối của đấl ?
Bài giải.

a) Khối lượng thể tích đát ở trạnu thái đầm chăt nhất là
Yw.rn.ax =

26

7 2 8 9 -5 2 2 5
nA
= 2,186 g/cm


£ min r=

và hệ số rỗng:

7s

'\\ ^ 2 , 7 0 - 2 , 1 8 6

yw - l

~

= 0.433

2 ,1 8 6 - 1

b) Khối lượns thể tích đất ở trạng thá: xốp nhất là
6883-5225
vv.min

2,70 - 1 ,7 5 6

Suy ra:

1,756 g/crr.

944

ma.x

= 1,249

756

2,70

c) Hệ số rỗng tự nhiên là e = 7s

]

0,753. Vậy độ chặt tương đối D

1,54
(Dr) là:
1 ,2 4 9 -0 ,7 5 3
Ư = ------------------ = 0,61
1 ,2 4 9 -0 .4 3 3
V í d ụ 1-10. Thí nghiệm đầm chặt theo tiêu chuấn Anh được kết quả ghi ở bảng 1-25
Bánịỉ 1-25 Biểu ghi kết quả đầm chạt đ ất
Độ ấm w (%)

Dung trọng yw(g/cm’)

5

8

10

13

16'

19

1,87

2,04

2,13

2,20

2,16

2,09

Biết khối lượng riêng ys = 2,70. Hãy xác định:
1. Vẽ đổ thị quan hệ yK = f(W) và xác; định

'/K m a x

và Wt h

;

2. Trên cùng hệ trục võ dưtmg corig yK = f(W) cho lỗ rỗng không khí 0% và 5%; từ
đó xác định hệ số rỏng không khí ứng với dung trọng khô tối đa.
Bài giái:
1. Tính các giá trị đuriíỉ trọng khô yK =

ĩw
, lập bảng kết quả (bảng 1-26).
1 + 0 , 01W

Bảng 1-26. Kết quả thí nghiệm dầm chăt

ị

w Si

1

5

ĨK- g/cni”

!

1,77

i

8

10

1,89

1,94

1

13

16

19

1,95

1,86

:,76

Dựa vào bảng này vẽ đườns cong quan hệ yK = f(W). xem hình 1-6. Từ đường cong
này xác định được VK ir|ax = l,96s/cnr’ \'à độ ẩm tốt nhất \ v n = ỉ 1,9%.
2. Dùn« côna thức: VK = (1 - eK)— —— tính dung trons khỏ tương ứng với hê sô
1 + W ỵs
rỏniì khỏna khí CK = 0 và CK = 0.05 ghi 0' háng 1-27.

27