Bài giảng cơ học đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

YÊU CẦU VÀ CÁCH LÀM VIỆC
1. TRONG LỚP
 GHI CHÉP CÁC Ý CHÍNH
 KHÔNG NÓI CHUYỆN VÀ LÀM VIỆC RIÊNG

2. ĐIỂM QUÁ TRÌNH (40%)
 ĐIỂM DANH: 30%
 KIỂM TRA: 30%
 BÀI TẬP LỚN: 20%
 THÍ NGHIỆM: 20%

Giảng viên: Nguyễn Tuân

Không thí nghiệm + báo cáo TN: thì điểm quá trình = 0

3. ĐIỂM KẾT THÚC (60%)

Bộ môn: Cơ học đất – Nền móng

TRẮC NGHIỆM 30 CÂU, 60 PHÚT, ĐƯỢC SỬ DỤNG TÀI LIỆU

4. ĐỀ BTL + HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM
GEO.NUCE.EDU.VN

1

2

1

2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

TÀI LIỆU THAM KHẢO MÔN HỌC

1. Đối tượng nghiên cứu: đất thiên nhiên được tạo thành
do kết quả phong hóa các đá ở trên cùng của vỏ quả đất.

1. Phan Hồng Quân, “Cơ học đất”, nhà xuất bản Giáo dục 2012
2. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Thông, “Bài tập Cơ học đất”,

Trong lĩnh vực xây dựng thường dùng đất làm nền bộ phận
“kết cấu” tiếp nhận tải trọng bên trên truyền xuống.

3. R. Whitlow. “Cơ học đất”. Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 1999.
4. Nguyễn Đình Tiến, “Bài giảng Cơ học đất”, ĐHXD Hà nội

Vì vậy với kỹ sư xây dựng, đất là nơi tiến hành xây dựng
công trình.
 Làm nền cho các công trình;
 Làm vật liệu XD cho các CT (đê đập, đất đắp nền đường…);
 Làm môi trường trong đó XD các CT (đào đường hầm, cống
ngầm, kênh, mương…)

Đã có rất nhiều sự cố trong xây dựng do thiếu hiểu
biết hoặc đánh giá không đúng về đất.
3

4

3

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

4

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

2. CƠ HỌC ĐẤT LÀ GÌ?: là môn khoa học liên quan đến
tương tác giữa tải trọng và nền đất, nước trong đất, quan hệ
ứng suất, biến dạng, cường độ…

3. Phương pháp nghiên cứu
- Xây dựng lý thuyết dựa trên những giả thiết nhất định  mỗi lý
thuyết có những phạm vi ứng dụng nhất định.

Giải quyết các vấn đề liên quan tới việc sử dụng đất
vào mục đích công trình.

- Vận dụng toán học phải lấy điều kiện địa chất làm cơ sở.
- Thí nghiệm và quan trắc thực tiễn.

1. Xác định các quy luật cơ bản của các quá trình
cơ học xảy ra trong đất và các đặc trưng tính
toán tương ứng của đất.
2. Đưa ra các mô hình nền nghiên cứu trạng thái
ứng suất - biến dạng của đất.

- Coi trọng thực nghiệm: Do đất luôn thay đổi  nên phải chọn

3. Nghiên cứu sự làm việc của công trình (độ lún,
sức chịu tải, ổn định…) & các giải pháp công trình.

+ Thí nghiệm trong phòng

5

biện pháp thử nghiệm thích hợp  chọn chỉ tiêu.
Thí nghiệm gồm:
+ Thí nghiệm hiện trường

+ Theo dõi biến dạng ( quan trắc lún)…
5

6

6


CHƯƠNG MỞ ĐẦU
4. Lịch sử phát triển
Coulomb (1736-1806) 1773
1925: Terzaghi  viết cuốn cơ học đất trên cơ sở vật lý của đất 

Mở đầu

Giới thiệu chung

Chương 1

Bản chất vật lý của đất

Chương 2

Tính chất cơ học của đất

Chương 3

Khảo sát địa chất công trình

Chương 4

Ứng suất trong đất

Chương 5

Dự báo độ lún của nền đất

Chương 6

Sức chịu tải của nền đất

Chương 7

Áp lực đất lên tường chắn
8

coi cơ đất  môn độc lập

VNam: phòng thí nghiệm đầu tiên  1956.

7

7

CHƯƠNG 1:

8

§1. Nguồn gốc và sự hình thành của đất
Đất có nguồn gốc trực tiếp/gián tiếp từ đá gốc: Đá macma, đá
trầm tích, đá biến chất
Phong hóa

Chuyển dời

Đá gốc

Đất tàn tích
Thời gian

Đất trầm tích
Lắng đọng

1.1. Phong hóa
- Là quá trình phá hoại và làm thay đổi thành phần của đá gốc
do tác dụng vật lý, hóa học, sinh học…
- Phân loại:
+ Phong hóa vật lý

+ Phong hóa hóa học
9

9

§1. Nguồn gốc và sự hình thành của đất

+ Phong hóa sinh học
10

10

§1. Nguồn gốc và sự hình thành của đất

a. Phong hóa vật lý:

b. Phong hóa hóa học:

 ĐN: Do tác nhân vật lý gây ra: sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ,

 ĐN: Do tác nhân hóa học gây ra: sự tác dụng giữa các khoáng

áp suất, va chạm...

chất: nước, muốn, axit hòa tan trong nước – tương tác với các

 làm đá gốc bị nứt, vỡ vụn ra.

thành phân đá gốc.
 làm đá gốc bị vỡ vụn ra.

 Đặc điểm:
 Đặc điểm:

- Góc cạnh, gồ ghề, kích thước lớn

- Bề mặt mịn, kích thước nhỏ d<0,002mm

- Có thành phần khoáng giống đá gốc.

- Có thành phần khoáng thay đổi so với đá gốc.

- Không có tính dính dính,tính thấm lớn.

- Có dính dính, tính thấm nhỏ.

 các sản phẩm đó được gọi là đất rời - đại diện là cát

 các sản phẩm đó được gọi là đất dính - đại diện là sét
11

11

12

12


§1. Nguồn gốc và sự hình thành của đất
c. Phong hóa sinh học:

a. Đất tàn tích:

 ĐN: do các loại động thực vật sống trên mặt đất phá hoại các lớp

Là sản phẩm phong hóa nằm ngay tại đá gốc sau khi phong
hóa.
b. Đất sườn tích:

đất, đá
 đất hữu cơ, đất than bùn…

Là sản phẩm sau PH bị lăn từ trên cao xuống chỗ thấp theo
sườn dốc.

1.2. Quá trình trầm tích và đặc điểm
Quá trình trầm tích bao gồm sự di chuyển và tích tụ các sản phẩm
phong hóa.

 Đặc điểm của 2 loại trên:

- Sự di chuyển do trọng lượng bản thân hạt đất, do nước, do gió...
Đến những nơi khác vị trí đá gốc.

- Di chuyển do trọng lượng bản thân

- Sau khi di chuyển, do sức hút của Trái đất, các sản phẩm PH lắng
đọng lại ở 1 nơi nào đó. Dần theo năm tháng hình thành những lớp
đất mà ta gặp hiện nay.

- Kích thước hạt không đều

13

- Chiều dày lớp đất không đồng đều

- Dễ mất ổn định
14

13

c. Đất bồi tích, sa tích:

Đất rời:
Đặc điểm:

Là sản phẩm sau PH được gió, nước cuốn đi, rồi lắng đọng
tạo thành.
 Đặc điểm :

14

kích thước hạt to
rời rạc, không dính
tính thấm lớn, hút nước ít.
tính chất XD phụ thuộc nhiều vào
kích cỡ hạt và trạng thái độ chặt.

2 LOẠI

- Có tính phân lớn, chiều dày các lớp lớn
- Cỡ hạt tương đối đồng đều trong 1 lớp

Đất dính:

đại diện là đất sét.
sét pha cát : sét pha.
cát pha sét : cát pha.

- Có thể gặp dạng xiên, xen kẹp, dị dạng
d, Các loại trầm tích khác:

Đặc điểm:

Trầm tích biển: do nước biển
Trầm tích gió (phong tích): Do gió
Băng tích: do băng cuốn đi rồi đọng lại
15

đá dăm, cuội sỏi, các loại cát.

kích thước hạt nhỏ, mịn,
tính dẻo dính, tính thấm nhỏ
tính chất XD phụ thuộc nhiều vào
trạng thái độ ẩm và thành phần
khoáng

16

15

16

-tiếp-

§2. Các thành phần của đất
Tính chất: Rời rạc, không có tính
dính, khả năng trương nở, co ngót ít,
tính thấm lớn…

Mô hình đất gồm 3 pha: Rắn (hạt đất), lỏng (nước), khí
2.1 Hạt đất (hạt rắn)

Hạt
cuội

Đá tảng

Đặc trưng cơ bản của hạt đất là kích cỡ, hình dạng và thành
phần khoáng.
a. Kích cỡ

17

Tính chất: có tính
dính, trương nở, co
ngót, tính thấm nhỏ…

Kích thước hạt d(mm)

Hạt đất là thành phần chủ yếu của đất, tạo thành khung kết
cấu của đất (cốt đất).

Chia thành 2 nhóm chính:

Hạt mịn

Hạt thô

Phần lớn thể tích đất là các khoáng vật vô cơ (hạt rắn), phần còn
lại là lỗ rỗng, trong lỗ rỗng chứa nước và khí.

Hạt thô

Hạt sỏi Hạt cát

Hạt
bột

Hạt sét

Hạt
keo

TCXD 93622012

200

10

2

0.05

0.002

Atterberg

200

20

2

0.02

0.002

0.0002

ASTM (Mỹ)

300

75

4.75

0.075

0.005

0.001

75

2

0.075

0.005

0.001

AASHTO (Mỹ)

Hạt mịn
17

18

18


THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH HẠT

THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH HẠT

Mục đích:

Hàm lượng nhóm hạt p(d1, d2]:

Để tách riêng nhóm hạt bất kỳ, xác định hàm lượng của
nhóm hạt đó, từ đó xác định cấp phối hạt của đất. Rây TCVN
Với hạt lớn (d>0,1mm) dùng rây để phân nhóm hạt.

10,0mm

Với hạt nhỏ (d≤0,1mm) dùng tỷ trọng kế để phân nhóm. 5,0
B1: Phơi khô mẫu đất, tán rời đất bằng chày.

2,0

B2: Cân mẫu xác định tổng trọng lượng ban đầu Q.

1,0

B3: Cho mẫu đất qua bộ rây thí nghiệm, sau đó lắc hoặc
rung cho hạt có kích thước nhỏ hơn rơi xuống dưới.

0,5

B4: Cân lượng đất trên từng rây và ở ngăn đáy được Qi
→ chính là trọng lượng nhóm hạt Q(d1, d2].

0,1

Q (d1 , d 2 ]
100%
Q

Q(d1, d2]: trọng lượng nhóm hạt.
Q: tổng trọng lượng của mẫu đất.

* MỘT SỐ KHÁI NIỆM
Hàm lượng của các nhóm hạt trong đất (tính theo %) là tỷ
số giữa trọng lượng của cỡ hạt đó và trọng lượng đất khô.
Hàm lượng cỡ hạt d (mm) là hàm lượng các hạt có kích
thước  d(mm).

0,25

Ngăn đáy
19

p ( d1 , d 2 ] 

Hàm lượng tích lũy p (%) của một cỡ hạt d(mm) là hàm
lượng của các hạt có kích thước  d(mm).
Cấp phối hạt : của 1 loại đất là tập hợp hàm lượng tất cả
các cỡ hạt chứa trong một loại đất.
20

19

THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH HẠT BẰNG RÂY
Dụng cụ thí nghiệm:

20

THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH HẠT BẰNG RÂY
Kích thước hạt (mm)
2-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,01 0,01-0,005

<0,005

Hàm lượng nhóm hạt pi(%)
2%

6%

10%

28%

22%

21%

11%

11%
32%
Khay cát thí nghiệm

Bộ chày và cối để giã đất.

Cân kỹ thuật

54%

82%
92%

Hàm lượng tích luỹ các hạt có
đường kính < d xác định (pd(%))

98%
100%
Bộ rây

Máy lắc

21

22

22

CÁCH XÁC ĐỊNH Cu và Cc

THÍ NGHIỆM PHÂN TÍCH HẠT BẰNG RÂY
Hệ số không đồng đều Cu và hệ số độ cong Cc: đặc
trưng cho mức không đồng đều về cỡ hạt của đất.
 Hệ số không đồng đều (uniformity coefficient):

Cu 

d 60
d10

d10: là kích thước hạt mà những hạt có đường
kính nhỏ hơn nó chiếm 10% trong đất;
d60: là kích thước hạt mà những hạt có đường
kính nhỏ hơn nó chiếm 60% trong đất;

 Hệ số độ cong (coefficient of curvature):

Cc 

d 30 2
d10  d60

Đất có cỡ hạt không đồng đều
(cấp phối tốt)
: Cu > 4, Cc = [1, 3]
Đất có cỡ hạt đồng đều
(cấp phối kém)
: Cu  4
23

23

24

24


-tiếp-

-tiếp-

b. Hình dạng hạt

c. Thành phần khoáng

Hình dạng hạt đất rất đa dạng và ảnh hưởng tới tính chất của
đất.
Có 3 dạng chính:

Thành phần khoáng của đất rất đa dạng phụ thuộc vào:
 thành phần đá gốc;
 tác dụng phong hóa;

dạng khối 3 chiều

 lịch sử tồn tại.

dạng tấm (dạng phiến) 2 chiều

c1. Khoáng nguyên sinh: thành phần khoáng không thay đổi
hoặc ít thay đổi so với đá gốc (do phong hóa vật lý gây ra).

dạng thanh (dạng kim) 1 chiều

* Hạt kích thước lớn:

 Thường gặp: fenpat, mica, thạch anh

hình dạng hạt đất ảnh hưởng nhiều đến tính chất của đất.

 Đặc điểm

: kích thước lớn, góc cạnh, rời rạc.

* Hạt kích thước nhỏ:
hình dạng hạt ít ảnh hưởng đến tính chất XD của đất.
25

26

25

26

-tiếp-

-tiếp-

c2. Khoáng thứ sinh: thành phần khoáng thay đổi so với đá
gốc (do phong hóa hóa học gây ra).
 Thường gặp: không hòa tan trong nước: Kaolinit, Ilit,
Montmorilonit; hòa tan trong nước: Canxit, mica trắng, thạch
cao, …
 Đặc điểm : kích thước rất nhỏ, góc cạnh, có cấu trúc dạng
lưới lớp (dạng phiến), bề mặt mang điện tích âm
(còn gọi là khoáng vật sét).
c3. Hợp chất hữu cơ:
Hạt có kích thước lớn, thành phần khoáng ít ảnh hưởng đến
tính chất cơ - lý của đất;

2.2 Thành phần nước trong đất
Vai trò của nước trong đất là hết sức quan trọng ???

 Nước trong đất tồn tại dưới các dạng:
Nước trong khoáng vật
Nước hút bám

Nước
trong đất

Hạt có kích thước nhỏ thành phần khoáng đóng vai trò quyết
định tính chất cơ - lý của đất.
27

Nước liên kết

Nước L.K yếu
Nước tự do

Nước mao dẫn
Nước trọng lực

28

27

-tiếp-

28

-tiếp-

a. Nước liên kết:

 Nước liên kết yếu:

 Nước hút bám:
Bám rất chặt ngay ngoài
hạt đất, không tách ra
được  xem như một
phần hạt rắn  không
ảnh hưởng tới tính chất
¼ hạt
đất.

Là lớp nước liên kết ngoài cùng của hạt đất  lực hút yếu.
Ảnh hưởng tới tính chất của đất như tính dẻo, tính dính…

+ -

b. Nước tự do:
Là loại nước nằm ngoài phạm vi tác dụng của lực điện phân
tử của hạt đất, di chuyển trong đất do trọng lượng bản thân
hoặc do lực hút dính (lực mao dẫn).

sét

 Nước liên kết mạnh:

Nước L.K mạnh

Màng nước
Là lớp nước bám tương đối LK mạnh
chặt ở bề mặt hạt. Ảnh
Níc liªn kÕt
hưởng nhiều đến tính dính
của đất.
29

Màng nước
LK yếu

Níc tù do
29

 Nước mao dẫn:
Tồn tại trong những lỗ rỗng hẹp do sức căng bề mặt giữa
các vật chất có trạng thái vật lý khác nhau (hạt đất - nước)

30

30


-tiếpChiều cao mao dẫn:

4 T cos
hc 
 n .d

 Vùng từ MNN đến chiều cao hc: đới bão
hòa nước mao dẫn

-tiếp

 Hiện tượng Xiphong mao dẫn trong các đập

T

®Ønh lâi chèng thÊm

Hạt đất

hc

 Độ dâng của nước mao dẫn phụ thuộc vào
sự thay đổi mực nước ngầm

hc

h

MN

d

Lâi
SÐt
Chèng
ThÊm

MNN

Áp lực mao dẫn:

®Êt thÊm níc

Là áp lực phụ thêm do nước mao dẫn gây ra cho hạt đất trong
đới bão hòa mao dẫn  tăng thêm trong lượng của đất.

uc  z    n . z

4 T cos
  n .hc
Tại bề mặt đới bão hòa: uc 
d

0  z  hc

Phải thiết kế sao cho:h>hc.
 Thực tế: - với cát: hc= vài cm.

Áp lực mao dẫn là một trong các yếu tố tạo nên tính dính của đất.

31

MÆt ®Êt TN

- với sét: hc < 5-6m.
32

31

32

-tiếp Nước trọng lực:

2.3 Thành phần khí trong đất

Tồn tại trong những lỗ rỗng của đất, giống như nước thông
thường. Nó thấm trong đất dưới tác dụng của trọng lực.
Nước trọng lực ảnh hưởng trực tiếp tới tính chất cơ-lý của đất

Nếu các lỗ rỗng không chứa đầy nước thì khí sẽ chiếm chỗ.
 Khí trong đất tồn tại dưới dạng:
* Khí hở: khí liên thông với môi trường bên ngoài. Thường
có trong đất cát, không ảnh hưởng đến tính chất của đất.

 Khả năng hòa tan và phân giải của đất
Ảnh hưởng của áp lực thủy tĩnh đối với đất và công trình
Ảnh hưởng của lực thấm tới tính ổn định của đất.

* Khí kín: khí không liên thông với môi trường bên ngoài.
Thường có trong đất sét do đất có đường rỗng chằng chịt.
Khí kín ảnh hưởng nhiều đến tính chất của đất, đặc biệt giảm
tính thấm và tăng tính đàn hồi.
Ngày nay, thành phần này được nghiên cứu kỹ hơn trong lý thuyết
“Cơ học đất không bão hòa”

33

34

33

§3. Kết cấu và cấu trúc của đất

34

3.2. Cấu trúc của đất ( Cấu trúc địa tầng)
Là tổng hợp các yếu tố mô tả nền đất về cấu tạo nền, tính chất
cơ lý trong nền.

3.1. Kết cấu của đất

Cấu trúc phân lớp:
Hình thành do sự lựa chọn kích thước, thành phần khoáng vật
trong quá trình trầm lắng theo các dạng: Lớp dày, lớp mỏng,
dải xiên, dải chéo… xen kẽ nhau liên tục.

kết cấu hạt đơn

kết cấu tổ ong

Cấu trúc khối:

kết cấu bông

• Là sự sắp xếp hỗn độn, không theo quy luật.

 Kết cấu của đất: là sự sắp xếp các hạt đất trong
quá trình trầm tích tạo thành khung kết cấu của đất.

• Đất có cấu trúc khối chặt: Tính biến dạng thấp, tương đối ổn
định.

 Phụ thuộc: kích thước hạt, môi trường chìm lắng.

• Đất có cấu trúc khối xốp: Tính biến dạng cao, kém ổn định.. Ít
có ở Việt Nam
36
36

35

35


-tiếp-

§4. Các chỉ tiêu vật lý của đất

4.1 Chỉ tiêu vật lý xác định bằng thí nghiệm

Chỉ tiêu vật lý là đại lượng mô tả quan hệ về trọng lượng, thể
tích giữa các pha trong đất.

a. Trọng lượng riêng, khối lượng riêng
là trọng lượng (khối lượng) một đơn vị thể tích đất.

V = V k + V n + Vh

Trọng lượng

V = V r + Vh

Thể tích

Qk

K. KHÍ

Vk

Qn

NƯỚC

Vn

Khối lượng

 

Qk
Vr

Vr = Vk + Vn

Q

V

Q = Qk + Qn + Qh
Qh

Q = Qn + Qh

HẠT ĐẤT

37

w 

Q
V

(kN/m3)

38

37

38

Thí nghiệm dao vòng

-tiếp-

Mẫu đất tự nhiên

* Cách xác định trọng lượng riêng tự nhiên
1

là trọng lượng riêng của một đơn vị thể tích đất ở trạng
thái tự nhiên.

Qh

Vh

(kN/m3, t/m3)

 Trọng lượng riêng tự nhiên, (ký hiệu  w):

Qn

Q

Q
V

Cân kỹ thuật

Phương pháp dao vòng
 Dụng cụ thí nghiệm: Dao vòng; Cân kỹ thuật độ chính
xác 0,01g
 Cách thí nghiệm:






Cân dao vòng xác định trọng lượng Q0;
Xác định thể tích dao vòng V;
Lấy mẫu đất vào dao vòng, gạt phẳng;
Cân mẫu và dao vòng được Q1;

Trọng lượng mẫu Q = Q1 – Qo.

39

39

Dao vòng

Dao vòng chứa mẫu

-tiếp-

40

-tiếpb,Trọng lượng riêng hạt, (ký hiệu h ):

2

Phương pháp bọc paraphin

là trọng lượng riêng của một đơn vị thể tích hạt rắn của đất.

 Dụng cụ thí nghiệm: paraphin, cân thủy tĩnh

h 

 Cách thí nghiệm:
 Cân mẫu xác định trọng lượng Q;
 Nhúng mẫu vào sáp đã nóng chảy;
 Cân mẫu đã bọc sáp trong nước bằng cân thủy tĩnh Q1.
Thể tích của mẫu đã bọc sáp = thể tích phần nước mà đất
chiếm chỗ → thể tích đất V.

Q
V
41

Vh

(kN/m3)

 Cách thí nghiệm:

 Dựa vào nguyên lý Acsimet:

w 

Qh

41

 Sấy khô mẫu cân xác định Qh;

 Xác định thể tích Vh.
•Làm rời hạt đất, cho nước cùng đất vào bình có trọng lượng Q0
và thể tích V0 ,đun sôi trên bếp cát.
•Để nguội, đổ đầy nước vào bình và cân được:
Q1 =Q0 + Qh +(V0 – Vh).n
Trong đó: n = 9,81kN/m³
42

42


-tiếp-

Dụng cụ TN xác định trọng lượng riêng hạt
c. Độ ẩm tự nhiên (ký hiệu W):

là tỷ số giữa trọng lượng nước chứa trong các lỗ rỗng của
đất và trọng lượng hạt đất.
Ứng với trạng thái khô : W = 0

W 

Qn
Qh

% 

Ứng với trạng thái bão hòa: W = Wbh
Ứng với trạng thái đầm tốt nhất : W = Wopt

 Cách thí nghiệm:
 Cân xác định trọng lượng mẫu Q = Qn + Qh.
 Sấy khô mẫu ở nhiệt độ 1000C  1050 C đến khối lượng
không đổi.
 Cân xác định trọng lượng hạt rắn Qh.
43

43

44

44

-tiếp-

Dụng cụ thí nghiệm xác định W

4.2 Chỉ tiêu vật lý xác định bằng tính toán

Cân kỹ thuật

a, Trọng lượng riêng khô, (ký hiệu  k):
là trọng lượng riêng (khối lượng riêng) của một đơn vị thể
tích đất ở trạng thái hoàn toàn khô (Vn = 0).

k 

Qk Qh

V

V

(kN/m3)

b, Trọng lượng riêng bão hòa, (ký hiệu  bh,  nn):
là trọng lượng riêng của một đơn vị thể tích đất ở trạng
thái bão hòa (các lỗ rỗng của đất chứa đầy nước, Vn = Vr)

Tủ sấy

 bh 
Hộp nhôm

Qbh  nVr  Qh

V
V

46

45

46

-tiếp-

-tiếp-

c, Trọng lượng riêng đẩy nổi, (ký hiệu  đn):
là trọng lượng riêng của đất thấm nước nằm dưới mực nước

ngầm. Lúc đó đất ở trạng thái bão hòa nước, trọng lượng
riêng của đất bao gồm: trọng lượng đẩy nổi của đất (có kể
đến lực đẩy nổi của nước) và trọng lượng riêng của nước.

 dn 

Qh   n Vh
V

  bh   n

47

G 

e 

là tỷ số giữa trọng lượng riêng hạt với trọng lượng riêng của
nước ở điều kiện tiêu chuẩn.

h
 

Ước lượng
V h . n  n

e. Độ bão hòa S (G) là tỷ số giữa thể tích nước với thể tích
lỗ rỗng.

Vn

(G = 0 1)

Vr

f. Hệ số rỗng-Void ratio, (ký hiệu e): là tỷ số giữa thể
tích rỗng với thể tích hạt rắn của đất:

(kN/m3)

d. Tỷ trọng hạt (ký hiệu ):

Qh

(kN/m3)

Vr
Vh



n
1 n

 e càng lớn thì đất càng rỗng và ngược lại.

 = 2.60 – 2.65 (Cát)

Ứng với trạng thái chặt nhất

emin

 = 2.66 – 2.80 (Sét)

Ứng với trạng thái xốp nhất

emax

47

48

48


-tiếp-

BẢNG TÍNH ĐỔI CÔNG THỨC

g. Độ rỗng-Porosity, (ký hiệu n): là thể tích lỗ rỗng trong
một đơn vị thể tích đất.

n 

Vr

e

  n 1  W 

V

W 

 n càng lớn thì đất càng rỗng và ngược lại.

h. Độ hạt (ký hiệu m): là thể tích hạt đất trong một đơn vị thể
tích đất.

w

1

w
1
k

 dn 

k 

G 

e
n  % 
1 e

 n    1
  bh   n
1 e

w
1 W

W
e

h 

e

k
1 n

h
k

 1

Lưu ý:
Sinh viên tự chứng minh các công thức này.
49

50

49

VÍ DỤ ÁP DỤNG

Nguyên tắc chứng minh công thức

Dựa vào công thức định nghĩa

e
n  % 
1 e

Ví dụ: CM công thức:

Theo ĐN: n=Vr/V ;
e=Vr/Vh
m=Vh/V

Ví dụ 1:

S¬ ®å ®¬n vÞ

Dựa vào mối liên hệ giữa các thành phần
trong đất (sơ đồ 3 pha hay sơ đồ đơn vị )

50

Một mẫu đất có: w = 15%;  w = 16,5 kN/m3 ;  = 2.7

1
1
1

Xác định các đặc trưng vật lý:  k , n , e , G

n

m

Lời giải:

 n  Vr  e 1m  e; n  e
m Vh
m
1 n
e
1
 n  ;m 
1 e
1 e

51

52

51

VÍ DỤ ÁP DỤNG

52

VÍ DỤ ÁP DỤNG
Ví dụ 2:
Một mẫu đất sét dưới mực nước ngầm có: e =0,8 ;  = 2.74
Xác định các đặc trưng vật lý:  w ,  đn ,  bh , n và W

Lời giải:

53

53

54

54


VÍ DỤ ÁP DỤNG

§5. Trạng thái và chỉ tiêu đánh giá trạng thái đất
5.1 Đất rời

Ví dụ 2:

5.1.1 Trạng thái độ chặt
 Trạng thái đất rời theo độ chặt tương đối D:

D

e max e
emax  emin

0  D  1/3:

trạng thái rời (xốp);

1/3 < D  2/3:

trạng thái chặt vừa;

2/3 < D  1:

trạng thái chặt.

Ý nghĩa: D nhỏ  trạng thái đất càng xốp và ngược lại
55

56

55

56

-tiếp-

-tiếp Trạng thái đất rời theo thí nghiệm SPT

 Trạng thái đất rời theo hệ số rỗng e
Hệ số rỗng (e), trạng thái đất

Loại đất
Cát to, cát vừa
Cát nhỏ

Chặt
e < 0,55
e < 0,60

Chặt vừa Rời (Xốp)
0,55≤ e ≤ 0,70
0,70 < e
0,60≤ e ≤ 0,75
0,75 < e

Cát bụi

e < 0,60

0,60≤ e ≤ 0,80

Độ chặt
tương đối

Trạng thái Trị số SPT, N60

0,80 < e

Cát to (còn gọi là cát thô), cát vừa (cát hạt trung)

Góc ma sát
trong, 

Rất rời

0-4

D < 0.2

 30

Rời

4 - 10

0.2 < D  1/3

30 <   32

Chặt vừa

10 - 30

1/3 < D  2/3

32 <   35

Chặt

30 - 50

2/3 < D  1.0

35 <   38

Rất chặt

> 50

D > 1.0

38 < 

Nhận xét:
(Nguồn: Peck, 1974)

Thực tế, rất khó xác định hệ số rỗng e từ mẫu nguyên dạng
của đất cát nên thí nghiệm xuyên tĩnh và xuyên tiêu chuẩn
được dùng để khắc phục khó khăn này.
57

 Trạng thái đất rời theo thí nghiệm CPT
Loại đất

Rời (xốp)

Chặt vừa

Chặt

qc < 5

5  qc  15

qc > 15

Cát nhỏ

qc < 4

4  qc  12

qc > 12

Cát bụi: - ít ẩm, ẩm

qc < 3

3  qc  10

qc > 10

qc < 2

2  qc  7

qc > 7

- no nước

5.2 Đất dính
 Giới hạn dẻo Wd (Plastic Limit PL): Khi độ ẩm trong đất
đạt đến giá trị mà đất xuất hiện tính dẻo (các hạt trượt lên nhau mà
không xuất hiện vết nứt - có thể nặn thành hình thù bất kỳ).
 Giới hạn nhão Wnh (Liquid Limit LL): Khi độ ẩm đạt đến
W nh  đất không còn khả năng hút ẩm và chảy tự do dưới trọng
lượng bản thân.

5.1.2 Trạng thái ẩm của đất cát
Độ bão hòa G (S)
G <0,5

Trạng thái ẩm

Wnh

Wd

Đất ít ẩm

0,5  G  0,8

A = Wch - Wd

Đất rất ẩm

G > 0,8

Trạng Cứng
thái
(Rắn)
của đất

Đất bão hòa nước

G= 1

Đất bão hòa hoàn toàn

59

58

§5. Trạng thái và chỉ tiêu đánh giá trạng thái đất

Giá trị qc (MPa) ứng với trạng thái

Cát thô, cát vừa

58

57

59

Dẻo

60

W%
Chảy
(Nhão)
60


CC T.N XC NH GII HN Atterberg

Trng thỏi t dớnh c ỏnh giỏ thụng qua:
st B -Liquid Index (LI):

Loi t
Cỏt pha

B

Wnh - Wd

st B



W - Wd
A

Xỏc nh m ca t cỏc trng thỏi gii hn (TTGH).

a. Xỏc nh gii hn do Wd

Trng thỏi

B0

BC 1: To mu ti trng thỏi
do

Cng (Rn)
Do

0

B>1
Sột pha, sột

W - Wd

Ln mu t TN bng tay trờn tm
kớnh nhỏm to thnh que t cú
d = 3mm, ng thi trờn thõn que
cú xut hin nhng vt nt chõn
chim, khi ú t ó t ti TT do.

Chy (nhóo)

B0
0 < B 0,25

Cng
Na cng

0,25 < B 0,50

Do cng

0,50 < B 0,75

Do mm

0,75 < B 1
B> 1
61

Do chy

BC 2: Xỏc nh m ca
nhng que t ó t ti TT
do.

Chy

62

61

62

CC T.N XC NH GII HN Atterberg
Hin nay, thc t ngi ta lm
nh sau:
+ TN th chu nhiu ln.
+ Mi ln:
- xỏc nh ti chu ngp vo
t 1cm
- xỏc nh Wi tng ng

b. Xỏc nh m gii hn nhóo, Wnh
* PP chựy xuyờn Vaxilliev:
BC 1: To mu ti TT chy
Cho t thớ nghim vo khuụn, gt
phng, th chựy.
theo dừi: nu sau khi th 10s,

chựy ngp vo mu t ỳng 1cm,
khi ú t ó t n TT chy

Chuỳ Vaxiliev nặng 76g
mẫu đất

dụng cụ hình nón
quả cầu thăng bằng

t(s)

Kt qu TN

Có đợc các cặp giá trị (ti-Wi)

BC 2: Xỏc nh m ca
t TT chy.

10

vẽ đồ thị W=f(t)
Th chựy

63

Wnh

W%

64

63

64

CC T.N XC NH GII HN Atterberg
+Thc t, lm nh sau:
- lm TN nhiu ln vi cỏc mu t cú Wi khỏc nhau
- mi ln m s nhỏt p Ni rónh t chp li 13mm ,
xỏc nh cỏc Wi tng ng.
Kt qu TN: - cú c cỏc cp giỏ tr: (Ni-Wi)
- v th W=f(lgN)

* Phng phỏp Casagrande:
BC 1:
Cho mu vo a khum vi dy 8mm
Dựng que gt rch ụi t trong a thnh 2
phn (rch vuụng gúc trc tay quay), rónh t
cú khe h ỏy rng 2mm, di 40mm.
BC 2:

W%

Quay tay quay vi vn tc 2 vũng/s n khi
khe h khộp li.

Wnh

Nu 2 phn t chp vo nhau 1 on L
= 13mm sau N = 25 nhỏt p t t TT

nhóo. em mu t ú i xỏc nh m
c m gii hn nhóo W nh.

65

25
65

lgN
66


-tiếp-

6. PHÂN LOẠI ĐẤT XÂY DỰNG
Đất phong phú về kích cỡ hạt, hàm lượng hạt, thành phần
khoáng…  tính chất của đất cũng khác nhau nhiều  cần
phải phân loại:
Ý nghĩa của việc phân loại đất:
 Giúp chúng ta hình dung và phán đoán ban đầu về đất.
Cho phép chúng ta áp dụng những kinh nghiệm, định tính về
khả năng xây dựng của đất và có những dự kiến về giải pháp
công trình.
 Là “ngôn ngữ” của thông tin về nền đất trong xây dựng
công trình.
Các lớp đất, loại đất phải tập hợp được những tính chất xây dựng
tương tự nhau.
67
67

 Tiêu chuẩn Nga: hiện nay (TCXD 9362:2012);
 Hệ thống phân loại thống nhất USCS trong quy phạm
Mỹ (do Casagrande đề nghị)
6.2 Phân loại theo Tiêu chuẩn TCXD 9362:2012;
Phân làm 2 loại đất cơ bản: Đất rời và đất dính.
 Phân loại đất rời cần tiến hành thí nghiệm phân tích hạt theo
bộ rây ( 200; 10; 2; 0,25; 0,1) và xác định hàm lượng riêng của
từng nhóm hạt có đường kính lớn hơn kích thước phân loại từ
lớn đến bé.
68

68

-tiếp-

-tiếp Phân loại đất dính dựa vào chỉ số dẻo A (Plastic
Index - PI): Hiệu số giữa độ ẩm giới hạn chảy và giới hạn dẻo.

PHÂN LOẠI TÊN ĐẤT RỜI THEO THÀNH PHẦN HẠT
TCXD 9362:2012
STT

Tên đất

A = Wch - Wd

Căn cứ phân loại

1

Tảng lăn

Hàm lượng hạt d>200 mm chiếm trên 50%

2
3

Cuội (dăm)
Sỏi (sạn)

Hàm lượng hạt d>10 mm chiếm trên 50%
Hàm lượng hạt d>2 mm chiếm trên 50%

4

Cát sạn

Hàm lượng hạt d>2 mm chiếm trên 25%

5

Cát thô

Hàm lượng hạt d>0.5 mm chiếm trên 50%

6

Cát vừa

Hàm lượng hạt d>0.25 mm chiếm trên 50%

Đất cát pha (á cát)

A< 7

7

Cát nhỏ (mịn) Hàm lượng hạt d>0.1 mm chiếm trên 75%

Đất sét pha (á sét)

8

Cát bụi

Đất sét

7  A < 17
A ≥ 17

PHÂN LOẠI TÊN ĐẤT DÍNH THEO CHỈ SỐ DẺO A
(TCXD 9362:2012)
Tên đất

Hàm lượng hạt d>0.1 mm chiếm dưới 75%
69

Chỉ số dẻo A

Lượng chứa hạt

sét (%)
3%  10%
10%  30%
> 30%

70

69

70

VÍ DỤ ÁP DỤNG
Ví dụ 3:

 Đất bùn và bùn hữu cơ

Một mẫu đất có: w = 46%;  w = 18,6kN/m3 ;  = 2.74, Wd = 39.3% ;
Wnh = 52.3%

• Khi W > Wnh, e > 1,1 : bùn á cát (bùn cát pha);
• Khi W > Wnh, e > 1,5 : bùn á sét (bùn sét pha), bùn sét;

Xác định hệ số rỗng e; tên đất và trạng thái đất

Lời giải:

Bùn nhiễm các hợp chất hữu cơ được gọi là bùn hữu cơ.
Khi hàm lượng hữu cơ chiếm:
< 30%:
= 30 - 60%:

> 60%:

71

đất nhiễm hữu cơ
đất than bùn
than bùn

71

72

72


VÍ DỤ ÁP DỤNG

VÍ DỤ ÁP DỤNG

Ví dụ 3:

Ví dụ 4:
Một mẫu đất sét nặng 250g có dung trọng tự nhiên  w = 2,0
g/cm3, tỷ trọng hạt  = 2,7 và độ ẩm W = 32%.
Muốn tăng độ ẩm của mẫu đất lên tới 35% thì lượng nước
cần thêm vào là bao nhiêu?

Lời giải:

73

74

73

Ví dụ 4:

74

VÍ DỤ ÁP DỤNG
Ví dụ 5:
Kết quả phân tích hạt của một mẫu đất cho kết quả như sau:
Kích thước
hạt (mm)
Trọng
lượng (g)

>10

[10;4)

[4;2)

[2;1)

[1;0.5)

10

15

20

30

50

[0.5;0.25) [0.25;0.1)

60

10

<0.1

5

Xác định tên đất.

Lời giải:

75

75

76

Ví dụ 5:

77

78

76


KHÁI NIỆM CHUNG

CHƯƠNG 2:

Các tính chất cơ học là các tính chất của đất dưới tác dụng
của bản thân, tải trọng ngoài, nước ngầm …
Tính chất cơ học của đất bao gồm:
a. Tính thấm
b. Tính biến dạng
c. Tính chống cắt
d. Tính đầm chặt
Ngoài 4 tính chất kể trên, đất còn có: tính nhạy; tính từ
biến; tính biến loãng và cát chảy…

-tiếp-

I. TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
Tính thấm của đất phụ thuộc vào:

1. Tính thấm của đất
Tính thấm của đất là khả năng cho nước tự do di chuyển
trong hệ lỗ rỗng của đất.

 Loại đất, thành phần hạt

 Hệ số rỗng

Khí trong đất: Khí kín
 Độ nhớt của nước

• Trong đất tồn tại các lỗ rỗng  nước có thể chảy từ vùng áp lực
nước cao tới vùng áp lực nước thấp  hiện tượng thấm trong đất.
• Dòng nước chảy qua đất được gọi là dòng thấm
Ảnh hưởng của dòng thấm:
 Áp lực lên hạt đất (áp lực thủy động)
 Lún của nền đất theo thời gian
 Đẩy bùng hố móng, xói ngầm, cát chảy  gây khó
khăn trong thi công, có thể dẫn đến các sự cố công
trình.

-tiếp-

-tiếp-

2. Cột nước áp, chiều cao cột nước áp, độ chênh cột
nước áp
 Cột nước trong ống đo gọi là cột nước áp lực.
 Chiều cao từ điểm đo đến mặt nước trong ống gọi là chiều
cao cột nước áp, ký hiệu hp. Chiều cao này phụ thuộc vào áp
lực nước p tại điểm đo:
Tại điểm A:

hpA 

pA

n

Tại điểm B:

hpB 

pB
n

 Kéo dài ống đo đến một mặt chuẩn nào đó → cột nước
trong ống đo gọi là cột nước tổng.
 Chiều cao từ mặt chuẩn đến mặt nước trong ống gọi là
chiều cao cột nước tổng, ký hiệu H.
 Cột nước và chiều cao cột nước từ vị trí điểm đo đến mặt
chuẩn gọi là cột nước và chiều cao cột nước thế năng,
ký hiệu hz.
H: chênh cao cột nước giữa 2 điểm A và B.

H = (HA – HB)

 n : trọng lượng riêng của nước,  9,81 (kN/m3);
pA: áp lực nước tại điểm A;
hpA: chiều cao cột nước áp tại điểm A.

Điều kiện cần để có dòng chảy giữa hai điểm A và B là:
H  0


-tiếp-

-tiếp-

HA > HB  dòng thấm chảy A-B

Theo Bernouli:
Cột nước tổng tại 1 điểm: H = hp + hz + hv

HA < HB  dòng thấm chảy B-A

 hz = cao trình của cột nước so với 1 mặt chuẩn;

MNN

 hp = u/ n cột nước do áp lực nước lỗ rỗng;
H = HA- HB

HA

hpA 

pA
n
A

p
hpB  B
n

B
L

hzA

HB

 hv = v2/2g cột nước do vận tốc dòng thấm v gây ra;
Tổng cột nước tại điểm A:

HA 

pA
v2
 hzA  A
n
2g

Tổng cột nước tại điểm B:

HB 

pB
v2
 hzB  B
n
2g

hzB

Mặt chuẩn bất kỳ

Có thể bỏ qua ảnh hưởng của cột nước vận tốc, do vận tốc thấm
của nước trong đất rất nhỏ.

-tiếp3. Gradient thủy lực I ( Độ dốc thủy lực)
Gradient thủy lực là cường độ trung bình sự thay đổi chiều
cao cột nước tổng trên một đơn vị chiều dài.

I

H
L

H: độ chênh cột nước tổng giữa 2 điểm đang xét;
L: khoảng cách giữa 2 điểm đang xét.

* Trường hợp tổng quát viết dưới dạng vi phân:

I

dH
dL

-tiếp4. Định luật thấm Darcy
Đất có vận tốc thấm nhỏ → dòng thấm trong đất là dòng chảy
tầng → tuân theo quy luật Darcy về quan hệ giữa vận tốc thấm
và gradient thủy lực: v = kt.I
Vận tốc thấm của nước trong đất, v (cm/s, mm/s): là
lượng nước thấm qua 1 đơn vị diện tích trong một đơn vị thời
gian.
3

v

Nếu I = 0: Không có hiện tượng thấm
Nếu I càng lớn  dòng thấm càng mạnh và ngược lại

q Q

A A.t

q
Q
t
A

: lưu lượng thấm (cm /s);
: lượng nước thấm (cm³);
: thời gian thấm (s);
: diện tích tiết diện dòng thấm (cm2)

kt : Hệ số thấm của đất (cm/s)

Lưu lượng thấm, q là lượng nước thấm trong một đơn vị
thời gian.

-tiếp-

HỆ SỐ THẤM CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT
Tên đất

Hệ số thấm kt (cm/s)

Cuội sỏi sạch (không có hạt nhỏ)

10 - 100

Cát to, cát vừa, cát nhỏ sạch

10-3 - 10

5. Gradient thủy lực ban đầu - Điều kiện cần và đủ
của dòng thấm

Cát bụi, cát pha

10-5 - 10-3

* Từ các TN thấm cho thấy:

Sét pha

10-7 - 10-5

 Đối với đất hạt thô (đất rời): I > 0 là xuất hiện dòng thấm.

< 10-7

 Đối với đất hạt mịn (đất dính): I phải lớn hơn I* nào đó
mới xuất hiện dòng thấm. I* gọi là gradient thủy lực ban đầu
của đất.

Sét

Hệ số thấm k phụ thuộc loại đất, được xác định bằng thí
nghiệm (trong phòng, hiện trường) hoặc tra bảng.
Lưu ý:
Diện tích thấm A bao gồm cả cốt đất nên: vthực > v
Do nước chỉ thấm qua lỗ rỗng: vthực = v/n = v(1 + e)/e
Đối với đất dính: Quy luật thấm không giống như đất rời.

Tuy nhiên, rất khó xác định I* nên thực tế khi tính toán, thay
đường cong 0 - 1 - 2 - 3 bằng đường 0 - 1’ - 2 - 3, với 1’ là giao
của đường 3 - 2 với trục hoành.
Gọi I0: gradient thủy lực ban đầu quy ước.


BIỂU ĐỒ QUAN HỆ GIỮA VẬN TỐC THẤM &
GRADIENT THỦY LỰC
v

Đất hạt thô

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM

Đất hạt mịn
v = k.(I – I0)
3

v = k.I

Hệ số thấm k xác định bằng thí nghiệm thấm với vận tốc thấm
qua mẫu đất dưới một gradient thủy lực khác 0.

Thí nghiệm thấm cột nước không đổi thích hợp cho các loại đất
có tính thấm cao - đất rời.

0

I*

Cách thí nghiệm:

2

1 1’

Mở van K1, K2; điều chỉnh K2 sao cho lưu lượng ra q = const.
I

Io I’

Đo chênh cao cột nước H = h1 – h2
Kết quả TN: Kết quả thí nghiệm là cặp giá trị {H, Q} hay {H,
q}. Hệ số thấm xác định theo công thức:

Định luật Darcy viết lại: v = k.(I – I0).
Điều kiện đủ để xuất hiện dòng thấm: I > I0

THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM

Nước cấp

Mực nước cố định
K1

Nước tràn

K3

Lớp lọc

Công thức:

k

H

 Cao trình mực nước ra không đổi  gradient thủy lực giảm
dần.

Mẫu
Đất

v q L
Q L


I A H At H

Thí nghiệm thấm cột nước thay đổi áp dụng cho loại đất có

tính thấm nhỏ (đất dính) do khó xác định được lưu lượng
nước ra.
 Khi mở 1 cặp van bất kỳ  cột nước trong ống đo cũng là
nguồn cấp nước thấm qua mẫu.

L

K2

 Chiều cao cột nước tại thời điểm t bất kỳ là h(t), gradient
thủy lực của dòng thấm qua mẫu là:

i t  

q

h t 
L

-tiếp-

Các ống đo áp đường kính 

-tiếp Vận tốc dòng thấm, theo định luật Darcy sẽ là:

v  t   k .i  t   k .
Nước cấp
vào ống đo
h1
h2

L
Nước tràn

 Sau thời gian dt, lượng nước thấm qua mẫu là:

d Q  v t . A.i t 
 Lượng nước này chính là tổn hao cột nước trong khoảng
thời gian đó:

Mực nước
cố định

dQ   a. dh
 Cân bằng lượng nước ta có:

Đáy đục lỗ

h t 
L

v t . A.i t    a.dh


-tiếpk

-tiếp-

h( t )
k.A

dh
A.dt  a.dh 
 a
L
L
h(t )
t2

Tích phân 2 vế:

Hệ số thấm xác định theo công thức:

h 
h 
a.L. ln  1  2,3a.L. lg  1 
 h2  
 h2 
k
A(t2  t1 )
A(t 2  t1 )

h2

k.A
dh
dt  a 
L t1
h
(t )
h1

h 
k.A
(t 2  t1 )   a. ln  2 
L
 h1 

(1)

Trong đó:
(1)

Cách thí nghiệm:
 Đo chiều cao cột nước tại các thời điểm khác nhau t1, t2.

L

: chiều dài của mẫu thí nghiệm.

a

: diện tích tiết diện của ống đo;

A

: diện tích tiết diện của mẫu đất;

h1, h2 : lần lượt là chiều cao cột nước trong ống đo tại thời điểm

 Kết quả: Cặp số liệu (h1, h2) là chiều cao cột nước trong

ống đo tại thời điểm t1, t2.

t1 , t2 .

-tiếp-

-tiếp6. Hệ số thấm tương đương của nền nhiều lớp

-Do TN trong phòng mẫu ít, không đủ đặc trưng  Làm hiện
trường bằng hút nước trong lỗ khoan.

Giả sử nền có n lớp đất với chiều dày mỗi lớp là hi. Hệ số
thấm ngang tương ứng khi

- Bố trí 2 giếng: giếng quan trắc và giếng bơm hút.

Giả thiết I = Ii = const

- Do lưu lượng ở giếng bơm hút, quán sát độ hạ thấp mực
nước ngầm ở giếng quan trắc.

n

H

n

q   I k hi (bhi )  b I  khi hi

- Khi lưu lượng bơm không đổi, mực nước ở các giếng

không đổi  đạt trạng thái ổn định.

i 1

i 1

n

n

q   qi   vi (bhi )
i 1

- Phân tích tính toán Kt

k tđng

 Xem các tài liệu chuyên sâu.

i 1

v
q
 tđ 

I
b.H .I

n

k

hi

.hi

i 1

h1,
kh1
h2,
kh2
hn, khn

n

h

i

i 1

-tiếp-

-tiếpVận tốc thấm trung bình tính qua hệ số thấm tương đương:
n

Giả sử nền có n lớp đất với chiều dày mỗi lớp là hi. Hệ số
thấm đứng tương ứng kvi
Đảm bảo tính liên tục dòng chảy: vi  v  kvi .I i  kvi

Trong đó:

v  ktđ I tb  ktđ

 hi



H
n

h

hi

 H  v

hi

i 1

k tđ

i

i 1

hi: tổn thất cột nước khi qua lớp thứ i;
H: tổn thất cột nước trên toàn bộ
chiều dày các lớp đất.

h1, kv1

h2, kv2

H
hi

n

Mặt khác:
n



n

h
H   hi  v  i
k
i 1
i 1 vi

k

đ
tđ



i 1

n


i 1

hn, kvn

hi
hi
k vi


VÍ DỤ ÁP DỤNG

VÍ DỤ ÁP DỤNG

Yêu cầu: Xác định hệ số thấm tương đương theo phương
đứng (kV(tđ)) và phương ngang (kh(tđ)) .
1m

1

k = 1x10-1 cm/s

5m

2

k = 2x10-3 cm/s

3m

3

k = 1x10-3 cm/s

12m

4

k = 2x10-4cm/s

VÍ DỤ ÁP DỤNG

VÍ DỤ ÁP DỤNG

Ví dụ 2:

Q: lưu lượng nước thấm, cm 3

Một mẫu đất tiết diện ngang F = 103 cm2, chiều cao mẫu h =
20 cm. Thí nghiệm thấm cột nước áp không đổi H = 55cm.
Sau thời gian t = 6 phút, lưu lượng thấm qua là Q = 14,5

cm3

L: chiều dài đường thấm (bằng h), cm

.

t: thời gian thấm, giây (s)
k: hệ số thấm, cm/s

Xác định hệ số thấm của mẫu đất?

Lời giải:
Công thức xác định hệ số thấm từ TN cột nước áp không đổi

k

v q L
Q L


I F H F t H

F: diện tích mặt cắt ngang mẫu đất, cm 2
H: độ chênh cột nước áp, cm

-tiếp-

-tiếp7. Áp lực dòng thấm lên đất
O

Mực nước
cố định

O
ΔH

Mẫu
Đất

A

A

B

B

 Mở van K: do chênh cao cột nước ΔH  nước thấm qua
mẫu. Lực thấm J hướng lên tác động vào các hạt đất.
 Đóng van K: nước dâng lên đến mức O - O và ổn định.
Dòng thấm không còn, chứng tỏ lực thấm cân bằng trọng
lượng nước thêm ở giữa A-A và O-O:

h

J

Dòng thấm

K

Nước bổ sung

A: diện tích tiết diện ngang
của mẫu.

J  H . A. n
L

 Lực thấm cho một đơn vị thể tích được gọi là Áp lực
thấm j, được xác định:

j

J
H . A. n

L. A
L. A

vì

I

H
L

j  I . n


-tiếp-

-tiếpKhi Q  J  đất bị mất ổn định  xói ngầm

 Nếu gradient thủy lực I tăng, áp lực thấm j tăng đến thắng
được trọng lượng bản thân các hạt  các hạt bị đẩy nổi lơ

lửng: hiện tượng “đất sôi”.
 Gradient thủy lực khi xuất hiện hiện tượng đất sôi (j =  đn
) gọi là gradient thủy lực tới hạn Ic:

j  I c . n   đn

Ic 

 đn  bh   n

n
n

b. Điều kiện xói ngầm:

tường cừ

MN trên

Xét khối đất hình trụ MNIK
Hiện tượng xói ngầm xảy ra khi:

H

Q  J hay  đn.V  j.V

K

 đn  j

I

L
hc Cát

Hệ số an toàn xói ngầm Fs:

Fs 

MN dưới

Q

 đn  đn

j
I . o

M

N

J

a. Hiện tượng xói ngầm:

Xảy ra xói ngầm: Fs  [Fs], với [Fs]: hệ số an toàn cho phép.

II. TÍNH BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT

1. Thí nghiệm bàn nén và đặc điểm biến dạng của đất

Dưới tác dụng tải trọng  nền đất bị biến dạng.

1.1 Thí nghiệm bàn nén hiện trường

Biến dạng của đất =
a. Nguyên lý thí nghiệm: ở độ sâu nghiên cứu đặt 1 bàn nén
đủ cứng. Qua bàn nén truyền tải trọng lên nền đất đồng thời
theo dõi độ lún của bàn nén.

+biến dạng hạt đất
+ biến dạng của nước trong lỗ rỗng
+ biến dạng của lỗ rỗng.
Do tải trọng công trình thường nhỏ  (BD hạt đất + BD của
nước trong lỗ rỗng) là không đáng kể  bỏ qua.

hm

Giả thiết cơ bản: Biến dạng của đất chủ yếu là do giảm thể
tích lỗ rỗng (Vr giảm) và coi Vh = const.

P

Bàn nén

Biến dạng nén gây ra chuyển vị đứng là phổ biến hơn cả.
b. Sơ đồ thí nghiệm:

biến dạng đứng của đất  Lún

-tiếp* Sơ đồ TN:

Tải trọng nén
Hệ dầm đỡ

-tiếp Bàn nén (tấm nén): là 1 tấm phẳng (bằng thép hoặc
BT) có độ cứng đủ lớn nhằm đảm bảo: bàn nén không bị
biến dạng do phản lực đất nền gây ra; để bàn nén luôn tiếp
xúc với đất nền; tải trọng tác dụng lên đất phân bố bậc nhất.
Hình dạng: hình tròn hoặc hình vuông;
Diện tích bàn nén thường là: A = 1m2.

Đồng hồ
đo c.vị
Hệ neo
(cọc neo)

Hố đào

Bàn nén

Kích thủy lực

* Thiết bị TN gồm: bàn nén (tấm nén); bộ phận gia tải; thiết
bị đo lún.

 Hệ gia tải gồm: kích thủy lực và đối tải:
- Kích thủy lực: năng lực = (1,5  2,0) tải dự kiến sử dụng.
- Đối tải: dầm đỡ gắn chặt vào neo xoắn. Số lượng dầm và

neo tùy thuộc vào tải trọng.
 Hệ đo lún: có độ chính xác 0,01mm; bố trí tối thiểu 2
chiếc đối xứng qua bàn nén.


-tiếp-

-tiếpd. Kết quả thí nghiệm:

c. Cách thí nghiệm:
Tải tăng dần (hoặc giảm dần) từng cấp. Mỗi cấp tải được
giữ không đổi. Tải thẳng đứng Pi → áp lực nén pi:

pi 

Pi
A

Mỗi cấp ta thu được cặp số liệu (pi, Si). Vẽ các biểu đồ quan hệ
(p, t); (S, t); (p, S).
p(kPa)

A: diện tích của bàn nén

pi → Si = f(t).

Thời gian t đủ lớn (t = ): Si → Si (dần ổn định): tăng tải;
hoặc tăng không ngừng: dừng thí nghiệm.
Ở mỗi cấp, duy trì tải đến khi đạt ổn định lún qui
ước: độ lún của bàn nén  0,01mm sau khoảng thời gian 1h với

cát; 2h với sét.

0

t

S1

p(kPa)

Si
Sn
S
Biểu đồ quan hệ (p, S)

-tiếp-

-tiếp-

Xác định môđun biến dạng của đất E0 ứng với một cấp tải
nào đó:

E0  p b 

pgh

Đường
cong nén

S

Biểu đồ quan hệ (p, t); (S, t)

Tăng tải P đến khi nền bị phá hoại, (S tăng quá lớn).

p1

0

pn
pi
p1

(1  02 )
S

Kết quả thí nghiệm bàn nén còn dùng để dự báo tải trọng
giới hạn tác dụng lên nền dựa vào sự thay đổi tốc độ lún trong 1
khoảng thời gian đặc trưng lựa chọn.
Tải trọng ứng với sự thay đổi đột ngột tốc độ lún được coi là tải
trọng giới hạn Pgh. Tải trọng cho phép tác dụng lên nền lấy bằng
(0,7  0,8)Pgh.

p: cấp tải trọng tác dụng lên nền;
S: độ lún của đất (khi thí nghiệm) tương ứng với cấp tải p;

Ưu điểm

b: cạnh của bàn nén vuông hoặc đường kính của bàn nén tròn;
: hệ số hình dạng:  = 0,88 (bàn nén vuông);  = 0,79
(bàn nén tròn);

Nhược điểm

 Phản ánh tương đối phù hợp
sự làm việc của đất nền dưới
tác dụng của các loại tải trọng.

 Phạm vi áp dụng ít phổ biến do
TN khó áp dụng khi nghiên cứu
các lớp đất ở sâu.
 Kích thước đáy bàn nén sai
khác nhiều so với kích thước thật
của móng

0: hệ số biến dạng ngang (hệ số nở ngang) phụ thuộc loại đất.

VÍ DỤ

VÍ DỤ

Kết quả thí nghiệm bàn nén kích thước 70,7 x 70,7 cm
như sau:
p , (kG/cm2)

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

Độ lún , S (mm)

4.7

13.6

27.7

45.4

68.1 104.1

1.50

1.75
177.0

Yêu cầu: Xác định mô đun biến dạng ứng với tải trọng dự
kiến tác dụng lên nền p = 1,2 kG/cm2.
Biết nền đất cát có µo = 0,3.

Lời giải:
Vẽ đồ thị quan hệ S = f (p):
Trên đồ thị ứng với giá trị p = 1,2 kG/cm2  giá trị S

0

0.5

50
64
100
150
200
S (mm)

1.0 1.2

1.5

2.0
p (kG/cm2)


1.2 Các đặc điểm biến dạng

1.2 Các đặc điểm biến dạng

 Khi P nhỏ, thì đường cong gần như là đường thẳng (quan hệ
giữa P-S là tuyến tính),.
 Độ lún S ban đầu chủ yếu là do sự giảm thể tích lỗ rỗng, sau
đó thêm biến dạng trượt ngang (nở hông). hình vẽ

 Khi tải trọng lớn P  Pgh, mặt trượt
liên tục được hình thành; đẩy khối đất
trượt trồi lên hay ép nó xuống sâu và

sang bên. Lúc này quan hệ giữa P-S là
quan hệ phi tuyến.

Thí nghiệm dỡ tải và nén - dỡ:
Đường nén và đường dỡ không
trùng nhau → biến dạng của đất
gồm 2 phần:

P

 Phần phục hồi lại được khi
dỡ tải: biến dạng đàn hồi (Sđh).

1

 Phần không phục hồi lại được
khi dỡ tải: biến dạng dư (Sdư).

P
Đường nén

Sdư
Đường nén lại

S
Sđh

S
Đường dỡ

TN0 nén-dỡ

Thông thường: Sdư >> Sđh
2

S

Nhưng càng nén với p0 << Pgh thì thành phần Sdư
càng giảm và Sđh càng tăng.

3

2. TN nén đất trong phòng (nén không nở ngang)

1.2 Các đặc điểm biến dạng
 Thí nghiệm nén trùng phục: Thí nghiệm nén đất dưới tải
trọng p1, rồi dỡ tải, lặp lại quá trình đó nhiều lần với tải p1 không
đổi thì quan hệ (p, S) có dạng như bên.
p
p
1

2

2.1. Sơ đồ thí nghiệm nén không nở ngang
P

 Biến dạng dư và biến dạng đàn
hồi đều giảm nhưng biến dạng dư
giảm nhanh hơn.

 Số lần nén - dỡ đủ lớn, cuối cùng
chỉ còn biến dạng đàn hồi → đất
đạt TTGH nén chặt dưới tải p1.
 Khi tải vượt quá p1, biến dạng dư
lại xuất hiện và làm tương tự → đất
đạt tới TTGH nén chặt mới.

Đồng hồ đo c.vị

P

P

Nắp truyền lực
Hộp nén

S

h0

Mẫu đất

Mẫu đất

TN0 nén trùng phục
Bàn nén

Các lý thuyết về mô hình nền

Đá thấm

2.3. Trình tự thí nghiệm

2.2. Thiết bị thí nghiệm
- Hộp nén: đủ cứng (để mẫu không biến dạng ngang khi TN);

- Khi TN mẫu đất nằm trong dao vòng và được đặt trong hộp
nén (mẫu không có biến BD);

- Nắp truyền lực (tấm nén): truyền tải trọng tập trung thẳng
đứng P thành ứng suất nén phân bố đều  lên mẫu;

- Tải trọng tác dụng lên mẫu tăng dần theo từng cấp (cấp sau
gấp đôi cấp trước). Mỗi cấp tải được giữ không đổi.

- Đồng hồ đo biến dạng: độ chính xác 0,01mm (gắn trực
tiếp lên trên nắp truyền lực;

Tải trọng nén Pi → ứng suất nén (áp lực nén)  i:

- Đá thấm: để thoát nước (nằm ở trên và dưới mẫu).
- Dao vòng: dùng để lấy mẫu thí nghiệm;


h0

h0, e0

h1

h1, e1



i 

Pi
A

A: diện tích của bàn nén

 i → Si = f(t).

- Thời gian t đủ lớn (t = ): Si → Si (dần ổn định): tăng cấp
tải tiếp theo.
- Ở mỗi cấp, duy trì tải đến khi đạt ổn định lún qui ước: độ
lún của bàn nén  0,01mm sau khoảng thời gian 30 phút với
cát; 3h với cát pha và 12h với sét, sét pha.


2.3. Trình tự thí nghiệm

2.4. Kết quả thí nghiệm

- Tải trọng đứng bắt đầu thí nghiệm  0 (p0) thường gần với áp
lực tự nhiên (.z với z là độ sâu lấy mẫu).

Mỗi cấp ta thu được cặp số liệu ( i, Si) → ( i, ei) nhờ giả thiết
Vh = const.

- Khi mẫu đất được lấy bằng biện pháp kỹ thuật tốt, bảo quản
và chế bị tốt  hệ số rỗng e0 lúc đầu thí nghiệm sẽ  hệ số
rỗng của đất ở hiện trường.

ei  eo 

Si: độ lún ổn định cấp tải thứ i;

Si
(1  eo )
ho

h0: chiều cao ban đầu của mẫu;
e0: hệ số rỗng ban đầu của mẫu.

Kết quả thí nghiệm được biểu diễn bằng đồ thị quan hệ giữa
ứng suất nén  và hệ số rỗng e dưới 2 dạng:
 Dạng e = f()
đường cong nén

 Dạng e = f(lg)

-tiếp-

a. Đường cong nén e = f(), hệ số nén lún của đất a
* Xác định ei từ hệ số rỗng cấp cuối cùng en

Độ dốc của đường cong de/d
biểu thị mức độ biến dạng của
nền đất.

 2 =  1 + 

e
e0

Thực tế, người ta dùng độ dốc
trung bình của đường cong trên
1 khoảng thay đổi nào đó của e1
ứng suất làm đặc trưng biến
dạng gọi là hệ số nén lún a
e2
trong khoảng thay đổi của ứng
suất nén từ  1-  2 :

a1 2

e
e e

 1 2
  2   1

Sau khi nén đến cấp tải cuối cùng n. Dùng thí nghiệm xác
định lại  W – cuối, Wcuối,  cuối → hệ số rỗng cấp cuối ecuối  en:

e2 = e1 - e


ec  en 



1

 c  o (1  0,01Wc )
1
 wc

e

Hệ số rỗng ứng với cấp tải trước đó:



S  Si 1
 i
(1  ei 1 )
ho  Si1

2

ei  ei 1

Đường cong nén e = f()

S i  Si 1
ho  S i 1

S  Si 1
1 i

ho  Si 1
ei 

ei 1

-tiếp-

-tiếp-

* Thí nghiệm dỡ tải
Hệ số nén lún a là đại lượng đặc trưng cho tính nén lún
của đất. Đất có hệ số nén càng lớn tính biến dạng càng cao
và ngược lại.
e
 Với 1 loại đất a không phải
là hằng số, a = f(đất, 1, ).

* Hệ số nén thể tích mv (ao) của đất

V S
e
 
V
ho 1  e1

e0

Thay e = a. ta có:

* Hệ số nén thể tích mv (ao) của đất

Trong thí nghiệm nén 1 chiều, với
Vh = const thì:
Khi gia tăng ứng suất lên 1 lượng
 tương ứng là độ lún S(h)
ứng với sự giảm thể tích là V,
giảm hệ số rỗng là e.

V: tổng thể tích ban đầu của mẫu, V = ho.A;
ho: chiều cao ban đầu của mẫu;
A: diện tích tiết diện mẫu;

V 

e1
e2

a.
a
V
 .V  mv . .V
1  e1
1  e1

Trong đó:
1

2



e1: hệ số rỗng trước khi gia tăng ứng suất ;
e2: hệ số rỗng sau khi gia tăng ứng suất .


-tiếp-

b. Đường cong nén e = f(lg), Chỉ số nén Cc của đất

Nếu sự thay đổi ứng suất  = 1 thì mv = V khi V = 1 hay mv
chính là lượng thay đổi của thể tích đơn vị khi ứng suất tăng
1 đơn vị và được gọi là hệ số nén thể tích.

a
mv 
1  e1

* Hệ số nén thể tích mv (ao):

Độ dốc đường cong biểu thị mức độ biến dạng của nền đất.
Chỉ số nén Cc.

Cc 

e1  e2
lg ( 2 )  lg ( 1 )

* Độ lún của mẫu S:

e
e1

Trạng thái đầu



e2

Trạng thái cuối

Chỉ số nén Cc = f(loại đất),

a
e e
S  mv  . ho 
 . ho  1 2 ho
1  e1
1  e1

không phụ thuộc vào khoảng
khảo sát.

1

2

lg

Đường cong nén e = f(lg)

-tiếp-

c. Thí nghiệm mẫu ở độ sâu h trong nền đất

 Thí nghiệm nén dỡ - Chỉ số nén lại Cs của đất

 Ở trạng thái tự nhiên (tĩnh), phân tố đất đất tại độ sâu h
chịu tác dụng của trọng lượng bản thân các lớp đất bên trên:

- Từ đồ thị cho thấy đất có tính nở thấp.
- Kết quả nén lại sẽ khôi phục e
dần trạng thái trước đó theo
đường cong nén lại có độ dốc
Cs nhỏ hơn Cc rất nhiều

Đường nén
nguyên thủy
Đường cong
nén lại

Cs

 chỉ số nén lại Cs.
Đường cong dỡ tải

Cc

* Theo kinh nghiệm:

Ứng suất nén theo phương đứng (hay còn gọi ứng suất lớp
phủ)  v = h; hệ số rỗng tự nhiên tương ứng ev.

 Lấy mẫu, ứng suất giảm về 0  đất trải qua quá trình dỡ tải
làm mẫu bị nở ra, hệ số rỗng xác định theo các chỉ tiêu vật lý
là hệ số rỗng ban đầu e0 = ev + e. Do đất có tính nở thấp nên
coi ev  eo:

lg

Cs = (1/10 – 1/5)Cc

Dưới đây là đường cong nén đất thực tế

-tiếp-

e
e0
ev

A

Đường cong e = f(lg) gồm: đoạn thẳng AD có độ dốc nhỏ
(chu trình nén thứ cấp); đoạn thẳng EC có độ dốc lớn (chu
trình nén sơ cấp).

Đường cong nén sửa đổi

B

Cs
D

F
E

Đường cong nén
thí nghiệm

C

Đường cong nén đất thực tế

 Khi nén mẫu dưới ứng suất nén    v  đường cong
nén lại với độ dốc Cs.
 Khi ứng suất nén  >  v : đường cong nén dần trở lại với
đường cong nén nguyên thủy.

Cc

v c

-tiếp-

lg

Điểm B( v, ev) biểu thị đất ở trạng thái tự nhiên;
Điểm A(0, eo): đất sau khi nở ra do giảm ứng suất vì lấy
mẫu (điểm bắt đầu thí nghiệm nén);


-tiếp-

-tiếpTùy theo quan hệ  c và  v mà ta phân biệt các trạng thái
cố kết như sau:

 Đoạn BA: đường cong nở do giảm ứng suất;
 Đoạn AD: đường cong nén lại;
 Đoạn ADEC: đường cong nén nguyên thủy đối với mẫu
đã giảm ứng suất;
 Đoạn BC: đường cong nén thực sự của đất.

  c =  v: đất cố kết bình thường (NC: normally Consolidated)
  c >  v: đất quá cố kết (OC: Over Consolidated)
  c <  v: đất chưa cố kết (UC:

 Kéo dài 2 đoạn AD và EC cắt nhau tại điểm F với ứng suất
nén lớn nhất mà phân tố mẫu đất tại độ sâu lấy mẫu trải qua
trong quá khứ  c (pc) gọi là ứng suất tiền cố kết (áp lực
tiền cố kết).

Under Consolidated).

 c : Ứng suất theo phương đứng lớn nhất mà đất từng
chịu trong quá khứ (xác định bằng TN)
 v : Ứng suất theo phương đứng hiện tại của đất.

 Điểm B phụ thuộc độ sâu lấy mẫu.

-tiếp Cả  c và  v đều phụ thuộc vào độ sâu lấy mẫu, gần
đúng coi tỷ số giữa  c và  v không đổi cho một lớp đất,
không phụ thuộc vào độ sâu lấy mẫu gọi là hệ số quá cố
kết OCR (Over Consolidated Ratio):

 'c
 'v

OCR 

Ngoài a, để mô ta biến dạng của đất, ta còn dùng Eo – Mô
đun biến dạng của đất.
-a cho biết khả năng biến dạng của đất nhiều hay ít.
- Eo cho biết khả năng chống lại tác dụng của nén lún.
-E # Eo như thế nào?
+ E là mô đun đàn hồi chỉ xét đến biến dạng thuần túy đàn
hồi
+ Eo là mô đun biến dạng có xét đến cả biến dạng đàn hồi
và biến dạng dư của đất.

 OCR < 1: Đất chưa cố kết (UC)
 OCR > 1: Đất quá cố kết (OC)
 OCR = 1: Đất cố kết thường (NC)

d. Mođun nén lún của đất En
Giả thiết đất là 1 vật thể đàn hồi đẳng hướng, được đặc trưng
bởi mođun đàn hồi E và hệ số biến dạng .

Biến dạng dọc tương đối  z viết theo định luật Hook:

z 

Thí nghiệm nén 1 trục: biến dạng ngang tương đối theo hai
phương x và y:  x =  y = 0. Theo định luật Hook:

1
1
x   x   ( y   z )   x (1   )   z   0
E
E
1
1
 y   y   ( x   z )   y (1   )   z  0
E
E









Đặt  x =  y =  z

-tiếp-

d. Mođun nén lún của đất Es



z
 (1   )     0

E

 ( K0): hệ số áp lực ngang (hệ số áp lực tĩnh).





1 

1
 z   ( x   y ) 
E

E 

Thay:

z 
2 2 
1

 z  (1   ) 

 z = , S = mv..ho
S
z 
ho

Es  Eoed 

z 

z
E


2 2 
1 

 (1   ) 

Es  Eoed 

1   
.E
1

 2 1   

Đặt  

1  20 1  0 

1  1  20 1  0   


mv 
(1  o )
 mv

(1  o )


VÍ DỤ 1

VÍ DỤ 1

Ví dụ 1:

Bước 1:

Thí nghiệm nén không nở ngang 1 mẫu đất trong phòng
thu được kết quả:
Ứng suất nén  , (kPa)
Độ lún , S (mm)

100

200

400

800

0.96 1.39

1.75

2.08

2.24

50

Tính hệ số rỗng e ứng với từng cấp ứng suất nén:

ei  eo 

Si
(1  eo )
ho

Tương tự ta có bảng kết quả như sau:
Yêu cầu: Vẽ đường cong nén e = f() và xác định hệ số
nén của đất khi ứng suất thay đổi từ  1 = 75 kPa   2 =
200 kPa.

Ứng suất nén  , (kPa)

Biết chiều cao mẫu ban đầu h0 = 20mm và e0 = 1,05

Hệ số rỗng, e

Độ lún , S (mm)

50

100

200

400

800

0.96

1.39

1.75

2.08

2.40

Bước 2:

Lời giải:

Dựa vào kết quả tính, vẽ đường cong e - p

VÍ DỤ 1
Bước 3:

VÍ DỤ 2
Một mẫu đất có trọng lượng riêng  w = 18 kN/m3, tỷ trọng
hạt  = 2,7, độ ẩm tự nhiên W = 12%, hệ số poisson  0 = 0,3.

e

Tính hệ số nén lún a ứng với
cấp tải từ 75200 kPa

1.05

Thí nghiệm nén không nở ngang cho kết quả:
Áp lực nén p , (kPa)

Từ  1 = 75 kPa  e1 =

Hệ số rỗng e

Từ  2 = 200 kPa  e2 =
Hệ số nén lún a xác định theo
công thức:

a12  

e
e e
 1 2 
  2   1

75

200

300

400

Đường cong nén e = f()



200

300

400

800

0,65

0,625 0,613 0,608

Yêu cầu: Vẽ đường cong nén e = f(p) và xác định hệ số nén,
hệ số nén thể tích mv , mô đun biến dạng của mẫu đất đó.

Lời giải:

3. Cố kết thấm của đất sét bão hòa nước
3.1. Khái niệm

- Hiện tượng cố kết của nền là hiện tượng lún của nền kéo
dài theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng không đổi.
- Đất càng nhiều hạt mịn  thời gian cố kết càng dài →
cố kết của đất sét chính là đối tượng cần nghiên cứu kỹ.

+ Đất sét bão hòa nước khi chịu tải trọng, để xảy ra
biến dạng thì nước phải được thoát ra khỏi lỗ rỗng.
+ Với đất dính: kích thước hạt nhỏ, lỗ rỗng bé  nước
thoát ra chậm → quá trình cố kết diễn ra dài.
149