Bài giảng CO HOC DAT c1

ĐỊA KỸ THUẬT 1
CBGD: TS. VÕ ĐẠI NHẬT


NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
Chương 2: PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT
Chương 3: CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ HỌC VÀ TÍNH
TOÁN ĐỘ LÚN CHO NỀN
Chương 4: ỔN ĐỊNH VÀ SỨC CHỊU TẢI CỦA
NỀN
Chương 5: ÁP LỰC ĐẤT TRÊN TƯỜNG CHẮN


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cơ Học Đất, NXB Giáo Dục
2. Bài Tập Cơ Học Đất, NXB Giáo Dục
3. Cơ Học Đất, Châu Ngọc Ẩn, NXB ĐHQG
4. Cơ Học Đất, Whitlow, NXB Giáo Dục
5. Principles of Geotechnical Engineering,
Braja M. Das
6. Soil Mechanics, Braja M. Das


HÌNH THỨC KIỂM TRA
 Kiểm tra giữa kì 45’: 20%
 Kiểm tra cuối kì 90’: 60%
 Kiểm tra nhanh tại lớp: 20%


CHƯƠNG 1

BẢN CHẤT VẬT LÝ
CỦA ĐẤT


I.1 Quá trình tạo thành đất:
Đất được hình thành trên bề mặt trái đất do sự phá hoại
và làm thay đổi thành phần của đá gốc do tác dụng vật lý
và hoá học  quá trình phá hoại này gọi là phong hóa.
1.1.1 Phong hóa vật lý: đá bị phá hủy và biến đổi do
các tác nhân vật lý như nhiệt độ, gió…Đá bị vỡ vụn
thành các hạt có kích thước không đều nhau nhưng
thành phần khoáng vật và hóa học ít bị thay đổi.
1.1.2 Phong hóa hóa học: đá bị phá hủy và biến đổi
do các tác nhân hóa học như nước, O2 và CO2 trong
không khí. Phong hóa hóa học gây ra sự biến đổi
thành phần hóa học của các loại khoáng vật cấu tạo
nên đá, do đó hình thành các khoáng vật thứ sinh bền
vững hơn trong tự nhiên, cấu tạo và tính chất khác
với đá gốc ban đầu.


I.2 Các loại trầm tích và đặc điểm của nó
1.2.1 Tàn tích: Sau khi bị phong hóa, đất nằm
nguyên tại chỗ, các hạt của nó đều có góc
cạnh và thành phần hóa học không thay đổi
so với đá gốc.
1.2.2 Sườn tích: Sản phẩm phong hóa bị nước
mưa, tuyết cuốn từ trên núi cao xuống lưng
chừng hoặc chân dốc rồi lắng đọng ở đó.

1.2.3 Trầm tích: Các sản phẩm phong hóa sẽ
được nước, gió cuốn đi nên có đặc điểm hạt
tròn, cạnh… và thành phần hóa học có sự
thay đổi lớn so với đá gốc.


I.3 Các pha tạo thành đất và tác động lẫn
nhau giữa chúng
Đất là loại vật thể rời, phân tán, không liên tục
như các vật liệu khác. Ở trạng thái tự nhiên đất là
một hệ thống phức tạp bao gồm các hạt khoáng
vật bé có kích thước khác nhau hợp thành. Các
hạt này tạo thành khung kết cấu có nhiều lỗ rỗng,
trong đó chứa nước và khí. Có thể xem đất gồm 3
thể (3 pha) tạo thành:
- Pha rắn: Hạt đất
- Pha lỏng: Nước trong đất
- Pha khí: Khí trong đất


I.3.1 Pha rắn:
Chiếm phần lớn thể tích của đất và ảnh hưởng
đến tính chất cơ lý của đất, gồm các hạt khoáng vật
(hạt đất) có kích thước từ vài cm đến vài phần 100
hay vài phần 1000 mm.
Tính chất của hạt đất phụ thuộc vào:
Thành phần khoáng
Thành phần hạt
_ Thành phần khoáng: gồm các hạt nguyên
sinh và thứ sinh

Nguyên sinh: Mica, thạch anh, fenfat…
Thứ sinh: khoáng vật sét, mica trắng,
thạch cao…


_ Thành phần hạt:
•Kích thước: Tên hạt đất được
phân theo từng nhóm tùy thuộc vào
kích thước của nó.
TÊN HẠT
ĐẤT

KÍCH THƯỚC HẠT D
(mm)

Đá lăn

>100

Hạt cuội

100 ÷ 10

Hạt sỏi

10 ÷ 2

Hạt cát

2 ÷ 0.1

Hạt bụi

0.1 ÷ 0.005

Hạt sét

<0.005


•Thành phần cấp phối của một mẫu đất được
xác định từ Đường Cong Cấp Phối Hạt
Đường Cấp Phối Hạt là đường biểu diễn tỉ lệ
% các nhóm hạt khác nhau trong đất, được xác
định từ 2 Thí nghiệm Rây sàng và Lắng đọng.
•Dạng thoai thoải (1): cấp phối tốt
•Dạng dốc đứng (2): cấp phối xấu
•Dạng bậc thang (3): cấp phối TB

•Hình dạng hạt đất:
Có nhiều dạng: đơn, cầu, hình góc cạnh, hình
phiến, lá, que, kim …


CÁC HỆ SỐ
1. Đường kính hiêêu quả D10 (effective size)
2. Hêê số đồng đều Cu (uniformity coefficient)
D60
Cu =
D10

3.Hêê số đường cong (coefficient of curvature)
D302
Cc =
D60 × D10
 Đất có tính cấp phối tốt nếu thoả đồng thời hai
điều kiện sau:

Sạn: Cu > 4 và 1 < Cc < 3
Cát: Cu > 6 và 1 < Cc < 3


I.3.2 Pha lỏng:
Là nước trong các lỗ rỗng của đất, bao gồm:
a/ Nước trong hạt khoáng vật: là loại nước trong mạng tinh thể
của đất tồn tại ở dạng phân tử H2O hoặc dạng ion. Nước này chỉ có
thể tách rời hạt khoáng vật ở nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn,không ảnh
hưởng nhiều đến tính ổn định và biến dạng của đất nền.
b/ Nước liên kết mặt ngoài:
•Nước hút bám: là loại nước bám rất chặt vào mặt ngoài hạt đất.
Loại nước này không có khả năng hòa tan trong muối, không có khả
năng dịch chuyển từ hạt này sang hạt khác, không truyền áp lực thủy
tĩnh.
•Nước màng mỏng: gồm nước liên kết mạnh và nước liên kết
yếu
Nước liên kết mạnh: bám tương đối chặt vào các hạt
khoáng vật, không có khả năng hòa tan trong muối, không
truyền áp lực thủy tĩnh nhưng có khả năng dịch chuyển từ
hạt này sang hạt khác.
Nước liên kết yếu: là lớp nước ngoài cùng của hạt đất
có tính chất giống như nước ở thể lỏng thông thường.

c/ Nước tự do: bao gồm nước mao dẫn và nước trọng lực
•Nước mao dẫn: phát sinh do trong đất có lỗ rỗng, dưới lực
căng mặt ngồi mà chúng tồn tại trong các lỗ rỗng chằng chịt đó.
•Nước trọng lực: tồn tại do q trình chênh lệch cột áp.
Dưới tác dụng của tải trọng ngồi, nước tự do sẽ thốt ra
ngồi gây nên độ lún đáng kể của nền cơng trình. Các cơng nghệ
xử lý nền hiện nay như giếng cát, bấc thấm… kết hợp với gia tải
trước với mục đích làm cho nước tự do thốt ra trước khi xây
dựng cơng trình nhằm giảm độ lún của nền.
Nước tự do
(trong lỗ rỗng)

Nước trong
hạt khoáng vật

Hạt
khoáng
vật

Nước liên kết yếu
Nước liên kết mạnh
Nước hút bám

Nước màng mỏng


I.3.3 Pha khí:
Tồn tại bên trong lỗ rỗng, có thể hòa tan

trong nước hoặc không, gồm
•Khí kín: không thông với khí quyển bên
ngoài. Nó ảnh hưởng rõ rệt đến tính biến
dạng của đất nền, tạo nên tính nén và tăng
tính đàn hồi của đất.
•Khí hở: thông với khí quyển, khi chịu tải
trọng khí này sẽ thoát ra ngoài gây nên độ lún
của đất nền.


Raén

 Q = Qa + Q w + Qs
V=V +V +V

Vs

V

Q

Nöôùc

Vw Va
Vv

Qw Qa

Khoâng khí

Qs

I.4 Các chỉ tiêu tính chất và trạng thái
của đất:
I.4.1 Các chỉ tiêu tính chất:

 Vv = Va + Vw


TRỌNG LƯỢNG RiÊNG TỰ NHIÊN
(DUNG TRỌNG)
Là trọng lượng của một
đơn vị thể tích đất ở trạng
thái tự nhiên (đất ướt)
•Đất tốt:
•Trung bình:
•Yếu:
•Bùn yếu:

Q
γ =
V

γ > 19 kN/m3
γ = 17 ÷ 19 kN/m3
γ < 17 kN/m3
γ = 14 ÷ 16 kN/m3

Đơn vị: kN/m3; g/cm3; T/m3

TRỌNG LƯỢNG RiÊNG NO
NƯỚC (BÃO HÒA)
Là trọng lượng của một đơn vị thể
tích đất ở trạng thái no nước (bão hòa các lỗ rỗng chứa đầy nước)

γ sat

Qs + Q 'w
=
V

Đơn vị: kN/m3; g/cm3; T/m3


TRỌNG LƯỢNG RiÊNG ĐẨY NỔI
Là trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước
ngầm có xét đến lực đẩy Archimède, bằng tỷ số giữa
trọng lượng nổi của phần thể rắn trong khối đất và thể
tích của khối đất đó:

Được sử dụng trong tính toán nền
móng khi phần đất đang xét nằm dưới MNN
Khi mẫu đất bão hoà hoàn toàn:

γ ' = γ sat − γ w ; γ w ≈ 10kN / m

3

TRỌNG LƯỢNG RiÊNG KHÔ
Là trọng lượng của một đơn vị thể
tích đất ở trạng thái hoàn toàn khô

γd

Qs
3
=
≈ 16( kN / m )
V

Trọng lượng riêng khô của đất được
sử dụng trong việc kiểm tra độ chặt của
nền đường, nền san lấp
Đơn vị: kN/m3; g/cm3; T/m3


TRỌNG LƯỢNG RiÊNG HẠT
Là trọng lượng của một đơn vị thể
tích đất ở trạng thái hoàn toàn chặt khô

Qs
3
γs =
≈ (25 ÷ 29) kN / m
Vs
Đơn vị: kN/m3; g/cm3; T/m3

TỶ TRỌNG HẠT
Là tỷ số giữa trọng
lượng riêng hạt và
trọng lượng riêng nước
•Cát
•Cát pha bụi
•Sét
•Đất hữu cơ

γs
Gs =
γw

Gs = 2,65 ÷ 2,67
Gs = 2,67 ÷ 2,70
Gs = 2,70 ÷ 2,80
Gs < 2,0


ĐỘ ẨM (ĐỘ CHỨA NƯỚC)
Là tỷ số giữa trọng lượng nước
trong lỗ rỗng Qw và trọng lượng hạt Qs

Qw
W =
x100%
Qs
Đất càng yếu thì có độ ẩm càng lớn.
Đơn vị: %

ĐỘ BÃO HÒA (ĐỘ NO NƯỚC)
Là tỷ số giữa thể tích nước trong lỗ
rỗng Vw và thể tích lỗ rỗng Vv
Đơn vị: %

Vw
Sr =
x100%
Vv

•Sr ≤ 50% : đất ít ẩm
•50% < Sr ≤ 85% : đất hơi
ẩm
•Sr > 85% : đất bão hòa.


HỆ SỐ RỖNG & ĐỘ RỖNG
Hệ số rỗng là tỷ số
giữa thể tích phần rỗng Vv
và thể tích phần hạt Vs

Vv
e=
Vs

Độ rỗng là tỷ số giữa
thể tích phần rỗng Vv và
thể tích mẫu đất V

Vv
n=
V