BÀI TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNHPHẦN CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT ĐÁ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS. Lê Thái Bình
BÀI TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
PHẦN CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT ĐÁ
Bài 1. Thí nghiệm hiện trường để xác định hệ số thấm của đất, người ta dùng
2 hố khoan HK-1 và HK-2 cách nhau 20 m và được bố trí trùng với phương dòng
thấm của tầng chứa nước không áp lực có đáy cách nước nằm ngang. Tiếp theo cho
chất chỉ thị màu vào HK-1 và theo dõi thấy chất chỉ thị màu xuất hiện ở HK-2 sau
thời gian là 50,5 h. Biết chiều dày tầng chứa nước tại HK-1 là 18,7 m, tại HK-2 là
7,6 m; tầng chứa nước là đất cát hạt trung có độ ẩm W = 44 %, khối lượng riêng
2,68 g/cm3 và khối lượng thể tích tự nhiên 1,77 g/cm3
Hãy xác định hệ số thấm của tầng chứa nước và lưu lượng thấm qua một đơn
vị tiết diện thấm?
Bài 2. Để xác định lưu lượng thấm
qua một đơn vị tiết diện của tầng chứa
nước không áp, người ta bố trí các hố
khoan HK-1, HK-2 và HK-3 dọc theo
phương dòng thấm như hình vẽ.
Tài liệu nghiên cứu địa chất thủy văn tại
tầng chứa nước (tầng sườn tích) này được
ghi ở Bảng 1. Hãy:
1- Tính hệ số thấm tương đương theo phương ngang tại HK-1, HK-2 và HK-3;
2- Tính hệ số thấm trung bình (Kmax tại HK-2 và Kmin tại HK-3) theo phương
vuông góc với các lớp đất cát của tầng chứa nước.
Bảng 1. Kết quả nghiên cứu địa chất thủy văn tầng chứa nước không áp

Tại HK-1
Cốt

Cốt

Độ

cao

dày

nóc
lớp H,

lớp h,
(m)

(m)
119,42

4,18

115,24

Tại HK-2

Hệ số

cao

thấm K,

nóc

(m/ng.đ) lớp H,

Độ
dày
lớp h,
(m)

0,002

(m)
118,42

0,66

1,10

31,00

117,76

114,14

0,70

0,04

113,44

5,50

107,94

0,60

107,34

Tại HK-3
Cốt
Hệ số

cao

thấm K,

nóc

(m/ng.đ) lớp H,

Độ
dày
lớp h,
(m)

Hệ số
thấm K,

(m/ng.đ)

0,04

(m)
117,42

4,23

0,04

2,50

0,16

113,49

1,95

0,39

115,26

2,00

2,6

111,54

7,10

3,50

0,98

113,26

6,00

4,30

104,44

2,50

107,26

1,50

0,43

105,76

0,90

31,00

104,86
Bài 3. Thí nghiệm xác định hệ số thấm bằng dụng cụ thấm có cột nước áp không
đổi đối với một mẫu đất có diện tích tiết diện ngang là 25 cm 2. Khoảng cách giữa 2

điểm đặt khí áp kế L = 10 cm, kết quả thí nghiệm ghi ở Bảng 2.
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm thấm cột áp không đổi
Lần thí

Mức chênh lệch cột áp

Thời gian thấm

Lượng nước thấm,

nghiệm
1

h (mm)
60

t (s)
82

cm3
10

2

80

61

10

3

100

49

10

Hãy xác định hệ số thấm trung bình của mẫu đất?
Bài 4. Thí nghiệm một mẫu đất có diện tích tiết diện ngang là 75 cm 2, chiều dài 10
cm, bằng dụng cụ thấm với cột nước áp thay đổi. Diện tích tiết diện ngang của ống
đo áp là 78,5 mm2. Tài liệu thí nghiệm ghi ở Bảng 3.
Hãy xác định hệ số thấm trung bình của mẫu đất?
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm cột nước áp thay đổi.


Số thứ tự
1
2

Mức nước ở ống đo áp, cm
Ban đầu h1
Kết thúc h2
130
100
100
80

Thời gian
170

162

Bài 5. Thí nghiệm thấm với cột nước cố định, mẫu đất có đường kính tiết
diện ngang là 62,5 mm, gắn 3 áp kế tại 3 điểm A, B, C. Khoảng cách giữa các áp kế
A-B là 120 mm, B-C là 125 mm. Hãy xác định hệ số thấm trung bình (6 giá trị) của
đất theo kết quả thí nghiệm ghi ở bảng sau:
Số thí nghiệm

Lượng nước thấm

Độ cao mức áp kế trên mặt chuẩn, mm
A
B
C
62
90
117

1

trong 5ph, ml
136,2

2

184,5

84

122

164

3

309,4

112

175

244

Bài 6. Một mẫu đất loại sét có chiều dài 80 mm, đường kính 75 mm đặt
trong dụng cụ thí nghiệm thấm với cột nước giảm dần được nối với một ống đo áp
có đường kính 12,5 mm. Bên trên và bên dưới mẫu đất có đặt lưới thấm. Cột nước
trong ống đo áp bị sụt từ 95 cm xuống 15 cm và thời gian để cột nước bị sụt ghi lại
như sau:
+ Khi chỉ có các lưới thấm: 4,4 s
+ Khi có thêm mẫu đất: 114,8 s.
Hãy tính hệ số thấm của mẫu đất thí nghiệm.
Bài 7. Thí nghiệm bơm hút nước ở hiện trường trong giếng hoàn chỉnh tầng
chứa nước không áp có đáy cách nước nằm ngang. Tầng chứa nước là tầng cát có
chiều dày 14,4 m, kể từ mặt đất xuống. Hai giếng quan trắc được khoan cách giếng
bơm thí nghiệm là 18 m và 64 m. Mực nước ban đầu cách mặt đất là 2,2 m. Khi
bơm hút với lưu lượng ổn định Q = 328 l/ph thì độ hạ thấp mực nước ở hai giếng
quan trắc lần lượt là 1,92 m và 1,16 m. Hãy tính hệ số thấm của lớp cát.


Bài 8. Một lớp cát nằm ngang dày 6,2 m chứa nước có áp lực, bên trên nó là

lớp sét có chiều dày 5,8 m. Để thí nghiệm xác định hệ số thấm của cát người ta
khoan giếng thí nghiệm sâu đến đáy của lớp cát và 2 giếng quan trắc vào lớp cát,
các giếng quan trắc cách giếng thí nghiệm: 14 m và 52 m. Thí nghiệm bơm hút đến
lưu lượng không đổi Q = 650 l/ph, độ mực nước trong các giếng quan trắc tương
ứng là 2,31 m và 1,82 m.
Hãy tính hệ số thấm của lớp cát nếu mực nước ban đầu cách mặt đất 1,0 m.
Bài 9. Một hố móng đào vào tầng cát hạt nhỏ chứa bụi, bụi cát này có khối
lượng riêng: 2,67 g/cm3, khối lượng thể tích cát khô: 1,549 g/cm 3. Khi thi công hố
móng, người ta hạ thấp mực nước trong hố móng xuống chỉ còn cách đáy tầng chứa
nước: 0,12 m. Hãy kiểm tra xem có khả năng xảy ra hiện tượng cát chảy không?
Biết chiều dày tầng chứa nước không áp là 14,8 m và khoảng cách từ mép hố móng
đến ranh giới mực nước tính là 15 m.
Bài 10. Một đập của hồ chứa nước,
có đáy phẳng, được đặt trên nền đất gồm 4
lớp, tính từ đáy đập trở xuống như hình vẽ.
+ Lớp 1: lớp sét pha nặng có chiều dày
m1=1,2 m, hệ số thấm k1 = 0,9 m/ng.d;
+ Lớp 2: Lớp cát pha có chiều dày m 2= 2,8
m, hệ số thấm k2= 1,8 m/ng.d. Kết quả phân
tích thành phần hạt của cát pha: d50 = 0,078mm, d60 = 0,29 mm.
+ Lớp 3: lớp sỏi chứa cát có chiều dày m 3 = 6m, hệ số thấm k3= 12,6m/ng.d. và có
D60=6,7mm.
Lớp dưới cùng có là lớp sét kết không thấm nước và nằm ngang. Vào mùa mưa
mực nước ở thượng lưu Ht = 62m và ở hạ lưu hh = 11m; vào mùa khô: mực nước ở
thượng lưu Ht = 47m và ở hạ lưu hh = 7,3m.
Hãy kiểm tra khả năng dưới nền đập có thể xảy ra hiện tượng xói ngầm cơ học hay
không, tại sao? Biết chiều rộng của đáy đập b= 21,5m.