Lý thuyết cơ học đất cuối kì

Câu 1: Mô tả thí nghiệm cố kết thấm của Teraghi:
Để mô tả quá trình cố kết của đất. Teraghi đã kiến nghị một mô hình cố kết gồm một mô
hình chứa đầy nước và một lò xo, gắn liền với một ống pittong có đục lỗ. Khi cho tác
dụng lên nắp bình một tải trọng với cường độ p, thì ngay lúc bắt đầu tang tải, toàn bộ tải
trọng ấy đều được nước trong bình tiếp thu, và lò xo chưa bị biến dạng. Tiếp đó dưới tác
dụng của gradien thủy lực tăng lên, nước trong bình thoát ra theo lỗ đục trên nắp, áp lực
trên nước giảm dần, phần tải trọng truyền trên lò xo tăng lên lò xo ngày càng bị nén. Quá
trình đó cứ tiếp tục mãi đến khi gradient thủy lực giảm xuống bằng 0 nước trong bình
không thoát ra nữa. Độ cố kết:
Ut =
t = ∞ thì Ut =1; St = S.
t = 0 thì Ut = 0; St = 0
0 < t < ∞ thì 0 < Ut < t; St < S.

Câu 2: Cố kết thấm là gì? Phương trình vi phân cố kết thấm?
Cố kết thấm là sự thoát nước tự do trong các lỗ rỗng ra ngoài, do đất sét có tính thấm bé,
nước trong lỗ rỗng không thể thoát ra nhanh được , nên biến dạng lún của đất không thể
xảy ra tức thời, mà phải có thời gian để hoàn thành.
Phương trình vi phân cố kết thấm:
Các giả thiết cơ bản sau:
-

Đất ở trạng thái hoàn toàn bảo hòa nước, trong đất không có khi kín hoặc nếu có
thì chiếm thể tích khá nhỏ có thể bỏ qua.
Nước trong lỗ rỗng và hạt coi như không nén được.
Quá trình thoát nước trong lỗ rỗng xảy ra theo chiều thẳng đứng.
Tốc độ lún của đất phụ thuộc vào tốc độ thoát nước của lỗ rỗng.
Tốc độ thấm nước trong lỗ rát nhỏ
Hệ số thấm K và hệ số nén lún a của đất không thay đổi trong cố kết.

Cơ sở cơ bản để tính:

Câu 3: Thiết lập điều kiện cân bằng tại 1 điểm:
Đối với đất rời có thể biểu diễn bằng công thức sau:
Sinφ =
Đối với trường hợp đất dính kéo dài đường Coulomb S= σ.tanφ+c gặp trục hoành Oσ tại
O’’ đồng thời thay lực dính bằng áp lực dính từ phía σε và áp dụng hoàn toàn như đối với
đất rời.

Sinφ = =

Câu 4:Ổn định mái dốc
•
•

•

Khái niệm về mái dốc: mái dốc là một khối đất có mặt giới hạn là mặt dốc. Mái dốc được
hình thành hoặc do tác động của tự nhiên (sườn núi, bờ sông,…) hoặc do tác động nhân
tạo(đắp đất, hố móng, bờ sông, bờ hồ,…)
Các yếu tố gây mất ổn định mái dốc
- Do tải trọng ngoài, trọng lượng bản thân của đất
- Áp lực các lỗ rỗng.
- Lực động đất
- Khí hậu thiên tai
Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc
- Phương pháp cân bằng giới hạn khối rắn: xét toàn bộ khối đất trượt (xem là khối
rắn) ở trạng thái cân bằng giới hạn.
- Phương pháp cân bằng giới hạn thuần túy: Xét phân tố đất ở trạng thái cân bằng
giới hạn.

-

•

Phương pháp cân bằng giới hạn phần tử hữu hạn: xét sự sụt giảm của C và φ giảm
sức chống cắt của đất trong khối đất trượt.
Điều kiện ổn định của đất trên mái dốc:
- Đối với đất rời lý tưởng (c = 0; φ ≠ 0):

Trọng lượng G
Ứng suất N = G.cosα; T = G.sinα
Với S = σ.tanφ + C = N.tanφ + C = N.tanφ = G.cosα.tanφ
Điều kiện cân bằng: T = S
Tức là G.sinα = G.cosα.tanφ  tanα = tanφ
Khi mái dốc ngập nước tương tự: tanα1 =

+ tanφ.

Để phân tố đất ổn định thì α1 = φ/2
-

Đối với đất dính lý tưởng (c ≠ 0; φ = 0 )


Giả thiết mặt trượt AC

-

Mái dốc là đất có c ≠ 0; φ ≠ 0:

Trường hợp này xác định độ ổn định của mái dóc sẽ rất khó khăn và phức tạp, thậm chí khối đất
này đồng nhất và sức kháng cắt của đất được xem như không đổi theo thời gian.

Câu 5: Biến dạng của đất và cấc yếu tổ ảnh hưởng tới biến dạng của đất:
Biến dạng của đất là: đất là môi trường rời rạc phân tán và có tính rỗng lớn, do đó khi chịu tác
dụng của tải trọng công trình và trọng lượng bản thân đất, đất nền sẽ bị biến dạng do thể tích lổ
rỗng giảm đi hi nước và không khí trong lỗ rỗng thoát ra ngoài và các hạt rắn sắp xếp lại ở trạng
thái chặt hơn làm cho mặt nền hạ thấp xuống, hiện tượng này là hiện tượng lún của nền đất
Các yếu tổ ảnh hưởng tới biến dạng của đất:
-

-

Độ chặt ban đầu của đất: độ chặt ban đầu của đất có quan hệ chặt chẽ với độ bền
vững của khung kết cấu. Đất càng chặt thì khung kết cấu càng vững chắc, tính lún
càng bé
Tình trạng kết cấu của đất: kết cấu của đất càng bị xáo trộn thì cường độ liên kết
giữa các hạt ngày càng yếu đi, do đó tính nén lún của đất càng tăng.


-

Lịch sử chịu nén: các đất mà trong lịch sử chưa từng chịu áp lực lớn hơn tải trọng
thiết kế hiện nay thì gọi là đất nén chặt bình thường và ngược lại
Tình hình tăng tải: cấp gia tải càng lớn và tốc độ gia tải càng nhanh thì kết cấu của
đất càng bị phá hoại và khả năng lún của đất càng lớn. Cùng giá trị cấp gia tải, tốc
độ gia tải càng lớn thì khả năng biến dạng sẽ càng lớn.

Câu 6: Sức chống cắt của đất và các yếu tố ảnh hưởng đến sức chống cắt của
đất:
Đối với đất rời (c = 0): Sức chống cắt cực hạn của các hạt đất rời là sức cản ma sát, tỉ lệ thuận
với áp lực nén thẳng đứng.
Biểu thức:
S = τgh = σ.tanφ
Trong đó: S – là sức chống cắt cực đại của đất.
τgh – ứng suất cắt giới hạn.
σ – áp lực nén.
φ – góc ma sát trong của đất.
Đối với đất dính (c ≠ 0): Sức chống cắt cực đại của đất dính là hàm số bậc nhất đối với áp lực
nén thẳng đứng và gồm 2 thành phần: lực kết dính c không phụ thuộc vào áp lực nén thẳng đứng
và σ. Tanφ tỷ lệ thuận với lực nén thẳng đứng.
Biểu thức:
S = τgh = σ.tanφ + c
Trong đó: S – là sức chống cắt cực đại của đất.
τgh – ứng suất cắt giới hạn.
σ – áp lực nén.
φ – góc ma sát trong của đất.
c – lực dính kết đơn vị của đất.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sức chống cắt của đất là:
-

Ảnh hưởng của áp lực lỗ rỗng trong đất.
Ảnh hưởng của thành phần khoáng, hình dạng và cấp phối hạt đất.
Ảnh hưởng của độ ẩm.
Ảnh hưởng của độ chặt ban đầu.
Ảnh hưởng của tải trọng tác dụng.

Câu 7: Thống kê các chỉ tiêu vật lý mà anh chị biết. Vai trò , ý nghĩa các chỉ

tiêu ấy trong lĩnh vực nghiên cứu nền?
Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng thí nghiệm:


•
•
•

Dung trọng của đất: γ = Q/V. Phụ thuộc vào thành phần khoáng , độ rỗng cũng như lượng
nước chứa trong đất.
Độ ẩm của đất: W = (Qn/Qh).100. Thay đổi phụ thuộc vào lượng nước chứa trong đất, phụ
thuộc vào mật độ phân bố của hạt, tức là phụ thuộc vào kết cấu của đất.
Trọng lượng riêng của hạt đất: γh = Qh/Vh. Không phụ thuộc vào độ rỗng và độ ẩm của đất
chỉ phụ thuộc vào tỷ trọng của các hạt khoáng có trong đất.

Các chỉ tiêu xác định bằng tính toán:
•
•
•
•
•
•
•

Dung trọng khô: γk = Qh/V. Phụ thuộc vào độ rỗng của đất và là một chỉ tiêu kết cấu của đất
dùng để biểu thị trạng thái kết cấu của đất.
Độ rỗng của đất: n = (Vr/V).100.
Hệ số rỗng của đất: e = Vr/Vh. Trị số e càng lớn thì thể tích lỗ rỗng trong đất càng lớn và do
đó cường độ chống cắt trong đất càng nhỏ tính lún càng lớn và ngược lại.
Độ ẩm toàn phần của đất: Wtp = Qn(bảo hòa) /Qh = e.(γ0/γh). Độ ẩm về lý thuyết ứng với lúc nước

chứa đầy các lỗ rỗng trong đất.
Độ bão hòa của đất: G = Vn/Vr.
Dung trọng bão hòa của đất: γbh = (Qn + Qn(bảo hòa))/V. Dung trọng của đất khi đất chứa đầy
nước.
Dung trọng đẩy nổi của đất: γdn = (Qh – γ0.Vh)/V. Dung trọng của đất khi đất bị ngập dưới
mặt nước tự do.

Câu 8: Phân biệt loại đất rời và đất dính:
•

•

Đối với đất rời: do tính dính không có nên nên độ lớn và thành phần cấp phối của hạt đất có
khả năng phản ánh được đầy đủ các tính chất cơ lý của đất như tính thấm, tính nén
lún,cường độ chống cắt…Do đó khi phân biệt đất rời người ta thường dựa vào kích thước
đất
Đối với đất dính: trạng thái dẻo là trạng thái cực kì quan trọng đối với đất dính. Tính dẻo là
kết quả tác dụng tương hỗ giữa hạt đất và nước. Do đó khi phân biệt đất dính người ta
thường dựa và chỉ số dẻo IP.

Câu 9: Các loại áp lực lên tường chắn và điều kiện sản sinh ra chúng:
Áp lực tĩnh (Et) là nếu tường tuyệt đối cứng và hoàn toàn không chuyển vị đất sau tường ổn định
thì khối đất sau tường ở trạng thái cân bằng tĩnh.
Áp lực chủ động (Ec): Khi tường bị dịch chuyển về phía trước hoặc quay với góc rất nhỏ thì
khối đất sau tường dãn ra, áp lực đất trên tường giảm dần khi độ dịch chuyển của tường tăng.
Khi dịch chuyển đến giá trị nhất định thì xuất hiện các vết nứt, khối đất sau tường bị trượt
xuống gọi là mặt trượt chủ động.
Áp lực bị động (Eb): Khi tường bị dịch chuyển ngang hoặc ngã về phía sau thì khối đất sau
tường bị ép lại, áp lực đất trên tường tăng dần khi độ dịch chuyển của tường tăng. Khi tường
dịch chuyển đủ lớn xuất hiện vết nứt, khối đất sau tường bị đẩy trượt lên gọi là mặt trượt bị

động.
Điều kiện sản sinh ra chúng: dưới tác dụng của trọng lực đất sau tường luôn có xu hướng dịch
chuyển và khi gặp sức phản kháng của tường thì sẽ tạo nên áp lực tác dụng lên tường. Áp lực
này phụ thuộc vào tính cơ lý của đất.


Câu 10: Cách đánh giá trạng thái của đất dính và đất rời:
•

Đối với đất rời:
- Chỉ tiêu đánh giá độ chặt của đất rời:
D ≤ 1/3: đất cát xốp.
1/3 < D ≤ 2/3: Đất cát chặt vừa.
2/3 < D ≤ 1: Đất cát chặt vừa.
-

Chỉ tiêu đánh giá độ ẩm của đất rời:
G ≤ 0.5: thuộc đất hơi ẩm.
0.5 < G ≤ 0.8: thuộc đất ẩm
G > 0.8: thuộc đất bão hòa nước.

•

Đối với đất dính:
- Độ sệt của đất:
Đát cát pha:
Rắn: B < 0
Dẻo : 0 ≤ B ≤ 1
Chảy: B > 1
Đất sét pha và sét:

Rắn: B < 0
Nửa rắn 0 ≤ B ≤ 0.25
Dẻo: 0.25 < B ≤ 0.5
Dẻo mềm: 0.5 < B ≤ 0.75
Dẻo chảy: 0.75 < B ≤ 1
Chảy: B > 1