CHƯƠNG 1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

CHƯ
CHƯƠNG 1: TÍ
TÍNH CHẤ
CHẤT VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

CHƯ
CHƯƠNG 1: TÍ
TÍNH CHẤ
CHẤT VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

–CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1.1. QUÁ TRÌNH THÀNH TẠO ĐẤT

–CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

–CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT
–CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT
–CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT
–CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

1.3. KẾT CẤU VÀ CƠ CẤU CỦA ĐẤT

1.4. CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT
1.5. THÀNH PHẦN HẠT, CẤP PHỐI CỦA ĐẤT
1.6. PHÂN LOẠI ĐẤT
1.7. ĐẦM CHẶT ĐẤT
1.8. TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T

1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T
1.1.1. Phong hoá

_ Tất cả đất mềm đều có nguồn gốc từ đá rắn

a. Phong hoá vật lý

_ Quá trình hình thành đất là kết quả của 3 quá trình liên tiếp

Do sự biến đổi về nhiệt độ, làm đá gốc bò nứt, vỡ vụn thành những hạt
to nhỏ không đều nhau Ỉ đất rời: đá dăm, cuội, sỏi

Phong hoá Ỉ Chuyển dời Ỉ Trầm tích
1.1.1. Phong hoá

Là quá trình phá hoại và làm thay đổi thành phần của đá gốc
do tác dụng vật lý, hoá học, sinh vật thuộc các yếu tố khác nhau
Có ba loại phong hoá: Phong hoá vật lý, phong hoá hoá học
và phong hoá sinh vật.

Ỉ Hạt đất rời

Hạt có góc cạnh và có kích thước lớn
Thành phần khoáng vẫn giống đá gốc


1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T

1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T
1.1.1. Phong hoá
b. Phong hoá hoá học
Do nước, Oxy và các muối, axít hoà tan trong nước (H2CO3)
gây ra phản ứng hoá học làm biến đổi thành phần khoáng của
đá gốc cũng như SVPH vật lý làm cho đá bò vỡ vụn thành
những hạt khoáng rất nhỏ Ỉ đất dính: cát pha, sét pha, sét
c. Phong hoá sinh vật
Do các loại động thực vật sống trên mặt đất phá hoại các lớp

đất, đá mềm Ỉ đất hữu cơ, đất than bùn, đất bùn

1.1.3. Các loại trầm tích và đặc điểm của sản vật trầm tích
Tàn tích
9 Là sản vật phong hoá hình thành nằm ngay tại chỗ, không bò
chuyển dời.
9 Thành phần khoáng vật và kích thước hạt biến đổi mạnh, hạt
đất có sắc cạnh, góc nhọn và thành phần khoáng giống đá gốc.
Sườn tích
9 Là sản phẩm phong hoá do nước mưa, tuyết, trọng lực cuốn trôi
từ trên núi cao đến lưng chừng hoặc xuống tận chân dốc.
9Đặc điểm : đất rời không ổn đònh, hay bò trượt theo lớp đá gốc
bên dưới, thành phần không đồng nhất, chiều dày tăng dần

1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T

1.1. QUÁ
QUÁ TRÌNH TẠ
TẠO THÀ
THÀNH
NH ĐA Á T

1.1.3. Các loại trầm tích và đặc điểm của sản vật trầm tích
Bồi tích
9 Là sản vật phong hoá lắng đọng tạo thành các thung lũng cổ
hoặc mới, có bề dày rất lớn từ hàng chục đến hàng trăm mét.

9 Có tính phân lớp, từ các lớp đất rời bên dưới đến các lớp đất
dính bên trên.
Trầm tích châu thổ
9 Là sản phẩm phong hoá đặc trưng bởi sự tồn tại một số lớp hạt
bụi trong lớp đất sét hoặc bùn chưa được nén chặt do độ ẩm lớn.
9 Tầng đất dày, có tính nén lún lớnỈkhi xây dựng công trình
bên trên cần có biện pháp xử lý nền.
Phong tích: hình thành do gió, rời xốp và đồng nhất về t/p hạt

Đá gốc

Phong hoá
Thời gian

Đất tàn tích

Chuyển dời
Và lắng đọng

Đất trầm tích

Tóm lại, sự hình thành đất bao gồm các quá trình phong
hoá, chuyển dời và trầm tích. Quá trình tạo thành đất phụ
thuộc vào các yếu tố: bản chất đá gốc, điều kiện phong hoá,
đòa hình, đòa mạo và cách thức vận chuyển
Câu hỏi: Theo các anh, chò thì đất ở Đồng bằng sông Cửu Long và
Đồng bằng Sông Hồng chủ yếu là loại đất gì? Tại sao?


1.2. CÁ

CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
• Mô hình 3 pha của đất
Phần lớn thể tích đất là các hạt rắn, phần thể tích còn lại là lỗ
rỗng, trong lỗ rỗng chứa nước và khí.
Ỉ Mô hình đất gồm 3 pha: rắn (hạt đất), lỏng (nước) và khí

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.1. Pha rắn
Hạt rắn chiếm phần lớn thể tích của đất, là cốt chòu lực, tạo
thành bộ khung chòu lực của đất.
Tính chất của đất phụ thuộc vào độ lớn, hình dạng hạt cũng
như thành phần khoáng của đất
a. Thành phần khoáng:
_ Phụ thuộc vào thành phần đá gốc và tác dụng phong hoá
+ Khoáng vật nguyên sinh
+ Khoáng vật thứ sinh
+ Chất hoá hợp hữu cơ

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH

NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.1. Pha rắn
b. Thành phần hạt
Trong đất các hạt có kích thước khác nhau từ vài cm Ỉ vài ‰
mm nên không thể xác đònh kích thước riêng của từng hạt mà
xác đònh theo kích thước của từng nhóm hạt
Dựa trên kích thước, chia thành hai nhóm chính: hạt thô và hạt
mòn
Bả
Bảng
ng 1.1
c. Hình dạng hạt:
nh hưởng đến đất hạt thô (từ hạt cát trở lên) nhưng không
ảnh hưởng đến đất hạt mòn (hạt sét hay hạt keo)

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.1. Pha rắn
d. So sánh đất hạt thô và đất hạt mòn
Hạ
Hạt thô

Hạ
Hạt mòn

Khả
Khả năng chòu tả
tải cao
Khả
Khả năng thoá
thoát nư
nước tố
tốt
Cường
ng độ và
và sự thay đổi thể
thể tích
không bò ả
ảnh
nh hư
hưởng
ng bở
bởi độ ẩm
Kích thư
thước và
và cấ
cấu trú
trúc hạ
hạt quyế
quyết
đònh tí
tính chấ
chất kỹ thuậ
thuật

Không né
nén đươ
được khi ở
ở tr/thá
tr/thái chặ
chặt
Sự rung động
ng là
làm thay đổi thể
thể tích
khi ở
ở trạ
trạng
ng thá
thái rờ
rời

Khả năng chòu tải kém
Tính thấm kém
Các đặc tính về cường độ
và sự thay đổi thể tích bò
ảnh hưởng bởi độ ẩm
Tính chất kỹ thuật được
kiểm soát bởi yếu tố khoáng
vật hơn là kích thước hạt


1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH

NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.2. Pha lỏng

1.2.2. Pha lỏng
a. Nước trong khoáng vật của đất:
Là nước ở trong mạng tinh thể khoáng vật của đất, tồn tại dưới
dạng phân tử (H2O) hoặc Ion (H+, OH-), coi như một bộ phận của
khoáng vật Ỉ không ảnh hưởng tới tính chất cơ – lý của đất

Nước trong khoáng vật
Nước hút bám
Nước
trong đất

Nước kết hợp
mặt ngoài
Nước liên kết
Nước tự do

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT

Nước mao dẫn

Nước liên kết
mạnh
Nước liên
kết yếu

Nước trọng lực

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.2. Pha lỏng
b. Nước liên kết:
• Nước liên kết: là loại nước bao ngoài nước hút bám, bao gồm
Nước liên kết mạnh: ở xa hạt sét hơân một chút so với nước hút
bám. Là lớp nước bám tương đối chặt ở bề mặt hạt. Không có ảnh
hưởng nhiều đến tích chất của đất.
Nước liên kết yếu: là lớp nước liên kết ngoài cùng của hạt đất,
nước vẫn còn bò giữ ở bề mặt hạt nhưng lực hút yếu dần cho đến
không còn ảnh hưởng. Vành nước liên kết có ảnh hưởng đến tính
chất đất, nó làm cho đất có tính dẻo, tính dính.

b. Nước kết hợp mặt ngoài:
Tạo nên bởi tác dụng của lực hút điện phân tử giữa hạt sét (-)
và phân tử nước có tính chất lưỡng cực.
+ Nước hút bám: là loại nước bám rát chặt vào mặt ngoài của hạt
đất. Nước ở thể rắn và chui cả vào mạng tinh thể khoáng vật
Ỉ xem như một phần của hạt rắn, do đó không ảnh hưởng tới

tính chất đất.

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.2. Pha lỏng
c. Nước tự do

Là loại nước nằm ngoài phạm vi tác dụng của lực điện phân tử
của hạt đất, bao gồm:
Nước mao dẫn :
Độ cao mao dẫn:

hc =

α

4T cos α
γ n .d

Vùng từ mặt nước ngầm đến
chiều cao hc được gọi là đới bão
hoà nước mao dẫn
Độ dâng lên của nước mao dẫn
thay đổi theo sự lên xuống của mực
nước ngầm.

T–lực căng
hc

d
MNN


1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
1.2.2. Pha lỏng
c. Nước tự do
Nước mao dẫn :
p lực mao dẫn:
Là áp lực phụ thêm do nước mao dẫn gây ra cho hạt đất trong
đới bão hoà nước mao dẫn, làm tăng thêm trong lượng của đất.
Tại bề mặt của đới bão hoà, áp lực này có giá trò:
uc =

4T cos α
= γ n .hc Ỉ uc(z) = γ n .z , 0 ≤ z ≤ hc
d

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ

PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT
•1.2.2. Pha lỏng
•c. Nước tự do
Nước trọng lực:
•_ Tồn tại trong các lỗ rỗng của đất, giống với nước thông thường.
Nó thấm trong đất dưới tác dụng của trọng lực. Trong một số
trường hợp có thể xem như chuyển động theo đònh luật Darcy
•_ Nước trọng lực ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ – lý của
đất và chúng ta phải nghiên cứu các vấn đề sau đây:
• Khả năng hoà tan và phân giải của nước
• nh hưởng của áp lực thuỷ tónh đối với đất

Áp lực mao dẫn còn là một trong những yếu tố tạo nên tính
dính của đất

• nh hưởng của lựïc thấm do sử chuyển động của nước trong đất
đối với tính ổn đònh của đất.

1.2. CÁ
CÁC THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN CỦ
CỦA ĐẤT

1.3. KẾ
KẾT CẤ
CẤU VÀ
VÀ CƠ CẤ

CẤU CỦ
CỦA ĐẤT

1.2.3. Pha khí
Khí tồn tại trong lỗ rỗng của đất (khí tự do) hoặc hoà tan trong
nước, khí tự do bao gồm hai dạng khí kín và khí hở

1.3.1 KẾT CẤU CỦA ĐẤT:
• Là sự sắp xếp của các hạt đất hoặc các đám hạt đất có độ lớn và
hình dạng khác nhau trong quá trình trầm tích.

a. Khí kín :
Là khí không thông thương với khí quyển bên ngoài. Có ảnh
hưởng lớn tới tính chất cơ học của đất, đặc biệt là đất dính.
b. Khí hở :
Là khí có thông thương với khí quyển bên ngoài. Khí hở không
có ảnh hưởng gì đáng kể đến các tính chất của đất
• Ảnh hưởng của khí đối với các tính chất của đất là không đáng
kể và khó tính toán Ỉ Trong cơ học đất cổ điển, người ta bỏ qua
vai trò của pha khí, coi đất là bão hoà lý tưởng (đất 2 pha).

• Kết cấu hạt: các hạt sắp xếp theo một quy luật nhất đònh, dưới tác
dụng của tải trọng các hạt sẽ chuyển vò và đạt đến trạng thái ổn đònh
trong một thời gian ngắn, kết cấu này chủ yếu ở đất cát
• Kết cấu tổ ong: do sự lắng đọng tựa lên nhau giữa các hạt sét, hình
dạng dẹt , kích thước nhỏ hơn nhiều so với hạt cát hình thành nên kết
cấu tổ ong rời xốp không ổn đònh.

• Kết cấu bông: do các hạt keo có kích thước rất bé (d<0.001 mm) lơ

lững trong nước rồi liên kết với nhau thành các đám hạt để tạo nên kết
cấu bông, kết cấu này rất không ổn đònh và thường gặp ở trầm tích biển.


1.3. KẾ
KẾT CẤ
CẤU VÀ
VÀ CƠ CẤ
CẤU CỦ
CỦA ĐẤT

1.3. KẾ
KẾT CẤ
CẤU VÀ
VÀ CƠ CẤ
CẤU CỦ
CỦA ĐẤT

1.3.2 CƠ CẤU CỦA ĐẤT:
Là sự sắp xếp của các lớp đất khác nhau trong quá trình trầm
tích.
• Cơ cấu ngang: các lớp đất nằm song song với mặt đất
• Cơ cấu xiên: các lớp đất nằm xiên với mặt đất.
• Cơ cấu hỗn hợp: tập hợp nhiều lớp đất nằm xiên theo mọi
chiều, nhiều lớp xen kẻ Ỉ dễ làm cho công trình bò nghiêng.

1.3.1 KẾT CẤU CỦA ĐẤT

(a)

Kết cấu hạt

Kết cấu tổ ong

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

1.4.1. Các chỉ tiêu vật lý:
Vv

Pha

(c)

Kết cấu bông

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

V

(b)

1.4.1. Cá
Các chỉ
chỉ tiêu tí
tính chấ
chất

Va

Không khí

Vw

Nước

Ww

Vs

Hạt rắn

Ws

Wa

Khối lượng

Trọng lượng

Qtế

VN

Qtế

VN

Rắn(Soil)

Ms

Qh

Ws

Rỗng(Void)

Mv

Qr

Wv

Nước(water)

Mw

Qn

Khí (Air)

Ma

Qk

Tổng

M

Q

Wv

Tên

W

Ký hiệu
Qtế

Thể tích

Dung trọng tự nhiên

γ

Dung trọng khô

γd

Dung trọng bão hoà

γsat

Dung trọng đẩy nổi

γb

Tên

VN
γ, γw Độ ẩm
γk

Độ bão hoà

γbh

Hệ số rỗng

Qtế

VN

Qh

Vs

Vh

Qr

Vv

Vr

Dung trọng hạt

γs

γh

Ww

Qn

Vw

Vn

Tỷ trọng hạt

Gs

Δ

Wa

Qk

Va

Vk

W

Q

V

V

γ’,γđn Độ rỗng
Dung trọng nước

Thể tích
Qtế

VN

w

W

S

G

e

e

n

n

γw

γn

d: dry ; sat: saturated ; b: bouyant ; S: degree of saturation; e:
void ratio; n: porosity; w: water content; Gs: specific gravity


1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT
1.4.1. Các chỉ tiêu tính chất

1.4.1. Các chỉ tiêu tính chất

Các chỉ tiêu vật lý cơ bản và các chỉ tiêu vật lý khác
Tên

Công thức

W

γ=
V

Dung trọng tự
nhiên
Dung trọng khô
Dung trọng bão
hoà
Dung trọng đẩy
nổi
Trọng lượng
riêng hạt

Ws
V
Ws + γ w .Vw
=
V

γd =

γ sat

γ' =

Ws − γ w .Vs
V

γs =

Ws
Vs

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

Tên
Tỷ trọng hạt
Độ ẩm
Độ bão hoà
Hệ số rỗng
Độ rỗng

• * Các công thức quan hệ
Công thức

Gs = γ s / γ w
Ww
Ws
Vw
S=
Vv

w=

e=

Vv
Vs

n=

Vv
V

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

e=

e=
Sr =

G s .γ w .(1+ w)
−1
γ

γs
−1
γd

w.Gs

Gs .γ .w
=
e
Gs .γ w .(1 + w) − γ

e
1+ e
γs = Gs.γw
n=

(Gs + S .e)γ w
1+ e
G .γ
γ
γ
γd =
= s w = s
1+ w 1+ e 1+ e
(G − 1).γ w
γ '= s
1+ e
(Gs + e).γ w
γ sat =
1+ e
γ’= γsat - γw

γ=

1.4. CÁ
CÁC CHỈ

CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT
1.4.1. Các chỉ tiêu tính chất
Vv

V

v =1+e

Wa

Va

Không khí

Vw

Nước

Ww

Vs

Hạt rắn

Ws

Không khí

e
Sr.e
1

Nước
Hạt rắn

Wv

W

Wa
Sr.e.γw (1+w).Gs.γw
=w.Gs.γw
Gs.γw


1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ

CỦA ĐẤT

1.4.4. Các chỉ tiêu trạng thái

1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

a.Đất cát

a.Đất cát

Đất cát có hai trạng thái độc lập nhau là: độ chặt và độ ẩm.
• Chỉ tiêu đánh giá độ chặt của đất:
Độ chặt tương đối

• Chỉ tiêu đánh giá độ chặt của đất:

Dr =

e max − e
e max − e min

Hệ số rỗng tự nhiên e (Quy phạm Liên Xô cũ).
Bảng 1.4
Ngoài ra người ta còn p.loại t.thái của đất rời qua TN xuyên

Bảng 1.3

emax - hệ số rỗng của đất ở trạng thái rời nhất
emin - hệ số rỗng của đất ở trạng thái chặt nhất
e - hệ số rỗng tự nhiên của đất

e, emax, emin đều được xác đònh từ các thí nghiệm

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT
1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

Đối với đất dính không thể tách rời trạng thái độ chặt riêng rẽ
với trạng thái độ ẩm. Đất sét có trạng thái độ cứng, là sự kết hợp
của hai yếu tố chặt và ẩm. V
Các giới hạn Atterberg

Vo

Giới hạn dẻo,WP (Wd, PL )
Cứng
ng

Chòu
lực tố
tốt

Sức c.cắ
c.cắt

170

Dính

Như
Như vữa
1,7

b. Đất dính
_ Ws: Độ ẩm tương ứng với trạng thái co hoặc nở thể tích
_ WP: Độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái cứng sang
trạng thái dẻo. Khi này các hạt đất có thể trượt lên nhau mà
không xuất hiện vết nứt, có thể bóp nặn mẫu đất thành hình thù
bất kỳ.
_ WL: Độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng
thái nhão. Khi này đất không còn khả năng hút ẩm, đất chảy tự
do dưới tác dụng của trọng lượng bản thân.

Giới hạn nhão,WL (Wnh, LL)
Wp: plastic limit

Bảng 1.4b

Bảng 1.5

b.Đất dính

WL: liquid limit

+ Xuyên tónh CPT

Đôï ẩm của đất được đánh giá theo độ bão hoà S (hoặc G)

1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

Ws: shrinkage limit

Bảng 1.4a

Chỉ tiêu đánh giá độ ẩm của đất:

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

Giới hạn co, Ws :

+ Xuyên tiêu chuẩn SPT

0

_ Hiệu số IP = WL – WP = Φ gọi là chỉ số dẻo (plasticity index) của
đất, đặc trưng cho tính dẻo của đất.


1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ

LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ
LÝ CỦ
CỦA ĐẤT

1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

b. Đất dính

b.Đất dính

• Thí nghiệm xác đònh WP,WL

• Thí nghiệm xác đònh WP,WL

Thí nghiệm xác đònh WP

Thí nghiệm xác đònh WL

1.4. CÁ
CÁC CHỈ
CHỈ TIÊU VẬ
VẬT LÝ

LÝ CỦ
CỦA ĐẤT
1.4.2. Các chỉ tiêu trạng thái

Lượng chứa tương đối của các nhóm hạt trong đất tính theo %
trọng lượng đất khô (sấy ở 105oC) gọi là hàm lượng cỡ hạt.

b.Đất dính
_ Theo G.s Atterberg:
Khi đất có: w < wP

: trạng thái cứng

Khi đất có: wP< w < wL

: trạng thái dẻo

Khi đất có: w > wL

: trạng thái nhão

_ Theo TCXD 45-78, dùng chỉ tiêu độ sệt B(IL)- là sự kết hợp giữa
trạng thái độ chặt và độ ẩm để đánh giá trạng thái của đất dính
hoặc B= W − Wd = W − Wd
Độ sệt:
IL == w − wP = w − wP
Wnh − Wd
Φ
w
−

w
I
L
P
P
•
Bảng 1.6

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT

Hàm lượng cỡ hạt d(mm) là hàm lượng phần trăm các hạt có
kích thước lớn hơn d(mm) Ỉ phân loại đất
Hàm lượng tích luỹ p(%) của một cỡ hạt d (mm) là hàm lượng
phần trăm các hạt nhỏ hơn hoặc bằng d(mm) Ỉ biểu diễn cấp
phối hạt
Tập hợp hàm lượng tất cả các cỡ hạt chứa trong một loại đất
gọi là thành phần hạt hay là cấp phối hạt của đất .
Cấp phối hạt thường được biểu diễn dưới dạng bảng tính hoặc
dưới dạng đường cong cấp phối. Cấp phối hạt là hình ảnh cho
phép ta hình dung khá rõ ràng về đất.

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT

1.5.1. Thí nghiệm phân tích thành phần hạt

1.5.1. Thí nghiệm phân tích hạt

Gồm 2 thí nghiệm: thí nghiệm sây sàng và thí nghiệm lắng đọng

a. Thí nghiệm rây sàng

a.Thí nghiệm rây sàng
• Áp dụng với những hạt có kích thước ≥ 0.1mm

3"
3"
Rây hạt thô: Rây 3” ; Rây 2” ; Rây 1” ; Rây ; Rây
8
4
Rây hạt mòn:
No 4; No 10; No 20; No 40; No 60; No 80; No 100; No 200
Chú thích:
Rây 1” có nghóa là mắt lưới ô vuông kích thước 1”
Rây No200 có nghóa là trên một inch vuông có 200 lỗ rây
Bảng 1.2

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT
1.5.1. Thí nghiệm phân tích hạt
b. Thí nghiệm lắng đọng
• Áp dụng với những hạt có kích thước
từ 0.1 đến 0.002 mm
• Tính toán:

γs − γw 2
.d
Dựa vào Đònh luật Stokes: v =

18μ
Khoảng cách từ tâm bầu đến mặt thoáng
Ỉ vận tốc chìm lắng Ỉ đường kính hạt di
Dung trọng của dung dòch ở trọng tâm
bầu Ỉ được hàm lượng của những hạt ≤ di

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT
1.5.1. Thí nghiệm phân tích hạt
• Chú ý:
Cỡ hạt d (mm) trong thí nghiệm rây được hiểu là tương ứng với
đường kính mắt rây trong thí nghiệm phân tích hạt
Cỡ hạt d(mm) trong thí nghiệm lắng đọng là tương đương với
hạt hình cầu có đường kính d (mm) cùng tỷ trọng và tốc độ chìm
lắng trong nước.
Trong thí nghiệm lắng đọng hàm lượng của những hạt ≤ di tính
ra từ thí nghiệm là so với lượng đất làm thí nghiệm lắng đọng.
Chúng ta còn phải tính hàm lượng của những hạt ≤ di này theo
khối lượng cả mẫu đất tổng


1.5. THÀ
THÀNH

NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT
1.5.2. Biểu diễn kết quả cấp phối hạt

1.5.2. Biểu diễn kết quả cấp phối hạt
• a. Bảng tính: Ví dụ thành phần cấp phối hạt của một loại đất

• b. Đường cong cấp phối log(d) và hàm lượng tích luỹ p(%)

2-0,5

0,5-0,25

25

18

0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,01 0,01-0,002

10

15

12

14

<0,002

6

Hàm lượng cỡ hạt có đường kính > d (mm)
25

43

53

68

80

94

100

Hàm lượng tích luỹ cỡ hạt có đường kính <= d (mm)
100

75

57

47

32

20

6

Hàm lượng tích luỹ (%)

Hàm lượng (% trọng lượng đất khô) các hạt đường kính d (mm)

Kích thước hạt (mm)

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ

CỦA ĐẤT

Hlượng tích luỹ (%)

1.5.3. Các đặc trưng của đường cong cấp phối

1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT
1.5.3. Các đặc trưng của đường cong cấp phối
• Hệ số đồng nhất: Cu =

D60
D10

(uniformity coefficient)

Cu < 3: cỡ hạt đồng đều

3 ≤ Cu≤5: cỡ hạt tương đối không đồng đều

30%

5 ≤ Cu : cỡ hạt không đồng đều

D30

Kích thước hạt (mm)

D10 – đường kính hạt có hàm lượng tích luỹ 10%
D60 – đường kính hạt có hàm lượng tích luỹ 60%
D30 – đường kính hạt có hàm lượng tích luỹ 30%

• Hệ số cấp phối: Cg=

2
D30
D60 × D10

(coefficient of curvature)


1.5. THÀ
THÀNH
NH PHẦ
PHẦN HẠ
HẠT,
T, CẤ
CẤP PHỐ
PHỐI CỦ
CỦA ĐẤT
1.5.2. Các đặc trưng của đường cong cấp phối
Các điều kiện của một mẫu đất cấp phối tốt:
+ Nếu : Cu > 4 – Với sỏi sạn hoặc Cu > 6 – Với cát
Và 1< Cg < 3

Ỉ Đất cấp phối tốt, đường cong cấp phối có dạng thoai thoải, nền đất
có nhiều loại nhóm hạt khác nhau.
+ Nếu Cu < 4 – Với sỏi sạn hoặc Cu < 6 – Với cát
Ỉ Đất cấp phối kém, đường cong cấp phối có dạng dốc đứng, đất nền
chỉ có 1 hoặc 2 loại nhóm hạt
+ Nếu Cg < 1 hoặc Cg >3
Ỉ Đất cấp phối kém, đường cong cấp phối có dạng bậc thang, nền đất
vắng mặt một vài nhóm hạt

1.6. PHÂN LOẠ
LOẠI ĐẤT
1.6.1. Ý nghóa
• Là phương tiện để giao tiếp, giúp chúng ta có những hình dung
và phán đoán ban đầu về đất. Cho phép chúng ta áp dụng những
kinh nghiệm, đònh tính về khả năng xây dựng của đất và có
những dự kiến về giải pháp công trình.
• Các tên gọi thường gắn liền với các quy đònh, quy ước mà vẫn
được thoả thuận sử dụng trong một phạm vi nào đó. Nó là “ngôn
ngữ” của thông tin về nền đất trong xây dựng công trình.
1.6.2. Tiêu chuẩn phân loại
• Cấp phối hạt của đất Ỉ đất rời
• Các giới hạn Atterberg của đất Ỉ đất dính

Bài tập 1.1

1.6. PHÂN LOẠ
LOẠI ĐẤT

1.6. PHÂN LOẠ
LOẠI ĐẤT

1.6.3. Phân loại đất theo QPXD 45 -78

1.6.4. Một số loại đất đặc biệt

a. Đất rời

a. Đất bùn: dựa vào w và e: Khi (w > wL) hay IL>1, và

Căn cứ vào hàm lượng cỡ hạt. Độ lớn và thành phần cấp phối
hạt có khả năng phản ánh được đầy đủ các tính chất cơ học của
đất .
Bảng 1.7

_ Khi e ≥ 0,9: bùn á cát
_ Khi e ≥ 1,0: bùn á sét
_ Khi e ≥ 1,5: bùn sét

b. Đất lún ướt, đất trương nở: dựa vào chỉ số s =

eL − e
1+ e

b. Đất dính

_ Khi s < 0,1 Ỉ đất lún ướt

Căn cứ vào chỉ số dẻo IP vì nó phản ánh tương đối toàn diện
các nhân tố ảnh hưởng tới tính chất của đất dính

Với e, eL : hệ số rỗng ở trạng thái tự nhiên và ở giới hạn chảy

Bảng 1.8
Ngoài ra còn phân loại theo hàm lượng hạt sét

_ Khi s > 0,3 Ỉ đất trương nở

c. Đất hữu cơ và than bùn: dựa vào hàm lượng hữu cơ Ihc
_ Khi Ihc < 30% Ỉ đất nhiễm hữu cơ
_ Khi 30 ≤ Ihc ≤ 60% Ỉ đất than bùn, và Ihc > 60% Ỉ than bùn


1.6. PHÂN LOẠ
LOẠI ĐẤT

1.6. PHÂN LOẠ
LOẠI ĐẤT

1.6.5. Phân loại đất theo TCVN 5747 – 95

Đất

Bảng 1.9 – 1.12

Đất rời

1.6.6. Phân loại đất theo USCS – ASTM D.2487
Bảng 1.13 – 1.15

Đất dính

B1

B2a

B2b

1.6.7. Phân loại đất tại hiện trường
Bảng 1.16
Đối với các nước khác nhau có thể có sự phân loại khác
nhau, ngay trong một nước, các ngành khác nhau - do có mục
đích sử dụng khác nhau- có thể có cách phân loại khác nhau.

1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT

Cát
vừa

Cát
nhỏ

Cát
bụi

Sỏi
sạn

Cát
sạn

Cát
thô

Á cát

Á sét

Sét

1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT

1.7.1. Các đònh nghóa

1.7.1. Các đònh nghóa

•_ Đầm chặt đất là cho tải trọng động tác dụng lặp đi lặp lại sao
cho nền đất được nén chặt nhất.

•_ Các yếu tố ảnh hưởng đến việc đầm chặt đất là:
Cấp phối của đất; Độ ẩm của đất; Công đầm nén

• _ Nén chặt đất là làm giảm đi thể tích lỗ rỗng bằng cách làm
cho các hạt đất xích lại gần nhau.

• _ Với một cấp phối nhất đònh và một công đầm nhất đònh thì có
một giá trò độ ẩm tốt nhất để khi đầm đất sẽ đạt được độ chặt khả
dó lớn nhất và nó được đánh giá qua dung trọng khô. Đường quan
hệ γk và W được gọi là đường cong đầm chặt

γ
γd
•_ Hệ số đầm chặt :
K= d =
γ tc γ d max

• _ Ứng dụng: các công trình đất đắp, lõi chống thấm của đập,
nền đường, đường băng sân bay
• _ Các phương thức đầm chặt: Xe lu,Tạ rơi, Rung sâu, Nổ mìn
•_ Dưới tác động cơ học như rung, nén, nện các hạt đất trong đất
dòch chuyển sắp xếp lại tạo ra một kết cấu chặt hơn, tính thấm và
tính nén lún giảm, tính chống cắt tăng

γd –trọng lượng riêng khô của đất đạt được tại công trường
γd max - trọng lượng riêng khô lớn nhất của đất đó, xác đònh
bằng thí nghiệm đầm chặt trong phòng


1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT
1.7.2. Thí nghiệm đầm chặt – Proctor

1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT
1.7.2. Thí nghiệm đầm chặt – Proctor

γd

(γd)max

• Có hai loại:TN Proctor chuẩn và TN Proctor cải tiến
TN Proctor bình thường
Cối đầm
Quả đầm
D=6” =15.24 cm
D=2”= 5.08 cm
H=5” =12.70 cm
M= 2.496 kg
V=2317 cm3
h rơi: 30.5 cm, Số lớp đất đầm:3
Số lần đầm /lớp:55

TN Proctor cải tiến
Cối đầm
Quả đầm
D=4” =10.16 cm
D=2”= 5.08 cm
H=11.70 cm
M= 4.54 kg
V=926.8 cm3
h rơi: 45.7 cm, Số lớp đất đầm:5
Số lần đầm /lớp:25

Wopt
G ≅0.8

W
G =1

γd

• Chế bò đất với nhiều độ ẩm khác nhau đồng thời đầm chặt với
những công khác nhau Ỉ đường cong đầm chặt khác nhau.
Ỉ Wopt và γdmax ứng với các công đầm khác nhau (A=M.h.n, kNm/m3)

1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT
1.7.2. Thí nghiệm đầm chặt – Proctor
Nhận xét:
• Công đầm càng lớn thì γdmax càng lớn nhưng Wopt càng nhỏ
• Các đường cong đầm chặt nằm bên trái đường cong no nước Ỵ
Khí không thoát ra toàn bộ dưới tác dụng của đầm, và thường khi
đất được đầm chặt tới trạng thái tốt nhất thì G ≅ 0.8
• Với đất cát sạch đường cong đầm gần như nằm ngang, hiệu quả
đầm chặt rất ít. Loại đất này chỉ đạt độ chặt cao với năng lượng
đầm rung hoặc với lực ngấm của nước từ trên xuống.
• Ỉ TN Đầm chặt: cho ta 2 thông số gì ? Ý nghóa ?
•Bảng 1.17 – 1.20

W

1.7. ĐẦM CHẶ
CHẶT ĐẤT
1.7.3. Đầm chặt đất tại hiện trường