CHƯƠNG 2 TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

CHƯ
CHƯƠNG 2: TÍ
TÍNH CHẤ
CHẤT CƠ HỌ
HỌC CỦ
CỦA ĐẤT

CHƯ
CHƯƠNG 2: TÍ
TÍNH CHẤ
CHẤT CƠ HỌ
HỌC CỦ
CỦA ĐẤT

–CHƯƠNG MỞ ĐẦU

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG

–CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

2.2. TÍNH THẤM CỦA ĐẤT

–CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

2.3. TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT

–CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT

2.4. TÍNH CHỐNG CẮT CỦA 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

2.1 KHÁ
KHÁI NIỆ
NIỆM CHUNG
ƒ Là tính chất liên quan đến sự chuyển động của hạt đất, nước,
khí và biến dạng của khung hạt dưới tác dụng của ngoại lực.
ƒ Khi chuyển động: vò trí tương đối giữa các phân tố đất không
thay đổi.
ƒ Khi biến dạng: bên trong khung hạt sẽ xuất hiện ứng suất làm
cho vò trí tương đối giữa các hạt đất bò thay đổi.
ƒ CHĐ nghiên cứu các quá trình cơ học xảy ra trong đất dưới tác
dụng của ngoại lực và nội lực. Vì vậy, nói đến tính chất cơ học
của đất là nói đến các vấn đề biến dạng, độ bền và độ ổn đònh
của đất khi chòu tác dụng của ngoại lực và nội lực.
ƒ Do đất là vật thể 3 pha nên tính chất cơ học của đất có những
tính chất đặc thù như: Tính thấm, tính nén lún và tính chống cắt

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT
Tính thấm của đất là tính chất để cho nước chảy qua các lỗ
rỗng của nó. Dòng nước chảy qua đất gọi là dòng thấm.
Tính thấm của đất là 1 đặc tính quan trọng của đất cần được
chú ý khi nghiên cứu các tính chất cơ học của nó. Nó ảnh hưởng
tới quá trình lún theo thời gian của đất và khi nước thấm qua đất
còn xuất hiện áp lực thuỷ động, gây ra hiện tượng xói đùn đất
nền, sụt lở mái dốc, vỡ đê, đập .

1


2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT

•2.1.1. Đònh luật thấm

•2.1.1. Đònh luật thấm

• Với hầu hết các loại đất dòng thấm trong đất là được xem như
dòng chảy tầng Ỉ Dòng thấm tuân theo đònh luật Darcy:

• Trong đó:

•Q= kt.I.A.t

hay v = kt.I

v - lưu tốc thấm (vận tốc thấm của đất) là vận tốc thấm quy ước
tính trên diện tích A của mặt cắt đất.
Vận tốc thực: vt = v.n = v.

I – gradien thuỷ lực: I=

1+ e
> v.
e

H1 − H2
dH
, I=
L
dL

kt – hệ số thấm của đất, phụ thuộc vào tính chất của đất (cm/s)

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT

•2.1.1. Đònh luật thấm

•2.1.2. Hệ số thấm

• Đối với đất dính:

• Hệ số thấm k là một đặc trưng quan trọng để đánh giá tính
thấm của đất.

Quy luật thấm diễn ra phức tạp. Do đất dính có nước kết hợp,
có tính nhớt nên quá trình thấm được diễn tả qua nhiều giai đoạn
ĐL thấm viết cho đất dính như sau: v = kt.(I – I’)
v
v

=

v

I
k .t

v

I

Io I’

=

.(I

I’)

kt

I

• Hệ số thấm của đất biến đổi trong một khoảng rất rộng.
Loại đất

Hệ số thấm k (cm/s)

Sỏi sạch

1 – 100

Cát thô

1 – 10-2

Cát mòn

10-2 – 10-3

Sét lẫn bột

10-3 – 10-5

Sét

< 10-6

2

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT
•2.1.2. Hệ số thấm

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT
•2.1.2. Hệ số thấm

• Thí nghiệm xác đònh hệ số thấm k.

•a. Các yếu tố ảnh hưởng tới tính thấm
của đất
Cỡ hạt và cấp phối hạt
Hệ số rỗng
Hình dạng và cách bố trí lỗ rỗng
Hệ số nhớt của nước
Bọc khí kín trong đất

a
A

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT
•2.1.2. Hệ số thấm

•2.1.2. Hệ số thấm

•b. Một số công thức thực nghiệm ước lượng hệ số thấm
•_Theo Allen Hazen:

k = C1.D102

•_ Theo Huang- Drnevich
•_Theo các tác giả khác:

•c. Hệ số thấm tương đương của khối dất nhiều lớp
•

Thấm ngang

Thấm đứng

k = 1, 4.e 2 .k0,85

•_Theo Cassagrande:
•_Theo Kozeny Carman:

2.2. TÍ
TÍNH THẤ
THẤM CỦ
CỦA ĐẤT

k = C2 .

e3
1+ e

k = ko .10e

k = C3 .

en
1+ e

•

k ntd =

∑ k i .hi
∑ hi

k dtd =

∑ hi
h
∑ ki
i

3


2.3. TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT
Tính nén lún của đất là khả năng giảm thể tích của nó (do
giảm thể tích lỗ rỗng) dưới tác dụng của tải trọng

Trong quá trình tính toán chúng ta phải dự báo được những
biến dạng của nền đất (biến dạng của công trình) dưới tác dụng
của tải trọng công trình truyền xuống Ỵ Phải chú ý tới tính nén
lún và biết được các chỉ tiêu biến dạng của nền đất.
Các đặc trưng nén lún của đất:
Hệ số nén a, hệ số nén tương đối ao (hệ số nén thể tích mv)
Hệ số nền k, module biến dạng E, hệ số nở hông μ.

2.4. TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Nghiên cứu tính bền của nền đất khi chòu tải trọng để đảm bảo
công trình xây nên làm việc an toàn, không bò sụp đổ hay phá
hoại đồng thời thoả mãn yêu cầu về mặt kinh tế.
Sự phá hoại của đất có thể xảy ra ở cả hai dạng:
Hình thành mặt trượt rõ rệt và cả khối đất bò trượt ra ngoài kéo
theo sự đổ vỡ hoặc nghiêng lệch của công trình.
Nền bò lún nhiều, lún rất nhanh với độ lún lệch lớn làm công
trình bò đổ vỡ, hư hỏng

Chỉ số nén Cc, Chỉ số nở Cs.
Hằng số cố kết Cv.

2.4. TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
•2.3.1. Cơ chế phá hoại của đất
• Tiến hành nén đất có nở hông người ta thấy:
 Mẫu bò biến dạng theo cả chiều đứng lẫn chiều ngang
 Mẫu bò phá hoại với sự hình thành của các vết nứt nghiêng
Ỵ Hình thức phá hoại của đất là phá hoại cắt. Ở những điểm phá
hoại trong mẫu đất thí nghiệm các hạt đất bò trượt lên nhau và
các mặt trượt lân cận nối liền với nhau tạo thành các vết nứt hay
là mặt trượt.

2.4. TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
•2.3.2. Thuyết bền Coulomb và các đặc trưng chống cắt của đất
Đất chống cắt được là nhờ các yếu tố:
- Lực ma sát trên bề mặt các hạt, được gọi là ma sát trong.
- Lực hóc (gài móc) giữa các hạt với nhau.
- Lực dính: lực dính keo nhớt, lực dính liên kết cứng, lực dính
giả
Đối với đất hạt thô lực ma sát và lực hóc là hai yếu tố chủ yếu
tạo thành sức chống cắt
Đối với đất hạt mòn sức chống cắt phụ thuộc chủ yếu vào lựïc
dính

4


2.4. TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
•2.3.2. Thuyết bền Coulomb và các đặc trưng chống cắt của đất
• Theo Coulomb, Sức chống cắt của đất được xác đònh như sau:
•

s =σ. tgϕ + c

•Trong đó:
•

ϕ - góc ma sát trong của đất, tính bằng độ.
c – lực dính của đất, kN/cm2, với đất cát c= 0
ϕ và c là hai đặc trưng chống cắt của đất

5