chuong 1( mac)SV(1)

09/08/2016

CHƯƠNG 1: BẢN CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT

1. Sự hình thành đất - Phân loại đất theo nguồn gốc hình thành
2. Các thành phần của đất

CHƯƠNG 1: BẢN CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT

3. Kết cấu và cấu trúc của đất
4. Các chỉ tiêu vật lí của đất
5. Trạng thái và các chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất
6. Phân loại đất - thực hành phân loại đất

2

BÀI 1: SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT

BÀI 1: SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT
1.Quá trình phong hóa: là quá trình đá bị biến đổi thành đất
dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, hóa học

Đất được hình thành như thế nào?
• đá Macma

Theo quan điểm địa chất :
Đất có nguồn gốc trực tiếp hay gián tiếp
từ đá cứng:

• đá Trầm tích
• đá biến chất.

Ở tại chỗ
Dưới tác động
Đá cứng

Hạt Đất

QT PHONG HÓA

Đất tàn tích

Chuyển rời
Đất trầm tích
QT TRẦM TÍCH

Quá trình biến đổi Đá  Đất diễn ra phức tạp và chịu ảnh
hưởng của 2 quá trình PHONG HÓA và quá trình TRẦM TÍCH.

• Phong hóa vật lý :
Tạo thành hạt đất:
bề mặt gồ ghề, kích thước
không đều, thành phần
khoáng vật giống đá gốc,
không có khả năng kết dính
• Phong hóa hóa học :

Do sự thay đổi
nhiệt độ và sự va
chạm

Do phản ứng
hóa học trên bề
mặt tiếp xúc
giữa hạt với môi
trường

Tạo nên các hạt đất:
Nhỏ, bề mặt nhẵn, mịn
Thay đổi tp khoáng đá gốc
có khả năng liên kết, có tính
dính

Gọi là
những
hạt đất
rời.

Gọi là
những
hạt đất
dính

BÀI 1: SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT
Đất rời

Đất dính
2.Quá trình trầm tích: là quá trình di chuyển và tích tụ các
sản phẩm phong hóa  tạo nên các dạng trầm tích
a. Di chuyển do trọng lượng bản thân hạt đất (tàn tích, đất
sườn tích)

- Đặc điểm :
+ không phân lớp hoặc chiều dày lớp đất không đều;
+ thành phần và kích thước hạt không đều;
+ giữa đất và đá gốc có mặt phân cách nghiêng

5

6

1


09/08/2016

BÀI 1: SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT

BÀI 1: SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT
b. Di chuyển do nước cuốn trôi (bồi tích, sa tích)
+ phân lớp đều về thành phần và kích thước;
+ chiều dày lớp lớn;
+ các lớp có kích cỡ hạt khác nhau thường xen kẽ
nhau và chủ yếu là nằm ngang
+ tính chất của đất trong từng lớp ít thay đổi, ranh giới
giữa các lớp đất khó phân biệt.
c. Các loại trầm tích khác
* Trầm tích gió (phong tích)
+ rời xốp;
+ đồng nhất về thành phần hạt.
* Trầm tích biển:

Tổng kết
Theo nguồn gốc phong hóa

Đất dính

Đất rời
• VD: đá dăm, cuội sỏi, các
loại cát
• Kích thước hạt to,
• Rời rạc, không dính
• Tính thấm lớn, hút nước ít
• Tính chất XD phụ thuộc
kích thước hạt và độ chặt

•
•
•
•
•

VD: đất sét, sét pha, cát pha
Kích thước hạt nhỏ, mịn
Tính dẻo dính
Tính thấm nhỏ
Tính chất XD phụ thuộc
trạng thái độ ẩm và thành
phần khoáng

7

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
Cấu tạo của đất như thế nào?
Đất do các hạt đất tạo nên, các hạt
Nước đất tự sắp xếp tạo thành khung cốt
đất có nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng
có chứa nước và khí
Khí

Hạt đất là thành phần chủ yếu của đất, tạo thành khung
kết cấu (cốt đất)
Hạt đất được đặc trưng bởi kích thước, hình dạng và
thành phần khoáng vật.
a. Kích thước hạt đất

Hạt
đất

• Đất bão hòa nước, (lỗ rỗng chứa đầy nước), 2 pha : rắn
và lỏng.
• Đất khô, (lỗ rỗng không có nước), 2 pha : rắn và khí
• Đất ẩm ướt không bão hòa nước , 3 pha: rắn, lỏng, khí.
 Trong tự nhiên, đất thường ở trạng thái ẩm ướt không
bão hòa nước.

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
Các hạt có hình dạng rất đa dạng (tròn, vuông,...) vậy thì
kích thước hạt được đo như nào?
Hạt đất có hình Hạt tròn,
dạng bất kì có
đg kính d,

cùng tỷ trọng D
và cùng vận tốc tỉ trọng D
chìm lắng v

1. HẠT ĐẤT

Kích thước hạt có
ảnh hưởng nhiều
tới tính chất cơ lý
của đất.

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
 Một số khái niệm
o Hàm lượng một nhóm hạt kí hiệu p(d1 < d ≤ d2) trong đất
là tỷ lệ phần trăm trọng lượng khô của nhóm đó trên

Chất lỏng
Hạt đất bất kì
tỉ trọng D
v1

• Hạt đất càng to thì lỗ rỗng các
hạt càng lớn, tính thấm nước
lớn hơn đất hạt nhỏ.
• Ngược lại hạt đất càng nhỏ thì
diện tích tiếp xúc lớn, tính dính
kết càng phức tạp.

v2

tổng trọng lượng đất khô, kí hiệu p (nhóm) (%)

p ( d1  d  d 2 ) 

Q( d1  d  d 2 )
 100(%)
Q

Nếu v1 = v2 ta nói hạt đất có đường kính (qui ước)
là d
Nhóm hạt : chỉ một tập hợp các hạt đất
có kích thước thay đổi trong một phạm
vi nhất định và được gọi tên theo
khoảng kích thước.

Trong mỗi
nhóm hạt, tính
chất cơ lý gần
giống nhau

• Q(d1 < d ≤ d2): trọng lượng của nhóm;
• Q : tổng trọng lượng mẫu đất

2


09/08/2016

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN HẠT

 Một số khái niệm (tiếp)
o Hàm lượng tích lũy đến d* kí hiệu p(d1 < d*) là hàm lượng
các hạt có kích thước ≤ d*. (d* được gọi là đường kính
tích lũy).
*

p (d  d * ) 

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

Q (d  d )
 100(%)
Q

o Thành phần hạt (hay cấp phối hạt) Tập hợp hàm lượng
tất cả các cỡ hạt chứa trong 1 loại đất
Cấp phối hạt biểu diễn dưới dạng bảng hay đường cong
cấp phối

THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN HẠT

Mục đích: xác định hàm lượng của các nhóm hạt và hàm
lượng tích lũy, từ đó xác định cấp phối của đất.
Dụng cụ thí nghiệm: Bộ rây tiêu chuẩn
- Theo Tiêu chuẩn Nga: 10 – 5 – 2 – 1 – 0,5 – 0,25 – 0,1 (mm)
- Theo ASTM: N4, N8, N12, N20, N40, N70, N100,
N120, N200.
Rây số N4 có d = 4,76mm;

Rây số N200 có d = 0,074mm.
Số rây

N4

d(mm)

4,76 2,38 1,68 0,84 0,42 0,21 0,149 0,105

N8 N12 N20 N40 N70 N100 N120 N200
0,074

THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN HẠT

Bộ rây phân tích hạt

Cách thực hiện:
 Bước 1: Phơi khô mẫu đất + cân xác định tổng trọng
lượng ban đầu Q.
 Bước 2: Phân tích bằng rây:
• Cho đất qua bộ rây thí nghiệm. Lắc hoặc rung cho các
hạt đất rơi xuống dưới các rây.
• Cân trọng lượng trên từng rây Qi  hàm lượng nhóm
hạt p(d1 < d ≤ d2) .
 Bước 3: Phân tích bằng PP thủy lực (phuơng pháp tỷ
trọng dựa vào định luật Stock kết hợp nguyên lý tỷ trọng
kế) : phần đất đọng lại ở ngăn hứng gồm các hạt lọt qua
rây cuối cùng (có kích thước nhỏ nhất ; <0.1 mm)
 Bước 4: vẽ đường cong cấp phối hạt (hoặc bảng cấp
phối hạt)

Các hạt lọt qua rây được coi là có kích
thước  kích thước lỗ rây

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

THÍ NGHIỆM THÀNH PHẦN HẠT

ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI HẠT

Kích thước hạt
20,5

0,50,25

2%

6%

0,250,1

0,10,05

0,050,01

0,010,005

<0,005

Hàm lượng nhóm hạt pi(%)

10%

28%

22%

21%

11%

11%
32%

54%
82%
92%
98%
p ( d1  d  d 2 ) 

Q ( d1  d  d 2 )
x100(%)
Q

p(d  d * ) 

Q( d  d * )
x100(%)
Q

Hàm lượng tích luỹ các hạt có đường kính < d

xác định (pd(%))

100%

3


09/08/2016

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
Ứng dụng kết quả phân tích hạt

Kết quả thí nghiệm: Đường cong phân tích hạt
p(%)

100
90
80
70
60
50
40
30
20

(1) Xác định hàm lượng tích luỹ của đường kính d* bất kỳ
p(d1 < d*), hàm lượng của một nhóm (d1, d2) bất kì p(d1(2) Xác định hệ số đều hạt, Cu, và hệ số độ cong (hệ số

phân phối), Cc
d
Hệ số đồng đều hạt, Cu, là tỉ số giữa d60 với d10 Cu  60

d10

10
0
100

Hạt cuội

10

1

Hạt sỏi

0.1

Hạt cát

0.01

Hạt bụi

0.001

d(mm)

Hạt sét

Nếu trong đất có cả hạt bụi và hạt sét thì đường cong sẽ được tiếp tục kéo
đến các đường kính nhỏ hơn

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
b. Hình dạng hạt đất
Đa dạng, ảnh hưởng tới tính chất của đất

d 30 2
d 60 .d10

d60, d10, d30 :đường kính ứng với tích lũy bằng 60%, 10%, 30%
Cu > 4: cấp phối tốt
Cc = [1, 3]: phân phối đều đặn.

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
c. Thành phần khoáng
Đa dạng, phụ thuộc :
Thành phần khoáng vật của đá gốc

Có 3 dạng chính :
Dạng khối 3 chiều

Cc 

Hệ số độ cong (phân phối):

Thường các hạt to có dạng khối

Dạng tấm 2 chiều

hạt nhỏ có dạng thanh hoặc tấm

Dạng thanh 1 chiều

hạt đất dính có dạng thanh & tấm

 Hạt kích thước lớn :
Hình dạng hạt có ảnh hưởng nhiều đến tính chất của đất
 Hạt kích thước nhỏ:
Hình dạng hạt ít ảnh hưởng tới tính chất của đất

Môi trường hình thành (tác dụng phong hóa)
Có thể chia làm 3 loại :
Khoáng vật nguyên sinh
Hợp chất vô cơ
(không thay đổi so với đá gốc)
Khoáng vật thứ sinh
(đã thay đổi so với đá gốc)
Các hợp chất hữu cơ.
Hạt kích thước lớn : TP khoáng ít ảnh hưởng đến tính
chất của đất
Hạt kích thước nhỏ: TP khoáng có vai trò quyết định tới
tính chất của đất

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
2. NƯỚC TRONG ĐẤT
Nước trong đất có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ lý của đất,
đặc biết đối với các loại đất hạt nhỏ.

Bề mặt hạt đất sét tích điện âm

Hạt đất sét

Nước trong đất tồn tại dưới dạng :
- +
- +
- +
- +
- +
- +
- +

Nước trong khoáng vật.
Nước hút bám
Nước
trong đất

Nước liên kết mặt
ngoài hạt đất.

Nước liên kết mạnh.
Nước liên kết yếu
Nước tinh thể

Nước tự do.

-

+

+

+

+

-

+

-

-

+

-

+

-

+

-

-

Các lớp nước liên kết

Nước tự do

Nước mao dẫn
Nước trọng lực

4


09/08/2016

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT

a. Nước liên kết (nước kết hợp mặt ngoài của hạt đất)
Nước chịu ảnh hưởng của lực hút điện phân tử giữa hạt sét
(điện tích “–”) với các phân tử nước có tính chất lưỡng cực.
Nước liên kết gồm 3 loại
 Nước hút bám
Ít ảnh hưởng đến tính
chất của đất.
 Nước liên kết mạnh
Ảnh hưởng nhiều đến
HẠT
tính dính của đất.
SÉT
 Nước liên kết yếu
Ảnh hưởng nhiều
đến tính dẻo, tính

dính của đất.

O-2
OH+

+

OH+

-

b. Nước tự do
 Nằm ngoài phạm vi tác dụng của lực hút điện trường
(lực hút bề mặt).
 Có thể di chuyển trong đất
 Ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của đất;
 Nước có thể di chuyển do trọng lượng bản thân gọi là
nước trọng lực
 Nước di chuyển do lực mao dẫn gọi là nước mao dẫn

+

-

Nước liên kết

+

-

+

-

Nước tự do

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
3. KHÍ TRONG ĐẤT
 Chủ yếu là khí tự nhiên, một phần là gas sinh học.
 Khí trong đất lưu thông với bên ngoài (khí hở) và ít có
ảnh hưởng đến tính chất của đất.
 Khí trong đất khi bị “đóng” kín có thể ảnh hưởng đến
tính chất của đất.
 Khi tương tác với nước trong đất, mặt phân cách khí–
nước có ảnh hưởng lớn đến tính chất của đất (là đối
tượng nghiên cứu của Cơ học đất không bão hòa)

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
4. TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC PHA TRONG ĐẤT
 Tương tác giữa hạt đất với nước

BÀI 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
 Tương tác giữa hạt đất – khí - nước: HIỆN TƯỢNG MAO DẪN

5


09/08/2016

BÀI 3: CẤU TRÚC VÀ KẾT CẤU CỦA ĐẤT

BÀI 3: CẤU TRÚC VÀ KẾT CẤU CỦA ĐẤT

1. KHÁI NIỆM

2. KẾT CẤU CỦA ĐẤT

 “Kết cấu” của đất: cách sắp xếp các hạt đất ở “thời
điểm” hình thành. Cách sắp xếp này tồn tại cùng với
đất – tạo nên khung “cứng” của đất, khung kết
cấu/khung đất

 Kết cấu là sự sắp xếp các hạt đất trong quá trình tích tụ.
 Kết cấu là cấu tạo vi mô trong từng lớp đất
Ba kiểu kết cấu chính
 Kết cấu hạt đơn:
 Kết cấu tổ ong:

 “Cấu trúc” của đất: cách sắp xếp các lớp đất khác nhau
(được phát hiện tại thời điểm khảo sát), còn gọi là cấu
trúc địa tầng và thường được mô tả trong các báo cáo
khảo sát địa chất công trình.

BÀI 3: CẤU TRÚC VÀ KẾT CẤU CỦA ĐẤT
Các dạng kết cấu của đất
D > 1.00
D = 2.60
D  1.00

Kết cấu tổ ong

BÀI 3: CẤU TRÚC VÀ KẾT CẤU CỦA ĐẤT
3. CẤU TRÚC CỦA ĐẤT

D > 1.00

Kết cấu hạt đơn

 Kết cấu bông:

Kết cấu bông

Cấu trúc của đất là sự sắp xếp các lớp đất để tạo nên đặc
trưng của một nền đất cụ thể. Cấu trúc là cấu tạo vi mô
của nền – cấu trúc địa tầng
Hai kiểu cấu trúc cơ bản:
 Cấu trúc phân lớp: có nhiều dạng khác nhau: lớp
dày/lớp mỏng/ dải xiên/dải chéo… xen kẽ nhau mà
thành
 Cấu trúc khối: là sự sắp xếp hỗn độn không theo qui
luật với nhiều mức độ khác nhau về độ chặt và sự biến
đổi liên kết bên trong
Thường gặp ở các loại đất tàn tích/sườn tích.
Hai dạng cấu trúc khối cơ bản là khối chặt và khối
rời.

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT
I. Khái niệm
• Chỉ tiêu vật lý: là các quan hệ bằng số giữa các thành phần
(pha) có trong đất về thể tích, về trọng lượng

• 2 nhóm :
Các chỉ tiêu cơ bản : xác định trực tiếp bằng thí nghiệm
Các chỉ tiêu không cần xác định bằng thí nghiệm
• Mục đích : đánh giá sơ bộ tính chất của đất
Mô hình 3 pha trong đất
Nước
Khí

Q

Khí

Qk, Vk

Nước

Qn, Vn

Hạt đất

Qh, Vh

VR

V
Hạt
đất

6

09/08/2016

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT
Mô hình 3 pha trong đất
0

Qk
Qn

Khí
Nước

 Q: trọng lượng tổng của đất
VR

Q
Qh

Hạt đất

Đại lượng

Vk
Vn

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

Qn

Vk

Nước

Vn

VR

Q

 Qh: trọng lượng của hạt đất
V

Khí

Qh

 Qn: trọng lượng của nước

V

Vh

Hạt đất

Vh

o V: thể tích của đất
o Vh: thể tích của hạt đất
o Vn: thể tích của nước

Q = Qh + Q n + Q k = Qh + Qn ;

o Vk: thể tích của khí

V = Vh + Vn + Vk = Vh + VR

o Vr: thể tích lỗ rỗng trong đất
37

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

Qn

Khí

Vk

Nước

Vn

VR

Q
Qh

V

Vh

Hạt đất

38

 Đối với đất mềm :
o Lấy mẫu bằng dao vòng
o Cân xác định trọng lượng (mẫu + dao)

Q1 = Q mẫu + Q dao

h
d

Q mẫu = Q1 - Q dao

o Thể tích mẫu = thể tích bên trong dao

V mẫu = V dao
39

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

III. Các chỉ tiêu xác định bằng thí nghiệm :
1. Trọng lượng riêng tự nhiên của đất :
 Đối với đất cứng :

o Cân xác định trọng lượng
mẫu
o Bọc mẫu bằng paraphin
Q1 = Q mẫu
o Thể tích mẫu = thể tích
nước dâng lên
V mẫu = V nước dâng

III. Các chỉ tiêu xác định bằng thí nghiệm
2. Độ ẩm tự nhiên của đất :
• Định nghĩa: tỷ lệ phần trăm giữa trọng lượng nước có trong
đất so với trọng lượng hạt đất ở trạng thái ẩm ban đầu
 Xác định Qn Qh

h
Nước

• Cách thí nghiệm: mẫu có độ ẩm chưa thay đổi
 Lấy mẫu (chừng 10 – 15gr), cho vào hộp, cân xác định
trọng lượng (đất + hộp)

Q 1 = Qmãu + Q hộp = Qhạt + Qnước + Q hộp
 Sấy khô, cân xác định trọng lượng (đất khô + hộp)

• Độ chính xác yêu cầu: 0.1kN/m3

Q 2 = Qhạt + Q hộp

• Khoảng giá trị g thông thường: 13 ÷ 22 kN/m3
41

• Độ chính xác yêu cầu: 0.1%
• Khoảng giá trị w : 0 ÷ vài trăm %
4
2

7


09/08/2016

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

III. Các chỉ tiêu xác định bằng thí nghiệm
3. Trọng lượng riêng hạt đất :
• Định nghĩa: trọng lượng của 1 đơn vị thể tích hạt

III. Các chỉ tiêu xác định bằng thí nghiệm
3. Trọng lượng riêng hạt đất (tiếp)
• Cách tính:

gh = Qh/Vh (kN/m3)  Xác định Qh,Vh
• Cách thí nghiệm:
 Lấy đất khô cho vào bình tỉ trọng, cân xác định trọng
lượng (đất khô + bình)
 Đổ nước vào bình, lắc đều, làm thoát khí khỏi đất (bằng
cách đun hoặc hút chân không)
 Bổ sung nước đầy bình, cân lại để xác định trọng lượng

Q1 = Qh + Vbg0 – Vhg0 = Qh + Q2 – Vhg0
Vh = (Qh + Q2 – Q1)/g0
• Độ chính xác yêu cầu: 0.1 kN/m3
• Khoảng thông dụng: 26.5 ÷ 27.8

[Q1 = Qh + (Vb – Vh)g0]
 Làm sạch, đổ nước đầy bình, cân xác định trọng lượng

[Q2 = Vb.g0].

43

44

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

IV. Các chỉ tiêu không xác định bằng thí nghiệm :

IV. Các chỉ tiêu không xác định bằng thí nghiệm :

45

46

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

IV. Các chỉ tiêu không xác định bằng thí nghiệm :

IV. Các chỉ tiêu không xác định bằng thí nghiệm :

47

48

8


09/08/2016

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

49

50

BÀI 4 : CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT
V. Ý nghĩa của các chỉ tiêu vật lý
 Đánh giá sơ bộ tính chất của đất
 Đối tượng nghiên cứu tính chất cơ học của đất, đặc
biệt là tính biến dạng (e)
 Phục vụ phân loại đất

 gk được dùng để đánh giá độ chặt đầm nén đất – đánh
giá chất lượng thi công đầm nén (san lấp/ đắp nền

đường…)
 Đánh giá trạng thái bão hòa của đất liên quan đến quan
hệ giữa các pha trong đất, đến áp lực nước lỗ rỗng (S)
 Đánh giá trạng thái ứng suất ban đầu của đất (g)

51

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

I. Khái niệm :


II. Trạng thái của đất rời :

Trạng thái của đất : là khái niệm mô tả tác động qua
lại giữa các thành phần cấu tạo nên đất, đặc biệt là
ảnh hưởng của lỗ rỗng và nước trong lỗ rỗng tới các
hạt đất.

 Độ chặt : chặt – chặt vừa – rời
 Độ ẩm: bão hòa – rất ẩm – ít ẩm

II.1 Chỉ tiêu đánh giá độ chặt :
Vr lớn  Đất rời

 2 khái niệm cơ bản nói lên trạng thái của đất :
 Độ chặt đối với đất rời
 Độ sệt đối với đất dính

thể tích lỗ
rỗng Vr

Độ chặt

Vr nhỏ  Đất chặt

 Dựa vào hệ số rỗng e :
Vr lớn  e lớn  Đất rời

 Ý nghĩa xác định trạng thái của đất :
 Liên quan chặt chẽ đến phẩm chất xây dựng của đất
 Đất càng chặt/cứng càng tốt và ngược lại
53

Vr nhỏ  e nhỏ  Đất chặt
Vh
constant

54

9


09/08/2016

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

Bảng 5.1 Đánh giá trạng thái theo hệ số rỗng của cát
thạch anh

 Dựa vào độ chặt tương đối D :

 emax, min : hệ số rỗng của đất ở

Hệ số rỗng, e, ứng với trạng thái

Đặt:

Loại cát
Chặt

Chặt vừa

Rời

Cát thô,cát vừa

e < 0.55

0.55 ≤ e ≤ 0.70

e > 0.70

Cát nhỏ

e < 0.60

0.60 ≤ e ≤ 0.75

e > 0.75

Cát bụi

e < 0.60

0.60 ≤ e ≤ 0.80

e > 0.80

trạng thái rời nhất, chặt nhất

 emax,min : xác định bằng thí nghiệm

Rời
0

Chặt
1/3 Chặt vừa 2/3

1

D

56

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT
 Dựa vào độ chặt tương đối D :

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT
1

 Dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường :

Thí nghiệm xác định emax/emin

 Xác định hệ emax, min : cảm tính, khó chính xác

 Tạo trạng thái xốp nhât/ chặt nhất:
 Đổ nhẹ cát khô, trọng lượng Q vào ống đo
thể tích để tạo trạng thái xốp nhất, đo thể
tích Vmax
 Rung/lắc cát trong ống để tạo ra trạng thái
chặt nhất, đo thể tích mẫu, Vmin

3

2

Bảng 5.2 Đánh giá trạng thái theo kết quả thí nghiệm SPT

4

 Tính hệ số rỗng tương ứng emax, emin

e

Dg 0

gk

1

1.Que dài có nắp hình
côn
2.Phễu cổ dài

 Dựa vào kết quả hiện trường SPT, CPT  Tra bảng

3.Que lau mặt
cát
4.Ống đo thể tích

N-value

Độ chặt, D

Trạng thái

0÷4

0.2

rất rời

4 ÷ 10

0.2 ÷ 0.4

rời

10 ÷ 30

0.4 ÷ 0.6

chặt vừa

30 ÷ 50

0.6 ÷ 0.8

chặt

> 50

> 0.8

rất chặt

57

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

58

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

 Dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường :

II.2 Chỉ tiêu đánh giá độ ẩm của đất rời :

Bảng 5.3 Đánh giá trạng thái theo kết quả thí nghiệm CPT
Trị số qc(MPa)

Loại cát
Chặt

Chặt vừa

Rời

Cát thô, cát vừa (không phụ thuộc
độ ẩm)

>15

15 – 5

<5

Cát nhỏ (không phụ thuộc độ ẩm)
Cát bụi ẩm và ít ẩm
Cát bụi bão hòa

>12
>10
>7

12 – 4
10 – 3
7–2

 Đánh giá dựa vào độ bão hòa S
Bảng 5.4 Đánh giá độ ẩm theo độ bão hòa S

<4
<3
<2
59

Mức bão hòa, S

Trạng thái theo độ bão hòa

S < 0.50
0.50 ≤ S ≤ 0.80
S > 0.80

Đất ít ẩm
Đất ẩm
Đất bão hòa
60

10


09/08/2016

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

III. Trạng thái của đất dính :

III. Trạng thái của đất dính :
 Đánh giá trạng thái của đất dính dựa vào độ ẩm w (%) :

Phụ thuộc lượng nước trong đất

Rắn/Cứng
Trạng thái cứng

Trạng thái dẻo

Trạng thái chảy

không tạo được
hình

tạo được hình
giữ được hình
dạng

tạo được hình
không giữ được
hình

0

Chảy/Nhão

Dẻo

Wd/PL
Giới hạn dẻo

W(%)

Wch/LL
Giới hạn chảy

Giới hạn Atterberg  Được xác định bằng thí nghiệm
 Đánh giá trạng thái của đất dính dựa vào độ sệt B :

Rắn

Đặt

Dẻo
0

Chảy

B

1

61

62

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT
Bảng 5.5 Đánh giá trạng thái của đất dính theo độ sệt B

 Dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường SPT :

Đất cát pha
B<0
Đất ở trạng thái rắn
0≤B≤1
Đất ở trạng thái dẻo
B>1
Đất ở trạng thái chảy
Đất sét pha, sét
B<0
Đất ở trạng thái rắn
0 ≤ B ≤ 0.25
Đất ở trạng thái nửa cứng
0.25 ≤ B ≤ 0.50
Đất ở trạng thái dẻo
0.50 ≤ B ≤ 0.75
Đất ở trạng thái dẻo mềm
0.75 ≤ B ≤ 1.00
Đất ở trạng thái dẻo chảy
B > 1.00
Đất ở trạng thái chảy

Bảng 5.6 Đánh giá trạng thái theo kết quả thí nghiệm SPT
N-value

Trạng thái

<2
2÷4
4÷8
8 ÷ 15
15 ÷ 30
> 30

Rất mềm
Mềm
Dẻo
Dẻo cứng
Cứng
Rất cứng

64

BÀI 5: TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT
Tổng kết

Xác định trạng thái của đất
Trạng thái của đất rời

Trạng thái của đất dính

Chặt – Chặt vừa – Rời

Cứng – Dẻo – Chảy

 Dựa vào hệ số rỗng e
 Dựa vào độ chặt D
 Dựa vào kết quả TNHT

 Dựa vào độ ẩm w
 Dựa vào độ sệt B
 Dựa vào kết quả TNHT

Đánh giá tính chất XD của đất : tốt hay không ?
Càng chặt càng tốt – càng cứng càng tốt
65

11


09/08/2016

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG

6.1 Khái niệm chung :
• Dấu hiệu đặc trưng :
o Dựa vào cấp phối hạt
o Dựa vào các giới hạn Atterberg
o Ngoài ra có thể dựa theo nguồn gốc hình thành

• Phân loại đất trong XD :
là việc nhóm những đất có cùng 1 dấu hiệu đặc trưng
nào đó và gán cho 1 cái tên

• Các hệ thông phân loại phổ biến
o Hệ thống Nga (áp dụng ở VN qua TCXD 45 – 78)
o Hệ thống Mỹ (áp dụng ở VN gần đây qua TCVN 5747
– 1993)

• Mục đích :
o Thuận lợi hơn trong trao đổi, giao tiếp giữa các kỹ
sư
o Hình dung phán đoán ban đầu liên quan đến công
tác đất

67

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG

68

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG

6.2 Phân loại theo hệ thống tiêu chuẩn Nga

6.2.1 Đất rời :

(VN: TCXD 45 – 78)

• Khái niệm : đất rời là các loại đất không thể thực hiện
được thí nghiệm xác định giới hạn dẻo.

Đất xây dựng = {Đất rời; Đất dính}

• Thực tế : nhận biết đất rời dựa vào mắt thường và cảm

 Cách phân loại sơ bộ : Đất rời không tạo que được

nhận bằng tay khi vê mẫu đất

(không tạo được trạng thái giới hạn dẻo)

• Phân loại : dựa vào hàm lượng hạt có đường kính lớn
hơn một kích thước đặt trưng nào đó gọi là kích thước
phân loại.
 Dựa vào kết quả thí nghiệm phân tích hạt

69

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG
Bảng 6.1 Phân loại đất rời
Tên đất

Căn cứ phân loại

 Đất hòn lớn (hạt lớn hơn 2mm chiếm hơn 50%)
Tảng lăn/địa khối
Dăm/ cuội
Sỏi/ sạn

p (d > 200) > 50%
p (d > 10) > 50%
p (d > 2) > 50%

 Đất cát
Cát sạn
Cát thô
Cát vừa/cát hạt trung
Cát mịn
Cát bụi

p (d > 2) > 25%
p (d > 0.50) > 50%
p (d > 0.25) > 50%
p (d > 0.10) > 75%
p (d > 0.10) < 75%

70

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG
6.2.2 Đất dính
• Khái niệm : Đất dính là đất có tính dẻo, tạo được que
→ A = (Wch – Wd ) > 1 (có thể tạo được que đất d ≥ 3mm)
• Phân loại : dựa vào chỉ số dẻo A.
Đất dính = [đất cát pha (sét), đất sét pha (cát), đất sét]
o A < 7  đất cát pha
o 7 ≤ A ≤ 17  đất sét pha
o A > 17  đất sét

72

12


09/08/2016

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG

BÀI 6. PHÂN LOẠI ĐẤT TRONG XÂY DỰNG
TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH PHÂN LOẠI ĐẤT
THEO TCXD 45 - 78
Đất

6.2.3 Bùn:
Bùn là đất dính trong giai đoạn đầu hình thành, có độ ẩm

Đất rời

cao hơn độ ẩm giới hạn chảy và hệ số rỗng lớn, có thể
có vi sinh vật hoạt động.

Bước 2

Bùn = [bùn sét; bùn sét pha; bùn cát pha]
e = [ > 1.5 ;

> 1.0

;

Đất dính

Bước 1

> 0.9

Cát vừa

Sỏi sạn

Cát nhỏ

Cát sạn

Cát bụi

Cát thô

Á cát

]

Dựa vào kết quả thí
73

nghiệm phân tích hạt

Sét

Á sét

oA < 7  đất cát pha
o7 ≤ A ≤ 17  đất sét pha
oA > 17  đất sét
74

13