Bản chất vật lý của môi trường đất.ThS. Phạm Sơn Tùng

CƠ HỌC ĐẤT
Chương 1
Bản chất vật lý của môi trường đất

ThS Phạm Sơn Tùng


Sự hình thành các loại đất
Toàn bộ đất có nguồn gốc trực tiếp hay gián
tiếp từ đá cứng:
1) Đá macma: thành tạo từ vật liệu nóng chảy
2) Đá trầm tích: thành tạo ở dạng lớp do các vật
liệu lắng đọng trong nước
3) Đá biến chất: thành tạo từ các đá đã tồn tại
trước, sau bị biến đổi do quá nóng hoặc áp lực
quá cáo
Quá trình biến đổi Đá→Đất chịu ảnh hưởng
của nhiều yếu tố => các loại đất khác nhau.
Các loại đất đều được hình thành do quá trình
Phong hóa, Chuyển dời và Lắng đọng.


Quá trình phong hóa
• Là quá trình đá bị biến đổi thành đất dưới tác dụng
của các tác nhân tự nhiên
• Các tác nhân tự nhiên: vật lý, hóa học, hóa sinh
• Ví dụ:
– Nước → vụn đá sắc, góc cạnh
– Gió → các hạt tròn
– Hóa học → một số khoáng vật bền, không bị biến
đổi (thạch anh, muxcovit), một số khoáng vật khác

không bền, bị biến đổi → hình thành các loại đất
khác nhau


Quá trình chuyển dời
• Quá trình các hạt đất được di chuyển từ nơi này
sang nơi khác dưới tác dụng của gió, nước, sông
băng, trọng lượng bản thân…
• Tác dụng chính của chuyển dời là sự tuyển lựa
• Sự chuyển dời sẽ kéo theo quá trình lắng đọng
(nước), hoặc trầm đọng (gió, sông băng) → hình
thành trầm tích


Các thành phần cấu tạo chính của đất


Pha rắn
• Các vụn đá, hạt cuội: d > 2 mm
• Các hạt khoáng: 2 mm ≥ d > 1µm
– Hạt cát: 2 mm ≥ d > 0,05 mm
– Hạt bụi: 0,05 mm ≥ d > 0,005 mm
– Hạt sét: 0,005 mm ≥ d > 0,001 mm

• Vật chất hữu cơ: đất mùn, thường nằm trên
cùng, không dày quá 0,5 m. Có tính nén lún
cao, hấp thụ nhiều nước


Nước trong đất

Các đới nước ngầm

- Chiều cao mao dẫn với đất cát khoảng từ vài đến vài chục cm
- Chiều cao mao dẫn với đất sét có thể lến đến hàng trăm cm


Khí trong đất
• Đất không hoàn toàn khô hay hoàn toàn bão
hòa
• Thực tế: đất “khô” vẫn chứa hơi nước, đất
“hoàn toàn bão hòa” vẫn có 2% lỗ rỗng khí
• Không khí chịu nén và hơi nước có thể đóng
băng nên có ảnh hưởng tới tính chất của đất


Đất rời và Đất dính
• Hàm lượng các hạt sét chiếm trên 3% khối lượng
đất khô thì đất có tính dẻo dính → đất dính
• Các hạt sét có thể ở dạng cấu trúc Kết bông
hoặc cấu trúc Phân tán


Đường cong tích lũy thành phần hạt
• Đường cong tích lũy thành phần hạt của đất là
đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa đường
kính các hạt đất và phần trăm khối lượng của
chúng trong mẫu đất khô

• Hệ số không đồng đều:

d 60
Cu 
d10
2

• Hệ số cấp phối:

(d30 )
Cc 
d10 * d 60

• d60: những cỡ hạt có đường kính bằng và nhỏ
hơn nó chiếm 60 % trọng lượng đất khô


Phân loại cấp phối
• W: cấp phối tốt (đường 1)
• P: cấp phối kém (đường 2)
• ĐCCP càng thoải thì đất càng không đồng đều (W), và
ngược lại, càng dốc thì đất càng đồng đều (P)
• Cu càng lớn đất càng không đồng đều và ngược lại


Phân loại đất rời theo hàm lượng hạt
• Đất hòn lớn (sỏi, cuội): khối lượng hạt lớn hơn 2 mm trên
50%

• Đất cát:
– Cát sỏi: khối lượng hát lớn hơn 2 mm trên 25 %
– Cát thô: khối lượng hát lớn hơn 0,5 mm trên 50 %
– Cát vừa: khối lượng hát lớn hơn 0,25 mm trên 50 %
– Cát nhỏ: khối lượng hát lớn hơn 0,1 mm trên 75 %
– Cát bột: khối lượng hát lớn hơn 0,1 mm dưới 75 %
• Các phương pháp xác định thành phần hạt trong phòng thí
nghiệm: TCVN 4198:1995


Tính chất vật lý của đất


Ba chỉ tiêu vật lý cơ sở
1) Trọng lượng riêng tự nhiên của đất (γw):
trọng lượng của một đơn vị thể tích đất ở
trạng thái tự nhiên
2) Trọng lượng riêng hạt của đất (γh): trọng
lượng một đơn vị thể tích hạt rắn của đất
3) Độ ẩm của đất (W): tỷ số giữa trọng lượng
nước chứa trong lỗ rỗng của đất với trọng
lượng hạt của đất


Trọng lượng riêng của đất tự nhiên

Q
w 
V
• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3

• Thường được xác định bằng thí nghiệm:
TCVN 4202:1995


Trọng lượng riêng hạt của đất

Qh
h 
Vh
• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3
• Thường được xác định bằng thí nghiệm: TCVN
4195:1995
• Tỷ trọng hạt:
h



n


Độ ẩm của đất

Qn
W
Qh
• Đơn vị: biểu thị bằng phần trăm (%) hoặc dưới
dạng số thập phân
• Thường được xác định bằng thí nghiệm:
TCVN 4196:1995

Các chỉ tiêu vật lý khác
• Trọng lượng riêng khô: trọng lượng một đơn vị
thể tích đất ở trạng thái hoàn toàn khô

Qh
k 
V
• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3
• Thường được xác định gián tiếp bằng những
công thức tính đổi


• Trọng lượng riêng của đất no nước (hay đất
bão hòa): trọng lượng một đơn vị thể tích đất
ở trạng thái no nước (các lỗ rỗng chứa đầy
nước)

 nn

Qn  Qh

V

• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3
• Thường được xác định gián tiếp bằng những
công thức tính đổi


• Trọng lượng riêng đẩy nổi của đất (hay trọng

lượng riêng của đất nằm dưới mực nước
ngầm): trọng lượng của đất có kể đến lực đẩy
nổi của nước (lực Acsimet)

 dn

Qh  Vh . n

  nn   n
V

• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3
• Thường được xác định gián tiếp bằng những
công thức tính đổi


• Độ bão hòa: là phân lượng nước chứa trong
lỗ rỗng, hay nói cách khác là tỷ số giữa thể
tích nước với thể tích lỗ rỗng

Vn
G
Vr
• Đơn vị: biểu thị bằng phần trăm (%) hoặc dưới
dạng số thập phân
• G = 0: đất khô hoàn toàn
• G = 1: đất bão hòa hoàn toàn


Độ bão hòa của đất cát

• Độ bão hòa có liên quan tới một số tính chất
cơ học của đất, đặc biệt là đất cát
• G < 0,5: cát ít ẩm
• 0,5 ≤ G ≤ 0,8: cát ẩm
• G > 0,8: cát no nước