Cơ Học đất = Soil Mechanic - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.pdf) (169 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo án - Bài giảng
>>
3. Cao đẳng - Đại học

Cơ học đất = soil mechanic

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.89 MB, 169 trang )

Trường Đại học Thủy LợiGiỚI THIỆU MƠN HỌCBộ mơn Địa Kỹ ThuậtCƠ HỌC ĐẤTSoil MechanicsSố tín chí: 3Tổng số tiết: 45t(Lý thuyết: 30t, Bài Tập: 9t, Thí nghiệm: 6t)Đánh giá: Điểm q trình: 30 %• Điểm chun cần• Điểm giải bài tập• Điểm thí nghiệm• Điểm kiểm tra Điểm thi kết thúc: 70% (thi viết 90 phút, có dọc phách)2TÀI LiỆU HỌC TẬP2.Tài liệu chính thứcBài giảng Cơ học Đất – Bộ môn Địa kỹ thuật–2011Bảng tra Cơ Học Đất – BM Địa Cơ- Nền MóngTài liệu tham khảo1.1.2.3.Nội dungGiới thiệu về địa kỹ thuật- HOLTZ và KOVACS - Bản dịch2009 của Bộ mônCơ học Đất – GS.TSKH Cao Văn Chí, PGS.TS Trịnh VănCương –Nhà xuất bản xây dựng, Hà nội, 2004 .TCVN 5747:1993 Đất xây dựng – Phân loại3Lý thuyết bao gồm trong 6 chương:1.Tính chất vật lý của đất2.Tính chất cơ học của đất3.Xác định ứng suất trong đất4.Sức chịu tải của Móng nơng5.Áp lực đất lên tường chắn6.Xác định độ lún của nền cơng trìnhBài tập Cơ học đấtThí nghiệm Cơ học đất41 Nội Dung:1. Các thể hợp thành đất và tác dụng tươnghỗ giữa chúngCHƯƠNG ITÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT2. Kết cấu, liên kết kết cấu và cấu tạo của đất3. Các chỉ tiêu tính chất vật lý, trạng thái vật lýcủa đất4. Phân loại đất6T.1.1 Các pha hợp thành đất & td tương hỗ giữa chúngI. Pha rắn (hạt đất)Đất là sản phẩm của q trình phong hóa đá gốc, gồm3 thành phần vật chất:Gồm các hạt đất có kích thước khác nhau chiếm phầnlớn thể tích khối đất tạo thành khung cốt đất. Có 3 yếutố ảnh hưởng đến tính chất của đất:1.) Pha rắn (hạt đất)2.) Pha lỏng (nước trong đất) Thành phần khoáng vật của hạt đất3.) Pha khí (khí trong đất) Kích thước hạt đất Hình dạng hạt đấtBa thành phần hợp thành đất782 1.1 Thành phần khoáng vật hạt đất (TPKV)1.1 Thành phần khoáng vật hạt đất (TPKV)a) Kv nguyên sinh: TPKV nguyên sinh thường có kíchthước > 0.005 mm, VD fenpat; thạch anh & micaKích thước hạt đất có quan hệ mật thiết với TPKV Hạt đất > hạt cát (2mm) có TPKV tương tự đá gốcb) Kv thứ sinh: thường có kích thước < 0.05mm, có 2 loại: Hạt cát (2- 0.05mm) do kv ngun sinh tạo thành Kv khơng hịa tan trong nước: kaolinit; ilit… Hạt bụi (0.05 – 0.005mm) chủ yếu do kv nguyên sinh đãổn định về hóa học như thạch anh, fenfat…tạo thành Kv hòa tan trong nước VD: canxit; dolomit; mica trắng, ..c) Chất hóa hợp hữu cơ là sản phẩm đc tạo ra từ di tíchthực vật & động vật ở giai đoạn phá hủy hoàn toàn (mùnhữu cơ) Hạt sét (< 0.005mm) chủ yếu do kv thứ sinh tạo thành9101.1.1 Xác định đường cong cấp phối hạt1.2 Thành phần cấp phối hạtDo không thể xét được kích thước riêng biệt của từng hạt⇒ chia ra các nhóm hạt ⇒ “cấp phối hạt” của đấtTN phân tích hạt:+PP sàng (rây): dùng cho đất hạt thơ (d>0.1mm)+PP tỷ trọng kế(pp lắng): dùng cho đất hạt mịn Nhóm hạt: Tập hợp các hạt trong đất có kíchthước nằm trong một phạm vi nhất định. Cấp phối hạt: Lượng chứa tương đối của cácnhóm hạt trong đất (tính = % tổng lượng đất khơ). Quan hệ đường kính hạt ~ lượng chứa tương đối⇒ đường cong cấp phối hạt11123 a. Phương pháp râyb. Phương pháp tỷ trọng kếDùng với hạt có đ.kính d >0.1mm, dùng “bộ rây tiêu chuẩn”Dùng với hạt có d < 0.1 mm, theođ.luật Stokes: các hạt có đ.kính ≠có vận tốc lắng chìm khác nhau,Từ giá trị đo k.cách & thời gianchìm lắng  đ.kính tương ứng dcủa nhóm hạt và lượng chứa củacác hạt < d tính bằng % trọnglượng mẫu đất 18 L d ( h   n )t 12XĐ t.phần hạt theop.pháp tỷ trọng kế13141.1.1 Xác định đường cong cấp phối hạtb. Phương pháp tỷ trọng kếLấy 25 - 35g đất, cho vào bình, đổ đầy nước cất (1l), khuấyđều. Thả bầu tỷ trọng vào đọc trong các thời điểm: t = 5s, 15s,30s, 1’,2’, 5’, 15’, 30’, 60’…15Fig 5: Bảng kết quả tính thành phần hạt theo phương pháp rây (ASTM)164 1.1.1 Xác định đường cong cấp phối hạtĐánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt ?Đánh giá mức độ không đều hạt của đất, trong XD dùng:+ hệ số không đều hạt Cu+ hệ số cấp phối CcCu = D60/D10 và Cc D302D60 .D10D60: Đk cỡ hạt mà trọng lượng của tất cả các hạt ≤ đk đóchiếm 60% trọng lượng mẫu đất khơ. D10 gọi là đường kính hiệu quả, D60 gọi là đường kính chi phốiĐường cong cấp phối hạt của đất17Đánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt ?Cu = D60/D10 &Cc 18Đánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt ?D302D60 .D10Fig 7: Đất với cấp phối tốt, trung bình và xấu19205 Đặc tính của đường cong cấp phối:Đánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt ?Đất cấp phối tốt: biểu thị các kích cỡ hạt trong một khoảng rộng, vàđường cong thành phần hạt trơn và nói chung lõm hướng lên.Đất cấp phối kém: là đất có quá nhiều hay quá ít số hạt kích cỡ nhất địnhhoặc hầu hết các hạt có cùng kích cỡ. Phân bố đồng đều : cỡ hạt như nhau. Đất cấp phối không liên tục hay gián đoạn.(trong hình vẽ, hàm lượng cỡ hạt giữa 0.5 và 0.1mm là rất ít).Đườngcong phânbố cỡ hạtđiển hìnhD60D10 DD30 D3060D60 D10D30D1022211.3 Hình dạng hạt đấtĐánh giá chất lượng đường cong cấp phối hạt ?H.dạng các hạt đất có ah nhất định đến tính chất đấtNhóm hạt có k.thước nhỏ từ hạt sét trở xuống thường có dạngphiến mỏng hoặc hình kim mảnh, TH này, h.dạng hạt đất ít ảnhhưởng rõ rệt đến tính chất của đất.Nhóm hạt có k.thước hạt lớn (cát, cuội, sỏi), các hạt thường códạng hình khối cầu trơn nhẵn, hình góc cạnh. Hình dạng này cóảnh hưởng lớn tới tính chất của đất, đặc biệt là tính chống cắt.Example 1Cho biết: đường cong cấp phốihở của 1 loại đất:D10 = 0.022 mmD30 = 0.052 mmD60 = 1.200 mmTheo đó:Cu = D60/D10 = (1.2/0.022) = 55Cc = (D30)2/(D10)*(D60) =(0.052)2/ (0.022)*(1.2) = 0.1Đất có cấp phối xấu23246 1.3 Hình dạng hạtII Pha lỏng (nước trong đất) - TĐĐất trong tự nhiên luôn tồn tại 1 lượng nước nhất định ở những dạng khácnhau. Nước tác dụng mạnh với các hạt khoáng vật, đặc biệt là những hạt nhỏcó k.thước hạt keo  hoạt tính bề mặt.Theo quan điểm XD:,a- Nước trong khoáng vật hạt đấtb- Nước kết hợp mặt ngoài hạt đất: chia 2 loại◦ Nước hút bám.◦ Nước màng mỏng: Nước màng kết hợp mạnh Nước màng kết hợp yếuc- Nước tự do: gồm 2 loạiCàng góc cạnh  ma sát càng lớn  tăng cường độCàng ít góc cạnh  càng dễ di chuyển  dễ chặt hơn◦ Nước mao dẫn◦ Nước trọng lực26252.1 Nước trong hạt khống vật2.2 Nước kết hợp mặt ngồi hạt đấtNước trong mạng tinh thể của khống vật (kv), nó tồn tại dướidạng phân tử - H2O hoặc dạng ion H+, OH-. Trong XD, coi nó là1 bộ phận của hạt kv & ko ảnh hưởng gì tới tc XD của đất.Các hạt kv của đất mang điện tích âm, nước là phân tửlưỡng cực ⇒ Lượng nước KH mặt ngồi do 3 yếu tốquyết định:1. Tính ưa nước của khống vật2. Độ lớn của tỷ diện tích mặt ngồi hữu hiệu (làtổng diện tích bề mặt của các hạt đất/ 1g đất)3. Thành phần của nước trong đất, ion trong nước27287 2.2 Nước kết hợp mặt ngoài hạt đất2.3 Nước tự doCăn cứ cường độ lực hút điện phân tử của bề mặt hạt kv,chia nước kết hợp mặt ngoài thành 3 lớp:Loại nước nằm ngoài lực hút điện trường, chia làm 2 loại:1) Nước hút bám: lớp nước bám chặt vào mặt ngoài hạtdo sức hút điện phân tử rất mạnh gây ra. Đất sétchứa nc hút bám sẽ ở trạng thái rắna.) Nước mao dẫn:loại nước bị kéo lên trong các ống dẫn nhỏ trong đất bên trênMNN do sức căng mặt ngoài của nc. Trong XD, nước mao dẫnlàm cho đất ẩm ướt làm giảm sức chịu tải của nền & tính ổnđịnh của mái dốc.2) Nước kết hợp mạnh: lớp nước liền kề nc hút bám dolực hút điện phân tử tương đối mạnh tạo nên. Đất sétchứa nc KH mạnh sẽ ở trạng thái nửa rắnb.) Nước trọng lực:3) Nước kết hợp yếu: lớp nước ngoài cùng do lực hútđiện phân tử tương đối yếu tạo thành, đất sét chứanc k.hợp yếu thường thể hiện tính dẻo.Tồn tại trong các lỗ rỗng của đất, chịu sự chi phối của trọng lực& tuân theo định luật Darcy.29Ảnh hưởng của nước kết hợp mặt ngồi đến tính chấtXD của đất• Trong các loại nước kể trên thì nước màng mỏng có ảnhhưởng tới tính chất XD của đất nhiều hơn cả. Mức độ ảnhhưởng tùy thuộc vào thành phần KV, tỷ diện tích, hàmlượng sét.• Do chịu lực hút điện phân tử, nước mảng mỏng có tínhnhớt hơn nước tự do, bề dày của nước mảng mỏng tăngthì tính nhớt giảm, và ngược lại. Vì thế ảnh hưởng đến tínhchất cơ lý của đất: tính b.dạng (nén, nở, trượt), tính thấm,30Chú ý!Nghiên cứu nước theo quan điểm XD liên quan đến3 vấn đề chính: Khả năng hịa tan và phân giải của nước(trong Địa chất thủy văn). Ảnh hưởng của áp lực thủy tĩnh đối với đất. Ảh của lực thấm do sự chuyển động củanước trong đất đối với tính ổn định của đất.tính chống trượt.31328 T.1.2 Kết cấu- Liên kết kết cấu – Cấu tạo của đất (TĐ)III. Pha khí trong đất (TĐ)Thể khí trong đất phân thành 2 loai:I.+ Thơng với khí quyển: khơng ảnhhưởng gì đáng kể đến tính chất củađất, khi đầm chặt, khí này thốt rangồiKết cấu của đấtSự sắp xếp có quy luật của các hạt hoặc các đám hạt có độ lớnvà hình dạng khác nhau trong q trình trầm tích, hình thành dotác dụng của lực điện phân tử giữa các hạt với nhau.Dựa vào nguyên nhân hình thành các kết cấu (KC), chia ra 3 loại:+ Ko thơng với khí quyển (bọc khítúi khí) thường gặp trong đất sét. Sựtồn tại của các bọc khí trong đất làm↓tính thấm, ↑tính đàn hồi và ảnhhưởng tới q trình ép co của đất.a) Kết cấu hạt đơnb) Kết cấu tổ ongc) Kết cấu bông33341.1 Kết cấu hạt đơn1.2 Kết cấu tổ ongHình thành do sự chìm lắng của cáchạt tương đối lớn trong môi trườngnước, hạt nọ xếp chồng lên hạt kiaở 1 vị trí ổn định nhất, hạt nhỏ chuivào lỗ rỗng của những hạt lớn hơn.Hình thành do sự chìm lắng cáchạt tương đối nhỏ trong nước. Dotrọng lượng các hạt ko đủ thắnglực dính giữa chúng với nhau tạichỗ tiếp xúc nên chúng dừng lạingay tại chỗ tiếp xúc đầu tiên ởthế không ổn định.Đặc điểm: rắn, chặt xítĐặc điểm: xốp, lỗ rỗng lớn35369 1.3 Kết cấu bôngT.1.2 Kết cấu- Liên kết kết cấu – Cấu tạo của đất (GT)• Hình thành từ những hạt có đường kínhrất nhỏ