NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
CƠ H
CƠ H
Ọ
Ọ
C Đ
C Đ
Ấ
Ấ
T
T
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
N
N
ộ
ộ
i dung
i dung
z Lý thuyết bao gồm trong 6 chương:
Tính chất vật lý của đất
Tính chất cơ học của đất
Xác định ứng suất trong đất
Sức chịu tải của Móng nông
Áp lực đất lên tường chắn
Xác định độ lún của nền công trình
z Bài tập CHĐ
z Thí nghiệm CHĐ
2
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Vị trí của Cơ học đất trong các môn cơ học
 Là cơ học của vật thể phân tán-tự nhiên

Cơ H
ọ
ọ
c Đ
c Đ
ấ
ấ
t
t
3
1. Khái niệm về môn học & đối tượng môn học
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Các cơ sở để xây dựng môn cơ học đất
 Các định luật Cơ họclý thuyết (cơ họccủa các vật thể hoàn
toàn không biến dạng)
 Các định luật của Cơ học công trình (nghiên cứu các vật thể
liên tục có tính biến dạng) : định luật đàn hồi, dẻo, từ biến.
Các định luật cơ học chất lỏng.
 Các định luật mô tả những tính chất cơ họccủa đất do đặc
tính phân tán c
ủa nó gây ra :
z Tính ép co
z Tính biến dạng cấu trúc pha
z Tính thấm nước
z Tính chống trượt tiếp xúc
4
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Đối tượng nghiên cứu của cơ học đất
 Đất rời tự nhiên là đối tượng nghiên cứu của cơ học đất.
 Đất là tất cả các sản phẩm của phong hóa lớp vỏ đá bao

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2. Ý nghĩa và nội dung môn học
z Trong xây dựng, Đất đóng vai trò rất lớn, mọi công trình đều liên
quan chặt chẽ với đất:
 Đối với công trình xây trên đất thì đất giữ vai trò là Nền;
 Với công trình làm bằng đất thì đất là vật liệu xây dựng (đê,
đập, nền đường…)
 Với công trình được xây trong đất thì đất là môi trường xây
dựng (các công trình ngầm, đường hầm, đường tầu điện
ngầm …)
Vì thế có thể nói đất xây dự
ng là Công trình hay là Bộ phận
công trình.
z Nếu không có kiến thức về những nguyên lý cơ học đất thì
không thể thiết kế đảm bảo cho công trình làm việc an toàn, bền
vững lâu dài.
7
M
M
ở
ở
đ
đ
ầ
ầ
u:
u:
(ti
(ti
ế

NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
A. Pha rắn:
 Bao gồm các hạt khoáng vật (thường gọi là hạt đất), có kích thước
thay đổi trong phạm vi lớn, từ khoảng 200 mm xuống đến kích
thước hạt keo, tạo thành khung kết cấu của đất (cốt đất).
 Tính chất của đất phụ thuộc thành phần khoáng vật, hình dạng và
kích thước của các hạt.
I. Thành phần khoáng vật của đất:
 Thành phần khoáng vật của đất chủ yếu phụ thuộc vào thành phần
đágốc và tác dụng phong hóa đối với đá ấy. Cùng một loại đá
gốc, nhưng tác dụng phong hóa khác nhau sẽ cho các thành phần
khoáng không giống nhau, và do đó ảnh hưởng khác nhau tới tính
chất vật lý và cơ học của đất.
-Vídụ: Phenpat phong hóa trong môi trường axit tạo thành
Môngmôrilônit, nhưng trong môi trường kiềm lại tạo thành Kaolinit
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ

c kho
á
á
ng v
ng v
ậ
ậ
t s
t s
é
é
t thư
t thư
ờ
ờ
ng g
ng g
ặ
ặ
p:
p:
Monmorilonit,
Monmorilonit,
Ilit,
Ilit,
Kaolinit
Kaolinit


C

ợ
p (
p (Tươ
ng đối phổ biến, thí dụ: khoáng vật Monmorolit
pha trộn với Clorit và Inlit).
z KV hòa tan trong nước:
Canxit, mica trắng, thạch cao, đolomit …
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ

t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
12
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
II. Thành phần cấp phối của đất:
z Khái niệm về nhóm hạt và thành phần cấp phối hạt của
đất:
 NHÓM HẠT:
- Kích thước hạt đất ảnh hưởng tới tính chất của đất. Tuy nhiên,
đất tự nhiên nói chung là hỗn hợp của vô số các hạt có kích thước
rất khác nhau, trên thực tế khócóthể xác định ảnh hưởng của kích
thước từng hạt đất mà chỉ có thể xác định ảnh hưởng của tập hợp
các hạt có kích thước nằm trong phạm vi quy định – gọi là nhóm
hạt.
-Nhóm hạt khác nhau sẽảnh h
ưởng khác nhau tới tính chất của
đất.
-Bảng dưới đây thể hiện phạm vi kích thước các nhóm hạt (cỡ
hạt) theo các tiêu chuẩn Mỹ, Anh và Việt nam.
Chương
Chương
2:

thông và Đường bộ Liên
bang (1978)
USCS – Hệ thống phân loại
đất thống nhất (Cục cải tạo
Hoa Kì, 1974, Hội kĩ thuật
quân đội Hoa Kì, 1960 )
TC Anh
M.I.T – Viện Công nghệ
Masachusett (Taylor, 1948)
TCXD - VN
Hình 1.2
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 THÀNH PHẦN CẤP PHỐI HẠT CỦA ĐẤT:
-Tính chất của đất không những phụ thuộc sự có mặt của nhóm
hạt mà còn phụ thuộc vào lượng chứa của chúng: nếu một nhóm
hạt có mặt trong đất với lượng chứa quá nhỏ thì không gây tác
động gì đáng kể tới tính chất của đất; nhưng nếu lượng chứa lớn
thì gây ảnh hưởng rõ rệt.
- Hàm lượng cỡ hạt: Lượng chứa một nhóm hạt tính b
ằng phần
trăm (%) khối lượng mẫu đất khô:
- Cấp phối hạt: Tập hợp hàm lượng của tất cả các cỡ hạt chứa
trong một loại đất.
Xác định thành phần cấp phối của đất
Chương I
Chương I
:
:
T
T

cơ học của đất).
z Thường dùng 2 phương pháp tùy thuộc cỡ
hạt:
Đối với hạt cỡ lớn, d > 0,1 mm (Mỹ: d >
0,075 mm) thì dùng phương pháp rây.
-với d là đường kính tương đương.
Đối với hạt cỡ nhỏ, d ≤ 0,1 mm (Mỹ: d
≤ 0.05 đến 0.075mm) thích hợp với
phương pháp tỷ trọng kế.
16
 Xác định thành phần cấp phối của đất
Lỗ rây
TCVN
(mm)
Số rây
TCMỹ
Lỗ rây
TCMỹ
(mm)
10 4 4.75
5 10 2.00
2 20 0.85
1 40 0.425
0,5 60 0.25
0,25 100 0.15
0,1 140 0.106
200 0.075
z Phương pháp rây:
Bộ rây tiêu chuẩn: Giới thiệu hai bộ rây TC Việt nam & Mỹ.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT

a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
17
Hình 1.3
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Phương pháp tỷ trọng kế:
 Đối với những hạt cỡ nhỏ thì phương pháp rây
không thể tách nhỏ hơn nữa các cỡ hạt; khi đó
có thể dùng phương pháp lắng đọng các hạt
trong dung dịch huyền phù (thường là nước).
 Phương pháp này dựa trên định luật Stoke: -
Trong dung dịch đồng nhất đẳng hướng và vô
hạn, tốc độ lắng đọng (v) do trọng lượng của
các hạt hình cầu được xác định theo biểu th
ức
sau:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch

v -tốc độ chìm lắng của hạt.
γ
h
-trọng lượng riêng của hạt (g/cm³).
γ
n
-trọng lượng riêng của dung dịch
(0,98g/cm³).
η
-hệ số nhớt của dung dịch ( dyn-giây/cm²).
d – đường kính của hạt hình cầu (cm).
2
18
)(
dv
nh
η
γγ
−
=
(1.2)
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch

⎡
−
=
t
L
d
nh
γγ
η
(1.3) Hình 1.5
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
 Từ bộ ba trị số t
i
, N
i
, L
i
có thể tìm được đường kính d
i
và
lượng chứa của các hạt nhỏ hơn và bằng d
i
tính bằng phần
trăm trọng lượng mẫu đất thí nghiệm.
Chương I
Chương I
:
:
T
T

dùng toạ độ log để dễ dàng biểu thị mọi cỡ hạt có đường kính
lớn nhỏ khác nhau, thậm chí chênh nhau hàng nghìn lần, từ hạt
rất thô đến hạt vô cùng bé.
 Thông thường, trục hoành biểu thị đường kính hạt d (mm) giảm
theo chiều mũi tên trục
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
21
 Ví dụ thể hiện trên Hình 1.6: Từ đường cong cấp phối hạt kết hợp với
bảng phân chia nhóm hạt có thể xác định được lượng chứa của các
nhóm hạt trong mẫu đất đó: nhóm hạt dăm (sỏi): 3,2% ; nhóm hạt cát :
71,8% ; nhóm hạt bụi: 13,3% ; nhóm hạt sét: 11,7%.
SétBụi
(thô, mịn)
Cát
(thô, vừa, mịn)
Dăm,
Sỏi
Hình 1.6
100
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
22
Đất cấp phối tốt: biểu thị các kích cỡ hạt trong một khoảng rộng, và
đường 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 định
hoặc 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).
Hình 1.7:
Đường

()
()()
6010
2
30
DD
D
C
c
=
(1.5)
Các đường kính hạt đặc trưng: được xác định trên đường cong phân bố hạt
Các Hệ số cấp phối của đất:
z D
10
= đường kính hiệu quả.
= đường kính của hạt tương ứng 10% khối lượng mẫu lọt qua rây.
z D
60
; D
30
= đường kính hạt tương ứng 60% , 30% khối lượng mẫu lọt qua rây
Hình 1.8
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
24
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
III. Hình dạng hạt đất:
Được xác định bằng phân loại trực quan
Hình dạng hạt rất khác nhau & ảnh hưởng tới tính chất của đất.
Mức độ ảnh hưởng của Hình dạng hạt đối vớinhững nhóm hạt

t
25
Hình 1.9
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Nhóm hạt kích thước nhỏ (sét, keo) thường có dạng phiến
mỏng hoặc kim mỏng
 Tính chất của đất không chịu ảnh hưởng rõ rệt của hình
dạng hạt, mà chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng
vật hạt đất.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ

c trong đ
ấ
ấ
t
t
Nghiên cứu về nước trong đất đã có lịch sử từ lâu và nhằm các
mục đích sử dụng khác nhau.
Theo quan điểm xây dựng, một sơ đồ phân loại nước được
thừa nhận rộng rãi như sau:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ

t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
28
Hình 1.12
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2.
2.
Nguyên nhân h
Nguyên nhân h
ì
ì
nh th
nh th
à
à
nh l
nh l
ớ
ớ

t
t
Về căn bản, nguyên nhân gồm 2 yếu tố: Lực hút điện phân tử & và đặc
tính của phân tử nước.
Sự hình thành Lực hút điện phân tử & Hoạt tính bề mặt hạt đất:
z Khoáng vật sét có cấu trúc mạng tinh thể, bên trong hạt kvật các
ion trái dấu cân bằng nhau, còn trên mặt kvật có các ion âm (O
2-
và (OH)
-
) là các điện tích tự do, chưa được cân bằng bởi các ion
khác dấu. Vì thế bề mặt k/v sét mang điện tích âm.
29
z Xung quanh hạt sét mang điện âm hình thành một trường tĩnh điện
với lực điện phân tử. Do đógiữa chúng và môi trường xảy ra
những tương tác vật lý và hóa học nhất định, tạo thành hoạt tính
bề mặt hạt đất.
z Cường độ điện tích bề mặt phụ thuộc mức độ phân tán và thành
phần k/v của hạt.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Đặc tính của phân tử nước:
z Phân tử nước (H
2
O) là lưỡng cực. Mặc dù phân tử nước trung
hòa về điện, nó vẫn phân cực. một đầu mang điện tích dương
(H
+
), đầu kia mang điện tích âm (OH)
-
. Do đó, các phân tử nước

từng lớp, bởi liên kết hydro (H
3
O)
+
z Bề mặt các hạt sét tích điện âm
cũng hút các cation có mặt trong
nước. Khi các cation được hydrat
hóa cũng góp phần tạo ra sức hút
của nước về bề mặt các hạt sét.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Sát bề mặt k/v các phân tử
nước chịu tác dụng của lực điện
phân tử rất lớn (hàng trăm MPa)
tạo thành lớp bám dính chắc.
z Càng xa bề mặt hạt khoáng, trị
số lực hút điện phân tử càng
giảm nhanh, và tại khoảng cách
bằng 0,5μm nó gần bằng không.
z Tính chất của nước phụ thuộc
vào cường độ tác dụng của lực
điện phân tử. Dựa vào đó người
ta có thể phân loại nước.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í

t
t
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t c
t c
ủ
ủ
a c
a c
á
á
c lo
c lo
ạ
ạ
i nư
i nư
ớ
ớ
c
c
Theo chiều giảm của lực điện phân tử, lần lượt xét các loại nước
sau:
a) Nước trong khoáng vật hạt sét :
 Nằm trong mạng lưới tinh thể khoáng vật của hạt đất, tồn tại

ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
32
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Nước hút bám: –Bám rất chặt ngay sát bề mặt hạt đất, dày khoảng
1-3 lớp phân tử nước. Mật độ phân tử nước lớn, có tính chất gần
với thể rắn. –Không di chuyển dưới tác dụng của trọng lực, có thể di
chuyển dưới dạng hơi nước. –Tỷ trọng > 1, vào khoảng 1,5; không
dẫn điện, không kết tinh ở cả nhiệt độ rất thấp (-78
o
C). – Khi đất sét
chỉ có nước hút bám thì đất ở trạng thái rắn.
z Nước màng mỏng: Tùy theo mức độ kết hợp chia làm 2 loại:
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í

thường. – khi trong đất chứa vừa đủ loại nước này và nếu
kết cấu đất đã bị phá hoại thì đất biểu hiện tính dẻo, nhưng
nếu ở trạng thái tự nhiên thì không xuất hiện tính dẻo.
Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
34

t ngo
t ngo
à
à
i đ
i đ
ế
ế
n t
n t
í
í
nh
nh
ch
ch
ấ
ấ
t xây d
t xây d
ự
ự
ng c
ng c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ

- Ảnh hưởng của tính nhớt cũng như bề dày
lớp nước màng mỏng,
-Sự tồn tại của các bọc khí (khí giam hãm).
Hình 1.13
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Tuy nhiên, có thể sử dụng sự tương tự của hiện tượng mao
dẫn trong các ống thủy tinh đường kính nhỏ để mô tả hiện
tượng mao dẫn trong đất.
 Lực hút dính giữa thành thủy tinh và nước làm nước dâng lên
trong ống và hình thành mặt khum mao dẫn.
36
Hình 1.14: Hình dạng mặt khum dâng cao
của nước mao dẫn trong ống thủy tinh.
 Chiều cao dâng tỷ
lệ nghịch với đường
kính ống; đường kính
bên trong của ống
càng nhỏ thì chiều
cao mao dẫn càng
lớn. Mặt khum có bề
lõm lên phía trên
cùng với sự treo
nước trên thành ống
thủy tinh.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
• Lực hướng xuống dưới (coi là dương) = trọng lượng của cột nước
wcww
down
dhVF
γ

Hình 1.15
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Cân bằng lực:
 Chiều cao mao dẫn dâng
:
38
∑
= 0
v
F
(1.8)
0cos
4
)(
2
=−−
απγ
π
dTdh
wc
α
γ
cos
4
d
T
h
w
c
−

Bảng 1-1:
Chiều cao mao dẫn gần đúng của các loại đất khác nhau*
*Theo Hansbo (1975)
39
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
z Phân bố áp lực nước thủy tĩnh : u
w
= z γ
w
(1.11) (tuyến tính)
Tại mặt nước, z = 0 → u
w
= 0
Dưới mặt nước, z = (+) → u
w
= áp lực nước dương
Trên mặt nước, z = (-) → u
w
= áp lực nước âm
z Áp lực mao dẫn: Xét cân bằng của mặt khum.
khi áp lực khí quyển = 0, từ công thức 1-9 và với α ≈ 0, ta xác
định áp lực mao dẫn:
r
m
là bán kính mặt cong.
Khi α ≈ 0, thì r
m
=d/2
Chương I
Chương I

T
hu
24 −
=
−
==
γ
(1.12)
 Ứng suất giữa các hạt hay
ứng suất hiệu quả σ’:
σ’= σ -u
c
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
Ảnh hưởng của nước mao dẫn
đến t/ch của đất:
Quan s
Quan s
á
á
t c
t c
ộ
ộ
t đ
t đ
ấ
ấ
t bão hòa nư
t bão hòa nư
ớ

Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
43
Nước trọng lực:
 Tồn tại trong các lỗ rỗng của đất, là loại nước thông thường:
Chảy dưới tác dụng của trọng lực, tuân theo định luật Dacxi.
 Nghiên cứu nước theo quan điểm xây dựng bao gồm 3 vấn đề

Chương I
Chương I
:
:
T
T
í
í
nh ch
nh ch
ấ
ấ
t V
t V
ậ
ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
44
Hình 1.18: Sự hình
thành bọc khí liên quan
với những đường rỗng

ậ
t lý c
t lý c
ủ
ủ
a đ
a đ
ấ
ấ
t
t
45
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
46
§1.2. Các chỉ tiêu tính chất vật lý &
trạng thái vật lý của đất
I. Chỉ tiêu tính chất vật lý của đất
Đất là môi trường rời gồm 3 pha, tính
chất vật lý của đất thay đổi theo tỷ lệ
tương đối 3 pha đó.
Dùng sơ đồ 3 pha để thuận tiện cho
biểu thị các chỉ tiêu tính chất vật lý của
đất, đồng thời thấy rõ quan hệ giữa
chúng với nhau.
Để đánh giá về lượng bản chất vật lý của đất người ta dùng các
Chỉ tiêu Vật lý
Có thể phân chia các chỉ tiêu vật lý của đất thành 2 loại:
z Chỉ tiêu tính chất vật lý
z Chỉ tiêu trạng thái vật lý
Hình 1.19

z Bao gồm:
ρ
d
,
ρ
s
,
ρ
sat
,
ρ
’, e, n, S
z Xác định: dựa vào các chỉ tiêu trực
tiếp và thông qua các công thức
biến đổi.
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
c) Khối lượng riêng nước:
-Phần lớn các loại cát: 2.6 - 2.7 Mg/m
3
.
- Trong thực tế xây dựng thường lấy
ρ
w
=1000 kg/m
3
(= 1 Mg/m
3
).
b) Khối lượng riêng hạt:
48

+
==
ρ
(1.14)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
e) Khối lượng riêng bão hòa:
- Đất bão hòa hoàn toàn, nước chiếm đầy
thể tích rỗng (V
a
= 0 ) → M
w
=
ρ
w
V
v
t
s
d
V
M
=
ρ
d) Khối lượng riêng khô:
t
ws
sat
V
MM +
=

−
=
′
(1.19)
γ = ρ × g
thí dụ,-nước : γ
w
= ρ
w
g = 9.81 kN/m
3
-cát : γ = ~20 kN/m
3
(1.20)
NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT PGS. TS. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH CƠ HỌC ĐẤT
2. Tỷ trọng hạt đất:
-Vídụ:
ρ
s
= 2.65 Mg/m
3
ρ
w
= 1 Mg/m
3
G
s
= 2.65
z G
s

=
(1.21)
(%)100×=
s
w
M
M
w
(1.22)

Trích đoạn Hệ thống phân loại đất TCVN

---