BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA
KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: CƠ HỌC ĐẤT
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT
TUY HÒA, NĂM 2014
(Lưu hành nội bộ)
1
PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ HỌC ĐẤT
MỞ ĐẦU
Để thực hiện thành công công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì
một vấn đề rất quan trọng đó là phát triển cơ sở hạ tầng (đường giao thông, nhà máy
điện, các khu công nghiệp, các tòa nhà cao tầng,…). Chính vì vậy, đòi hỏi phải nghiên
cứu cấu trúc của nền đất xây dựng và phải giải đáp 02 câu hỏi cơ bản sau đây:
1/ Nền đất dự định xây dựng công trình có đặc điểm như thế nào ? (Nền đất có
bao nhiêu lớp, độ dày các lớp, sự phân bố của các lớp)
2/ Tính chất xây dựng của nền đất như thế nào ? (Tính chất cơ lý của các lớp đất,
mức độ nén lún, độ thấm, cường độ)
Giải quyết các vấn đề này là nhiệm vụ của Cơ học đất.
Cơ học đất là môn khoa học chuyên nghiên cứu về đất dựa trên mối quan hệ của
các pha (thành phần) trong đất hoặc tác động của các yếu tố bên ngoài lên đối tượng
nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của Cơ học đất là “đất xây dựng”, gọi tắt là đất. Đất được
sử dụng làm nền, làm vật liệu xây dựng và làm đất đắp. Nghiên cứu tính chất của đất
xây dựng có quan hệ mật thiết đến yếu tố kinh tế - kỹ thuật công trình.
2
Chương 1
NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CỦA ĐẤT
1.1. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT
Đất được hình thành chủ yếu do quá trình phá hủy các đá của bề mặt thạch quyển

chục centimet đến vài milimet và nhỏ hơn.
Tính chất của đất phụ thuộc nhiều vào thành phần khoáng vật, sự phân bố các
kích thước hạt và các nhóm kích thước hạt chứa trong đất.
1.2.1.1. Thành phần khoáng vật hạt đất
Thành phần khoáng vật hạt đất được biểu thị cụ thể ở sơ đồ dưới đây
Khoáng vật nguyên sinh thường có kích thước lớn hơn 0,002mm, khoáng vật thứ sinh
là khoáng vật đã bị biến đổi để thích nghi với điều kiện hoàn cảnh mới và thường có
kích thước bé hơn 0,002mm.
1.2.1.2. Cấp phối hạt của đất
Trong đất thường chứa vô số hạt với các kích thước khác nhau, vì vậy để thuận
tiện cho việc nghiên cứu tính chất của đất thì người ta phân chia đất thành các nhóm
hạt trên cơ sở các hạt có kích thước nằm trong một phạm vi nhất định và có những tính
chất chủ yếu.
Khoáng vật hạt đất
Khoáng vật vô cơ
Khoáng vật hữu cơ (sản
phẩm phân hủy của động
thực vật)
Khoáng vật nguyên sinh
(thạch anh, fenspat, mica,
…)
Khoáng vật thứ sinh
(canxit, dolomit, caolinit,
iilit,…)
4
Bảng 1.1: Phân chia các nhóm hạt theo quan điểm xây dựng (TCVN)
Stt Tên nhóm hạt Kích thước (mm)
1 Tảng > 200
2 Cuội 200 ÷ 20
3 Sạn, sỏi 20 ÷ 2

2
30
C
60 10
(d )
C
d .d
=
Trong đó: d
n
là kích thước đường kính hạt mà lượng chứa các cỡ nhỏ hơn nó
chiếm n%.
Hình 1.5: Hệ số đồng nhất
Hệ số đồng nhất càng bé thì đường cong cấp phối càng dốc, đường kính hạt càng
đều và ngược lại. Nếu C
u
> 3, C
c
nằm ngoài khoảng 1 ÷ 3 thì đất được coi là không đều
hạt; nếu C
u
≤ 3, C
c
nằm trong khoảng 1 ÷ 3 thì đất được coi là đều hạt.
Ví dụ 1.1: Kết quả phân tích hạt một mẫu đất cát cho trong bảng sau. Hãy vẽ đường
cong cấp phối hạt của loại đất đó (biểu diễn trên đồ thị logarit). Đồng thời, hãy đánh giá mức
độ đều hạt của loại đất này ?
Bảng ghi kết quả phân tích thành phần hạt
Kích thước lỗ rây (mm) 10 5 2 1 0,5 0,25 0,1 < 0,1
Trọng lượng trên rây (g) 10 15 20 30 50 60 10 5

độ đều hạt của đất.
1.2.1.3. Hình dạng hạt đất
7
Trong thực tế, đất có hình dạng bất kỳ như hình kim, hình que, hình cầu, hình
tấm phẳng,…vì vậy, để đơn giản hóa thì người ta quy ước hình dạng của hạt đất là
hình cầu trong trường hợp nếu có một hạt đất và một quả cầu có cùng tỉ trọng lắng
chìm cùng vận tốc với nhau.
Hình 1.6: Mô tả định nghĩa kích thước hạt đất
1.2.2. Thể lỏng của đất
Thể lỏng của đất (hay nước chứa trong đất) có tầm quan trọng ảnh hưởng đến
tính chất vật lý, hóa học và cơ học của đất. Trong thiên nhiên, đất thường chứa một
lượng nước nhất định. Nước trong đất được phân chia cụ thể theo sơ đồ dưới đây.
1.2.2.1. Nước trong hạt khoáng vật
Đây là loại nước gắn liền với kết cấu mạng tinh thể của khoáng vật, thường tồn
tại dưới dạng phân tử H
2
O hoặc ion H
+
, OH
-
. Ví dụ: Thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O)
Loại nước này chỉ tách khỏi mạng tinh thể của khoáng vật khi nhiệt độ cao (>
105
0
C).
Nước trong hạt khoáng vật không gây ảnh hưởng đến tính chất xây dựng của đất.

nước kết hợp yếu vẫn chưa thể hiện tính dẻo. Tính dẻo chỉ xuất hiện khi liên kết kết
cấu tự nhiên giữa các hạt đất đã bị phá hoại.
Nước kết hợp mặt ngoài ảnh hưởng đến tính chất của đất như tính dẻo, tính dính,
…
9
1.2.2.3. Nước tự do
Khác với hai loại nước kể trên, nước tự do tồn tại trong đất nhưng không liên
quan đến cấu trúc mạng tinh thể của khoáng vật cũng như nằm ngoài phạm vi ảnh
hưởng của lực hút điện trường hạt đất.
Nước tự do được chia thành hai dạng: nước mao dẫn và nước trọng lực.
a) Nước mao dẫn
Nước mao dẫn được hình thành khi nước ngầm bị kéo lên trong các đường rỗng
liên thông với nhau giữa các hạt đất.
Trên thực tế, tùy thuộc vào đặc điểm kích thước hạt đất mà chiều cao mao dẫn có
thể thay đổi từ vài chục centimet (đất cát) đến hàng trăm centimet (đất sét).
Hình 1.8: Sơ đồ thí nghiệm chiều cao mao dẫn trong đất
Nước mao dẫn có ảnh hưởng đến công trình xây dựng, ảnh hưởng đến sức
chịu tải, đặc tính biến dạng cũng như hiệu quả sử dụng công trình.
Ví dụ: Nền nhà thường bị ứ nước vào mùa đông.
b) Nước trọng lực
Nước trọng lực thường được gọi là nước tự do, loại nước này chảy dưới tác dụng
của trọng lực. Tốc độ vận động tùy thuộc vào độ lỗ rỗng và mức độ nứt nẻ của đất đá.
Trong một số trường hợp cụ thể, nước trọng lực có tầm quan trọng đối với tính
chất của đất nền và ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc sử dụng công trình.
10
Ví dụ: Nước trọng lực gây ra hiện tượng xói ngầm, tạo nên các “hố tử thần”, gây
hư hỏng đường giao thông.
1.2.3. Thể khí của đất
Là không khí tồn tại trong đất (trong các khe hở, lỗ rỗng), được phân làm 2 loại:
- Loại thông với khí quyển: không gây ảnh hưởng đến tính chất của đất.

khi mới hình thành.
Kết cấu bông: Đặc trưng cho đất hình thành từ các hạt có kích thước cực nhỏ
(hạt keo) chìm lắng trong môi trường nước khi có điều kiện thích hợp. Đặc điểm hình
thành này quy định đất kết cấu bông rất không ổn định, thường gặp trong trầm tích
biển trẻ.
Trong thiên nhiên, đất thường do các hạt lớn nhỏ khác nhau tạo thành cho nên
kết cấu của đất không chỉ đơn độc một trong 3 loại cơ bản kể trên mà thông thường
trong cùng một loại đất có thể gặp cả hai hoặc ba loại kết cấu đó đan xen.
1.3.2. Cấu trúc của đất
Cấu trúc của đất (hay cấu trúc địa tầng) là yếu tố mô tả tính phức hợp của nền đất
vầ kết cấu, cấu tạo, tính chất cơ lý trong từng phần hay toàn bộ nền đất được quan tâm.
Cấu trúc địa tầng có thể được hiểu là sự phân chia các lớp đất đá tại một vị trí
khảo sát nào đấy. Ví dụ: Công trình A có cấu trúc 3 lớp kể từ bề mặt đất: lớp cát pha,
lớp sét pha và lớp sét.
Thường có 3 loại cấu trúc cơ bản sau: cấu trúc phân lớp; cấu trúc khối và cấu trúc
tổ ong.
- Cấu trúc phân lớp: thường gặp đối với đất trầm tích.
- Cấu trúc khối: thường gặp đối với đất tàn sườn tích.
- Cấu trúc tổ ong: thường gặp đối với đất phong thành (trầm tích gió), băng tích,
… ít thấy ở Việt Nam.
Hình 1.11: Đặc điểm cấu trúc của đất
a) Cấu trúc tổ ong
b) Cấu trúc phân lớp
c) Cấu trúc khối
12
1.3.3. Liên kết kết cấu của đất
Liên kết kết cấu của đất là khái niệm dùng để chỉ mối liên kết giữa các hạt đất
hoặc các nhóm hạt đất.
Đặc điểm liên kết kết cấu của đất ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất của đất, đặc biệt
là sức kháng cắt.

Kích thước lỗ rây (mm) 10 5 2 1 0,5 0,25 0,1 < 0,1
Trọng lượng trên rây (g) 15 12 20 35 40 50 12 7
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
5/ Kết quả thí nghiệm phân tích thành phần hạt một mẫu đất cát cho trong bảng
sau:
Kích thước hạt (mm) >10 10-4 4-2 2-1 10,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1
Trọng lượng trên rây (g) 10 15 20 30 50 60 10 5
Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt của loại đất đó.
Hãy xác định hàm lượng riêng của nhóm hạt có kích thước từ 0,3mm đến 0,4mm
trong mẫu đất đã thí nghiệm
Hãy xác định hệ số đồng đều và hệ số độ cong của mẫu đất đó.
14
Chương 2
TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
Trong công tác xây dựng, để đánh giá định lượng các tính chất của đất trước hết
cần thành lập một số chỉ tiêu vật lý phản ánh được các tính chất vật lý của nó. Trong
các chỉ tiêu vật lý của đất, có thể phân thành 2 loại khác nhau: chỉ tiêu tính chất vật lý
và chỉ tiêu trạng thái vật lý.
Đất có 3 thành phần tạo nên là rắn - lỏng - khí. Trong tự nhiên, tỉ lệ giữa 3 thành
phần này thay đổi rất nhiều, đặc biệt là thành phần nước. Tỉ lệ giữa 3 thành phần này
thay đổi thì tính chất, trạng thái vật lý cũng thay đổi theo. Để biểu thị định lượng tỉ lệ
của 3 pha hợp thành đất thường dùng mô hình 3 pha của đất (hình 1.2).
2.1. CÁC CHỈ TIÊU TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
Trong các chỉ tiêu tính chất vật lý của đất, có 3 chỉ tiêu cơ bản nhất được xác
định trực tiếp bằng thí nghiệm là Khối lượng riêng, độ ẩm tự nhiên và khối lượng thể
tích tự nhiên của đất. Nhờ 3 chỉ tiêu này, có thể tính toán một số các chỉ tiêu vật lý có
liên quan khác.
2.1.1. Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng thí nghiệm
2.1.1.1. Khối lượng riêng của đất (ρ
s

)
Cát và cát pha 2,60 - 2,65
Sét pha 2,67 - 2,70
Sét 2,69 - 2,70 ÷ 2,75 - 2,80
Khối lượng riêng (ρ
s
) được dùng để tính toán dẫn xuất một số tính chất vật lý
khác như: xác định độ lỗ rỗng, độ đầm chặt của đất sét, được dùng trong thí nghiệm
phân tích thành phần hạt của đất,…
Trong phòng thí nghiệm, khối lượng riêng của đất được xác định bằng phương
pháp bình tỷ trọng.
15
Trong thực tế, người ta thường biểu thị thành phần pha rắn của đất bằng Tỷ trọng
của đất (∆
s
) là tỉ số giữa khối lượng riêng của đất (ρ
s
) với khối lượng riêng của nước
(ρ
w
)
s
s
w
ρ
∆ =
ρ
(2.*)
Lưu ý: Tỷ trọng của đất (∆
s

ρ
∆ = = =
ρ
2.1.1.2. Độ ẩm tự nhiên của đất
Độ ẩm tự nhiên của đất là toàn bộ lượng nước chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của
đất ở thế nằm tự nhiên.
Độ ẩm tự nhiên của đất được tính toán bằng tỉ số phần trăm giữa khối lượng
nước có trong mẫu đất với khối lượng của mẫu đất đã được sấy khô ở nhiệt độ 105
o
C.
w
s
G
W .100%
G
=
(2.2)
Trong đó: G
w
- Khối lượng nước chứa trong đất (g)
Độ ẩm tự nhiên của đất phụ thuộc vào hàm lượng khoáng vật sét trong đất, độ
rỗng của đất, vị trí lấy mẫu so với tầng chứa nước và mùa khí hậu.
Độ ẩm tự nhiên của đất thay đổi trong một phạm vi rộng từ một vài phần trăm
(đất loại cát) đến hơn 100% (đất có chứa hữu cơ, than bùn).
Độ ẩm tự nhiên của đất được sử dụng để tính toán dẫn xuất các tính chất vật lý
khác của đất, làm căn cứ để chọn loại đất làm vật liệu xây dựng, làm căn cứ để lựa
chọn phương pháp cải tạo tính chất đất xây dựng.
Trong phòng thí nghiệm, độ ẩm tự nhiên của đất được xác định bằng phương
pháp sấy khô ở nhiệt độ 105
0

Khối lượng thể tích tự nhiên của đất phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của
đất, độ lỗ rỗng và độ ẩm của đất.
Giá trị khối lượng thể tích tự nhiên của đất thay đổi trong phạm vi rộng (bảng
2.2).
Bảng 2.2: Khối lượng thể tích tự nhiên của một số loại đất điển hình
Loại đất Trạng thái
Khối lượng thể tích tự
nhiên γ
W
(g/cm
3
)
Khối lượng thể tích khô
γ
C
(g/cm
3
)
Cát lẫn sỏi, cát hạt to và
cát hạt trung
Chặt > 1,85 > 1,70
Chặt vừa 1,65 - 1,85 1,55 - 1,70
Xốp < 1,65 < 1,55
Cát hạt nhỏ, hạt mịn, cát
pha nhẹ
Chặt > 1,75 > 1,65
Chặt vừa 1,60 - 1,75 1,50 - 1,65
Xốp < 1,60 < 1,50
Sét, sét pha, cát pha nặng
Được nén chặt 1,70 - 2,0 1,35 - 1,90

V 1 0,01W
γ
γ = =
+
(g/cm
3
) (2.4)
Khi γ
C
càng lớn thì đất càng chặt. Vì vậy, γ
C
được dùng để đánh giá mức độ chặt,
xốp của đất. Nó được dùng rất nhiều trong việc đánh giá chất lượng đất đắp thuộc các
lĩnh vực xây dựng giao thông và thủy lợi.
Ví dụ 2.4: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định khối lượng thể tích
khô của đất ?
Giải:
Xác định độ ẩm tự nhiên của đất theo công thức (2.2)
w
s
G
108 79,5
W .100% .100 36%
G 79,5
−
= = =
Khối lượng thể tích khô của đất xác định theo công thức (2.4)
3
S W
C

Là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng trong đất và thể tích hạt của mẫu đất. Hệ số rỗng
của đất là giá trị không có thứ nguyên (đơn vị).
S
n
S C
V
e 1
V
∆
= = −
γ
(2.6)
Mối quan hệ giữa độ rỗng và hệ số rỗng của đất:
n
e
1 n
=
−
(2.7)
Dùng hệ số rỗng (e) biểu thị mức độ rỗng của đất thuận lợi hơn dùng n, vì thể
tích hạt đất là một trị số không đổi trong một đơn vị thể tích đất, do đó thể tích lỗ rỗng
của đất càng lớn thì e càng lớn. Vì vậy, hệ số rỗng là một chỉ tiêu có thể cho biết sơ bộ
đặc tính về độ chặt và cường độ của đất nên trong các quy phạm thiết kế nền thường
dùng e để phản ánh độ chặt của đất cát (bảng 2.3), làm cơ sở cho việc đánh giá cường
độ của chúng.
Bảng 2.3: Phân loại đất cát theo e
18
Loại đất Chặt Chặt vừa Xốp
Cát chứa sỏi, cát thô, cát trung e < 0,55 e = 0,55 - 0,70 e > 0,70
Cát nhỏ e < 0,60 e = 0,60 - 0,75 e > 0,75

- G > 0,8 (80%): Đất bão hòa.
Ví dụ 2.7: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định độ bão hòa nước của
đất ?
2.2. TRẠNG THÁI VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI VẬT LÝ
CỦA ĐẤT
Trong xây dựng, nếu chỉ căn cứ vào các chỉ tiêu vật lý của đất thì chưa thể có sự
hiểu biết đầy đủ về một loại đất nào đó vì tính chất của đất không phải do lượng chứa
tương đối giữa các thể quyết định mà còn do tác dụng lẫn nhau giữa chúng, nhất là đối
với đất dính. Mặt khác, các chỉ tiêu vật lý chỉ cho khái niệm quan hệ giữa lượng giữa
các thể trong đất mà chưa nói lên trạng thái của đất (cứng, mềm, chặt, xốp,…). Vì vậy,
cần nghiên cứu trạng thái vật lý của đất.
2.2.1. Trạng thái và chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất dính
Như ta đã biết, đất dính thường chứa phần lớn những hạt có kích thước của hạt
keo, do đó trạng thái vật lý của loại đất này không chỉ có quan hệ tới lượng chứa tương
đối giữa các thể trong đất mà còn có quan hệ tới tác dụng mãnh liệt giữa hạt đất với
nước.
19
Trạng thái vật lý của đất dính được quyết định bởi độ ẩm và tác dụng lẫn nhau
giữa nước và hạt đất (hình 2.1).
Hình 2.1: Mối quan hệ giữa độ ẩm với sự thay đổi thể tích đối với trạng thái của đất dính
Trên hình 2.1, khi độ ẩm trong đất tăng lên thì đất chuyển từ trạng thái cứng, đến
nửa cứng, đến dẻo, rồi đến chảy, khi độ ẩm giảm xuống thì ngược lại. Trạng thái của
đất như vậy được gọi chung là trạng thái sệt và dùng chỉ tiêu độ sệt để đánh giá trạng
thái của đất.
2.2.1.1. Giới hạn Atterberg và chỉ số dẻo
Giới hạn Atterberg là những độ ẩm quá độ khi đất chuyển từ trạng thái này sang
trạng thái khác. Atterberg phân biệt 3 loại độ ẩm quá độ là giới hạn chảy, giới hạn dẻo
và giới hạn co.
Nghiên cứu giới hạn Atterberg có một ý nghĩa rất lớn, giúp ta phán đoán được
đặc trưng cơ lý của đất, phân loại đất.

số dẻo phụ thuộc vào tính phân tán của đất, hình dạng và tính đàn hồi của hạt và đặc
biệt là thành phần khoáng trong đất. Theo kết cấu mạng tính thể của khoáng vật thì rõ
ràng đất loại sét monmorilonit có chỉ số dẻo lớn hơn loại kaolinit (hình 2.2).
Vì chỉ số dẻo phản ánh được tương đối đầy đủ các nhân tố ảnh hưởng tới tính
chất của đất dính nên trong thực tế, nó được dùng như một chỉ tiêu để phân loại đất
dính trong xây dựng.
Bảng 2.4: Phân loại đất theo chỉ số dẻo I
P
Tên đất Chỉ số dẻo I
P
Đất sét I
P
> 17
Đất sét pha 7 < I
P
≤ 17
Đất cát pha 1 ≤ I
P
≤ 7
Đất cát I
P
< 1
Ví dụ 2.8: Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg của một loại đất cho kết quả
W
P
= 15%; W
L
= 34%; W = 30%. Hãy xác định tên của loại đất này?
Hình 2.2: Cấu trúc mạng tinh thể của monmorilonit và kaolinit
2.2.1.2. Chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất dính

21
Bảng 2.5: Phân loại trạng thái của đất theo độ sệt B
Tên đất Trạng thái Độ sệt
Cát pha
Cứng B < 0
Dẻo 1 ≥ B ≥ 0
Chảy B > 1
Sét pha và sét
Cứng B < 0
Nửa cứng 0,25 ≥ B ≥ 0
Dẻo cứng 0,50 ≥ B ≥ 0,25
Dẻo mềm 0,75 ≥ B ≥ 0,50
Dẻo chảy 1 ≥ B ≥ 0,75
Chảy B > 1
Đất dính có B > 1 thường không thỏa mãn yêu cầu làm nền công trình, còn nếu
đất dính có B < 0 thì sức chịu tải của nó tốt. Cần chú ý rằng, khi làm thí nghiệm xác
định độ ẩm giới hạn chảy và độ ẩm giới hạn dẻo, mẫu đất đã bị phá hoại kết cấu nên
việc dùng chỉ tiêu độ sệt B để đánh giá trạng thái của đất dính còn bị hạn chế.
Ví dụ 2.9: Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg của một loại đất cho kết quả
W
P
= 15%; W
L
= 34%; W = 34%. Hãy xác định tên và trạng thái của loại đất này?
2.2.2. Trạng thái và chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất rời
Để đánh giá trạng thái vật lý của đất rời, thường dùng khái niệm về độ chặt. Vì
đất rời hoàn toàn không có tính dẻo, cho nên trạng thái của nó được biểu thị bằng độ
chặt là hợp lý nhất, nó được xác định từ các số liệu thí nghiệm trong phòng và hiện
trường. Đất rời càng chặt thì khả năng chịu lực càng lớn, tính ép co và tính thấm càng
nhỏ và ngược lại.

Trong đó: e - hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái tự nhiên.
e
max
- hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái xốp nhất.
e
min
- hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái chặt nhất.
Trong phòng thí nghiệm e
max
được xác định từ mẫu cát khô ở trạng thái xốp nhất.
Trạng thái này đạt được bằng cách đổ hoặc rót nhẹ nhàng cát vào trong ống lường có
vạch đo dung tích. e
min
thì ngược lại, được xác định từ mẫu cát ở trạng thái chặt nhất,
đạt được bằng cách cho từng lớp cát vào bình (có vạch đo dung tích) rồi đầm hoặc
rung hay gõ nhẹ vào bình nhiều lần. Sau khi có được thể tích và trọng lượng của cát
chặt nhất và xốp nhất sẽ suy ra γ
cmax
và γ
cmin
. Từ đó tính được e
max
và e
min
theo công
thức (2.12a,b).
S
max
Cmin
e 1

C, cân lại được 364g. Xác định độ ẩm của đất, biết khối
lượng hộp nhôm là 39g.
2/ Phân tích một mẫu đất sét nguyên dạng trong phòng thí nghiệm cho các số liệu
ban đầu như sau:
- Thể tích dao vòng là 59cm
3
- Trọng lượng dao vòng là 55,4g
- Trọng lượng đất ướt (kể cả dao vòng) là 171,8g
- Trọng lượng sau khi sấy là 157,51g
- Tỷ trọng của hạt đất là 2,8
Hãy xác định W, γ
w
, γ
c
, e, G
3/ Một loại đất sau khi thí nghiệm ta có các chỉ tiêu vật lý sau:
- Dung trọng tự nhiên là 1,85g/cm
3
- Tỷ trọng là 2,68g/cm
3
- Độ ẩm tự nhiên là 24%
Hãy tính e,G
4/ Một khối đất sét nặng 250g với dung trọng là 2g/cm
3
; tỷ trọng là 2,7 và độ ẩm
tương ứng là 32%. Bây giờ muốn tăng độ ẩm của toàn bộ khối đất lên tới 35% thì phải
cho vào một lượng nước là bao nhiêu ?
5/ Muốn chế bị một loại đất để có hệ số rỗng là 0,65 cho một dao vòng đất thể
tích là 500cm
3

Trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí.
- Cường độ liên kết giữa các hạt rất nhỏ so với cường độ bản thân hạt đất.
Do những đặc điểm đó nên đất có một số tính chất sau đây khi chịu lực và tải
trọng, gọi là tính chất cơ học của đất:
- Dưới tác dụng của chênh lệch cột nước, nước có khả năng thấm qua lỗ rỗng liên
thông với nhau trong đất.
- Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc trọng lượng bản thân, đất bị nén lún, lỗ rỗng
trong đất bị thu hẹp làm cho đất giảm nhỏ thể tích và chặt lại.
- Khi chịu tác dụng của lực cắt, khối đất có khả năng chống lại sự trượt nhờ lực
ma sát, lực liên kết và lực cản do sự xen cài của các hạt đất.
- Khi đầm, đất có khả năng chặt lại.
3.1. TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
Tính thấm của đất là tính chất của đất cho phép dòng nước chảy qua trong một
điều kiện thuận lợi nào đó. Dòng nước thấm qua được gọi là dòng thấm.
Đất sở dĩ có tính thấm vì trong đất luôn luôn tồn tại các lỗ rỗng. Dòng chảy có
xuất hiện hay không lại phụ thuộc vào “điều kiện thuận lợi” đã xuất hiện hay chưa.
Điều kiện thuận lợi đó là kích thước của các lỗ rỗng (điều kiện bên trong) và áp lực
của dòng thấm (điều kiện bên ngoài) đủ lớn. Nói chung, kích thước lỗ rỗng và áp lực
dòng thấm càng lớn thì nước càng dễ thấm qua đất; kích thước lỗ rỗng và áp lực dòng
thấm đủ bé thì nước không thể thấm qua. Khái niệm đủ lớn hay đủ bé có liên quan
đồng thời cả hai yếu tố là kích thước lỗ rỗng và áp lực dòng thấm.
3.1.1. Định luật Darcy
Lỗ rỗng trong đất rất nhỏ, tuy đường rỗng liên thông với nhau nhưng không
thẳng, trái lại rất quanh co, do đó tốc độ nước thấm qua lỗ rỗng rất chậm, thuộc loại
thấm chảy tầng.
Năm 1856, nhà khoa học H.Darcy đã dựa vào kết quả thí nghiệm thấm đối với
đất cát ở trạng thái chảy tầng đã phát hiện quan hệ giữa vận tốc thấm và độ dốc thủy
lực là quan hệ đường thẳng, chúng tỷ lệ thuận với nhau như sau:
v ki
=