Bài giảng Cơ học đất - Chương II: Tính chất cơ học của đất

Tóm tắt Bài giảng Cơ học đất - Chương II: Tính chất cơ học của đất: ... được gọi là chỉ số nén cải biến Ccε( tỷ số nén) , 1 , 2log    vcC  o c c e CC  1 59 §2.2. TÍNH ÉP CO VÀ BiẾN DẠNG CỦA ĐẤT Nếu kết quả thí nghiệm được biểu thị = quan hệ (𝜺v ~ log σ’vc) thì độ dốc của đường cong nén lại được gọi là chỉ số nén lại cải biến Crε( tỷ số n... tố ảnh hưởng đến tính ép co và biến dạng của đất 94 §2.2. TÍNH ÉP CO VÀ BiẾN DẠNG CỦA ĐẤT Kiểm tra 15 phút (rút gọn) 95 Cho mẫu đất có số liệu thí nghiệm như bảng: Ms=128g; chiều cao mẫu Ho=2.54cm; Gs=2.75; diện tích mẫu: 30.68 cm2; =0.35. Yêu cầu: 1. Vẽ đường cong e~ Tính h... mặt phẳng chính §2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 13 3 Phương pháp giải tích Phương pháp đồ giải Trường hợp tổng quát x và y không thuộc các mặt phẳng chính §2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT 13 4 Điểm cực (pole): Bất kỳ đường thẳng nào vẽ qua điểm cực sẽ cắt vòng tròn Mohr tại 1 đ...

pdf181 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 20/02/2024 | Lượt xem: 65 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Bài giảng Cơ học đất - Chương II: Tính chất cơ học của đất, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
II. Thí nghiệm cắt trực tiếp và 
định luật Coulomb
112
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
II.1 Thí nghiệm cắt đất trực tiếp
Dụng cụ TN: gồm 1 hộp cắt được chia làm 2 nửa theo phương ngang,
1 nửa được giữ cố định, nửa kia có thể bị đẩy hoặc kéo theo phương
ngang
1
1
3
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
TN với cát: chuẩn bị hộp cắt, cho cát vào hộp
1
1
4
Gia tải đứng và gia tải ngang, chờ đến khi mẫu bị cắt
1
1
5
Mẫu thí nghiệm cắt trực tiếp sau khi cắt
1
1
6
117
Quy trình thí nghiệm:
Tải trọng thẳng đứng P được đặt vào hộp cắt nằm
giữa 2 tấm đá thấm. Trước khi cắt, mẫu được nén với 1 tải
trọng thẳng đứng P nhất định, sau đó nửa hộp dưới được kéo
bằng 1 lực T đủ lớn. Khi T tăng đến 1 giá trị nào đó ta thấy
dù không tăng thêm T nhưng đồng hồ đo vẫn tăng. Mẫu bị
phá hoại trượt, T gọi là Tgh
Lực cắt, chuyển vị
ngang, chuyển vị đứng
đc đo trong suốt quá
trình TN.
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
118
Tiến hành thí nghiệm với ít nhất 3 mẫu đất cùng 
loại ứng với áp lực pháp tuyến P1; P2; P3. Đất sẽ bị cắt 
với 3 giá trị ứng suất cắt 1; 2; 3; ta sẽ vẽ được quan 
hệ (σ ~ )
Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp với đất cát
(Direct shear test)
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
119
Kết quả này thể hiện PT đường Coulomb với đất rời
 tgf 
 - góc ma sát trong của cát
f - là cường độ chống cắt của đất cát  - ứng suất pháp tác dụng trên mặt cắt
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
120
Kết quả thí nghiệm với đất dính
KQ này thể hiện PT đường Coulomb với đất dính
Đường (f ~) giao với trục tung tại điểm có tọa độ = c
ctgf  
c - lực dính đơn vị (trọng lực/ đơn vị diện tích)
 tan cf
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
121
 và c là các thông số độ bền của đất, chúng không
phải là các đặc tính cố hữu của vật liệu mà ngược lại
chúng phụ thuộc vào các điều kiện khi tiến hành thí
nghiệm
 và c là các thông số tạo nên cường độ chống cắt
của đất, giá trị của chúng càng cao, đất có cường độ
chống cắt càng lớn.
f: là ứng suất cắt lớn nhất đất có thể chịu được mà không bị
phá hoại trong điều kiện chịu ứng suất pháp tác dụng có
cường độ σ
Chú ý:
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
122
Thí nghiệm cắt đất trực tiếp
Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản, thao tác không phức tạp, được dùng phổ
biến
Nhược điểm:
-Mẫu đất chỉ có thể bị cắt theo 1 mặt trượt nhất định, tức là
theo mặt phẳng tiếp xúc giữa 2 nửa của hộp cắt. Vì vậy sơ
đồ thí nghiệm không phản ánh được đúng đắn tình hình
làm việc thực tế của đất ở hiện trường.
-Trong quá trình cắt, diện tích mặt cắt bé dần đi, do đó ứng
suất cắt không phải là giá trị cố định mà luôn thay đổi
-Ứng suất cắt không phân bố đều trên toàn bộ diện tích
mặt cắt mà tập trung xung quanh mép nhiều hơn ở giữa
mẫu đất.
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
II.2 Định luật Coulomb về cường độ chống cắt
Căn cứ vào biểu thức Coulomb, ta có thể phát biểu
Định luật Coulomb như sau:
Cường độ chống cắt của đất rời là lực ma sát, tỷ lệ bậc nhất
với ứng suất pháp
Cường độ chống cắt của đất dính là hàm số bậc nhất của 
ứng suất pháp, và gồm 2 thành phần:
Lực ma sát tỷ lệ bậc nhất với ứng suất nén σtanΦ
Lực dính đơn vị c, không phụ thuộc ứng suất nén
1
2
3
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
III. Tiêu chuẩn phá hoại Mohr - Coulomb
124
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
1. Ứng suất tại một điểm và vòng Mohr ứng suất
Đất là vật thể rỗng, rời, → để áp dụng lý thuyết về
ứng suất tại 1 điểm trong vật thể liên tục thì cần phải
coi ứng suất trong đất là lực trên mỗi đơn vị diện
tích.
Xét 1 khối đất chịu tác
dụng của 1 nhóm lực F1;
F2; ; Fn. Tại thời điểm
tính toán, giả thiết rằng
các lực tác dụng trong 1
mặt phẳng 2 chiều
1
2
5
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Trên 1 mặt phẳng qua điểm
O tạo với phương ngang góc
α
Quy ước dấu:
+ Lực và ứng suất pháp gây
nén là dương
1
2
6
Lực tổng hợp đặt trên 1 phân tố (O) trong khối đất. Phân
tích hợp lực này thành các lực thành phần có chiều:
+ Lực cắt dương gây mômen theo chiều kim đồng hồ
quanh điểm phía ngoài phần tử
+ Góc quay tương ứng cũng được coi như dương
+ pháp tuyến
+ tiếp tuyến
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Xét phân tố đất O:
Giả thiết khoảng cách AC = 1 
đơn vị, có chiều dày vuông 
góc với mặt phẳng trang giấy 
= 1 đơn vị
Tổng hình chiếu các lực 
theo phương ngang & 
phương đứng:
1
2
7
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Giải hệ PT trên thu được: 
 2cos22cossin
22 yxyx
yx

  2sin2cossin)(
yx
yx

Bình phương 2 vế sau đó cộng lại:
1
2
8
Đây là PT của 1 vòng tròn với bán kính (σx – σy)/2; tâm tại điểm
((σx + σy)/2; 0). Vòng tròn vẽ trên hệ trục (τ ~ σ) được gọi là vòng
tròn Morh ứng suất, đặc trưng cho trạng thái ứng suất tại 1 điểm
khi cân bằng.
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
12
9
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
VÌ σx; σy là các ứng suất chính (σ1 = σx; σ3 = σy) nên
1
3
0
 2cos22
3131 
 2sin2
31  (2)
(1)
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Có thể xác định (σ1, σ3) theo các thành phần σx; σy; 𝜏xy
1
3
1
2
2
3;1 22 xy
xyxy  


 
Góc nghiêng của ứng suất σ1 so với phương đứng (phương 
ứng suất σy) θ có thể xác định theo công thức
x
xytg 
  1
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
xy
xytg 
 
2
2
2. Các bài toán tính ứng suất thường gặp
Tính ứng suất pháp σα; & ứng suất cắt τα trên mặt 
phẳng nghiêng góc bất kỳ khi đã biết các thành phần ứng 
suất chính (σ1; σ3). Có 2 TH xảy ra
1
3
2
Các tọa độ (,)
trên Hình có thể được xác
định bằng các PT.1 và 2.
Cũng từ các phương trình
này, thấy rằng tọa độ của
tâm vòng tròn Mohr là [(1 +3)/2, 0], với bán kính (1 -3)/2
Trường hợp x và y thuộc 
các mặt phẳng chính 
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
3
Phương pháp giải tích
Phương pháp đồ giải
Trường hợp tổng quát x và y không thuộc các 
mặt phẳng chính 
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
4
Điểm cực (pole):
Bất kỳ đường thẳng nào vẽ qua điểm cực sẽ cắt vòng
tròn Mohr tại 1 điểm, điểm này cho biết trạng thái ứng
suất trên mặt phẳng nghiêng cùng phương trong
không gian với đường thẳng đó
“cực vòng tròn Mohr ứng suất là điểm nằm trên vòng
tròn Mohr sao cho từ điểm đó vẽ đt // với mặt phẳng
cần xác định ứng suất, đường thẳng này cắt vòng tròn
Mohr tại giá trị σ, ”
Phương pháp đồ giải: Phương pháp này vào 1 điểm
duy nhất trên vòng tròn Mohr gọi là điểm cực (điểm
gốc của các mặt phẳng)
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
5
Nghĩa là: nếu biết trạng thái ứng suất σ & τ trên mặt
phẳng trong không gian, ta có thể vẽ 1 đường thẳng
song song với mặt phẳng đó qua điểm có tọa độ
(σ,τ) trên vòng tròn Mohr. Điểm cực chính là giao
điểm của đường thẳng đó với vòng tròn Mohr.
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
6
3. Tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb
1
3
7
Năm 1900, Mohr đưa ra 1 tiêu chuẩn phá hoại cho các
vật liệu, ông cho rằng: vật liệu bị phá hoại khi ứng
suất cắt trên mặt phẳng phá hoại đạt đến 1 hàm duy
nhất nào đó của ứng suất pháp trên mặt đó, nghĩa là
3.1. Lý thuyết phá hoại Mohr
 ffff f  
Chỉ số f đầu tiên liên quan đến mặt phẳng chịu tác
dụng của ứng suất (trong trường hợp này là mặt phá
hoại), chỉ số f thứ 2 nghĩa là “tại lúc phá hoại”
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
8
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
13
9
Nếu biết các thành phần ứng suất tại thời điểm phá
hoại, có thể dựng được 1 vòng tròn Mohr đặc trưng cho
trạng thái ứng suất của phần tử này.
Nếu làm TN  phá hoại với 1 số mẫu cùng loại & dựng các
vòng tròn Mohr. Do các vòng Mohr được vẽ tại thời điểm
phá hoại  có thể tìm được đường bao phá hoại của ứng
suất cắt (đường bao phá hoại Mohr) – QH giữa ứng suất cắt
& ứng suất pháp tại thời điểm phá hoại.
(safe)
(Failure area)
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
3.2. Điều kiện cân bằng giới hạn Mohr – Coulomb.
Ta vẽ được đường giới hạn Coulomb.
Một điểm M nào đó trong đất gồm các thành phần ứng suất x , z , và xz và ứng suất chính 1 , 3 . Một vòng tròn Mohr biểu diễn trạng thái 
ứng suất tại điểm M. 
Phần trên ta đã đề cập ĐL Coulomb về cường độ chống cắt của đất 
và thể hiện bằng Pt. Coulomb (2.31): 
𝜏f ൌ σ.tg𝛷൅c ሺ2.31ሻ
140
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
• Điểm M ở trạng thái cân bằng đàn hồi thì vòng tròn Mohr ứng
suất (A) nằm dưới đường Coulomb.
• Nếu tăng tải trọng đến giá trị giới hạn làm xuất hiện mặt trượt
nào đó, thì điểm M ở trạng thái Cân Bằng GH, vòng Mohr ứng
suất (B) tiếp xúc với đường Coulomb. Điểm tiếp xúc (I) thể
hiện ứng suất trên mặt trượt là αf &  αf thỏa mãn phương trình
Coulomb.
141
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
XY Các phân tố đất ở 
các vị trí khác nhau
X
Y
X
Y
~ failure
~ stable


142
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Yc
c
c

GL
Cùng với quá trình tăng 
tải, Vòng tròn Mohr lớn 
dần lên
.. Và cuối cùng sự phá hoại 
xuất hiệt khi vòng Mohr chạm 
đường bao phá hoại
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
143
Người ta chứng minh được rằng:
Y
c
c
c

GL
c+
90+

45 + /2
Phương mặt trượt 
hợp với MP ngang 
góc 45 + /2
45 + /2
Y
144
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Vòng tròn Mohr khi xét tới  & ’
X X X
v
h
v’
h’
u
u= +
total stresses
effective stresses
vhv’h’
u
Ta đã biết: góc của mặt phá hoại so với mặt ứng suất chính 
lớn nhất:
2
45
  of
ff  2cos22
3131 
ff  2sin2
31 
Các ứng suất pháp & tiếp trên mặt trượt
146
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Ngô Văn Linh – Bộ môn Địa Kỹ thuật
3.3. Tiêu chuẩn phá hoại Mohr–Coulomb qua các thành 
phần ứng suất chính
D
Rsin



cot
2
2sin
31
31
cff
ff


 

ctg2
sin
31
31
cff
ff




 

 
2
45tan2
2
45tan231
 cff


 
2
45tan2
m
Tiêu chuẩn phá hoại
Mohr-Coulomb biểu
thị qua các thành
phần ứng suất chính
1f & 3f :
mcm ff 231  
Xét:
Biến đổi & đưa về dạng:
Đặt:
147
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
3.4. Hệ số an toàn của đất (HSAT)
Một phần tử đất được xác định ở trạng thái cân bằng bền:
+ Vòng tròn Mohr nằm dưới đường Coulomb.
+ Không thỏa mãn phương trình CB giới hạn Mohr – Coulomb.
Trong TH này
f là sức kháng cắt được huy động trên mặt phá hoại tiềm năng –
MP nghiêng góc αf so với mặt ứng suất chính nhỏ nhất.ff là cường độ chống cắt vốn có (ứng suất cắt trên mặt phá hoại 
tại thời điểm phá hoại). Vì vẫn chưa đạt tới mức phá hoại, vẫn còn lại độ 
bền dự trữ, nên có thể định nghĩa về HSAT của vật liệu như sau:
HSAT (FS) =
ff (vốn có)
f (tác dụng)
148
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
149
IV. Thí nghiệm ba trục 
Năm 1930, A. Casagrande đã bắt đầu nghiên cứu sự phát
triển của các TN nén mẫu hình trụ để khắc phục 1 số nhược
điểm cơ bản của TN cắt trực tiếp. Ngày nay, TN này thường
được gọi là thí nghiệm ba trục. Tuy so với TN cắt trực tiếp nó
phức tạp hơn nhưng được dùng phổ biến hơn.
Sơ đồ thí nghiệm 3 trục
150
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Buồng cắt trong TN ba trục
151
porous 
stone
impervious 
membrane
piston (to apply deviatoric stress)
O‐ring
pedestal
perspex cell
cell pressure
back pressure
pore pressure or
volume change
water
soil sample at failure 
failure plane
Nguyên lý của thí nghiệm ba trục như minh họa như hình trên
• Tải trọng dọc trục được đặt vào thông qua một piston 
• Đo biến thiên V của mẫu TN trong TN thoát nước hoặc sự biến 
đổi U trong TN không thoát nước. 
• Ta có thể kiểm soát nước ngấm vào và thoát ra khỏi mẫu, và với 1 
số giả thiết có thể điều chỉnh các đường ứng suất tác dụng lên mẫu TN 
• Về cơ bản, giả thiết các ứng suất trên mặt biên của mẫu là các ứng 
suất chính.
• Mặt phá hoại không phải là mặt bắt buộc – mẫu TN bị phá hoại tự 
do tại bất cứ mặt yếu nào, hay đôi khi xảy ra dạng cong đơn giản.
152
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Chú ý: axial = chênh lệch giữa các ứng suất chính 
lớn nhất và ứng suất chính nhỏ nhất; nó được gọi là 
chênh lệch ứng suất chính (hay là ứng suất lệch).
 2 = 3 = cell ; cell = ứng suất buồng.
Và 1 = cell + axial .
153
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Các điều kiện thoát nước trong thí nghiệm ba trục
Các điều kiện thoát nước trong TN ba trục là mô hình 
của các TH thiết kế tới hạn riêng cần cho phân tích ổn định 
trong thực tế xây dựng. Chúng thường được ký hiệu bằng 2 
chữ cái. Chữ đầu tiên cho biết điều gì xảy ra trước khi cắt –
mẫu có được cố kết hay không. Chữ thứ hai biểu thị các điều 
kiện thoát nước trong suốt quá trình cắt.
154
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
Có 3 đường thoát nước cho phép trong TN ba trục:
Đường thoát nước
Trước khi cắtTrong khi cắt Ký hiệu
 Không cố kếtKhông thoát nước
(UnconsolidatedUndrained) 
UU
 Cố kếtKhông thoát nước 
(ConsolidatedUndrained 
CU
 Cố kếtThoát nước 
(ConsolidatedDrained) 
CD
155
§2.3. CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT 
156
(Compaction of soil)
I. Khái niệm về tính đầm chặt của đất
157
158
I.1 Khái tính đầm chặt & mục đích của việc đầm chặt đất
Đầm chặt nhằm gia cường các tính chất kỹ thuật của đất.
Ngoài ra chúng còn có lợi ích:
+ Ngăn ngừa hoặc giảm thiểu độ lún
+ Làm tăng cường độ chịu lực & ổn định của đất đầm
+ Tăng sức chịu tải của nền đất đầm
+ Kiểm soát được quá trình thay đổi thể tích đất được
gây ra bởi các hiện tượng: VD đóng băng, trương nở & co
ngót
1. KN:
Tính đầm chặt là quá trình nén chặt của đất dưới
tác dụng của các lực cơ học
2. Mục đích của đầm chặt của đất
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
159
Chú ý:
Trong quá trình đầm chặt, lỗ rỗng trong đất giảm
do sự thoát ra của khí, các hạt bị nén chặt lại, do đó
khối lượng riêng của đất tăng lên.
Thể tích nước trong đất bị thay đổi không đáng kể
do quá trình đầm.
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
II. Nguyên lý đầm chặt đất
160
161
Protor(1933) đã chứng tỏ rằng, đầm chặt là hàm của
4 tham số:
(1)Dung trọng khô
(2)Độ ẩm
(3)Công đầm
(4)Loại đất (cấp phối hạt & sự có mặt của các
khoáng vật sét)
Công đầm được đánh giá bằng năng lượng cơ học
tác dụng lên khối đất
II.1. Nguyên lý đầm chặt đất
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
162
Ngoài hiện trường, công đầm được đánh giá bằng số
lần di chuyển của con lăn /1 đơn vị thể tích đất. Trong phòng
thí nghiệm, các PP đầm nén như đầm động, đầm trộn &
đầm tĩnh thường được áp dụng. Trong đó, PP đầm nén
được dùng nhiều nhất bằng cách cho quả đầm rơi tự do
nhiều lần lên mẫu đất đựng trong cối đầm. Khối lượng quả
đầm, chiều cao rơi tự do, số lần đầm, số lớp đất đầm & thể
tích cối đầm đều được xác định cụ thể.
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
163
Hiệu quả của đầm chặt đất được đánh giá bằng trong
lượng riêng dry và độ ẩm tối ưu Wc của đất sau đầm
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
16
4
2. Thí nghiệm nén tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm
Thí nghiệm đầm chặt tiêu chuẩn trong phòng TN
dựa theo các nguyên lý của Proctor (1933) thường
được gọi là TN Proctor để xác định đường cong đầm
nén, từ đó tính độ ẩm tối ưu & dung trọng khô lớn
nhất của đất tương ứng với 1 công đầm nhất định
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
165
Water content
(

d
)
optimum 
water content
d,max
- Soil grains densely packed
- good strength & stiffness
- low permeability
Hình 1: Đường cong đầm nén của đất
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
166
a. Dụng cụ TN nén đất trong phòng
• 2.7 kg hammer
• 300 mm drop
Proctor tiêu chuẩn: Proctor cải tiến:
• 3 lớp
• 25 đập cho mỗi lớp
• 5 lớp
• 25 đập cho mỗi lớp
• KL búa 2.495 kg 
Chiều c o rơi búa: 
304.88 mm
• KL búa 4.536 kg
• Chiều cao rơi búa:
457 mm
hammer
1000 ml compaction mould
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
167
Dụng cụ thí nghiệm
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
168
Tiến hành TN cho 1 số mẫu đất cùng loại
nhưng khác nhau về độ ẩm. Sau đó ta xác định
dung trọng ướt & độ ẩm thực tế của các mẫu đất
đã được đầm chặt, rồi tính toán dung trọng khô
của mỗi mẫu đất đó.
Khi xác định được dung trọng khô & độ ẩm tương
ứng của các mẫu đất, biểu diễn lên cùng hệ trục
toạ độ & vẽ 1 đường cong gọi là đường cong
đầm nén.
b. Trình tự TN
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
169Hình 2: Kết quả TN đầm nén của một số loại thí nghiệm
170
Điểm đỉnh của đường cong đóng vai trò quan trọng.
Tương ứng với giá trị lớn nhất của dung trọng khô ρd max
là độ ẩm tối ưu wopt (lượng chứa nước tối ưu, OMC).
Nhưng chú ý, đó chỉ là dung trọng khô lớn nhất cho 1 công
đầm & 1 phương pháp đầm cụ thể chứ không phải là dung
trọng khô lớn nhất có thể đạt được ngoài thực tế.
c. Phân tích kết quả TN
Wopt
(

d
)
d,max
W
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
171
Theo kết quả
thí nghiệm, khi tăng
công đầm thì dung
trọng khô lớn nhất
tăng lên & độ ẩm tối
ưu giảm xuống.
Đường thẳng đi qua
các điểm đỉnh của
đường cong đầm nén
với các giá trị công
đầm khác nhau gần
như song song với
đường cong bão hoà
100%. Nó được gọi là
đường tối ưu
Note:
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
172
Vậy tại sao các đường cong đầm nén lại có hình
dạng đặc trưng như trên?
?
???
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
173
Trường hợp W trong đất nhỏ, khi cho thêm
nước vào trong đất thì kích thước màng nước bao
quanh hạt đất tăng dần lên kích thước hạt đất
tăng, do có màng nước bôi trơn nên các hạt đất dễ
dàng di chuyển & sắp xếp lại khiến mẫu đất chặt
hơn. Tuy nhiên, tới 1 độ ẩm nào đó thì dung trọng
của đất không thể tăng hơn nữa & nước bắt đầu
thay thế vị trí của đất trong cối đầm. Do ρw << ρs nên
đường cong đầm nén bắt đầu đi xuống.
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
174
Đất không bao giờ đạt tới trạng thái bão hoà trong
quá trình đầm chặt cho dù có cho thêm bao nhiêu
nước đi nữa trong quá trình đầm chặt
Hình dạng & vị trí các đường cong đầm nén có thể
thay đổi nhưng xu thế chung thì chúng luôn gần
như nhau.
Note:
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
175
Hình. QH giữa W & ρ cho thấy sự tăng của ρ khi tưới nước & đầm nén. Đất là 
sét chứa bụi, LL = 37, PI =14. Đầm nén Proctor tiêu chuẩn (theo Johnson & 
Sallberg, 1960)
176
Kết cấu & tính chất của đất dính đầm chặt phụ chủ yếu vào
PP đầm, công đầm, loại đất & W đất. Thông thường W của đất
đầm chặt liên hệ mật thiết với W tối ưu tương ứng với 1 kiểu
đầm chặt nào đó.
Với cùng 1 công đầm, nếu ta tăng W thì kết cấu của đất
càng phân tán. Đất ở trạng thái khô tối ưu thì luôn có xu hướng
kết tụ trong khi ở trạng thái ướt tối ưu lại dễ dàng phân tán.
3. Quy luật chung về tính đầm nện
177
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
Cùng 1 công đầm, khả năng thấm của đất giảm khi Wđất
tăng và đạt tới giá trị min khi đất có W tối ưu. Nếu công đầm
tăng lên thì k sẽ giảm xuống do e giảm .
Khi ứng suất tương đối nhỏ thì đất dính có khả năng nén
lún lớn hơn khi độ ẩm lớn, điều này xảy ra ngược lại đối với
ứng suất lớn.
Đất sét đầm chặt có tính trương nở lớn hơn khi ở trạng
thái khô tối ưu. Vì khi đó đất thiếu nước nhiều hơn nên có xu
thế hút bám nước nhiều hơn và tính trương nở sẽ cao hơn.
Cường độ của đất sét đầm chặt khá phức tạp. Cường độ
ở trạng thái khô tối ưu > cường độ ở trạng thái ướt tối ưu.
Cường độ ở trạng thái ướt tối ưu cũng phụ thuộc một chút
vào kiểu đầm do có sự khác nhau về kết cấu của đất. Nếu
ngâm mẫu đất vào nước, hình dạng của đất sẽ thay đổi do
tính trương nở, đặc biệt khi đất ở trạng thái khô tối ưu.
Cường độ của đất hầu như không đổi khi đất ở trạng thái ướt
tối ưu & tăng lên đáng kể khi đất ở trạng thái khô tối ưu.
178
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
III. Các nhân tố ảnh hưởng tới tính 
đầm chặt của đất
179
- Đặc tính của máy đầm:
+ Khối lượng, kích thước
+ Tần số làm việc và phạm vi thay đổi của tần số
- Đặc tính của đất đầm chặt:
+ Dung trọng ban đầu
+ Kích thước và hình dạng hạt
+ Độ ẩm
- Quy trình thi công:
+ Số lần đầm
+ Chiều dày lớp đất 
+ Tần suất làm việc của động cơ
+ Tốc độ di chuyển
180
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT
Chú ý.
Các đặc tính của máy đầm ảnh hưởng tới độ lớn
ứng suất & chiều sâu phạm vi làm việc của lực rung,
dung trọng ban đầu cũng tác động lớn tới hiệu quả đầm
chặt. Sau khi đã chọn được máy đầm, thì quy trình thi
công là nhân tố quyết định hiệu quả đầm chặt. (BS7)
181
§2.4. TÍNH ĐẦM CHẶT CỦA ĐẤT

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_co_hoc_dat_chuong_ii_tinh_chat_co_hoc_cua_dat.pdf