Bài giảng Địa kỹ thuật - Chương 2: Tính chất cơ học của đất (Tiết 3)

1/25/2018
1
CHƯƠNG IV: TÍNH CHẤT CƠ 
HỌC CỦA ĐẤT
(mechanical properties of soil)
I never learn anything talking. I only learn things when I ask questions
Lou Holtz
T1. Tính thấm nước của đất
T2. Tính đầm chặt của đất
T3. Tính ép co và biến dạng của đất
T4. Cường độ chống cắt của đất
Nội Dung Chương IV:
T2. TÍNH ÉP CO & BIẾN DẠNG CỦA 
ĐẤT
1/25/2018
2
I. Khái niệm về tính ép co & biến dạng của đất
4
5
- Đất gồm các hạt sắp xếp 1 cách tự nhiên ⇒ cốt đất có
tính rỗng;
- Trong lỗ rỗng chứa nước và khí
- Chỗ tiếp xúc giữa các hạt có liên kết với nhau
S
S 
S
S
S
S
S
S
S
S
S 
A
A
W
I. Khái niệm về tính ép co & biến dạng của đất
6
1/25/2018
3
I. Khái niệm về tính ép co & biến dạng của đất
Khi chịu tải:
1. cốt đất bị biến dạng tức thời,
2. liên kết giữa các hạt đất bị phá vỡ,các hạt dịch chuyển
do bị dồn nén
3. Lỗ rỗng bị thu hẹp, V mẫu ↓, đất chặt lại.
Tính chất như vậy gọi là tính ép co của đất
7
- Như vậy: Biến thiên thể tích của đất khi chịu tải
trọng chính là do thể tích lỗ rỗng thu hẹp
∆𝑽 = ∆𝑽𝒗
- Hiện tượng ép co xảy ra trong 1 thời gian nhất định
sau đó mới kết thúc. Trong quá trình này, 1 bộ phận
nước và khí trong đất đồng thời bị ép ra ngoài
I. Khái niệm về tính ép co và biến dạng của đất
8
II. QH giữa biến thiên thể tích (𝛥V)
& hệ số rỗng (e)
9
1/25/2018
4
II. QH giữa biến thiên thể tích (𝛥V) & hệ số rỗng (e)
Theo mối liên hệ giữa ba thể:
+ Thể tích hạt đất Vs1 có trong V1: 𝑽𝒔𝟏 = 𝑽𝟏
𝟏
𝟏 + 𝒆𝟏
+ Thể tích hạt đất Vs2 có trong V2 𝑽𝒔𝟐 = 𝑽𝟐
𝟏
𝟏 + 𝒆𝟐
Do thể tích phần hạt đất luôn ko đổi:
𝑽𝒔𝟐 = 𝑽𝑺𝟏 𝑽𝟐
𝟏
𝟏+𝒆𝟐
= 𝑽𝟏
𝟏
𝟏+𝒆𝟏
 𝑽𝟐 = 𝑽𝟏
𝟏 + 𝒆𝟐
𝟏 + 𝒆𝟏
10
Xét một khối đất có V1 & e1. Hãy tính biến thiên thể tích V
khi hệ số rỗng là e2. (với e1 > e2).
II. QH giữa biến thiên thể tích & hệ số rỗng (e)
Đặt : Là biến thiên hệ số rỗng
 𝛥V= 
𝑽𝟏
𝟏+𝒆𝟏
∆𝒆 ℎ𝑎𝑦
∆𝑽 = 𝑽𝟏 − 𝑽𝟐 𝛥V = 𝑽𝟏
𝒆𝟏−𝒆𝟐
𝟏+𝒆𝟏
∆𝒆 = 𝒆𝟏 − 𝒆𝟐
Như vậy: “Biến thiên thể tích của đất tỷ lệ bậc nhất với
biến thiên hệ số rỗng”
∆𝑽 = 𝜶∆𝒆 (2.1)
𝑽𝟐 = 𝑽𝟏
𝟏 + 𝒆𝟐
𝟏 + 𝒆𝟏
→
11
II. QH giữa biến thiên thể tích (𝛥V) & hệ số rỗng (e)
Cũng có thể viết (2.1) dưới dạng biến thiên thể
tích tương đối
∆𝜺𝒗 =
∆𝑽
𝑽
=
∆𝒆
𝟏 + 𝒆𝟏
zyxv   (lý thuyết đàn hồi)Với
εx: biến dạng theo phương x;
εy: biến dạng theo phương y;
εz: biến dạng theo phương z;
(2.2)
12
1/25/2018
5
III. TN ép co không nở hông & định luật ép co
13
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
a. KN: dùng để nc tính ép co của đất. Trong TN, mẫu đất chỉ
lún theo chiều thẳng đứng.
3.1 Thí nghiệm ép co không nở hông
14
3.1 Thí nghiệm ép co không nở hông
Chi tiết sơ đồ thí nghiệm ép co không nở hông
15
1/25/2018
6
a. Mục tiêu của thí nghiệm cố kết
❖mô phỏng sự ép co của đất dưới td của tải trọng
ngoài.
❖XĐ thông số môđun của đất khi nén không nở
hông.
❖Dự đoán lún của nền ở hiện trường bằng cách
đánh giá các đặc trưng nén của mẫu nguyên
dạng tiêu biểu.
3.1 Thí nghiệm ép co không nở hông
16
✓ Thực hiện bằng cách td tải trọng thẳng đứng tăng dần P1;
P2; P3,lên mẫu (cấp sau gấp 2 cấp kế trước)
✓ Sau mỗi cấp, chờ mẫu lún ổn định (0.01mm/ 24h).
✓ Lặp lại quá trình cho đến khi đủ số điểm để vẽ đường
cong QH Ứng suất ~ B.dạng (s~ σ’)
’vc
H
s
’vc1 ’vc2 ’vc3 ’vc (kPa)
(s ~’vc) 
17
b. Quy trình thí nghiệm
Từ công thức (2.1) & (2.2)
∆𝜺𝒗 =
∆𝑽
𝑽
=
∆𝒆
𝟏 + 𝒆𝒊
∆𝑽 = 𝑨. 𝑺𝒊+𝟏; 𝑽𝒊 = 𝑨.𝑯
∆𝑽
𝑽𝒊
=
𝑺𝒊+𝟏
𝑯
𝑺𝒊+𝟏
𝑯
=
𝒆𝒊−𝒆𝒊+𝟏
𝟏+𝒆𝒊
 𝒆𝒊+𝟏 = 𝒆𝒊 − (𝟏 + 𝒆𝒊)
𝑺𝒊+𝟏
𝑯
(2.3)
𝜺𝒊+𝟏 = 𝜺𝒊 −
𝑺𝒊+𝟏
𝑯
(2.4)
Từ (2.3) & (2.4); có thể XD các đường QH (s~𝝈’vc) &(𝜺 ~ 𝝈’vc)
18
c.Kết quả thí nghiệm
1/25/2018
7
Hai cách thể hiện KQ TN cố kết
1. % biến dạng Ԑv ~ ứng suất hiệu quả 𝝈’vc
2. Hệ số rỗng e ~ ứng suất hiệu quả 𝝈’vc
(Thí nghiệm với đất bùn tại vịnh San Francisco ở độ sâu -7,3m).
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
Cả 2 đồ thị này đều cho thấy đất là VL biến dạng tăng bền, nghĩa
là giá trị mô dun( tức thời)  khi ứng suất. 
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
20
Thể hiện KQTN cố kết trên hệ trục bán Logarit
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
21
1/25/2018
8
NX: 2 đồ thị đều có 2 đoạn gần như thẳng nối tiếp với đường cong
chuyển tiếp trơn. Ưs tại điểm chuyển tiếp chỉ ra giá trị ứs lớp phủ thẳng
đứng max mà mẫu đất này từng chịu trong quá khứ- Ưs cố kết trước 𝝈’p
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
22
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
d. Hệ số quá cố kết OCR
Tỷ số giữa Ưs cố kết trước & Ưs nén hiệu quả hiện tại
theo phương đứng
𝑶𝑪𝑹 =
𝝈′𝒑
𝝈′𝒗𝒐
(𝟐. 𝟓)
𝝈’p = áp lực cố kết trước
𝝈’vo = áp lực lớp phủ thẳng đứng hiện tại
OCR=1, nghĩa là σ’p = σ’vo Đất cố kết bình thường (NC)
OCR>1, nghĩa là σ’p > σ’vo  Đất quá cố kết (OC)
OCR<1, nghĩa là σ’p < σ’vo  Đất chưa cố kết
23
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
e. Xác định áp lực
quá cố kết 𝝈’p
PP phổ biến nhất là
của Casagrande,
24
1/25/2018
9
III. TN ép co không nở hông và định luật ép co
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
ĐL ép co ko nở hông đc
lập ra / cơ sở p.tích
đường cong ép co (e ~ P)
25
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Khi biến thiên của AL ko lớn
(100 – 300 kPa) có thể
dùng đoạn thẳng (M1M2)
để biểu thị 1 cách gần đúng
đường cong ép co của đất.
Khi đó hệ số dốc của M1M2:
∆𝒆
∆𝝈′𝒗
= 𝒂𝒗 hay 𝛥e = 𝒂𝒗∆𝝈′𝒗
e = e i - e i+1
 ’v =  ’v,i+1 -  ’v,i
26
III. TN ép co không nở hông & định luật ép co
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
𝒂𝒗 =
∆𝒆
∆𝝈′𝒗
- Khi ’v,i nhỏ, av lớn
 đất dễ ép co
- Khi ’v,i lớn, av nhỏ
 đất khó ép co 
 av - hệ số ép co (hệ số nén); 
đv [m2/kN], biểu thị mức độ ép
co của đất.
27
1/25/2018
10
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
 Định luật ép co của đất:
Khi biến thiên áp lực nén không lớn thì biến thiên hệ số
rỗng tỷ lệ bậc nhất với biến thiên áp lực”
𝛥e = 𝒂𝒗∆𝝈′𝒗
Lưu ý: đường ép co ko phải
là đường thẳng, do đó av ko
phải là hằng số đối với 1
loại đất mà ϵ giá trị 𝛥𝝈 và trị
số áp lực cố kết trước
28
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
29
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Khi KQ TN đc biểu thị theo
b.dạng thể tích tương đối
(єv ~ ’v) thì độ dốc của
đường cong nén lún đc
gọi là hệ số biến thiên
thể tích, mv
𝒎𝒗 =
𝒅𝜺𝒗
𝒅𝝈′𝒗
=
∆𝜺𝒗
∆𝝈′𝒗
=
𝒂𝒗
𝟏 + 𝒆𝒐
30
1/25/2018
11
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Khi KQ TN đc biểu diễn bằng
quan hệ (e ~ log σ’v) thì độ
dốc của đường cong ép co
nguyên sinh đc gọi là chỉ số
nén Cc
,
1
,
2
21
,
1
,
2
21
,
log
loglog)(log


eeee
d
de
C
v
c







31
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Khi KQ TN đc biểu thị =
quan hệ (𝜺v ~ log σ’v) thì
độ dốc của đường cong
ép co nguyên sinh đc
gọi là chỉ số nén cải biến
Ccε( tỷ số nén)
,
1
,
2log




v
cC


o
c
c
e
C
C


1

32
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Nếu KQ TN đc biểu thị =
quan hệ (e ~ log σ’vc) thì
độ dốc của đường
cong nén lại đc gọi là
chỉ số nén lại Cr
33
1/25/2018
12
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Nếu KQ TN đc biểu thị = quan hệ (𝜺v ~ log σ’vc) thì độ dốc
của đường cong nén lại đc gọi là chỉ số nén lại cải biến
Crε( tỷ số nén lại)
o
r
r
e
C
C


1

34
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
35
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
36
1/25/2018
13
3.2. ĐL ép co ko nở hông & các đặc trưng ép co của đất
Với đất sét có độ nhạy thấp đến trung bình, Terzaghi & 
Peck (1967) đề nghị
Cc = 0.009(LL – 10)
37
3.3. TN bàn nén tại hiện trường & nguyên lý biến
dạng tuyến tính
3.3.1 Nhược điểm của TN trong phòng
☺. Cần mẫu đất nguyên dạng
✓ Liên kết - kết cấu
✓ Độ ẩm tự nhiên
☺. Ko phù hợp với đk lv thực tế của đất nền
38
✓ Tiến hành ở địa điểm XD, những vị trí quan trọng nhất
✓ Thiết bị là 1 bàn nén cứng, vuông, KT: 70.7 x 70.7 cm.
✓ Khi TN, đặt bàn nén trực tiếp lên nền, td tải trọng lên bàn
nén theo từng cấp tăng dần. Mỗi cấp 20 → 50 kN/m2
✓ Sau mỗi cấp, đợi nền lún ổn định (0.1mm/h) thì thực hiện
đo độ lún
✓ Tiếp tục tăng tải cho đến khi độ lún của bàn nén tăng đột
ngột, hoặc lún quá lớn, hoặc đất xq bàn nứt nẻ, hay đất
trồi lên 2 bên bàn mới thôi
3.3 TN bàn nén tại hiện trường & nguyên lý bd tuyến tính
3.3.2 Một số chú ý
39
1/25/2018
14
pIIgh
p
S
1
p
S
0
2
pIgh
TN bàn nén tại hiện trường
3.3 TN bàn nén tại hiện trường & nguyên lý bd tuyến tính
40
3.3 TN bàn nén tại hiện trường & nguyên lý bd tuyến tính
41
Khi p < pIgh , b.d đứng chủ yếu, do
Vv thu hẹp; bd là tuyến tính. Cuối
g.đoạn I (p = pIgh) b.d dẻo xuất hiện
đầu tiên tại 2 mép bàn → vùng dẻo
(sâu khoảng ¼ B)
Khi p > pIgh , vùng dẻo phát triển
theo p tăng, QH S ~ p trong nền là
phi tuyến. Khi p → pIIgh b/d dẻo
chiếm ưu thế, độ cong càng lớn.
khi p = pIIgh , vùng dẻo phát triển
hoàn toàn, nền ở t.thái CB GH. Nếu
p tăng rất nhỏ, nền bị phá hoại
trượt (ép trồi).
42
3.3.2 Kết quả TN bàn nén ngoài hiện trường
1/25/2018
15
3.3. Nguyên lý b.dạng tuyến tính
“Khi tải trọng tác dụng không lớn (p < pIgh ), quan hệ (S 
p) có dạng gần thẳng, có thể xem đất như VL biến dạng
tuyến tính, QH giữa độ lún & AL lên nền là bậc nhất”
Khi p < pIgh , bd của đất chủ yếu
do thể tích rỗng (Vv) thu hẹp; QH 
(S  p) có dạng gần thẳng, có thể
coi là bậc nhất. 
nguyên lý bd tuyến tính
43
3.3.3 Nguyên lý biến dạng tuyến tính
So sánh đặc tính bd của 2 VL:
✓ Thép (VL đàn hồi)
✓ Đất (VL rời)
(Áp lực ~ Biến dạng) QH bậc nhất
→ Trong giai đoạn bd tuyến tính, 
các biểu thức của “lý thuyết đàn
hồi” có thể vận dụng cho đất
(ĐL Hooke – ĐL liện hệ BD ~ ƯS)
44
3.3.3 Nguyên lý biến dạng tuyến tính
Theo ĐL Hooke, khi phân tố đất là đàn hồi, đẳng hướng
Ex = Ey = Ez = Eo
ĐL Hook đc thể hiện dưới dạng biểu thức
x = 1/Eo [x - o(y + z)] 
y = 1/Eo [y - o(z + x)] 
z = 1/Eo [z - o(x + y)]
Eo & o: môđun bd & hệ số nở hông của đất
x , y , z: các ứs pháp td lên phân tố đất theo phương x, y, z
x, y , z là các bd tương đối của phân tố đất theo phương x, y, z
’z
’x
’y
3.3 TN bàn nén tại hiện trường & nguyên lý bd tuyến tính
45
1/25/2018
16
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.1 Xác định hệ số nở hông, 𝛍o
a. Với phân tố đất chịu nén 1 hướng (nở hông tự do)
൝
𝝈𝒙 = 𝝈𝒚 = 𝟎
𝜺𝒙 = 𝜺𝒚 ≠ 𝟎
TN Nén nở hông
𝝁𝒐 =
𝜺𝒙
𝜺𝒛
=
𝜺𝒚
𝜺𝒛
46
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.2 Xác định hệ số áp lực hông, Ko
Với phân tố đất chịu nén không nở hông
൝
𝝈𝒙 = 𝝈𝒚 ≠ 𝟎
𝜺𝒙 = 𝜺𝒚 = 𝟎
TN nén ko nở hông
𝑲𝒐 =
𝝈𝒙
𝝈𝒛
=
𝝈𝒚
𝝈𝒛
47
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.3 Quan hệ giữa Ko~ 𝛍o
Xét 1 phân tố đất chịu nén không nở hông: Từ các ct
TN nén ko nở
hông
o
o
z
x
oK






1
ቊ
𝜺𝒙 = 𝜺𝒚 = 𝟎
x = 1/Eo [x − o(y + z)]
48
1/25/2018
17
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.4 Xác định môdun biến dạng E0
E0 là 1 đặc trưng bd quan trọng của đất, có ý nghĩa
⩯ môđun đàn hồi Ee nhưng khác về bản chất:
❖ Ee biểu thị tính đàn hồi của đất
❖ E0: Biểu thị tính bd của đất,
49
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.4.1 XĐ môdun biến dạng E0 từ TN nén ko nở hông
E0 đc XĐ từ TN nén ko nở hông:
∆𝜀𝑣 =
∆𝑉
𝑉
=
∆𝑒
1 + 𝑒1
=
𝑎𝑣
1 + 𝑒1
𝜎𝑧
Theo lý thuyết đàn hồi
)(
21
zyx
o
o
zyxv
E


 


(a)
(b)
☺. Vì nén ko nở hông nên:
z
o
o
yx 





1
(c)
50
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.4.1 XĐ môdun biến dạng E0 từ TN nén ko nở hông
Thay (c) vào (b)
Cân bằng (d) với (a)
(d)
(e)
Với
o
z
o
v
E
o














1
2
1
2
v
o
a
e
E 1
1
 










o
o



1
2
1
2
51
1/25/2018
18
VD
Một loại đất khi TN ép co ko nở hông trong phòng thí
nghiệm với chiều cao ho= 2,54cm cho kết quả sau:
P(kN/m2) 100 200 300 400
S(mm) 1,24 1,71 2,10 2,35
Yêu cầu:
Tính các hệ số rỗng ei & vẽ qh e~p trong TN ép co ko
nở hông, cho eo=0,814, o = 0.4
Tính mô đuyn biến dạng của đất theo ứng với cấp tải
trọng từ p=100 đến p=200kN/m2.
52
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.4.2 XĐ môdun biến dạng E0 từ TN bàn nén
Khi p  pIgh , lý thuyết đàn hồi đã chứng minh đc độ lún
của 1 bàn nén tròn đặt trên mặt bán ko gian bd tuyến
tính:
d
P
E
S
o
o
21 

S
P
d
E oo
21 

Nếu bàn nén vuông, có thể lấy đường kính tương
đương theo công thức

F
d 2
53
IV. Xác định các đặc trưng biến dạng của đất
4.4.2 XĐ môdun biến dạng E0 từ TN bàn nén
Biểu thức trên tính cho môi trường bán ko gian vô hạn
đàn hồi. Tuy nhiên đv đất thì phạm vi ảh của P ko ra
vô cùng mà hữu hạn, vì thế khi dùng cần phải hiệu
chỉnh = cách thêm 1 hệ số thực nghiệm vào công
thức, mo < 1.
S
P
d
mE ooo
21 

54
1/25/2018
19
IV. Cố kết của đất dính bão hòa nước & sự chuyển
hóa ứng suất trong quá trình cố kết thấm
saturated clay
55
4.1 Khái niệm về tính ép co của đất bão hòa nước
Xét TH biến dạng của lớp đất chịu nén 1 hướng
Khi chịu tải trọng, đất bị ép co do:
+ Biến dạng của các hạt đất
+ Nước & khí trong các lỗ rỗng của đất bị ép co
+ Nước và khí bị ép thoát ra khỏi lỗ rỗng
Với đất bão hòa:
Yếu tố làm thay đổi thể tích của đất chính là
sự thoát ra của nước trong lỗ rỗng:
56
4.1 Khái niệm về tính ép co của đất bão hòa nước
✓ Nc trong đất thoát ra → Các hạt đất tự sắp xếp
lại→vị trí ổn định hơn → Khối đất chặt hơn
✓ Thể tích đất giảm → Lún trên bề mặt nền
time
se
tt
le
m
e
n
t
57
1/25/2018
20
4.1 Khái niệm về tính ép co của đất bão hòa nước
✓ Tính thấm lớn, nc
thoát nhanh, sự ép co
diễn ra trong time rất
ngắn.
4.1.1 Sự ép co trong đất rời (ép co 1 hướng)
✓ Thường với đất cát thì
quá trình ép co xảy ra
ngay trong khi XD,
phần lớn là kết thúc
sau khi quá trình XD
hoàn thành.
time
se
tt
le
m
e
n
t
58
4.1 Khái niệm về tính ép co của đất bão hòa nước
✓ Khả năng thoát nc nhỏ, quá trình ép co đc đánh giá =
tốc độ thoát nc khỏi lỗ rỗng của đất
Quá trình ép co của đất dính bão hòa nước còn gọi quá
trình cố kết thấm, nó là mối QH:
4.1.2 Sự ép co trong đất dính bão hòa nước
Thời gian
Ứng suất
Biến dạng
QT lún có thể kéo dài hàng tháng, hàng năm, thậm trí
hàng chục năm..
59
Cố kết thấm là quá trình phụ thuộc vào thời
gian, sự khác nhau về tốc độ lún phụ thuộc
vào sự khác nhau về tính chất thấm của đất
Notice
60
1/25/2018
21
Đất dính bão hòa nước gồm 2 pha:
- Pha rắn: gồm các hạt đất → khung kết cấu (cốt đất)
- Pha lỏng (nước): chiếm đầy thể tích lỗ rỗng trong đất
4.1.2 Sự ép co trong đất dính bão hòa nước
Hai pha này dưới td của áp lực sẽ có phản ứng ≠:
Phần áp lực truyền cho pha rắn, làm đất bd, gọi là ứng
suất hiệu quả (’)
Phần áp lực truyền cho pha lỏng, ko làm bd đất, chỉ →
cột nước và→ sự thấm trong đất, gọi là áp lực nc lỗ
rỗng hoặc áp lực trung hòa (u).
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
61
- Một bình đựng đầy nước
- Một lò xo đặt đứng trong
bình
- Một nắp (đục lỗ) dạng pit
tông tựa lên đầu trên của lò
xo
4.1.2 Sự ép co trong đất dính bão hòa nước
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
Dụng cụ TN
62
1/25/2018
22
- Lò xo: tượng trưng cho
khung cốt đất tạo nên bởi
các hạt đất chồng lên nhau
- Nước trong bình: tượng
trưng cho nc chiếm đầy lỗ
rỗng trong đất.
- Các lỗ đục/ nắp: tượng
trưng cho lỗ rỗng trong đất
liên thông ra bên ngoài
4.1.2 Sự ép co trong đất dính bão hòa nước
Mô hình cố kết thấm Terzaghi
64
Áp lực nước lỗ rỗng (ứng suất trung hòa) U
Td AL σ lên nắp bình, nếu khóa
van nước để nc trong bình ko
thoát ra đc:
Nc bị nén nhưng ko bị ép co →
AL σ ko truyền vào lò xo mà
truyền hoàn toàn cho nc.
AL nén do nc chịu gọi là AL nc lỗ
rỗng, ký hiệu u, u = g.𝜌w.h, với h là
độ cao cột nc dâng lên trong ống
do áp.
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
65
Áp lực nước lỗ rỗng ( ứng suất trung hòa) U
Vậy: hễ có nc tồn tại trong lỗ rỗng thì áp lực nc lỗ
rỗng xuất hiện và cản trở sự nén chặt đất. Do vậy,
AL nc lỗ rỗng U còn gọi là AL ko hiệu quả hoặc
ƯS trung hòa
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
66
1/25/2018
23
Ứng suất hiệu quả
✓ Mở lỗ đục: Tại t = 0; nc bắt đầu đc ép thoát ra
ngoài, nc thoát càng nhiều, mực nc trong ống đo
áp càng hạ thấp, nắp bình hạ & bd của lò xo càng
lớn.
✓ Khi nc trong lỗ rỗng thoát dần ra, u sẽ tiêu tan dần
để chuyển hóa thành ưs hiệu quả σ’ td vào lò xo:
σ’ = σ - u; làm lò xo bd.
✓ σ‘ có td nén chặt đất nên gọi là AL nén chặt hay
ƯS có hiệu quả.
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
67
Như vậy, mô hình lò xo đã mô phỏng được
quá trình cố kết xảy ra trong đất dính ở hiện
trường và ở trong phòng khi chịu tải trọng, cụ
thể như sau:
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
68
t = 0, nước chưa kịp thoát
ra, toàn bộ tải trọng ngoài đc
chuyển thành U dư. → tại
thời điểm ban đầu ko có sự
thay đổi về σ’ trong đất (lò
xo chưa biến dạng, đất
chưa bị nén).
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
69
1/25/2018
24
Dần dần (0 < t < T) nc thoát
ra dưới td của chênh lệch áp
lực, cốt đất bị nén lại và tiếp
nhận tải trọng, σ’ tăng lên
(u  < v, ’v  < v).
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
70
t = T, nc dư thoát ra hết, u dư lại
trở lại áp lực thủy tĩnh như khi
chưa tác dụng tải trọng (u = 0,
’v = v). Lò xo bị nén hoàn
toàn (Đất cố kết hoàn toàn)
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
71
Có thể nói, quá trình cố kết của đất dính bão
hòa nước về mặt cơ học là quá trình chuyển
hóa từ áp lực nước lỗ rỗng dư sang ứng suất
hiệu quả.
Mô hình cố kết thấm của Terzaghi
Kết luận
72
1/25/2018
25
1. Các nhân tố chủ quan
2. Các nhân tố khách quan
4.2. Nhân tố ảnh hưởng đến tính ép co & biến
dạng của đất
73
Các nhân tố chủ quan
Liên kết kết cấu của đất: nếu LK-KC bị phá hoại thì
tính ép co & BD của đất lớn, nếu LK-KC chưa bị phá
hoại thì tính ép co & BD của đất sẽ nhỏ hơn.
Loại đất khác nhau thì tính ép co & BD của đất sẽ
khác nhau. Đất dính nói chung BD > đất rời
Độ chặt ban đầu của đất có ah đến tính ép co &
BD. Đất rời có độ chặt ban đầu càng lớn thì tính ép
co & BD càng nhỏ.
4.2. Nhân tố ảnh hưởng đến tính ép co & biến
dạng của đất
74
Các nhân tố khách quan
Ảh do cách td tải trọng: tính chất nén lún & BD của
đất rất khác nhau khi tăng tải, dỡ tải & nén lại.
Ảh do tốc độ gia tải: Với cùng giá trị tải trọng như
nhau, nếu tốc độ gia tải càng lớn, độ biến dạng sẽ
càng lớn.
Ảh của tải trọng động: Tải trọng động làm cho đất
cát được nén chặt mạnh
4.2. Nhân tố ảnh hưởng đến tính ép co & biến
dạng của đất
75