Hướng dẫn giải bài tập địa kỹ thuật: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:115

Thêm vào BST

Báo xấu

322
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Bài tập địa kĩ thuật tóm tắt những nội dung cơ bản nhất về tính chất của đất và dòng thấm nước dưới đất, những chi tiết về thí nghiệm và xử lí số liệu khi tiến hành thí nghiệm trong phòng và đặc biệt là thí nghiệm bằng máy nén 3 trục. Phần 1 gồm 2 chương: Phân loại đất và tính chất vật lý của đất, tính chất cơ học của đất. Mời các bạn tham khảo Tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn giải bài tập địa kỹ thuật: Phần 1

TRẦN THANH GIÁM BÀI TẬP ĐỊA KỸ THUẬT Ợ ái bản ì NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - 20 10
LỜI NÓI ĐẦU Citốn B à i tập Địa k ỹ thuật này írìỉỉh bày ĩỏm ĩắt ỉìlìữn%nộ: đung c ơ bản nlỉấĩ, những cíìéư CÓI lòi vê liỉìlì chất Cỉía (lất và íỉôỉìí! ilìấm nước dưới dù ĩ, những chi íiếĩ vẻ thí nghiệm vù xử lý so liệu khi ỉiến liàỉìlì ĩhí nghiệm ở troníỊ phònạ và đặc biệt là thí nghiệm bầỉií* máy nén 3 trục. Citổỉĩ sách yổttĩ cúc nội dung vé íính chất cơ - lý của đấĩ, các bài ẹ toán vé độnq lực nước dưới đất, dồnq thăm ổn định và dòn thấm không Ổn định (bài toán tlỉủo khỏ h ố mónq, hiện tượníỊ cáĩ chảy vả xói ngấm, tính toán thấm vào công trình thu nước nằm niỊcmg và các íỊỉếnỉiỊ khai íìiác nước nsịám); các lì .\'ử lý s ố liệu của m ộ t s ố phươỉỉíị pháp thí nghiệm hiện irườìiạ. Kèm ĩheo các nội dung có ĩính chất nâng cao và m ở rộng kiến thức lủ các ví dụ có lời ỉỊÌải chì úếĩ (106 bải qidì), ĩhuận tiện cho việc áp dụnỉỊ kiến thức sinh YÌẺỈI dã được học. Ngoài ra, còn có các bải ĩặp (66 bài tập) đ ể bạn đọc tự luyện tập và à cuối sách có đáp sô đ ể tiện việc dối chiếu, Đ áy lả dạng các bài toán thường íỊập tronsi íhực tể và ca k/ii cẩn xử lý Sỡ liệu thí nghiệm. , Tài liệu Cilỉìiị nhấm bổ sung chi) plhìn lý tlìiivết của cuốn Địa kỹ thuật đ ã được nhà xuất bản Xây dựng ấn lỉùỉilì năm 1999, góp phán hệ thôhg hoá a k kiến thức cơ bán nhất vé Địa kỹ thuật, l u m chinh ỉhờVi (líưnụ.ị írỉuh môn hực ‘V ịíỉ chút {'ông trình và Địa chất ĩhuỷ văn Vì vậyt dổi tưựỉiịị mù sách phục vụ lả sinh vién các niỊÙnh công ĩrình xây dựng: Dân clỉiỉìg vá cởtìịỉ nghiệp, Cầu ííườiìq, Công trình Tlutỷ,.,. cúc siỉỉh viên ngành Địa kỹ íììiiậĩ vù lã íài liệỉi tham khau cho các kỹ sư xây diữtg. Chútìg tôi hy vọng ciiổn sách dem dến nhiều diêu h ổ ích cho bạn đ ọ c. Đ ây là m ột lĩnh vực rộng lớn vù phức tạp mà khá tỉănq lại có hạn nên Cỉtốt: sách không tránh khỏi những hạn chế, rất mong nhận dược nhữnq V kiến nhận xéí quý báu của các đổng nghiệp và bạn đ ọ c. N hân đây, chúng ĩỏi xin bảy Ịỏ sự cảm ơn chân ỉlìành về sự khuyến k h ích , giúp dỡ của Nhà xucít hơn Xây dựng, Trườnq đại học Xây dựng và các bạn đồng nghiệp đ ể cuổn sách sớm ra mắĩ bạn dọc. Tác giả 3
Chương 1 PHÂN LOẠI ĐẤT VÀ TÍNH CHÂT VẬT LÝ CỦA ĐÂT § I . PHÂN LOẠI ĐẤT 1.1. T ó m tát lý thuyết Đất trong tự nhiên, do nguồn gốc và điều kiện thành tạo, thường có thành phần rất đa dạng. Tuy nhiên, khi nghiên cứu đất ta thường thây đấl tồn tại ở dạng 3 pha: a) Các hạt khoáng rắn (hạt đất); b) Nước trong lổ rỗng-,và c) Khí trong iỗ rỗng. Ngoài ra, trong một số loại đất còn chứa các hợp chất liữu cơ và khoáng hữu cơ, chúng có ảnh hưởng đến tính chất cơ - lý. tính chât đối với nước và tính chát xây dựng của đất. Các hạt đất có thế khác nhau vé thành phần khoáng vặt, độ lớn và độ đồng đểu của hạt, hình dạng và mức độ tròn nhẩn. Đây là các yếu tố quan trọno để đánh giá tính chất cua đất.Vì vậy, việc phàn loại đất iheo độ lớn và hình dạng hạt là cần thiết và m ang ý nghĩa thực tế quan trọng. / . / . / . Phân ííí/i llúnh pỉi.ĩii lìíiỉ , iií!í(iíì Một loại đất thường chứa nhiều cỡ hại. Phân tích thành piàần hạt c ủ a đất đế tìm cỡ hạt chiếm ưu thố trong dái kích thước hạt của đất, xác định hảm lượng% khối lượng (đất sấy khô) cứa lừng nhỏm hạt có đường kính bằng và gán bằng nhau trong mỗi loại đất. T ập hợp hàm lượng các cữ hạt của rnột loại đất gọi là c ấ p p h ố i h ạ t của loại đất đó. Phươiìi> pháp phùn lích thành phán hạt: Đối với đất phân tán thô (đất loại cát) dùng sàng tiêu chuẩn (TCVN4198 - 95 hoặc TC Anh BS1377); Đối với đất chứa hạt có đường kính đ < 0,1 mm chiếm hơn 10% thì phải dùng thêm phương pháp phân tích bằng tỷ trọng kế. Kết quá phân lích thành phần hạt của đất thườno được trình bày dưới dạng Đường COIÌÍỊ cấp phổi hạt. Đườrm cona cáp phối hạt dược thành lập dựa vào hệ trục toạ độ nửa Logarit. Truc tunu biếu ihị hàm lưọ'112% khối lượng lích luỹ của các nhóm hạt, trục hoành biếu thị đườiìíi kính (1 (mm) hạt ờ dan° led. xem hình. 1-1. Khi lập hệ trục toạ độ nõn dối đườna kính hạt từ dạng thập phân ra số nguyên, rồi mới lấv lgd. Mối khoáim dườim kính: 0.01 - ^ 0 ,1 ; 0 , 1 ->1.0 và 1,0 —> lOinm lấy độ dài b ằ n g 4 c m tr ẽn trúc ls d . x em (b án u 1. 1). 5
20Q 100 50 3-0 Ì6 8 4 3/8 3/4 1/2 % 100 0 Lị 90 10 80 20 Ii 30 70 60 40 50 50 40 60 30 70 $ 20 80 10 90 0 10 j% 0.002 001 002 0Ũ5 01 £ 2 Ũ2d,0 ỉ 014^30 . 5 d60 1 2 476 10 20 50 100 300 . . . . ímrĩìì I I-1/1Q 149, , 59 , 1 1 9 , 2 3 8 , 9 j 2 19.06 38 1.76 2 , 1 5 2 . Đường kính hạt u iĩH n l 5ọ >£>«■> o o o o o o o o õ Sét I Bụi Cá: Sỏi Cuội I T CVN 5748 • 1993 T IÊ U CH UẨN ANH Sét I Bụi Cát sỏi san Cuội dăm H ình I . ỉ . D ư ờ n g co n g c ấ p p h ô i h ạ t v à cá c đ ặ c tnOỉi> c ủ a nó Bảng 1-1. Các giá trí lgd X 4cm trên trục lgd D (mm) lgd Igd X 4cm 1 r 0 0 2 0.301 1,204 3 0,477 1,908 4 0,602 2,408 5 0,699 2,1% 6 0,778 3,112 7 0,845 3,380 8 0,903 3,612 9 0,954 3,816 10 1,000 4,0 cm các nhóm hạt, bắt đầu từ hàm lượng của nhóm hạt bé nhất và xác định điểm có giá trị tương ứng với từng tổng của các nhóm hạt được cộng dồn, rồi nối các điểm lại. Sau khi lập được đường cong cấp phối hạt tìm các giá trị: + Các đường kính: d i 0 ; d 30 v à d 6 0 . dLÓ ,(0 + Hệ số không đều: Ku = 1 - 1 ) u 10 Cát có cấp phối tốt: K ư > 3,0 ; 6
Đất loại sét có cấp phối tốt: K t > 5,0 + Hộ số cấp phối (theo ASTM): Ce = - Ặ - (1-2) d 10^60 Đối với sói sạch có cấp phối tốt khi KL, > 4 và Cg = 1 - 3 Đối với cát sạch có cấp phối tốt khi K(J > 6 và Cg = 1 - 3. + Tính sơ bộ hộ sỏ thấm của đất theo công thức kinh nghiệm cùa Hazen: Kn = Ctỉd 2!0(0T7 + 0,03t°) m/ng.đ ( 1 - 3 ) Trong đó: CH = 400 - 1200 và t° - nhiệt độ của nước. 1.1.2. Phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và các nước khác. Bảng 1-2. Phàn loại các nhóm hạt đất Theo tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuun của My, Anh, Đức Tiêu chuẩn của Pháp Các nhóm hạt Đường kính Đường kính Đường kính Tên nhóm hạt nhóm hạt Tên nhóm nhóm hạt Tròn Góc nhóm (mm) (mni) (mm) cạnh cạnh > 2 00 Tảng Tảng >200 Đá tảng >200 Tảng 200 - 20 Cuội Dăm 200 - 63 Hạt cuộỉ 200 ~ 20 Cuội 2 0 -2 Sỏi Sạn 63-20 Sỏi to 2 0 -2 Sỏi 2 0 -6 Sỏi vừa 6 -2 Sỏi nhỏ 2~ 1 Cát hat thô 2 -0 ,6 Cát hạt to 2 -0 ,2 Cát to o Cát hạt to l 0,5 - 0,25 Cát hạt trung 0,6 - 0,2 Cát hạt vừa 0,25 ~ 0,10 Cát hạt nhỏ 0,2 - 0,06 Cát hạt nhỏ 0,2 - 0,02 Cát nhỏ 0,10 ~ 0,05 Cát hạt mịn 0,05 ~ 0,01 Bui hạt to 0,06 - 0,02 Bụi hạt 10 0,02 - 0,002 Hạt bụi 0,01- 0,005 Bụi hạt nhỏ 0.02 - 0,006 Bụi hạt vừa 0.005 - 0,001 Sét hạt to 0,006 ~ 0,002 Bụi hạt nhỏ 0,00 Ị -0,0001 Sét hat vừa
Bang 1-3. Phân loại đâí cát theo hàm lượng thành phần hạt (TCXD45-78 Tên đất Hàm lượns (C'C khối lượng) cỡ hạt Tảng lãn lat cỏ d > 200 mm chiếm trẽn 50cr Dăm, cuội kít có d > 10 mm chiêm trên 50rf Sạn,sỏi lạt có đ > 2 m m chiẽìn trên 5 0 % Sạn,cát lạt có d > 2 mm chiếm trên 25% Cát hạt thô ỉạt có d > 0,5 mm chiếm trên 50% Cát hạt trung lạt có d > 0,25 mm chiếm trên 50°/c Cát hạt nhỏ ỉat có d > 0,1 min chiếm trên 75^ Cát chứa bui lạt có d > 0,ỉ mm chiếm dưới 75% Bảng 1-4. Phàn loại đất dính theo hàm lượng hạt sét và chỉ sỏ dẻo Tên đất i Hàm lượng% hạt sét Chí số dẻo Ij (Pỉ) Đất cát pha Hàm lượng hạt sét: y yc ~ 10% 1 < Id < 7 Đất sét pha \ Hàm lượng hạt sét : 10% - 30% 7 < I d < 17 Đất sét ! ] làm lượng hạt sét: > 30% 17 < Iu ì . 1 .3 . Plìủti loại đất theo ỉiêu c/ìiiẩn cua H o a K ỳ vù Vtù/tiiỊ quốc Anh Bảng 1-5. Hệ tống phàn loại đất thòng nhát (USCS - ASTM : D.2487) Phàn loại chính Ký hiệu len dicn hình Ị Tiêu chuẩn phân loại theo phònịĩ TN Sỏi cuội cỏ cấp phối tốt, Hàm hrựns Đất CtW sỏi cuội lẫn cát, cuội sỏi, cát Kr > 4 c p= 1 - 3 Sỏi cuội Sỏi khổng hoặc ít xác định từ sỏi sạch, cuội, hat nhò. đườim cong cuội, không hơn cấp phôi hạt. hơn hoặc lì Sỏi cuội cấp 50% có hat Tuytheo lượng phối kém. sỏi lượng nhỏ hàm Urợns Khổng dạt các chi số Yêu hạt có C1P cuội tản cát, hạt có hạt nhỏ hơn cẩu cho đất loai C'tW dường Ít hoặc không đường mắt sàniĩ kính có hạt nhỏ kính N"200 dat lớn Sòi cuội chứa được chia ra; Các giới hạn lớn hơn cát bụi. CiMd Wkh w ,, thấp Các mới hơn *) ít hơn 5cc mắt mắt Cuội sòi G\r có LL < 28; là: GW, GP, hơn đường A hạn sàng chứa hạt Iỉ PI < 6 . GMị Có hoặc Id < 4 AtterbcĩiỊ sàng nhỏ I sw , SP. N°4 trên dườiììi N°200 LL > 28 **) Lớn hơn 1 (4,76 (hạt nhỏ '-------- B. ỈJ trons (0,074 ỉ 2c:c: GM. , Các giới han khoáng mm) dáng mm) Cuội sòi chứa (ỈG SM.SCi Wlh w ,h thấp 4 - 7 cán kế) ! GC cát sét hơn đườns B có tên kop và lj > 7 8
Phân loại chính Ký hiệu Tên điến hình Tiêu chuẩn phàn loại theo phòng TN Đất Cát cấp phối tốt, ***) 5r/f đến Sòi cát lẫn sói, íl 12%: Phải soi Gí í Ku>6 Cg = 1 ~ 3 cuội, hoặc không có dùng tẽn gọi cuội, sạch, ít sw hơn hạt nhỏ. kép. hơn hoặc 50% 50% không Cát cấp phối lượng lượng có hạt kém. cát lán sỏi, Không dạt các chí số yêu hạt có SP hạt có nhó ít hoặc không có cầu cho loại sw. dường đường hạt nhỏ. kính kính lớn Các giới hạn lớn Cát chứa bụi Vùng có hơn Wj, Wci ở trên hưn SM\- (đ. 11 như trong mắt gạch chéo. măt Cát có đường B hoặc sàng loại GM). Id trong sàng chứa hat Id7 B ả n g / - 5 (liếp theo) Ký hiệu Tén iioi điển hình Đất Bui vổ cơ , cát rât mịn, cát hạt ML nhỏ lán bụi hoặc sét. dộ Bụi và nhó (leo thấp. sct có (hưn w ch Sét vô cơ, tlco thấp (ỉén Hiếu dồ tính dẻo nhỏ CL trung bình, sót ỉẫn cuội, sét lượng hơn lẫn cát, sét lãn bui. hạt có 50% đưừng Bụi hưu cơ, sét lán bụi hữu OL CH kính cơ, độ deo ihấp. 50 nhỏ Bụi vô cơ, cát nhỏ 40 /ý\r hơn Bụi và MI ỉ nhiều mi ca, diatômit. 30 / OH&MN sét có 20 ■CL / mát đất bui đàn hổi. w tfh ÌCM M 10 sàng lớn CH Sét vố cơ độ dco cao, béo. ự ML&OL ũ. N°200 2Q 40 60 80 w .ch hơn 1,0,074 50% Sét hữu cơ dộ dẻo vừa đến OH cao, bui hĩru cơ. mm) Đất Than bùn hoặc các chất nhiều Pt có hữu cơ cao. hữu cơ 9
Bảng 1-6. Phân loại đất theo mục đích xây dựng của tiêu chuẩn Anh Các nhóm phụ và nhận biết trong phòng thí nghiệm c nhóm đất (ghi chú 1) Kí hiêu Kí hiệu Hạt mịn Giới hạn nhóm nhóm phụ nhỏ hơn chảy Tên đất và cát, có thể còn phân ra (ghi chú (ghi chú 2) 0,06mm w ch chứa cát và cát chứa cuội 2 và 3) % GW CAV Cuội cấp phối tốt Cuội lẳn sét hay 1 GP, 1 0 -5 Cuội cáp phối xấu: đồng Cuội: lẩn ít bui G CiPt I cách quãng hạt có GP GWM. Cuội lẫn bụi, cấp phối tó d > 2m m G-M Cuội chứa bụi Cuội chứa sét cấp phối tố chiếm trẽn G-F GPM 5 ~ 15 50% G-C GWC, Cuôi chứa sét C ỈP C CỈML, Cuội nhiểu bụi chia như Cuội chứa GCỈ . Cuội nhiều sét, SCI tính d nhiều bụi OM GF GCI, lình deo vưa C.CH, T í n h íiẻ o r a o GC Cuội chứa GCV Tính dẻo rai cao nhiều sét GCE Tính d e o CƯC c a o . sw Ị sw Cát cấp phối tốt Cát lẫn sét 0 -5 Cát cấp phối xấu/đổng n Cát: s SPi:, hay lẫn ít bụi SPs quãng Hạt có SP SWM, Cát lẫn bụi cấp phối tốt d < 2mm S-M chiếm hơn SPM Cát chứa sét cấp phối tố Cát chứa bụi S-F 6 15 50% Cit l ẫn sét s c s:\vr. SPC
Báng 1-6 {Ịlép c nhóm đất ịạhi chu ỉ) Các nhóm phụ và nhận biết trong phòng thí nghiệm Kí hiéu Kí hiẽu Hat min Giới han và cát, cỏ thể còn phân ra nhóm nhóm phụ nhỏ hơn clìảy Tên đất chứa cát và cát chứa cuôi (ghi chú ( e,hi chú 2) 0,06mm w ch 2 và 3) % SML,.. Cát nhiều bụi, chia nhỏ Cát nhiều bụi SM SCL Cát nhiều sét, sét tính dẻ SF SCI Tính dẻo trung bình 15 - 35 sc SCH Tính dẻo cao Cát nhiều sét sc v Tính dẻo rất cao SCE Tính deo cực cao Hui và Sct Bui chứa cuôi • MC» MLG Giới hạn chíìy7( Bui lẫn cuối, chia nhỏ nh chứa cuội Sét chưa cuội FG CLG < 35 Sét chứa cuội, có tính dẻ hoặc cát, (ỉ*hi chú 4 ì CG CIG Tính dẻo vừa 35 - 50 hạt mịn: CHG 5 0 '- 7 0 Tính dẻo cao 5% - 65% CVG 7 0 '- 9 0 Tính dẻo rấi cao CEG >90 Tính dẻo cực cao Bụi lần cát MS MLS,.. Bụi chứa cát, chia nh Bụi và vSét FS hạt Bụi lẫn sét cs CLS,.. Sét chứa cát, chia nh mịn Bui M ML„. Bui chia nhỏ như loai c chiếm (đất M) F CL < 35 Sét có tính dẻo thấp > 65% c CI 35 - 50 Tính dẻo trung bình Sét CH 5 0 '- 7 0 Tính dẻo cao (Ghi chú 5 và 6) cv 7 0 '- 9 0 Tính dẻo rất cao CE >90 Tính dẻo cực cao
Ghi chú: Chừ “O ” chí đất hữu cư. VI du: MHO là Bụi hữu cơ co tinh deo cao; 1- Khi mô tả thường cho ten của nhom dất, nêu Yêu cáu thì thêm vào kí hiệu của nhóm; 2- Ký hiệu nhóm, phụ nhóm phai đế trong ngoặc dơn khi không xác định dất trong phồng thỉ nghiệm, như (GC); 3- F - kí hiệu đất hạt mịn; M - haí bui; c - đất sei khi không yêu cẩu hay không thc phán biệt giữa chúng; 4- Chứa cuội nếu hạt cuội chiếm trẽn 50r r; chứa cát nếu hạt cáỉ chiếm trên 50%; 5- Bụi (đất M): M được vẽ ờ dưới đường A. có phạm vi deo hạn chế liên quan đến giới hạn chảy của chúng và độ dính tương dối thấp. Đất hạt mạn loai này gồm các cờ hạt sạch và bui ilá. Đất chứa nhiều mica và tảo, đá bọt và đất núi lửa. đất chứa haloizit; Tên thay thế "đất M" để tránh nhầm lản với vặt liệu chính có cờ hạt bụi, loại này chí là một bộ phận của nhóm. Trên biếu đổ tính dẻo, đất hữu cơ cũng thường được vẽ ờ dưới đường A khi chúng được đặt tên là Bụi hữu cơ: MO. 6- Sét (đất C): c dược vẽ ở trên đươns A và hcàn toàn déo trong mối quan hệ với giỏ! hạn chảy của chúng. *) Trích từ tiêu chuẩn Anh: BS5930 -- Khảo sát khư đất xáy dựng. 1.2. C á c ví dụ V í d ụ I - L Phân tích thành phán hại cứa đất bằng phương pháp sàng, theo TCVN419S-(J5, được kết quả như sau (bảng \ - l ). Hãy vẽ dường conịi cáp phoi hại, xác dịnh: il|0 ; d ì() ; ả()0 ; íẻn loại cát và cỉánli giá thành phần hạt của cát theo giá irị K u và Cr . Bảng 1-7. Kết quả phân tích thành phẩn hạt Hạt đất có d, mm
Bảng 1-8. Hàm lượng % từng cỡ hạt và hàm lượng % cóng dồn các nhóm hạt Đường kính nhóm hat và hàm lượng*#, hàm lượng% cộng dồn 1 Mẫu đất Nn IA d',„ 1 Ku c,, 1 Tên gọi của đất tiêu i N"1 0,69 1.85 2,7 : 2,87 1.35 Sói sạn (d > 2mm chiếm > 50%), cấp phối trung bình ! Ị N"2 0,27 0,46 0,92 3,41 0,85 Cát hạt thồ (d > 0.5mm chiếm > 50%), cấp phối tốt N“3 0,13 0.18 0,28 ị 2,15 i 0,89 Cát bụi (d > o.ỉmm chiếm > 75%), Cấp phối rất tốt 1 ! 1 13
V í d ụ 1-2. Phân tích thành phần hạt của một loai cáí bằng phưong pháp sàng theo tièu chuẩn A nh - BS5930 đượic kết quả ghi trong bảng 1-10. Bàng 1-10 Kích thước hạt, d 10 mm Khối lượng ri| (g) 5 10 00 Ị 50 30 20 15 • 10 H ãy vẽ đường cong cấp phối hạt, xác địah tên đất và các giá trị của d 10< d 30, d60, hệ sô' không đều của mẫu cát này. Bài giải: Tổng khối lượng của rnẫu đem phàn tích là: N = 200 g. Tính% khối lượng của từng nhóm hạt: + N hóm có d > lOmm; p, = — X 100 = X 100 = 2,5% ; nhóm d = 4 — 10 là: 1 N 200 p 2 = — X l0 0 = 5 % . 2 200 + Tiếp tục như vậy ta tìm được phấn trăm khối lượng của các nhóm hạt (tại dòng 2 bảng 1-11). + Bây giờ tìm hàm lương cộng dổn để vẽ đường cong cấp phôi hạt bắt đấu từ nhóm hạt có cỡ hạt bé nhất: C a hạt d < 0,1 inm có hàm lượng là 2,5%; lượng cộng dồn của nhóm hạt d < 0,25m m là: 2,5 + 5 =7,5%. Lượng cộng dồn của nhóm hạt d < 0,5mm là: 7,5 + 30 =37,5% , V.V..CỨ làm lần lượt như vậy ta được kết quả iìhi ở dòng 3 bảng 111. Dựa vào bảng 1-11 ta lập được dường cong cấp phối hạt hình 1.3. Bảng 1-11. H àm lượng% từng nhóm hạt và hàm lượng% lần lượt cộng dồn Nhóm hạt có đường kính d
N hận xét: + Hạt có d > 0,5mm (5 + 7,5 + 10 + 15 + 25 = 62,5%; chiếm trên 50% —> đất thuộc loại cát hạt thô. + Hệ sô' không đều: Ku = d60/ d |0 = 0,9 / 0,28 = 3,2 -» Cát có cấp phối tốt (TCVN) + Hệ số cấp phối: Cg = d302/d |0 d6ũ = 0,372/0,28 X 0,9 = 0,54 —> cát cấp phối kém vì c < 1, loại p. Các hạt có đường kính lớn hơn mắt sàng N°4 (4,76m m) là 12,5% < 50%. Hạt nhỏ hơn mắt sàng N°200 (0,(P4mm = 0,1 mm) ít hon 5%. Vậy đây là cát, kí hiệu: SP. Hình 1-3. Biểu do íÍKừng cong cấp phổi hạt ( vi (lự 1-2) V í d ụ 1-3. Phân tích một mẫu đất cho kết quả sau dây (báng 1-12). Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt và phân loại đất. Bảng 1-12 Đường kính mắt sàng (I (mm) 37,5 28 20 14 10 6,3 5,0 3,35 Lượng lưu trên sàng (g) 45,9 26,2 32,7 40,2 48,8 112,0 22,5 69,4 Đường kính mắt sàng d 2.0 1,18 600 425 300 212 150 63 (inm hoặc |im) Lượng lưu trên sàng (g) 58,4 43,4 20,9 10,3 9,1 5,6 4,7 7,2 Bài giải: Trước tiên hiệu chỉnh khối lượn Sỉ còn lại để tính ti lệ% khối lượng còn lại và qua sàng với tổng khối lượng mẫu đất (m = 3274g). Các nhóm đất và kết quả tính được ghi ở bản« 1-13. 15
Bảng 1-13 Cơ rây,mm Khối lượng Khối ] ƯỌH2 còn lại 9( còn lại % qua hoặc (.im còr. lại (a) Ị đã được hiệu chỉnh (e) trên rây rây 50 0,3 1 0.0 0 100 37,5mm 45, i 45,9 1,4 98,6 28,0 26.2 ; 26,2 0,8 97,8 20,0 32.7 32,7 1.0 96,8 14,0 40.2 62,3 1,9 94,9 10,0 48.8 75,9 2,3 92,6 6,3 112 173,6 5,3 87,3 5,0 22.5 236,0 7,2 80,1 3,35 69,4 728,0 22,2 57,9 2,00 58.4 612,6 18,7 39,2 1,18 43.4 455,3 13,9 25,3 600fim 20.9 219.2 6,7 18,6 425 10-3 108,0 3,3 15,3 300 9,1 95,5 2,9 12,4 212 5,6 58,7 1,8 10,6 150 4,7 49,3 1,5 9,1 63 7,2 75,5 2,3 6,8 Vẽ đường cong cấp phối hat trên hình 1-4. Từ đường cong xác định các giá trị: + Cuội sỏi chiếm 61% (cuội nhò 48%); cát chiếm 32% và hạt mịn chiếm 1%. Vậy đây là đất “ Cuội nhiều cát chứa bụi” cáp phối tốt, ký hiệu dất (ÌW M (vì hạt mịn nằm giữa 5% ~ 15%). + d | 0 = 0,18mm; d 30 = l,46mm và d6ũ = 3,4mm. Vậy: K u = 3,3: 0,18 = 1,83 và c g = l ,4 6 2 : (0,18 x 3.3) = 3,59 100,0 Ị 90.0 y 80.0 / 5? 70,0 / C7) / tz 'C Ị J ưìỘ 60,0 o- 50.0 1 / rcz>- 40.0 i i 1 5/ Ẹ -ra 30.0 / X ị ư 20.0 ị 1 10,0 -- -?! i 1 - Ị: ; Ị 1 [ 1 í 0,0 0,01 0,063 c,1 0.5 1 2 5 1014 00 Hỉnh 1-4. Đưởỉìịị C()ỉii> cấp phối hạt (\'ị dụ 3) 16
1-3. Bài tập B à i 1-1. Hãy vẽ đường cong cấp P'hối hạt dựa vào kết quả phân tích thành phần hạt được nêu ớ báng 1-14. Xác định các giá trị: d 10; d 30; d6ũ; KL); Cg; tên loại đất và đánh giá. Bảng 1-14 Cỡ hạt < 0,074 0,074 ~ 0,1 0,1-0,25 0 .2 5 -0 ,5 0,5 ~ 1 1 ~ 2 2 - 5 5 -1 0 10-20 d, ram Khối 12,8 16,4 60,8 69,2 73,2 54,8 70,0 31,6 11,2 iượng, g B à i 1-2. Phân tích thành phần hạt của một mẫu đất được kết quả nêu ở bảng 1-15. Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt, xác định tên đất và các giá trị: Ky , Cg của đất. Bảng 1-15 0.2? - 0 ,5 o Cỡ hạt d, mm
Cỡ sàng (mm) -.4 10 6,3 Khối lượng trên sàng (g 1 0,0 4,6 . 14,9 + Giơi đoạn 1. Sàng lồ vừa, sàng khô và ướt, mẫu có khối lượng: 574,5g. + G iai đoạn 2. Sàng lỗ nhò, sàng khô và ướt mảu phụ khối lượng 168,2g. Cỡ sàng (mm) 5,0 3,35 2,0 1,18 6Ơ0 425 300 212 ISO 63 Khối lượng trên sàng (g) 4,5 14,5 24 27,2 14.1 2,5 3.3 3,1 2,1 7,6 Khối lượng qua sàng 6,3^171 ỉà 63,7g. + G iai đoạn 3. Phân tích tiếp bẳng lắng đọng khối lượng 63,7g dất này. Cỡ hạt ((im) 40 20 10 6 2 Khối lượng trên sàng (g) 13,1 16,9 25,4 12,0 14.2 §2. TÍN H CHẤT VẬT LÍ CỦA ĐẤT' 2.1. T ó m tát lí thuyết 2 . / . / . C ác đặc trưng về khối lượng của dất, dú. Trong điều kiện tư nhiên, đất đá thường gồm 'S thể: thể rắn (các hịit rắnV thọ Ịộntĩ và thể khí. Khi đất đá no nước nó gồm 2 thể: thể rán và thô’ lỏng. Có thể dùng sơ đo rnô phỏng 3 thể của đất để làm rồ các khái niệm về các đặc trưng tính chất vật lí của đất đá (hình 1-5). Các kí hiệu trên hình vẽ: v h - thể tích hạt rắn cùa dất đá; T M mr t Vn - thể nước trong lổ rồng; Y' 1 Mỉ m Vk - thể tích khí có tronặ lỏ rỗng; mc V, 1 Vr = Vn + v k - thè’ tích lồ rỏnsí; ị t m„ - khối lượng hạt đất (hạt ran); m„ - khối lượng nước trong 16 rỗng Hình i-5. Sơ đổ 3 pha của đất m = m s + m n - khối lượng đất. đá (khối lượng khí bỏ qua) Các chỉ tiêu tính chất vật lí đặc trưng của đất thay đổi theo thành pliđn và hàm lượng các thể trong đất đá. Sau dây sẽ đề cáp đến các chí tiêu tính chất đặc trưng đó. / . K h ố i lượng riênq của dut clá ( ỵs hoặc p s ì, là kh ố i lượng t r o n s m ộ t đ ơ n vị thè tích hạt rán của đất, đá. 18
Ys = -— g/cm3, kN/.Ti , t/m 3 (1-4) \ Khối lượng riêng của đất đá thay đổi trong phạm vi hẹp: 2.6 ~ 2,8 g /cm 3. 2. K hói lượníỊ thể tích (dung trọnq) íự nhién của đất đá t Ỵw, p w), là khối lượng đất đá trong một đơn vị thể tích đất đá ở trạng thái tự nhiên. m m s + rri , KT/_ 3 /, n yu = - - -- —— g/crn’, t/m , kN/m (1-5) V vs + v r Thông thường đất đá có yw = 1 . 5 - 2,5 g,/cnv\ 3. Khối lượng th ể tích (ilítniỊ irọiiỊỊ) đất M ỏ \'yK), khối lượng hạt đất trong m ột đơn vị thể lích đất. ms ms Yk g/cm3, t/rrr', kN/m 3 (1-6) V vs + v r Thường được tính bằng công thức: y = -----Yw -------- hay yK = ys ( l + 0 , 0 l n ) (1-7) 14 0.01 w K 4. Khối lượng th ể tích (dung trong) đay nổi ( ỴdJ , là khối lượn? thể tích của đất có kể đến lực đấy nổi của nước, do đất nằm dưứi mirc nước ngầm. yi tl.ll^ = = ._ n ) g/CI113, k N /m 3. (1-8) 5. Khối lươn {ị th ể tích (dung trọuiị) đất nơ nước (ỵl M), là khối lượng trong m ột đơn vị thể tích đất no nước (bão hoà nước hoàn r.oàn) Yn.n ——5-——- g/cin3, kN /m 3 (1-9) V 2.1.2. Cúc dạc trưng \’ề trợníỊ thái ấm của đất, đá ì . Độ ẩm lự nhiên của dđi, đá (W), là tỉ số% khối lượng nước có trong đất ở trạng thái tự nhiên và khối lượnc hat đất. W =^M 00 (%) (1-10) ms w thường được xác định bằno thí nghiệm, đôi khi được biểu thị bằng phần đơn vị. 2. Độ bão hoủ của đất, clá (G), là tí số giữa the tích nước trong lỗ rỗng và thể tích lỗ rỗng. G= — (1-11) 19
, , .____ . , , „ W .yK w (1 —n)yo w .y s Có thể tính theo công thức: G = — — = ----- ---- — - = — — n II c Đ ánh giá trạng thái ẩm củ a đất đá theo G: Khi: G < 0,5 - đất ít ẩm; 0,5 < G < 0.8 - đất âm; 0,8 < G < 1 - đất hão hoà và G = 1,0 - đất no nước. 3. C ác độ ẩm giới hạn của đất loại sél (đất phân tán mịn) a) Đ ộ ẩm giới hạn dẻo (W d; PL - plastic limit), là độ ẩm tại đó đất xáo động chuyển từ trạng thái nửa cứng sang trạng thái dẻo hay độ ẩm giới hạn dưới của trạng thái dẻo. Đ ộ ẩm w d được xác định băng phương pháp vê đất bằng tay. b) Đ ộ ẩm giới hạn chảy (Wch; LL - liquit limit), là độ ẩm tại đó đất chuyên từ trạng thái dẻo sang trạng thái chảy, hay đó ẩm giới hạn trên của trạng thái dẻo. Đ ộ ẩm w d và W ch thường được gọi là giới hạn Atterberg. Để xác định độ ẩm w . h cỏ thể dùng phương pháp Casagrande hoặc phương pháp chuỳ thăng bằng Vaxiliep nặng 76g, góc ở m ũi chuỳ a = 30° tự lún ngập vào bát đất lơmin sau thời gian 5 giây. Cũng có thể dùng chuỳ nặng 80g, góc ở mũi a = 30° sẽ ngập vào trong bát đất 20mm sau 5 giây. Phương pháp xác định Wch theo tiêu chuẩn Việt Nam thường có giá trị thấp hơn tiêu chuẩn H oa Kì khoảng 3% (theo phương pháp Casagrande). c) Ỹ nghĩa thực lế của chỉ sò deo vầ dộ sệt C h ỉ sô dẻo (Id, hay IP - Inidex Plastic), là hiệu của độ ẩm giới hạn chảy và độ ám giới hạn dẻo: Id = w ch- W d,(% ) (1-13) Dựa vào chỉ số dẻo đc phân loại đất phân tán mịn (đấtloại sét. xem bảnơ 1-4) VÌI tính dẻo của chúng. Đ ộ sệt (B hav CR - Consis.tence Relatively), được tính theo công thức sau đây: w - _ m - PL B = — ------ hoặc CR = — -í— ('-1 4 ) Id IP Bảng 1-18. Phiân loại trạng thái của đất loại sét theo độ sệt Đất cát pha Đất sét pha và sét B< 0 Trạnẹ thái cứng 0 < B < 0,25 Trạng thá i nửa cứníĩ B< 0 Trạns thái cứng 0,25 < B < 0,50 Trạng thá í déo cứng 0 < B< 1 Trạna thíái dẻo 0,50 < B < 0,75 Trạng thấ í deo mém 1< B Trạng thá.i cháy 0,75 < B < 1,00 i Trang thá 1 deo chay 1,00 < B “ &thá 1 cháv. ị Trans 20
Bảng 1-19. Phàn loại trạng thái và độ bén chống cát khòng thoát nước cúa đất loại sét Giá trị N,„ của SFĨ Trang thái của đất kN/m2 (gần đúng) 150 2 . U . Các dác ìnniịỊ vẻ tính lỗ rỗrtíị của đất đá 1. Đ ộ rổnịỉ của đất dú (ti), là tỉ số% giữa thể tích lỗ rỗng và thè’ tích đất, đá. n = — X 100 = — —— X 100 (%) (1-15) V vs + vr Độ rỗng còn được biểu thị bằng phần đơn vị và phụ thuộc vào cỡ hạt, độ đồng đều, độ tròn nhẵn, cách sắp xếp của các hạt đất. 2. Hệ s ố rỗng (e), là tỉ số giữa thế lích lỗ rỗng và thể tích hạt đất, đá. e= — (1-16) vs -Các giá trị n và 'Cthường dược \ k (lịnh giíin tiếp theo các công thức sau: n = 1- — lioậc n - — — ; e = - 1; e = — (1 4-0,0 1 W ) - 1 (1-17) Ys 1-tc Yk Tw 3. Hệ s ố nhĩíỊ klìôỉìíỉ khí ịeK), là tỉ số giữa thể tích không k h í trong lỗ rỗng và thể tích đất. VK= ĩ 0 z O ) = £ z M W ĩ i = n ( 1 - G ) (1. 18) V 1+ e 1+ e 4. Độ nứt nẻ của đất clá (Kn), là lỉ sô'%giữa diện tích khe nứt và diện tích bề m ặt khối clất, đá. ] . X a ib i K n = 5 l i x l 0 0 = - 1- - .X 100 (7o) (1-19) h Fd Trong dỏ: a, - bề rộnỉĩ khe nứt thứ i; b, - chiểu dài khe nứt thứ i; Fj - diện tích bề nặt khối đất đá; F kh - diện tích khc nứt. 21
Thường đánh giá tính :iứt nẻ trên bề mặt của đất đá cò diện tích từ 4 ~ 8m 2. Phàn loại mức độ nứt nẻ của đất đá như bảng 1-20. Bảng 1-20. Phân loại độ nứt nẻ của đất đá Nứt nẻ yếu - Kn < 2 %; Nứt nẻ rất mạnh - Kn = 10 ~ 20%; Nứt nẻ trung bình - Kn = 2 - 5c/c\ Nứt nẻ đặc biệt mạnh - Kn > 20%. Nứt nẻ mạnh - Kn = 5 - 10% ; 5. Đ ộ ch ặt tương đối ( D), được tính theo công thức sau: D _ ( n M- n ) ( l - n m) _ e M - e ( n M- n m) ( l - n ) e M - en Bảng 1-21. Phân loại trạ n g thái chạt của cát Theo e Trạng thái Theo D Cát hat vừa Cát hạt nhtò Cát chứa bụi e < 0,55 e < 0,60 e < 0,60 Cát chặt 1,00 > D > 0,67 0,55 < e < 0,70 0,60 < ữ < 0,75 0,60 < e < 0,80 Cát chặt vữa 0,67 > D > 0,33 e > 0,70 e > '0,75 e > 0,80 Cát xốp rời 0,33 > D > 0.0 Bảng 1-22. Phâ n loại độ chật của cát theo xuyén tĩnh CPT (Cone Penetration Test) Trị s ố q c (kCì/cnr), trạng thái và mòđun E(,(kCi/cnr) Loại cát Chặt Chặt viĩa Ị xốịi rời Theo loại dất Cát thô, cát trung (klỉôtìg phụ thuộc vào ilộ ấitn) 150 1 5 0 -5 0 50 Đất cát E(, = 2,5 qr B„ = 2,6 qc- o o Cát nhỏ (khôtìg phụ ÍÌÌỈIỘC vào đê ấ m) 120 40 Cát pha l Cát bụi: - ít ẩm và áim 100 1 0 0 -3 0 30 Sót pha E„ = 5,5 qc - No nước 70 70 ~ 20 20 Đất sét = 7,0 Bảng l-2’,3. Pfhân loại độ chạt của càt theo giá trị SPT ( Standard Penetration Tesĩ) Trị số N -,11 Độ chặt tươmg dối D Trạng thái của cát Góc (p (độ) qc (kG/cm';' 0 -4 C',2 Rất rời rạc 30 20 4 -1 0 0.2 - 0 ,4 Rời rạc 30 ~ 35 20 ~ 40 1 0 -3 0 0.4 ~OX' Chặt vừa 35-40 4 0 - 120 30 ~ 50 0.6 -0 .8 Chặt 40 ~ 45 120 ~ 200 > 50 > 0,8 Rất chặt > 45 >200 22