Bài giảng Cơ học đất: Chương 1 - ThS. Phạm Sơn Tùng

Bài giảng Cơ học đất - Chương 1: Bản chất vật lý của môi trường đất, trình bày những kiến thức sau: sự hình thành các loại đất, quá trình phong hóa, quá trình chuyển dời, các thành phần cấu tạo chính của đất, nước trong đất, các đới nước ngầm, đất rời và đất dính, độ bão hòa của đất cát,... Đây là tài liệu học tập, tham khảo dành cho sinh viên và giảng viên ngành Xây dựng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ học đất: Chương 1 - ThS. Phạm Sơn Tùng CƠ HỌC ĐẤT Chương 1Bản chất vật lý của môi trường đất ThS Phạm Sơn Tùng Sự hình thành các loại đất Toàn bộ đất có nguồn gốc trực tiếp hay gián tiếp từ đá cứng:1) Đá macma: thành tạo từ vật liệu nóng chảy2) Đá trầm tích: thành tạo ở dạng lớp do các vật liệu lắng đọng trong nước3) Đá biến chất: thành tạo từ các đá đã tồn tại trước, sau bị biến đổi do quá nóng hoặc áp lực quá cáo Quá trình biến đổi Đá→Đất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố => các loại đất khác nhau. Các loại đất đều được hình thành do quá trình Phong hóa, Chuyển dời và Lắng đọng. Quá trình phong hóa• Là quá trình đá bị biến đổi thành đất dưới tác dụng của các tác nhân tự nhiên• Các tác nhân tự nhiên: vật lý, hóa học, hóa sinh• Ví dụ: – Nước → vụn đá sắc, góc cạnh – Gió → các hạt tròn – Hóa học → một số khoáng vật bền, không bị biến đổi (thạch anh, muxcovit), một số khoáng vật khác không bền, bị biến đổi → hình thành các loại đất khác nhau Quá trình chuyển dời• Quá trình các hạt đất được di chuyển từ nơi này sang nơi khác dưới tác dụng của gió, nước, sông băng, trọng lượng bản thân…• Tác dụng chính của chuyển dời là sự tuyển lựa• Sự chuyển dời sẽ kéo theo quá trình lắng đọng (nước), hoặc trầm đọng (gió, sông băng) → hình thành trầm tíchCác thành phần cấu tạo chính của đất Pha rắn• Các vụn đá, hạt cuội: d > 2 mm• Các hạt khoáng: 2 mm ≥ d > 1µm – Hạt cát: 2 mm ≥ d > 0,05 mm – Hạt bụi: 0,05 mm ≥ d > 0,005 mm – Hạt sét: 0,005 mm ≥ d > 0,001 mm• Vật chất hữu cơ: đất mùn, thường nằm trên cùng, không dày quá 0,5 m. Có tính nén lún cao, hấp thụ nhiều nướcNước trong đất Các đới nước ngầm- Chiều cao mao dẫn với đất cát khoảng từ vài đến vài chục cm- Chiều cao mao dẫn với đất sét có thể lến đến hàng trăm cm Khí trong đất• Đất không hoàn toàn khô hay hoàn toàn bão hòa• Thực tế: đất “khô” vẫn chứa hơi nước, đất “hoàn toàn bão hòa” vẫn có 2% lỗ rỗng khí• Không khí chịu nén và hơi nước có thể đóng băng nên có ảnh hưởng tới tính chất của đất Đất rời và Đất dính• Hàm lượng các hạt sét chiếm trên 3% khối lượng đất khô thì đất có tính dẻo dính → đất dính• Các hạt sét có thể ở dạng cấu trúc Kết bông hoặc cấu trúc Phân tán Đường cong tích lũy thành phần hạt• Đường cong tích lũy thành phần hạt của đất là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa đường kính các hạt đất và phần trăm khối lượng của chúng trong mẫu đất khô d 60• Hệ số không đồng đều: Cu  d10 2 (d30 )• Hệ số cấp phối: Cc  d10 * d 60• d60: những cỡ hạt có đường kính bằng và nhỏ hơn nó chiếm 60 % trọng lượng đất khô Phân loại cấp phối• W: cấp phối tốt (đường 1)• P: cấp phối kém (đường 2)• ĐCCP càng thoải thì đất càng không đồng đều (W), và ngược lại, càng dốc thì đất càng đồng đều (P)• Cu càng lớn đất càng không đồng đều và ngược lại Phân loại đất rời theo hàm lượng hạt• Đất hòn lớn (sỏi, cuội): khối lượng hạt lớn hơn 2 mm trên 50%• Đất cát: – Cát sỏi: khối lượng hát lớn hơn 2 mm trên 25 % – Cát thô: khối lượng hát lớn hơn 0,5 mm trên 50 % – Cát vừa: khối lượng hát lớn hơn 0,25 mm trên 50 % – Cát nhỏ: khối lượng hát lớn hơn 0,1 mm trên 75 % – Cát bột: khối lượng hát lớn hơn 0,1 mm dưới 75 %• Các phương pháp xác định thành phần hạt trong phòng thí nghiệm: TCVN 4198:1995Tính chất vật lý của đất Ba chỉ tiêu vật lý cơ sở1) Trọng lượng riêng tự nhiên của đất (γw): trọng lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên2) Trọng lượng riêng hạt của đất (γh): trọng lượng một đơn vị thể tích hạt rắn của đất3) Độ ẩm của đất (W): tỷ số giữa trọng lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất với trọng lượng hạt của đất Trọng lượng riêng của đất tự nhiên Q w  V• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3• Thường được xác định bằng thí nghiệm: TCVN 4202:1995 Trọng lượng riêng hạt của đất Qh h  Vh• Đơn vị: N/cm3 hoặc kN/m3• Thường được xác định bằng thí nghiệm: TCVN 4195:1995• Tỷ trọng hạt:  h  n Độ ẩm của đất Qn W Qh• Đơn vị: biểu thị bằng phần trăm (%) hoặc dưới dạng số thập phân• Thường được xác định bằng thí nghiệm: TCVN 4196:1995 ...