Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đất

Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đất cung cấp cho người học những kiến thức như: Tính thấm nước của đất; Tính ép co và biến dạng của đất; Cường độ chống cắt của đất; Tính đầm chặt của đất. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ học đất - Chương 2: Tính chất cơ học của đấtCHƯƠNG II: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT(mechanical properties of soil) I never learn anything talking. I only learn things when I ask questions Lou HoltzNội dung2.1. Tính thấm nước của đất2.2. Tính ép co và biến dạng của đất2.3. Cường độ chống cắt của đất2.4. Tính đầm chặt của đất§2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT 3 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTI. Khái niệm về dòng thấm trong đất Đất gồm các hạt phân tán, khoảng rỗng giữa chúngliên thông với nhau, dưới tác dụng của chênh lệch cộtnước, nước có thể xuyên qua lỗ rỗng trong đất & chảy từvùng có áp lực cao tới vùng có áp lực thấp.Hạt đất, nước, khí 4 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT Tính thấm của đất là khả năng của đấtcho nước đi qua 5 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT1. Vấn đề mất nước - Làm giảm hiệu quả tích nước của hồ chứa - Ảnh hưởng đến thi công do nước chảy vào hốmóng.2. Tác động của dòng thấm- Gây xói ngầm cơ học dưới đáy công trình→ biếndạng thấm- Chảy đất, mạch đùn, mạch sủi tại chỗ dòng thấmthoát ra khi gradien thấm đạt giá trị giới hạn Jgh- Làm mất ổn định mái dốc do thấm ngược 6 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTPhân loại:1. Dòng thấm: ổn định hoặc không ổn định, tương ứng với các điều kiện là hằng số hoặc biến đổi theo thời gian Dòng thấm trong Địa kỹ thuật sinh ra trong trường ứng suất là dòng không ổn định trong môi trường có lỗ rỗng thay đổi theo thời gian2. Dòng thấm có thể phân ra: 1 chiều; 2 chiều; 3 chiều3. Tùy vận tốc dòng chảy: chảy tầng, chảy rối, và trạng thái quá độ giữa 2 loại 7§2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT 8 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTPhương trình Bernoulli v12 p1 v22 p   z1   2  z2  Constant total head 2 g pw g 2 g pw g Năng lượng tổng (hay cột nước tổng) của hệ làtổng của cột nước vận tốc, cột nước áp lực và cột nướcthế v2 u H  z 2 g pw g §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTII. Định luật thấm Darcy1. Nội dung định luậtDarcy dựa vào kết quảthí nghiệm với đất cátsạch ở trạng thái chảytầng đã chỉ ra vận tốcthấm & gradien thủy lựctỷ lệ với nhau 10 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTLưu lượng dòng thấm chảy qua 1 mặt cắt bất kỳ:Vậy, có thể viết lại định luật Darcy dưới dạngq – lưu lượng thấm trong 1 đơn vị thời gian quamặt cắt AA – diện tích mặt cắt, vuông góc với dòng thấm(m2)k – hệ số thấm Darcy (m/s) 11 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT2. Các yếu tố ảnh hưởngđến hệ số thấm¤ Kích thước & cấp phối hạt(mức độ đều hạt)Theo công thức kinh nghiệm¤ Hệ số rỗngNhân tố ảnh hưởng có tính chất “AH của hạt bụiquyết định đến k. & hạt sét đến hệ số thấm K”¤ Độ bão hòa S¤ Các đặc tính của chất lỏng;độ nhớt, đại lượng phụ thuộc vàonhiệt độ, và tỷ trọng 12 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT3. Phạm vi ứng dụng của định luật Darcy Nhiều kết quả thí nghiệm cho thấy định luậtDarcy chỉ đúng với 1 số loại đất nhất định-Với sỏi rất sạch và khối đắp bằng đá cấp phối hở,dòng thấm có thể là rối và định luật Darcy không cógiá trị-Với các đất mịn (đất sét) khi gradient thủy lực rấtthấp, mối quan hệ giữa v và i là phi tuyến 13 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT3. Phạm vi ứng dụng của định luật Darcy Với đất sét chặt, do sự cản trở của nước màngbao quanh, quy luật thấm đổi khác so với định luậtthấm Darcy v = k2(i-io) với i  i1 v = k1i n với i < i1n hệ số, phụ thuộc loại đấti0: độ dốc thủy lực ban đầu 14 §2.1. TÍNH THẤM NƯỚC CỦA ĐẤTIII. Hệ số thấm và phương pháp xác định¤ Thí nghiệm trong phòng: dùng thiết bị máy đothấm, 2 trường hợp:Cột nước không đổi (đất có tính thấm lớn)Cột nước giảm dần (đất có tính thấm bé)¤ Thí nghiệm hiện trường: Thường sử dụng cácthiết bị bơm trong các thí nghiệm:Cột nước không đổiCột nước gi ...