Bài giảng Cơ học đất - ĐH Lâm Nghiệp

Bài giảng Cơ học đất này được biên soạn theo chương trình môn học đã được phê duyệt, nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về: Quá trình hình thành và cấu tạo của đất, các chỉ tiêu tính chất vật lý, chỉ tiêu cơ học, tính toán ứng suất trong đất, tính toán lún của nền đất, xác định sức chịu tải nền đất và tính toán áp lực ngang lên tường chắn..
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ học đất - ĐH Lâm Nghiệp ThS. NGUYỄN VĂN BẮC KS. HOÀNG GIA DƯƠNG C¥ HäC §ÊTTRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017THS. NGUYỄN VĂN BẮC, KS. HOÀNG GIA DƯƠNG BÀI GIẢNG CƠ HỌC ĐẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017 12 LỜI NÓI ĐẦU Để phục vụ cho công tác đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật công trình xây dựng củaTrường Đại học Lâm nghiệp, Bộ môn Kỹ thuật công trình – Khoa Cơ điện và Côngtrình tiến hành biên soạn bài giảng môn học Cơ học đất Bài giảng này được biên soạn theo chương trình môn học đã được phê duyệt,nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về: Quá trình hình thành và cấutạo của đất, các chỉ tiêu tính chất vật lý, chỉ tiêu cơ học, tính toán ứng suất trong đất,tính toán lún của nền đất, xác định sức chịu tải nền đất và tính toán áp lực ngang lêntường chắn... Trong quá trình biên soạn, tác giả có tham khảo giáo trình, bài giảng môn Cơhọc đất của các Trường Đại học Giao thông vận tải, Đại học Xây dựng, Đại học Thủylợi... và các tài liệu chuyên ngành liên quan đến lĩnh vực đất trong xây dựng côngtrình. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Hội đồng Khoa học – Đào tạo Khoa Cơ điện vàCông trình Trường Đại học Lâm Nghiệp đã đóng góp những ý kiến quý báu, giúp chobài giảng này được hoàn thiện hơn. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do trình độ có hạn và một số lý do khác, bàigiảng này không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót nhất định. Rất mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp để tập bài giảng này ngày càng hoànthiện hơn trong lần tái bản sau. Các ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Kỹthuật công trình, Khoa Cơ điện và Công trình – Trường Đại học Lâm Nghiệp.Tác giả Nguyễn Văn Bắc 34 Chương 1 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT1.1. Sự hình thành và những đặc điểm chủ yếu của đất1.1.1. Quá trình phong hóa và đặc điểm của đất tàn tích Phong hoá là thuật ngữ chung để chỉ một số quá trình tự nhiên trên mặtđất, do hoạt động riêng lẻ hay phối hợp của các yếu tố như gió, mưa, đóng băng,thay đổi nhiệt độ và trọng lực, hoặc do tác động của quá trình hoá học... làm biến đổiđất đá. Hình 1.1. Một số hình ảnh về phong hóa Phong hoá vật lýlà quá trình phá hủy đá gốc liền khối thành các khối nứtnẻ, các mảnh vụn nhỏ nhưng không làm thay đổi thành phần khoáng vật banđầu. Phong hóa vật lý diễn ra mạnh mẽ phụ thuộc vào khí hậu. Quá trình thayđổi nhiệt độ quá lớn, giữa ngày và đêm, ở khu vực hoang mạc làm đất đá nở ra,co lại liên tục, tạo ra các nứt tách và phân rã. Nhiệt độ khống chế các quá trìnhđóng băng và tan băng làm rộng thêm các vết nứt. Mưa cung cấp nước là tácnhân phong hóa quan trọng. Sự thay đổi độ ẩm dưới dạng ướt-khô xen kẽ cũnggây ra sự co giãn, tác động mạnh hơn nếu kết hợp với thay đổi nhiệt độ. Phonghóa vật lý phát triển ở các đá khi có hoạt động dỡ tải tự nhiên hoặc nhân tạo. Sựkết tinh của các tinh thể muối gây ra áp lực làm suy yếu đá xung quanh. Sự pháttriển của các rễ cây trong các thớ nứt đá cũng gây tác động cơ học phá hủy đá... Đặc điểm sản phẩm sau phong hoá vật lý làmảnh vụn sắc cạnh, có kíchthước khác nhau, thường là thô, thành phần khoáng vật vẫn mang tính chất củađá gốc, là khoáng vật nguyên sinh. Phong hoá hoá học là quá trình biến đổi thành phần hóa học và thànhphần khoáng vật của đá bởi các hợp chất hoặc nguyên tố hóa học từ không khívà nước. Các khoáng vật tạo đá bị biến đổi chủ yếu bởi quá trình hòa tan, thủy 5phân, thuỷ hoá, oxyhoá, và quá trình carbonat hoá. Những chất phản ứng quantrọng nhất trong khí quyển là oxy, CO2, và nước. Nước hòa tan các khoáng vật,trở thành dung dịch chứa axit hoặc bazơ. Kết quả là từ đá cứng liền khối đã dầndần bị biến đổi các vật chất ban đầu thành vật chất khác mềm yếu hơn, nhưng ổnđịnh hơn trong điều kiện mới. Phong hoá hoá học gây ra biến đổi hoàn toàn, cảthành phần vật liệu cấu tạo và kiến trúc ban đầu của đá. Sản phẩm cuối cùng tạora là đất tàn tích. Đặc điểm sản phẩm sau phong hoá hoá học có kích thước hạt nhỏ hoặcmịn, có tính chất đồng đều hơn so với phong hoá vật lý. Thành phần khoáng vậtbị biến đổi có tính chất khác hẳn đá gốc, là khoáng vật thứ sinh. Phong hoá sinh vật là quá trình phá hoại các tầng lớp đá do các tác độnglý học và hóa học của thế giới sinh vật. Quá trình này diễn ra mạnh mẽ và đãchuyển hoá đất đá ban đầu thành đất mới. Con người cũng đóng vai trò quantrọng vào quá trình tách vỡ, phân huỷ, chuyển hoá đất đá.1.1.2. Quá trình trầm tích và đặc điểm của đất trầm tích Quá trình trầm tích là quá trình các sản phẩm phong hoá do tác dụng dòngnước, của băng trôi, của gió các hạt đất đá bị cuốn đi nơi khác, tuỳ kích thướccác hạt to, n ...