Lý thuyết và bài tập Cơ học đất: Phần 2

Tiếp nối phần 1, phần 2 của Tài liệu Cơ học đất bao gồm các chương như: Sức tải của đất nền, Áp lực ngang của đất, biến dạng của đất nền. Đây là Tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành xây dựng, cầu đường, thủy lợi thuộc các trường đạị học kỹ thuật và các kỹ sư có thêm cơ sở để thiết kế nền móng công trình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết và bài tập Cơ học đất: Phần 2 Chương 3 BIẾN I)ẠN(; CỦA Đ Ấ T NỂN3.1. KHÁI NIỆM C H U N G VỀ BIẾN dạng của ĐẤT Khi chịu tác động của trọng lượng bản thân hoặc tải trọng ngoài, nền đất sỗ biến dạng.Biến dạng của nền công trình theo phương thẳng đứng aọi là độ lún của nền công trình. Biến dạng của đất gồm 2 ihành phần: + Biến dạng không hồi phục (biến dạng dẻo): khi có tcii trọng ngoài tác dụng thì thểtích lỗ rỗng trong đâì bị giảm đi do nước và không khí trong lỗ rỗng bị thoát ra ngoài,các hạt đất được sắp xếp lại. Sau khi dỡ lải, đất không trứ về nguyên dạng. + Biến dạng đàn hồi: sau khi dỡ tải, đất phục hồi lại hình dạng ban đầu (khá nhỏ sovối biến dạng không hồi phục). Một đặc điểm làm cho biến dang cứa đất khác với biến dang cúa các vật liệu khác làmối quan hệ giữa biến dạng và thời aian..Đòi với các vật liõLi kliác, biến dạng đạl tới trịsố ổn định ngay sau khi tác dụng lực. Nhưng đối với đất ihì imược lại, khi tác dụng lựcthì biến dạng xuất hiện ngay nhung phái trải qua một khoana Ihừi gian mới đạt đến độổn định. Biến dạng của nền thường được xét theo phương thảiig đứng, bao gồm tính lún và tínhnở của nền. Tính lún đóng vai trò quan trọng, nhưng trong một số trường hợp ta phải chúý đến tính nở của đất. Tính nén lún cho ta biến dạng lổng quát, còn tính nở cho ta biếndạng đàn hồi. Thường biến dạng đàn hồi rất nhỏ so với biến dạng tổng quát. Độ lún của nền đất gồm ba phần chính; • Lún do phần đất nền trên cùng bị phá hoại kết cấu khi đào và xàv móng. • Lún do một bộ phận nền bị biến dạng dẻo và đùn ra ngoài. • Lún do đất nền bị nén chặt lại3.2. ĐẶC TRUNG TH ỦY HỌC CỦA DAT 3.2.1. Tính thấm của đất Vì trong đất còn tồn tại các lỗ rỗng chứa nước, nên dưới tác dụng của tải trọng ngoài,nước trong đất sẽ thấm qua các lỗ rỗng của đất. Tính thấm nhiều hay ít, lưu tốc lớn hay nhỏ sẽ ảnh hướng đến độ lún của nền.98 3.2.2. Các định luật thấm c>) Đ ị n h liiậl tlìấiìi Dcii c , c ò n í>ọi lù cỉịnlì liiậí ílìâhi íu y ế n tínii, s ử diuìíị CÌIO t n ừ í n gliọ p í l u ì lâiì^ ị d ấ t rời}. Đối với đấl có kích thước hạt cát trở lên thì dòng thấm sẽ tuân theo định luật Darcy: V := k.i(Vận tốc thấm tỉ lệ với gradient thúy lực).với: ^ V - vận tốc thấm; k - hằng số thấm hay hệ số thấm, là một đặc trưna quan trọno để đánh giá tính thấm của đất, phụ thuộc vào từng loại đất; i - Gradient thủy lực i = —^ ; AH là độ chênh cột trước áp lực trênchiều dài dòng thấm AL. i = AH/AL AH i- A H. V ^ D ò n g thấm L I l i n h 3.1. D ò n g thẩm thắng clál Lưu lượng thấm: q = A.v = A.k.ivới: q - lưu lượng thấm tioiiíi một dơn vị ihời aian A - diện tích mặl pliắng vuông góc vó’i dòng ihấm. b) Grơdienl í hủy lực han đầu troni’ đất sét Vì trong đất sét có lượng nưóc liên kết lớn nên quy luật thấm sẽ xảy ra phức tạp hơntrong cát. Nguyên nhân là do nước liên kết có tính nhớt cao nên sẽ cản trở tính thấm. Dovậy, khi gradient thủy lực trong đất sét lớn hơn một giá trị nhất định thì hiện tượng thấmmới xảy ra và gradient thủy lực này gọi là gradient thúy lực ban đầu, được lính toán bởibán kính tính toán của ống mao dẫn. lo - P-*nid 99 Tq - trị số ứng suất trượt ban đầu. K hi thí nghiệm thấm trên các m ẫu đất thì giá trị T q nhỏ hơn nhiều so với k h i t h í nghiệm trong ống mao dẫn bằng thủy tinh vì mức độ không đồng đều của các lỗ hổng trong đất. Theo hình 3.2, ta có: Đường I: quan hệ V - i trong đất cát theo định luật Darcy: V = ki Đường II: quan hệ V - i trong đất sét, được chia thành 3 giai đoạn • Giai đoạn 1 (0 1): biểu thị gradient thủy lực ban đầu Ì q . Khi i < Ì q thì V % 0 , hiệntượng thấm hầu như không xảy ra. • Giai đoạn 2 ( 1 2): Khi i > i(, thì V « ...