Phân tích các giai đoạn cố kết và công thức tính lún

Quá trình nén lún của đất dưới tác dụng của tải trọng ngoài thực chất là quá trình nén chặt đất. Trong một số trường hợp, lún mặt đất do đất nền bên dưới bị trượt. Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, các hạt rắn được sắp xếp lại, thể tích lỗ rỗng trong đất giảm xuống, độ chặt của đất tăng lên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích các giai đoạn cố kết và công thức tính lúnThông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 75 PHÂN TÍCH CÁC GIAI ĐOẠN CỐ KẾT VÀ CÔNG THỨC TÍNH LÚN ThS. Võ Thanh Toàn Khoa Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Quá trình nén lún của đất dưới tác dụng của tải trọng ngoài thực chất là quá trình nén chặt đất. Trong một số trường hợp, lún mặt đất do đất nền bên dưới bị trượt. Dưới tác dụng của tải trọng ngoài, các hạt rắn được sắp xếp lại, thể tích lỗ rỗng trong đất giảm xuống, độ chặt của đất tăng lên. Như vậy tính chất nén lún của đất là hoàn toàn khác nhau tùy thuộc vào từng loại đất và từng trạng thái, hoàn cảnh cụ thể ngay cả trong cùng một loại đất. Hiện tượng nén chặt do sự thoát nước rất chậm từ các lỗ rỗng trong đất hạt mịn là kết quả của việc tăng tải (trọng lượng của công trình lên trên đất nền) được gọi là cố kết (consolidation), nên việc phân tích các giai đoạn cốt kết của đất nhằm áp dụng các công thức lún vào từng loại công trình là vô cùng cần thiết. Từ khóa: Nén lún, cố kết.1. Mở đầu có hệ số thấm nhỏ (đất hạt mịn, đặc biệt Khi nén chặt đất bão hòa nước là đất loại sét), quá trình này chiếm mộtdưới tác dụng của lực ngoài, các hạt khoảng thời gian rất lớn, mức độ biếnrắn cấu tạo nên cốt đất dịch chuyển lại dạng và độ lún xảy ra rất chậm.gần nhau và thể tích lỗ rỗng giảm đi. Như đã biết, chuyển động của nướcKhi đó nước lấp đầy trong các lỗ rỗng có thể tồn tại nếu tại các điểm của vùngnên bị nén ép và chuyển động theo từ đó nước thoát ra, xét áp lực thủy tĩnh,hướng về biên thoát nước, khu vực có có áp lực thặng dư lớn hơn nơi khôngáp lực bé hơn. nằm ở trong vùng chịu nén. Nói cách Khi công trình xây dựng trên đất khác, khi nén chặt đất bão hòa trongbão hòa, tải trọng công trình được xem nước lỗ rỗng xuất hiện áp lực thặng dư,như truyền lên nước trong các lỗ rỗng được gọi là áp lực nước lỗ rỗng, đất khicủa đất trước tiên. Vì chịu tải nên nước đó ở trong trạng thái không ổn định. Ápcó xu hướng thoát ra từ các lỗ rỗng trong lực lên cốt đất (áp lực hữu hiệu) của đấtđất (áp lực nước lỗ rỗng phân tán từ nơi không ổn định, đang trong quá trình cốcó áp lực lớn đến nơi có áp lực bé hơn kết luôn nhỏ hơn trong cốt đất mà sự nénvà áp lực hữu hiệu tăng dần lên), gây ra chặt nó có thể xem như đã hoàn toàn.sự giảm thể tích phần rỗng của đất và 2. Phân tích các giai đoạn cố kếtlún công trình. Đối với đất có hệ số thấm Thực chất tính biến dạng của đất làlớn (đất hạt thô), quá trình này hoàn tất sự giảm thể tích lỗ rỗng hay sự dịchtrong một khoảng thời gian ngắn và kết chuyển và sắp xếp lại các hạt đất dướiquả là hầu như sự lún kết thúc hoàn toàn tác dụng của tải trọng ngoài, đồng thờitrong khi thi công. Tuy nhiên đối với đất chúng trở nên gần nhau hơn, chặt chẽThông báo Khoa học và Công nghệ * Số 1-2014 76hơn. Do đó, đôi khi người ta còn gọi lỗ rỗng trong quá trình chất tải tuân theobiến dạng này là biến dạng thể tích. lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi. Thật vậy, đất càng chặt hay càng Trong quá trình này, tốc độ ép thoátbền sẽ bị biến dạng càng ít, ngược lại đất nước cũng là tốc độ nén chặt, phụ thuộccàng yếu và xốp càng bị biến dạng nhiều vào độ thấm nước của đất và trị số tảikhi chúng chịu tác dụng của tải trọng trọng tác dụng. Trong giai đoạn này ápngoài như nhau. lực nước lỗ rỗng trong đất thường biến đổi một cách rõ rệt. Kết thúc cố kết thấm được xác định ở thời điểm áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán hết hoặc không đổi. 2.3. Giai đoạn III – Cố kết thứ cấp (Secondary consolidation) Cố kết thứ cấp còn gọi là cố kết từ biến, ở giai đoạn này khi giá trị áp lực nước lỗ rỗng bị triệt tiêu trong quá trình Hình 1. Các giai đoạn cố kết cố kết thấm. Cố kết từ biến xét đến tính2.1. Giai đoạn I – Lún tức thời (Initial dẻo nhớt của cốt đất, nước liên kết vàcompression) tính trượt dẻo các phân tử đất trong quá Lún tức thời xảy ra ngay sau khi trình nén chặt. Trong giai đoạn này, sựvừa chất tải khi nước chưa kịp thoát ra nén chặt của cốt đất phát triển chậmkhỏi lỗ rỗng. Đất ở trạng thái tự nhiên sẽ theo thời gian khi ứng suất hữu hiệubị biến dạng đàn hồi ngay sau khi tải không đổi.trọng tác dụng (do sự tiếp xúc không 3. Các công thức tính lúnhoàn chỉnh giữa bề mặt chịu tải với áp Độ lún của một móng công trìnhlực, biến dạng bản thân tải trọng và sự nếu quá lớn sẽ ảnh hưởng đến tính năngsắp xếp lại vị trí các hạt đất đá). Độ lún sử dụng của công trình như giảm độ caogây bởi quá trình biến dạng này gọi là độ của mặt nền, ảnh hưởng đến hệ thốnglún tức thời hay lún không thoát nước thoát nước của công trình,… Đặc biệt độchịu tác dụng của tải trọng tương tự lún lệch giữa các móng sẽ dẫn đến giatrạng thái của vật thể đàn hồi và nó có tăng nội lực trong khung nhà, trongbiến dạng tương đối nhỏ. Độ lún trong thượng tầng kết cấu dẫn đến nứt nẻ.giai đoạn này được tính dựa trên định Việc tính toán và kiểm soát các ...