Kết quả 1-12 trong khoảng 33
-
-
-
-
-
-
-
-
Cơ học đất [giản lược]
Với khoảng 200 trang, với nhan đề Cơ học đất giản lược tác giả chưa muốn trình bày sâu các lý thuyết tính toán cao. Nội dung đủ đáp ứng không chỉ cho người sinh viên năm hai, mà còn có thể hữu ích cho ngay người kỹ sư xây dựng.
139 p hcmutrans 04/03/2014 572 27
Từ khóa: Cơ học, cơ học đất, xây dựng
-
-
-
Bài giảng cơ học đất
Cơ học đất là một nhánh liên ngành của cơ học ứng dụng, địa chất công trình nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của đất để áp dụng vào mục đích xây dựng, các nguyên nhân quyết định các đặc trưng đó, nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng của đất, cường độ chống cắt, áp lực hông của đất [tường chắn], sức chịu tải...
151 p hcmutrans 28/05/2012 845 122
Từ khóa: Bài giảng, cơ học đất, cơ học ứng dụng, Tài liệu thi công xây dựng, địa chất xây dựng, kết cấu đất
-
Bài giảng Cơ học đất
Cơ học đất là một nhánh liên ngành của cơ học ứng dụng, địa chất công trình nghiên cứu các tính chất vật lý, cơ học của đất để áp dụng vào mục đích xây dựng, các nguyên nhân quyết định các đặc trưng đó, nghiên cứu trạng thái ứng suất - biến dạng của đất, cường độ chống cắt, áp lực hông của đất [tường chắn], sức chịu tải...
101 p hcmutrans 28/05/2012 1127 85
Từ khóa: Giáo trình xây dựng, cơ học đất, nền móng công trình, áp lực đất, tìm hiểu cơ học đất, nghiên cứu cơ học đất
89 735 KB 0 13
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 89 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình cơ học đất - địa chất được biên soạn làm cơ sở cho việc giảng dạy và
học tập môn học Cơ học đất và địa chất công trình của học viên hệ trung học cầu đường
của trường Trung học Cầu đường và dạy nghề thuộc Tổng công ty xây dựng Trường
Sơn.
Giáo trình gồm 8 chương:
Chương 1. Các tính chất vật lý của đất
Chương 2. Các tính chất cơ học của đất
Chương 3. Phân bố ứng suất trong đất
Chương 4. Biến dạng lún của nền
Chương 5. Sức chịu tải của đất nền
Chương 6. Ổn định của mái đất
Chương 7. Áp lực đất lên tường chắn
Chương 8. Khái niệm địa chất tự nhiên và địa chất công trình
Phần phụ lục. Thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu vật lý của đất
Khi biên soạn giáo trình, chúng tôi đã dựa vào tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông
đường bộ và các giáo trình địa chất công trình, giáo trình cơ học đất đã và đang được
giảng dạy tại các trường chuyên nghiệp nghành Giao thông vận tải.
Trong quá trình biên soạn, chúng tôi đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp quý
báu của các đồng nghiệp để xây dựng nội dung cuốn giáo trình. Song do trình đọ có
hạn, nên trong giáo trình không tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong các đồng chí tiếp tục
đóng góp các ý kiến để chúng tôi tu chỉnh nội dung giáo trình hoàn chỉnh hơn nhằm đáp
ứng được yêu cầu giảng dạy và học tập trong nhà trường.
TÁC GIẢ BÀI MỞ ĐẦU 1.Đối tượng nghiên cứu của môn học Đối tượng nghiên cứu của môn học là đất đá thiên nhiên lớp trên cùng của vỏ trái
đất. Đối với nghành xây dựng các côngtrình giao thông cần phải nắm vững những khái
niệm cơ bản về địa chất công trình, quá trình hình thành đất tạo ra nhiều loại đất có tính
chất khác nhau.
Đất không phải là vật thể liên tục, mà là vật thể do nhiều hạt khoáng vật bé, có kích
thước khác nhau hợp thành. Các hạt này tạo thành một khung kết cấu có nhiều lỗ hổng,
trong đó thường chứa nước và khí. Trong khung kết cấu, các hạt đất có thể sắp xếp rời
rạc hoặc được gắn kết liền với nhau bởi những liên kết yếu hơn rất nhiều so với cường
đọ bản thân hạt.
Chính những đặc điểm đó làm cho đất có những tính chất khác hẳn so với các vật liệu
khác, đồng thời làm cho các hiên tượng cơ học xảy ra trong đất theo những quy luật đặc
thù riêng.
Để sử dụng đất vào xây dựng công trình giao thông được tốt, cần phải xác định được
sức chịu tải và biến dạng của đất dưới tác dụng của tải trọng và áp lực của nó lên các vật
chắn.
2. Nội dung và đặc điểm của môn học Cơ học đất - địa chất là môn học khoa học nghiên cứu các quá trình địa chất tự
nhiên và các quá trình cơ học xảy ra trong đất dưới ảnh hưởng của các tác dụng bên
trong vàbên ngoài, tìm ra các quy luật tương ứng và vận dụng các quy luật đó để giải
quyết các vấn đề có liên quan đến việc xây dựng công trình giao thông.
Nhiệm vụ của môn học là xác định quy luật hoạt động của các hiện tượng địa chất tự
nhiên tác dụng đến công trình xây dựng. Việc xác định các quy luật cơ bản của các qúa
trình cơ học xảy ra trong đất và các đặc trưng tính toán của đất là một vật thể phân tán
phức tạp, nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng của đất ở các giai đoạn biến dạng
khác nhau, giải quyết các vấn đề về cường độ chịu tải và ổn định của các khối đất cũng
như vấn đề áp lực của đất lên vật chắn.
Đặc điểm của môn học là nghiên cứu một đối tượng rất phức tạp, gồm nhiều thành phần
với các tính chất khác nhau, đồng thời lại phụ thuộc chặt chẽ với các điều kiện xung
quanh. Chính vì vậy trong khi nghiên cứu môn học thì bên cạnh việc sử dụng phương
pháp lý thuyết còn phải hết sức coi trọng phương pháp thực nghiệm ở trong phòng thí
nghiệm và ngoài hiện trường. MỤC LỤC
MỤC NỘI DUNG
LỜI NÓI ĐẦU
BÀI MỞ ĐẦU Chương
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Chương
2
2.1
2.2
2.3
2.4
Chương
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
Chương
4
4.1
4.2
4.3
Chương
5
5.1
5.2 TRANG
5
6 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 7 Sự hình thành đất
Các thành phần chủ yếu của đất
Kết cấu của đất
Các chỉ tiêu vật lý của đất
Các chỉ tiêu trạng thái của đất
Phân loại đất
Câu hỏi bài tập 7
7
9
10
13
15
15 CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT 16 Tính chất chịu nén của đất
Tính chất thấm của đất
Cường độ chống cắt của đất
Tính chất đầm nén của đất đắp
Câu hỏi bài tập 16
20
21
24
24 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT 25 Khái niệm
Phân bố ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra
Phân bố ứng suất do tải trọng ngoài gây nên trong nền
đồng nhất
Phân bố ứng suất do tải trọng ngoài gây nên trong nền
không đồng nhất
Phân bố ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng
Câu hỏi bài tập 25
25 BIẾN DẠNG LÚN CỦA NỀN 41 Khái niệm
Tính lún cuối cùng theo quy phạm 22 – TCN – 18 -79
Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp
Câu hỏi bài tập 41
41
42
45 SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN 46 Khái niệm
Xác định tải trọng tới dẻo 46
46 26
37
38
40 5.3
5.4
5.5
Chương
6
6.1
6.2
6.3
6.4
Chương
7
7.1
7.2
Chương
8
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
8.8
8.9 Xác định tải trọng giới hạn
Quy định sức chịu tải của đất nền
Kiểm toán cường độ đất nền
Câu hỏi bài tập 47
51
53
55 ỔN ĐỊNH CỦA MÁI ĐẤT 56 Khái niệm
Ổn định của mái đất dính
Ổn định của mái đất rời
Các biện pháp đề phòng và chống đất trượt
Câu hỏi bài tập 56
56
59
61
64 ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 65 Khái niệm
Xác định áp lực đất lên tường chắn
Câu hỏi bài tập
KHÁI NIỆM ĐỊA CHẤT TỰ NHIÊN VÀ ĐỊA CHẤT
CÔNG TRÌNH
Tác dụng của phong hóa
Tác dụng địa chất của mương xói
Tác dụng địa chất của dòng sông
Tác dụng địa chất của biển và hồ
Đầm lầy
Hiện tượng Kás-tơ
Hiện tượng cát chảy
Hiện tượng đất trượt
Khái niệm về khảo sát địa chất công trình
Câu hỏi bài tập
Hướng dẫn thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất
Tài liệu tham khảo 65
66
73
74
74
75
76
77
79
79
80
80
81
82
85
91 Chương 1
CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 1.1. Sự hình thành đất
Thành phần chủ yếu của đất là các hạt đất, các hạt đất có kích thước to nhỏ khác
nhau, chúng được tạo nên do sự phá hoại các tầng lớp đất đá ban đầu bởi các tác dụng
vật lý, hoá học, quá trình này gọi là quá trình phong hoá. Quá trình phong hoá đất đá
được phân làm ba loại là: Phong hoá vật lý, Phong hoá hoá học và phong hoá sinh học.
Ba loại phong hoá trên thường tác dụng đồng thời trong thời gian dài làm cho các lớp đá
trên mặt bị vỡ vụn, sau đó do tác dụng của dòng nước của gió làm các hạt đó bị cuốn đi
nơi khác. Tuỳ theo kích thước các hạt to nhỏ mà trong quá trình di chuyển chúng sedx
lắng đọng lại hoặc rơi xuống tạo thành các tầng lớp đất khác nhau. Quá trình di chuyển
và lắng đọng sản phẩm phong hoá gọi là trầm tích, ba phần tư bề mặt lục địa được bao
phủ bởi các lớp đất đá trầm tích, phần còn lại là các vùng còn giữ được thành phần
khoáng chất như đá gốc hoặc thay đổi ít.
Các hạt lắng đọng chồng chất lên nhau, giữa chúng không có lực liên kết đó là
các lớp đất cát, cuội, sỏi, loại này nói chung là đất rời. Các hạt nhỏ với kích thước vài
phần nghìn mm thường có tính keo dính và tích điện, khi lắng đọng chúng liên kết với
nhau thành các tầng đất gọi chung là đất dính hoặc đất sét.
1-2. Các thành phần chủ yếu của đất
Thành phần chủ yếu của đất là các hạt đất, Các hạt đất có kích thước và hình dáng
khác nhau nên khi sắp xếp với nhau sẽ tồn tại các khe rỗng, các khe rỗng này trong tự
nhiên thường có nước và không khí. Nước và không khí trong các khe rỗng có ảnh
hưởng đáng kể đến các tính chất của đất vì vậy khi nghiên cứu đất phải sét tới các phần
này, vì vậy đất là vật thể ba pha: Pha cứng là hạt đất, Pha lỏng là nước trong khe rỗng,
pha khí là khí trong khe rỗng.
1.2.1. Hạt đất
Hạt đất là thành phần chủ yếu ciủa đất. Khi chịu lực tác dụng bên ngoài lên mặt
đất thì các hạt đất cùng chịu lực, vì vậy người ta gọi tập hợp các hạt đất là khung cốt của
đất. Các hạt đất có hình dạng và kích thước khác nhau tuỳ thuộc vào tác động của quá
trình phong hoá và quá trình di chuyển, lắng đọng.
Để phân loại và gọi tên các hạt đất, người ta dùng khái niệm đường kính trung
bình của hạt, đây là đường kính của vòng tròn bao quanh tiết diện lớn nhất của hạt đất
ấy [hình 1-1] a, b, c, D D D Hình 1.1
Theo quy trình quy phạm hiện nay tên các hạt đất được gọi theo bảng 1-1
Bảng 1-1: Tên hạt đát gọi theo đường kính trung bình
TÊN HẠT ĐẤT KÍCH THƯỚC HẠT [MM] Đá tảng
Hạt cuội
Hạt sỏi
Hạt cát
Hạt bụi
Hạt sét > 200
200 – 10
10 – 2
2 – 0.1
0.1 – 0.005
< 0.005 Các hạt đất có kích thước càng lớn thì thành phần khoáng vật càng giống đá gốc
còn các hạt có kích thước càng nhỏ thì các thành phần khoáng vật bị biến chất và được
gọi là khoáng vật thứ sinh.
Những hạt lớn như cát, cuội, sỏi có thành phần khoáng vật giống đá gốc, khi sắp
xếp cạnh nhau thì giữa chúng không có lực liên kết loại này gọi chung là đất hạt rời.
Khi số lượng các hạt sét và hạt keo có một tỷ lệ nhất định ở trong đất thì có hiện
tượng các hạt dính kết với nhau thành từng lớp hoặc từng khối, loại này gọi chung là đất
dính.
1.2.2. Nước trong đất
Nước trong đất có ảnh hưởng lớn đến tính chất chịu lực của đất, nước được tồn
tại trong đất dưới nhiều dạng khác nhau, với mỗi dạng đều có ảnh hưởng nhất định đến
các tính chất khác nhau của đất ngưới ta phân ra làm ba dạng sau
a, Nước trong khoáng vật của hạt đất
Đây là loại nước nằm trong tinh thể khoáng vật của hạt đất, nó tồn tại dưới dạng
phân tử H2O hoặc ở dạng i-on H+ và OH-. Loại nước này ít ảnh hưởng đến tính chất
cơ học của đất.
b, Nước kết hợp mặt ngoài của đất
Đây là loại nước được giữ lại trên bề mặt hạt đất dưới tác dụng của các lực hoá
lý. Tuỳ theo mức độ kết hợp mạnh yếu khác nhau thì được phân thành 2 loại:
- Nước hút bám: Là loại nước bám rất chặt vào ngay mặt ngoài hạt đất, nó không
thể trực tiếp di chuyển từ hạt này sang hạt khác mà chỉ di chuyển dưới dạng bay hơi. - Nước màng mỏng: Là loại nước bao ở phía ngoài nước hút bám.
Loại nước này ít ảnh hưởng đến tính chất cơ học của đất.
c, Nước tự do
Đây là loại nước nằm ngoài phạm vi lực hút phân tử, loại này được phân thành 2
loại là: Nước trọng lực và nước mao dẫn.
- Nước trọng lực: Là nước tự nhiên nằm trong các khe hổng của đất, nó có thể di
chuyển từ nơi này sang nơi khác dướic tác dụng của trọng lực, thường được gọi là nước
ngầm hoặc nước mạch. Khi chảy qua các lỗ hổng, với tốc độ thấm lớn nó có thể sinh ra
áp lực thuỷ động lên các hạt đất.
- Nước mao dẫn: là nước dâng lên theo các đường lỗ hổng giữa các hạt đất dưới
tác dụng của lực mao dẫn. Nước mao dẫn làm tăng độ ẩm của đất, làm giảm sức chịu tải
của nền, làm tăng trọng lượng riêng của đất.
Loại nước này có ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất cơ học của đất.
1.2.3. Khí trong đất
Nếu trong các lỗ hổng của đất không có nước thì khí chiếm chỗ trong các lỗ hổng
ấy. trong đất có hai loại khí là khí tự do và khí hoà tan trong nước. Nói chung thành
phần của khí ít ảnh hưởng đến tính chất cơ học của đất, nó chỉ ảnh hưởng đến tính thấm
nước của đất, cản trở dòng thấm của nước.
1.3. Kết cấu của đất
Kết cấu của đất là sự sắp xếp các hạt đất với nhau, có ảnh hưởng đáng kể tới các
tính chất vật lý và cơ học của đất. Kết cấu của đất phụ thuộc vào quá trinhg hình thành
và tồn tại rất lâu nên rất đa dạng. Người ta thường phân kết cấu của đất thành ba loại
sau:
1.3.1. Kết cấu hạt đơn
Loại này được hình thành do sự chìm lắng các hạt tương đối lớn trong môi trường
nước. Những hạt này được sắp xếp cạnh nhau, giữa chúng không có lực liên kết [hình 12a] a, b, c, Hình 1.2
Kết cấu hạt đơn thường thấy trong các loại đất bụi, đất cát và cuội sỏi.
Kết cấu hạt đơn còn được phân ra là kết cấu xốp và kết cấu chặt
- Kết cấu xốp là sự sắp xếp các hạt một cách rời rạc, giữa chúng thường có lỗ
hổng lớn. Loại đất này chịu lực yếu, gây lún lớn. - Kết cấu chặt là sự sắp xếp các hạt liền khít và được chèn chặt với nhau. Loại
đấtnày có hệ số rỗng nhỏ, sức chịu tải lớn và ít lún.
1.3.2. Kết cấu tổ ong
Các trầm tích gồm các hạt tương đối nhỏ, khi lắng đọng trọng lượng các hạt
không đủ thắng được các lực tác dụng tương hỗ giữa chúng với nhau, các hạt bám vào
nhau khi lắng xuống tạo thành nhiều lỗ hổng như tổ ong [hình 1-2b]
1.3.3. Kết cấu bông
Các hạt kích thước rất nhỏ[ hạt sét, hạt keo] thường lơ lửng trong nước trong một
thời gian nhất định, sau đó chúng kết hợp vơi snhau rồi lắng xuống tạo thành các đám
như bông [hình 1-2c]
1.4. Các chỉ tiêu vật lý chủ yếu của đất
Đất gồm có ba phần là hạt đất, nước và khí. Tỷ lệ giữa ba thành phần này sẽ gián
tiếp cho biết đất là rỗng hay chặt, nặng hay nhẹ, khô hay ướt
Xét một mẫu đất có trọng lượng là Q
và có thể tích là V. Tưởng tượng phần hạt
Q k . Vk
nén chặt không còn lỗ rỗng có trong lượng
Q r . Vr
Q n . Vn
là: Qh và thể tích là Vh. Phần nước trong
đất có trọng lượng Qn và thể tích Vn. Phần
Q.V
khí trong đất có trọng lượng Qk và thể tích
là Vk.
Q h . Vh
Phần rỗng của đất có trọng lượng là Qr
và thể tích là Vr [hình 1-3]
Các chỉ tiêu vật lý của đất: có 9 chỉ tiêu Hình 1.3 1.4.1. Trọng lượng riêng của đất.
a, Trọng lượng riêng tự nhiên:
Là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng thái tự nhiên ký hiệu: , công
thức xác định:
Q
γ
[kN/m3;T/m3]
[1.1]
V
b, Trọng lượng riêng no nước:
Là trọng lượng của một đơn vị thể tich đất ở trạng thái no nước [là trạng thái mà
các lỗ hổng trong đất đều chứa đầy nước] ký hiệu: nn
Công thức xác định
Q
Q Qn
γ nn nn h
[kN/m3;T/m3]
[1.2]
V
V
Trong đó: Qn: là trọng lượng nước lấp đầy các lỗ rỗng
c, Trọng lượng riêng đẩy nổi: Là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất nằm dưới mặt nước tự do, ở trạng thái
này đất chịu tác dụng của lực đẩy nổi Ac-si-mét, ký hiệu: đn
Công thức xác định:
Q γ n .V h
γ dn h
[kN/m3;T/m3]
[1.3]
V
Trong đó:
n: là trọng lượng đơn vị của nước [n 10 kN/m3]
d, Trọng lượng riêng khô:
Là trọng lượng của hạt đất trong một đơn vị thể tích đất ký hiệu: k , công thức
Q
γk h
xác định:
[kN/m3;T/m3]
[1.4]
V
e, Trọng lượng riêng hạt:
Là trọng lượng của một đơn vị thể tích hạt [không có lỗ rỗng] ký hiệu: h, công
thức xác định:
Q
γh h
[kN/m3;T/m3]
[1.5]
Vh
Bảng 1-2: Trọng lượng riêng của các loại đất
TÊN ĐẤT Cát sỏi chặt
Cát xốp
Cát chặt
đất sét pha
Đất sét cứng
Đất sét dẻo
[kN/m3]
21.0
15.0
17.0
16.0
18.0
15.0 h
[kN/m3]
22.4
19.0
21.0
19.0
20.0
17.7 k
[kN/m3]
20.0
12.0
13.3
15.4
16.1
- 1.4.2. Độ rỗng và hệ số rỗng của đất
a, Độ rỗng:
Là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng với tổng thể tích toàn bộ của mẫu đất [bao gồm thể
tích lỗ rỗng và thể tích hạt] ký hiệu n , công thức xác định
V
n r
[1.6]
V
b, Hệ số rỗng:
Là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng và thể tích hạt; ký hiệu e công thức xác định
V
e r
[1.7]
Vh
e
n
hoặc e
[1.8]
Giữa hai chỉ tiêu trên có sự liên hệ: n
1 e
1 n 1.4.3. Độ ẩm và độ bão hoà nước của đất
a, Độ ẩm của đất:
Là tỷ số giữa trọng lượng nước trong đất và trọng lượng hạt đất; ký hiệu W công
thức xác định:
Q
W n 100
[%]
[1.9]
Qh
b, Độ bão hoà nước của đất:
Là tỷ số giữa thể tích nước trong đất và thể tích lỗ rỗng của đất, ký hiệu G công
thức xác định
V
G n
[1.10]
Vr
Để đánh giá mức độ khô, ẩm của đất người ta dùng độ bão hoà để phân thành các
trạng thái sau:
G=0
: Đất khô
0 < G < 0.5 : Đất hơi ẩm
0.5 < G < 0.8 : Đất ẩm
0.8 < G < 1 : Đất no nước
G=1
: Đất bão hoà nước [các lỗ đều chứa đầy nước]
1.4.4. Mối liên hệ giữa các chỉ tiêu vật lý của đất
Giữa các chỉ tiêu vật lý của đất có sự liên hệ chung về số lượng qua định nghĩa và
các công thức tính có thể rút gọn sự liên hệ giữa các chỉ tiêu qua bảng công thức sau.
Bảng 1-3: Mối liên hệ giữa các chỉ tiêu vật lý của đất
TÊN GỌI Trọng
lượng
riêng hạt
Trọng
lượng
riêng tự
nhiên
Trọng
lượng
riêng
khô CHỈ
TIÊU h CÔNG THỨC TÍNH I II γ h γ k [1 e] - - = k[1+W] γ
1 W k = h [1-n] k Độ rỗng n Hệ số
rỗng e γk e
1 e
n
e
1 n
n - e γ h [1 W]
1
γ III IV γk
1 n - - - γh
1 e - γh γk γh γk
γh
γ -γ
e h k
γk n - e W.γ h
G.γ n This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Video liên quan