Tài liệu Bài giảng cơ học đất đào nguyên vũ ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

1.2.CAÙC THAØNH PHAÀN CHUÛ YEÁU CUÛA ÑAÁT “1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït soûi “ - Tæ dieän tích raát nhoû, khoâng ñaùng keå. “ - Khoâng dính ngay caû khi aåm öôùt. “ - Ñoä daâng cao cuûa nöôùc mao daãn raát nhoû, khoâng ñaùng keå. “ - Khoâng giöõ ñöôïc nöôùc. “ . Nhoùm haït caùt “ - Tæ dieän tích nhoû, khoaûng 0.001 ÷ 0.04m2/g. “ - Tính thaám lôùn. “ - Coù theå coù tính dính khi aåm nhöng khoâng deûo vaø tính dính maát ñi khi baûo hoøa nöôùc (tính dính giaû). “ - Ñoä daâng cao cuûa nöôùc mao daãn nhoû. “ - Giöõ ñöôïc ít nöôùc. 1 1.2.CAÙC THAØNH PHAÀN CHUÛ YEÁU CUÛA ÑAÁT “1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït seùt “- Tæ dieän tích lôùn, khoaûng 20 ÷ 800m2/g. “- Haàu nhö khoâng thaám nöôùc. “- Tính huùt aåm lôùn vaø coù khaû naêng giöõ nöôùc nhieàu. “- Khi huùt aåm theå tích taêng leân nhieàu, khi khoâ co ngoùt roõ reät. “- Khi suõng nöôùc khoâng chaûy loaõng nhö nhoùm haït buïi. “- Tính dính vaø tính deûo lôùn. 2 1.2.CAÙC THAØNH PHAÀN CHUÛ YEÁU CUÛA ÑAÁT 1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït buïi “- Tæ dieän tích vaøo khoaûng 0.04 ÷ 1m2/g. “- Tính thaám khaù nhoû. “- Khi aåm coù tính dính vaø coù tính deûo. “- Khi suõng nöôùc deã chaûy loaõng. “- Huùt vaø giöõ ñöôïc nöôùc neân theå tích ñaát taêng leân khi huùt aåm vaø co laïi khi maát nöôùc. “- Nöôùc mao daãn daâng töông ñoái cao vaø nhanh. Ñeå phaân loaïi, ngöôøi ta thöôøng duøng khaùi nieäm ñöôøng kính trung bình cuûa haït ñaát (d, mm), ñoù laø ñöôøng kính cuûa voøng troøn bao quanh tieát dieän lôùn cuûa haït ñaát ñoù. 3 Baûng 1.2 Phaân loaïi nhoùm haït theo TCVN 5747:1993 Teân nhoùm haït Kyù hieäu (theo tieáng Anh) Ñöôøng kính (mm) Ñaù taûng B = Boulder >300 Cuoäi vaø daêm Co = Cobble 300 ÷ 150 Soûi vaø saïn G 150 ÷ 2 Caùt S 2 ÷ 0.06 Buïi M 0.06 ÷ 0.002 Seùt C < 0.002 4 Baûng 1.3 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa Nhaät Baûn 1 Haït keo 5 Haït seùt 74 Haït buïi 0.42 mm Caùt nhoû 2mm 5mm 20mm 75mm Caùt to Soûi nhoû Caùt Vaät lieäu ñaát Soûi trung Soûi to bình Soûi 300mm Cuoäi Ñaù taûng Vaät lieäu ñaù Chuù thích: 1 = 10-3mm 5 Baûng 1.4 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa Trung Quoác Teân nhoùm haït Ñöôøng kính (mm) Ñaù taûng Ñaù laên vaø ñaù hoäc >300 300 ÷ 60 Cuoäi vaø daêm Nhoùm haït thoâ Nhoùm haït mòn Caùt Mòn Buïi Seùt to vöøa nhoû 60 ÷ 20 20 ÷ 5 5÷2 to vöøa nhoû 2 ÷ 0.5 0.5 ÷ 0.25 0.25 ÷ 0.1 0.1 ÷ 0.05 0.05 ÷ 0.005 < 0.005 6 Baûng 1.5 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa Anh Ñöôøng kính (mm) Teân nhoùm haït 1. Ñaù hoøn (Stone) Nhoùm haït thoâ Ñaù laên (B) Cuoäi vaø daêm (Co) 2. Soûi vaø saïn (G) Nhoùm haït thoâ 3. Caùt (S) 4. Buïi (M) >200 200 ÷ 60 to vöøa nhoû 60 ÷ 20 20 ÷ 6 6÷2 to vöøa nhoû 2 ÷ 0.6 0.6 ÷ 0.2 0.2 ÷ 0.06 to 0.06 ÷ 0.02 vöøa 0.02 ÷ 0.006 Nhoùm haït mòn nhoû 0.006 ÷ 0.002 5. Seùt (C) < 0.002 Trong ñoù coù haït keo < 0.001 7 Baûng 1.6 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa AASHTO (Hoa Kyø) American Association of State Highway and Transportation Officials Teân nhoùm haït Nhoùm haït thoâ Nhoùm haït mòn Ñöôøng kính (mm) 75 ÷ 2 Soûi (G) Caùt (S) to 2 ÷ 0.425 nhoû 0.425 ÷ 0.075 Buïi (M) Seùt (C) 0.075 ÷ 0.002 < 0.002 8 Baûng 1.7 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa USCS (Hoa Kyø) Unified Soil Classification System Ñöôøng kính (mm) Teân nhoùm haït Soûi (G) Caùt (S) Haït mòn (Fine grain) ” F Buïi hoaëc seùt Buïi vaø seùt to nhoû 75 ÷ 19 19 ÷ 4.75 to vöøa nhoû 4.75 ÷ 2 2 ÷ 0.425 0.425 ÷ 0.075 < 0.075 9 Baûng 1.8 Phaân loaïi nhoùm haït cuûa Phaùp Teân nhoùm haït Ñöôøng kính (mm) Soûi (Gravier) - G 20 ÷ 2 Caùt (Sable) - S Caùt to Caùt nhoû 2 ÷ 0.2 0.2 ÷ 0.02 Buïi (Limon) - M 0.02 ÷ 0.002 Seùt (Argile) - C <0.002 10 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT Moâ hình 3 pha cuûa ñaát Phaàn lôùn theå tích ñaát laø caùc haït raén, phaàn theå tích coøn laïi laø loã roãng, trong loã roãng chöùa nöôùc vaø khí.  Moâ hình ñaát goàm 3 pha: raén (haït), loûng (nöôùc) vaø khí 11 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.1. Pha raén Haït raén chieám phaàn lôùn theå tích cuûa ñaát, laø coát chòu löïc, taïo thaønh boä khung chòu löïc cuûa ñaát. Ngöôøi ta ñaùnh giaù ñaát chuû yeáu döïa vaøo pha haït raén a. Phaân loaïi haït ñaát Döïa treân kích thöôùc, chia thaønh hai nhoùm chính: haït thoâ vaø haït mòn Teân haït ñaát ñöôïc phaân theo töøng nhoùm tuyø thuoäc vaøo kích thöôùc. Tuy nhieân ranh giôùi ñeå phaân bieät caùc loaïi haït ñöôïc quy öôùc khaùc nhau theo caùc quy phaïm khaùc nhau 12 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.1. Pha raén a.Phaân loaïi haït ñaát Nhaän xeùt: Söùc chòu taûi cuûa haït giaûm daàn theo chieàu giaûm kích thöôùc haït Khaû naêng thaám giaûm theo chieàu giaûm kích thöôùc haït. b. Hình daïng c. Thaønh phaàn khoaùng 13 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.1. Pha raén So saùnh ñaát haït thoâ vaø ñaát haït mòn Haït thoâ Haït mòn Khaû naêng chòu taûi cao Khaû naêng thoaùt nöôùc toát Cöôøng ñoä vaø söï thay ñoåi theå tích khoâng bò aûnh höôûng bôûi ñoä aåm Kích thöôùc vaø caáu truùc haït quyeát ñònh tính chaát kyõ thuaät Khoâng neùn ñöôïc khi ôû traïng thaùi chaët Söï rung ñoäng laøm thay ñoåi theå tích khi ôû traïng thaùi rôøi Khaû naêng chòu taûi keùm Tính thaám keùm Caùc ñaëc tính veà cöôøng ñoä vaø söï thay ñoåi theå tích bò aûnh höôûng bôûi ñoä aåm Tính chaát kyõ thuaät ñöôïc kieåm soaùt bôûi yeáu toá khoaùng vaät hôn laø kích thöôùc haït 14 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.2. Pha loûng a.Nöôùc trong khoaùng vaät cuûa ñaát Laø nöôùc ôû trong maïng tinh theå khoaùng vaät cuûa ñaát, coi nhö moät boä phaän cuûa khoaùng vaät  khoâng aûnh höôûng tôùi tính chaát cô ” lyù cuûa ñaát. b.Nöôùc lieân keát Taïo neân bôûi taùc duïng cuûa löïc huùt ñieän phaân töû giöõa haït seùt (-) vaø phaân töû nöôùc coù tính chaát löôõng cöïc. “ Nöôùc maøng: laø loaïi nöôùc baùm raát chaët vaøo maët ngoaøi cuûa haït ñaát. Nöôùc ôû theå raén vaø chui caû vaøo maïng tinh theå khoaùng vaät  xem nhö moät phaàn cuûa haït raén, do ñoù khoâng aûnh höôûng tôùi tính chaát cuûa ñaát. 15 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.2. Pha loûng b. Nöôùc lieân keát  Nöôùc lieân keát maïnh: ôû xa haït seùt hôn moät chuùt so vôùi nöôùc maøng. Laø lôùp nöôùc baùm töông ñoái chaët ôû beà maët haït. Khoâng coù aûnh höôûng nhieàu ñeán tích chaát cuûa ñaát.  Nöôùc lieân keát yeáu: laø lôùp nöôùc lieân keát ngoaøi cuøng cuûa haït ñaát, nöôùc vaãn coøn bò giöõ ôû beà maët haït nhöng löïc huùt yeáu daàn cho ñeán khoâng coøn aûnh höôûng. Vaønh nöôùc lieân keát coù aûnh höôûng ñeán tính chaát ñaát, noù laøm cho ñaát coù tính deûo, tính dính. Daïng voû nöôùc bao quanh haït ñaát 16 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.2. Pha loûng c. Nöôùc töï do Laø loaïi nöôùc naèm ngoaøi phaïm vi taùc duïng cuûa löïc ñieän phaân töû cuûa haït ñaát, goàm coù nöôùc troïng löïc vaø nöôùc mao daãn. Nöôùc troïng löïc: Coù nhöõng tính chaát thoâng thöôøng cuûa nöôùc ôû traïng thaùi loûng noùi chung. Noù thaám trong ñaát döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc. Nöôùc troïng löïc aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán tính chaát cô ” lyù cuûa ñaát vaø chuùng ta phaûi giaûi quyeát caùc vaán ñeà sau ñaây:  Khaû naêng hoaø tan vaø phaân giaûi cuûa nöôùc;  AÛnh höôûng cuûa aùp löïc thuyû tónh ñoái vôùi ñaát ;  AÛnh höôûng cuûa löïïc thaám do söï chuyeån ñoäng cuûa nöôùc trong ñaát ñoái vôùi tính oån ñònh cuûa ñaát. 17 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.2. Pha loûng c. Nöôùc töï do  Nöôùc mao daãn Ñoä cao mao daãn: (Capillary) 4T cos  hc  d w  T: löïc caêng beà maët; u Chieàu cao mao daãn trong oáng  Vuøng töø möïc nöôùc ngaàm ñeán chieàu cao hc ñöôïc goïi laø ñôùi baõo hoaø nöôùc mao daãn  aùp löïc nöôùc loã roãng u < 0.  Ñoä daâng leân cuûa nöôùc mao daãn thay ñoåi theo söï leân xuoáng cuûa möïc nöôùc ngaàm. 18 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT 1.2.2. Pha loûng c. Nöôùc töï do AÙp löïc mao daãn  Laø aùp löïc phuï theâm do nöôùc mao daãn gaây ra cho haït ñaát trong ñôùi baõo hoaø nöôùc mao daãn, laøm taêng theâm troïng löôïng cuûa ñaát.  AÙp löïc mao daãn laø moät trong nhöõng yeáu toá taïo neân tính dính cuûa ñaát. Ñôùi mao daãn trong ñaát 19 1.2. CAÙC THAØNH PHAÀN CUÛA ÑAÁT Chieàu cao mao daãn cuûa ñaát (theo Braja. M. Das) 20