Nội dung

Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt Ch−¬ng II: C¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt Ta biÕt r»ng tÊt c¶ c¸c c«ng tr×nh ®Òu ®−îc ®Æt trªn c¸c líp ®Êt, ®¸. Toμn bé lùc t¸c dông lªn c«ng tr×nh ®Òu ®−îc truyÒn xuèng nÒn th«ng qua mãng c«ng tr×nh. VËy mét c«ng tr×nh muèn æn ®Þnh, an toμn th× tr−íc hÕt nÒn mãng c«ng tr×nh ®ã ph¶i ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc. XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu trªn tr−íc khi x©y dùng mçi c«ng tr×nh chóng ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc søc chÞu t¶i cña nÒn ®Êt, ®¸. Muèn vËy chóng ta ph¶i nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt nh− tÝnh chÞu nÐn, tÝnh thÊm, kh¶ n¨ng chÞu c¾t ... cña ®Êt nÒn. Trong thùc tÕ chóng ta th−êng gÆp hai hiÖn t−îng ®èi víi nÒn sau: + HiÖn t−îng lón: Lμ hiÖn t−îng biÕn d¹ng theo ph−¬ng ®øng lμm gi¶m thÓ tÝch cña ®Êt nÒn. NÕu ®é lón nhá, ®Òu c«ng tr×nh vÉn cã thÓ sö dông ®−îc, nh−ng khi ®é lón lín, kh«ng ®Òu sÏ g©y ra hiÖn t−îng nøt, ph¸ ho¹i c«ng tr×nh. + HiÖn t−îng nghiªng ®æ cña c«ng tr×nh: §ã lμ sù ph¸ ho¹i cña ®Êt nÒn lμm c«ng tr×nh kh«ng thÓ tiÕp tôc khai th¸c ®−îc n÷a. Hai hiÖn t−îng trªn ®Æc tr−ng cho hai vÊn ®Ò chÞu lùc cña ®Êt nÒn ®ã lμ vÊn ®Ò biÕn d¹ng (lón) vμ vÊn ®Ò c−êng ®é hay æn ®Þnh. Bμi 1: TÝnh chÊt nÐn lón cña ®Êt Nh− ch−¬ng I ®· nghiªn cøu th× ®Êt ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c h¹t ®Êt s¾p xÕp mét c¸ch tù nhiªn t¹o ra 3 pha r¾n, láng vμ khÝ. D−íi t¸c dông cña t¶i träng do c«ng tr×nh truyÒn xuèng lμm ph¸ vì c¸c liªn kÕt tù nhiªn cña c¸c h¹t, chóng bÞ dÞch chuyÓn lÌn chÆt vμo nhau lμm gi¶m lç rçng, gi¶m thÓ tÝch ®ã chÝnh lμ tÝnh nÐn lón cña ®Êt. Do ®Êt cã tÝnh nÐn lón nªn d−íi t¸c dông cña t¶i träng c«ng tr×nh ®Êt bÞ thay ®æi h×nh d¹ng, thay ®æi thÓ tÝch ta gäi ®Êt cã tÝnh biÕn d¹ng. I. ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng: 1. Dông cô thÝ nghiÖm: - Bμn nÐn b»ng gang, thÐp hay bªt«ng cã diÖn tÝch kho¶ng 0,5m2 hoÆc 1m2 h×nh trßn hoÆc h×nh vu«ng. - Gi¸ truyÒn t¶i träng cã kh¾c v¹ch ®Õn 0,1mm. - Bμn ®Æt t¶i ®Æt trªn gi¸ truyÒn. - Kim chØ ®Ó x¸c ®Þnh ®é lón cña nÒn. K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt Trang 1 Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt H×nh 2.1-1: ThÝ nghiÖm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng 2. Tr×nh tù thÝ nghiÖm: - §μo hè ®o ®Õn vÞ trÝ ®Æt mãng. - §Æt m¸y ®o xuèng hè nh− h×nh 2.1-1. - Sau khi bè trÝ m¸y xong ta ®Æt t¶i träng P (tÜnh t¶i) theo tõng cÊp t¨ng dÇn. Mçi cÊp t¶i träng kho¶ng 20-50kN/m2 tuú theo tõng lo¹i ®Êt. - §èi víi mçi cÊp t¶i träng ta ®o ®é lón cña nÒn ë tõng thêi ®iÓm kh¸c nhau t=30gi©y, 1, 2, 3, 5, 15, 30, 45, 60, 90, 120phót. NÕu gi÷a hai lÇn ®o liªn tiÕp mμ ®é lón cña nÒn kh«ng v−ît qu¸ 0,1mm th× ta tiÕp tôc t¸c dông cÊp t¶i träng tiÕp theo. - Cø tiÕp tôc t¸c dông t¶i träng t¨ng dÇn tõng cÊp nh− vËy cho ®Õn khi ®é lón cña bμn nÐn t¨ng ®ét ngét, ®Êt xung quanh bμn nÐn nøt nÎ hay ®Êt tråi lªn 2 bªn bμn nÐn míi th«i. 3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm vμ c¸c ®Æc ®iÓm biÕn d¹ng: a) BiÓu ®å “ ®é lón - thêi gian“: - KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: LÊy c¸c sè liÖu ®o ®−îc tõ thÝ nghiÖm nÐn, theo tõng cÊp ta vÏ ®−îc biÓu ®å quan hÖ gi÷a ®é lón vμ thêi gian nh− sau: t S K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt Trang 2 Bμi gi¶ng c¬ häc ®Êt ch−¬ng II: c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña ®Êt H×nh 2.1.2: BiÓu ®å “®é lón - thêi gian” - §Æc ®iÓm biÕn d¹ng: Qua biÓu ®å trªn ta thÊy r»ng øng víi mçi cÊp t¶i träng PP1 ta ®−îc ®−êng cong nÐn cd trïng víi ®−êng cong nÐn oa kÐo dμi. + Tæng biÕn d¹ng S cña ®Êt gåm 2 phÇn: biÕn d¹ng ®μn håi Sdh vμ biÕn d¹ng d− Sd. • BiÕn d¹ng d− lμ biÕn d¹ng kh«ng håi phôc sau khi gi¶m t¶i. BiÕn d¹ng d− cña ®Êt chñ yÕu do lç rçng cña ®Êt gi¶m, c¸c h¹t ®Êt di chuyÓn vμ dÞch s¸t vμo nhau khi liªn kÕt tù nhiªn bÞ ph¸ ho¹i. • BiÕn d¹ng ®μn håi lμ biÕn d¹ng håi phôc ®−îc sau khi gi¶m t¶i do c¸c nguyªn nh©n sau ®©y g©y ra: *) BiÕn d¹ng ®μn håi cña c¸c h¹t ®Êt. *) BiÕn d¹ng ®μn håi cña c¸c bäc khÝ kÝn cã trong ®Êt. *) BiÕn d¹ng ®μn håi cña mμng n−íc kÕt hîp bao quanh h¹t ®Êt. - NÕu chóng ta t¨ng t¶i träng ®Õn gi¸ trÞ P1 0,1 TÝnh nÐn lón rÊt lín. b) X¸c ®Þnh ®é lón cña nÒn ®Êt: Dùa vμo ®−êng cong nÐn lón e-p ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é lón cña mÉu ®Êt d−íi c¸c ¸p lùc kh¸c nhau: Tõ CT 2.1-8 ta cã ®é lón cña mÉu ®Êt khi t¨ng t¶i tõ p1 lªn p2 lμ: S = h1 - h 2 = e1 − e 2 .h1 1 + e1 (2.1-12) Trong ®ã: h1 - ChiÒu cao cña mÉu øng víi t¶i träng nÐn p1. h2 - ChiÒu cao cña mÉu øng víi t¶i träng nÐn p2. Theo CT 2.1-11 ta cã e1 - e2 =a*(p2 - p1) => S = §Æt a 0 = a * (p 2 − p1 ) .h1 1 + e1 (2.1-13) a vμ Δp = p2 – p1 ta cã S = a0*Δp*h1 1 +e1 Trong ®ã: a0 lμ hÖ sè nÐn t−¬ng ®èi. NÕu ¸p lùc ban ®Çu p1=0 th× h1 = H khi ®ã ®é lón cña m·u ®Êt lμ: => S = a 0 * p * H (2.1-14) II. C¸c ®Æc tr−ng biÕn d¹ng cña ®Êt: 1. C¸c chØ tiªu ®Æc tr−ng cho tÝnh chÊt biÕn d¹ng cña ®Êt: a) HÖ sè nÐn lón (a) m2/kN: §· tr×nh bμy ë trªn. b) M« ®un biÕn d¹ng (E0): - ë thÝ nghiÖm nÐn ®Êt ngoμi hiÖn tr−êng ta còng ®· x¸c ®Þnh ®−îc m« ®un biÕn d¹ng E0 nh− CT 2.1-2. - Ta còng cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc m« ®un biÕn d¹ng E0 tõ thÝ nghiÖm trong phßng nh− sau: XÐt mÉu ®Êt cã chiÒu cao H. MÉu chÞu nÐn mét lùc gi¶i ®Òu p trªn mÆt. Trong tr¹ng th¸i Ðp kh«ng në h«ng ta cã biÕn d¹ng ngang t−¬ng ®èi: εx =εy = 0 K.s §Æng Hång Lam- Bé m«n §Þa Kü ThuËt Trang 10