Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Tải bản đầy đủ - 0trang

CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

2.1. Tính thấm của đất:

2.1.1. Định nghĩa và khái niệm cơ bản:

 Tính thấm của đất là tính chất để cho nước chảy qua các lỗ rỗng của nó.

Dòng nước chảy qua đất gọi là dòng thấm.

Tính thấm của đất là một đặc tính quan trọng của đất cần được chú ý khi

nghiên cứu các tính chất cơ học của nó. Nó ảnh hướng tới quá trình lún theo

thời gian của đất và khi nước thấm qua đất còn xuất hiện áp lực thủy động

gây ra hiện tượng xói đùn đất nền, sụt lở mái rốc, vỡ đê đập.

 Với hầu hết các loại đất dòng thấm trong đất được xem như dòng chảy tầng.

Dòng thấm trong đất tuân theo định luật Darcy:

Ta xét hai điểm A, B trong khối đất. Tại A nước chịu một áp lực Pa, tại B

nước chịu áp lực Pb.

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



3



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

? ng do áp



Ð? cao th?y l?c



Ð? cao do áp Hb



Ha



Ha

Hb



B

A



Za



Ð? cao v? trí Zb



O



O



Nếu đặt vào A một ống nhỏ thì ta thấy nước dâng lên trong ống đến một chiều

cao sao cho trọng lượng cột nước vừa bằng áp lực Pa, nghĩa là Ha = Pa/γ n , tại

B cũng vậy Hb = Pb/γn.

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



4



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Lấy mặt nằm ngang O-O làm chuẩn ta có các chiều cao Ha, Hb là các chiều

cao nước áp tạ A và B. Nếu Ha > Hb thì quan sát thấy dòng nước thấm từ A

đến B, nghĩa là trong đất nước sẽ thấm từ điểm có độ cao nước áp lớn đến

điểm có độ cao nước áp nhỏ hơn. Cường độ thay đổi độ cao nước áp trên một

đơn vị chiều dài đường chảy ký hiệu I được gọi là Građien thủy lực:

I = (Ha-Hb)/L; L – chiều dài đường thấm L = AB.

2.1.2. Định luật Darcy: Vận tốc dòng thấm v tỷ lệ với građien thủy lực I.

v = Kt*I

Hệ số Kt – là hệ số thấm của đất, phụ thuộc vào tính chất của đất

Lưu lượng thấm:



Q = v*A



A – Diện tích tiết diện thấm (diện tích mặt cắt vng góc với dòng thấm)



5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



5



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Trong thực hành, để tiện tính tốn người ta lấy A là diện tích của mặt cắt đất

đang xét. Điều này thực hiện ngay khi xác định v, Kt vận tốc thấm tính như

vậy là vận tốc thấm quy ước.

Vận tốc tính thực (v*) phải tính theo diện tích n*A, n là độ rỗng của đất vì

nước chỉ đi qua lỗ rỗng. v* = n*A = v(1+e)/e với e hệ số rỗng.

Vậy nước thấm qua mặt cắt A trong khoảng thời gian t: Q = Kt*I*A*t

2.1.3. Hệ số thấm của đất:

 Hệ số thấm của đất được xác định trong phòng thí nghiệm. Cho nước thấm

qua một mẫu đất có diện tích tiết diện A, chiều dài L, cột nước áp h vậy ta xác

định được lưu lượng Q của nước thấm qua mẫu đất.

 Có thể dùng hai dụng cụ thí nghiệm thấm

 Thí nghiệm với cột áp khơng đổi: Kt = (Q*L)/(h*A)

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



6



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

 Thí nghiệm với cột nước áp thay đổi: Từ h0 ở thời điểm ban đầu t0, tới h1

ở thời điểm cuối t1, biết tiết diện của ống đo nước áp ta có:

Kt 



Trong đó:



h

2,3 * A1 * L

* log 0

A2 * (t1  t 0 )

h1



A1 - là tiết diện ngang của ống đo áp, A2 - tiết diện ngang của mẫu đất

Hệ số thấm của đất biến đổi trong một khoảng rất rộng ở một số loại đất

như sau:



Tên đất

Sỏi cuội khơng có hạt nhỏ



100 – 10



Cát to, cát vừa, Cát nhỏ sạch



10 – 10-3



Cát bụi, Cát pha



10-3-10-5



Sét pha



10-5-10-7



Sét



5/16/18



Kt (cm/s)



< 10-7



ThS. Nguyễn Hữu Sà



7



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

2.1.4. Hệ số thấm tương đương của khối đất nhiều lớp.

K= K1



htd khi



htd khi

K1 < K2 < K3



Trường hợp thấm ngang



K = K1



htd khi

htd khi



K1 < K2 < K3



K1 > K2 > K3



Trường hợp thấm đứng

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



8



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

 Trường hợp dòng thấm vng góc với mặt phân lớp (thấm đứng)



K tđ



H



hn

h1 h2 h3

   ...

k1 k 2 k 3

kn



Chiều dày tương đương tính đổi các lớp đất coi như một lớp đất có hệ số thấm

Kβ thì chiều dày tương đương của lớp đất đó là htđ : h  K







hi



i 1 k i

n



k1

k1

k1

Nếu Kβ = k1 thì: htđ h1 

* h2  * h3  ... * hn

k2

k3

kn

Kβ lấy gía trị lớn nhất trong các ki thì htđ < H

Kβ lấy gía trị nhỏ nhất trong các ki thì htđ > H

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



9



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Chú ý: Khi dòng thấm chảy qua khối đất, nó tác dụng lên đất lực thủy động. Tri số của áp

lực thủy động là: J = I*γn hoặc còn gọi là áp lực thấm.

 Nếu građien thủy lực I tăng áp lực tăng đến mức thắng được trọng lượng bản thân các

hạt thì hạt đất bị đẩy nổi lơ lửng (hiện tượng này gọi là hiện tượng đất sối). Građien thủy

lực giới hạn xuất hiện ( hiện tượng sối gọi là građien thủy lực tới hạn) Ic : Ic = γđn/γn = (γnn +

γn )/γn

 Đường thấm gọi là đường dòng còn đường nối tất cả các điểm có cùng cột áp gọi là

đường thế.

 Hệ số an tồn sói ngầm F = γđn/Uth => F = γđn/(I*γn)

Uth – áp lực thấm ngược (F > [Fgh ]hiện tượng sói ngầm khơng xẩy ra, F < [Fgh] đất bị

sói ngầm

2.2. Tính biến dạng của đất:

 Khi chịu tác dụng của ngoại lực, đất bị biến dạng mà thực chất là bị giảm thể tích lỗ rỗng

trong đất (vì hạt rắn và nước có thể xem như khơng biến dạng



5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



10



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

 Biến dạng của đất theo phương thẳng đứng gọi là tính nén lún của đất.

 Để nghiên cứu tính nén lún của đất người ta dùng phương pháp nén mẫu đất

trong phòng thí nghiệm và nén ở ngồi hiện trường.

2.2.1. Thí nghiệm nén đất trong phòng thí nghiệm: nén thẳng đứng khơng

nở hơng.



P



P



 Chiều cao ban đầu mẫu đất h0

 Thể tích hạt rắn bằng 1 đơn vị

 Hệ số rỗng ban đầu e0



e0



h

e1



 Dưới tác dụng của tải trọng P, thể

Tích hạt rắn khơng thay đổi mà chỉ



1



h1



h0



Giảm thể tích lỗ rỗng. Chiều cao h0

giảm một đại lượng Δh còn h1

5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



11



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

e0 còn e1 ; Biến dạng S của mẫu đất:

S = Δh = h0 – h1 = (1 + e0) – (1+ e1) = e0 – e1

h



e e



0

1

Biến dạng tương đối của mẫu đất khi nén ép: z  h  1  e  z * (1  e0 ) e0  e1

0

0

Nếu tải trọng tác dụng là Pi tương ứng hệ số rỗng là ei : z * (1  e0 ) e0  ei



Công thức này dùng để xây dựng đường cong phụ thuộc giữa hệ số rỗng và

tải trọng, được gọi là đường cong nén lún. Đường cong nén lún có hai nhánh,

nhánh nén (1) thu được khi tăng tải, nhánh nở (2) thu được khi giảm tải trọng.

e



e



Nếu vẽ đường cong nén



e0

1



trong hệ trục tọa độ lơgarit,



e1



2



thì đường cong nến rất gần

một đường thẳng

5/16/18



0



ThS. Nguyễn Hữu Sà



p



0



P0



Pc P 1



logP



12



CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Khi ấy phương trình của đường cong nén có dạng:

e1 = e0 – Cc*(logP1 – logP0) = e0 – Cc*log(P1 /P0)

Cc – là chỉ số nén (độ dốc của đường cong nguyên thủy nắn thẳng)

Cc = (e0 – e1 )/(logP1 – logP0)

Khi tính tốn người ta dùng hệ số nén a hoặc hệ số nén thể tích m v (hệ số rút

đổi a0) theo công thức:



e



a = tgα = (e1 - e2)/ (p1 - p 2)



e0



mv = a0 = a/(1+e1)

e1 – Hệ số rỗng của đất ứng với tải trọng nén p1

e2– Hệ số rỗng của đất ứng với tải trọng nén p2



e1





e2

P1



5/16/18



ThS. Nguyễn Hữu Sà



P2



P



13



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. CÁC TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×