Giáo trình Các tính chất vậy lý của đất - Chương 1: Khái quát sự hình thành và tính chất cơ lý của đất

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT Sự HÌNH THÀNH VÀ TÍNH CHẤT Cơ LÝ CỦA ĐẤT Sự HÌNH THÀNH CỦA ĐẤT Đất thiên nhiên được tạo thành do quá trình phong hoá các loại đá gốc, trừ các trầm tích trẻ nói chung các loại đất có quá trình thành tạo hàng triệu năm ví dụ như đất sét Capơri là gần 500 triệu năm. Trong thời gian tồn tại lâu dài như vậy đất không ngừng bị biến đổi : Có thể nó bị nén lún bởi những tầng đất bên trên, có thể lại bị xáo trộn lên do những biến đổi của vỏ quả đất, có thể bị ngập nước hoặc bị nước, gió, băng hà... vận chuyển từ nơi này sang nơi khác. Như vậy cần phải phân loại đất theo nguồn gốc thành tạo để dễ tiến hành nghiên cứu chúng. Quá trình phong hoá Quá trình phong hoá là quá trình phá huỷ và thay đổi thành phần, tính chất của đá gốc do ảnh hưởng của các tác dụng vật lý, hoá học và sinh học hình thành nên các loại đất có thành phần, kiến trúc, cấu tạo và tính chất cơ lý đặc trưng. Phong hoá vật lý : đá gốc bị phá huỷ và biến đổi do các tác nhân vật lý gây ra như : động đất, thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm, gió, mưa, bão... Sản phẩm thường là các hạt có kích thước lớn không đều nhau, cạnh sắc, tính vụn rời cao nhưng thành phần khoáng vật và hoá học của đá ít bị biến đổi. Phong hoá hoá học : Đá bị phá huỷ và biến đổi triệt để nhất do tác dụng của nước, ôxy và khí cacbonic trong tự nhiên.Phong hoá hoá học gây ra sự biến đổi thành phần hoá học của các khoáng vật cấu tạo nên đá, và do hình thành các khoáng vật thứ sinh bền vững hơn trong tự nhiên. Tổ hợp các khoáng vật này tạo nên các loại đất sét có thành phần, kiến trúc, cấu tạo và tính chất khác với đá gốc ban đầu. Phong hoá sinh học : Đá bị phá huỷ và biến đổi do các tác nhân sinh học gây ra như : rểu, nấm mốc hoặc các vi sinh vật khác. Đặc trưng cơ bản của đất là tính vụn rời hay nói cách khác là độ bền của liên kết giữa các hạt nhỏ hơn rất nhiều so với độ bền bản thân các hạt.Giữa các hạt đất có các lỗ rỗng ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ lý của đất. Các loại trầm tích đất Sau khi đã hình thành, các sản phẩm phong hoá có thể nằm tại chỗ hoặc được vận chuyển đi theo dòng nước và không khí đến những khoảng cách khác nhau, tạo thành các trầm tích đất. Tằng trầm tích ( eỉuvi) : là trầm tích nằm ngay tại chỗ phong hoá đá gốc nó có kích thước không đều sắc cạnh và mang nhiều tính chất của đá gốc. Tầng sườn tích ( deỉuvỉ): Các sản phẩm phong hoá bị nước mưa, hoặc tuyết cuốn trôi từ trên núi cao đến lưng chừng núi hoặc chân núi rồi lắng đọng tại đó. Đặc điểm : Chiều dày của lớp đất tàn tích và sườn tích rất không đồng đều, thường là mặt đá gốc nghiêng làm cho lớp đất dễ mất ổn định. Các hạt đất không đều, các hạt rất nhỏ lẫn với những hạt rất to. Đất bồi tích, sa tích ( aỉưvi) : Là trường hợp các sản phẩm phong hoá do dòng nước mang đi, có thể đến những khoảng cách rất xa rồi mới lắng đọng lại. ở những vùng cửa sông, người ta gọi là trầm tích tam giác châu. Những cùng đồng bằng của nước ta như đồng bằng sông Hồng, đồng bằng Cửu Long ... là thuộc loại đất này. Đặc điểm : chiều dày lớp đất tương đối đều, cỡ hạt cũng tương đối đều( vì phụ thuộc lưu tốc dòng chảy ); những lớp ở giai đoạn đầu của quá trình lắng đọng thường rất rỗng, xốp, chứa nhiều nước đến mức chảy nhão. Những tầng đất bồi tích thường rất dày : ở đồng bằng Bắc bộ nước ta tầng bồi tích thường dày vài chục mét, còn ở vung đồng bằng Nam bộ thường dày tới trên dưới trăm mét. Đáng chú ý hơn là quá trình tạo thành rất lâu dài các lớp đất có cỡ hạt và chiều dày khác nhau thường xen kẹp nhau hoặc chuyển hoá dần dần từ lớp này sang lớp khác mà không một ranh giới rõ rệt. Điều đó làm cho ta khó có thể xác định một cách chính xác sự phân bố của các lớp đất (theo mặt bằng và theo độ sâu) ngay trong phạm vi một công trình. Ngoài ra còn những loại trầm tích khác như phong tích (do tác động của gió ), băng tích (do tác động của băng tuyết), trầm tích biển (hình thành do lắng đọng các hạt đất ở biển hoặc ở cửa sông, thường là sét, sét pha, đất hữu cơ bùn và than bùn) mà ta ít gặp hơn. CẤC THÀNH PHÀN CẤU TẠO NÊN ĐẤT Đất được tạo ra bởi các hạt khoáng vật cứng, nhưng những hạt rắn này chỉ chiếm một phần thể tích của đất mà thôi, phần thể tích còn lại là lỗ rỗng của đất. Trong lỗ rỗng chứa nước và khí. Nếu lỗ rỗng của đất mà chứa đầy nước thì đất là no nước (bão hoà), nếu lỗ rỗng của đất không có nước mà chỉ có khí thì đất là khô. Tính chất của đất phụ thuộc tính chất của các thành phần hợp thành và sự tương tác của các thành phần ấy. Hạt khoáng vật của đất Các hạt khoáng vật có hình dạng, kích thước cấu tạo và tính chất rất khác xa nhau. Kích thước hạt có thể từ vài cm như cuội sỏi đến những hạt keo nhỏ hơn 1 pm chứa trong đất sét. Người ta đưa ra các kích thước hạt sau : Hạt cát : đường kính lớn hơn 0,05 mm Hạt bụi : đường kính từ 0,05mm - 0,005mm Hạt sét : đuờng kính nhỏ hơn 0,005mm Kích thước của các hạt khoáng có ảnh hưởng lớn đến tính chất của đất, hạt càng nhỏ thì tỷ diện tích càng lớn, số khớp nối giữa các hạt tăng lên, hạt tiếp xúc với nước cũng nhiều lên. Ví dụ những hạt sét cao lanh có tỷ diện tích 10m2/gr, trong khi đó hạt montmorilonít có tỷ diện tích 800m 2 /gr, tức là cứ Igr đất chứa hạt montmorilonít có tỷ diện tích hành trăm m2 và điều đó làm cho tính chất của loại sét này khác xa với loại sét cao lanh. Ngoài kích thước thì thành phần khoáng vật cũng quyết định tính chất của đất. Ví dụ: Hạt khoáng thạch anh thì không có tác dụng với nước, còn những hạt montmorilonít thì có tác dụng mạnh với nước. Bởi vậy khi xem xét tính chất vật lý của đất cần phải xét đến thành phần khoáng vật của nó. Dựa vào thành phần hạt (kích thước và hàm lượng). Quy phạm phân chia đất rời thành các loại như trong bảng 1-1. Bảng 1-1 Phân loại đất ròi theo thành phần hạt Loại đất Phân phối hạt theo độ lón tính bằng % khối lượng đất khô Đất hòn lớn : Đất dăm, đất cuội Đất sỏi (tròn, góc ) Đất cát : Cát sỏi Cát thô Cát vừa Cát nhỏ Cát bụi Khối lượng hạt d > 10mm chiếm trên 50% Khối lượng hạt d > 2mm chiếm trên 50% Khối lượng hạt d > 2mm chiếm trên 25% Khối lượng hạt d > 0,5mm chiếm trên 50% Khối lượng hạt d > 0,25mm chiếm trên 50% Khối lượng hạt d > 0,1 mm chiếm trên 75% Khối lượng hạt d > o,lmm chiếm dưới 75% Còn đối với đất dính thì tính chất lại phụ thuộc nhiều vào hàm lượng các hạt sét, thành phần khoáng vật và tác dụng của chúng với nước. Vì vậy để phân loại đất dính người ta dựa trên các chỉ tiêu vật lý khác sẽ đưa ra trong phần IV. Nước trong đất Hạt khoáng vật tích điện âm, còn những phân tử nước (H2O) thì một đầu mang điện dương ( Cation ) còn đầu kia mang điện tích âm (anion OH”). Khi các hạt khoáng vật tiếp xúc với nước thì nhờ lực hút điện phân tử của hạt khoáng các phân tử nước hút vào bề mặt khoáng vật như trcnjiiph 1-1. Khoảng cách Hình 1-1 Các ỉoạị nước trong đất Càng gần bề mặt của hạt khoáng vật lực hút điện phân tử càng lớn, nó có giá trị lớn nhất ở trên mặt hạt khoáng và giảm dần khi xa bề mặt. Căn cứ vào quan hệ tương hỗ giữa nước và hạt khoáng mà người ta chia nước trong đất ra làm 2 dạng cơ bản sau : a. Nước màng ( còn gọi là nước liên kết) bao gồm - Nước liên kết chặt : là màng nước nằm gần bề mặt hạt khoáng nhất có chiều dày mỏng từ 1-3 tầng phân tử nước. Nó hình thành vỏ mỏng bền vững bọc chặt lấy hạt khoáng nhờ những lực hút điện phân tử rất lớn. Bởi vậy bằng những ngoại lực và áp lực thuỷ tĩnh có lớn đến hàng vạn Kpa cũng không thể tách màng nước liên kết chặt ra khỏi hạt. Nước liên kết yếu : là màng nước bọc ngoài nước liên kết chặt, nó chịu lực hút điện phân tử nhỏ hơn so với nước liên kết chặt nên chỉ cần những áp lực không lớn lắm(chùng khoảng 1 Mpa) là có thể tách được nó ra khỏi hạt. à Nước tự do Là nước nằm giữa các hạt. Do không chịu tác dụng của lực hút điện phân tử nên nuơc tự do có thể chuyển dịch ở trạng thái lỏng dưới tác dụng của ngoại lực, áp lực thuỷ tĩnh và áp lực mao dẫn. Khí trong đất Trong đất luôn chứa một lượng khí gồm không khí, hơi nước và các loại hơi khác tồn tại ở các dạng như sau : Dạng kín : là những bong bóng khí nằm trong các lỗ rỗng giữa các hạt khoáng, tiếp xúc với những màng nước liên kết. Dạng tự do : là khí thông với khí quyển Dạng hoà tan : là khí tan trong nước lỗ rỗng Trong ba dạng khí kể trên thì khí kín và khí hoà tan trong nước lỗ rỗng có ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm biến dạng của đất. NHŨNG LIÊN KÉT CẤU TẠO TRONG ĐÁT Cấu trúc của đất được xác định bởi sự sắp xếp các hạt và các nhóm hạt khoáng, độ rỗng cũng như mối liên kết giữa các hạt. cấu trúc tự nhiên của đất là một yếu tố quyết định đến các tính chất cơ lý của các loại đất . Đất rời có cấu trúc hạt ở trạng thái rời, còn các loại đất dính lại có cấu trúc rất phức tạp. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học như Maxlov, Denhixi, ..vv.. thì trong đất dính có những dạng liên kết chính sau : Liên kết keo : thể hiện bởi những lực hút điện phân tử giữa các hạt khoáng vật, cũng như giữa các màng nước liên kết và các hoạt tính keo của các hạt khoáng. Độ lớn của lực hút điện phân tử phụ thuộc vào chiều dày của màng nước liên kết. Khi màng nước liên kết càng mỏng, tức là độ ẩm trong đất càng nhỏ thì liên kết keo càng lớn và liên keo thể hiện tính dẻo của đất. Khi độ ẩm trong đất tăng lên thì liên kết keo dễ bị phá huỷ và đất có khả năng mất hoàn toàn tính dẻo. Liên kết tinh thể : thể hiện bởi những liên kết hoá học giữa các khớp nối của các hạt khoáng vật. Liên kết này thường cứng, giòn sau khi đất bị phá huỷ kết cấu thì liên kết cũng biến mất. Độ bền của liên kết tinh thể phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của hạt đất, ví dụ như đất có chứa thạch cao và can xi thì có liên kết yếu và dễ hoà tan, đất có chứa oxit sắt và silíc thì liên kết tinh thể bền vững và khó hoà tan hơn. Tuỳ thuộc và các dạng liên kết trong đất, sự quan hệ và phân bố giữa các hạt và nhóm hạt cũng như giữa các hạt với nước và khí ở trong đất mà đất sét thường có những cấu trúc sau : Cấu trúc thành lớp mỏng Cấu trúc thành khối Các loại cấu trúc phức tạp khác NHŨNG TÍNH CHẤT VẶT LÝ VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT Những tính chất vật lý của đất Trong tự nhiên đất là một hợp thể phức tạp của thể rắn, thể lỏng và thể khí, khi các lỗ rỗng trong đất chứa đầy nước thì đất chỉ gồm 2 thể là thể rắn và thể lỏng. Nếu sử dụng sơ đồ hình 1-2 thì dễ dàng có khái niệm về phân lượng các thể trong đất và cũng qua đó xây dựng một số chỉ tiêu đánh giá các phân lượng đó. Bởi vì ngoài tính chất của mỗi thể khi phân lượng của các thể trong đất thay đổi cũng làm thay đổi tính chất của đất. Hình 1 — 2 Sơ đồ ba thể của đất Trong đó : vk, Vn, vh, Vr, V là thể tích khí, nước, hạt rắn, lỗ rỗng và thể tích T toàn bộ của mẫu đất Qk, Qr- Qh- Q là trọng lượng của phần khí, nước, hạt rắn và toàn bộ mẫu đất. Người ta phân các chỉ tiêu vật lý của đất ra 2 nhóm : những chỉ tiêu cơ bản và những chỉ tiêu tính toán. a. Những chỉ tiêu cơ bản — Trọng lượng tự nhiên của đất Ký hiệu : Ỵw là trọng lượng của một đơn vị thể tích của đất ở trạng thái tự nhiển yw thường dùng các đơn vị N/cm3, KN/m3 và đuợc xác định trực tiếp từ mẫu đất nguyên dạng lấy từ hố khoan hay hố đào. Nó biến đổi trong phạm vi khá lớn phụ thuộc vào độ ẩm, độ rỗng của đất. Ngoài trọng lượng riêng tự nhiên người ta còn sử dụng trọng lượng riêng no nước khi các lỗ rỗng của đất chứa đầy nước (Ỵnn) và trọng lượng riêng đẩy nổi khi đất nằm dưới mực nước ngầm (Ỵđn) — Trọng lượng riêng hạt đất Ký hiệu : Ỵh là trọng lượng của một đơn vị thể tích hạt rắn của đất: Ỵh v" yh cũng dùng đơn vị như yw, điều đáng chú ý là nó chỉ thay đồi trong phạm vi hẹp từ 26 + 28 KN/m3 . Trọng ỉuợng riêng khô của đất Ký hiệu : Ỵh là trọng lượng của phần hạt rắn trong một đơn vị thể tích đất n = (1-3) Ỵk cũng dùng đơn vị như với yw (N/cm3, KN/m3). Trị số Ỵk thay đổi tuỳ theo độ chặt của đất, nó có thể xác định bằng phương pháp thí nghiệm trực tiếp, nhưng thường hay được xác định gián tiếp qua các công thức tính đổi (Bảng 1-2). Tỷ trọng của hạt đất Ký hiệu : A là tỷ số giữa trọng lượng riêng hạt và trong lượng riêng của nước A = ^- (1-4) Yn Trong đó : yn= 10 KN/m3 là trọng lượng riêng của nước ở nhiệt độ 4°c Độ âm tự nhiên của đất Ký hiệu : w là tỷ số giữa trọng lượng nước chứa trong lỗ rỗng của đất với trọng lượng hạt rắn của đất thường tính bằng %, được xác định trực tiếp bằng thí nghiệm. w = —.100% Các chỉ tiêu cơ bản được xác định trực tiếp từ thí nghiệm trong phòng và dùng để xác định các chỉ tiêu tính toán nên phải có độ chính xác cao b. Những chỉ tiêu tính toán — Độ rông của đất (1-6) Ký hiệu : n là thể tích lỗ rỗng trong một đơn vị thể tích đất. 11 = V Độ rỗng có thể được biểu thị bằng số thập phân hay theo phần trăm. — Hệ so rông của đất Ký hiệu : e là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng với thể tích hạt rắn của đất. e = -7- .Vh . Độ rỗng có thể được biểu thị bằng số thập phân, từ công thức (1-6) và (1-7) có thể rút ra quan hệ giữa n và e như sau : n = 7£z í1’8) 1 + e — Độ bão hoà của đất Ký hiệu : G là tỷ số giữa thể tích nước trong lỗ rỗng so với thể tích lỗ rỗng của đất. Hệ số bảo hoà G thường được biểu thị theo số thập phân. Hệ số này thường gần bằng 1 đối với đất sét tự nhiên nằm dưới mực nước ngầm, còn đối với đất cát quy phạm phân ra các trạng thái như sau : Đất hơi ẩm khi G < 0,5 Đất ẩm khi 0,5 < G < 0,8 Đất bão hoà G > 0,8 Từ sơ đồ ba thể và các công thức định nghĩa ta có thể lập ra các công thức tính đổi để xác định các chỉ tiêu vật lý của đất như trong bảng 1-2 Bảng 1-2 Các công thức tính các chỉ tiêu vật lỷ của đất Chỉ tiêu cần xác định Công thức Hệ số rỗng c ;AYn.(1 + 0,0iw) 1 Y w e = —-1 Yk n c = —— 1- n Độ rỗng e n = —-- e+1 Độ bão hoà G AYw.0,01W AYn(l + 0,01W)-Yw G_ 0,01W.A e Trọng lượng riêng hạt 1 - n Yh = A-Y„ Trọng lượng riêng khô Yk = Yh(l_n) _ Yw Yk=, T 1 + 0,01W Trọng lượng riêng đẩy nổi ='+■ 1 +e Ydn =Ynn - Yn Chú ý : trong các công thức trên w tính theo % còn G,n tính theo thập phân. Sinh viên có thể tự chứng minh các công thức trên Phân loại đất và đánh giá trạng thái a. Đối với đất dính Phân loại đất là để sơ bộ đánh giá tính chất của đất và để lựa chọn phương pháp tính toán cho phù hợp. Đối với đất rời ta đã biết cách phân loại theo bảng 1-1. Sau đây ta sẽ xem xét sự phân loại đất dính dựa vào chỉ số dẻo. Chỉ số dẻo ký hiệu là Id là hiệu số giữa giới hạn nhão Wnh và giới hạn dẻo Id-Wnh-Wd (1-10) Trong đó : Giới hạn nhão wnh là độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng th ái nhão. Nó được xác định bằng cách nhào đất tự nhiên với nước cho đến trạng thái mà khi thả quả chuỳ tiêu chuẩn nặng 76 gr đầu nhọn 30°. Mũi chuỳ lún sâu vào đất 1 Omm trong 5 giây. Giới hạn nhão Wd là độ ẩm giới hạn khi đất chuyển từ trạng thái cứng sang trạng thái dẻo. Nó được xác định bằng độ ẩm của đất khi ta có thể lăn đất thành những giun đất có đuờng kính 3mm, dài 10cm mà không xuất hiện các vết nứt. Quy phạm dùng chỉ số dẻo để phân loại đất dính và nó có quan hệ với lượng chúa nhóm hạt sét trong đất theo bảng 1-3. Để đánh giá trạng thái của đất dính người ta dùng đặc trưng độ sệt Is (hoặc B) định nghĩa như sau : W-W. Is=_7—*>> (1-11) Trong đó : w là độ ẩm tự nhiên của đất. Theo quy phạm thì đất dính phụ thuộc vào Is mà có các trạng thái sau (bảng 1-4). Bảng 1-3 Phân loại đất dính Loại đất Chỉ số dẻo Lượng chứa nhóm hạt sét % Đất sét >17 >30 Đất sét pha 7-17 30-10 Đất cát pha <7 10-3 Bảng 1-4 Đánh giá trạng thái của đất dính. Đất và trạng thái Độ sệt Is Đất cát pha : - Rắn Is<0 - Dẻo 0<Is<l - Chảy Is>l Đất sét pha và sét - Rắn Is<0 - Nửa rắn 0 < Is < 0,25 - Dẻo 0,25 < Is < 0,5 - Dẻo mềm 0,5 < Is <0,75 - Dẻo chảy 0,75 < Is < 1 - Chảy IS>1 Trạng thái của đất còn có thể xác định bằng phương pháp xuyên tĩnh ở hiện trường theo lực kháng mũi xuyên vào đất. Một số số liệu về chỉ tiêu sức kháng mũi xuyên ( đường kính 36mm đầu nhọn 60° ) và độ sệt tương ứng được ghi trong bảng 1-5. Tuy vậy khi sử dụng các kết quả đó cũng cần phải kiểm tra lại theo chỉ tiêu độ sệt xác định qua độ ẩm. Bảng 1-5 Xác định trạng thái của đât theo kêt quả xuyên tĩnh Sức kháng mui xuyên (KPa) Trạng thái của đất 10.000 Cứng 10.000-5.000 Nửa cứng 5.000-2.000 Dẻo 2.000-1.000 Dẻo mềm <1.000 Dẻo chảy b. Đối vởi đất cát Độ chặt là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá trạng thái của đất cát : nó được xác định từ số liệu thí nghiệm trong phòng và hiện trường. Theo tài liệu tính toán và thống kê các hệ số rỗng ở trạng thái chặt nhất và xốp nhất được xác định trong phòng thí nghiệm đối với các loại cát thạch anh thuộc các nguồn gốc khác nhau, sau đó đối chiếu với độ chặt tự nhiên của nó người ta lập bảng 1-6 phân loại độ chặt của đất cát theo hệ số rỗng. Bảng 1-6 Tiêu chuẩn và độ chặt của đất cát Loại cát Độ chặt Chặt Chặt vừa Xốp Cát sỏi, cát to, cát vừa e<0,55 0,55 < e < 0,70 e > 0,70 Cát nhỏ e < 0,60 0,60 < e < 0,75 e > 0,75 Cát bụi e < 0,60 0,60 < e < 0,80 e > 0,80 Ngoài ra người ta còn đưa ra chỉ tiêu độ chặt tương đối ký hiệu là D để đánh giá trạng thái của đất cát định nghĩa như sau : l)= e'-11" (1_12) eMax — eMin Trong đó : eMax là hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái xốp nhất được xác định trong phòng thí nghiệm bằng cách đổ nhẹ bình không có chấn động. eMin là hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái chặt nhất được xác định bằng cách đổ cát vào bình có rung chặt e là hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái tự nhiên. Căn cứ vào độ chặt tương đối D người ta đánh giá độ chặt của đất cát như sau : 1 , " Ắ D < ị Đât cát xôp < D < — Đất cát chặt vừa 3 3 < D < 1 Đất cát chặt 3 , Việc xác định độ chặt của đất bằng thí nghiệm trong phòng trong một số trường hợp nhất là khi đất nằm dưới mực nước ngầm rất khó khăn vi không lấy được mẫu đất nguyên dạng. Khi đó có thể dùng các phương pháp thí nghiệm ngay tại hiện trường để xác định độ chặt của đất cát ở thể nằm tự nhiên của nó, trong thực tế thường dùng xuyên động và xuyên tĩnh. - Xuyên động : Đường kính mũi xuyên 51mm, cắm vào đất 30 cm dưới tác dụng của búa có trọng lượng 63,3 Kg rơi tự do chiều cao 71 cm. Độ chặt của đất có quan hệ với số lần búa rơi như ở bảng 1 -7 Bảng 1-7 Độ chặt theo thí nghiệm xuyên động Số lần búa rod (N) Độ chặt tương đối (D) Trạng thái của đất 1 -4 <0,2 Rất xốp 5-9 0,2 > 0,33 Xốp 10-29 0,33 > 0,66 Chặt vừa 30-50 0,66 > 1 Chặt >50 > 1 Rất chặt - Xuyên tĩnh : Đường kính mũi xuyên 36mm góc đầu xuyên 60° được ấn tĩnh xuống đất và xác định được sức kháng mũi xuyên và độ chặt của đất cát như bảng 1-8 Bảng 1-8 Sức kháng mũi xuyên theo độ chặt của đất cát (1 OOKPa) Độ sâu (m) Cát thô Cát vừa Cát nhỏ Chặt Chặt vừa Chặt Chặt vừa Chặt Chặt vừa 5 150 150-100 100 100-60 60 60-30 10 220 220 - 150 150 150-90 90 90-40 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 Cấu tạo đất gồm mấy thành phần, trong đó pha khí đóng vai trò như thế nào, cách đo thể tích pha này? Ảnh hưởng của chất hữu cơ trong đất. Làm thế nào để sử dụng loại đất có chất hữu cơ này? Làm thế nào để phân tích kích thước của các hạt đất? Nói rõ mục đích và cách tính? Định nghĩa các chi tiêu vật lý cơ bản của đất? Chỉ tiêu nào phải xác định qua thí nghiệm, chỉ tiêu nào xác định qua công thức liên hệ? Cách phân loại đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và uses? Các trạng thái của đất cát, chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất cát? Các trạng thái đất dính, chỉ tiêu đánh giá trạng thái đất dính? Dựa vào định nghĩa các chỉ tiêu vật lý, tự thiết lập, chứng minh các công thức liên hệ giữa các chỉ tiêu? BÀI TẬP Số liệu thí nghiệm xác định trọng lượng riêng của mẫu đất sét ướt bằng phương pháp dao vòng như sau: Thể tích dao vòng: v=59cm3, trọng lượng đất ướt trong dao vòng: Q=116g, trọng lượng đất sau khi sấy khô: Qh=102,lg; tỷ trọng hạt của đất: A=2,8 Hãy tỉnh: độ ẩm w, trọng lượng riêng ướt trọng lượng riêng khô ỵk, độ rỗng n, hệ số rỗng e, độ no nước G của mẫu đất? Trọng lượng riêng của cát trên mực nuớc ngầm là Y = 19KNỊm3 và độ ẩm w = 15%. Tỷ trọng hạt của cát là A = 2,65. Hãy tính: Trọng lượng riêng của cát đó khi ngập nước Trọng lượng riêng no nước của cát Độ ẩm của cát đó khi nằm dưới mực nước ngầm. Thí nghiệm phân tích một mẫu đất cát được các chỉ tiêu cơ bản như sau: Trọng lượng riêng tự nhiên: ỵw = 20KNlm3, Tỷ trọng hạt A = 2,65, Độ ẩm tự nhiên w = 25% Hãy xác định hệ số rỗng e, độ rỗng n, độ no nước G, trọng lượn riêng khô yk của mẫu đất đó? Một mẫu đất khi độ ẩm tự nhiên là WỊ = 6% thì trọng lượng riểng ướt là = 17 KN/m3 . Hãy xác định trọng lượng riêng ướt ỵvì2 của mẫu khi độ ẩm w2 = 25%? Một mẫu đất có các chỉ tiêu tính chất vật lý sau: tỷ trọng hạt A = 2J4 \ trọng lượng riêng ướt Ỵw = 18,6 KN/m3, độ ẩm tự nhiên w = 8%, giới hạn dẻo Wd = 10%, giới hạn sệt W = 18%. Hãy xác định hệ sô rông e, độ rông n, tển và trạng thái của mẫu đất đó? Xác định trạng thái của mẫu đất cát thông qua độ chặt tương đối D, biết rằng thể tích mẫu V = 62cm3. Trọng lượng mẫu sau khi sấy khô Qk = 90 g, tỷ trọng hạt của đất cát A = 2,65, thể tích mẫu ở trạng thái xốp nhất là 75 cm3 và ở trạng thái chặt nhất là 50cm3. Một lớp đất sét pha có một nửa nằm trên mực nước ngầm và một nửa ở dưới mực nước ngầm. Các chỉ tiêu vật lý cơ bản của đất ở trên mực nước ngầm như sau: trọng lượng riêng ướt = 18.6 KN ììì , tỷ trọng hạt A = 2,72, độ ẩm tự nhiên Ị7 = 30%. Hãy xác định hệ số rỗng e, độ ẩm w, trọng lượng riểng đẩy nổi, trọng lượng riêng no nước của phần đất dưới mực nước ngầm? Hãy tính lượng nước cần thiết để tưới cho lm2 đất có chiều dày 0,4m khi đầm chặt đất đó ở độ ẩm tốt nhất = 25%. Biết, độ ẩm ban đầu của đất là w = 15%, trọng lượng riêng ban đầu ỵv!i = 17,7 KN,ììì . Một mẫu đất ở dưới mực nước ngầm có tỷ trọng hạt A = 2,72, hệ số rỗng e=0,8. Hãy tính trọng lượng riêng ướt, trọng lượng riêng đẩy nổi của mẫu đất đó? Một mẫu đất có tỷ trọng hạt A = 2,72, độ ẩm 25%, hệ số rỗng 0,87. Hãy xác định: Trọng lượng riêng ướt, độ bảo hòa của đất? Trọng lượng riêng ướt và hệ số rỗng mới nếu mẫu đất bị nén không thoát nước cho đến khi nó vừa bão hòa?