Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 4: Thành phần cấu trúc và tính chất cơ lý của đất đá
CHƯƠNG 4.
THÀNH PHẦN CẤU TRÚC
VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA ĐẤT ĐÁ
Đất đá được cấu tạo bởi 3 thành phần (3 pha):
• hạt rắn (pha rắn),
• dung dịch hoặc nước (pha lỏng)
• và các chất khí (pha khí).
Đất đá được cấu tạo bởi 3 thành phần (3 pha):
◦ hạt rắn (pha rắn),
◦ dung dịch hoặc nước (pha lỏng)
◦ và các chất khí (pha khí).
4.1.1. Phần hạt rắn (pha rắn)
Đối với đá cứng và nửa cứng - thành phần khoáng
vật và tính chất các liên kết đóng vai trò quan trọng
trong việc xác định các tính chất cơ lý.
Đối với đất - thành phần hạt, hình dạng, mức độ chặt
sít,…
4.1. THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA ĐẤT ĐÁ
Thành phần hạt của đất là hàm lượng các nhóm hạt có độ
lớn khác nhau ở trong đất, được biểu diễn bằng tỷ lệ phần
trăm so với khối lượng của mẫu đất khô tuyệt đối (sấy ở
105oC) đã lấy để phân tích.
Ví dụ: nhó m hạt 0,25 – 0,5mm gồm tất cả cá c hạt khá c
nhau có đường kí nh từ 0,25 đến 0,5mm. Hàm lượng hạt
có kí ch thước 0,3mm khô ng thể tì m được!!
Thành phần hạvà phân loạđấ(theo tiêu chuẩn)
Thành phần hạt của đất hạt thô được xá c định bằng
phương phá p râ y sàng theo hai cá ch:
Râ y khô để phâ n chia cá c hạt có kí ch thước đến 2mm
(#10);
Râ y có rửa nước để phâ n chia cá c hạt có kí ch thước
đến 0,074mm (#200).
Thành phần hạt của đất loại sé t được xá c định bằng
phương phá p tỷ trọng kế đối với cá c hạt có kí ch thước <
0,074mm.
Than phần hạt và phân loại đất (theo tiêu chuẩn)
Rây đất để phân chia các nhóm hạt
Nếu gọi xi (%) là phần trăm khối lượng đất giữ lại cộng dồn
trên rây có kích thước i;
ai – khối lượng giữ lại cộng dồn của đất trên rây có kích thước
i (g).
A – tổng khối lượng đất làm thí nghiệm (g).
ai
xi = 100%
A
Từ đó, phần trăm khối lượng lọt qua rây i sẽ là:
yi = 100% - xi
Đối với phương phá p râ y có rửa nước, khối lượng đất lấy làm thí nghiệm
lọt qua râ y #10 đã tí nh được phần trăm lọt qua cộng dồn là B (phương
phá p râ y khô ). Do đó phần trăm trọng lượng lọt qua đối với toàn bộ mẫu
đất sẽ bằng phần trăm trọng lượng lọt qua trong thí nghiệm râ y có rửa
nước nhâ n với giá trị B.
Tính toán thí nghiệm rây (ví dụ)
Bước 1. Tính Rc= R +số hiệu chỉnh theo toC và mặt
cong.
Bước 2. Tính Hr (xem M=Rc)
L
Vo
HR = (N − M ) + a +
N
2F
Bước 3. Tính đường kính
1800..HR
g(s − w ).t
d =
P
Bước 4. Tính % nhỏ hơn
y = 100%
m
s
Với:
P =
R
s −1
Tính toán theo tỷ trọng kế (ví dụ)
BIỂU ĐỒ THÀNH PHẦN HẠT (GRADATION CURVES)
#4
#10
#40
#200
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2
1
3
100
10
1
0.1
0.01
0.001
Đường kính cỡ hạt (mm)
Cô ng trì nh
Project
Mẫu đất
Phân loại
% Hạt lọt qua - Finer (mm)
19,1 9,52 4,67 2,0 0,42
50,1
25,4
0,074 0,002
Sample Classification
Thể hiện kết quả
Hệ số khô ng đồng nhất của mẫu:
d60
d10
Cu =
d320
Hệ số cấp phối:
Cg =
d10 d60
Khi Cu < 3 đất đồng đều, Cu > 5 đất rất khô ng đồng
đều (cấp phối tốt). Đất cấp phối tốt có Cg = 0,5 –
2,0.
Tỷ diện tí ch là tỷ lệ diện tí ch mặt ngoài của vật liệu
với khối lượng hoặc thể tí ch của vật liệu đó.
Tỷ diện tí ch:
Ss
=
m
Xem tài liệu về hình thành điện tích mặt ngoài
–
–
–
+
+
+
–
–
–
–
+
+
+
-
–
–
+
-
+
–
+
-
+
–
+
–
+
–
+
-
-
-
–
–
–
+
+
+
Hạt
rắn
–
–
–
+
+
+
–
+
–
+
-
–
+
-
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
-
-
Nước liên kết
Nước liên kết được giữ chặt trong cá c lỗ rỗng nhỏ có
độ nhớt lớn hơn nước thô ng thường.
4.1.2. Nước trong lỗ rỗng của đất đá (pha lỏng)
Nước mao dẫn tồn tại trong lỗ rỗng, khe nứt nhỏ của đất
đá (bề rộng <2mm) dưới ảnh hưởng của lực mao dẫn.
Mặt đất
p=w.hk
Mặt khum lõm
pk
C
hk =
Đới bã o hò a mao
dẫn
ed10
hk
Ống mao dẫn
Mực nước ngầm
Nước mao dẫn
Nước mao dẫn làm cho các hạt hút dính với nhau
r
a2
Trong một số trường hợp cũng đẩy
nhau!!
a1
r2
F
F
F
F
r
1
r
1
r
1
(a)
(c)
(b)
Sơ đồ xuất hiện lực dính giữa các rắn hình
cầu
Nước liên kết không truyền áp lực thủy tĩnh.
Nước tự do truyền áp lực thủy tĩnh nên gây đẩy nổi
trong đất có chứa nước tự do.
Khí làm cho đất có tính đàn hồi.
Khí có mặt trong đất làm cho dất có tính nén ép thể tích.
Thể tích khí phụ thuộc áp lực nén (định luật Henry và
Boit Mariot) nên có thể nở ra khi áp lực giảm gây phá
hoại đất.
4.1.3. Khí trong lỗ rỗng của đất đá (pha khí)
Tương tác giữa các hạt rắn trong đất
(a)
(b)
4.1.4. Tương tác giữa các thành phần trong đất
Tương tác giữa hạt rắn và dung dịch lỗ rỗng
uwa
a
w
usa
s
usww
4.1.4. Tương tác giữa các thành phần trong đất
4.2.1. Tính hấp phụ
Là khả năng giữ lại những hợp chất ở trạng thá i hò a
tan hoặc một phần khoá ng chất phâ n tá n ở dạng
chất keo hay những hạt rất nhỏ chất hữu cơ, những
vi sinh vật và những thể huyền phù thô khá c.
4.2.2. Tí nh trương nở của đất
4.2.3. Tí nh co ngó t của đất
4.2.4. Độ bền với nước của đất
4.2. TÍNH CHẤT HÓA LÝ
Để định lượng tí nh chất xâ y dựng của đất đá, trước tiên
cần thiết đánh giá cá c tí nh chất vật lý của chúng. ĐÂY
LÀ CÁ C ĐẶC TRƯNG CẦN THIẾT ĐỂ TÍ NH TOÁ N.
Khối lượng
Thể tích
Va
khí
nước
hạt
Qa
nước
Q
Vw
Qw
V
khí
Vs
Qs
hạt
4.3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Khối lượng thể tích của đất đá tự nhiên: là khối lượng của
một đơn vị thể tích đất ký hiệu , đơn vị: (T/m3, g/cm3).
Q
=
V
Thể tích nước
dâng lên do
mẫu đất bọc
sáp chiếm chỗ.
Mẫu đất
Dao vò ng
Nước
Vỏ sáp
Mẫu đất
Phần đất được
gọt bỏ
Ví dụ
Khối lượng thể tí ch đất khô : là khối lượng của một đơn vị thể tí ch
đất khô hoàn toàn ký hiệu d, đơn vị: (T/m3, g/cm3).
Qs
d =
V
Khối lượng riêng của hạt: là khối lượng của một đơn vị thể tích
chỉ riêng phần hạt rắn ký hiệu s, đơn vị: (T/m3, g/cm3).
Qs
s =
Vs
= w.Vs
+
-
Trong tính toán, đại lượng tỷ trọng hạt Gs thường được sử dụng
s
w
Gs =
4.3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Khối lượng thể tí ch đẩy nổi: là khối lượng của một
đơn vị thể tí ch đất khi câ n trong nước ký hiệu sub,
đơn vị: (T/m3, g/cm3).
Qs − w.Vs
sub =
V
Độ ẩm: là tỷ số giữa khối lượng nước và khối lượng
đất khô (khối lượng phần cốt đất), ký hiệu W, đơn vị
tí nh %.
Qw
W % =
Qs
A− B
B −C
Độ ẩm được xác định bằng cách sấy đất:
W
(
%
)
=
100%
A – khối lượng đất ướt và lon.
B – khối lượng đất khô và lon.
C – khối lượng lon.
4.3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Tải về để xem bản đầy đủ
46 trang
22880
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng môn Ðịa chất công trình - Chương 4: Thành phần cấu trúc và tính chất cơ lý của đất đá", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mon_ia_chat_cong_trinh_chuong_4_thanh_phan_cau_tru.ppt
