TR
B

NG
I H C THU L I
MÔN A K THU T
---------------------

BÀI GI NG

C

H C

MÆt ch y dÎo

T

φ

®µn håi

φ, c

E, ν

C

Hà n i 7/2011

M CL C
CH

NG 1. TÍNH CH T V T LÝ C A

T

§1.1. Các pha h p thành đ t và tác d ng t ng h gi a chúng ............................................................. 1
I. Pha r n (H t đ t). ........................................................................................................... 1
II. Pha l ng (N c trong đ t) ............................................................................................ 6
III. Pha khí trong đ t ......................................................................................................... 9
§1.2. Các ch tiêu tính ch t v t lý và tr ng thái v t lý c a đ t........................................................... 9
I. Các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t. .............................................................................. 9
II. Các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t .......................................................................... 14
§1.3. Phân lo i đ t .............................................................................................................. 17
I. M c đích ...................................................................................................................... 17
II. Gi i thi u m t s tiêu chu n phân lo i đ t đi n hình................................................. 18
CH NG 2. TÍNH CH T C H C C A
T ................................................................... 27
§2.1. Tính th m n c c a đ t ............................................................................................. 27
I. Khái ni m dòng th m trong đ t ................................................................................... 27
II. nh lu t Darcy .......................................................................................................... 30
III. H s th m và ph ng pháp xác đ nh ....................................................................... 32
§2.2. Tính ép co và bi n d ng c a đ t ................................................................................ 35
I. Khái ni m tính ép co và bi n d ng c a đ t .................................................................. 35
II. Quan h gi a bi n thiên th tích (∆V) và h s r ng (e) ............................................ 36
III. Thí nghi m ép co không n hông và nh lu t ép co ............................................... 36
IV. Xác đ nh các đ c tr ng bi n d ng c a đ t ................................................................ 44
V. C k t c a đ t dính bão hòa n c và s chuy n hóa ng su t trong quá trình c k t
th m................................................................................................................................. 47

VI. Nhân t nh h ng đ n tính ép co và bi n d ng c a đ t .......................................... 50
§2.3. C ng đ ch ng c t c a đ t ...................................................................................... 50
I. Khái ni m v c ng đ ch ng c t c a đ t ................................................................... 50
II. Thí nghi m c t tr c ti p và đ nh lu t Coulomb.......................................................... 52
III. Tiêu chu n phá ho i Mohr - Coulomb ...................................................................... 56
IV. Thí nghi m ba tr c .................................................................................................... 63
V. C ng đ ch ng c t c a đ t cát ................................................................................. 66
VI. C ng đ ch ng c t c a đ t sét ................................................................................ 73
§2.4. Tính đ m ch t c a đ t ................................................................................................ 81
I. Ý ngh a th c t và M c đích c a đ m ch t đ t............................................................ 81
II. Nguyên lý đ m ch t.................................................................................................... 81
III. Các nhân t nh h ng đ n tính đ m ch t c a đ t ................................................... 87
CH NG 3. XÁC NH NG SU T TRONG T ................................................................... 89
§3.1. Các lo i ng su t trong đ t và các gi thi t c b n đ tính toán ............................... 89
I. Các lo i ng su t trong đ t: ......................................................................................... 89
II. Các gi thi t đ tính toán: ........................................................................................... 89
§3.2. Xác đ nh ng su t b n thân ....................................................................................... 90
I. ng su t b n thân trong n n đ t: ................................................................................. 90
II. ng su t b n thân trong công trình đ t: ..................................................................... 91
§3.3. Xác đ nh áp su t đáy móng........................................................................................ 94
I. Khái ni m: ................................................................................................................... 94
II. Xác đ nh áp su t đáy móng (cho móng c ng) ............................................................ 95


§3.4. ng su t t ng thêm trong n n công trình .................................................................. 98
I. Hai bài toán c b n: ..................................................................................................... 98
II. ng su t t ng thêm trong n n đ ng ch t khi m t n n ch u t i tr ng phân b trên di n
tích hình ch nh t:......................................................................................................... 102
III. ng su t t ng thêm trong n n đ ng ch t – bài toán ph ng:.................................... 116
IV. M t s ph ng pháp xác đ nh ng su t t ng thêm: ................................................ 124

CH NG 4. S C CH U T I C A N N
T ................................................................... 139
§4.1. M đ u ..................................................................................................................... 139
§4.2. Các hình th c m t n đ nh c a n n khi ch u t i ...................................................... 139
I. Thí nghi m bàn nén ch u t i tr ng th ng đ ng .......................................................... 139
II. Các hình th c phá ho i n n ...................................................................................... 139
§4.3. Lý thuy t s c ch u t i c a Terzaghi ......................................................................... 141
I. Các gi thi t ............................................................................................................... 141
II. Công th c tính toán .................................................................................................. 141
§4.4. H s an toàn ........................................................................................................... 143
§4.5. Ph ng trình s c ch u t i t ng quát ......................................................................... 144
I. Khái quát.................................................................................................................... 144
II. Ph ng trình t ng quát c a Mayerhof...................................................................... 144
III. Tính s c ch u t i c a n n trong tr ng h p t i tr ng l ch tâm ............................... 148
§4.6. Các ph ng pháp tính s c ch u t i c a n n đ t theo tiêu chu n Vi t Nam ............. 150
I. Các giai đo n làm vi c c a đ t n n ........................................................................... 150
II. Các ph ng pháp xác đ nh s c ch u t i c a n n ...................................................... 151
III. Xác đ nh s c ch u t i c a n n d a vào s phát tri n c a vùng bi n d ng d o. ....... 151
IV. Xác đ nh s c ch u t i theo t i tr ng phá ho i (ph ng pháp Evdokimov) ............. 155
CH NG 5. L C
T LÊN T
NG CH N .................................................................... 163
§5.1. M đ u ..................................................................................................................... 163
§5.2. Các lo i áp l c đ t tác d ng lên t ng ch n đ t và đi u ki n s n sinh ra chúng .... 165
§5.3. Xác đ nh áp l c đ t t nh ........................................................................................... 167
I. Tr ng h p l ng t ng th ng đ ng, m t đ t n m ngang .......................................... 167
II. Tr ng h p l ng t ng ch n và m t đ t đ p nghiêng ............................................. 168
§5.4. Tính toán áp l c đ t t nh theo lý thuy t c a Rankine .............................................. 169
I. Nguyên lý tính toán ................................................................................................... 169
II. Các gi thi t c b n .................................................................................................. 170

III. Xác đ nh áp l c đ t ch đ ng.................................................................................. 170
IV. Xác đ nh áp l c đ t b đ ng .................................................................................... 173
V. Tính toán áp l c đ t trong m t s tr ng h p ......................................................... 174
§5.5. Tính toán áp l c đ t theo lý lu n c a Coulomb ....................................................... 179
I. Các gi thi t c b n ................................................................................................... 179
II. Nguyên lý tính toán .................................................................................................. 179
III. Xác đ nh áp l c đ t ch đ ng.................................................................................. 179
IV. Xác đ nh áp l c đ t b đ ng .................................................................................... 183
CH NG 6. XÁC NH
LÚN C A N N CÔNG TRÌNH .......................................... 188
§6.1. M đ u ..................................................................................................................... 188
§6.2. XÁC NH
LÚN C K T N NH. ............................................................ 188
I. Tính toán đ lún c k t m t h ng. .......................................................................... 188
II. Tính toán đ lún c k t có xét đ n bi n d ng hông.................................................. 195
§6.3. Xác đ nh đ lún c k t theo th i gian ...................................................................... 200
I. Lý thuy t c k t th m c a Terzaghi. ......................................................................... 200
II. Tính đ lún theo th i gian. ....................................................................................... 204



L I NÓI

U

C h c t là môn h c c s k thu t nh m trang b cho sinh viên ki n th c c b n v
t ph c v cho m c đích xây d ng. Giúp cho sinh viên có ki n th c đ ti p c n chuyên môn
l nh v c N n Móng nói riêng và Công trình xây d ng nói chung. M c dù là môn môn c s
đ c d y t lâu trong các tr ng kh i k thu t xây d ng, đã có m t h th ng giáo trình và
sách tham kh o khá hoàn ch nh nh ng v n ph i th ng xuyên c p nh t, ch nh s a đ đáp ng

t t nh t nhu c u h c t p, nghiên c u, ng d ng c a sinh viên c ng nh cán b k thu t xây
d ng.
B môn a k thu t -Tr ng i h c Thu l i đã biên so n cu n Bài gi ng C h c t
v i m c tiêu sao cho sát v i ch ng trình gi ng d y, cung c p đ c h u h t ki n th c c b n
c a môn h c và c p nh t đ c thông tin t các sách chuyên ngành m i d ch c a n c ngoài.
N i dung c a cu n Bài gi ng này c b n d a trên n i dung c a cu n C h c
t do
GS.TSKH Cao V n Chí và b n d ch cu n: “ Gi i thi u a k thu t” c a Hotz và Kovacs
Tham gia biên so n g m các th y cô trong b môn:
ThS Hoàng Vi t Hùng vi t ch

ng 1

PGS.TS Nguy n H u Thái vi t ch
ThS M c Th Ng c vi t ch

ng 2

ng 3

PGS.TS Nguy n H ng Nam vi t ch
ThS Ph m Huy D ng vi t ch

ng 4

ng 5

GVC.ThS Nguy n Vi t Quang vi t ch

ng 6


Cu n bài gi ng đã đ c tinh gi n n i dung theo ph ng châm c b n, hi n đ i có k
th a ki n th c và kinh nghi m c a các l p th y cô đã gi ng d y t i b môn. M c dù t p th
biên so n đã r t c g ng nh ng không th tránh đ c các sai sót. R t mong nh n đ c s góp
ý c a các b n sinh viên và đ c gi đ cu n bài gi ng ngày càng hoàn ch nh h n.

Các tác gi



CH

NG 1. TÍNH CH T V T LÝ C A

§1.1. Các pha h p thành đ t và tác d ng t

T

ng h gi a chúng

t là s n ph m c a s phong hóa đá g c thành các h t đ t, các h t đ t t s p x p t o thành
khung c t đ t có nhi u l r ng, trong các l r ng có ch a n c và không khí. Nh v y đ t g m 3 thành
ph n v t ch t:
• H t đ t ( pha r n).
•N

c trong đ t ( pha l ng).

• Khí trong đ t ( pha khí).
Tính ch t c a đ t đ


c xác đ nh b i các y u t :

• Tính ch t c a các pha h p thành đ t.
•T l v s l

ng gi a các pha.

• Các tác d ng đ a phân t , tác d ng hóa lý, tác d ng c h c gi a các pha v i nhau và gi a các
nhóm h t.

I- Pha r n (H t đ t).
Pha r n c a đ t bao g m các h t đ t ( h t khoáng v t) có kích th c khác nhau chi m ph n l n
th tích kh i đ t, t o thành khung c t đ t. Có ba y u t c a pha r n nh h ng đ n nh ng tính ch t c a
đ t là: Thành ph n khoáng v t c a h t đ t, kích th c h t đ t, hình d ng h t đ t. Sau đây s đi phân tích
đ c đi m chi ti t c a ba y u t này.

1. Thành ph n khoáng v t h t đ t
Khoáng v t đ c đ nh ngh a là nh ng đ n ch t hay h p ch t hóa h c trong t nhiên, hình thành
và t n t i trong v trái đ t hay trên m t đ t trong nh ng đi u ki n đ a ch t nh t đ nh.
Hi n nay khoa h c đã tìm đ
v t t o thành đât đá.

c kho ng 2800 khoáng v t trong đó có kho ng 50 lo i khoáng

Các đ c tính c a khoáng v t đ

c trình bày

các sách chuyên ngành k thu t đ a ch t công


trình.
Vì đ t là s n ph m c a s phong hóa đá g c do v y thành ph n khoáng v t c a đ t ph thu c
ch y u vào thành ph n đá g c và tác d ng phong hóa đá. Tác d ng phong hóa khác nhau s s n sinh
các khoáng v t khác nhau ngay c khi tác d ng phong hóa trên cùng m t lo i đá g c.
Thành ph n khoáng v t c a h t đ t có th chia thành ba lo i: Khoáng v t nguyên sinh, khoáng
v t th sinh ( hai lo i này là khoáng v t vô c ), và ch t hóa h p h u c .
Khoáng v t nguyên sinh th ng g p là fenpát, th ch anh và mica. Các h t đ t có thành ph n
khoáng v t nguyên sinh th ng có kích th c l n, l n h n 0,005 mm.


Các khoáng v t th sinh chia làm hai lo i:

• Khoáng v t không hoà tan trong n c, th ng g p là kaolinít, ilit và monmorilonít, chúng là
thành ph n ch y u c a các h t sét trong đ t nên còn g i là khoáng v t sét.
• Khoáng v t hoà tan trong n

c th

ng g p là canxit, dolomít, mica tr ng, th ch cao, mu i m

v.v ....
Các khoáng v t th sinh th

ng có kích th

c r t nh , nh h n 0,005 mm.

Ch t hoá h p h u c là s n ph m đ c t o ra t di tích th c v t và đ ng v t,
hu hoàn toàn, s n ph m này đ c g i là mùn h u c .

nh h
đ t.

giai đo n phá

ng c a thành ph n khoáng v t đ n các tính ch t c a đ t có th th y:

V i đ t có kích th

c h t l n: Thành ph n khoáng v t không nh h

ng nhi u đ n tính ch t c a

V i đ t có kích th c h t nh : Thành ph n khoáng v t nh h ng r t nhi u đ n tính ch t c a đ t
vì chúng nh h ng đ n ho t tính b m t h t đ t d n đ n nh h ng t i l p n c k t h p m t ngoài h t
đ t. Các tính ch t nh h ng này s đ c phân tích k h n trong ph n phân tích s hình thành l p n c
k t h p m t ngoài.

2. Thành ph n c p ph i h t
2.1. Các khái ni m

• Nhóm h t: Là t p h p các h t trong đ t có kích th
l

• C p ph i h t: L
ng đ t khô.

ng ch a t

c n m trong m t ph m vi nh t đ nh.


ng đ i c a các nhóm h t trong đ t tính b ng ph n tr m t ng

2.2. Bi u th c p ph i h t c a đ t

L y đ t v , s y khô, giã nh , làm thí nghi m phân tích h t. M c đích c a thí nghi m phân tích
h t là xác đ nh ph m vi kích c h t trong đ t và ph n tr m các h t c a m i nhóm kích c . Có hai
ph ng pháp th ng dùng đ thí nghi m phân tích h t là ph ng pháp sàng (rây) đ c th c hi n v i
đ t h t thô và ph ng pháp t tr ng k ( ph ng pháp l ng) đ c th c hi n v i đ t h t m n.
a) Ph

ng pháp sàng

V i các h t có đ ng kính d > 0,1mm s s d ng ph ng pháp sàng. Ph ng pháp này s dùng
m t h th ng các sàng có kích th c m t sàng khác nhau và th ng đ c g i là b rây tiêu chu n. Các
tiêu chu n ban hành khác nhau thì có s chênh l ch đôi chút v kích c m t sàng. Ch ng h n theo tiêu
chu n M ( US Standard) thì quy đ nh sàng s 4 có đ ng kính m t sàng là 4,76mm, sàng s 10 có
đ ng kính 2mm …vv. Nh ng nguyên lý chung khi phân tích h t thì không thay đ i.


Hình 1.1: H th ng rây tiêu chu n
phân tích h t theo ph ng pháp sàng, m u đ t đ c s y khô sau đó giã nh đ làm t i m u
đ t b ng c i s - chày cao su. t sau khi giã t i đ c đ vào h th ng sàng và l c đ u. Các h t l n
đ ng các sàng bên trên, các h t nh h n đ ng l n l t các sàng phía d i. Các nhóm h t đ ng trên
các sàng s đ c cân đ xác đ nh c p ph i h t.
b) Ph

ng pháp t tr ng k

V i các h t có đ ng kính nh d ≤ 0,1mm dùng ph ng pháp t tr ng k đ phân tích h t (L u

ý tiêu chu n M thì qui đ nh d ≤ 0,074mm). Ph ng pháp này d a trên đ nh lu t Stokes, các h t có
đ ng kính khác nhau khi l ng chìm trong n c s l ng đ ng v i các t c đ khác nhau. nh lu t
Stokes đ a ra v n t c l ng chìm c a h t hình c u:
v=

γs − γ w 2
d
18η

(1.1)

Trong đó:
v: V n t c c a h t hình c u l ng đ ng trong ch t l ng.
d:

ng kính h t.

γ s : Tr ng l ng riêng h t.
γ w : Tr ng l
η:

ng riêng c a n

c.

nh t c a ch t l ng.

N u bi t kho ng cách l ng chìm là (h) và th i gian chìm l ng là (t) thì s tính đ

v=

T đó suy ra đ

h
t

c:
(1.2)

ng kính h t ( k t h p v i công th c 1.1).

Sau khi làm thí nghi m phân tích h t, bi u di n c p ph i h t b ng đ

ng cong c p ph i.


Hình 1.2: Ph

ng pháp t tr ng k

Ví d 1.1:
Có 300gam đ t khô, sau khi cho vào rây xác đ nh đ
ng kính rây

c kh i l
Kh i l

2mm

15g


1mm

15g

0,5mm

30g

0,25mm

60g

0,1mm

120g

áy h ng

Các h t có đ
đ c:

ng kính d ≤ 0,1mm có kh i l

ng riêng trên m i rây nh sau:

ng

60g

ng là 60g, ti p t c làm thí nghi m t tr ng k xác đ nh


0,05 mm < d ≤ 0,1mm

=> 30g

0,01 mm < d ≤ 0,05mm

=> 15g

0,005 mm < d ≤ 0,01mm

=> 9g

d ≤ 0,005mm

=> 6g


L p b ng tính X%

V đ

d (mm)

>2

2÷1

1÷0,5


0,5÷ 0,25

0,25÷ 0,1

0,1÷ 0,05

0,05÷
0,01

0,01÷
0,005

<0,005

X%

5

5

10

20

40

10

5


3

2

95

90

80

60

20

10

5

ng cong c p ph i:

v đ ng cong c p ph i, dùng h tr c bán logarit, vi c dùng h tr c này giúp đ thu g n h tr c và
n i b t các h t có đ ng kính nh .
N u không s d ng gi y logarit, có th v tr c ti p theo trình t nh sau:
K tr c tung v i t l ch n theo ph n tr m c p ph i tích l y.
K hai tr c hoành, m t tr c hoành lgd và m t tr c d.
Nh n xét : lg10 =1 ; lg1 = 0; lg0,1 = -1; lg0,01 = -2, lg 0,001 = -3. Sau khi lg thì k t qu đ u nhau. Vì
v y tr c lgd s giúp h tr đ nh v v trí đ ng kính h t.
lg= 0,3 ; lg0,5 = -0,3 ; lg0,25 = -0,6 ; lg0,05 = -1,3.

X%

100
80
60
40
20
10

2

1

0,5 0,25

0,1

0,05

0,01

0,001

0,3 0

-0,3 -0,6

-1

-1,3

-2


-3

Hình 1.3: Ví d v v đ
ng d ng c a đ

•

d
lgd

ng cong c p ph i (Theo TCXD 45-78)

ng cong c p ph i:

Xác đ nh đ

c c p ph i c a đ t

Ví d :
Cát là nh ng h t có 0,1chi m 75%.

ng cong c p ph i v a v , xác đ nh đ

c cát

B i là nh ng h t có 0,005Sét là nh ng h t có d≤0,005mm, nên sét chi m 2%.

•

Xác đ nh tên đ t r i

Theo b ng I-6 b ng tra C h c đ t dùng cho sinh viên thì lo i đ t v a dùng đ xác đ nh thành
ph n h t đ c g i là cát h t m n.

•

Xác đ nh đ

c h s đ ng đ u C u :
C u = D 60 /D 10

(1.3)


Và h s c p ph i C c :

Cc =
D 60 là đ
đ t khô.

2
D30
D 60 .D10

ng kính c a h t, các h t có đ

(1.4)

ng kính nh h n và b ng nó chi m 60% kh i l

ng

D 10 là đ ng kính c a h t, các h t có đ ng kính nh h n và b ng nó chi m 10% kh i l
đ t khô. D 10 th ng đ c g i là đ ng kính hi u qu c a đ t.

ng

D 30 là đ
đ t khô.

ng

ng kính c a h t, các h t có đ

ng kính nh h n và b ng nó chi m 30% kh i l

H s C u càng l n thì đ ng cong c p ph i càng xo i, đ t không đ u h t ( c p ph i t t). Ng
l i n u h s C u nh thì đ t đ u h t ( C p ph i x u).

c

Thông th ng đ t đ
g i là c p ph i x u.

c

c g i là c p ph i t t v i C u > 4÷6 và C c t 1÷3. N u C u =1 thì đ t đ

3. Hình d ng h t đ t
t có kích th c h t l n ( Các lo i cát, cu i, s i, đá d m) th ng các h t có d ng hình kh i,
hình c u tr n nh n, hình góc c nh. Các hình d ng này nh h ng nhi u đ n tính ch t c a đ t, đ c bi t là
tính ch ng c t.
t có kích th c h t nh ( Các lo i set) th
d ng này ít nh h ng đ n tính ch t c a đ t.

ng các h t có d ng hình phi n, hình kim. Các hình

Hình 1.4: Hình d ng h t đ t

II- Pha l ng (N

c trong đ t)

t trong t nhiên luôn t n t i m t l ng n c nh t đ nh và nh ng d ng khác nhau. N c tác
d ng m nh v i nh ng h t khoáng v t, đ c bi t là nh ng h t nh có kích th c h t keo t o nên ho t tính
b m t h t đ t.
Theo quan đi m xây d ng, n

c trong đ t đ

c phân thành các lo i:


•
•
•

4.

N

c trong h t khoáng v t

N

c k t h p m t ngoài h t đ t

N

c t do

c đi m t ng lo i n

4.1. N

N

c mao d n

N

c tr ng l c

N

c hút bám

N

c màng m ng k t h p m nh

N

c màng m ng k t h p y u

c trong đ t

c trong h t khoáng v t

Là lo i n c trong m ng tinh th c a h t khoáng v t, nó t n t i d i d ng phân t n c H 2 O
ho c d ng ion H+, OH−. Lo i n c này ch có th tách kh i khoáng v t khi nhi t đ cao (>105°C).
Theo quan đi m xây d ng lo i n c này đ c coi là m t b ph n c a h t khoáng v t.
4.2. N

c k t h p m t ngoài h t đ t

N
nh ng ion
cách xa b
tính ch t c

c k t h p m t ngoài t n t i d i tác d
d ng b hút vào b m t h t đ t và đ
m t h t đ t, l c hút càng y u nên s s
a n c k t h p m t ngoài r t khác so v

ng c a l c hút đi n tr ng nên các phân t n c và
c s p x p m t cách ch t ch , có đ nh h ng. Càng

p x p đó kém ch t ch và thi u qui t c h n. Do v y
i tính ch t c a n c thông th ng.

• N c hút bám: Có tính ch t g n v i th r n, không có kh n ng di chuy n, không truy n áp
l c th y t nh, t tr ng kho ng 1,5. nhi t đ -78oC n c hút bám m i đóng b ng. Khi đ t sét ch ch a
n c hút bám s tr ng thái r n.
• N c màng m ng k t h p m nh: Có kh n ng di chuy n theo h ng b t k t ch màng
n c dày sang ch màng n c m ng, nh ng s di chuy n không liên quan đ n tác d ng c a tr ng l c.
Khi đ t sét ch a n c k t h p m nh, đ t s tr ng thái n a r n.
• N c màng m ng k t h p y u: Có tính ch t g n gi ng v i n c thông th ng. Khi đ t sét
ch a l p n c màng m ng k t h p y u và k t c u đ t b phá ho i thì đ t th hi n tính d o.
4.3. N
l c.

c t do
Là lo i n
a) N

c n m ngoài l c hút đi n tr

ng và chia làm 2 lo i: N

c mao d n và n

c tr ng

c mao d n:

Là lo i n c b kéo lên trong các ng d n nh trong đ t, bên trên m c n c ng m, do s c c ng
b m t c a n c. Hi n t ng này có th mô t và gi i thích t ng t hi n t ng mao d n trong ng th y

tinh nh .


Hình 1.5: Hi n t

ng mao d n và l c mao d n t i m t phân cách

cao mao d n có th xác đ nh t đi u ki n cân b ng gi a t ng s c c ng b m t ( Còn g i là
l c nân mao d n) và t ng tr ng l ng c a c t n c dâng lên trong ng:

πd 2
.h k
4

(1.5)

4T
cos α
d.γ w

(1.6)

T.π.d. cos α = γ w .
=>

hk =

Trong đó
hk:

cao mao d n.

γ w : Tr ng l
d:

ng riêng c a n

c.

ng kính ng th y tinh.

T: S c c ng b m t, l y g n đúng T = 0,075.10-3KN/m.
α: Góc nghiêng c a s c c ng b m t v i thành ng
T đi u ki n cân b ng (a) có th rút ra tr s áp l c mao d n P k
P k = γ w .h k =
ng
âm.

4T
cos α
d

(1.7)

Áp l c mao d n p k có tác d ng nh m t l c dính k t níu ch t các h t đ t vào nhau. i u này trái
c v i b n thân áp l c n c l r ng trong đ t và có th coi áp l c mao d n là áp l c n c l r ng
P k = γ w .h k = -u w

(1.8)

Trong xây d ng c n chú ý hi n t ng mao d n, đ cao mao d n và t c đ dâng lên c a n c
mao d n. N c mao d n s làm cho đ t m t khi n s c ch u t i c a n n và tính n đ nh c a mái d c
gi m. i v i nh ng công trình n n v trí th p g n m c n c ng m c n chú ý hi n t ng mao d n.
b) N

c tr ng l c

N c tr ng l c t n t i trong các l r ng c a đ t, ch u s chi ph i c a tr ng l c và tuân theo đ nh
lu t Darcy. C n quan tâm đ n các v n đ sau đây c a n c tr ng l c.

•

Kh n ng hòa tan và phân gi i c a n

c.

•

nh h

ng c a áp l c th y t nh đ i v i đ t và công trình.

•

nh h

ng c a l c th m.

Pha khí trong đ t

N u các l r ng c a đ t không ch a đ y n c thì khí ( th ng là không khí) s chi m nh ng ch
còn l i. C n c nh h ng c a khí đ i v i tính ch t c h c c a đ t, có th phân th khí trong đ t thành
hai lo i:

•

Lo i thông v i khí quy n.

•

Lo i không thông v i khí quy n.

Khí thông v i khí quy n không có nh h
khí này s thoát ra ngoài.

ng gì đáng k đ i v i tính ch t c a đ t, khi đ m ch t

Khí không thông v i khí quy n ( B c khí – Túi khí) th ng th y trong các lo i đ t sét. Lo i khí
này có nhi u nh h ng đ n tính ch t c a đ t, đ c bi t là tính th m và tính đ m ch t c a đ t.

§1.2. Các ch tiêu tính ch t v t lý và tr ng thái v t lý c a đ t
Các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t.
t là s n ph m c a s phong hóa đá g c và g m 3 pha v t ch t: pha r n, pha l ng, pha khí.
Tính ch t v t lý c a đ t ph thu c vào tính ch t c a 3 pha v t ch t và t l v s l ng gi a 3 pha v t
ch t này.
bi u th đ nh l
th đ minh h a:

ng t ph n c a 3 pha v t ch t h p thành đ t, ng

i ta th

ng dùng s đ 3


Hình 1.6: S đ 3 pha v t ch t t o thành đ t
Các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t có th đ

c chia làm hai nhóm

1. Nhóm các ch tiêu tính ch t v t lý tr c ti p
Là các ch tiêu đ
1.1. Kh i l

c xác đ nh tr c ti p t thí nghi m trong phòng. Các ch tiêu này bao g m:

ng riêng t nhiên c a đ t : ký hi u ρ

ρ=
M t : Kh i l

MT
(kg/m3)
VT

(1.9)

ng t ng c ng c a m u đ t (kg).

V t : Th tích t ng c ng c a m u đ t (m3).

Cách xác đ nh kh i l ng riêng t nhiên c a đ t: Dùng m t dao vòng có th tích V (cm3) và
kh i l ng M 1 (gam). Có nhi u lo i dao vòng v i các kích c khác nhau, dao vòng c t cho đ t h t m n
th ng có kích th c bé h n dao vào dùng cho các lo i đ t s n s i. Dùng dao vòng nay đ c t m u đ t
đang c n xác đ nh kh i l ng riêng. C t sao cho đ t ng p đ y dao vòng, sau đó g t b ng hai m t c a
m u đ t và cân m u. Xác đ nh đ c kh i l ng c đ t và dao là M 2 (gam). Theo đ nh ngh a đã nêu
trên ta có:

ρ=
1.2.

M 2 − M1
(g/cm3)
V

(1.10)

m c a đ t: W

m c a đ t là t s gi a kh i l

ng n

W=

c và kh i l

MW
(%)
Ms

ng h t trong m t m u đ t.
(1.11)

Cách xác đ nh đ m c a đ t: Dùng m u đ t có k t c u không còn nguyên d ng nh ng đ m
ph i còn nguyên v n. Cân m u và xác đ nh đ c kh i l ng M 1 c a m u. Mang m u s y khô trong
đi u ki n t s y đ nhi t đ 105oC và th i gian s y trong kho ng 8gi , đ đ đ y h t n c ra kh i m u.
Sau khi s y khô cân xác đ nh đ c kh i l ng M 2

W=

M1 − M 2
.100 (%)
M2

(1.12)

Ms
Vs .ρ w

(1.13)

1.3. T tr ng h t đ t: Gs

Gs =

Cách xác đ nh: Cân h t khô đ xác đ nh Ms, cho h t đ t khô vào n c đ xác đ nh th tích h t
nh th tích n c dâng lên trong bình. Theo đ nh ngh a trên s xác đ nh đ c G s , ρ w là kh i l ng
riêng c a n

c và có giá tr b ng 1000kg/m3.

2. Nhóm các ch tiêu gián ti p
Các ch tiêu gián ti p là các ch tiêu tính đ c thông qua các ch tiêu tr c ti p b ng các công
th c tính đ i ho c các liên h thông qua mô hình ba pha v t ch t.


Các ch tiêu gián ti p bao g m
2.1. Kh i l

ng riêng khô c a đ t: ký hi u ρd

Ms
Vt

ρd =
sau đây

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a trên, có th ch ng minh đ

ρd =
ra đ

(1.14)
c m t trong các công th c

ρ

(1.15)

1+ w

ρ và w là các ch tiêu tính ch t v t lý tr c ti p, xác đ nh t thí nghi m trong phòng, t đây tính
c ρd.
ρ d là ch tiêu đánh giá đ ch t c a đ t đ p.

2.2. Kh i l

ng riêng h t ρs

ρs =

Ms
Vs

(1.16)

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ

c: ρ s =G s . ρ w .

(1.17)

2.3. H s r ng c a đ t (e)

e=

Vv
Vs

(1.18)

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ

e=

2.4.

c công th c:

ρs
−1
ρd

(1.19)

r ng c a đ t (n)

n=

Vo
× 100(%)
Vt

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ

n=
2.5. Kh i l

(1.20)
c công th c

e
1+ e

(1.21)

ng riêng bão hòa (ρsat)

Là kh i l

ng riêng c a đ t khi các l r ng trong đ t ch a đ y n

c.


ρsat =

M′w là kh i l
đ

ng n

M s + M′w
Vt

(1.22)

c ch a đ y trong l r ng c a đ t. T công th c trên có th ch ng minh

c công th c xác đ nh ρ sat

ρsat =
2.6. Kh i l

M s + M′w M s M′w
V .ρ
=
+
= ρd + v w = ρd + n.ρ w
Vt
Vt
Vt
Vt

(1.23)

ng riêng đ y n i (ρ’)

Là kh i l ng riêng c a đ t khi b ng p trong n c, các h t đ t b đ y n i b i l c đ y acsimet.

ρ′ =

M s − ρ w .Vs
Vt

(1.24)

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ

ρ′ =

c công th c

(G s − 1).ρ w
1+ e

(1.25)

bão hòa c a đ t (S)

2.7.

S=

Vw
Vo

(1.26)

Cách xác đ nh: T công th c đ nh ngh a, ch ng minh đ

S=

c công th c

G s .w
e

(1.27)

Các bài t p ví d :
Ví d 1.1:
Xu t phát t công th c đ nh ngh a c a kh i l

ρ′ =

ng riêng đ y n i, ch ng minh công th c sau:

(G s − 1).ρ w
1+ e

Bài gi i
Công th c đ nh ngh a c a kh i l

ρ′ =

M s − ρ w .Vs
Vt

ρs .Vs − ρ w .Vs
Vv + Vs

=

Chia c t và m u s cho V s ta đ
V i ρ s = G s . ρ w ta đ

ng riêng đ y n i là:

c:

c

ρ′ =
ρ′ =

ρs − ρ w
1+ e

(G s − 1)ρw
1+ e

Ví d 1.2:
M t l ai đ t có các ch tiêu tính ch t v t lý tr c ti p đ

ρ = 1760 kg/m3; w = 10%; ρ s = 2700 kg/m3

c xác đ nh là:

(đpcm)


Yêu c u: Dùng s đ 3 pha, xác đ nh các ch tiêu ρ d , e, n, S và ρ sat .
Bài gi i
V i các bài t p dùng s đ 3pha đ xác đ nh các ch tiêu tính ch t v t lý c a đ t thì ph i th c hi n đi n
t t c các đ i l ng trên s đ 3pha. Các ch tiêu s đ c tính sau đó theo công th c đ nh ngh a.
Kh i l

Th tích (m3)

ng (Mg)

Hình 1.7: Ví d s d ng s đ 3 pha đ xác đ nh các ch tiêu c a đ t
Gi thi t V t = 1 (m3), thì có M t = ρ.V t = 1760 (kg)
V i W =10%, nên M w = 0,1M s
Nên M t = 0,1M s + M s = 1760 (kg)
=> M s = 1600 (kg)
M w = 160 (kg)
V i ρ s = 2700 kg/m3; M s = 1600 kg => V s = 0,593 m3.
V i M w = 160 kg; ρ w = 1000

kg/m3 => V w = 0,16 m3.

V i V t = 1 m3 ; V w = 0,16 m3; V s = 0,593 m3 => V a = 0,247 m3.
V v = V a + V w = 0,407 m3.
Nh v y vi c đi n đ y các đ i l

ng trong s đ 3 pha đã hoàn thành.

Tính toán các ch tiêu:

ρd =

M s 1600
=
= 1600 (kg/m3).
Vt
1

e=

Vv Va + Vw 0,247 + 0,160
=
=
= 0,686 .
Vs
0,593
Vs

n=

0,247 + 0,160
Vv Va + V w
100 =
=
100 = 40,7% .
Vt
Vt
1,0

S=

Vw
Vw
1,160
=
100 =
100 = 39,3% .
Vv Va + Vw
0,247 + 0,160

ρsat =

M s + M′w (247 + 160) + 1600
=
= 2070 (kg/m3).
Vt
1

Ví d 1.3:
M t l ai đ t có kh i l

ng riêng ρ = 1700 kg/m3.

Yêu c u: tính tr ng l

ng riêng c a đ t đó.

Bài gi i
ng riêng c a đ t (ký hi u γ) đ

Tr ng l

c tính theo đ nh lu t 2 c a Newton:

γ = ρ.g = 1700×9,81 = 16677 (N/m3) hay 16,677 (KN/m3).
Các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t
3. M c đích
Trong xây d ng, n u ch c n c các ch tiêu v t lý đã nêu trên thì ch a th có đ c nh n bi t

đ y đ v m t lo i đ t nào đó. Nh ng n u nói đ t tr ng thái x p hay ch t, d o m m, ch y hay r n thì
s b đã đánh giá đ c lo i đ t nào dùng cho xây d ng s t t h n.

4. Tr ng thái và các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t r i
t r i là nh ng lo i đ t có kích th c h t l n, ch ng h n theo TCXD Vi t Nam thì các h t có
kích th c l n là nh ng h t có đ ng kính t (0,05mm ÷ 200mm). Các lo i đ t này r i r c không có
tính dính. Ví d các l ai đ t cát.
Tr ng thái c a đ t r i có th phân tách ra tr ng thái đ ch t và tr ng thái đ

m.

4.1. Các ch tiêu đánh giá đ ch t

a) Dùng ch tiêu h s r ng e đ đánh giá đ ch t
Theo đ nh ngh a

e=

Vv
Vs

Tính đ c các giá tr c a e, so sánh ch tiêu qui đ nh c a qui ph m bi t đ
đ t r i đang xét.
b) Dùng ch tiêu đ ch t t

ng đ i D r

Dr =
Trong đó: D r ;

ch t t

e max − eo
e max − e min

ng đ i.

e max : H s r ng c a lo i đ t r i đang xét

tr ng thái x p nh t.

e min : H s r ng c a lo i đ t r i đang xét

tr ng thái ch t nh t.

e o : H s r ng c a đ t

tr ng thái t nhiên.

xác đ nh e max ta có:

e max =

ρs
−1
ρdmin

c tr ng thái c a lo i

ρdmin đ c xác đ nh khi lo i đ t r i t i x p nh t. Có th tóm t t thí nghi m nh sau: Cân m t
kh i l ng cát khô M 1 (gam), đ l ng cát này vào trong ng nghi m có đ s n m t cánh kho y. Kéo
cách khu y lên đ làm t i cát, đ c th tích cát V(cm3) trong ng nghi m ta có

M1
V

ρdmin =

(g/cm3)

xác đ nh e min , t c là xác đ nh h s r ng c a đ t

e min =

tr ng thái ch t nh t, ta có

ρs
−1
ρdmax

xác đ nh đ c thông s này, dùng
ρdmax đ c xác đ nh ng v i đ t r i tr ng thái ch t nh t.
3
m t c i hình tr b ng đ ng có th tích V(cm ) và đ cát khô vào đ m ch t, cân l ng cát khô này s
đ c kh i l ng M 1 (gam).

ρdmax =
Thay ρdmax vào công th c

M1
V

(g/cm3)

trên s tính đ

c e min .

Nh n xét:
Khi e o = e min thì D r = 1, đ t

tr ng thái ch t nh t.

Khi e o = e max thì D r = 0, đ t

tr ng thái x p nh t.

Trong kho ng D r bi n đ i giá tr t 0 đ n 1 th hi n đ c s thay đ i tr ng thái đ ch t c a đ t
r i t x p nh t đ n ch t nh t. Vì v y trong kho ng 0-1 có th phân ra 3 m c đánh giá đ ch t

•

t cát ch t

1> D r > 0,67

•

t cát ch t v a

0,67 ≥ D r ≥ 0,33

•

t cát x p

4.2. Ch tiêu đánh giá đ

0 < D r < 0,33
mc ađ tr i

Dùng đ bão hòa S đ đánh gía đ

mc ađ tr i

S > 0,8

t bão hòa

0,5 < S ≤ 0,8

t m

S ≤ 0,5

th i m

5. Tr ng thái và các ch tiêu tr ng thái v t lý c a đ t dính
5.1. Tr ng thái v t lý c a đ t dính

t dính th ng ch a ph n l n nh ng h t có kích th c h t keo, do đó tr ng thái v t lý c a lo i
đ t này không nh ng ch có quan h t i l ng ch a t ng đ i gi a các th trong đ t mà còn có quan h
t i tác d ng gi a các h t đ t và n c.
t dính th

ng có các tr ng thái sau: R n, n a r n, d o, ch y.

i v i đ t dính, ch tiêu đ ch t và đ m không th tách r i vì khi đ m t ng thì th tích c a
đ t c ng t ng lên, đ ng th i s thay đ i đ m c ng quy t đ nh đ n s thay đ i tr ng thái c a đ t dính.
K t qu các thí nghi m khi thay đ i đ

m c a đ t dính.


Hình 1.8: K t qu thí nghi m khi thay đ i đ
Bi u đ bi u di n k t qu thí nghi m này cho th y khi đ
thái t r n, sang n a r n, sang d o, sang ch y và ng c l i.

m c a đ t dính
m t ng thì đ t dính chuy n d n tr ng

5.2. Gi i h n Atterberg và ch s d o
Gi i h n Atterberg là nh ng đ m quá đ khi đ t chuy n t tr ng thái này sang tr ng thái khác.
m quá đ này đ c nhà khoa h c Th y i n là Atterberg phát hi n ra vào n m 1911.
Atterberg phân bi t ba lo i đ m quá đ là gi i h n ch y, ký hi u LL, gi i h n d o ký hi u PL
và gi i h n co ký hi u là SL. Còn m t s đ m quá đ n a là đ m gi i h n dính ( Sticky limit) không
trình bày trong ph n này mà ch y u s d ng trong các m c đích dùng đ t khác.
Các đ m quá đ c a đ t đ c xác đ nh trong phòng thí nghi m. Có th tóm t t qui trình xác
đ nh các đ m gi i h n LL và PL nh sau:

xác đ nh LL ng

i ta dùng thí nghi m th chùy Vaxiliep ho c thí nghi m c a Casagrande.

Hình 1-9 là thi t b thí nghi m c a Casagrande:

Hình 1.9: Thi t b thí nghi m c a Casagrande.


làm thí nghi
Cho đ t vào trong bát c
đ bát đ t gõ xu ng b
Mang đ t đi xác đ nh đ

m này, m u đ t đ c ch b v i đ m sao cho g n v i đ m gi i h n ch y.
a thi t b , dùng dao c t rãnh c t m t rãnh ng n đôi đ t trong bát. Quay tay quay
25 l n. Sau l n gõ th 25 rãnh c t khép l i ch còn m t đo n kho ng 13mm.
m và đ m này là đ m gi i h n ch y.

xác đ nh PL ng i ta dùng thí nghi m l n đ t thành dây đ t. t đ c ch b t i đ m g n
v i đ m gi i h n d o. L n đ t thành dây đ t có đ ng kính kho ng 3mm và đ t thành t ng đo n dài
t 3mm đ n 10mm thì mang đi xác đ nh đ m, ta đ c PL. Trong tr ng h p dây đ t có đ ng kính
nh h n 3mm ho c dính nhi u vào bàn l n là đ t quá t, v t quá đ m gi i h n d o. Trong tr ng
đ ng kính dây đ t l n h n thì đ t quá khô. V i nh ng tr ng h p này đ u ph i làm thí nghi m l i.
Khi đ m c a đ t bi n thiên trong ph m vi PL và LL thì đ t th hi n tính d o. Tính d o là m t
đ c tr ng quan tr ng c a đ t dính và ng i ta th ng dùng ch s d o, ký hi u PI đ bi u th ph m vi
d o
PI = LL – PL

(1.28)

5.3. Ch tiêu đánh giá tr ng thái c a đ t dính
Dùng ch s s t LI đ đánh giá tr ng thái c a đ t dính

LI =
Trong đó:

W:

w − PL
LL − PL

mc ađ t

(1.29)

tr ng thái t nhiên.

LI > 1

t

tr ng thái ch y.

0 ≤ LI ≤ 1

t

tr ng thái d o.

LI < 0

t

tr ng thái r n.

Ví d 1.4:
Thí nghi m m t lo i đ t cho k t qu : Gi i h n ch y LL = 30; ch s d o PI = 20; t tr ng
G s =2,7. Cho bi t khi đ t đó gi i h n ch y thì xem nh nó tr ng thái bão hòa n c.
Yêu c u: Xác đ nh h s r ng và đ r ng c a đ t

gi i h n ch y.

Bài gi i

S=

Ta có:

G s .W
e

Khi đ t bão hòa: S=1⇒ e = G s .W = 2,7× 0,3 = 0,81

n=

r ng:

e
0,81

=
= 0,448
1 + e 1 + 0,81

§1.3. Phân lo i đ t
M c đích
Phân lo i dùng đ

•
•
•

Làm c s l a ch n ph
có ph

ng pháp nghiên c u.

ng pháp s d ng đúng đ n các lo i đ t v i m c đích xây d ng.

Th ng nh t tên g i cho đ t.


Gi i thi u m t s tiêu chu n phân lo i đ t đi n hình
1. H th ng phân lo i đ t th ng nh t USCS
( Unified Soil Classipication System)
H th ng phân lo i đ t này do U.S.Burean of Reclamation đ a vao n m 1952. Hi n nay đ c
dùng r t ph bi n trên th gi i. Theo cách phân lo i này đ t đ c chia làm 3 nhóm chính là đ t h t thô,
đ t h t m n và đ t h u c .

•

t h t thô l i chia thành đ t cu i s i (G) và cát (S)
W = C p ph i t t,
M = H t m n không d o,
P = C p ph i x u,
C = H t m n d o.
•

•

t h t m n chia thành b i (M) và sét ( C), b i h u c ho c sét h u c
D o–L

D o th p n u LL < 50%

D o–H

D o cao n u LL > 50%

Tiêu chu n phân lo i s b
+ Cu i s i n u h n 50% h t đ ng l i trên sàng s 4 (4,76mm).
+ Cát n u h n 50% h t l t qua sàng 4 và h n 50% h t đ ng l i trên sàng 200
(0,074mm).
+ B i sét n u h n 50% h t l t qua sàng 200 (0,074mm).

Bi u đ phân lo i đ t theo USCS (ASTM – D 2487).


Hình 1.10: Bi u đ phân lo i đ t theo USCS (ASTM-D2487)