Bài giảng môn học cơ học đất – Tô Văn Lận (CHCS0051)

Bài giảng môn học cơ học đất – Tô Văn Lận

Nội dung tài liệu:

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU

GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU

MỞ ĐẦU

1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA CƠ HỌC ĐẤT
2. NỘI DUNG CỦA MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT
3. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CƠ HỌC ĐẤT

Chương 1. Sự hình thành và bản chất vật lý của đất

1.1 NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT

1.1.1 Phong hóa

1.1.2 Chuyển dời

1.1.3 Trầm tích

1.2 CÁC PHA HỢP THÀNH ĐẤT

1.2.1 Pha rắn

1.2.1.1 Thành phần khoáng

1.2.1.2 Thành phần hạt

1.2.1.3 Hình dạng hạt

1.2.2 Pha lỏng

1.2.2.1 Nước trong khoáng vật của hạt đất

1.2.2.2 Nước kết hợp mặt ngoài của hạt đất

1.2.2.3 Nước tự do

1.2.3 Pha khí

1.3 KẾT CẤU VÀ CƠ CẤU CỦA ĐẤT

1.3.1 Kết cấu của đất

1.3.2 Cơ cấu của đất

1.4 CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT

1.4.1 Các chỉ tiêu vật lý cơ bản

1.4.2 Các chỉ tiêu vật lý khác

1.4.3 Các công thức tính gián tiếp

1.5 CÁC CHỈ TIÊU TRẠNG THÁI CỦA ĐẤT

1.5.1 Đối với đất cát

1.5.1.1 Đánh giá độ chặt

1.5.1.2 Đánh giá độ ẩm

1.5.2 Đối với đất dính

1.6 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HẠT ĐẤT

1.6.1 Nội dung của phương pháp rây sàng

1.6.1.1 Phương thức sàng khô

1.6.1.2 Phương thức sàng ướt

1.6.2 Nội dung của phương pháp tỷ trọng kế

1.7 PHÂN LOẠI ĐẤT

1.7.1 Phân loại đất rời

1.7.2 Phân loại đất dính

1.7.3 Phân loại một số loại đất đặc biệt

1.7.3.1 Đất bùn

1.7.3.2 Đất có chứa tàn tích thực vật, than bùn

1.7.3.3 Đất lún ướt

1.7.3.4 Đất trương nở

1.7.4 Phân loại đất theo nguồn gốc thành tạo, tuổi và kiểu trầm tích

1.7.4.1 Đất tàn tích

1.7.4.2 Đất sườn tích

1.7.4.3 Đất trầm tích, bồi tích sông

1.7.4.4 Đất trầm tích biển

1.7.4.5 Đất lũ tích

1.7.4.6 Đất phong tích

1.7.4.7 Đất trầm tích hồ

1.7.4.8 Đất trầm tích đầm lầy, tích tụ hữu cơ

1.8 ĐẦM CHẶT ĐẤT

1.8.1 Khái niệm

1.8.2 Thí nghiệm đầm chặt Proctor

1.8.3 Thí nghiệm đầm chặt CBR

1.9 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP

1.9.1 Tóm tắt lý thuyết

1.9.2 Câu hỏi

1.9.3 Bài tập

Chương 2. Phân bố ứng suất trong đất

2.1 KHÁI NIỆM

2.2 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN ĐẤT NỀN

2.2.1 Nền đồng nhất

2.2.1.1 Khi không có mực nước ngầm

2.2.1.2 Khi có mực nước ngầm

2.2.2 Nền nhiều lớp

2.2.3 Ứng suất tổng, áp lực nước lỗ rỗng, ứng suất hiệu quả

2.3 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DO TẢI TRỌNG NGOÀI GÂY NÊN – TRƯỜNG HỢP NỀN ĐỒNG NHẤT

2.3.1 Bài toán không gian

2.3.1.1 Bài toán cơ bản: lực tập trung thẳng đứng trên bán không gian

2.3.1.2 Lực tập trung nằm ngang trên bán không gian

2.3.1.3 Lực tập trung thẳng đứng đặt trong đất

2.3.2 Phân bố ứng suất trong trường hợp bài toán không gian

2.3.2.1 Tải trọng phân bố đều trên diện tích hình chữ nhật

2.3.2.2 Tải trọng phân bố hình tam giác

2.3.2.3 Tải trọng phân bố đều trên diện hình tròn và vành tròn

2.3.2.4 Tải trọng nằm ngang phân bố đều

2.3.3 Phân bố ứng suất trong trường hợp bài toán phẳng

2.3.3.1 Tải trọng đường thẳng – Bài toán Flamant

2.3.3.2 Tải trọng phân bố đều hình băng

2.3.3.3 Tải trọng phân bố hình tam giác

2.3.3.4 Tải trọng hình băng phân bố đều nằm ngang

2.4 ỨNG SUẤT THỦY ĐỘNG DO DÒNG CHẢY THẤM GÂY NÊN

2.4.1 Khái niệm

2.4.2 Xác định ứng suất thủy động

2.5 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG

2.5.1 Phân loại móng theo độ cứng

2.5.2 Phân bố ứng suất dưới đáy móng dựa theo lý thuyết đàn hồi

2.5.2.1 Phân bố ứng suất dưới đáy móng cứng

2.5.2.2 Phân bố ứng suất dưới đáy móng có độ cứng hữu hạn

2.5.2.3 Phân bố ứng suất dưới đáy móng dựa theo mô hình nền Winkler

2.6 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP

2.6.1 Tóm tắt lý thuyết

2.6.2 Câu hỏi

2.6.3 Bài tập

Chương 3. Biến dạng của đất và tính toán độ lún của móng

3.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

3.1.1 Tính thấm của đất. Gradient thuỷ lực ban đầu trong đất sét

3.1.2 Tính nén lún của đất

3.1.2.1 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm nén không nở hông

3.1.2.2 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm nén ba trục

3.1.2.3 Xác định tính nén lún của đất dựa vào kết quả thí nghiệm bàn nén ngoài hiện trường

3.1.2.4 Xác định tính nén lún của đất theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh và xuyên động ngoài hiện trường

3.2 BIẾN DẠNG VÀ LÚN CỦA NỀN ĐẤT

3.2.1 Biến dạng của nền

3.2.2 Lún của nền

3.2.3 Các phương pháp tính toán độ lún của nền đất

3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN CÁC LỚP PHÂN TỐ

3.3.1 Phạm vi áp dụng, nguyên tắc tính toán

3.3.2 Nội dung phương pháp cộng lún các lớp phân tố

3.3.3 Tính toán độ lún xét đến ảnh hưởng của các móng xung quanh

3.4 TÍNH TOÁN LÚN ỔN ĐỊNH BẰNG CÁCH ÁP DỤNG CÔNG THỨC CỦA LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI

3.4.1 Trường hợp nền đồng nhất có chiều dày vô hạn

3.4.2 Trường hợp nền nhiều lớp

3.4.2.1 Đối với công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp

3.4.2.2 Đối với công trình thủy lợi

3.5 TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỚP TƯƠNG ĐƯƠNG

3.5.1 Khái niệm

3.5.2 Nội dung phương pháp

3.6 TÍNH LÚN THEO THỜI GIAN

3.6.1 Quá trình cố kết của đất

3.6.2 Phương trình vi phân cố kết thấm

3.6.3 Lời giải về mức độ cố kết và độ lún theo thời gian “sơ đồ 0”

3.6.4 Các trường hợp tải trọng khác

3.6.5 Tính thời gian lún

3.7 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP

3.7.1 Tóm tắt lý thuyết

3.7.2 Câu hỏi

3.7.3 Bài tập

Chương 4. Sức chịu tải của nền đất

4.1 KHÁI NIỆM

4.2 CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT

4.2.1 Tổng quát

4.2.2 Cường độ chống cắt của đất, định luật cắt

4.2.2.1 Thí nghiệm cắt đất trực tiếp

4.2.2.2 Thí nghiệm cắt đất gián tiếp bằng máy nén ba trục

4.2.2.3 Thí nghiệm gián tiếp bằng máy nén một trục

4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chống cắt của đất

4.2.3.1 Ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng

4.2.3.2 Ảnh hưởng của thành phần khoáng, hình dạng và cấp phối hạt

4.2.3.3 Ảnh hưởng của độ ẩm

4.2.3.4 Ảnh hưởng của độ chặt ban đầu

4.2.3.5 Ảnh hưởng của độ chặt ban đầu

4.2.3.6 Từ biến của đất sét và ảnh hưởng của từ biến

4.3 ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG GIỚI HẠN MOHR – COULOMB

4.3.1 Ứng suất tại một điểm

4.3.2 Điều kiện cân bằng Morh – Rankine

4.4 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI THEO LÝ LUẬN NỬA KHÔNG GIAN BIẾN DẠNG TUYẾN TÍNH (DỰA VÀO SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VÙNG BIẾN DẠNG DẺO)

4.4.1 Bản chất của phương pháp

4.4.2 Các giả thiết cơ bản

4.4.3 Thiết lập các phương trình cơ bản

4.4.3.1 Tải trọng an toàn

4.4.3.2 Áp lực tính toán lên nền đất theo Tiêu chuẩn Việt Nam

4.5 TÍNH TOÁN THEO LÝ LUẬN CÂN BẰNG GIỚI HẠN DẺO

4.5.1 Phương trình cơ bản

4.5.2 Phương pháp Prandlt

4.5.3 Phương pháp Xocolovxki

4.5.3.1 Trường hợp tải trọng thẳng đứng

4.5.3.2 Trường hợp tải trọng nghiêng

4.5.4 Phương pháp Terzaghi

4.6 HỆ SỐ AN TOÀN KHI TÍNH SỨC CHỊU TẢI CHO PHÉP

4.7 ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC

4.7.1 Khái niệm

4.7.2 Điều kiện ổn định của mái dốc

4.7.2.1 Mái đất rời thuần túy

4.7.2.2 Mái đất dính thuần túy

4.7.2.3 Mái đất có cả lực dính và ma sát

4.7.3 Tính toán ổn định của mái dốc

4.7.3.1 Trạng thái cân bằng giới hạn của mái dốc

4.7.3.2 Phương trình cân bằng giới hạn

4.7.3.3 Phương pháp K. Terzaghi

4.7.3.4 Phương pháp áp lực trọng lượng của R.R. Tsugaev

4.7.3.5 Phương pháp W.Feleniux

4.7.3.6 Phương pháp phân mảnh của Bishop

4.8 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP

4.8.1 Tóm tắt lý thuyết

4.8.2 Câu hỏi

4.8.3 Bài tập

Chương 5. Áp lực đất lên tường chắn

5.1 KHÁI NIỆM

5.2 PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN

5.2.1 Phân loại theo đặc điểm làm việc

5.2.1.1 Tường trọng lực (tường cứng)

5.2.1.2 Tường mềm

5.2.1.3 Tường bán trọng lực

5.2.2 Phân loại theo chiều cao tường

5.2.3 Phân loại theo vật liệu làm tường

5.3 CÁC LOẠI ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN

5.3.1 Áp lực tĩnh

5.3.2 Áp lực chủ động

5.3.3 Áp lực bị động

5.4 XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT TĨNH LÊN TƯỜNG CHẮN

5.4.1 Trường hợp lưng tường thẳng đứng, mặt đất nằm ngang

5.4.2 Trường hợp lưng tường và mặt đất nghiêng

5.5 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN THEO LÝ THUYẾT COULOMB

5.5.1 Các giả thiết cơ bản

5.5.2 Tính toán áp lực chủ động lớn nhất

5.5.2.1 Phương pháp giải tích

5.5.2.2 Phương pháp đồ giải K. Culmann

5.5.2.3 Xác định áp lực đất dính bằng phương pháp đồ giải

5.5.3 Tính toán áp lực bị động lớn nhất

5.6 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN THEO LÝ THUYẾT CÂN BẰNG GIỚI HẠN CỦA W. RANKINE

5.6.1 Tổng quát

5.6.2 Tính toán áp lực chủ động

5.6.3 Tính toán áp lực bị động

5.6.4 Tính toán các trường hợp đặc biệt

5.6.4.1 Trường hợp lưng tường nghiêng với mặt đất nằm ngang

5.6.4.2 Trường hợp mặt đất nằm nghiêng

5.6.4.3 Trường hợp mặt đất đắp chịu tải trọng phân bố đều liên tục q

5.6.4.4 Trường hợp mặt đất đắp chịu tải trọng phân bố gián đoạn

5.6.4.5 Trường hợp đất đắp thành hai lớp

5.7 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN THEO LÝ THUYẾT CÂN BẰNG GIỚI HẠN CỦA XOCOLOVSKI

5.7.1 Thiết lập hệ phương trình cân bằng

5.7.2 Áp lực đất chủ động và bị động trong trường hợp cụ thể

5.8 PHẠM VI ÁP DỤNG VÀ NHẬN XÉT VỀ LÝ LUẬN ÁP LỰC ĐẤT CỦA COULOMB VÀ RANKINE

5.8.1 Phạm vi áp dụng

5.8.2 So sánh lý luận áp lực đất của Coulomb và Rankine

5.9 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TRỊ SỐ ÁP LỰC ĐẤT

5.9.1 Ảnh hưởng của ma sát giữa đất đắp và lưng tường

5.9.2 Ảnh hưởng của đất đắp

5.9.3 Ảnh hưởng của dạng mặt cắt tường

5.10 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN

5.10.1 Tổng quát

5.10.2 Kiểm tra ổn định về trượt phẳng

5.10.3 Kiểm tra ổn định về lật

5.11 TÓM TẮT LÝ THUYẾT, CÂU HỎI, BÀI TẬP

5.11.1 Tóm tắt lý thuyết

5.11.2 Câu hỏi

5.11.3 Bài tập

TÀI LIỆU THAM KHẢO