TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

Trong thực tế, người ta thường biểu thị thành phần pha rắn của đất bằng Tỷ trọng

của đất (∆s) là tỉ số giữa khối lượng riêng của đất (ρ s) với khối lượng riêng của nước

(ρw)

∆s =



ρs

(2.*)

ρw



Lưu ý: Tỷ trọng của đất (∆s) là giá trị không có thứ nguyên (đơn vị).

Ví dụ 2.1: Trong một ống nghiệm thủy tinh có chia độ thấy mực nước dâng cao hơn

ban đầu100cm3 khi ta đổ cát khô vào ống (tất cả các hạt cát đều chìm dưới nước). Tính khối

lượng riêng và tỷ trọng của cát đó, biết lượng cát đổ vào ống ở trạng thái khô hoàn toàn cân

được 265g.

Giải:

Thể tích hạt cát bằng thể tích nước dâng lên trong ống nghiệm: Vs = 100cm3.

Khối lượng riêng của cát là: ρS =

Tỷ trọng của cát là: ∆ s =



G S 265

=

= 2, 65(g / cm3 )

VS 100



ρs 2, 65

=

= 2, 65

ρw

1, 0



2.1.1.2. Độ ẩm tự nhiên của đất

Độ ẩm tự nhiên của đất là toàn bộ lượng nước chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của

đất ở thế nằm tự nhiên.

Độ ẩm tự nhiên của đất được tính toán bằng tỉ số phần trăm giữa khối lượng

nước có trong mẫu đất với khối lượng của mẫu đất đã được sấy khô ở nhiệt độ 105 oC.

W=



Gw

.100%

Gs



(2.2)



Trong đó: Gw - Khối lượng nước chứa trong đất (g)

Độ ẩm tự nhiên của đất phụ thuộc vào hàm lượng khoáng vật sét trong đất, độ

rỗng của đất, vị trí lấy mẫu so với tầng chứa nước và mùa khí hậu.

Độ ẩm tự nhiên của đất thay đổi trong một phạm vi rộng từ một vài phần trăm

(đất loại cát) đến hơn 100% (đất có chứa hữu cơ, than bùn).

Độ ẩm tự nhiên của đất được sử dụng để tính toán dẫn xuất các tính chất vật lý

khác của đất, làm căn cứ để chọn loại đất làm vật liệu xây dựng, làm căn cứ để lựa

chọn phương pháp cải tạo tính chất đất xây dựng.

Trong phòng thí nghiệm, độ ẩm tự nhiên của đất được xác định bằng phương

pháp sấy khô ở nhiệt độ 1050C. Ngoài hiện trường, người ta sử dụng phương pháp đốt

cồn để xác định độ ẩm tự nhiên của đất (không áp dụng đối với đất chứa chất hữu cơ).

Ví dụ 2.2: Một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên cân được 15,26g; sau khi sấy khô cân

được 10,53g. Tính độ ẩm tự nhiên của mẫu đất đó.

Giải:

Độ ẩm của mẫu đất được xác định theo công thức (2.2):



16



W=



Gw

15, 26 − 10,53

.100% =

.100 = 45%

Gs

10,53



2.1.1.3. Khối lượng thể tích tự nhiên của đất

Khối lượng thể tích tự nhiên của đất khối lượng của một đơn vị thể tích đất.

Khối lượng thể tích tự nhiên của đất được tính toán bằng tỉ số giữa khối lượng

của mẫu đất với thể tích của nó ở trạng thái kết cấu và độ ẩm tự nhiên.

γW =



Trong đó:



G

(g/cm3)

V



(2.3)



G - Khối lượng tự nhiên của mẫu đất (g)

V - Thể tích của mẫu đất ở trạng thái tự nhiên (cm3)



Khối lượng thể tích tự nhiên của đất phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của

đất, độ lỗ rỗng và độ ẩm của đất.

Giá trị khối lượng thể tích tự nhiên của đất thay đổi trong phạm vi rộng (bảng

2.2).

Bảng 2.2: Khối lượng thể tích tự nhiên của một số loại đất điển hình

Khối lượng thể tích tự Khối lượng thể tích khô

Loại đất

Trạng thái

nhiên γW (g/cm3)

γC (g/cm3)

Chặt

> 1,85

> 1,70

Cát lẫn sỏi, cát hạt to và

Chặt vừa

1,65 - 1,85

1,55 - 1,70

cát hạt trung

Xốp

< 1,65

< 1,55

Chặt

> 1,75

> 1,65

Cát hạt nhỏ, hạt mịn, cát

Chặt vừa

1,60 - 1,75

1,50 - 1,65

pha nhẹ

Xốp

< 1,60

< 1,50

Được nén chặt

1,70 - 2,0

1,35 - 1,90

Sét, sét pha, cát pha nặng

Mềm

1,10 - 1,70

0,80 - 1,35



Khối lượng thể tích tự nhiên của đất được sử dụng để tính toán một số tính chất

vật lý khác của đất, xác định khối lượng đất đắp, chọn loại vật liệu xây dựng, tính toán

nền móng công trình.

Trong phòng thí nghiệm, người ta sử dụng phương pháp dao vòng để xác định

khối lượng thể tích tự nhiên của đất. Ngoài ra, người ta còn sử dụng phương pháp bọc

parafin để xác định γw của đất có chứa nhiều sỏi sạn, không lấy được dao vòng.

Ví dụ 2.3: Dùng dao vòng thể có thể tích là 60cm 3 để lấy mẫu đất nguyên dạng, khối

lượng của đất ướt là 108g, khối lượng say khi sấy khô là 79,5g, tỷ trọng của hạt đất là 2,68.

Hãy xác định khối lượng thể tích tự nhiên của đất ?

Giải:

Theo định nghĩa ta có: γ W =



G 108

=

= 1,8(g / cm3 )

V 60



2.1.2. Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng tính toán

2.1.2.1. Khối lượng thể tích khô của đất

Khối lượng thể tích khô của đất là khối lượng phần hạt rắn chiếm một đơn vị thể

tích đất. Đó là tỉ số giữa khối lượng đất khô và thể tích ban đầu của mẫu đất.

17



γC =



GS

γW

=

(g/cm3)

V 1 + 0, 01W



(2.4)



Khi γC càng lớn thì đất càng chặt. Vì vậy, γC được dùng để đánh giá mức độ chặt,

xốp của đất. Nó được dùng rất nhiều trong việc đánh giá chất lượng đất đắp thuộc các

lĩnh vực xây dựng giao thông và thủy lợi.

Ví dụ 2.4: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định khối lượng thể tích

khô của đất ?

Giải:

Xác

W=



định



độ



ẩm



tự



nhiên



của



đất



theo



công



thức



(2.2)



Gw

108 − 79,5

.100% =

.100 = 36%

Gs

79,5



Khối lượng thể tích khô của đất xác định theo công thức (2.4)

γC =



GS

γW

1,8

=

=

= 1,323(g / cm3 )

V 1 + 0, 01W 1 + 0, 01.36



2.1.2.2. Độ rỗng của đất

Độ rỗng của đất là tổng thể tích lỗ rỗng trong một đơn vị thể tích đất.

Độ rỗng của đất được tính toán bằng tỉ số giữa tổng thể tích lỗ rỗng và khe nứt tự

nhiên với thể tích của mẫu đất.

n=



Trong đó:



γ

Vn

.100% = 1 − C .100%

V

∆S



(2.5)



Vn - Tổng thể tích lỗ rỗng và khe nứt của đất (cm3)



Độ rỗng của đất phụ thuộc vào thành phần hạt của đất, thành phần khoáng vật và

mức độ nén chặt của đất.

Ví dụ 2.5: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định độ rỗng của đất ?

2.1.2.3. Hệ số rỗng của đất

Là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng trong đất và thể tích hạt của mẫu đất. Hệ số rỗng

của đất là giá trị không có thứ nguyên (đơn vị).

e=



Vn ∆S

=

−1

VS γ C



(2.6)



Mối quan hệ giữa độ rỗng và hệ số rỗng của đất: e =



n

1− n



(2.7)



Dùng hệ số rỗng (e) biểu thị mức độ rỗng của đất thuận lợi hơn dùng n, vì thể

tích hạt đất là một trị số không đổi trong một đơn vị thể tích đất, do đó thể tích lỗ rỗng

của đất càng lớn thì e càng lớn. Vì vậy, hệ số rỗng là một chỉ tiêu có thể cho biết sơ bộ

đặc tính về độ chặt và cường độ của đất nên trong các quy phạm thiết kế nền thường

dùng e để phản ánh độ chặt của đất cát (bảng 2.3), làm cơ sở cho việc đánh giá cường

độ của chúng.

Bảng 2.3: Phân loại đất cát theo e



18



Loại đất



Chặt



Chặt vừa



Xốp



Cát chứa sỏi, cát thô, cát trung

Cát nhỏ

Cát bụi



e < 0,55

e < 0,60

e < 0,60



e = 0,55 - 0,70

e = 0,60 - 0,75

e = 0,60 - 0,80



e > 0,70

e > 0,75

e > 0,80



Ví dụ 2.6: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định hệ số rỗng của đất ?

2.1.2.4. Độ bão hòa nước của đất

Với khái niệm độ ẩm, chưa thể hình dung được đất đang xét có mức độ khô hay

ẩm như thế náo vì nó còn tùy thuộc vào độ rỗng của đất. Vì vậy, ngoài khái niệm về độ

ẩm (W), trong thực tế còn dùng khái niệm độ bão hòa nước (G) của đất để đánh giá

mức độ ẩm của chúng.

Theo định nghĩa, độ bão hòa của đất là tỉ số giữa khối lượng nước thực chứa

trong đất với khối lượng nước chứa đầy toàn bộ lỗ rỗng và khe nứt của nó.

G=



GW

GW

W.∆S

=

=

G W max Vn .∆ W e.∆ W



(2.8)



Trong đó:

GW - Khối lượng nước chứa trong lỗ rỗng và khe nứt của đất ở điều kiện tự

nhiên

GWmax - Khối lượng nước chứa trong các lỗ rỗng và khe nứt của đất trong điều

kiện bão hòa nước hoàn toàn (có nghĩa là trong đất chỉ chứa pha rắn và pha lỏng).

Đối với đất loại cát, mức độ bão hòa nước được phân chia như sau:

- G ≤ 0,5 (50%): Đất hơi ẩm.

- 0,5 < G ≤ 0,8 (80%): Đất ẩm.

- G > 0,8 (80%): Đất bão hòa.

Ví dụ 2.7: Từ các số liệu đã cho ở ví dụ 2.3. Hãy xác định độ bão hòa nước của

đất ?

2.2. TRẠNG THÁI VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI VẬT LÝ

CỦA ĐẤT

Trong xây dựng, nếu chỉ căn cứ vào các chỉ tiêu vật lý của đất thì chưa thể có sự

hiểu biết đầy đủ về một loại đất nào đó vì tính chất của đất không phải do lượng chứa

tương đối giữa các thể quyết định mà còn do tác dụng lẫn nhau giữa chúng, nhất là đối

với đất dính. Mặt khác, các chỉ tiêu vật lý chỉ cho khái niệm quan hệ giữa lượng giữa

các thể trong đất mà chưa nói lên trạng thái của đất (cứng, mềm, chặt, xốp,…). Vì vậy,

cần nghiên cứu trạng thái vật lý của đất.

2.2.1. Trạng thái và chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất dính

Như ta đã biết, đất dính thường chứa phần lớn những hạt có kích thước của hạt

keo, do đó trạng thái vật lý của loại đất này không chỉ có quan hệ tới lượng chứa tương

đối giữa các thể trong đất mà còn có quan hệ tới tác dụng mãnh liệt giữa hạt đất với

nước.

19



Trạng thái vật lý của đất dính được quyết định bởi độ ẩm và tác dụng lẫn nhau

giữa nước và hạt đất (hình 2.1).



Hình 2.1: Mối quan hệ giữa độ ẩm với sự thay đổi thể tích đối với trạng thái của đất dính



Trên hình 2.1, khi độ ẩm trong đất tăng lên thì đất chuyển từ trạng thái cứng, đến

nửa cứng, đến dẻo, rồi đến chảy, khi độ ẩm giảm xuống thì ngược lại. Trạng thái của

đất như vậy được gọi chung là trạng thái sệt và dùng chỉ tiêu độ sệt để đánh giá trạng

thái của đất.

2.2.1.1. Giới hạn Atterberg và chỉ số dẻo

Giới hạn Atterberg là những độ ẩm quá độ khi đất chuyển từ trạng thái này sang

trạng thái khác. Atterberg phân biệt 3 loại độ ẩm quá độ là giới hạn chảy, giới hạn dẻo

và giới hạn co.

Nghiên cứu giới hạn Atterberg có một ý nghĩa rất lớn, giúp ta phán đoán được

đặc trưng cơ lý của đất, phân loại đất.

Giới hạn chảy (WL - liquid limit) là độ ẩm quá độ khi đất chuyển từ trạng thái

dẻo sang trạng thái chảy. Lúc này, trong đất có một ít nước tự do nên các hạt dễ

chuyển dịch với nhau. Khi độ ẩm trong đất nhỏ hơn giới hạn chảy một chút thì đât bắt

đầu có tính dẻo. Vì vậy, độ ẩm này được gọi là độ ẩm giới hạn chảy.

Giới hạn dẻo (WP - plastic limit) là độ ẩm quá độ của đất chuyển từ trạng thái

nửa cứng sang trạng thái dẻo. Lúc này, trong đất chủ yếu chỉ có nước kết hợp mạnh.

Khi lượng nước nhỏ hơn giới hạn dẻo một chút thì tính chất cơ học của đất thay đổi rõ

rệt và mất tính dẻo. Vì vậy, độ ẩm này còn được gọi là độ ẩm giới hạn dẻo.

Giới hạn co (We - elastic limit) là độ ẩm quá độ khi đất chuyển từ trạng thái cứng

sang nửa cứng. Khi độ ẩm trong đất lớn hơn giới hạn co thì cùng với sự thay đổi lượng

chứa nước, thể tích của đất cũng thay đổi theo. Khi độ ẩm trong đất đạt tới giới hạn co

thì các hạt đất sắp xếp tương đối chặt, vì vậy cho dù có giảm độ ẩm, thể tích đất vẫn

không giảm.

Khi độ ẩm của đất dính biến thiên trong phạm vi giữa giới hạn chảy và giới hạn

dẻo thì đất thể hiện tính dẻo. Tính dẻo là một đặc trưng quan trọng của loại đất dính.

Dùng IP (Chỉ số dẻo - Plastic Index) để biểu thị phạm vi dẻo của đất dính.

20



I P = WL − WP



(2.9)



Chỉ số dẻo của đất dính càng lớn thì tính dẻo của nó càng cao và ngược lại. Chỉ

số dẻo phụ thuộc vào tính phân tán của đất, hình dạng và tính đàn hồi của hạt và đặc

biệt là thành phần khoáng trong đất. Theo kết cấu mạng tính thể của khoáng vật thì rõ

ràng đất loại sét monmorilonit có chỉ số dẻo lớn hơn loại kaolinit (hình 2.2).

Vì chỉ số dẻo phản ánh được tương đối đầy đủ các nhân tố ảnh hưởng tới tính

chất của đất dính nên trong thực tế, nó được dùng như một chỉ tiêu để phân loại đất

dính trong xây dựng.

Bảng 2.4: Phân loại đất theo chỉ số dẻo IP

Tên đất

Đất sét

Đất sét pha

Đất cát pha

Đất cát



Chỉ số dẻo IP

IP > 17

7 < IP ≤ 17

1 ≤ IP ≤ 7

IP < 1



Ví dụ 2.8: Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg của một loại đất cho kết quả

WP = 15%; WL = 34%; W = 30%. Hãy xác định tên của loại đất này?



Hình 2.2: Cấu trúc mạng tinh thể của monmorilonit và kaolinit



2.2.1.2. Chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất dính

Như đã nêu trên, khi độ ẩm của đất dính thay đổi thì độ cứng mềm (trạng thái độ

sệt) của nó cũng thay đổi theo. Nếu so sánh độ ẩm tự nhiên W của đât dính với độ ẩm

giới hạn chảy WL là độ ẩm giới hạn dẻo WP thì ta có các trường hợp sau:

W > WL : đất ở trạng thái chảy.

WL ≥ W ≥ WP : đất ở trạng thái dẻo.

W < WP : đất ở trạng thái rắn.

Căn cứ vào đó, người ta dùng chỉ tiêu độ sệt B (hay LI: Liquidity Index) để đánh

giá độ cứng mềm của đất dính.

B=



W − WP

W − WP

=

WL − WP

IP



(2.10)



Đánh giá trạng thái của đất theo B (bảng 2.4)

21



Bảng 2.5: Phân loại trạng thái của đất theo độ sệt B



Tên đất



Trạng thái



Độ sệt



Cứng

B<0

Dẻo

1≥B≥0

Chảy

B>1

Cứng

B<0

Nửa cứng

0,25 ≥ B ≥ 0

Dẻo cứng

0,50 ≥ B ≥ 0,25

Sét pha và sét

Dẻo mềm

0,75 ≥ B ≥ 0,50

Dẻo chảy

1 ≥ B ≥ 0,75

Chảy

B>1

Đất dính có B > 1 thường không thỏa mãn yêu cầu làm nền công trình, còn nếu

đất dính có B < 0 thì sức chịu tải của nó tốt. Cần chú ý rằng, khi làm thí nghiệm xác

định độ ẩm giới hạn chảy và độ ẩm giới hạn dẻo, mẫu đất đã bị phá hoại kết cấu nên

việc dùng chỉ tiêu độ sệt B để đánh giá trạng thái của đất dính còn bị hạn chế.

Cát pha



Ví dụ 2.9: Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg của một loại đất cho kết quả

WP = 15%; WL = 34%; W = 34%. Hãy xác định tên và trạng thái của loại đất này?

2.2.2. Trạng thái và chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất rời

Để đánh giá trạng thái vật lý của đất rời, thường dùng khái niệm về độ chặt. Vì

đất rời hoàn toàn không có tính dẻo, cho nên trạng thái của nó được biểu thị bằng độ

chặt là hợp lý nhất, nó được xác định từ các số liệu thí nghiệm trong phòng và hiện

trường. Đất rời càng chặt thì khả năng chịu lực càng lớn, tính ép co và tính thấm càng

nhỏ và ngược lại.

Trong thực tế, thường dùng hệ số rỗng e và độ chặt D để làm chỉ tiêu đánh giá

trạng thái của đất cát.

2.2.2.1. Hệ số rỗng của đất cát

Theo tài liệu tính toán và thống kê các hệ số rỗng ở trạng thái chặt nhất và xốp

nhất, xác định được từ trong phòng thí nghiệm, đối với các loại cát thạch anh có nguồn

gốc khác nhau, đem đối chiếu với độ chặt thiên nhiên của chúng và điều chỉnh lại,

người ta lập được bảng đánh giá độ chặt của đất loại cát (bảng 2.5)

Bảng 2.6: Tiêu chuẩn đánh giá độ chặt của đất cát



Loại đất

Cát sỏi, cát thô, cát trung

Cát nhỏ

Cát bụi

2.2.2.2. Độ chặt của đất cát



Chặt

e < 0,55

e < 0,60

e < 0,60



Độ chặt

Chặt vừa

0,55 ≤ e ≤ 0.70

0,60 ≤ e ≤ 0,75

0,60 ≤ e ≤ 0,80



Xốp

e > 0,70

e > 0,75

e > 0,80



Cách đánh giá độ chặt của đất cát dựa vào số liệu ở bảng 2.5 tuy tiện lợi nhưng

không dùng được cho mọi trường hợp vì các số liệu này chỉ lập ra cho các loại đất cát

thạch anh.

22



Để có thể đánh giá độ chặt của các loại cát bất kỳ và ở những địa phương bất kỳ,

trong thực tế thường dùng độ chặt D.

D=



Trong đó:



e max − e

e max − e min



(2.11)



e - hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái tự nhiên.

emax - hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái xốp nhất.

emin- hệ số rỗng của đất cát ở trạng thái chặt nhất.



Trong phòng thí nghiệm emax được xác định từ mẫu cát khô ở trạng thái xốp nhất.

Trạng thái này đạt được bằng cách đổ hoặc rót nhẹ nhàng cát vào trong ống lường có

vạch đo dung tích. emin thì ngược lại, được xác định từ mẫu cát ở trạng thái chặt nhất,

đạt được bằng cách cho từng lớp cát vào bình (có vạch đo dung tích) rồi đầm hoặc

rung hay gõ nhẹ vào bình nhiều lần. Sau khi có được thể tích và trọng lượng của cát

chặt nhất và xốp nhất sẽ suy ra γ cmax và γcmin . Từ đó tính được emax và emin theo công

thức (2.12a,b).

e max =



∆S

γ Cmin



− 1 (2.12a);



e min =



∆S

γ Cmax



− 1 (2.12b)



Trong xây dựng thường phân chia độ chặt D của cát thành 3 mức (bảng 2.6).

Bảng 2.7: Độ chặt D của cát



Loại cát

Độ chặt

Chặt

D > 0,67

Chặt vừa

0,67 ≥ D ≥ 0,33

Xốp

D < 0,33

Tuy nhiên cần chú ý rằng, đánh giá độ chặt của cát theo phương pháp này vẫn

còn nhược điểm do biện pháp thực hiện trạng thái xốp nhất và chặt nhất chưa đảm bảo

chính xác, còn mang tính chủ quan. Mặt khác, hệ số rỗng tự nhiên e 0 của cát cũng khó

xác định vì không lấy được mẫu cát nguyên dạng. Do vậy, hiện nay trong xây dựng

thường dùng phương pháp xuyên để đánh giá độ chặt của cát trong địa tầng.



23



CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

1/ Cho một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên vào hộp nhôm, cân được 462g. Sau đó

đem đi sấy khô ở nhiệt độ 1050C, cân lại được 364g. Xác định độ ẩm của đất, biết khối

lượng hộp nhôm là 39g.

2/ Phân tích một mẫu đất sét nguyên dạng trong phòng thí nghiệm cho các số liệu

ban đầu như sau:

- Thể tích dao vòng là 59cm3

- Trọng lượng dao vòng là 55,4g

- Trọng lượng đất ướt (kể cả dao vòng) là 171,8g

- Trọng lượng sau khi sấy là 157,51g

- Tỷ trọng của hạt đất là 2,8

Hãy xác định W, γw, γc, e, G

3/ Một loại đất sau khi thí nghiệm ta có các chỉ tiêu vật lý sau:

- Dung trọng tự nhiên là 1,85g/cm3

- Tỷ trọng là 2,68g/cm3

- Độ ẩm tự nhiên là 24%

Hãy tính e,G

4/ Một khối đất sét nặng 250g với dung trọng là 2g/cm 3 ; tỷ trọng là 2,7 và độ ẩm

tương ứng là 32%. Bây giờ muốn tăng độ ẩm của toàn bộ khối đất lên tới 35% thì phải

cho vào một lượng nước là bao nhiêu ?

5/ Muốn chế bị một loại đất để có hệ số rỗng là 0,65 cho một dao vòng đất thể

tích là 500cm3 hỏi phải dùng một lượng đất khô bao nhiêu và lượng nước đổ vào là

bao nhiêu ? Biết rằng đất này có tỷ trọng là 2,7.

6/ Hãy xác định trạng thái của đất cát sau :

- Mẫu tự nhiên có thể tích là 62cm3

- Cân được trọng lượng là 109,32g

- Sấy khô cân được là 90g

- Cát có tỷ trọng là 2,64

- Thể tích xốp nhất có thể tạo được là 75cm3 và chặt nhất là 50cm3

7/ Thí nghiệm xác định giới hạn Atterberg của một loại đất dính cho kết quả : WP

= 15% ; WL = 34%. Hãy xác định trạng thái tự nhiên của đất nếu biết rằng phân tích

mẫu nguyên dạng cho kết quả độ ẩm tự nhiên W = 30%.

Trạng thái tự nhiên của đất sẽ thay đổi như thế nào nếu trời mưa đã làm tăng độ

ẩm lên 40%.

8/ Muốn chế bị 1 loại đất để có e=0,65 ; W=25% cho một dao vòng đất thể tích

500cm3. Hỏi phải dùng một lượng đất khô là bao nhiêu và lượng nước đổ vào là bao

nhiêu. Biết đất có tỷ trọng là 2,7.

24



Chương 3

TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

Trong chương 1 chúng ta đã biết đất có một số đặc điểm chủ yếu như:

- Đất là môi trường rời rạc phân tán có tính rỗng cao do cấu tạo hạt tạo nên.

Trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí.

- Cường độ liên kết giữa các hạt rất nhỏ so với cường độ bản thân hạt đất.

Do những đặc điểm đó nên đất có một số tính chất sau đây khi chịu lực và tải

trọng, gọi là tính chất cơ học của đất:

- Dưới tác dụng của chênh lệch cột nước, nước có khả năng thấm qua lỗ rỗng liên

thông với nhau trong đất.

- Dưới tác dụng của ngoại lực hoặc trọng lượng bản thân, đất bị nén lún, lỗ rỗng

trong đất bị thu hẹp làm cho đất giảm nhỏ thể tích và chặt lại.

- Khi chịu tác dụng của lực cắt, khối đất có khả năng chống lại sự trượt nhờ lực

ma sát, lực liên kết và lực cản do sự xen cài của các hạt đất.

- Khi đầm, đất có khả năng chặt lại.

3.1. TÍNH THẤM CỦA ĐẤT

Tính thấm của đất là tính chất của đất cho phép dòng nước chảy qua trong một

điều kiện thuận lợi nào đó. Dòng nước thấm qua được gọi là dòng thấm.

Đất sở dĩ có tính thấm vì trong đất luôn luôn tồn tại các lỗ rỗng. Dòng chảy có

xuất hiện hay không lại phụ thuộc vào “điều kiện thuận lợi” đã xuất hiện hay chưa.

Điều kiện thuận lợi đó là kích thước của các lỗ rỗng (điều kiện bên trong) và áp lực

của dòng thấm (điều kiện bên ngoài) đủ lớn. Nói chung, kích thước lỗ rỗng và áp lực

dòng thấm càng lớn thì nước càng dễ thấm qua đất; kích thước lỗ rỗng và áp lực dòng

thấm đủ bé thì nước không thể thấm qua. Khái niệm đủ lớn hay đủ bé có liên quan

đồng thời cả hai yếu tố là kích thước lỗ rỗng và áp lực dòng thấm.

3.1.1. Định luật Darcy

Lỗ rỗng trong đất rất nhỏ, tuy đường rỗng liên thông với nhau nhưng không

thẳng, trái lại rất quanh co, do đó tốc độ nước thấm qua lỗ rỗng rất chậm, thuộc loại

thấm chảy tầng.

Năm 1856, nhà khoa học H.Darcy đã dựa vào kết quả thí nghiệm thấm đối với

đất cát ở trạng thái chảy tầng đã phát hiện quan hệ giữa vận tốc thấm và độ dốc thủy

lực là quan hệ đường thẳng, chúng tỷ lệ thuận với nhau như sau:

v = ki (3.1)



Trong đó:



hoặc



q = kiF (3.2)



v - vận tốc thấm (cm/s).

q - lưu lượng thấm (cm3/s).

i - độ dốc thủy lực.

F - diện tích mặt cắt mẫu đất vuông góc với dòng thấm (cm2).

k - hệ số tỷ lệ, gọi là hệ số thấm.

25