CHƯƠNG 3

CƯỜNG ĐỘ KHÁNG CẮT CỦA

ĐẤT CÁT VÀ ĐẤT SÉT

CHƯƠNG VI

CƯỜNG ĐỘ KHÁNG CẮT CỦA ĐẤT CÁT VÀ ĐẤT SÉT

NỘI DUNG § 1

3.1 3.1 GiGiớớii thithiệệuu chungchung

3.2 3.2 GGóócc nghnghỉỉ ccủủaa đđấấtt ccáátt

3.3 3.3 ỨỨngng xxửử ccủủaa đđấấtt ccáátt bãobão hòahòa khikhi ccắắttthothoáátt nưnướớcc

3.4 3.4 ẢẢnhnh hưhưởởngng ccủủaa hhệệ ssốố rrỗỗngng vvàà áápp llựựccththẳẳngng đđứứngng đđếếnn ssựự thaythay đđổổii ththểể ttííchch

NỘI DUNG § 2

3.5 3.5 ỨỨngng xxửử ccủủaa đđấấtt ccáátt bãobão hòahòa khikhi ccắắttkhôngkhông thothoáátt nưnướớcc

3.6 3.6 NhNhữữngng yyếếuu ttốố ảảnhnh hưhưởởngng đđếếnn ssứứcckhkháángng ccắắtt ccủủaa đđấấtt ccáátt

3.7 3.7 HHóóaa llỏỏngng vvàà ứứngng xxửử linhlinh đđộộngng chuchu kkỳỳccủủaa đđấấtt ccáátt bãobão hòahòa

§ 1

3.1 3.1 GiGiớớii thithiệệuu chungchung1. KN 1. KN vvềề cưcườờngng đđộộ khkháángng ccắắtt ccủủaa đđấấtt ( (CĐKCCĐKC))

2. Ý 2. Ý nghnghĩĩaa trong trong xâyxây ddựựngng nnóóii chungchung

‘’‘’ ứứngng susuấấtt ccắắtt ttớớii hhạạnn hay hay ccựựcc đđạạii mmàà đđấấtt ccóó ththểểchchịịuu đđựựngng’’’’

- Ý nghĩa quan trọng trong thiết kế công trình bởi vìkhi sử dụng các hệ số an toàn cao thì các ứngsuất cắt thực tế hình thành trong đất dưới tácdụng của tải trọng nhỏ hơn rất nhiều so với cácứng suất gây ra phá huỷ công trình.

§ 1

- Thí nghiệm hiện trường

5. Giới thiệu các ký hiệu được dùng trong chương

3. 3. MMộộtt ssốố phươngphương phpháápp ththíí nghinghiệệmm xxáácc đđịịnhnh CĐKC CĐKC ccủủaa đđấấtt

- Thí nghiệm trong phòng

4. 4. YêuYêu ccầầuu kikiếếnn ththứứccChươngChương nnààyy ssẽẽ llààmm ssáángng ttỏỏ mmốốii quanquan hhệệ cơcơ bbảảnn gigiữữaaứứngng susuấấtt vvàà bibiếếnn ddạạngng vvàà bibiểểuu hihiệệnn chchốốngng ccắắtt ccủủaa đđấấttthôngthông qua qua ccáácc kkếếtt ququảả ththíí nghinghiệệmm trong trong phòngphòng ccủủaa mmộộttssốố loloạạii đđấấtt điđiểểnn hhììnhnh. Qua . Qua đâyđây, , hyhy vvọọngng ccóó ththểể gigiúúppbbạạnn nhnhậậnn bibiếếtt đưđượợcc mmộộtt ssốố bibiểểuu hihiệệnn ccủủaa đđấấtt khikhi bbịị ccắắtt

§ 1

3.2 3.2 GGóócc nghnghỉỉ ccủủaa đđấấtt ccáátt1. 1. GiGiớớii thithiệệuu chungchung

HHììnhnh 3.1 3.1 SSựự ttạạoo ththàànhnh ccủủaa ccáácc ccồồnn ccáátt vvàà minh minh hhọọaa ggóócc nghnghỉỉccủủaa ccáátt

KhKhááii ququáátt vvềề ggóócc nghnghỉỉ ccủủaa đđấấtt vvàà ssựự hhììnhnh ththàànhnh đđụụnn ccáátt

HHììnhnh 3.2 3.2 ảảnhnh ccáácc đđụụnn ccáátt ngongoààii ththựựcc ttếếHHììnhnh 3.3 3.3 GGóócc nghnghỉỉ ccủủaa mmộộtt ssốố loloạạii vvậậtt liliệệuu rrờờii

§ 1

2. 2. GGóócc nghnghỉỉ khôkhô vvàà ggóócc nghnghỉỉ ưướớtt

4. Ý 4. Ý nghnghĩĩaaccủủaa viviệệccnghiênnghiênccứứuu xxááccđđịịnhnh ggóóccnghnghỉỉ khôkhô, , ưướớtt

§ 1

3.3 3.3 ỨỨngng xxửử ccủủaa đđấấtt ccáátt bãobão hòahòa khikhi ccắắtt thothoááttnưnướớcc1. 1. SơSơ đđồồ ththíí nghinghiệệmm

SơSơ đđồồ ththíínghinghiệệmm nnéénnbaba trtrụụcc ccốố kkếếttthothoáátt nưnướớcc(CD) (CD) ccóó đođothaythay đđổổii ththểểttííchch

HHììnhnh 3.43.4

NNếếuu mmẫẫuu đđấấtt bãobão hohoàà →→ ddễễ ddààngng đođo đưđượợcc lưlượợngngnưnướớcc điđi vvààoo hohoặặcc điđi rara khkhỏỏii mmẫẫuu, , ccũũngng chchíínhnh llàà ssựựbibiếếnn đđổổii ththểể ttííchch vvàà ccũũngng llàà ssựự bibiếếnn đđổổii hhệệ ssốố rrỗỗngng ccủủaammẫẫuu đđấấtt. . LưLượợngng nưnướớcc điđi rara khkhỏỏii mmẫẫuu đđấấtt trong trong ququáátrtrììnhnh ccắắtt ththểể hihiệệnn ssựự gigiảảmm ththểể ttííchch ccủủaa mmẫẫuu, , vvàà ngưngượợccllạạii llàà ssựự tăngtăng ththểể ttííchch ccủủaa mmẫẫuu. Trong . Trong ccảả haihai ththíínghinghiệệmm, , áápp llựựcc đđẳẳngng hưhướớngng σσcc bbằằngng vvớớii σσ33 gigiữữ khôngkhôngđđổổii vvàà ứứngng susuấấtt ddọọcc trtrụụcc giagia tăngtăng chocho đđếếnn khikhi xxảảyy rarassựự phpháá hohoạạii mmẫẫuu đđấấtt. .

NX:NX:

§ 1

2. 2. CCáácc ccááchch xxáácc đđịịnhnh đđấấtt ởở trtrạạngng ththááii phpháá hohoạạii

SSựự phpháá hohoạạii đưđượợcc xxáácc đđịịnhnh theotheo::

1. 1. ĐĐộộ llệệchch ứứngng susuấấtt chchíínhnh llớớnn nhnhấấtt ((σ1 – σ3)max

2. 2. HHệệ ssốố ứứngng susuấấtt chchíínhnh hihiệệuu ququảả llớớnn nhnhấấtt, (, (σ’1/σ’3)max

3. 3. ττ = = ((σ1 – σ3)/2 ttạạii mmộộtt bibiếếnn ddạạngng quyquy đđịịnhnh

1. (1. (σ1 – σ3)max xxáácc đđịịnhnh ttạạii ththờờii điđiểểmm phpháá hohoạạii, , ccũũngng llààcưcườờngng đđộộ khkháángng nnéénn ccủủaa mmẫẫuu đđấấtt..

ChChúú ý:ý:

2. 2. Thí nghiệm cắt mẫu cát rời, khi ứng suất gia tăng thìhệ số rỗng giảm từ el (e-rời) xuống ecl (ec - rời), rấtgần với e giới hạn ecrit. Casagrande (1936a) gọi là hệsố rỗng cuối cùng, tại đó xảy ra biến dạng liên tục khiđộ lệch ứng suất chính không đổi, là e tới hạn.

2. 2. KhiKhi ccắắtt mmẫẫuu ccáátt chchặặtt, , đđộộ llệệchch ứứngng susuấấtt chchíínhnh đđạạtt gigiáátrtrịị max, max, sausau đđóó gigiảảmm ttớớii ggầầnn gigiáá trtrịị (s(s11--ss33))ult ult ccủủaa ccáátt rrờờii. . ĐưĐườờngng cong cong quanquan hhệệ ứứngng susuấấtt--hhệệ ssốố rrỗỗngng chocho ththấấyyban ban đđầầuu mmẫẫuu ccáátt chchặặtt gigiảảmm nhnhẹẹ ththểể ttííchch, , sausau đđóó phphììnhnhrara hay hay nnởở rara đđạạtt ttớớii eecdcd ((ee--chchặặtt) )

HHììnhnh 3.5: 3.5: ThThíínghinghiệệmm baba trtrụụcc trêntrênccáácc mmẫẫuu ‘‘xxốốpp’’ vvàà‘‘chchặặtt’’ ccủủaa mmộộtt loloạạiiccáátt điđiểểnn hhììnhnh(a(a) ) ĐưĐườờngng cong cong ứứngngsusuấấtt--bibiếếnn ddạạngng; (b) ; (b) BiBiếếnn đđổổii hhệệ ssốố rrỗỗngngkhikhi ccắắtt ((theotheoHirschfeldHirschfeld. 1963). 1963)

§ 1

3.4 3.4 ẢẢnhnh hưhưởởngng ccủủaa hhệệ ssốố rrỗỗngng vvàà áápp llựựcc đđẳẳngnghưhướớngng đđếếnn ssựự thaythay đđổổii ththểể ttííchch

1. 1. MMộộtt ssốố KN KN vvàà côngcông ththứứcc ccầầnn quanquan tâmtâm

-- ĐĐộộ llệệchch ứứngng susuấấtt chchíínhnh

-- TTạạii ththờờii điđiểểmm phpháá hohoạạii

-- HHệệ ssốố ứứngng susuấấtt chchíínhnh

(3(3--1)1)

(3(3--2)2)

(3(3--3)3)

-- ĐĐộộ chchặặtt tươngtương đđốốii

-- HHệệ ssốố rrỗỗngng gigiớớii hhạạnn eecritcrit vvàà, , gigiáánn titiếếpp

-- BiBiếếnn ddạạngng ththểể ttííchch

(3(3--5)5)

(3(3--6)6)

2. 2. BiBiểểuu đđồồ quanquan hhệệ ứứngng susuấấtt -- bibiếếnn ddạạngng vvàà hhệệssốố rrỗỗngng đđốốii vvớớii ccáátt chchặặtt vvàà ccáátt xxốốpp

HHììnhnh 3.6: 3.6: KKếếtt ququảả ththíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc thothoáátt nưnướớcc điđiểểnn hhììnhnh ccủủaammẫẫuu ccáátt chchặặtt ởở sôngsông SacramentoSacramento-- ttỷỷ ssốố ứứngng susuấấtt chchíínhnh vvàà bibiếếnn

ddạạngng ddọọcc trtrụụcc

HHììnhnh 3.7: 3.7: KKếếtt ququảả ththíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc thothoáátt nưnướớcc điđiểểnn hhììnhnh ccủủaammẫẫuu ccáátt chchặặtt ởở sôngsông SacramentoSacramento-- bibiếếnn ddạạngng ththểể ttííchch vvớớii bibiếếnn ddạạngng

ddọọcc trtrụụcc (Theo Lee, 1965)(Theo Lee, 1965)

HHììnhnh 3.8: 3.8: KKếếtt ququảả ththíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc thothoáátt nưnướớcc điđiểểnn hhììnhnh ccủủaammẫẫuu ccáátt chchặặtt ởở sôngsông SacramentoSacramento-- bibiếếnn ddạạngng ththểể ttííchch vvớớii bibiếếnn ddạạngng

ddọọcc trtrụụcc (Theo Lee, 1965)(Theo Lee, 1965)

HHììnhnh 3.9 3.9 QuanQuan hhệệ gigiữữaa bibiếếnn ddạạngng ththểể ttííchch llúúcc phpháá hohoạạii vvớớii hhệệ ssốố rrỗỗngng khikhikkếếtt ththúúcc ccốố kkếếtt ttừừ ththíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc thothoáátt nưnướớcc vvớớii nhinhiềềuu ccấấpp áápp

llựựcc đđẳẳngng hưhướớngng

3. 3. QuanQuan hhệệ gigiữữaa BiBiếếnn thiênthiên ththểể ttííchch –– hhệệ ssốốrrỗỗngng ứứngng vvớớii ccáácc áápp llựựcc bubuồồngng

HHììnhnh 3.10: 3.10: QuanQuan hhệệ gigiữữaa hhệệ ssốố rrỗỗngng gigiớớii hhạạnn vvớớii áápp llựựcc đđẳẳngng hưhướớngngttừừ ththíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc thothoáátt nưnướớcc. . SSốố liliệệuu trong trong HHììnhnh 3.93.9

HHììnhnh 3.11 3.11 QuanQuan hhệệ gigiữữaa bibiếếnn ddạạngng ththểể ttííchch llúúcc phpháá hohoạạii vvớớii ứứngng susuấấttccốố kkếếtt hihiệệuu ququảả chocho ccáácc hhệệ ssốố rrỗỗngng ban ban đđầầuu khkháácc nhaunhau

4. 4. QuanQuan hhệệ gigiữữaa bibiếếnn thiênthiên ththểể ttííchch vvớớii ứứngng susuấấtt ccốố kkếếtthihiệệuu ququảả vvớớii ccáácc hhệệ ssốố rrỗỗngng ban ban đđầầuu khkháácc nhaunhau

HHììnhnh 3.12 3.12 LýLýtưtưởởngng hhóóaa ssốốliliệệuu bibiếếnnddạạngng ththểể ttííchchttừừ ththíí nghinghiệệmmnnéénn baba trtrụụccthothoááttnưnướớc:(ac:(a) ) ∆∆V/VV/Vo o ~ ~ eeoo; ; (b) (b) ∆∆V/VV/Voo~~σσ’’33

HHììnhnh 3.13 3.13 BiBiểểuu đđồồ PeacockPeacock

§ 23.5 3.5 ỨỨngng xxửử ccủủaa đđấấtt ccáátt bãobão hòahòa khikhi ccắắtt thothoáátt nưnướớcc

1. 1. SSựự khkháácc nhaunhau cơcơ bbảảnn gigiữữaa ththíí nghinghiệệmm thothoáátt nưnướớcc vvớớii ththíínghinghiệệmm khôngkhông thothoáátt nưnướớcc-- BiBiếếnn thiênthiên ththểể ttííchch ccủủaa mmẫẫuu khikhi giagia ttảảii đđứứngng-- ÁÁpp llựựcc nưnướớcc llỗỗ rrỗỗngng ccựựcc đđạạii

2. Biểu thức các trạng thái ứng suất tại thời điểm phá hoại-- ÁÁpp llựựcc llỗỗ rrỗỗngng dưdư

-- ĐĐộộ llệệchch ứứngng susuấấtt chchíínhnh

HHììnhnh 3.14 3.14 CCáácc vòngvòngMohr Mohr ccủủaa ththíí nghinghiệệmmnnéénn baba trtrụụcc khôngkhôngthothoáátt nưnướớcc vvàà thothoááttnưnướớcc ((a)Ta)Trưrườờngng hhợợppσσ’’3C > σσ’’3crit3crit

(b) (b) TrưTrườờngng hhợợppσσ’’3C > σσ3crit3crit

Bảng 3.1 Tổng kết những KN trên các hình trong phần này

Tất cả các vòng Morh giống nhau: bởi vì không có sựthay đổi thể tích, Du = 0 trong khi thí nghiệm

s’3c = s’3crit

Lớn hơn thoátnước: Phía tráivòng Morh ứngsuất hiệu quả

Lớn hơn thoátnước: Phía phảivòng Morh ứngsuất tổng s’3f > s’3c

Nhỏ hơn khôngthoát nước

s’3c < s’3crit

Nhỏ hơn thoátnước: Phía phảivòng Morh ứngsuất hiệu quả

Nhỏ hơn thoátnước: Phía bêntrái vòng Morh ứngsuất tổng s’3f < s’3c

Lớn hơn khôngthoát nước

s’3c > s’3crit

Không thoátnước, Tổng

Không thoát nước, Hiệu quả

Thoát nước,Hiệu quả = Tổng

Vòng MorhÁp lực cốkết hiệu

quả Cho:Cho:

VVíí ddụụ 11

ThThíí nghinghiệệmm nnéénn baba trtrụụcc ccốố kkếếtt thothoáátt nưnướớcc (CD) (CD) vvớớiimmẫẫuu đđấấtt rrờờii. . MMẫẫuu phpháá hohoạạii khikhi ttỷỷ ssốố σσ’’11//σσ’’33 = 4, = 4, ứứngngsusuấấtt chchíínhnh hihiệệuu ququảả nhnhỏỏ nhnhấấtt σσ’’33 = 100 = 100 kPakPa..

a.a. TTíínhnh ФФ’’..b.b. TTíínhnh đđộộ llệệchch ứứngng susuấấtt chchíínhnh khikhi mmẫẫuu phpháá hohoạạiic.c. VVẽẽ vòngvòng Mohr Mohr vvàà đưđườờngng baobao phpháá hohoạạii Mohr.Mohr.

YêuYêu ccầầuu::