Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Cơ học đất – Đề 9

Phương pháp phân tích giới hạn cân bằng (limit equilibrium method) trong ổn định mái dốc giả thiết rằng mặt trượt có dạng hình học xác định, thường là hình tròn hoặc xoắn ốc logarit, để đơn giản hóa bài toán. Các giả thiết khác như đất là đàn hồi tuyến tính hoặc ứng suất phân bố đều không phù hợp với bản chất của bài toán ổn định mái dốc khi đất đạt trạng thái giới hạn.

Độ chặt tương đối (Dr) là một chỉ số quan trọng để đánh giá trạng thái độ chặt của đất rời, chủ yếu là đất cát và đất sạn. Dr được tính dựa trên hệ số rỗng lớn nhất (emax), hệ số rỗng nhỏ nhất (emin) và hệ số rỗng tự nhiên (e) của đất.

Trong thí nghiệm UU (Unconsolidated Undrained), mẫu đất không được cố kết và không được thoát nước trong cả giai đoạn gia tải đẳng hướng và giai đoạn cắt. Do đó, ứng suất tổng theo phương ngang (σ3) được giữ không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm. Các chỉ tiêu khác như ứng suất hữu hiệu, áp lực nước lỗ rỗng và thể tích mẫu đất có thể thay đổi.

Áp lực chủ động (active earth pressure) là áp lực nhỏ nhất mà đất tác dụng lên tường chắn, xảy ra khi tường chắn chuyển vị ra xa khối đất, cho phép đất giãn nở và giảm áp lực theo phương ngang. Ngược lại, áp lực bị động (passive earth pressure) xảy ra khi tường chắn chuyển vị vào phía khối đất.

Khi mực nước ngầm hạ thấp, áp lực nước lỗ rỗng (u) giảm (trở nên âm hơn hoặc ít dương hơn). Vì ứng suất hữu hiệu (σ') = ứng suất tổng (σ) - áp lực nước lỗ rỗng (u), và ứng suất tổng thường không đổi do trọng lượng bản thân đất không thay đổi đáng kể, việc giảm áp lực nước lỗ rỗng dẫn đến sự gia tăng ứng suất hữu hiệu trong đất.

Đất sét có cấu trúc hạt mịn và diện tích bề mặt lớn, tạo ra nhiều lỗ rỗng nhỏ giữ nước bằng lực mao dẫn mạnh mẽ, dẫn đến khả năng giữ nước tốt nhất so với các loại đất còn lại.

Hóa lỏng đất là hiện tượng đất mất khả năng chịu tải và cư xử như chất lỏng, thường xảy ra ở đất cát rời bão hòa nước khi chịu tải trọng động nhanh, lặp lại như động đất. Tải trọng động làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm ứng suất hữu hiệu đến gần bằng 0, dẫn đến mất liên kết giữa các hạt đất.

Trong thí nghiệm nén cố kết, khi áp lực hữu hiệu (p') tăng lên, hệ số rỗng (e) của đất giảm xuống. Mối quan hệ này không tuyến tính mà có dạng đường cong lõm xuống trên biểu đồ e-log(p'). Dạng đường cong này phản ánh quá trình nén chặt của đất và giảm thể tích lỗ rỗng khi chịu áp lực.

Thí nghiệm cột nước không đổi (constant head test) là phương pháp phù hợp và phổ biến để xác định hệ số thấm (k) của đất hạt thô (cát, sạn) trong phòng thí nghiệm. Phương pháp này duy trì cột nước không đổi trong quá trình thí nghiệm, dễ dàng đo lưu lượng nước thấm qua mẫu đất.

Trong phân tích ổn định mái dốc, hệ số an toàn (FS) là chỉ số đánh giá mức độ ổn định của mái dốc, được định nghĩa là tỷ số giữa mô men kháng trượt (moment chống lại sự trượt) và mô men gây trượt (moment gây ra sự trượt). FS > 1 cho thấy mái dốc ổn định.

Theo tiêu chuẩn phân loại đất của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), á cát (silt) có kích thước hạt từ 0.002 mm đến 0.05 mm. Vì vậy, đường kính hạt lớn nhất của á cát là 0.05 mm.

Đối với đất cát, lún cố kết xảy ra rất nhanh, chủ yếu là lún tức thời. Độ lún ít phụ thuộc vào thời gian chịu tải sau khi tải trọng được đặt. Các yếu tố quan trọng hơn ảnh hưởng đến độ lún của móng trên nền cát là độ chặt của cát, kích thước móng (chiều rộng) và chiều sâu chôn móng.

Cường độ chịu cắt là tính chất cơ học, thể hiện khả năng chống lại ứng suất cắt của đất. Các lựa chọn còn lại (độ ẩm, độ chặt, thành phần hạt) đều là các tính chất vật lý, mô tả trạng thái và cấu tạo của đất.

Hệ số rỗng (e) là một chỉ tiêu quan trọng mô tả trạng thái độ chặt của đất, được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích lỗ rỗng (Vv) và thể tích hạt rắn (Vs): e = Vv / Vs.

Góc ma sát trong (φ) thể hiện khả năng chống trượt do ma sát giữa các hạt đất. Đất cát, đặc biệt là cát chặt, có góc ma sát trong lớn nhất do các hạt có hình dạng xù xì, kích thước lớn và độ chặt cao, tạo ra ma sát lớn giữa các hạt. Đất sét có lực dính lớn hơn nhưng góc ma sát trong thường nhỏ hơn cát.

Thí nghiệm cắt phẳng (direct shear test) là thí nghiệm cắt nhanh, trong đó mẫu đất bị ép trượt dọc theo một mặt phẳng được xác định trước (thường là mặt phẳng nằm ngang giữa hai nửa hộp cắt). Đây là một trong những điểm khác biệt chính so với thí nghiệm nén ba trục, nơi mặt trượt hình thành tự nhiên.

Lún cố kết thứ cấp xảy ra sau khi quá trình cố kết sơ cấp (thoát nước lỗ rỗng) đã gần như hoàn tất. Nó chủ yếu do sự biến dạng dẻo (creep) của bộ khung hạt đất dưới ứng suất hữu hiệu không đổi theo thời gian, đặc biệt đáng kể ở đất sét hữu cơ.

Nguyên lý ứng suất hữu hiệu của Terzaghi là nền tảng của cơ học đất, phát biểu rằng ứng suất hữu hiệu (σ') chịu bởi bộ khung hạt đất quyết định các tính chất cơ học của đất, và được tính bằng ứng suất tổng (σ) trừ đi áp lực nước lỗ rỗng (u): σ' = σ - u.

Góc nghỉ tự nhiên là góc dốc lớn nhất mà một khối vật liệu rời (như cát, sỏi) có thể duy trì trạng thái ổn định khi đổ đống tự do. Góc này phản ánh cường độ chịu cắt của vật liệu rời, cụ thể là góc ma sát trong của nó. Vật liệu có góc ma sát trong lớn sẽ có góc nghỉ tự nhiên lớn hơn.

Thí nghiệm Casagrande, hay còn gọi là thí nghiệm giới hạn chảy, là phương pháp tiêu chuẩn để xác định giới hạn chảy của đất sét. Thí nghiệm này dựa trên việc quan sát số lần va đập cần thiết để rãnh khía trên mẫu đất khép lại dưới tác động của va đập.

Đầm chặt đất nền là biện pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu nguy cơ hóa lỏng đất. Đầm chặt làm tăng độ chặt của đất cát rời, giảm hệ số rỗng và độ bão hòa, từ đó tăng cường khả năng chống lại hóa lỏng khi có tải trọng động. Các biện pháp khác không trực tiếp giải quyết nguyên nhân gây hóa lỏng (đất rời bão hòa nước).

Thí nghiệm nén cố kết được sử dụng để xác định các thông số cố kết của đất, không phải cường độ chịu cắt. Các thí nghiệm cắt cánh, nén ba trục và cắt phẳng đều là các phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp để xác định cường độ chịu cắt của đất trong các điều kiện khác nhau.

Công thức Darcy mô tả dòng thấm qua môi trường xốp, phát biểu rằng vận tốc thấm (v) tỷ lệ thuận với cả hệ số thấm (k) và độ dốc thủy lực (i): v = k * i. Hệ số thấm đặc trưng cho khả năng dẫn nước của đất, còn độ dốc thủy lực là gradient áp suất gây ra dòng thấm.

Đối với tường chắn đất trọng lực, ổn định trượt là yếu tố thường được kiểm tra đầu tiên và quan trọng nhất. Tường chắn phải đủ khả năng chống lại lực đẩy ngang của đất để không bị trượt dọc theo đáy móng. Sau khi đảm bảo ổn định trượt, các yếu tố ổn định khác như lật, sức chịu tải và trượt sâu cũng cần được kiểm tra.

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) là một phương pháp khảo sát địa chất công trình để đánh giá độ chặt của đất, không phải là phương pháp cải tạo nền đất yếu. Các phương pháp còn lại (đầm nén động, gia cố bằng bấc thấm, thay đất) đều là các kỹ thuật cải tạo nền đất yếu để tăng cường độ chịu tải và giảm độ lún.

Thí nghiệm tỷ trọng kế (hydrometer test) được sử dụng để phân tích thành phần hạt của đất có kích thước nhỏ, đặc biệt là phần trăm hàm lượng hạt sét và á sét. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc lắng đọng của các hạt trong môi trường nước theo định luật Stokes, cho phép xác định được kích thước hạt nhỏ nhất của đất sét (dưới 0.075mm, thường đến 0.001mm).

Hệ số thấm (k) đặc trưng cho khả năng dẫn nước của đất. Yếu tố chính quyết định hệ số thấm là kích thước và độ liên tục của lỗ rỗng trong đất. Lỗ rỗng lớn và liên tục tạo điều kiện cho nước dễ dàng di chuyển qua đất, dẫn đến hệ số thấm cao hơn.

Độ cố kết trong thí nghiệm nén cố kết được đánh giá thông qua độ lún của mẫu đất theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng không đổi. Độ lún phản ánh quá trình thoát nước và giảm thể tích lỗ rỗng trong đất khi cố kết.

Độ bão hòa (S) thể hiện mức độ lấp đầy lỗ rỗng của đất bằng nước, được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm giữa thể tích nước (Vw) và thể tích lỗ rỗng (Vv): S = (Vw / Vv) * 100%.

Công thức sức chịu tải của nền móng nông theo Terzaghi là công thức cổ điển, chủ yếu xét đến trường hợp tải trọng thẳng đứng. Nó không trực tiếp xét đến tải trọng ngang tác dụng lên móng. Các yếu tố khác như góc ma sát trong, lực dính của đất và chiều sâu chôn móng đều được bao gồm trong công thức.