Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Cơ học đất – Đề 14

Hệ số thấm của đất phụ thuộc vào kích thước lỗ rỗng và độ liên kết giữa các lỗ rỗng. Đất cát có kích thước hạt lớn và lỗ rỗng liên thông tốt, do đó có hệ số thấm lớn nhất trong các loại đất kể trên. Đất sét có hạt nhỏ, lỗ rỗng nhỏ và kém liên thông, dẫn đến hệ số thấm rất nhỏ.

Hiện tượng hóa lỏng đất xảy ra khi đất cát rời bão hòa nước mất khả năng chịu cắt và cư xử như chất lỏng dưới tác dụng của tải trọng động, thường là do động đất. Tải trọng động làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm ứng suất hữu hiệu, và làm đất mất độ ổn định.

Trong thí nghiệm nén cố kết, đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa độ rỗng (e) của đất và áp lực (p) tác dụng lên đất được gọi là đường cong cố kết (consolidation curve) hoặc đường cong nén lún. Đường cong này thể hiện quá trình giảm độ rỗng của đất dưới áp lực và được dùng để xác định các chỉ số nén lún.

Thí nghiệm nén cố kết một chiều (Oedometer test) mô phỏng quá trình lún cố kết của đất dưới tải trọng. Kết quả thí nghiệm này chủ yếu được dùng để xác định hệ số thấm (từ tốc độ cố kết) và các hệ số nén lún (như hệ số nén thể tích mv, hệ số nén a) của đất, phục vụ tính toán lún.

Thí nghiệm cột nước không đổi (Constant Head Permeability Test) là phương pháp phù hợp để xác định hệ số thấm của đất có độ thấm lớn như đất cát. Trong thí nghiệm này, chiều cao cột nước được giữ không đổi, và lưu lượng nước thấm qua mẫu đất được đo để tính hệ số thấm.

Lún cố kết của đất sét chủ yếu do sự thoát nước từ lỗ rỗng trong đất khi chịu tải trọng. Do độ thấm của sét thấp, nước thoát ra chậm, dẫn đến quá trình cố kết diễn ra từ từ theo thời gian, làm giảm thể tích lỗ rỗng và gây lún.

Độ ẩm, khối lượng riêng, và giới hạn chảy (thuộc giới hạn Atterberg) là các chỉ tiêu vật lý, mô tả trạng thái và thành phần của đất. Hệ số thấm là chỉ tiêu thủy lực, mô tả khả năng dẫn nước của đất, liên quan đến dòng chảy trong đất, không phải là chỉ tiêu vật lý thuần túy.

Đầm rung sâu, gia tải trước, và đầm nén bề mặt là các biện pháp gia cố nền đất bằng phương pháp cơ học, tác động cơ học để tăng độ chặt và cải thiện tính chất cơ lý của đất. Ổn định hóa học bằng vôi xi măng là phương pháp gia cố hóa học, sử dụng các chất hóa học để liên kết các hạt đất và cải thiện tính chất đất.

Lý thuyết Terzaghi về sức chịu tải của móng nông dựa trên giả thiết nền đất là môi trường cứng - dẻo lý tưởng (rigid-plastic). Giả thiết này đơn giản hóa bài toán bằng cách bỏ qua biến dạng đàn hồi trước khi đất đạt trạng thái dẻo và phá hoại.

Thí nghiệm cắt cánh (Vane shear test) thích hợp để xác định sức chống cắt không thoát nước của đất sét mềm và đất yếu tại hiện trường. Phương pháp này nhanh chóng và ít gây xáo trộn mẫu, phù hợp với đất nhạy cảm.

Cọc nhồi (bored piles) là loại cọc bê tông cốt thép được thi công bằng cách khoan tạo lỗ và đổ bê tông tại chỗ. Cọc nhồi có khả năng chịu tải trọng lớn và chiều dài lớn, thường được sử dụng để truyền tải trọng công trình qua lớp đất yếu đến lớp đất chịu lực tốt ở sâu, đặc biệt hiệu quả trong nền đất có lớp đất yếu dày.

Biểu đồ pha của đất (three-phase diagram) mô tả thành phần thể tích và khối lượng của đất (pha rắn, pha lỏng, pha khí). Đường bão hòa (Saturation Line) phân chia trạng thái đất thành đất khô (chưa bão hòa, có pha khí) và đất bão hòa nước (không có pha khí, lỗ rỗng hoàn toàn chứa nước).

Độ chặt tương đối (Dr) là chỉ tiêu được sử dụng để đánh giá trạng thái độ chặt của đất rời, chủ yếu là đất cát và đất граvel. Dr được tính dựa trên độ rỗng lớn nhất, độ rỗng nhỏ nhất và độ rỗng tự nhiên của đất, cho biết đất ở trạng thái rời, trung bình hay chặt.

Đối với móng nông trên nền đất cát chặt, hình thức phá hoại thường là phá hoại cắt tổng quát (General Shear Failure). Đặc trưng của loại phá hoại này là sự hình thành rõ ràng vùng trượt dẻo dưới móng và sự trồi lên của đất ở hai bên móng, kèm theo lún lớn và đột ngột.

Hệ số an toàn (FS) trong phân tích ổn định mái dốc là tỷ số giữa tổng lực chống trượt (khả năng giữ ổn định mái dốc) và tổng lực gây trượt (xu hướng làm mái dốc mất ổn định). FS > 1 cho thấy mái dốc ổn định, FS < 1 cho thấy mái dốc không ổn định.

Giới hạn dẻo (PL) là một trong các giới hạn Atterberg, là độ ẩm mà tại đó đất bắt đầu chuyển từ trạng thái dẻo (có thể biến dạng dẻo mà không nứt vỡ) sang trạng thái nửa cứng (bắt đầu xuất hiện vết nứt khi biến dạng). PL được xác định bằng thí nghiệm lăn chỉ.

Công thức Darcy mô tả dòng thấm qua môi trường xốp như đất: v = k * i, trong đó v là vận tốc thấm, k là hệ số thấm, và i là độ dốc thủy lực. Vận tốc thấm tỷ lệ thuận với cả hệ số thấm (k) và độ dốc thủy lực (i). Độ nhớt của nước tỷ lệ nghịch với hệ số thấm (k).

Ứng suất hữu hiệu (σ') là ứng suất thực sự mà các hạt đất chịu. Theo Terzaghi, ứng suất hữu hiệu được tính bằng tổng ứng suất (σ) trừ đi áp lực nước lỗ rỗng (u): σ' = σ - u. Áp lực nước lỗ rỗng làm giảm ứng suất tác dụng lên bộ khung hạt đất.

Độ chặt của đất cát quyết định mức độ liên kết giữa các hạt cát. Đất cát càng chặt, các hạt liên kết càng tốt, ma sát nội tăng, dẫn đến sức chống cắt của đất tăng lên đáng kể. Độ chặt ít ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm, khối lượng thể tích có thay đổi nhưng không lớn bằng sức chống cắt, và đất cát không có độ dẻo.

Quá trình phong hóa đất là một quá trình phức tạp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, trong đó nước, gió, nhiệt độ, sinh vật và thời gian là các yếu tố chủ yếu, tác động đồng thời và tương hỗ lẫn nhau để phá vỡ và biến đổi đá gốc thành đất.

Hệ số nén lún (mv) hay còn gọi là hệ số nén thể tích, định lượng độ nén lún của đất. mv được định nghĩa là độ giảm thể tích tương đối (ứng biến thể tích) của đất trên một đơn vị tăng ứng suất hữu hiệu. mv càng lớn, đất càng dễ bị nén lún.

Góc ma sát trong (φ) là một thành phần của sức chống cắt của đất, thể hiện ma sát giữa các hạt đất khi chúng trượt lên nhau. Góc ma sát trong càng lớn, ma sát giữa các hạt càng lớn, sức chống cắt do ma sát càng cao.

Gia cố bằng cọc đất, đầm nén chặt mặt đất, và thay đất là các phương pháp xử lý nền đất yếu để cải thiện tính chất cơ học của đất. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard Penetration Test) là một phương pháp khảo sát địa chất công trình để đánh giá độ chặt của đất, không phải là phương pháp xử lý nền.

Lực dính (c) là thành phần sức chống cắt không phụ thuộc vào ứng suất pháp, chủ yếu do lực hút phân tử và liên kết hóa học giữa các hạt. Lực dính có giá trị đáng kể nhất trong đất sét do thành phần khoáng sét có diện tích bề mặt lớn và khả năng liên kết mạnh. Đất cát và gravel chủ yếu có sức chống cắt do ma sát, lực dính rất nhỏ hoặc không đáng kể.

Thí nghiệm UU (Unconsolidated Undrained) trong thí nghiệm ba trục được thực hiện nhanh chóng, không cho phép thoát nước trong cả giai đoạn nén và giai đoạn cắt. Loại thí nghiệm này phù hợp để xác định sức chống cắt không thoát nước (su) của đất sét, đặc biệt là trong các bài toán ổn định ngắn hạn.

Đầm chặt lớp đất mặt, sử dụng vải địa kỹ thuật, và thay đất yếu bằng cát đều là các biện pháp làm tăng sức chịu tải của nền đất. Tăng độ ẩm của đất, đặc biệt là đất sét, thường làm giảm sức chịu tải do làm giảm ma sát nội và lực dính, tăng áp lực nước lỗ rỗng.

Trong thí nghiệm cắt trực tiếp, mặt trượt được cố định theo phương ngang, là mặt phân chia giữa hai nửa hộp cắt. Lực cắt được tác dụng theo phương ngang, gây trượt dọc theo mặt phân chia này. Đây là một hạn chế của thí nghiệm cắt trực tiếp so với thí nghiệm ba trục, vì mặt trượt thực tế trong đất có thể không phải là mặt phẳng ngang.

Chỉ số dẻo (PI) là một chỉ số quan trọng đánh giá độ dẻo của đất sét, được tính bằng hiệu số giữa giới hạn chảy (LL) và giới hạn dẻo (PL): PI = LL - PL. PI thể hiện khoảng độ ẩm mà đất ở trạng thái dẻo.

Thí nghiệm rây (sieve analysis) và tỷ trọng kế (hydrometer test) là các phương pháp tiêu chuẩn để xác định thành phần hạt của đất. Thí nghiệm rây dùng cho hạt kích thước lớn (cát, граvel), tỷ trọng kế dùng cho hạt kích thước nhỏ (sét, silt). Kết quả cho biết tỷ lệ phần trăm các cỡ hạt trong đất.

Khoáng vật sét có diện tích bề mặt riêng rất lớn do kích thước hạt nhỏ và cấu trúc lớp. Diện tích bề mặt lớn này tạo điều kiện cho sét hút và giữ nước mạnh mẽ, ảnh hưởng lớn đến độ dẻo, độ co ngót, và khả năng chịu lực của đất.