Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Cơ học đất – Đề 11

Lý thuyết cố kết Terzaghi một chiều dựa trên các giả thiết sau: đất bão hòa hoàn toàn, nước và hạt đất không nén được, dòng thấm là dòng chảy tầng (không phải dòng rối), cố kết xảy ra theo phương thẳng đứng, hệ số thấm và hệ số nén lún không đổi. Giả thiết 'dòng thấm là dòng rối' là KHÔNG đúng trong lý thuyết này.

Đường đi ứng suất đẳng hướng (Isotropic stress path) trong thí nghiệm ba trục được sử dụng để mô phỏng điều kiện tải trọng đẳng hướng, tức là ứng suất theo mọi phương đều tăng hoặc giảm đồng đều. Trong thí nghiệm này, ứng suất vây (σ3) và ứng suất trục (σ1) được tăng hoặc giảm đồng thời với cùng một lượng.

Độ sệt của đất sét (consistency) được xác định bởi các giới hạn Atterberg, đặc biệt là giới hạn chảy (LL) và giới hạn dẻo (PL). Chỉ số sệt (Ic) = (LL - w) / (LL - PL), trong đó w là độ ẩm tự nhiên của đất. Giới hạn chảy và giới hạn dẻo phản ánh trạng thái của đất sét khi thay đổi độ ẩm.

Áp lực đất chủ động (active earth pressure) là áp lực nhỏ nhất mà đất tác dụng lên tường chắn khi tường dịch chuyển ra xa khối đất. Khi tường dịch chuyển ra xa, đất giãn nở, ứng suất ngang giảm đến giá trị tối thiểu, gọi là áp lực chủ động. Ngược lại, áp lực bị động (passive earth pressure) là áp lực lớn nhất khi tường dịch chuyển vào khối đất.

Đầm nén là một phương pháp cải tạo nền đất yếu phổ biến, nhằm tăng độ chặt của đất, giảm độ rỗng, tăng cường độ và giảm độ lún. Các phương pháp khác không phải là phương pháp cải tạo nền đất: SPT là thí nghiệm khảo sát, cắt trực tiếp là thí nghiệm xác định cường độ, phân tích thành phần hạt là thí nghiệm phân loại đất.

Độ chặt tương đối (Dr) của đất cát là một chỉ số đánh giá trạng thái độ chặt của đất cát, được tính bằng công thức: Dr = (emax - e) / (emax - emin), trong đó emax là độ rỗng lớn nhất, emin là độ rỗng nhỏ nhất, và e là độ rỗng tự nhiên của đất.

Độ lún tức thời (hay độ lún đàn hồi) xảy ra ngay sau khi tải trọng tác dụng lên nền đất, chủ yếu do sự nén của pha rắn và pha lỏng (nước và khí) trong đất. Đối với đất bão hòa hoàn toàn, độ lún tức thời chủ yếu do sự nén của pha rắn và biến dạng đàn hồi của khung đất. Sự thoát nước lỗ rỗng và cố kết là nguyên nhân gây ra độ lún cố kết, xảy ra theo thời gian.

Cố kết là quá trình giảm thể tích của đất do nước lỗ rỗng thoát ra dưới tác dụng của tải trọng. Hiện tượng này xảy ra chủ yếu ở đất sét vì đất sét có độ thấm nước thấp, nước lỗ rỗng thoát ra chậm, dẫn đến quá trình cố kết diễn ra trong thời gian dài. Đất cát có độ thấm nước cao, cố kết xảy ra nhanh và thường được coi là tức thời.

Khi mực nước ngầm dâng cao, ứng suất nước lỗ rỗng (u) tại một điểm trong đất tăng lên. Vì ứng suất hữu hiệu (σ') = tổng ứng suất (σ) - ứng suất nước lỗ rỗng (u), và tổng ứng suất không đổi (chủ yếu do trọng lượng bản thân đất phía trên), nên ứng suất hữu hiệu sẽ giảm xuống.

Độ nhạy của đất sét (sensitivity - St) là một chỉ số đánh giá mức độ suy giảm cường độ của đất sét khi bị xáo trộn. Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa cường độ cắt không thoát nước ở trạng thái nguyên dạng (qu) và cường độ cắt không thoát nước ở trạng thái bị xáo trộn (qr): St = qu / qr.

Tăng độ ẩm của đất thường làm giảm cường độ của đất, đặc biệt là đất sét, do làm giảm lực ma sát giữa các hạt và tăng áp suất nước lỗ rỗng. Các biện pháp còn lại (đầm nén, gia cố bằng vải địa kỹ thuật, đào bỏ và thay thế) đều là các biện pháp cải tạo nền đất, nhằm tăng cường độ và khả năng chịu tải của đất.

Hệ số an toàn (FS) trong phân tích ổn định mái dốc là tỷ lệ giữa lực (hoặc mô men) chống trượt và lực (hoặc mô men) gây trượt. FS > 1 cho thấy mái dốc ổn định, FS < 1 cho thấy mái dốc không ổn định và có nguy cơ trượt.

Góc ma sát trong (φ) thể hiện khả năng chống trượt của đất do ma sát giữa các hạt. Đất cát chặt có các hạt liên kết chặt chẽ với nhau, bề mặt hạt xù xì, tạo ra ma sát lớn, do đó có góc ma sát trong lớn nhất so với các loại đất còn lại.

Ứng suất hữu hiệu (σ') là ứng suất mà pha rắn của đất chịu, nó bằng tổng ứng suất (σ) trừ đi ứng suất nước lỗ rỗng (u): σ' = σ - u. Ứng suất hữu hiệu quyết định các đặc tính cơ học của đất như cường độ cắt và độ lún.

Thí nghiệm CBR (California Bearing Ratio) là một thí nghiệm xuyên nhập được sử dụng phổ biến để đánh giá cường độ chịu tải của nền đất và vật liệu làm đường, sân bay. Giá trị CBR được sử dụng để thiết kế chiều dày các lớp áo đường và lựa chọn vật liệu phù hợp.

Đất sét dẻo vừa có độ thấm nước thấp, khả năng chống thấm tốt, độ bền và độ ổn định tương đối cao, do đó thích hợp để xây dựng đê, đập nhằm ngăn chặn thấm và đảm bảo ổn định công trình. Đất cát pha và đất cát rời có độ thấm nước cao, không thích hợp. Đất mùn thường không đủ độ bền và ổn định.

Đất cát có kích thước hạt lớn, tạo ra các lỗ rỗng lớn và liên thông, giúp nước dễ dàng di chuyển qua. Đất sét có kích thước hạt nhỏ, lỗ rỗng nhỏ và không liên thông, cản trở dòng chảy của nước. Đất phù sa và đất mùn có thành phần hỗn hợp và khả năng thoát nước trung bình.

Thí nghiệm ba trục không thoát nước - không cố kết không thoát nước (UU triaxial test) là thí nghiệm thích hợp nhất để xác định cường độ cắt không thoát nước (su) của đất sét bão hòa. Trong thí nghiệm UU, cả giai đoạn cố kết và giai đoạn cắt đều diễn ra không thoát nước, mô phỏng điều kiện tải trọng nhanh trên đất sét bão hòa, khi nước lỗ rỗng không kịp thoát ra.

Áp lực tiền cố kết (pc) là áp lực hữu hiệu lớn nhất mà đất đã từng chịu trong quá khứ. Nó là một thông số quan trọng để xác định trạng thái cố kết của đất (quá cố kết, cố kết thường, kém cố kết) và dự đoán độ lún cố kết.

Đường cong cấp phối hạt (grain size distribution curve) là biểu đồ thể hiện phần trăm khối lượng các hạt đất nhỏ hơn một kích thước nhất định, theo kích thước hạt tăng dần. Nó cho thấy sự phân bố kích thước hạt trong mẫu đất, là một đặc trưng quan trọng để phân loại và đánh giá các tính chất của đất.

Hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ ngơi (K0) phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong (φ') và tỷ số vượt cố kết (OCR) của đất. Công thức kinh nghiệm phổ biến cho đất cố kết thường là K0 ≈ 1 - sin(φ'). Đối với đất quá cố kết, K0 thường lớn hơn và phụ thuộc vào OCR. Do đó, đáp án chính xác nhất là lựa chọn 3.

Trong thí nghiệm giới hạn chảy (liquid limit test) bằng cốc Casagrande, đường cong chảy dẻo (flow curve) được vẽ trên đồ thị logarit số nhịp đập (N) theo độ ẩm (w). Giới hạn chảy được xác định là độ ẩm tương ứng với 25 nhịp đập trên đường cong này.

Hiện tượng hóa lỏng đất xảy ra chủ yếu ở đất cát rời bão hòa nước dưới tác động của tải trọng động, như động đất. Tải trọng động làm tăng ứng suất nước lỗ rỗng, giảm ứng suất hữu hiệu đến gần bằng không, khiến đất mất khả năng chịu lực và chuyển sang trạng thái như chất lỏng.

Hệ số thấm (k) thể hiện khả năng cho nước thấm qua đất. Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hệ số thấm là độ rỗng và kích thước lỗ rỗng của đất. Đất có độ rỗng lớn và lỗ rỗng liên thông, kích thước lớn sẽ có hệ số thấm cao hơn. Các yếu tố khác có ảnh hưởng nhưng không đáng kể bằng.

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) là một thí nghiệm hiện trường phổ biến, được sử dụng rộng rãi để đánh giá sức chịu tải và các đặc tính cơ học khác của đất. Các thí nghiệm khác có mục đích khác: nén cố kết để xác định độ lún, cắt cánh để xác định cường độ cắt không thoát nước của đất sét mềm, tỷ trọng kế để phân tích thành phần hạt mịn.

Độ rỗng (e) được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích lỗ rỗng (Vv) và thể tích pha rắn (Vs). Tuy nhiên, trong các lựa chọn đưa ra, lựa chọn gần đúng nhất và thường được hiểu là độ rỗng là tỷ lệ giữa thể tích lỗ rỗng và thể tích tổng thể của đất (Vt), đặc biệt trong ngữ cảnh trắc nghiệm cơ bản. Đáp án chính xác nhất theo định nghĩa chuẩn là tỷ lệ Vv/Vs, nhưng do không có lựa chọn này và xét theo các lựa chọn có sẵn, lựa chọn 2 là phù hợp nhất trong bối cảnh này.

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) là thí nghiệm hiện trường để đánh giá sức chịu tải và các đặc tính khác của đất, KHÔNG phải là thí nghiệm xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm. Các phương pháp còn lại (cột nước không đổi, cột nước thay đổi, thấm trong ống nén cố kết) là các phương pháp phổ biến để xác định hệ số thấm trong phòng thí nghiệm.

Trong công thức tính độ lún cố kết theo thời gian, hệ số cố kết (cv) nằm ở mẫu số trong biểu thức tính thời gian cố kết (T = cv * t / H^2) và trong phương trình vi phân cố kết. Hệ số cố kết (cv) càng lớn, quá trình cố kết diễn ra càng nhanh, tức là ít cản trở quá trình cố kết hơn. Các yếu tố khác không nằm ở mẫu số theo cách này để thể hiện sự cản trở cố kết.

Hệ số nén lún (mv) là một thông số cố kết của đất, được sử dụng trong công thức tính toán độ lún cố kết (Sc) của nền đất dưới tải trọng. Nó thể hiện độ thay đổi thể tích của đất theo ứng suất hữu hiệu.

Thí nghiệm cắt trực tiếp (direct shear test) là một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm được sử dụng để xác định cường độ cắt của đất. Nó đo lực cắt cần thiết để làm trượt một mẫu đất theo một mặt phẳng cắt xác định, từ đó xác định được các chỉ tiêu cường độ cắt như lực dính (c) và góc ma sát trong (φ).