Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Cơ học đất – Đề 7

Độ chặt của đất, còn gọi là độ rỗng, được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích hạt đất (Vs) và tổng thể tích đất (Vt). Công thức thường được biểu diễn là e = Vs/Vt.

Cố kết là quá trình giảm thể tích của đất, đặc biệt là đất sét, do nước lỗ rỗng từ từ thoát ra khỏi đất dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Quá trình này diễn ra chậm do độ thấm của đất sét thấp.

Góc ma sát trong (φ) là một thông số cường độ cắt của đất, thể hiện khả năng đất chống lại sự trượt do ma sát giữa các hạt đất. Góc ma sát trong càng lớn, khả năng chống trượt của đất càng cao.

Ứng suất hữu hiệu (σ') là ứng suất thực sự mà các hạt đất chịu, được tính bằng hiệu giữa ứng suất tổng (σ) và áp lực nước lỗ rỗng (u): σ' = σ - u. Ứng suất hữu hiệu quyết định đến cường độ và biến dạng của đất.

Hệ số thấm (k) phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là độ chặt của đất (ảnh hưởng đến độ rỗng và đường dẫn dòng chảy) và hình dạng hạt đất (ảnh hưởng đến diện tích bề mặt và ma sát dòng chảy). Kích thước hạt cũng quan trọng, nhưng độ chặt và hình dạng hạt có ảnh hưởng đáng kể.

Hệ số an toàn (FS) trong phân tích ổn định mái dốc được định nghĩa là tỷ lệ giữa lực chống trượt (khả năng giữ ổn định của mái dốc) và lực gây trượt (xu hướng làm mái dốc trượt). FS > 1 cho thấy mái dốc ổn định.

Thí nghiệm ba trục là một thí nghiệm phức tạp hơn thí nghiệm cắt trực tiếp, cho phép kiểm soát và thay đổi ứng suất theo ba phương chính, mô phỏng điều kiện ứng suất trong đất thực tế tốt hơn. Do đó, nó được sử dụng để xác định cường độ cắt trong điều kiện ứng suất nén ba chiều.

Thí nghiệm cắt trực tiếp là một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm được sử dụng để xác định cường độ cắt của đất. Thí nghiệm này đo lực cắt cần thiết để gây ra trượt trên một mặt phẳng cắt định trước trong mẫu đất.

Độ chặt tương đối (Dr) là một chỉ số quan trọng để đánh giá trạng thái độ chặt của đất cát. Nó được tính dựa trên độ rỗng lớn nhất (emax) và độ rỗng nhỏ nhất (emin) có thể đạt được của đất cát, và độ rỗng hiện tại (e). Dr = 0% tương ứng với trạng thái rời nhất, Dr = 100% tương ứng với trạng thái chặt nhất.

Tăng tải trọng trên đỉnh mái dốc sẽ làm tăng lực gây trượt, do đó làm giảm hệ số an toàn và giảm khả năng ổn định của mái dốc. Các biện pháp còn lại (giảm độ dốc, xây bậc thang, trồng cây) đều có tác dụng tăng cường ổn định mái dốc bằng cách giảm lực gây trượt hoặc tăng lực chống trượt.

Độ bão hòa của đất (S) là tỷ lệ giữa thể tích nước (Vw) và thể tích lỗ rỗng (Vv) trong đất, thường được biểu diễn bằng phần trăm: S = (Vw / Vv) x 100%. S = 100% nghĩa là đất hoàn toàn bão hòa nước.

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

Các phương pháp Terzaghi, Meyerhof, Hansen là các phương pháp lý thuyết kinh điển để tính toán sức chịu tải của nền móng nông, dựa trên các thông số cường độ cắt của đất. Thí nghiệm SPT là thí nghiệm hiện trường dùng để đánh giá độ chặt của đất và gián tiếp ước tính sức chịu tải, nhưng không phải là phương pháp tính toán sức chịu tải trực tiếp.

Đường cong cấp phối hạt là một biểu đồ thể hiện thành phần phần trăm theo khối lượng của các cỡ hạt khác nhau có trong mẫu đất. Nó là công cụ quan trọng để phân loại đất và đánh giá một số tính chất cơ học của đất.

Các hệ số sức chịu tải Nc, Nq, Nγ trong công thức Terzaghi là các hệ số không thứ nguyên, chỉ phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất (φ). Chúng phản ánh sự đóng góp của lực dính, áp lực đất xung quanh và trọng lượng bản thân đất đến sức chịu tải.

Áp lực chủ động là áp lực nhỏ nhất mà đất tác dụng lên tường chắn khi tường dịch chuyển ra xa đất, trong khi áp lực bị động là áp lực lớn nhất mà đất tác dụng lên tường chắn khi tường dịch chuyển vào trong đất. Do đó, áp lực chủ động luôn nhỏ hơn áp lực bị động.

Sức chịu tải của nền móng là áp lực lớn nhất mà đất nền có thể chịu được mà không xảy ra phá hoại cắt trượt hoặc lún quá mức. Trong định nghĩa chính xác, phá hoại cắt trượt thường được ưu tiên xem xét hơn lún quá mức khi xác định sức chịu tải giới hạn.

Phương pháp phân mảnh (method of slices) thường giả thiết mặt trượt có dạng trụ tròn để đơn giản hóa bài toán phân tích ổn định mái dốc. Mặt trượt trụ tròn là dạng mặt trượt phổ biến trong thực tế và phù hợp với nhiều loại đất và điều kiện địa chất.

Đất sét có kích thước hạt rất nhỏ và cấu trúc lớp, tạo ra nhiều lỗ rỗng nhỏ giữ nước bằng lực mao dẫn mạnh. Do đó, đất sét có khả năng giữ nước tốt nhất so với các loại đất còn lại.

Hệ số nén (av) trong thí nghiệm nén cố kết đặc trưng cho khả năng nén của đất dưới áp lực, cụ thể là độ giảm thể tích của đất cho mỗi đơn vị tăng ứng suất hữu hiệu. av càng lớn, đất càng dễ bị nén.

Thí nghiệm cột nước không đổi (constant head test) và thí nghiệm cột nước thay đổi (falling head test) là hai phương pháp thí nghiệm phổ biến trong phòng thí nghiệm để xác định hệ số thấm (k) của đất. Thí nghiệm cột nước không đổi phù hợp cho đất có độ thấm lớn (như cát), trong khi thí nghiệm cột nước thay đổi phù hợp cho đất có độ thấm nhỏ (như sét).

Đầm nén là phương pháp cơ học phổ biến và hiệu quả để tăng độ chặt của đất rời, giảm độ rỗng và tăng cường độ của đất. Các phương pháp khác như vải địa kỹ thuật, hạ mực nước ngầm hoặc cấy xi măng có mục đích khác nhau hoặc áp dụng trong các trường hợp khác.

Hiện tượng hóa lỏng đất thường xảy ra ở đất cát rời bão hòa nước khi chịu tải trọng động đất hoặc rung lắc mạnh. Áp lực nước lỗ rỗng tăng nhanh, làm giảm ứng suất hữu hiệu và cường độ cắt của đất, khiến đất mất khả năng chịu tải và hành xử như chất lỏng.

Sự khác biệt chính giữa đất dính (chủ yếu là đất sét) và đất rời (chủ yếu là đất cát, đất sỏi) là lực dính giữa các hạt. Đất dính có lực dính đáng kể do lực hút phân tử và lực tĩnh điện, trong khi đất rời chủ yếu dựa vào ma sát giữa các hạt để duy trì ổn định.

Móng cọc được sử dụng khi lớp đất tốt nằm sâu dưới lớp đất yếu hoặc khi tải trọng công trình quá lớn mà móng nông không đủ sức chịu tải. Cọc truyền tải trọng xuống lớp đất tốt ở sâu hơn, vượt qua lớp đất yếu.

Thí nghiệm sấy khô đến khối lượng không đổi là phương pháp trực tiếp và phổ biến nhất để xác định độ ẩm tự nhiên của đất. Mẫu đất được sấy trong lò đến khi khối lượng không thay đổi, sự mất khối lượng do nước bốc hơi được dùng để tính độ ẩm.

Đất cát chặt có các hạt kích thước lớn, xù xì và liên kết chặt chẽ, tạo ra ma sát lớn giữa các hạt khi có lực cắt tác dụng. Do đó, đất cát chặt thường có góc ma sát trong lớn nhất so với các loại đất còn lại.

Hệ số cố kết (Cv) là một thông số quan trọng trong lý thuyết cố kết Terzaghi, đặc trưng cho tốc độ cố kết của đất sét. Cv càng lớn, quá trình cố kết diễn ra càng nhanh.

Lý thuyết Rankine về áp lực đất đơn giản hóa bài toán bằng cách xét tường chắn thẳng đứng và đất đắp phía sau là đất rời, đồng nhất và có mặt đất nằm ngang. Công thức Rankine không xét đến ma sát giữa tường và đất, cũng như độ nghiêng của tường hoặc mặt đất.

Trong công thức tính lún cố kết một chiều, độ lún cố kết (Sc) tỷ lệ thuận với chiều dày lớp đất sét (H). Lớp đất sét càng dày, độ lún cố kết càng lớn. Các yếu tố khác như hệ số thấm và hệ số cố kết ảnh hưởng đến tốc độ cố kết, không phải độ lún cuối cùng.