Bài Tập, Đề Thi Trắc Nghiệm Online – Môn Cơ Học Đất – Đề 09

Câu hỏi yêu cầu tính hệ số rỗng (e) dựa trên các thông số thể tích và trọng lượng ở trạng thái tự nhiên và khô. Cần xác định thể tích hạt đất (Vs) và thể tích lỗ rỗng (Vv) để tính e = Vv/Vs. Thể tích hạt đất Vs = V_khô = 65 cm³. Trọng lượng nước Ww = 180g - 120g = 60g, giả sử γw = 1g/cm³, Vw = 60 cm³. Vì đất bão hòa, Vv = Vw = 60 cm³. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không đúng vì thể tích khô không phải thể tích hạt. Vs = V_khô = 65cm3 là sai. Thể tích hạt đất không đổi khi sấy khô. Tính thể tích lỗ rỗng ban đầu: Vv = V_ban đầu - Vs = 100 - Vs. Trọng lượng hạt đất Ws = 120g. Trọng lượng nước Ww = 180 - 120 = 60g. Độ ẩm w = Ww/Ws = 60/120 = 0.5. Giả sử trọng lượng riêng của hạt đất Gs = 2.7. Thể tích hạt đất Vs = Ws / (Gs * γw) = 120 / (2.7 * 1) = 44.44 cm³. Thể tích lỗ rỗng ban đầu Vv = V_ban đầu - Vs = 100 - 44.44 = 55.56 cm³. Hệ số rỗng e = Vv / Vs = 55.56 / 44.44 = 1.25.

Áp lực tiền cố kết là áp suất lớn nhất mà đất đã từng chịu trong lịch sử địa chất. Nó được dùng để phân loại đất là cố kết thường hay siêu cố kết, và rất quan trọng để dự đoán độ lún cố kết của nền đất dưới tải trọng công trình.

Đất rời có khả năng chịu tải thấp do độ chặt kém. Các biện pháp tăng khả năng chịu tải thường tập trung vào việc tăng độ chặt, giảm hệ số rỗng. Đầm nén là biện pháp trực tiếp và hiệu quả nhất để tăng độ chặt đất rời.

Lưới thấm dòng là công cụ đồ họa để phân tích dòng thấm trong đất. Tính vuông góc giữa đường cong chảy và đường đẳng thế là một tính chất cơ bản, bắt nguồn từ phương trình Laplace mô tả dòng thấm ổn định trong môi trường đẳng hướng và đồng nhất.

Lún cố kết thứ cấp xảy ra sau khi lún cố kết sơ cấp hoàn thành, do sự sắp xếp lại cấu trúc hạt đất dưới ứng suất không đổi. Gia tải trước (preloading) là biện pháp hiệu quả để tăng nhanh quá trình cố kết sơ cấp và giảm lún thứ cấp sau này.

Trong thí nghiệm cắt trực tiếp nhanh trên đất sét bão hòa, không có thời gian cho nước thoát ra, do đó ứng suất tổng cộng bằng ứng suất hữu hiệu. Kết quả thí nghiệm chủ yếu cho phép xác định cường độ chống cắt không thoát nước (undrained shear strength), cu.

Áp lực đất bị động là áp lực lớn nhất mà đất có thể tác dụng lên công trình khi công trình dịch chuyển vào khối đất. Nó được sử dụng để tính toán khả năng kháng trượt và ổn định của tường chắn đất, đặc biệt là khả năng chống lại sự phá hoại do đất bị đẩy.

Hệ số an toàn trong ổn định mái dốc là thước đo mức độ ổn định của mái dốc. Nó được định nghĩa là tỷ số giữa moment hoặc lực kháng trượt (có sẵn) và moment hoặc lực gây trượt (yêu cầu). FS > 1 đảm bảo mái dốc ổn định.

Đất sét có hệ số thấm rất nhỏ, thí nghiệm thấm cột áp không đổi (constant head test) không phù hợp vì lượng nước thấm qua rất ít, khó đo chính xác. Thí nghiệm thấm cột áp thay đổi (falling head test) phù hợp hơn cho đất sét vì có thể đo được sự thay đổi mực nước theo thời gian, từ đó tính ra hệ số thấm.

Công thức lún cố kết sơ cấp (Sc = Cv * t / H^2 * ...) chịu ảnh hưởng của hệ số cố kết (Cv), thời gian (t), chiều dày lớp đất (H), và các thông số liên quan đến độ nén (ví dụ, Cc, e0, p0, Δp). Tuy nhiên, hệ số thấm (k) ảnh hưởng gián tiếp thông qua Cv (Cv tỉ lệ với k) nhưng không trực tiếp xuất hiện trong công thức tính độ lún cuối cùng Sc. Độ lún cuối cùng phụ thuộc vào độ nén và chiều dày lớp đất.

Đối với móng nông trên nền cát, sức chịu tải giới hạn (qu) có xu hướng tăng khi kích thước móng (B) tăng lên, nhưng không tỷ lệ tuyến tính. Công thức sức chịu tải thường có dạng qu = cNc + qNq + 0.5γBNγ. Với đất cát, c=0, qu ≈ qNq + 0.5γBNγ. Khi B tăng gấp đôi, thành phần 0.5γBNγ sẽ tăng gấp đôi, nhưng Nγ cũng có thể thay đổi (phức tạp hơn). Tuy nhiên, trong phạm vi câu hỏi trắc nghiệm, có thể chọn đáp án phản ánh sự tăng lên đáng kể nhưng không phải gấp đôi.

FEM là phương pháp số để giải các bài toán kỹ thuật. Việc chia nhỏ miền đất thành các phần tử hữu hạn giúp đơn giản hóa bài toán phức tạp thành nhiều bài toán nhỏ hơn, có thể giải gần đúng bằng các phương pháp số. Điều này cho phép mô phỏng các điều kiện biên phức tạp, vật liệu không đồng nhất, và phi tuyến.

Góc ma sát trong (φ) thể hiện khả năng kháng cắt do ma sát giữa các hạt đất. Đất rời rạc, kích thước hạt lớn và góc cạnh (như sỏi sạn) có ma sát lớn nhất. Đất sét có ma sát thấp hơn nhiều do lực dính và cấu trúc hạt mịn.

Áp lực nước lỗ rỗng dư sinh ra khi tải trọng tác dụng lên đất sét bão hòa. Để tăng nhanh quá trình cố kết và giảm áp lực này, cần tạo đường thoát nước ngắn hơn. Giếng cát (sand drains) hoặc bấc thấm (wick drains) là các biện pháp phổ biến để tăng tốc độ thoát nước theo phương ngang, giảm chiều dài đường thoát nước.

Cố kết đẳng hướng (K0 consolidation) là trạng thái ứng suất trong đất tự nhiên, khi biến dạng ngang bị hạn chế (εx = εy = 0). Trong không gian ứng suất p'-q, đường ứng suất hữu hiệu K0 có độ dốc đặc trưng, thường dốc hơn đường ứng suất đẳng hướng (isotropic consolidation). Đường K0 không phải là đường thẳng đứng hay nằm ngang.

Nguyên lý ứng suất hữu hiệu của Terzaghi là nền tảng của cơ học đất. Ứng suất hữu hiệu (σ') là phần ứng suất tổng cộng (σ) mà hạt đất chịu, bằng ứng suất tổng cộng trừ đi áp lực nước lỗ rỗng (u): σ' = σ - u.

Các chỉ tiêu cơ học của đất mô tả khả năng chịu lực và biến dạng của đất. Cường độ chịu cắt, hệ số nén, hệ số thấm là các chỉ tiêu cơ học quan trọng. Độ ẩm tự nhiên là chỉ tiêu vật lý, mô tả hàm lượng nước trong đất, không trực tiếp liên quan đến khả năng chịu lực.

Khi lớp đất tốt nằm sâu, móng nông không kinh tế hoặc không khả thi. Móng cọc được sử dụng để truyền tải trọng công trình xuống lớp đất chịu lực tốt ở sâu. Móng băng, móng bè, móng đơn thường dùng cho đất tốt ở gần mặt đất.

Thí nghiệm CBR là thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn, chủ yếu dùng để đánh giá cường độ và độ chịu tải của nền đường (subgrade) và vật liệu làm đường (ví dụ, cấp phối đá dăm). Chỉ số CBR càng cao, vật liệu càng khỏe và nền đường càng tốt.

Hóa lỏng đất là hiện tượng mất khả năng chịu cắt của đất, biến đất từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Nó thường xảy ra ở đất rời rạc bão hòa nước (như cát rời) khi chịu tải trọng động đất hoặc tải trọng xung kích nhanh, làm tăng áp lực nước lỗ rỗng.

Gia cố nền đất là các biện pháp cải thiện tính chất cơ lý của đất nền. Đầm nén, cọc đất gia cố xi măng, thay thế đất yếu là các phương pháp gia cố. Thí nghiệm SPT là phương pháp khảo sát địa chất, đánh giá trạng thái đất, không phải phương pháp gia cố.

D10 là đường kính hiệu dụng, là đường kính mà 10% hạt đất trong mẫu có kích thước nhỏ hơn. Nó có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá khả năng thấm nước của đất và tính toán hệ số thấm gần đúng.

Đất sét có chứa khoáng sét (như montmorillonite) có khả năng trương nở và co ngót lớn do cấu trúc lớp và khả năng hấp thụ nước giữa các lớp. Điều này gây ra nhiều vấn đề cho công trình xây dựng trên nền đất sét trương nở.

Sức chịu tải của cọc đơn (Qu) bao gồm sức kháng mũi cọc (Qb) và sức kháng ma sát thành bên cọc (Qs). Qu = Qb + Qs. Sức kháng mũi cọc do đất dưới mũi cọc chịu, sức kháng ma sát do ma sát giữa thân cọc và đất xung quanh.

Các thí nghiệm Atterberg Limits (giới hạn Atterberg) được sử dụng để xác định các trạng thái khác nhau của đất sét theo độ ẩm, bao gồm giới hạn chảy (liquid limit - LL), giới hạn dẻo (plastic limit - PL), và giới hạn co (shrinkage limit - SL). Khoảng dẻo (plasticity index - PI = LL - PL) đặc trưng cho trạng thái dẻo của đất sét.

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

Phân tích ổn định mái dốc thường sử dụng phương pháp vòng cung trượt. Vòng cung trượt nguy hiểm nhất là vòng cung có hệ số an toàn nhỏ nhất, vì nó đại diện cho khả năng trượt thấp nhất và do đó, nguy cơ mất ổn định cao nhất.

Hóa lỏng đất gây ra nhiều thiệt hại trong động đất. Các biện pháp giảm thiểu rủi ro hóa lỏng tập trung vào việc tăng khả năng thoát nước, tăng độ chặt của đất, hoặc chuyển tải trọng xuống lớp đất không hóa lỏng. Đầm rung (vibratory compaction) là biện pháp hiệu quả để tăng độ chặt đất cát, giảm nguy cơ hóa lỏng.

Áp lực đất chủ động phát sinh khi tường chắn đất dịch chuyển ra xa khối đất, cho phép đất giãn nở theo phương ngang. Áp lực này là do xu hướng giãn nở của đất và giảm ứng suất ngang trong khối đất.