1. ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA XÂY DỰNG
BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
Ths. HUỲNH QUỐC BÌNH
CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT
LÝ CỦA ĐẤT VÀ PHÂN
LOẠI ĐẤT
2013
45222 CƠ HỌC ĐẤT

2. 1.1 Đại cƣơng về các loại đất
1.2 Cấu tạo các pha trong đất
1.3 Các chỉ tiêu vật lý của đất
1.4 Trạng thái của đất và chỉ tiêu đánh giá
CHƢƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT VÀ
PHÂN LOẠI ĐẤT
1.5 Phân loại đất
1.6 Bài tập áp dụng

3. 1.1 Đại cƣơng về các loại đất
• Đất là sản phẩm do đá bị phong hóa tạo nên.
• Đất xây dựng theo nghĩa tổng quát là một vật
thể địa chất nằm trong vỏ Trái Đất và được
sử dụng làm nền, môi trường và vật liệu để
xây dựng các loại công trình khác nhau.
1.1.1 Định nghĩa
• Theo đặc điểm quá trình thành tạo:
• Đất bồi tích sông
• Đất nguồn gốc biển
• Đất tàn tích
• Đất lũ tích,…
1.1.2 Nguồn gốc của đất

4. 1.1.3 Các loại trầm tích của đất
Hình 1.1 Mô tả các dạng trầm tích của đất

5. Hình 1.2 Các pha tạo thành đất
1.2 Cấu tạo các pha trong đất

6. 1.3 Các chỉ tiêu vật lý của đất
Hình 1.11 Sơ đồ 3 pha
Q = Qa + Qw + Qs
V = Va + Vw + Vs
Vv = Va + Vw
Khối lượng Thể tích

7. 1.3.1 Trọng lƣợng riêng (dung trọng): kí hiệu ,
đơn vị kN/m3, T/m3, g/cm3.
Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên
V
Q

Trọng lượng riêng khô
V
Qd
d 

8. Trọng lượng riêng hạt
s
s
s
V
Q

Trọng lượng riêng đẩy nổi
Trọng lượng riêng no nước
V
VQ
V
QQ wssws 




'
V
QQ ws
bhsat

)(

9. Tỉ trọng hạt
Độ ẩm (độ chứa nước)







w
s
ww
s
w
s
s
V
Q
Q
Q
G



Thí nghiệm:
bwssbw
s
s
MMM
M
G



(%)
s
w
Q
Q
w 
Video minh họa thí nghiệm xác định tỉ trọng hạt (6)

10. Độ rỗng
Hệ số rỗng
Độ bão hòa (độ no nước)
(%)
v
w
r
V
V
S 
(%)
V
V
n v

s
v
V
V
e 

11. 1.3.2 Các công thức qui đổi
1
d
s
e


(%)
1 e
e
n


n
n
e


1
wss G   (%)
)1( 



wG
wG
S
ws
s
r
(%)
e
Gw
S s
r  )1( nsd  
wsat  ' e
G ws



1
)1(
'


(đất bão hòa hoàn toàn)
  1
1




 wG
e ws
w
d


1


n
d
s


1



12. 1.4 Trạng thái của đất và chỉ tiêu đánh giá
 Trạng thái của đất dựa vào hệ số rỗng e
1.4.1 Đất rời (đất cát)
Tên đất TT chặt TT chặt vừa TT rời, xốp
Cát sỏi, cát
thô, cát vừa
e < 0,55 0,55 ≤ e ≤ 0,7 e > 0,7
Cát nhỏ e < 0,6 0,6 ≤ e < 0,75 e > 0,75
Cát bột e < 0,6 0,6 ≤ e ≤ 0,8 e > 0,8
Bảng 1.4 Phân loại TT của đất rời theo hệ số rỗng e

13.  Trạng thái của đất dựa vào độ chặt tương đối D
minmax
max
ee
ee
D



Bảng 1.5 Phân loại trạng thái của đất rời theo D
D Trạng thái của đất
0 ≤ D < 0,33 Xốp
0,33 ≤ D < 0,67 Chặt vừa
0,67 ≤ D ≤ 1,0 Chặt

14.  Theo ASTM xác định trạng thái của đất dựa vào Dr
Bảng 1.6 Phân loại trạng thái của đất rời theo Dr
d
d
dd
dd
rD



 max.
min.max.
min.



Dr Trạng thái
0 ÷ 15 Rất xốp
15 ÷ 50 Xốp
50 ÷ 70 Chặt vừa
70 ÷ 85 Chặt
85 ÷ 100 Rất chặt

15.  Phân loại trạng thái dựa theo chỉ số nhão
PL
P
L
ww
ww
I



1.4.2 Đất dính (cát pha sét, sét pha cát, sét, …)
Hình 1.12 Các trạng thái giới hạn theo Atterberg

16. Thí nghiệm xác định WL (Phƣơng pháp Casagrande)
Hình 1.13 Các dụng cụ thí nghiệm

17. Hình 1.14 Các thông số cơ bản của dụng cụ thí nghiệm
theo phương pháp Casagrande

18. 1. Dùng khoảng 100g đất lọt qua rây
0,5mm, trộn với nước vừa đủ nhão
2. Lấy đất vừa trộn trét vào khoảng 2/3
chỏm cầu (tránh bọt khí)
3. Dùng dao cắt rãnh, chia đất trong
chỏm cầu thành 2 phần bằng nhau
(khoảng cách khe hở 2 mm, dày 8 mm)
Trình tự thí nghiệm

19. 4. Cho chỏm cầu nâng lên và rơi xuống
hr = 1cm, vận tốc v = 2 vòng/s, đếm số lần
rơi N cho đến khi đất ở 2 phần chỏm cầu
khép lại một khoảng 1,27cm (1/2 inch)

20. 5. Lấy đất nơi khép lại trong chỏm cầu bỏ
vào lon, cân, đem mẫu sấy khô (24h), cân
mẫu đất khô; xác định độ ẩm
6. Lấy đất trong chỏm cầu ra, trộn đều cho
bốc bớt hơi nước, làm lại TN như trên
7. Làm TN tương tự khoảng 3-4 lần, xác
định số lần rơi Ni-1 < 25 < Ni
8. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa w-logN;
wL tương ứng với w tại N = 25

21. Hình 1.15 Giới hạn chảy từ TN Cassagrande
bwaw Casa
L
Vaxi
L 
wL
Vaxi , wL
Casa: giới hạn chảy theo Vaxiliev và
Casagrande; với a = 0,73 và b = 6,47% ứng với đất
có giới hạn chảy từ 20%  100%
25
WL

22. Lăn thành từng que đất d = 3 mm  nứt. Lấy
đi xác định độ ẩm được WP
Hình 1.16 Thí nghiệm xác định giới hạn dẻo
Thí nghiệm xác định WP (lăn tay)

23. Video minh họa thí
nghiệm xác định Giới hạn
chảy và Giới hạn dẻo (5)

24.  Phân loại trạng thái theo chỉ số nhão IL (TCVN)
Loại đất Tên và trạng thái IL
Cát pha
Cứng IL < 0
Dẻo 0 ≤ IL ≤ 1
Nhão IL > 1
Sét pha, sét
Cứng (rắn) IL < 0
Nửa cứng (bán rắn) 0 < IL ≤ 0,25
Dẻo cứng 0,25 < IL ≤ 0,5
Dẻo mềm 0,5 < IL ≤ 0,75
Dẻo nhão 0,75 < IL ≤ 1
Nhão (chảy) IL > 1
Bảng 1.7 Phân loại trạng thái của đất dính theo IL

25.  Phân loại trạng thái theo ASTM
IL < 0 : Cứng
0 ≤ IL ≤ 1 : Dẻo
IL > 1 : Chảy
 Phân loại đất dính và đất rời dựa vào số N của SPT
Đất dính Đất rời
N Trạng thái N Trạng thái
< 2 Nhão (rất mềm) < 4 Rất rời
2 ÷ 4 Dẻo nhão (mềm) 4 ÷ 10 Rời
5 ÷ 8 Dẻo mềm (rắn vừa) 11 ÷ 30 Chặt vừa
9 ÷ 15 Dẻo cứng (rắn) 31 ÷ 50 Chặt
16 ÷ 30 Nửa cứng (rất rắn) > 50 Rất chặt
> 30 Cứng
> 50 Rất cứng

26. 1.5 Phân loại đất
Kích thước hạt đất
Tên hạt đất Kích thƣớc (mm)
Đá lăn, đá hộc > 100
Hạt cuội 100 – 10
Hạt sỏi 10 – 2
Hạt cát
To 2 – 0,5
Vừa 0,5 – 0,25
Nhỏ 0,25 – 0,05
Hạt bụi To 0,05 – 0,01
Nhỏ 0,01 – 0,005
Hạt sét 0,005 – 0,002
Hạt keo < 0,002

27. 1.5.1 Phân loại đất theo TCVN
Loại đất Tên đất
Phân phối hạt theo độ lớn tính
bằng % kl đất khô
Đất hòn
lớn
Đá dăm, đá
cuội
KL hạt có d > 10
mm
> 50 %
Sỏi sạn 2 mm > 50 %
Đất cát
Cát sỏi 2 mm > 25 %
Cát thô 0,5 mm > 50 %
Cát vừa 0,25 mm > 50 %
Cát nhỏ 0,1 mm > 75 %
Cát bột 0,1 mm < 75 %
 Phân loại đất rời theo TCVN

28.  Phân loại đất dính theo chỉ số dẻo IP (TCVN )
Tên đất IP (%)
Đất cát pha 1 ≤ IP < 7
Đất sét pha 7 ≤ IP ≤ 17
Đất sét 17 < IP
PLP wwI 
Bảng 1.8 Phân loại đất dính theo IP

29. 1.5.2 Phân loại theo ASTM
 Phân loại (tên và trạng thái) đất theo ASTM
Loại đất Kí hiệu Phân nhóm Kí hiệu
Sỏi G Cấp phối tốt W
Cát S Cấp phối xấu P
Pha bụi M
Pha sét C
Bụi (silt) M L
Sét C H
Hữu cơ O
Bùn, than bùn Pt

30. • Đất hạt thô: khi có  50% hạt trên rây #200
• Đất hạt mịn: khi có  50% hạt dƣới rây #200
• Sỏi, sạn (G):  50% là hạt thô (trên rây #200; 0,074 mm)
và > 50% trên rây #4 (4,76 mm)
W (well) khi Cu  4 và 1  Cg  3  GW
P (poor) ngƣợc lại  GP
• Cát (S):  50% là hạt thô (trên rây #200) và > 50% dƣới
rây #4
W (well) khi Cu  6 và 1  Cg  3  SW
P (poor) ngƣợc lại  SP
 Khi C hay M chứa trên 12% là đất hạt mịn và căn cứ
vào đƣờng A → GC hay GM
 Khi C hay M chứa khoảng 5% - 12% dùng kí hiệu kép:
GW-GC, GP-GC

32. Bài tập 1: Phân tích thành phần hạt một loại đất bằng
phương pháp rây sàng cho kết quả như sau:
Kích thƣớc mắt rây Khối lƣợng giữ lại (g)
2 mm 10
1,4 mm 18
1 mm 60
500 µ 135
250 µ 145
125 µ 56
75 µ 45
Đáy rây 31
Vẽ đường cong cấp phối hạt, xác định hệ số đồng nhất
và hệ số hình dạng?
1.6 Bài tập áp dụng

33. Kích
thƣớc
mắt rây
Đƣờng
kính hạt,
D (mm)
Khối
lƣợng
giữ lại
(g)
% giữ
lại
% giữ
lại
cộng
dồn
% hạt
mịn
hơn
2 mm 2 10 2 2 98
1,4 mm 1,4 18 3,6 5,6 94,4
1 mm 1 60 12 17,6 82,4
500 µ 0,5 135 27 44,6 55,4
250 µ 0,25 145 29 73,6 26,4
125 µ 0,125 56 11,2 84,8 15,2
75 µ 0,075 45 9 93,8 6,2
Đáy rây 31 6,2 100 0
Kết quả tính toán

34. D60 = 0,58; D30 = 0,28; D10 = 0,098
Cu = D60/D10 = 5,92; Cg = (D30)2/D10xD60 = 1,38
D60 D30 D10

35. Bài tập 2: Kết quả thí nghiệm xác định giới hạn
chảy từ thí nghiệm Casagrande của một mẫu
đất sét cho kết quả như sau:
Lần thí nghiệm 1 2 3 4
Số lần rơi, N 5 8 30 45
Độ ẩm, W (%) 70 64 47 44
Xác định giới hạn chảy của mẫu đất đó?

36. Kết quả: giới hạn chảy WL = 50%

37. Bài tập 3: Cho một mẫu đất có đường kính 7cm, cao
5cm. Khi đem cân có trọng lượng 365g. Sau khi sấy
khô mẫu đất cân nặng 300g. Đem mẫu đất làm thí
nghiệm nhão – dẻo ta được giới hạn nhão là 27% và
giới hạn dẻo là 13%. Thí nghiệm tỉ trọng hạt ta được
2,66. Cho w = 10kN/m3. Hãy xác định:
a. Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên của mẫu đất
b. Độ ẩm
c. Trọng lượng riêng (dung trọng) khô
d. Hệ số rỗng
e. Độ bão hòa
f. Tên đất
g. Trạng thái của đất theo TCVN, ASTM

38. a. Trọng lượng riêng (dung trọng) tự nhiên của
mẫu đất
33
22
/60,18/89,1
5.
4
7.
365
.
4
.
mkNcmg
h
d
Q
V
Q



b. Độ ẩm
%67,21%100
300
300365
%100 

 xx
Q
Q
w
s
w
c. Trọng lượng riêng (dung trọng) khô
3
/28,15
2167,01
6,18
1
mkN
w
d 







39. d. Hệ số rỗng
    74,01
6,18
2167,01.10.66,2
1
1






 wG
e ws
e. Độ bão hòa
%89,77%100
74,0
66,2.2167,0
%100  xx
e
Gw
S s
r
f. Tên đất
 %141327PLP wwI Đất sét pha (bảng 1.8)

40. g. Trạng thái
62,0
1327
1367,21







PL
P
L
ww
ww
I
Theo TCVN  Trạng thái dẻo mềm (bảng 1.7)
Theo ASTM  Trạng thái dẻo

41. CÂU HỎI ÔN TẬP
1.Nhắc lại định nghĩa các chỉ tiêu vật lý cơ bản
của đất. Viết công thức định nghĩa.
2.Cách phân loại đất. Chỉ tiêu dùng làm căn cứ
để phân loại đất.
3.Các trạng thái của đất rời; chỉ tiêu đánh giá
trạng thái của đất rời.
4.Các trạng thái của đất dính; chỉ tiêu đánh giá
trạng thái của đất dính.
5.Dựa vào định nghĩa các chỉ tiêu vật lý, tự thiết
lập các công thức liên hệ giữa các chỉ tiêu ở
mục 1.3.2.

42. BÀI TẬP
1.1. Cho một mẫu đất tự nhiên có đường kính
6cm, chiều cao 10cm, cân nặng 500g. Lấy
20g đất trên để sấy khô hoàn toàn thì được
15,2g. Thí nghiệm giới hạn dẻo, nhão ta được
WP = 25%, WL = 40%. Tỉ trọng hạt Gs = 2,65.
Cho w = 10 kN/m3. Xác định:
a. Hệ số rỗng e của mẫu đất tự nhiên
b. Độ bão hòa Sr
c. Xác định tên đất
d. Xác định trạng thái của đất.

43. 1.2. Cho một mẫu đất sét, trạng thái dẻo cứng,
bão hòa hoàn toàn, có chiều cao 4cm và
đường kính d = 6,4cm, cân nặng 235g, tỉ trọng
hạt Gs = 2,68. Lấy trọng lượng riêng của nước
là w = 10kN/m3. Xác định các đặc trưng sau
của mẫu đất trên:
a. Trọng lượng riêng tự nhiên  (kN/m3)
b. Độ ẩm w (%)
c. Hệ số rỗng e
d. Trọng lượng riêng khô d (kN/m3)

44. 1.3. Thí nghiệm một mẫu đất cát trên mực
nước ngầm có w = 15%,  = 19kN/m3,
Gs = 2,65. Đem thí nghiệm mẫu đất khô ta
được emin = 0,5 và emax = 0,9. Tính độ bão hòa
Sr và độ chặt tương đối D.

45. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bài tập Cơ học đất, Đỗ Bằng, Bùi Anh Định, Vũ Công
Ngữ, Nhà xuất bản giáo dục, 1997
2. Cơ học đất, Châu Ngọc Ẩn, Nhà xuất bản Đại học Quốc
gia Tp.HCM, 2004
3. Cơ học đất, Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng, Nhà
xuất bản Xây dựng, 2010
4. Geotechnical engineering, Principles and Practices of
Soil Mechanic and Foundation Engineering, V.N.S.
Murthy, Marcel Decker, Inc
5. Video - Atterberg Limit Tests (LL and PL), University of
Science & Technology, YouTube
6. Video - Soil Mechanics Laboratory Tests - Specific
Gravity, Middle East Technical University, Department of
Civil Engineering, CE363 Soil Mechanics Laboratory,
According to TS 1900-1/ March 2006, YouTube