Giáo trình Cơ học đất – Lê Xuân Mai

Giáo trình bao gồm các chương sau:

• Lời nói đầu: Giới thiệu mục đích biên soạn, đối tượng sử dụng và lời cảm ơn đến các thầy giáo và đồng nghiệp.
• Mục lục: Liệt kê các chương và các phần nhỏ hơn trong giáo trình.
• Các thứ nguyên thường dùng: Cung cấp các đơn vị đo lường quy đổi.
• Mở đầu:
  • Định nghĩa và đối tượng nghiên cứu: Cơ học Đất là ngành cơ học ứng dụng nghiên cứu về đất, sử dụng đất làm nền công trình hoặc vật liệu xây dựng. Đối tượng nghiên cứu là các loại đất thiên nhiên, sản phẩm của quá trình phong hóa đá gốc.
  • Đặc điểm và nội dung của môn học: Vận dụng kiến thức từ địa chất công trình, thổ chất học và các ngành cơ học khác để xây dựng lý thuyết riêng về đất, đồng thời nhấn mạnh vai trò của nghiên cứu thực nghiệm. Giải quyết các nhiệm vụ về quy luật cơ bản của quá trình cơ học trong đất, phân bố ứng suất, quan hệ ứng suất-biến dạng, biến dạng, cường độ, ổn định nền đất, mái dốc và áp lực đất lên tường chắn.
  • Sơ lược lịch sử phát triển của môn học: Đề cập đến đóng góp của C.A. Coulomb (lý luận cường độ chống cắt của đất, phương pháp xác định áp lực đất lên vật chắn) và K. Terzaghi (xuất bản cuốn “Cơ học đất trên cơ sở vật lý của đất” năm 1925, đánh dấu sự hình thành môn học). Nêu rõ sự phát triển của Cơ học đất ở Việt Nam từ năm 1956.
• Chương I: Bản chất vật lý của đất và phân loại đất:
  • Sự hình thành của đất: Trình bày quá trình phong hóa (vật lý, hóa học, sinh học) và các dạng trầm tích của đất (tàn tích, sườn tích, bồi tích, tam giác trâu và hồ sừng trâu, biển).
  • Ảnh hưởng của môi trường địa – vật lý đến tính chất của đất: Nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu lịch sử hình thành và điều kiện tự nhiên mà đất tồn tại.
  • Các thành phần cấu tạo của đất và tác dụng lẫn nhau giữa chúng: Đất gồm ba thành phần rắn (hạt khoáng chất), lỏng (nước) và khí.
    • Thành phần rắn (cứng) của đất: Gồm các hạt khoáng vật nguyên sinh (Fenpat, thạch anh, mica) và thứ sinh (Mônmôrilonit, Ilit, Kaolinit, Canxit, mica trắng, thạch cao, muối mỏ). Phân tích thành phần hạt của đất và ảnh hưởng của kích thước, hình dạng hạt đến tính chất đất.
    • Thành phần nước trong đất: Phân loại nước trong đất thành nước liên kết (nước trong khoáng vật, nước kết hợp mặt ngoài hạt đất gồm nước hút bám, nước liên kết mạnh, nước liên kết yếu) và nước tự do (nước mao dẫn, nước trọng lực).
    • Thành phần khí trong đất: Gồm khí tự do (thông thương với khí trời, khí kín) và khí hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến tính chất cơ học của đất.
    • Các tác dụng qua lại giữa các thành phần trong đất: Giải thích về lực điện phân tử và vỏ hydrat của đất, sự trao đổi ion trong đất và ảnh hưởng của chúng đến tính chất cơ-lý của đất.
  • Cơ cấu và kết cấu của đất:
    • Kết cấu của đất: Sự sắp xếp của các hạt hoặc đám hạt, phân thành kết cấu hạt đơn, tổ ong và bông. Đề cập đến liên kết kết cấu (nguyên sinh và thứ sinh).
    • Cơ cấu của đất: Đặc điểm đặc trưng cho tính không đồng bộ nhất trong sự phân bố các yếu tố kết cấu và cơ học, chia thành cơ cấu lớp, Pocphia và liền.
  • Các chỉ tiêu vật lý của đất:
    • Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng thí nghiệm: Dung trọng của đất, độ ẩm của đất, trọng lượng riêng hạt đất.
    • Các chỉ tiêu vật lý xác định bằng tính toán: Dung trọng khô, độ rỗng, hệ số rỗng, độ ẩm toàn phần, độ bão hòa, dung trọng bão hòa, dung trọng đẩy nổi của đất.
    • Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất: Độ chặt đối với đất rời (sử dụng hệ số rỗng và độ chặt tương đối D) và độ sệt đối với đất dính.
• Chương II: Xác định ứng suất trong nền đất: Giới thiệu các khái niệm và phương pháp xác định ứng suất trong nền đất do tải trọng ngoài và trọng lượng bản thân của đất gây ra, bao gồm cả trường hợp không đồng nhất và không đẳng hướng của đất, cũng như phân bố ứng suất tiếp xúc dưới đáy móng.
• Chương III: Biến dạng và độ lún của nền đất: Trình bày các khái niệm chung, tính biến dạng của đất, các nghiên cứu và yếu tố ảnh hưởng, cách tính toán độ lún cuối cùng của nền đất, và lý thuyết cố kết thấm cùng cách tính toán độ lún theo thời gian.
• Chương IV: Cường độ và ổn định của nền đất: Đề cập đến sức chống cắt của đất, các yếu tố ảnh hưởng, từ biến của đất sét. Phân tích trạng thái cân bằng giới hạn tại một điểm và điều kiện cân bằng giới hạn Mohr-Coulomb. Các phương pháp xác định sức chịu tải của nền đất và ổn định của mái dốc.
• Chương V: Tính toán áp lực đất lên lưng tường chắn: Giới thiệu khái niệm chung, phân loại tường chắn, áp lực đất và điều kiện sản sinh ra áp lực đất. Các lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn của C.A.Coulomb, W.J.R.Rankine, V.V.Xôclovski. Tính toán áp lực đất trong các trường hợp thường gặp (tải trọng ngoài, lưng tường gãy khúc, đất đắp nhiều lớp, đất đắp có nước ngầm).
• Chương VI: Các thí nghiệm đất hiện trường: Giới thiệu các phương pháp thí nghiệm đất tại hiện trường như thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), thí nghiệm xuyên tĩnh, thí nghiệm nén ngang trong lỗ khoan (PMT), thí nghiệm nén ngang DMT (DILATOMETER), thí nghiệm cắt cánh (VST), thí nghiệm bàn nén hiện trường.

Tóm lại, giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng và chuyên sâu về cơ học đất, từ bản chất vật lý, thành phần cấu tạo, tính chất cơ lý, đến các phương pháp tính toán ứng suất, biến dạng, độ lún, cường độ, ổn định và áp lực đất, cũng như các thí nghiệm đất tại hiện trường.