Chương 1 — Giới thiệu và Nguồn tài liệu¶
1.1 Cơ học đất là gì¶
Đất là vật liệu dạng hạt, ba pha — hạt rắn, nước và không khí — với ứng xử phụ thuộc tương tác giữa các pha. Cơ học đất nghiên cứu cách vật liệu đó phản ứng với ứng suất, nước và thời gian. Nó là nền tảng của mọi tính toán địa kỹ thuật: sức chịu tải, lún, ổn định mái dốc, áp lực đất và thấm.
1.2 Ba pha và vì sao chúng quan trọng¶
Hầu hết tính chất của đất được giải thích bởi ba pha:
- Khung hạt rắn chịu ứng suất hữu hiệu, tạo cường độ và độ cứng.
- Nước trong lỗ rỗng chịu áp lực nước lỗ rỗng và chi phối cố kết cùng thấm.
- Không khí làm đất không bão hòa, thêm lực hút (suction) và lực dính biểu kiến.
Quan hệ giữa các pha — biểu diễn bằng hệ số rỗng, độ ẩm và độ bão hòa — là điểm khởi đầu của mọi phân tích.
1.3 Vì sao tài liệu này dùng nguồn phạm vi công cộng¶
Các giáo trình cơ học đất kinh điển đều có bản quyền. Tài liệu này thay vào đó được xây dựng từ Sổ tay tham khảo Đất và Móng của FHWA NHI và Sổ tay Kỹ thuật USACE — công trình của Chính phủ Hoa Kỳ thuộc phạm vi công cộng, tự do tái sử dụng, phóng tác và dịch. Chúng được viết cho kỹ sư hành nghề và là cơ sở thiết kế thực tế tại Hoa Kỳ.
1.4 Ứng suất tổng và hữu hiệu — ý tưởng trung tâm¶
Khái niệm quan trọng nhất của cơ học đất là nguyên lý ứng suất hữu hiệu Terzaghi:
trong đó \(\sigma\) là ứng suất tổng, \(u\) là áp lực nước lỗ rỗng, và \(\sigma'\) là ứng suất hữu hiệu — ứng suất do khung hạt rắn chịu. Cường độ, độ cứng và biến đổi thể tích phụ thuộc ứng suất hữu hiệu, không phải ứng suất tổng. Ý tưởng này xuyên suốt mọi chương sau.
1.5 Các điểm then chốt cần ghi nhớ¶
- Đất là vật liệu ba pha; ứng xử của nó suy ra từ các pha.
- Ứng suất hữu hiệu \(\sigma' = \sigma - u\) chi phối cường độ, độ cứng và biến đổi thể tích.
- Sách được xây dựng hoàn toàn từ sổ tay FHWA và USACE thuộc phạm vi công cộng.
- Thông số đất mang bất định — kỹ thuật tốt bao biên độ nó.