Chương 2 — Thành phần & Chỉ tiêu cơ lý¶

2.1 Sơ đồ ba pha¶

Đất được mô tả bằng sơ đồ ba pha, tách thể tích thành hạt rắn, nước và không khí. Các tỷ số thể tích then chốt:

Hệ số rỗng \(e = V_v / V_s\) — thể tích lỗ rỗng trên một đơn vị thể tích hạt rắn.
Độ rỗng \(n = V_v / V\) — phần thể tích là lỗ rỗng.
Độ bão hòa \(S = V_w / V_v\) — phần lỗ rỗng chứa nước.

Figure: soil-mechanics-phase-diagram

Hình. Sơ đồ ba pha của đất: thể tích và trọng lượng hạt rắn, nước và không khí, cùng quan hệ giữa hệ số rỗng, độ rỗng và độ bão hòa (theo FHWA-NHI-06-088).

2.2 Dung trọng và độ ẩm¶

Độ ẩm \(w = W_w / W_s\) — khối lượng nước trên một đơn vị khối lượng hạt rắn.
Dung trọng tự nhiên \(\gamma\) — tổng trọng lượng trên một đơn vị thể tích.
Dung trọng khô \(\gamma_d = \gamma / (1 + w)\) — trọng lượng hạt rắn trên đơn vị thể tích; thông số kiểm soát đầm chặt then chốt.
Dung trọng bão hòa \(\gamma_{sat}\) — khi mọi lỗ rỗng chứa nước.
Dung trọng đẩy nổi \(\gamma' = \gamma_{sat} - \gamma_w\).

2.3 Phân bố cỡ hạt¶

Phân tích rây (đất hạt thô) và phân tích tỷ trọng kế (hạt mịn) cho đường cong cấp phối. Từ đó:

\(D_{10}\), \(D_{30}\), \(D_{60}\) — cỡ hạt mà 10%, 30% và 60% lọt qua.
Hệ số đồng đều \(C_u = D_{60}/D_{10}\) — mức độ cấp phối tốt.
Hệ số cong \(C_c\) — hình dạng đường cong.

Đất cấp phối tốt (dải cỡ hạt rộng) đầm chặt đặc hơn và thoát nước tốt hơn đất cấp phối đều.

2.4 Giới hạn Atterberg và độ sệt¶

Với đất hạt mịn, giới hạn Atterberg xác định các độ ẩm mà tại đó đất đổi độ sệt:

Giới hạn chảy (LL) — từ dẻo sang lỏng.
Giới hạn dẻo (PL) — từ nửa cứng sang dẻo.
Chỉ số dẻo \(PI = LL - PL\) — dải độ ẩm mà đất ở trạng thái dẻo.

\(PI\) cao cho thấy sét dẻo, nén được; \(PI\) thấp cho thấy bụi hoặc đất ít dẻo. Các giới hạn được dùng trực tiếp trong phân loại (Chương 3).

2.5 Các điểm then chốt cần ghi nhớ¶

Sơ đồ ba pha liên hệ lỗ rỗng, nước và hạt rắn; \(e\), \(n\) và \(S\) mô tả cách sắp xếp.
Dung trọng khô là thông số đầm chặt then chốt.
Cấp phối (\(C_u\), \(C_c\)) cho biết đất hạt thô cấp phối tốt và thoát nước ra sao.
Giới hạn Atterberg (\(LL\), \(PL\), \(PI\)) mô tả tính dẻo của hạt mịn.
Chỉ tiêu cơ lý rẻ, nhanh và tương quan mạnh với ứng xử kỹ thuật.