Trong xây dựng, các đặc tính của đất rất quan trọng, đặc biệt là cách các loại đất khác nhau hoạt động dưới tải trọng và bản thân các tòa nhà ảnh hưởng đến nó như thế nào. Có một chuyên ngành đặc biệt nghiên cứu độ bền và độ ổn định của khối đất cũng như các điều kiện để sử dụng chúng làm nền móng cho việc xây dựng các công trình. Chúng ta hãy xem xét khái niệm cơ học đất, cách tính toán chính xác các thông số của đất bao gồm những gì.
Mật độ đất
Mật độ là một tính chất của đất được xác định bằng tỷ lệ giữa trọng lượng riêng và thể tích.Nó phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của đất, cũng như mức độ phân tán, đó là lý do tại sao đất sét đặc hơn đất cát, mặc dù thực tế là chúng có cùng thành phần khoáng chất.
Trong số các tính chất cơ lý của đất, mật độ được coi là một trong những tính chất chính. Tình trạng của chúng có thể được đánh giá bằng mật độ đặc trưng của chúng. Việc xác định mật độ là cần thiết trong quá trình xây dựng đường, nền móng của các tòa nhà (để phân bổ ứng suất dọc theo nền), khi đặt thông tin liên lạc, để tính toán khả năng chống trượt của sườn dốc, độ lún của các tòa nhà đã xây dựng, để xác định khối lượng công việc đào đất.
Mật độ ảnh hưởng đến tính thấm của đất. Nếu nó ẩm ướt hoặc có khả năng thấm hút tốt thì sau khi xây dựng công trình, nó có thể co lại, vào mùa đông, một vấn đề khác nảy sinh - sương giá dày đặc. Biết được mật độ của đất sẽ giúp ngăn chặn sự phá hủy hoặc lũ lụt của một tòa nhà và lựa chọn vật liệu xây dựng phù hợp.
Mật độ hạt
Đây là một đặc tính vật lý của đất, nó phụ thuộc vào thành phần khoáng, chất khoáng hữu cơ và chất hữu cơ. Mật độ hạt là tỷ lệ giữa khối lượng của các hạt rắn trong đất khô hoàn toàn (không có độ ẩm) với thể tích của nó với cấu trúc không bị xáo trộn. Tùy thuộc vào thành phần khoáng vật, mật độ hạt được xác định bởi các liên kết cấu trúc và cấu trúc, độ xốp của đất. Đất càng chứa nhiều khoáng chất và càng ít độ xốp thì đất càng đặc.
Dựa trên giá trị mật độ hạt, xác định các giá trị cường độ và đặc tính biến dạng, dùng để đánh giá khả năng chịu lực của đất và khả năng sử dụng chúng để xây dựng các công trình.
Độ ẩm đất
Độ ẩm là tỷ số giữa khối lượng chất lỏng có trong đất và khối lượng khô của nó. Khả năng chịu lực của đất phụ thuộc vào đặc tính này.Đối với hầu hết các loại đất, ngoại trừ đá thô và cát thô, khả năng chịu lực giảm khi độ ẩm tăng. Vì vậy, đối với loại bão hòa nước sẽ ít hơn so với loại khô.
Độ ẩm được xác định trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp nén chặt, nghĩa là xác định độ ẩm nào đất sẽ thu được mật độ lớn nhất. Đặc tính này được biểu thị bằng phần trăm, từ 0 đến 100%. Độ ẩm tối ưu cho cát là 8-14%, đất thịt pha cát - 9-15%, đất mùn - 12-18% và đất sét - 16-26%.
Chấm điểm
Thành phần hạt hoặc thành phần cơ học là hàm lượng phần trăm của các hạt có kích thước khác nhau trong đất hoặc đá, bất kể thành phần hóa học và khoáng chất của nó. Các hạt đất là phần còn lại của đá, khoáng chất, hợp chất vô định hình và các thành phần đất khác có liên kết hóa học. Các hạt có kích thước tương tự được kết hợp thành các phân số. Có các loại thành phần cơ học của đất sau đây: hữu cơ, hữu cơ và khoáng chất.
Các tính chất sản xuất nông nghiệp của đất phụ thuộc vào thành phần cơ học, ví dụ, khả năng truyền và giữ độ ẩm và không khí, các quá trình vận chuyển các chất, tích tụ và biến đổi, cấu trúc, chế độ nhiệt và không khí.Và cuối cùng, nó phụ thuộc vào mức độ màu mỡ của đất, cả khi được canh tác, tưới nước và bón phân liên tục và không có chúng.
Mật độ đất khô
Nó được định nghĩa là tỷ số giữa khối lượng của đất khô hoàn toàn (không có hơi ẩm trong lỗ rỗng) với thể tích, có tính đến thể tích lỗ rỗng. Đặc tính được đo bằng g trên mét khối. thấy nó có thể được xác định nếu biết được độ ẩm và độ xốp. Tính toán được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Hệ số độ xốp
Hệ số này cho thấy sự hiện diện của các lỗ rỗng nhỏ trong đất. Được tính theo tỷ lệ phần trăm giữa thể tích lỗ rỗng và thể tích tổng. Để xác định giá trị trên các loại đất khác nhau, các phương pháp khác nhau được sử dụng. Trong đất sét, do lực dính nên độ xốp được xác định theo thể tích và trọng lượng riêng của đất lấy mẫu.
Việc xác định hệ số độ xốp là cần thiết trong quá trình chuẩn bị xây dựng vì có mối liên hệ giữa nó với các đặc tính khác. Mức độ chịu lực phụ thuộc vào chỉ số độ xốp, nó giảm khi độ xốp giảm. Nếu không có thông tin về độ xốp thì không thể biết được mức độ kháng của đất hoặc xác định khả năng biến dạng của các tòa nhà.
Biến dạng của các tòa nhà xảy ra do sự chuyển động và khả năng nén của các hạt đất, ví dụ, do ảnh hưởng của lượng mưa. Độ ẩm không đáng kể và đồng đều không làm giảm độ ổn định của công trình nhưng lượng ẩm lớn có thể gây ra những biến dạng không mong muốn. Lượng mưa không đều còn nguy hiểm hơn, có thể gây ra chuyển vị, nghiêng, dẫn đến ứng suất quá mức trong các kết cấu chịu lực. Nếu độ nén của đất dưới các phần khác nhau của móng không giống nhau hoặc tải trọng tác dụng lên nó khác nhau, bạn thường có thể gặp phải biến dạng của tòa nhà dưới dạng vết nứt và sụt lún.
Độ ẩm
Đây là tỷ lệ giữa độ ẩm tự nhiên của đất và độ ẩm, tương ứng với độ ẩm khi lỗ chân lông chứa đầy nước, trong đó không còn bọt khí. Đất có các chỉ số từ 0 đến 0,5 được coi là đất có độ ẩm thấp, ẩm ướt - từ 0,5 đến 0,8 và bão hòa nước - từ 0,8 đến 1. Đất sét thường ẩm ướt hơn, đất cát tương ứng là khô.
Máy tính tính toán thông số đất
Trong thiết kế các tòa nhà, các mô hình tính toán khác nhau được sử dụng cho các loại đất có độ phức tạp khác nhau. Đối với các công việc chung, đánh giá chủ yếu là khả năng chịu lực, qua đó thể hiện các đặc tính cường độ và biến dạng của nền móng. Tuy nhiên, các mô hình tính toán cơ bản có thể giúp tính toán chúng cho các nhiệm vụ cụ thể.
Để đơn giản hóa việc tính toán khi tạo công trình, người ta sử dụng công thức Prandtl, giúp tính toán khả năng chịu lực của đất. Để xác định mức độ ổn định, độ bền của đế và xác định khả năng biến dạng có thể xảy ra, cần xác định mức độ ứng suất. Đối với điều này, có thể áp dụng các phương trình dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng, ví dụ, định luật Hooke. Vì vậy, tải trọng tác dụng lên móng không được lớn hơn sức kháng giới hạn của đất.
Việc tính toán được thực hiện dựa trên khả năng chịu lực để xác định khả năng mất ổn định của tòa nhà, tính chất phá hủy, mức độ biến dạng và loại của nó. Điều kiện hoạt động bình thường có thể gặp khó khăn cũng được tính toán, độ bền của công trình bị giảm do khả năng bị lún, nghiêng, v.v.
Các tính chất vật lý của đất là những đặc điểm xác định qua đó tình trạng của đất có thể được xác định và khả năng thay đổi các thông số dưới tác động của các yếu tố vật lý và hóa học khác nhau.
Để xác định loại đất và ứng xử của nó làm nền cho công trình, các tính chất cần thiết cho quyết định thiết kế, điều kiện tiên quyết là xác định các đặc tính cơ lý bằng phương pháp trong phòng thí nghiệm.
