I. Tổng quan về đất trương nở
Chương này tập trung vào việc phân tích đặc điểm chung của đất trương nở, bao gồm các khái niệm cơ bản và cơ chế hình thành tính trương nở. Đất trương nở được định nghĩa là loại đất có khả năng gia tăng thể tích khi tiếp xúc với nước, đặc biệt là đất sét chứa khoáng vật montmorilonit. Các yếu tố như độ ẩm, thành phần khoáng vật và cấu trúc đất đóng vai trò quan trọng trong quá trình trương nở. Chương này cũng đề cập đến các nghiên cứu trước đây về đất trương nở, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rõ cơ chế trương nở để áp dụng vào thiết kế nền móng công trình.
1.1. Đặc điểm chung của đất trương nở
Đất trương nở thường xuất hiện ở các vùng có khí hậu khô, nơi đất chứa hàm lượng khoáng vật sét cao, đặc biệt là montmorilonit. Khi tiếp xúc với nước, đất này có thể tăng thể tích đáng kể, gây ra áp lực trương nở. Các vết nứt trên bề mặt đất trong mùa khô là dấu hiệu nhận biết rõ ràng của đất trương nở. Quá trình trương nở và co ngót diễn ra theo chu kỳ, ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của công trình xây dựng.
1.2. Thành phần khoáng vật và cơ chế trương nở
Thành phần khoáng vật, đặc biệt là montmorilonit, đóng vai trò quyết định trong tính trương nở của đất. Montmorilonit có cấu trúc tinh thể linh động, dễ dàng hấp thụ nước và trương nở mạnh. Các khoáng vật khác như kaolinit và illit có khả năng trương nở thấp hơn. Cơ chế trương nở liên quan đến sự thẩm thấu nước vào mạng tinh thể, làm tăng thể tích và áp lực trong đất.
II. Cơ sở lý thuyết tính toán nền móng trên đất trương nở
Chương này trình bày các cơ sở lý thuyết để tính toán nền móng công trình trên đất trương nở. Các phương pháp tính toán bao gồm việc xác định độ lớn trương nở, biến dạng trương nở dựa trên lý thuyết cơ học đất, và thiết kế móng cọc trên đất trương nở. Chương này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét các yếu tố như áp lực trương nở và độ ẩm trong quá trình thiết kế nền móng.
2.1. Xác định độ lớn trương nở
Độ lớn trương nở được xác định thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, đo lường sự thay đổi thể tích của mẫu đất khi tiếp xúc với nước. Các thông số như độ trương nở (εsw) và áp lực trương nở (psw) được sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng của trương nở lên nền móng công trình.
2.2. Tính toán biến dạng trương nở
Biến dạng trương nở được tính toán dựa trên lý thuyết cơ học đất, đặc biệt là đối với đất không bão hòa. Các mô hình toán học được sử dụng để dự đoán sự biến dạng của nền đất khi bị thấm ẩm, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp.
III. Tính toán nền móng trên đất trương nở
Chương này tập trung vào việc tính toán nền móng trên đất trương nở, bao gồm cả móng nông và móng cọc. Các phương pháp tính toán được trình bày chi tiết, kèm theo các ví dụ thực tế để minh họa. Chương này cũng đề cập đến ảnh hưởng của trương nở lên ổn định công trình đường giao thông, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét tính trương nở trong thiết kế và xây dựng.
3.1. Tính toán móng nông trên đất trương nở
Việc tính toán móng nông trên đất trương nở đòi hỏi phải xem xét các yếu tố như độ trương nở, áp lực trương nở và độ ẩm của đất. Các phương pháp tính toán được sử dụng để dự đoán sự biến dạng của nền đất và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp, đảm bảo độ ổn định của công trình.
3.2. Tính toán móng cọc trên đất trương nở
Móng cọc trên đất trương nở cần được thiết kế để chịu được áp lực trương nở và sự biến dạng của nền đất. Các phương pháp tính toán bao gồm việc xác định độ sâu cọc, kích thước cọc và vật liệu sử dụng, nhằm đảm bảo độ ổn định và an toàn cho công trình.
