Như đã biết, thành phần hạt của đất là hàm lượng các nhóm
hạt có độ lớn khác nhau ở trong đất được biểu diễn bằng tỷ lệ phần trăm so với
khối lượng của mẫu đất khô tuyệt đối đã lấy để phân tích. Đặc trưng thành phần
hạt thường được biểu diễn dưới dạng đồ thị bán logarithm. Bài viết này sẽ thảo
luận về ý nghĩa và đặc điểm thành phần hạt của đất mà chúng ta có thể suy ra từ
đồ thị thành phần hạt. Ngoài ra, chúng tôi cũng sẽ đề cập đến những chỉ tiêu cần
quan tâm khi thiết kế cấp phối cho vật liệu tầng lọc.
Các dạng của đường cong thành phần hạt
Hình dưới đây phác họa các dạng khác nhau của đường cong cấp
phối (sử dụng sàng tiêu chuẩn Anh).
 |
| H. 1. Các dạng đường cong thành phần hạt |
Đường A: Đường có độ dốc lớn, chứng tỏ khoảng biến đổi cỡ hạt
nhỏ hay nói cách khác, các hạt đất không khác nhau nhiều về kích thước. Vậy đất
sẽ có cấp phối kém (poorly-graded); Thành phần chiếm nhiều nhất rơi vào cỡ hạt
từ 0.2 đến 0.6 mm (khoảng trên 60 %) tức cát vừa (medium SAND). Vậy có thể gọi
đất là CÁT hạt vừa, cấp phối kém (poorly-graded medium SAND).
Đường B: Thoải hơn nhiều so với đường A, độ dốc nhỏ, đất sẽ
có cấp phối tốt (well-graded); Thành phần gồm hai cỡ hạt sỏi sạn (gravel) và
cát (sand), nhưng phần gravel chiếm nhiều hơn (khoảng 60 %). Vậy có thể gọi đất
là SỎI/SẠN CÁT cấp phối tốt (well-graded SANDY GRAVEL). Chú ý: Danh từ Gravel
thể hiện phần chiếm chủ yếu trong khi đó Sandy – tính từ – thể hiện phần thứ yếu.
Đường C: Tương tự đường B, có độ dốc nhỏ, đất sẽ là vật liệu
cấp phối tốt (well-graded); Thành phần chiếm nhiều là cát, phần ít hơn (khoảng
20 %) là bụi. Vậy có thể gọi đất là CÁT bụi, cấp phối tốt (well-graded silty
SAND).
Với cách phân tích tương tự, ta có thể suy ra:
Đường D: sandy SILT.
Đường E: silty CLAY.
Với hai loại đất có thành phần cấp phối như đường D và E, để
phân loại và gọi tên đất cần kết hợp với các chỉ tiêu giới hạn chảy và chỉ số dẻo
như đã nêu trong bài “Đồ thị phân loại đất hạt mịn …” và sẽ được nêu một cách
toàn diện và chi tiết trong bài về phân loại và gọi tên đất trong xây dựng sau
này.
Hệ số đồng đều và hệ số độ dốc
Để định lượng đặc trưng cấp phối, người ta đưa ra các khái
niệm:
D10 = Đường kính mà những hạt nhỏ hơn chiếm 10 % (hay cỡ hạt
tương ứng với 10 % trên đường cong tích lũy, như chỉ ra trên hình 2);
D30 = Đường kính mà những hạt nhỏ hơn chiếm 30 %;
D60 = Đường kính mà những hạt nhỏ hơn chiếm 60 %.
Từ những giá trị này, tính toán các chỉ tiêu cấp phối sau:
Hệ số đồng đều (hay còn gọi hệ số đồng nhất, đều hạt) –
Uniformity coefficient: Thôi thì họi thế nào thì gọi nhưng công thức tính là:
Cu = D60/D10
Hệ số độ dốc (có sách viết hệ số đường cong) – Coefficient
of gradation (có chỗ viết Coefficient of curvature):
Cg hoặc Cc = (D30)^2/(D60 x D10).
Những hệ số này được sử dụng để phân loại và gọi tên đất hạt
thô mà chúng tôi sẽ đề cập sau.
 |
| H. 2. Các chỉ tiêu cấp phối |
Thiết kế vật liệu tầng lọc
Trong xử lý đất yếu bằng bấc thấm (PVD) hoặc thiết kế giếng
bơm nước, thường phải thiết kế tầng lọc (filter layer). Vật liệu lọc phải đảm bảo
cho nước thoát qua nhưng cản được hạt mịn. Khi thiết kế cần tuân theo những
nguyên tắc và dựa vào những đặc trưng cấp phối sau của đất cần bảo vệ:
Trong những tính toán dưới đây không tính đến phần hạt lớn
hơn 19 mm.
Tầng lọc không được chứa hạt lớn hơn 80 mm.
Tầng lọc có thành phần hạt mịn (< 0.075 mm) không nhiều
hơn 5 %.
Đường cong cấp phối của vật liệu lọc nên có hình dáng tương
tự đường cong cấp phối của đất.
Đường kính D15 (tương tự định nghĩa D10 ở trên) của tầng lọc
nằm trong khoảng 4 lần D15 và 4 lần D85 của đất, tức 4 x D15 (đất) < D15 (tầng
lọc) < 4 x D85 (đất).
Đường cong cấp phối thiết kế vật liệu tầng lọc như minh họa
trên hình dưới đây.
 |
| H. 3. Thiết kế vật liệu tầng lọc |