Bài giảng Cơ học đất: Chương 5 - Sức chịu tải của đất nền

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ học đất" Chương 5 - Sức chịu tải của đất nền, được biên soạn gồm các nội dung chính sau:Cường độ chống cắt của đất; Điều kiện cân bằng Mohr-Rankine; Sức chịu tải của nền;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ học đất: Chương 5 - Sức chịu tải của đất nền

CHƯƠNG 5 SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN
IV.1 Cường độ chống cắt của đất: IV.1.1 Định nghĩa: T  T F s   tg  c  Mặt trượt S
s   tg  c s : sức chống cắt của đất [kN/m2, kPa, kG/cm2]  : ứng suất nén hay ứng suất pháp tuyến thẳng góc với mặt trượt [kN/m2, kG/cm2]  : góc ma sát trong [độ] c : lực dính [kN/m2, kG/cm2]  c,  được gọi là các đặc trưng chống cắt của đất.
IV.1.2 Định luật Coulomb Các điều kiện cân bằng ổn định:  < s : đất ở trạng thái ổn định  = s : đất ở trạng thái cân bằng giới hạn  > s : đất bị phá hoại.    ( ( ( k k k G G G s=c /c s =  tan + c /c s =  tan /c m  m c m c 2 )  2 )  2 )  Đất dính (k Đất cát (k Đất sét thuần túy (k G G G
IV.1.3 Điều kiện cân bằng Mohr-Rankine Xét 1 điểm M trong đất nền chịu tác dụng của một lực o , được tách ra 2 thành phần  và . Ngang qua điểm M có vô số mặt trượt hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc lệch , ở đây ta đi tìm mặt trược nguy hiểm ứng với max o b  : lực gây trượt    : lực chống trượt M o : tổng áp lực của  &  a  - Đất trên mặt phẳng đang xét sẽ ở trạng thái cân bằng bền theo Coulomb:  <  tan + c và ở trạng thái cân bằng giới hạn của đất trên mặt trượt:  =  tan + c
Mục đích đánh giá tính ổn định của 1 điểm  s   tg  c I Vòng tròn c  Mohr 3  C 1 Nếu s cắt vòng tròn Mohr: điểm M ổn định Nếu s tiếp xúc vòng tròn Mohr: điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn Nếu s không cắt vòng tròn Mohr: điểm M mất ổn định
Đối với đất rời:  s =  tan Nếu điểm M ở trạng thái cân I K bằng giới hạn:   max  45o - /2 O   C H 3  1   3  CI  3 sin  max   2  1  CO  1   3   1   3 1 2  Phương trình toán học diễn 1   3 tả sự cân bằng giới hạn của sin  max  Morh-Rankine: 1   3
 Đối với đất dính: s =  tan + c I Nếu điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn:  45o - /2    max O’ O c cotg 3 C 1   3 1 CI 2 sin  max   CO '  1   3  c cot g 2  Phương trình toán học 1   3 diễn tả sự cân bằng giới sin  max  hạn của Morh-Rankine:  1   3  2 c cot g
Kết luận: •  max <  : Điểm M ổn định •  max =  : Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn • max >  : Điểm M mất ổn định
Chú ý: Nếu điểm M nằm trên trục đi qua nền truyền tải, thì 1 ; 3 là các ứng suất chính xác định như sau: p b p 1  (2   sin 2  )   h  x p h 3  (2  sin 2 )   h 1  1 2 2 z x  x  2  1,3    z    xz 2 M 3 2  2  z
Nếu điểm M nằm bất kỳ: + Đối với đất rời: ( z   x ) 2  4 xz 2 sin 2  max  ( z   x ) 2 + Đối với đất dính: sin 2  max ( z   x ) 2  4 xz 2  ( z   x  2 c cot g ) 2    3   1 tan (45  )  2 c tan (45  ) 2 o o 2 2
IV.2 Các Phương Pháp thí nghiệm trong phòng để xác định C, A./ Thí nghiệm nén đơn (Unconfined compression test) Phương pháp này được dùng cho các loại đất dính, ở trạng thái mềm hoặc dẻo  xem như không có góc ma sát. Dụng cụ Thí nghiệm: _ Máy nén đơn, gồm 2 đồng hồ, 1 đồng hồ đo lực, 1 đồng hồ đo biến dạng. _ Mẫu đất có dạng hình trụ, chiều cao bằng 2 lần đường kính, được nén thẳng đứng không có áp lực xung quanh.
Trình tự Thí nghiệm: P _ Đặt mẫu đất vào máy nén đơn, sau đó tác dụng lực đứng p, lực đứng cứ tăng dần cho đến khi mẫu đất bị phá hoại theo 2 dạng: Đất mềm: Phình ra hai bên. Thí nghiệm nén một Đất cứng: Hình thành vết nứt trục mẫu đất có nở hông _ Lực làm cho mẫu đất bị phá hoại (biến dạng tăng trong khi lực tác dụng không tăng) Sức chịu nén đơn (1 trục) qu • Góc ma sát trong u = 00 • Sức chống cắt không thoát nước hay lực dính không thoát nước qu Su  cu  2
 u=0 max=cu  qu Vòng Mohr trong thí nghiệm nén đơn
B./ Thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct Shear Test) Dùng cho mọi loại đất _ tránh dùng đất lẫn sỏi
 Thớt cố định Thớt di động T  Thớt di động Thớt cố định - Cắt 3 mẫu đất (dày 30 cm) cho 3 lần thí nghiệm với 3 cấp tải trọng khác nhau - Cho máy cắt với tốc độ 1 mm/min đến khi nào mẫu bị phá hoại; ghi lại giá trị () ứng với lúc đồng hồ đo ứng lực ngang đạt giá trị max.
- Vẽ biểu đồ quan hệ giữa  (kN/m2) và  (kN/m2)  (kN/m2) s =  tan + c  c  (kN/m2) Quan hệ lực cắt và áp lực thẳng đứng
- Xác định giá trị c và  bằng phương pháp bình phương cực tiểu n n n n   i  i    i   i tan   i 1 i 1 i 1 2 n  n  n  i    i  2 i 1  i 1  n n n n      i   i 2 i i i c i 1 i 1 i 1 i 1 2 n   n n  i    i  2 i 1  i 1 
C./ Thí nghiệm nén ba trục (Triaxial Compression Test) Bơm chất lỏng vào bình, tạo áp lực 3 ; sau đó ta giữ nguyên 3 , tăng 1 + Cắt (nén) nhanh, không cố kết / Undrained – Unconsolidated (UU): Giá trị cuu và uu + Cắt (nén) nhanh, cố kết / Undrained –Consolidated (CU): Giá trị ccu & cu ; c’ và ’ và áp lực nước lổ rỗng u + Cắt (nén) chậm, cố kết / Drained – Consolidated (CD): Giá trị c’ và ’
Lưu ý: Đối với từng mẫu đất nhất định, c  sẽ thay đổi ứng với từng thí nghiệm. Tuỳ theo mức độ cố kết và thoát nước mà người thiết kế đề nghị PTN chọn các sơ đồ phù hợp để thí nghiệm nhằm tìm ra được c  thích hợp. Mẫu đất thí nghiệm với sơ đồ cố kết tương ứng với việc đặt công trình lên đất trong thời gian dài. Mẫu đất thí nghiệm với sơ đồ thoát nước tương ứng với việc nước tong đất có thể thoát đi