Bài giảng Cơ học đất do Đào Nguyên Vũ biên soạn nhằm giúp cho các bạn nắm bắt được những kiến thức về thành phần chủ yếu của đất, ứng suất trong đất, biến dạng của đất nền, sức chịu tải của đất nền, áp lực ngang của đất. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức trong lĩnh vực này.
- Tæ dieän tích raát nhoû, khoâng ñaùng keå. - Khoâng dính ngay caû khi aåm öôùt. - Ñoä daâng cao cuûa nöôùc mao daãn raát nhoû, khoâng ñaùng keå. - Khoâng giöõ ñöôïc nöôùc.
- Tæ dieän tích nhoû, khoaûng 0.001 ÷ 0.04m2/g. - Tính thaám lôùn. - Coù theå coù tính dính khi aåm nhöng khoâng deûo vaø tính dính maát ñi khi baûo hoøa nöôùc (tính dính giaû). - Ñoä daâng cao cuûa nöôùc mao daãn nhoû. - Giöõ ñöôïc ít nöôùc.
“1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït soûi “ “ “ “ “. Nhoùm haït caùt “ “ “
1
“ “
2
“1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït seùt “- Tæ dieän tích lôùn, khoaûng 20 ÷ 800m2/g. “- Haàu nhö khoâng thaám nöôùc. “- Tính huùt aåm lôùn vaø coù khaû naêng giöõ nöôùc nhieàu. “- Khi huùt aåm theå tích taêng leân nhieàu, khi khoâ co ngoùt roõ reät. “- Khi suõng nöôùc khoâng chaûy loaõng nhö nhoùm haït buïi. “- Tính dính vaø tính deûo lôùn.
3
1.2.1.1. Ñaëc tính cô baûn caùc nhoùm haït ñaát “. Nhoùm haït buïi “- Tæ dieän tích vaøo khoaûng 0.04 ÷ 1m2/g. “- Tính thaám khaù nhoû. “- Khi aåm coù tính dính vaø coù tính deûo. “- Khi suõng nöôùc deã chaûy loaõng. “- Huùt vaø giöõ ñöôïc nöôùc neân theå tích ñaát taêng leân khi huùt aåm vaø co laïi khi maát nöôùc. “- Nöôùc mao daãn daâng töông ñoái cao vaø nhanh. Ñeå phaân loaïi, ngöôøi ta thöôøng duøng khaùi nieäm ñöôøng kính trung bình cuûa haït ñaát (d, mm), ñoù laø ñöôøng kính cuûa voøng troøn bao quanh tieát dieän lôùn cuûa haït ñaát ñoù.
>300
300 ÷ 150
150 ÷ 2
2 ÷ 0.06
0.06 ÷ 0.002
< 0.002
4
1
5
74
2mm 5mm 20mm 75mm
300mm
0.42 mm
Caùt to
Soûi to
Caùt nhoû
Soûi nhoû
Cuoäi
Soûi trung bình
Haït keo
Haït seùt
Haït buïi
Ñaù taûng
5
Chuù thích: 1 = 10-3mm
>300 300 ÷ 60
Ñaù taûng Ñaù laên vaø ñaù hoäc
Cuoäi vaø daêm
60 ÷ 20 20 ÷ 5 5 ÷ 2
to vöøa nhoû
Caùt
2 ÷ 0.5 0.5 ÷ 0.25 0.25 ÷ 0.1
to vöøa nhoû
Mòn Buïi Seùt
0.1 ÷ 0.05 0.05 ÷ 0.005 < 0.005
6
>200 200 ÷ 60
1. Ñaù hoøn (Stone) Ñaù laên (B) Cuoäi vaø daêm (Co) 2. Soûi vaø saïn (G)
60 ÷ 20 20 ÷ 6 6 ÷ 2
to vöøa nhoû
3. Caùt (S)
2 ÷ 0.6 0.6 ÷ 0.2 0.2 ÷ 0.06
to vöøa nhoû
4. Buïi (M)
to vöøa nhoû
7
0.06 ÷ 0.02 0.02 ÷ 0.006 0.006 ÷ 0.002 < 0.002 < 0.001
5. Seùt (C) Trong ñoù coù haït keo
75 ÷ 2
Soûi (G) Caùt (S)
2 ÷ 0.425 0.425 ÷ 0.075
to nhoû
Buïi (M) Seùt (C)
0.075 ÷ 0.002 < 0.002
8
Soûi (G)
75 ÷ 19 19 ÷ 4.75
to nhoû
Caùt (S)
4.75 ÷ 2 2 ÷ 0.425 0.425 ÷ 0.075
to vöøa nhoû
< 0.075
Haït mòn (Fine grain) ” F Buïi hoaëc seùt Buïi vaø seùt
9
20 ÷ 2
Soûi (Gravier) - G
Caùt (Sable) - S
2 ÷ 0.2 0.2 ÷ 0.02
Caùt to Caùt nhoû
0.02 ÷ 0.002
Buïi (Limon) - M
Seùt (Argile) - C
<0.002
10
Phaàn lôùn theå tích ñaát laø caùc haït raén, phaàn theå tích coøn laïi
laø
loã
roãng, trong loã roãng chöùa nöôùc vaø khí.
Moâ hình ñaát goàm 3 pha: raén (haït), loûng (nöôùc) vaø khí
11
Haït raén chieám phaàn lôùn theå tích cuûa ñaát, laø coát chòu löïc, taïo thaønh
boä khung chòu löïc cuûa ñaát.
Ngöôøi ta ñaùnh giaù ñaát chuû yeáu döïa vaøo pha haït raén
Döïa treân kích thöôùc, chia thaønh hai nhoùm chính: haït thoâ vaø haït
mòn
Teân haït ñaát ñöôïc phaân theo töøng nhoùm tuyø thuoäc vaøo kích thöôùc. Tuy nhieân ranh giôùi ñeå phaân bieät caùc loaïi haït ñöôïc quy öôùc khaùc nhau theo caùc quy phaïm khaùc nhau
12
Söùc chòu taûi cuûa haït giaûm daàn theo chieàu giaûm kích thöôùc haït
Khaû naêng thaám giaûm theo chieàu giaûm kích thöôùc haït.
b. Hình daïng c. Thaønh phaàn khoaùng
13
Khaû naêng chòu taûi cao Khaû naêng thoaùt nöôùc toát Cöôøng ñoä vaø söï
thay ñoåi
theå
tích
khoâng bò aûnh höôûng bôûi ñoä aåm
Khaû naêng chòu taûi keùm Tính thaám keùm Caùc ñaëc tính veà cöôøng ñoä vaø söï thay ñoåi theå tích bò aûnh höôûng bôûi ñoä aåm
Kích thöôùc vaø caáu truùc haït quyeát ñònh
tính chaát kyõ thuaät
Tính chaát kyõ
thuaät ñöôïc kieåm soaùt bôûi yeáu toá khoaùng vaät hôn laø kích thöôùc haït
Khoâng neùn ñöôïc khi ôû traïng thaùi chaët Söï rung ñoäng laøm thay ñoåi theå tích khi
ôû traïng thaùi rôøi
14
Laø nöôùc ôû trong maïng tinh theå khoaùng vaät cuûa ñaát, coi nhö moät boä phaän cuûa khoaùng vaät khoâng aûnh höôûng tôùi tính chaát cô ” lyù cuûa ñaát.
Taïo neân bôûi taùc duïng cuûa löïc huùt ñieän phaân töû giöõa haït seùt (-) vaø
phaân töû nöôùc coù tính chaát löôõng cöïc.
“ Nöôùc maøng: laø loaïi nöôùc baùm raát chaët vaøo maët ngoaøi cuûa haït ñaát. Nöôùc ôû theå raén vaø chui caû vaøo maïng tinh theå khoaùng vaät xem nhö moät phaàn cuûa haït raén, do ñoù khoâng aûnh höôûng tôùi tính chaát cuûa ñaát.
15
Nöôùc lieân keát maïnh: ôû xa haït seùt hôn moät chuùt so vôùi nöôùc maøng. Laø lôùp nöôùc baùm töông ñoái chaët ôû beà maët haït. Khoâng coù aûnh höôûng nhieàu ñeán tích chaát cuûa ñaát.
Nöôùc lieân keát yeáu: laø lôùp nöôùc lieân keát ngoaøi cuøng cuûa haït ñaát, nöôùc vaãn coøn bò giöõ ôû beà maët haït nhöng löïc huùt yeáu daàn cho ñeán khoâng coøn aûnh höôûng. Vaønh nöôùc lieân keát coù aûnh höôûng ñeán tính chaát ñaát, noù laøm cho ñaát coù tính deûo, tính dính.
16
Laø loaïi nöôùc naèm ngoaøi phaïm vi taùc duïng cuûa löïc ñieän phaân töû cuûa
haït ñaát, goàm coù nöôùc troïng löïc vaø nöôùc mao daãn.
Khaû naêng hoaø tan vaø phaân giaûi cuûa nöôùc;
AÛnh höôûng cuûa aùp löïc thuyû tónh ñoái vôùi ñaát ;
AÛnh höôûng cuûa löïïc thaám do söï chuyeån ñoäng cuûa nöôùc trong ñaát ñoái vôùi tính oån ñònh cuûa ñaát.
17
Ñoä cao mao daãn:
(Capillary)
T: löïc caêng beà maët;
Vuøng töø möïc nöôùc ngaàm ñeán chieàu cao hc ñöôïc goïi laø ñôùi baõo hoaø nöôùc mao daãn aùp löïc nöôùc loã roãng u < 0.
Ñoä daâng leân cuûa nöôùc mao daãn thay ñoåi theo söï leân xuoáng cuûa möïc nöôùc ngaàm.
18
Laø aùp löïc phuï theâm do nöôùc mao daãn gaây ra cho haït ñaát trong ñôùi baõo hoaø nöôùc mao daãn, laøm taêng theâm troïng löôïng cuûa ñaát.
AÙp löïc mao daãn laø moät trong nhöõng yeáu toá taïo neân tính dính cuûa ñaát.
19
20
Khí toàn taïi trong loã roãng cuûa ñaát (khí töï do) hoaëc hoaø tan trong nöôùc,
khí töï do bao goàm hai daïng khí kín vaø khí hôû.
Laø khí khoâng thoâng thöông vôùi khí quyeån beân ngoaøi. Coù aûnh höôûng lôùn
tôùi tính chaát cô hoïc cuûa ñaát, ñaëc bieät vôùi ñaát dính.
Laø khí coù thoâng thöông vôùi khí quyeån beân ngoaøi. Khí hôû khoâng coù
aûnh höôûng gì ñaùng keå ñeán caùc tính chaát cuûa ñaát
“ AÛnh höôûng cuûa khí ñoái vôùi caùc tính chaát cuûa ñaát laø khoâng ñaùng keå vaø khoù tính toaùn Trong cô hoïc ñaát coå ñieån, ngöôøi ta boû qua vai troø cuûa pha khí, coi ñaát laø baõo hoaø lyù töôûng (ñaát 2 pha).
21
AÙp duïng vôùi nhöõng haït coù kích thöôùc ≥ 0.1mm; Raây soá: No 4; No 10; No 20; No 40; No 60; No 80; No 100; No 200 Chuù thích: Raây No 200 coù nghóa laø treân moät inch vuoâng coù 200 loã raây.
22
23
AÙp duïng vôùi nhöõng haït coù kích thöôùc töø 0.1 ñeán 0.002 mm; Tính toaùn:
Döïa vaøo Ñònh luaät Stokes: Trong ñoù:
V: vaän toác giôùi haïn cuûa haït ñaát rôi töï do trong baùn khoâng gian chaát loûng;
d: ñöôøng kính haït ñaát; : ñoä nhôùt cuûa nöôùc; s: dung troïng haït ñaát; w: dung troïng nöôùc;
24
Côõ haït d (mm) trong thí nghieäm raây saøng ñöôïc hieåu laø töông öùng vôùi ñöôøng kính maét raây trong thí nghieäm phaân tích haït; Côõ haït d(mm) trong thí nghieäm laéng ñoïng laø töông ñöông vôùi haït hình caàu coù ñöôøng kính d (mm) cuøng tyû troïng vaø toác ñoä chìm laéng trong nöôùc.
25
D10 ” ñöôøng kính haït coù haøm löôïng tích luyõ 10% D60 ” ñöôøng kính haït coù haøm löôïng tích luyõ 60% D30 ” ñöôøng kính haït coù haøm löôïng tích luyõ 30%
26
Heä soá ñoàng nhaát: Cu - uniform = Cu < 3: côõ haït ñoàng ñeàu 3 Cu 5: côõ haït töông ñoái khoâng ñoàng ñeàu 5 Cu : côõ haït khoâng ñoàng ñeàu
Heä soá caáp phoái: Cg - grade =
27
Maãu ñaát coù nhieàu côõ haït khaùc nhau
Cu > 4 ” cho soûi saïn Cu > 6 ” cho caùt
Ñöôøng cong caáp phoái thoai thoaûi, khoâng bò nhaûy baäc thang
1< Cg < 3
28
Khoâng khí
Wa
Va
Vv
Wv
W
V
Nöôùc
Ww
Vw
Haït raén
Vs
Ws
Quoác teá Ms Mv
VN Qh Qr
Qteá Ws Wv
VN Qh Qr
Qteá Vs Vv
VN Vh Vr
Mw Ma M
Qn Qk Q
Ww Wa W
Qn Qk Q
Vw Va V
Vn Vk V
29
Kyù hieäu
Kyù hieäu
Qteá VN
Qteá VN
, w Ñoä aåm
d sat ’
k bh Heä soá roãng ñn Ñoä roãng h
w
n
30
Tyû soá roãng (void ratio) = heä soá roãng
Ñoä roãng (porosity)
Ñoä baûo hoaø (degree of saturation)
0 < S 0.5
0.5 < S 0.8
0.8 < S 1
31
Caùc quan heä
32
Ñoä aåm
Troïng löôïng rieâng töï nhieân
33
Theå tích rieâng, v = 1 + e Troïng löôïng rieâng khoâ
Troïng löôïng rieâng khoâ
34
Tyû troïng haït
Troïng löôïng rieâng haït
Troïng löôïng rieâng ñaåy noåi
35
’ = sat - w
Troïng löôïng rieâng baûo hoaø
36
Ñoä chöùa khoâng khí (air voids content)
37
Khoâng khí
Wa
Va
Vv
Wv
W
V
Vw
Nöôùc
Ww
Haït raén
Vs
Ws
Khoâng khí
Wa
e
W
v =1+e
Se
Nöôùc
wGsw
Haït raén
1
Gsw
38
Ñoä chaët töông ñoái (relative density),
emax - heä soá roãng cuûa ñaát ôû traïng thaùi rôøi nhaát emin - heä soá roãng cuûa ñaát ôû traïng thaùi chaët nhaát e - heä soá roãng töï nhieân cuûa ñaát
e, emax, emin ñeàu ñöôïc xaùc ñònh töø thí nghieäm.
0 ÷ 15
15 ÷ 50
70 ÷ 85
85 ÷ 100
39
Caùt laãn saïn, caùt to, caùt vöøa
e < 0.55
0.55 e 0.7
e > 0.7
Caùt nhoû
e < 0.6
0.6 e 0.75 e > 0.75
Caùt buïi
e < 0.6
0.6 e 0.8
e > 0.8
40
1 ÷ 4 5 ÷ 9 10 ÷ 29 30 ÷ 50 > 50
0.2 0.2 ÷ 0.33 0.33 ÷ 0.66 0.66 ÷ 1 > 1
41
42
43
Ip = 0.73wL – 15 (theo Casagrande)
Chæ soá deûo laø khoaûng thay ñoåi ñoä aåm ñeå ñaát giöõ ñöôïc traïng thaùi deûo thay ñoåi theå tích tính neùn luùn cuûa ñaát (soil compresibility). IP = wL – wP wL = LL (Liquid Limit): giôùi haïn loûng laø ñoä chöùa nöôùc öùng vôùi bieân giôùi giöõa traïng thaùi deûo vaø loûng; wP = PL (Plastic Limit): giôùi haïn deûo laø ñoä chöùa nöôùc öùng vôùi bieân giôùi giöõa traïng thaùi deûo vaø nöûa cöùng;
44
löôïng chöùa nhoùm haït seùt vaø loaïi
45
Chæ soá deûo coù quan heä vôùi khoaùng vaät seùt quan heä tuyeán tính (theo Skempten, 1953).
0
0.18
0.33 ÷ 0.46
0.9
1.5
7.2
46
Ñaát seùt coù MHT thaáp (chöùa kaolinit) coù tính oån ñònh cao (tính co, nôû ít); Ñaát seùt coù MHT trung bình (chöùa Illite) coù tính oån ñònh bình thöôøng; Ñaát seùt coù MHT cao (chöùa monmorillonit) coù tính oån ñònh thaáp (tính co, nôû nhieàu);
47
Chæ soá loûng (ñoä seät),
48
IL < 0 0 IL 1 IL > 1 IL 0 0 < IL 0.25 0.25 < IL 0.5 0.5 < IL 0.75 0.75 < IL 1 1 < IL
e 0.9
e 1
e 1.5
49
Ñoái vôùi caùc coâng trình ñaát ñaép, loõi choáng thaám cuûa ñaäp, neàn ñöôøng, ñöôøng baêng saân bay, …v.v thì vieäc ñaàm chaët ñaát khi thi coâng laø raát caàn thieát.
Döôùi taùc ñoäng cô hoïc nhö rung, neùn, neän, …v.v caùc haït ñaát trong ñaát dòch chuyeån saép xeáp laïi taïo ra moät keát caáu chaët hôn (do söï gaøi moùc cuûa caùc haït) tính thaám, tính neùn luùn giaûm, söùc choáng caét taêng.
Khi ñaàm chaët, Vs gia taêng (nôû) do Vv giaûm aùp löïc nöôùc loã roãng u giaûm öùng suaát höõu hieäu taêng ñaát ôû traïng thaùi oån ñònh.
50
Ñaàm chaët ñaát laø söû duïng moät trong nhieàu phöông thöùc nhaèm laøm gia taêng dung troïng khoâ (d) cuûa ñaát. Neùn chaët ñaát laø laøm giaûm ñi theå tích loã roãng baèng caùch laøm cho caùc haït ñaát xích laïi gaàn nhau.
Ñoä chaët C: C = 100 - n (%)
Tyû soá ñaàm chaët k:
51
d: troïng löôïng rieâng khoâ cuûa ñaát ñaït ñöôïc taïi coâng tröôøng. dmax : troïng löôïng rieâng khoâ lôùn nhaát cuûa ñaát xaùc ñònh baèng thí nghieäm ñaàm chaët Proctor.
Cheá bò ñaát vôùi nhieàu möùc ñoä aåm khaùc nhau tieán haønh ñaàm chaët quan heä giöõa (w, d) ñöôøng cong ñaàm chaët (ñöôøng cong Proctor).
52
Khi w < wopt: ñaát coøn khoâ, heä soá thaám lôùn, söùc choáng caét lôùn, ñoä tröông nôû cao khi ngaäp nöôùc.
Khi w wopt: ñaát coù heä soá thaám beù nhaát, söùc choáng caét coøn khaù lôùn, ñoä tröông nôû thaáp.
Khi w > wopt: ñaát coù heä soá thaám beù, söùc choáng caét beù, tính neùn lôùn.
53
Khi taêng naêng löôïng ñaàm chaët ñænh cuûa ñöôøng Proctor coù khuynh höôùng taêng dmax, giaûm wopt.
2.1.1. ÖÙng suaát, Tenseur öùng suaát
caùc thaønh phaàn: x, y, z, xy, yz, zy.
Traïng thaùi öùng suaát cuûa moät phaân toá ñaát ñöôïc xaùc ñònh bôûi
Kyù hieäu öùng suaát: chæ soá ñaàu chæ maët phaúng chöùa thaønh phaàn öùng suaát vaø cuõng chính laø phöông thaúng goùc vôùi maët ñoù, chæ soá thöù hai laø phöông taùc ñoäng cuûa öùng suaát.
2.1.1. ÖÙng suaát, Tenseur öùng suaát
haøng ” 3 coät ñöôïc goïi laø tenseur öùng suaát.
Caùc thaønh phaàn öùng suaát ñöôïc vieát döôùi daïng ma traän 3
Tenseur öùng suaát caàu vaø tenseur öùng suaát leäch:
2.1.1. ÖÙng suaát, Tenseur öùng suaát
Tenseur öùng suaát caàu dieãn taû caùc TTÖS cuøng giaù trò neùn theo moïi höôùng nhö aùp löïc thuyû tónh, neùn ñaúng höôùng trong thí nghieäm neùn ba truïc, …v.v
Tenseur öùng suaát leäch dieãn taû nguoàn goác phaùt sinh öùng suaát
ÖÙng suaát trung bình,
tieáp laø söï leäch caùc öùng suaát chính.
2.1.2. Voøng troøn Mohr öùng suaát
caùc maët phaúng ñi qua ñieåm ñang xeùt.
Voøng troøn Mohr öùng suaát laø quyõ tích caùc ñieåm (,) treân
2.1.2. Voøng troøn Mohr öùng suaát
• Baøi toaùn phaúng:
2.1.2. Voøng troøn Mohr öùng suaát
Baøi toaùn ñoái xöùng truïc: 1 2 = 3 0
2.1.3. Caùc loaïi öùng suaát
ÖÙng suaát do taûi troïng baûn thaân ñaát neàn;
ÖÙng suaát do taûi troïng ngoaøi;
ÖÙng suaát tieáp xuùc taïi ñaùy moùng coâng trình;
ÖÙng suaát thuyû ñoäng do doøng thaám trong ñaát;
…v.v
ÖÙng suaát taïi moät ñieåm trong ñaát goàm hai thaønh phaàn:
ÖÙng suaát taùc duïng leân khung haït öùng suaát höõu hieäu ’;
ÖÙng suaát taùc duïng leân nöôùc trong loã roãng öùng suaát trung hoaø (aùp löïc nöôùc loã roãng) u;
neàn ñaát,
= ’+ u
62
Theo ñònh ñeà Terzaghi, öùng suaát toång taïi moät ñieåm trong
ÖÙng suaát toång vaø aùp löïc nöôùc loã roãng u coù theå ño ñaïc
hoaëc tính toaùn ñöôïc;
’ = - u
ÖÙng suaát höõu hieäu ’ chæ coù theå tính ñöôïc;
• ÖÙng suaát toång:
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám)
AÙp löïc nöôùc loã roãng, uA = u = wz
(z) ” dung troïng cuûa ñaát thay ñoåi theo ñoä saâu z;
z: khoaûng caùch töø ñieåm khaûo saùt ñeán möïc nöôùc ngaàm;
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám)
a.Neàn ñaát ñoàng nhaát (neàn moät lôùp khoâng coù MNN)
A = 1z1
ÖÙng suaát toång:
AÙp löïc nöôùc loã roãng
ÖÙng suaát höõu hieäu
uA = 0
A’= A
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám)
b.Neàn ñaát naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm
A = satz + wzw
ÖÙng suaát toång:
AÙp löïc nöôùc loã roãng
ÖÙng suaát höõu hieäu:
uA = w(zw + z)
A’= A – uA =(sat – w)z = ’z
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám)
ÖÙng suaát toång
A = 1z1 + 2z2 + 3z3
c. Neàn nhieàu lôùp (khoâng coù MNN)
AÙp löïc nöôùc loã roãng
ÖÙng suaát höõu hieäu:
uA = 0
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám)
d. Neàn nhieàu lôùp, coù möïc nöôùc ngaàm trong ñaát
A = 1z1 + 2h + 2sat(z2 - h) + 3satz3
ÖÙng suaát toång
AÙp löïc nöôùc loã roãng
ÖÙng suaát höõu hieäu
uA = w(z2 ” h + z3)
’A = A - uA
69
2.3.1. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (khoâng coù doøng thaám – without seepage)
2.3.2. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (coù doøng thaám – with seepage)
70
i = h/h2: gradient thuyû löïc.
2.3.2. ÖÙng suaát theo phöông thaúng ñöùng (coù doøng thaám – with seepage)
71
i = h/h2: gradient thuyû löïc.
2.3.3. ÖÙng suaát höõu hieäu trong neàn coù nöôùc mao daãn
72
’ = - u
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
ÖÙng suaát theo phöông ngang, ’h taùc ñoäng leân khung haït laø öùng suaát chính nhoû nhaát. ’h = K0’v K0: heä soá aùp löïc ngang ôû traïng thaùi tónh cuûa ñaát coá keát thöôøng (NC).
• Theo Jaky (aùp duïng cho ñaát rôøi): K0 = 1 – sin’ • Theo Alpan (aùp duïng cho ñaát dính hoaëc ñaát loaïi seùt coá keát thöôøng): K0 = 0.19 + 0.233logIp
• Theo keát quaû cuûa lyù thuyeát ñaøn hoài:
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
• Theo Sherif vaø coäng söï (aùp duïng cho seùt yeáu traàm tích hoà):
• Theo Lee vaø coäng söï : K0 = 0.24 + 0.31logIp
K0 = 100.00275(w L
• OCR (Over Consolidation Ratio): tyû soá tieàn coá keát;
74
• Theo Schmidt (aùp duïng cho ñaát dính coá keát tröôùc):
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
’p: öùng suaát tieàn coá keát;
Khi OCR = 1
’v: öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân caùc lôùp ñaát;
Ñaát coá keát thöôøng (NC = Normally Consolidation)
Khi OCR > 1
Khi OCR < 1
Ñaát coá keát tröôùc (OC = Over Consolidation)
75
Ñaát keùm coá keát
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
’v(T/m2) ’p(T/m2) OCR
2
1.04
7.5
7.2
4
1.924
7.2
3.74
6
2.918
7
2.39
Bình Thaïnh
8
3.7
8.2
2.21
AÙp duïng cho seùt yeáu
10
4.814
8
1.66
12
5.832
7.2
1.23
22
11.7
12
1
76
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
’v(T/m2) ’p(T/m2) OCR
2
0.944
6
6.35
4
1.872
5.5
2.9
6
2.82
6
2.12
Bình Chaùnh
8
3.88
5.5
1.41
AÙp duïng cho seùt yeáu
12
5.886
5.5
0.93
18 20
9.036 10.042
9 10
1 1
77
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
Caùc lôùp ñaát chòu aùp löïc taùc ñoäng ps < ’p bieán daïng cuûa ñaát chæ laø bieán daïng ñaøn hoài;
78
Caùc lôùp ñaát chòu aùp löïc taùc ñoäng ps > ’p bieán daïng cuûa ñaát goàm bieán daïng ñaøn hoài (hoài phuïc) vaø bieán daïng deûo (khoâng hoài phuïc);
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
0.5
0.42 (seùt deûo thaáp)
0.32 (seùt deûo cao)
’ (radian)
79
2.3.4. ÖÙng suaát theo phöông naèm ngang
Trong ñoù:
’: goùc ma saùt trong thoaùt nöôùc;
: heä soá Poisson cuûa ñaát;
Ip (plastic index): chæ soá deûo;
ÖÙng suaát toång theo phöông ngang
h = ’h + u
80
2.4.1. Taûi taäp trung ñaët treân maët ñaát – baøi toaùn Boussinesq
k: heä soá (tra baûng), phuï thuoäc vaøo tyû soá r/z;
Chung quanh ñieåm O, öùng suaát z coù trò soá raát lôùn bieán daïng deûo cuûa ñaát.
2.4.1. Taûi taäp trung ñaët treân maët ñaát – baøi toaùn Boussinesq Khi neàn coù nhieàu löïc taäp trung P1, P2, P3,…v.v
2.4.2. Taûi taäp trung naèm ngang ñaët treân maët ñaát – baøi toaùn Boussinesq
keát quaû
2.4.3. Taûi taäp trung trong loøng ñaát – baøi toaùn Mindlin Nghieân cöùu tính toaùn coïc; Phaân tích caùc thí nghieäm xaùc ñònh tính chaát cuûa ñaát baèng caùch thöû troïng ñaùy hoá taûi ñaøo; kh: heä soá (tra baûng);
85
2.4.3. Taûi taäp trung trong loøng ñaát – baøi toaùn Mindlin
Baûng giaù trò heä soá kh
86
2.4.4. Taûi phaân boá ñeàu treân dieän tích hình chöõ nhaät
87
2.4.4. Taûi phaân boá ñeàu treân dieän tích hình chöõ nhaät ÖÙng duïng coâng thöùc cuûa Boussinesq. ÖÙng suaát thaúng ñöùng cuûa ñieåm naèm treân truïc ñi qua taâm dieän chòu taûi, z = k0p ÖÙng suaát thaúng ñöùng cuûa ñieåm naèm treân truïc ñi qua goùc dieän chòu taûi, z = kgp k0, kg: caùc heä soá (tra baûng); Ñoái vôùi caùc ñieåm khoâng naèm treân truïc qua taâm hoaëc qua goùc söû duïng phöông phaùp ñieåm goùc ñeå tính öùng suaát.
2.4.4. Taûi phaân boá ñeàu treân dieän tích hình chöõ nhaät Phöông phaùp ñieåm goùc Tính öùng suaát taïi ñieåm M naèm beân trong dieän chòu taûi.
88
Böôùc 1: Chia dieän chòu taûi ABCD thaønh caùc dieän chòu taûi ñi qua M, goàm coù AA1MD1; A1BB1M; MB1CC1; D1MC1D Böôùc 2: Tính öùng suaát taïi M ñi qua caùc dieän chòu taûi treân.
2.4.4. Taûi phaân boá ñeàu treân dieän tích hình chöõ nhaät Phöông phaùp ñieåm goùc Böôùc 3: Tính öùng suaát taïi M ñi qua dieän chòu taûi ABCD, z, M = p[kgAA1MD1 + kgA1BB1M + kgMB1CC1 + kgD1MC1D] Tính öùng suaát taïi ñieåm M naèm beân ngoaøi dieän chòu taûi.
89
z, M = p[kgAA1MD1 - kgDB1MD1 - kgBA1MC1 + kgCB1MC1]
90
2.4.5. Taûi tam giaùc phaân boá ñeàu treân dieän tích hình chöõ nhaät Taïi A, B (p = 0): z = pkT Taïi C, D (p # 0): z = pk’T kT ; k’T : caùc heä soá (tra baûng).
91
2.4.6. Taûi phaân boá ñeàu treân tieát dieän troøn Taïi A: z = pktr ktr: heä soá (tra baûng).
2.4.7. Tính öùng suaát theo phöông phaùp lan toaû Tính öùng suaát do taûi cuûa moùng gaây ra taïi moät vò trí trong neàn.
z: khoaûng caùch töø ñaùy moùng ñeán vò trí caàn tính öùng suaát.
93
2.4.8. Taûi troïng phaân boá ñeàu hình baêng Trong thöïc teá thöôøng gaëp nhieàu moùng coâng trình coù daïng hình baêng,
94
2.4.8. Taûi troïng phaân boá ñeàu hình baêng ÖÙng suaát chính lôùn nhaát 1, beù nhaát 3 vaø öùng suaát toång taïi M:
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.7. Taûi troïng ngang phaân boá ñeàu treân dieän chòu taûi HCN
Keát quaû: Caùc ñieåm naèm treân truïc
thaúng ñöùng ñi qua goùc:
z = (±) kH.p
Döïa treân baøi toaùn löïc taäp trung naèm ngang
Baûng 3.9
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
B. BAØI TOAÙN PHAÈNG
3.4.8. Taûi troïng ñöôøng thaúng ” Baøi toaùn Flamant
Keát quaû:
Döïa treân baøi toaùn Boussinesq
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.9. Taûi trong phaân boá ñeàu hình baêng
Döïa treân baøi toaùn Flamant
Keát quaû:
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.9. Taûi trong phaân boá ñeàu hình baêng
Keát quaû:
2 laáy daáu (+) khi ñieåm M naèm ngoaøi hai ñöôøng thaúng ñöùng ñi qua meùp taûi troïng.
z = kz.p
Keát quaû cuõng coù theå vieát döôùi daïng
x = kx.p
zx = kzx.p
Baûng 3.10
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.9. Taûi trong phaân boá ñeàu hình baêng
taûi troïng: 1= 2 = zx = 0
•
•
Vôùi caùc ñieåm naèm treân maët phaúng thaúng ñöùng ñi qua taâm
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
Phöông cuûa caùc ÖS chính taïi moät ñieåm baát kyø truøng vôùi phöông cuûa phaân giaùc trong vaø phaân giaùc ngoaøi cuûa goùc nhìn 2 töø ñieåm ñoù tôùi hai meùp cuûa taûi troïn
3.4.9. Taûi trong phaân boá ñeàu hình baêng
Goùc tính theo ñôn vò radian.
Löu yù:
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.10. Taûi hình baêng phaân boá daïng tam giaùc
Döïa treân baøi toaùn Flamant
z = kz.p
Keát quaû:
x = kx.p
zx = kzx.p
Baûng 3.11& 3.12
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.11. Taûi hình baêng phaân boá gaõy khuùc
a. Taûi phaân boá hình tam giaùc ñoái xöùng
“ Keát quaû:
Treân truïc ñoái xöùng:
a1 = a2 = a vaø x = 2b
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.11. Taûi hình baêng phaân boá gaõy khuùc
b. Taûi phaân boá hình thang
Treân truïc ñoái xöùng:
3.4. ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI
3.4.12. Taûi troïng ngang phaân boá ñeàu hình baêng
z = kz.p
x = kx.p
Keát quaû:
zx = kzx.p
Baûng 3.13
2.5. ÖS TIEÁP XUÙC DÖÔÙI ÑAÙY MOÙNG
Phaàn lôùn caùc coâng trình ñeàu truyeàn taûi troïng xuoáng ñaát qua moùng. Aùp löïc do taûi trong coâng trình thoâng qua ñaùy moùng truyeàn tôùi ñaát neàn ñöôïc goïi laø öùng suaát tieáp xuùc
Söï phaân boá aùp löïc tieáp xuùc phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau:
Loaïi ñaát neàn: ñaù, ñaát dính hoaëc ñaát rôøi vaø traïng thaùi cuûa chuùng
Thôøi gian coá keát (ñoái vôùi ñaát haïn mòn)
Ñoä cöùng cuûa moùng
Kích thöôùc vaø tyû leä caùc caïnh cuûa moùng
3.5. ÖS TIEÁP XUÙC DÖÔÙI ÑAÙY MOÙNG
3.5.1. Caùc keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm
ÖS tieáp xuùc khi neàn laø ñaát cöùng
Moùng cöùng
Moùng chòu uoán
3.5. ÖS TIEÁP XUÙC DÖÔÙI ÑAÙY MOÙNG
3.5.1. Caùc keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm
ÖS tieáp xuùc khi neàn laø ñaát dính
Moùng chòu uoán
Moùng cöùng
3.5. ÖS TIEÁP XUÙC DÖÔÙI ÑAÙY MOÙNG
3.5.1. Caùc keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm
Moùng cöùng
Moùng chòu uoán
ÖS tieáp xuùc khi neàn laø ñaát caùt
3.5. ÖS TIEÁP XUÙC DÖÔÙI ÑAÙY MOÙNG
3.5.2. Caùch tính gaàn ñuùng
Vôùi moùng tuyeät ñoái cöùng: ÖS tieáp xuùc ñöôïc chaáp nhaän laø
phaân boá tuyeán tính
Taûi taäp trung ñaët ñuùng taâm:
Taûi taäp trung ñaët leäch taâm:
Vôùi moùng meàm: ÖS tieáp xuùc thöôøng ñöôïc giaû thieát laø tyû leä vôùi chuyeån vò thaúng ñöùng cuûa ñaùy moùng hay bieán daïng ñaøn hoài cuûa ñaát neàn
111
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
theå bò bieán daïng theo phöông thaúng ñöùng vaø
Ñaát neàn coù phöông naèm ngang.
Caùc loaïi coâng trình daân duïng vaø coâng nghieäp: bieán daïng theo phöông thaúng ñöùng laø chuû yeáu coâng trình bò luùn.
Ñoä luùn cuûa moùng neáu quaù lôùn aûnh höôûng ñeán tính naêng söû duïng cuûa coâng trình.
112
Ñoä luùn leäch giöõa caùc moùng laøm gia taêng noäi löïc trong keát caáu beân treân cuûa coâng trình coâng trình bò nghieâng, nöùt.
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm ñeå chuaån bò thi coâng hoá moùng.
Ñoä tröông nôû cuûa ñaát do ñaøo hoá moùng.
Ñoä luùn do taûi troïng coâng trình.
• Ñoä luùn do ñaøn hoài cuûa neàn ñaát, ñoä luùn töùc thôøi khi gia taûi.
• Ñoä luùn do coá keát sô caáp cuûa neàn ñaát.
• Ñoä luùn do coá keát thöù caáp cuûa neàn ñaát.
Ñoä tröông nôû cuûa ñaát do daâng möïc nöôùc ngaàm trôû laïi khi 113
ngöøng bôm haï MNN.
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn töùc thôøi. Ñoä luùn do coá keát sô caáp. Ñoä luùn do coá keát thöù caáp.
Ñaát rôøi
114
Taûi tónh. Taûi tuaàn hoaøn (coù chu kyø).
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Chieàu daøy vuøng neùn luùn Ha (keå töø ñaùy moùng ñeán ñoä saâu z),
phaûi thoaû ñieàu kieän: ’gl 0.2’bt (ñoái vôùi neàn ñaát coù E ≥ 5 MPa) ’gl 0.1’bt (ñoái vôùi neàn ñaát coù E < 5 MPa)
115
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Thuaät ngöõ ‚Ñoä luùn ñaøn hoài‛ ñöôïc hieåu theo hai caùch:
116
Bieán daïng ñöùng töùc thôøi cuûa neàn ñaát ngay khi ñaët taûi (luùn töùc thôøi). Module E ñöôïc xaùc ñònh töø thí nghieäm neùn ba truïc khoâng thoaùt nöôùc CU.
Ñaát neàn ñöôïc xem nhö vaät theå ñaøn hoài, söû duïng caùc keát quaû cuûa lyù thuyeát ñaøn hoài ñeå tính luùn cho moùng (moùng baêng) vaø ñaát coá keát tröôùc (OverConsolidation). Module E ñöôïc xaùc ñònh töø thí nghieäm coá keát thaám hoaëc thí nghieäm neùn ba truïc coù thoaùt nöôùc CD.
Bieán daïng do moùng bò luùn.
117
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Bieán daïng do neàn ñaát phaân boá khoâng ñeàu.
118
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm. AÛnh höôûng cuûa reå caây.
119
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn do haï möïc nöôùc ngaàm.
120
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn do thi coâng coâng trình môùi laân caän coâng trình cuõ.
121
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Ñoä luùn do thi coâng coâng trình môùi laân caän coâng trình cuõ.
122
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
123
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
124
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
125
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
126
3.1. VAÁN ÑEÀ BIEÁN DAÏNG CUÛA NEÀN VAØ MOÙNG
Caùc daïng luùn cuûa neàn ñaát:
“ Ñoä luùn töùc thôøi Si;
t t
“ Ñoä luùn coá keát Sc; Si
“ Ñoä luùn töø bieán Scr;
Sc
St
S
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
“3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng “a. Thí nghieäm baøn neùn
Trong moãi caáp ngöôøi ta ño ñoä luùn cuûa baøn neùn theo thôøi gian luùn cuûa caáp taûi tröôùc vaø khi ñoä oån ñònh môùi taêng leân caáp taûi sau.
Khi neùn xong thì dôõ taûi cuõng theo töøng caáp.
Ñaát dính: S 0.1 mm/2h
Ñaát rôøi: S 0.1 mm/h
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
“3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng “a. Thí nghieäm baøn neùn Veõ bieàu ñoà quan heä p-S trong töøng caáp taûi vaø ôû caùc caáp taûi vôùi nhau. Ñöôøng quan heä p-S ôû caùc caáp taûi ñöôïc goïi laø ñöôøng neùn.
p
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
“a. Thí nghieäm baøn neùn
O
p
A
“OAB: ñöôøng neùn (gia taûi)
BCD: ñöôøng nôû (dôû taûi)
D
OD: bieán daïng dö
Sñh S B C
DE: ñöôøng neùn laïi.
E
S = Sdö + Sñh
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
“a. Thí nghieäm baøn neùn
Khi taêng taûi nhieàu laàn (neùn truøng phuïc).“Chæ coøn laïi Sñh, Sdö bò trieät tieâu.
p O
S
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
a. Thí nghieäm baøn neùn Caùc chæ tieâu thu ñöôïc: Heä soá neàn: k = p/S
1: öùng suaát ôû khu vöïc ñaùy moùng tröôùc khi xaây döïng coâng trình; 2: öùng suaát ôû khu vöïc ñaùy moùng sau khi xaây döïng coâng trình; Heä soá neàn, k khoâng laø haèng soá maø noù thay ñoåi theo kích thöôùc moùng, Df vaø loaïi ñaát.
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
a.Thí nghieäm baøn neùn
Heä soá neàn cuûa Terzaghi (aùp duïng cho baøn neùn kích thöôùc 0.3m*0.3m)
133
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng a.Thí nghieäm baøn neùn
Heä soá neàn chuyeån ñoåi cho moùng vuoâng b*b ñaët treân,
• Neàn ñaát rôøi,
Coâng thöùc gaàn ñuùng,
• Neàn ñaát dính
Es: module bieán daïng cuûa ñaát neàn;
134
: heä soá Poisson;
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
a.Thí nghieäm baøn neùn
Heä soá neàn chuyeån ñoåi cho moùng baêng ñaët treân caùc loaïi neàn ñaát:
135
Heä soá neàn chuyeån ñoåi cho moùng chöõ nhaät a*b ñaët treân caùc loaïi neàn ñaát:
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.1. Thí nghieäm hieän tröôøng
a.Thí nghieäm baøn neùn
136
Scott (1981), ñeà nghò xaùc ñònh k0.3 töø keát quaû SPT cho ñaát rôøi: k0.3 = 1.8N (MN/m3)
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
a. Coân ño qc b. Coân ño qc, fs, u
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng b.Thí nghieäm xuyeân coân – CPT (Cone Penetration Test)
138
• Söùc khaùng xuyeân cuûa ñaát öùng vôùi muõi xuyeân, qc; • Söùc khaùng beân cuûa xuyeân, fs; • Ranh giôùi caùc lôùp ñaát; • Ñoä chaët cuûa ñaát rôøi; • Döï baùo söùc chòu taûi cuûa coïc. …v.v
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
Module bieán daïng: E = 2qc
Theo Mitchell, Gardner (1975) vaø Schurtmann (1970):
qc: söùc khaùng muõi cuûa thí nghieäm CPT
Theo TCXD 45-78,
Loaïi ñaát E
Caùt
AÙ seùt vaø seùt 3qc 7qc
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
b.Thí nghieäm xuyeân coân – CPT
Theo Vuõ Coâng Ngöõ vaø Nguyeãn Vaên Duõng: E = αqc
Seùt, seùt pha ôû traïng thaùi cöùng
Seùt, seùt pha deûo meàm, deûo chaûy
< 7
Buøn seùt
< 7
Buøn seùt pha caùt
< 7
5 ÷ 8 3 ÷ 6 4.5 ÷ 7.5 3 ÷ 6 2 ÷ 4
Caùt pha seùt
Caùt
10 < qc < 35 > 20
3 ÷ 5 1.5 ÷ 3
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
b.Thí nghieäm xuyeân coân – CPT
141
Chaët Chaët vöøa Rôøi Chaët Chaët vöøa Rôøi Chaët Chaët vöøa Rôøi
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
(0), ôû ñoä saâu z
b.Thí nghieäm xuyeân coân – CPT
5m
28
26
30
28
32
30
34
32
36
34
38
36
40
38
142
Goùc ma saùt trong cuûa ñaát loaïi caùt
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
OÁng laáy maãu SPT
Ñoùng oáng laáy maãu vaøo trong ñaát döôùi naêng löôïng ñoùng tieâu chuaån. Ta ñeám soá nhaùt ñaäp ñeå oáng maãu ngaäp vaøo trong ñaát moät ñoaïn laø 30cm.
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT (Standard Penetration Test)
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
144
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT (Standard Penetration Test) OÁng laáy maãu coù ñöôøng kính trong laø 30.8mm, ñöôøng kính ngoaøi laø 50.8mm; Quaû taï naëng 63.6kG vaø rôi ôû ñoä cao 76.2cm; Söû duïng khi ñòa taàng phöùc taïp; Söùc khaùng xuyeân SPT, N30 = N; Xaùc ñònh ñoä chaët, module bieán daïng, söùc khaùng xuyeân tónh, toác ñoä truyeàn soùng trong ñaát, …v.v Döï baùo söùc chòu taûi cuûa coïc (coïc khoan nhoài). …v.v
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT Theo Mitchell, Gardner (1975) vaø Schurtmann (1970): Module bieán daïng: E = 766N (KPa) ; N ” chæ soá cuûa thí nghieäm SPT.
Buïi, buïi laãn caùt
Caùt saïch nhoû ñeán vöøa, caùt laãn buïi nheï
Caùt thoâ, caùt laãn ít soûi saïn
Soûi saïn pha caùt vaø soûi saïn
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT
Seùt
Seùt pha
Seùt haït mòn
Caùt haït trung, thoâ
Caùt haït trung laãn soûi saïn
146
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT
(ñoä)
30
10
25 ÷ 30
30 ÷ 60
10 ÷ 30
30 ÷ 32
60 ÷ 80
30 ÷ 50
32 ÷ 40
> 80
> 50
40 ÷ 50
147
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT
Module bieán daïng, E
a = 0 khi N30 < 15 (theo Tassios vaø coäng söï)
a = 40 khi N30 > 15
Ñaát loaïi seùt Ñaát caùt mòn Ñaát caùt trung Ñaát caùt thoâ Ñaát caùt laãn saïn soûi Ñaát saïn soûi laãn caùt
148
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.2. Thí nghieäm hieän tröôøng
c.Thí nghieäm xuyeân tieâu chuaån – SPT
Caùt aåm
5(N + 15)
Caùt khoâ
500log10N
Saïn soûi aåm öôùt
2.22N0.888
149
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng
d.Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng
1. Maãu ñaát 2. Voøng chöùa maãu 3. Ñaù boït 4. Ñeá 5. Mieáng kim loaïi 6. Chuyeån vò keá Löïc taùc duïng 7.
Sô ñoà thí nghieäm neùn coá keát voøng chöùa maãu coá ñònh
151
d.Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng (thí nghieäm neùn coá keát)
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng
d. Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng
p3 p2 p1
p
t1
t2
t
e1 e2 e3
t1
t2
t
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
Tthaùi ñaàu
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng d. Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng
Tthaùi cuoái
Toác ñoä nhanh
ef
Traïng thaùi ñaàu
Toác ñoä chaäm
eo
po
pf
Traïng thaùi cuoái
ef
Tthaùi ñaàu
eo
Tthaùi cuoái
ef
po
pf
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
Neùn
e2 e1
Nôû
ta tieán haønh laàn löôït
p1
e2e1
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng d. Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng Ñeå xaùc ñònh bieán daïng hoài phuïc theo cuûa ñaát töøng caáp. Vieäc dôû taûi coù theå töø caáp cuoái cuøng hoaëc töø moät caáp taûi naøo ñoù roài laïi taêng taûi tieáp. Quaù trình neùn ñaàu tieân goïi laø ñöôøng neùn nguyeân thuyû. Quaù trình neùn laïi sau khi dôû taûi goïi laø ñöôøng neùn laïi.
p1
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng
e.Caùc ñaëc tröng bieán daïng
’1
’2
Tthaùi ñaàu
H1
H2
Tthaùi cuoái
e1
e2
e2
’1
’2
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
Tthaùi ñaàu
e1
Tthaùi cuoái
e2
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng e.Caùc ñaëc tröng bieán daïng
’1
’2
Heä soá neùn a (cm2/kG):
e1 e2 e3 e4
’1
’4
’2 ’3
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng e.Caùc ñaëc tröng bieán daïng Heä soá neùn töông ñoái a0 (Heä soá bieán ñoåi theå tích mv)
Trong thí nghieäm maãu khoâng bieán daïng ngang x = y = 0 vaø x = y Theo lyù thuyeát ñaøn hoài:
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
Module bieán daïng E
E = /mv
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng e.Caùc ñaëc tröng bieán daïng
: Heä soá Poisson (heä soá nôû ngang) cuûa ñaát.
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
Tthaùi ñaàu
e1
Tthaùi cuoái
e2
3.2.3. Thí nghieäm trong phoøng e.Caùc ñaëc tröng bieán daïng Chæ soá neùn Cc, chæ soá nôû Cs.
’1
’2
• Vôùi ’1 < ’2 < ’p
‘p
“
e1 e2 e3
• Vôùi ’p < ’3 < ’4
e4
’2 ’3 ’4
’1
3.2. TÍNH NEÙN LUÙN CUÛA ÑAÁT
“3.2.3. Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng
“f. Tyû soá tieàn coá keát OCR
Cs
e1
Cc
e2
OCR < 1: ñaát döôùi coá keát (UC)
p'2 Logp
p'1
‘p
OCR = 1: ñaát coá keát thöôøng (NC)
OCR > 1: ñaát coá keát tröôùc (OC)
3.3. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP TÍNH ÑOÄ LUÙN OÅN ÑÒNH
Tthaùi ñaàu
e1
Tthaùi cuoái
e2
3.3.1. Tính luùn baèng caùch duøng keát quaû baøi toaùn neùn moät chieàu. a.Ñöôøng neùn bieåu dieãn theo quan heä e = f() Bieán daïng ñöùng cuûa lôùp thöù i,
Toång bieán daïng ñöùng cuûa n lôùp thöù i,
’1
’2
e
Tthaùi ñaàu
e1
Tthaùi cuoái
e2
’1 < ’2 < ’p:
Logp
’1
e
’2 ‘p
’p < ’1 < ’2:
Cs
e1
3.3.1.Tính luùn baèng caùch duøng keát quaû baøi toaùn neùn moät chieàu b. Ñöôøng neùn bieåu dieãn theo quan heä e = f(log)
Cc
’1 < ’p < ’2:
e2
'1
'2 Logp
3.3.2. Tính toaùn ñoä luùn theo phöông phaùp toång phaân toá
Tính aùp löïc gaây luùn: pgl = ’gl = p – *Df Xaùc ñònh chieàu daøy vuøng neùn luùn Ha: ’gl ≤ 0.2’bt ” vôùi ñaát coù E ≥ 5MPa ’gl ≤ 0.1’bt ” vôùi ñaát coù E < 5MPa Chia vuøng neùn luùn Ha thaønh caùc lôùp phaân toá coù chieàu daøy hi 0.4b xem öùng suaát trong caùc phaân toá ñaát thay ñoåi khoâng ñaùng keå.
AÙp löïc ñaùy moùng p ñuû nhoû ñeå vuøng bieán daïng deûo trong neàn khoâng phaùt trieån quaù lôùn xem neàn laøm vieäc trong giôùi haïn ñaøn hoài.
3.3.2. Tính toaùn ñoä luùn theo phöông phaùp toång phaân toá
Tính toaùn vaø veõ bieåu ñoà öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân vaø
taûi troïng ngoaøi gaây ra taïi giöõa caùc lôùp phaân toá:
’bt(i) = p1i heä soá roãng e1i cuûa caùc phaân toá ñaát ôû traïng thaùi
p2i = ’bt(i) + z(i) ” öùng suaát trong ñaát sau khi gaùnh ñôõ coâng
trình heä soá roãng e2i cuûa caùc phaân toá ñaát.
ban ñaàu, khi chöa gaùnh chòu coâng trình.
luùn cuûa moùng laø toång caùc ñoä bieán daïng ñöùng cuûa caùc
Söû duïng caùc coâng thöùc tính luùn cuûa baøi toaùn 1 chieàu tính bieán daïng ñöùng cuûa caùc phaân toá (söû duïng bieåu ñoà e – p, e – logp). Ñoä phaân toá.
luùn theo
3.3.2. Tính toaùn ñoä phöông phaùp toång phaân toá
pgl
’bt khi khoâng
xeùt ñaåy noåi
Vuøng neùn luùn khi xeùt coù ñaåy noåi
Vuøng neùn khi luùn khoâng xeùt ñaåy noåi
5
1
5
1
’bt khi coù
xeùt ñaåy noåi
Neân xeùt löïc ñaåy noåi vôùi taát caû caùc loaïi ñaát naèm döôùi MNN
3.3.2. Tính toaùn ñoä luùn theo phöông phaùp toång phaân toá
3.3.3. Tính toaùn ñoä luùn theo lyù thuyeát baùn khoâng gian ñaøn hoài
Ñoä luùn ñaøn hoài: Ñaát neàn laø ñaát coá keát tröôùc (OC), aùp duïng cho moùng coù chieàu
Laø bieán daïng ñöùng töùc thôøi cuûa neàn ñaát ngay khi ñaët taûi. Söû duïng caùc coâng thöùc cuûa lyù thuyeát ñaøn hoài ñeå tính luùn
Module ñaøn hoài E: Ñaát OC: E xaùc ñònh töø TN neùn coá keát hoaëc neùn 3 truïc coù
thoaùt nöôùc CD.
roäng b 10m.
Bieán daïng töùc thôøi: E xaùc ñònh töø TN neùn 3 truïc khoâng thoaùt
nöôùc UU.
3.3.3. Tính toaùn ñoä luùn theo lyù thuyeát baùn khoâng gian ñaøn hoài
Bieåu thöùc chuyeån vò ñöùng taïi M(x,y,z) döôùi taùc duïng cuûa taûi
Chuyeån vò cuûa ñieåm naèm taïi maët ñaát z = 0:
taäp trung P taïi goác O (Baøi toaùn Boussinesq):
3.3.3. Tính toaùn ñoä luùn theo lyù thuyeát baùn khoâng gian ñaøn hoài
Dieän chöõ nhaät chòu taûi phaân boá ñeàu p, ñoä luùn taïi M(x,y,z) coù
daïng:
loaïi
- heä soá phuï thuoäc hình daïng, kích thöôùc ñaùy moùng, moùng
0 ” heä soá ñeå tính ñoä luùn taïi taâm moùng meàm c ” heä soá ñeå tính ñoä luùn taïi goùc moùng meàm m ” heä soá ñeå tính ñoä luùn trung bình cuûa moùng meàm const ” heä soá ñeå tính ñoä luùn cuûa moùng cöùng
Töø thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng, ta thaáy:
Ñoä luùn cuûa ñaát rôøi xaûy ra raát nhanh, trong thí nghieäm thaáy
hôn 95% bieán daïng xaûy ra trong phuùt ñaàu tieân.
Vieäc tính toaùn ñoä luùn cuûa coâng trình theo thôøi gian laø raát caàn thieát, ñaëc bieät vôùi nhöõng coâng trình xaây döïng treân neàn ñaát dính.
Bieán daïng cuûa ñaát dính raát phöùc taïp vaø keùo daøi raát laâu.
trình ñaát theo thôøi gian döôùi moät taûi troïng
luùn keùo daøi Quaù khoâng ñoåi laø quaù trình coá keát cuûa neàn ñaát.
Luùn trong ñieàu kieän nöôùc trong ñaát khoâng theå thoaùt ra hoaëc chöa kòp thoaùt ra ñoä luùn töùc thôøi hoaëc ñoä luùn khoâng thoaùt nöôùc, Su = Se (Undrained settlement = elastic settlement).
3.3.5. Caùc tröôøng hôïp tính luùn ñoái vôùi ñaát neàn baûo hoaø nöôùc
luùn coá keát
Luùn trong ñieàu kieän nöôùc trong ñaát coù ñuû thôøi gian thoaùt ra vaø nöôùc trong ñaát khoâng coøn caûn trôû söï saép xeáp laïi cuûa caùc haït (drainage consolidation thaám, Sc ñaát ñoä settlement = primary consolidation settlement).
171
Luùn trong tröôøng hôïp söï thoaùt nöôùc loã roãng ñaõ keát thuùc vaø ñaát luùn töø bieán, Scr = Ss coù haønh vi cuûa vaät theå deûo nhôùt ñoä (creep settlement = secondary consolidation settlement).
Ñoä luùn cuûa coâng trình treân neàn ñaát,
3.3.5. Caùc tröôøng hôïp tính luùn ñoái vôùi ñaát neàn baûo hoaø nöôùc
• Ñaát haït thoâ, S = Se
• Ñaát haït mòn, S = Su + Sc + Ss
Raát caàn thieát
Khoâng caàn
Xeùt chung vôùi Su
Caàn thieát
Raát caàn thieát
Caàn thieát
Raát caàn thieát
Caàn thieát
Khoâng caàn
172
3.3.5. Caùc tröôøng hôïp tính luùn ñoái vôùi ñaát neàn baûo hoaø nöôùc
A.ÑOÄ LUÙN TÖÙC THÔØI
Duøng khi taûi phaân boá ñeàu p treân dieän tích chöõ nhaät,
B: caïnh moùng hình chöõ nhaät hay baùn kính moùng troøn.
A.1.Xaùc ñònh ñoä luùn töùc thôøi baèng coâng thöùc lyù thuyeát ñaøn hoài
173
K: heä soá (tra baûng).
A.1.Xaùc ñònh ñoä luùn töùc thôøi baèng coâng thöùc lyù thuyeát ñaøn hoài
L/B = 2
0.77
1.53
1.3
L/B = 3
0.89
1.78
1.52
L/B = 5
1.05
2.1
1.83
L/B = 10
1.29
2.58
2.25
Hình troøn
0.64
1
0.85
0.78
174
A.2.Xaùc ñònh ñoä luùn töùc thôøi trung bình treân neàn ñaát dính baûo hoaø nöôùc
= Df
Theo Janbu vaø coäng söï (1978),
A1 = f(H/B), tra bieåu ñoà
175
A2 = f(Df/B), tra bieåu ñoà
A.2.Xaùc ñònh ñoä luùn töùc thôøi trung bình treân neàn ñaát dính baûo hoaø nöôùc
176
A.2.Xaùc ñònh ñoä luùn töùc thôøi trung bình treân neàn ñaát dính baûo hoaø nöôùc
177
A.3.Xaùc ñònh module bieán daïng cuûa ñaát ñeå tính ñoä luùn töùc thôøi
L/B = 1
L/B > 1
Ee = 2.5qc Ee = 3.5qc
Ee = 5qc Ee = 7qc
Schmertman, Hartman
Ee = (250 ÷ 500)cu
Ee = (750 ÷ 1000)cu
178
Trò soá Ee(kN/m2)
A.3.Xaùc ñònh module bieán daïng cuûa ñaát ñeå tính ñoä luùn töùc thôøi
179
3.4.0. Moät soá khaùi nieäm
keát thaám luùn coá keát thaám (drainage
coá Luùn do consolidation settlement).
Luùn coá keát thaám xaûy ra trong moät thôøi gian nhaát ñònh hoaëc daøi hoaëc ngaén tuyø thuoäc tính thaám nöôùc cuûa ñaát vaø ñieàu kieän bieân veà thoaùt nöôùc.
180
Khoái ñaát dính baûo hoaø nöôùc ñöôïc neùn vôùi aùp löïc p = const, sau khi ñaõ coù bieán daïng töùc thôøi seõ bieán daïng do coá keát thaám neáu nöôùc trong ñaát ñöôïc thoaùt ra.
181
Quan heä (S, t) khi p = const
Ñoä coá keát thaám trung bình cuûa neàn ñaát:
3.4.0. Moät soá khaùi nieäm
U = Qt = St/Sc Trong ñoù:
182
St: ñoä luùn coá keát thaám tính töø ñieåm O’; Sc: ñoä luùn öùng vôùi thôøi ñieåm t = T, khi u 0; ÖÙng vôùi ñieåm O’, ñoä coá keát U = Qt = 0 ÖÙng vôùi ñieåm E, ñoä coá keát U = Qt = 1 St = Sc Trò soá Sc goïi laø ñoä luùn coá keát thaám oån ñònh (hay ñoä luùn oån ñònh).
Quaù trình luùn theo thôøi gian theå hieän raát roõ ñoái vôùi ñaát haït mòn.
3.4.0. Moät soá khaùi nieäm
luùn töùc thôøi (ñoä
Ñaát haït thoâ (caùt), quaù trình luùn keát thuùc khaù nhanh trong thöïc teá tính toaùn thöôøng goäp Sc vôùi ñoä luùn khoâng thoaùt nöôùc) Su (Undrained settlement). Veà lyù thuyeát, muoán tính ñöôïc ñoä luùn coá keát thaám xaùc ñònh ñöôïc quy luaät hình thaønh aùp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö trong khoái ñaát neàn.
183
Lyù thuyeát coá keát thaám TERZAGHI
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
Lyù thuyeát coá keát thaám TERZAGHI ñöôïc xaây döïng treân caùc giaû thieát sau:
184
Ñaát laø moâi tröôøng lieân tuïc, baõo hoøa nöôùc Haït ñaát vaø nöôùc trong loã roãng khoâng bò neùn Ñoä thay ñoåi theå tích V cuûa phaân toá dxdydz laø beù so vôùi theå tích ban ñaàu V0. Nöôùc loã roãng thoaùt ra khoûi ñaát tuaân theo ñònh luaät Darcy. Taûi troïng taùc duïng leân neàn moät laàn (töùc thôøi), tính neùn vaø tính thaám cuûa neàn ñaát xem nhö khoâng ñoåi trong suoát quaù trình coá keát thaám.
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
Xy lanh chöùa nöôùc, tieát dieän ngang A
Nöôùc ñaëc tröng cho nöôùc trong loã roãng cuûa ñaát baõo hoaø nöôùc.
Loø xo ñaëc tröng cho khung haït ñaát.
Kích thöôùc van ñaëc tröng cho heä soá thaám cuûa ñaát.
186
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
187
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
p = P/A
p = P/A
Khoaù
Môû
Môû
Khoâng bieán daïng
Bieán daïng
Khoâng bieán daïng
Khoâng thoaùt ra
Thoaùt ra
Khoâng thoaùt ra
p = P/A
u(t) giaûm
0
’(t)
0
p(t) ” u(t)
p = P/A
3.4.1. Moâ hình Terzaghi
laø coá keát thaám (drainage consolidation - Quaù trình treân goïi primary consolidation) vaø thôøi gian dieãn ra nhanh hay chaäm phuï thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa van.
Sau quaù trình coá keát thaám, töùc laø quaù trình aùp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö tieâu taùn heát (u = 0), neáu loø xo laïi tieáp tuïc luùn do moûi theo thôøi gian thì ñoù ñöôïc goïi laø quaù trình coá keát thöù caáp (secondary consolidation) hay coøn goïi laø töø bieán (creep).
3.4.2. Baøi toaùn cô baûn Xeùt baøi toaùn tính luùn cuûa moät lôùp ñaát yeáu, baõo hoaø nöôùc, coù beà daøy höõu haïn chòu taùc ñoäng cuûa taûi phaân boá ñeàu kín khaép. Ngay khi gia taûi, toaøn boä taûi troïng do nöôùc gaùnh ñôõ bieåu ñoà öùng suaát thaúng ñöùng do taûi gaây ra trong ñaát laø aùp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö, u. Döôùi taùc duïng cuûa u, nöôùc trong loã roãng thoaùt ra daàn, aùp löïc chuyeån daàn sang khung haït ñaát, cho ñeán khi aùp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö tieâu taùn heát, u 0, bieåu ñoà öùng suaát thaúng ñöùng do taûi gaây ra ñeàu truyeàn leân khung haït ñaát öùng suaát höõu hieäu ’. Trong quaù trình ñoù neàn ñaát bò luùn quaù trình coá keát sô caáp.
3.4.3. Thieát laäp phöông trình vi phaân coá keát thaám
löôïng, ñoä cheânh leäch cuûa löu Theo ñònh luaät baûo toaøn khoái löôïng nöôùc vaøo vaø löu löôïng nöôùc ra khoûi phaân toá ñaát dxdydz baèng ñoä thay ñoåi theå tích V cuûa phaân toá trong thôøi gian t,
qra– qvaøo = [vz+(vz/z)dz]dxdy – vzdxdy = V/t
Cv (coefficient of con.): heä soá coá keát, ñaëc tröng cho ñaëc tính coá keát cuûa ñaát (tính neùn luùn, tính thaám cuûa ñaát).
191
Phöông trình vi phaân coá thaám ba chieàu,
Xeùt baøi toaùn thaám theo phöông thaúng ñöùng (phöông z),
3.4.3. Thieát laäp phöông trình vi phaân coá keát thaám
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám
Baøi toaùn hai bieân thoaùt nöôùc
p
Baøi toaùn moät bieân thoaùt nöôùc p
’
u
2H
2H
z
z
Daïng lôøi giaûi cuûa phöông trình naøy phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän ban ñaàu vaø ñieàu kieän bieân thoaùt nöôùc cuûa lôùp ñaát coá keát:
Sô ñoà phaân taùn u
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám Hai sô ñoà coá keát treân coù caùc ñieàu kieän:
Taûi phaân boá ñeàu kín khaép gaây ra gia taêng öùng suaát khoâng ñoåi theo chieàu saâu, z = const. Neáu lôùp seùt coá keát thaám ñaët treân neàn cöùng thaám nöôùc, quaù trình coá keát thoaùt nöôùc theo hai bieân treân vaø döôùi. AÙp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö baèng vôùi ñoä gia taêng öùng suaát.
Nghieäm cuûa phöông trình vi phaân coá keát thaám coù daïng:
p
2H
2H
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám Caùc ñieàu kieän bieân vaø ñieàu kieän ban ñaàu: p
t = 0, z[0 ÷ 2H] : u = ui = p; ’ = 0 t 0: z = 0 vaø z = 2H: u = 0 z = H: u/z = 0 z[0 ÷ 2H]: ’= - u t = : z[0 ÷ 2H], u = 0
t = 0, z[0 ÷ 2H] : u = ui = p; ’= 0 t 0: z = 0 : u = 0 z = 2H: u/z = 0 z[0 ÷ 2H]: ’= - u t = : z[0 ÷ 2H], u = 0
Khi ui = u0 = p = const
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám a. Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 2 bieân
Trong ñoù:
Ñoä coá keát ôû thôøi ñieåm t cuûa caû lôùp ñaát daøy 2H
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám a. Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 2 bieân Ñoä coá keát ôû thôøi ñieåm t taïi ñoä saâu z :
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám a. Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 2 bieân
Giaû thieát ao= const:
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám a. Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 2 bieân
Khi U > 60%
Khi 0 < U < 60%
199
Caùc trò soá U, Tv: tra baûng.
thì
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám Löu yù: Khi duøng phöông phaùp phaân ly bieán soá ñeå giaûi nghieäm cuûa phöông trình vi phaân coá keát thaám moät chieàu laø,
200
n: soá nguyeân döông leû, n = 1, 3, 5,…v.v z: ñoä saâu taïi ñieåm ñang xeùt; H: khoaûng caùch thoaùt nöôùc lôùn nhaát; Neáu tröôøng hôïp moät maët thoaùt nöôùc thì H = chieàu daøy lôùp ñaát; Neáu tröôøng hôïp hai maët thoaùt nöôùc thì H = ½ chieàu daøy lôùp ñaát;
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám b. Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 1 bieân
201
Caùc daïng phaân boá cuûa öùng suaát gaây luùn cho baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu
202
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám b.Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 1 bieân b.1.Tröôøng hôïp bieåu ñoà öùng suaát gaây luùn z phaân boá ñeàu theo höôùng thaám Goïi z’laø öùng suaát gaây luùn ôû maët thoaùt nöôùc z’’ laø öùng suaát gaây luùn ôû maët khoâng thoaùt nöôùc Chæ soá ñaëc tröng, = z’/ z’’ = 1 (duøng khi chieàu roäng dieän chòu taûi b > H). Ñoä coá keát,
203
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám b.Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 1 bieân b.2.Tröôøng hôïp bieåu ñoà öùng suaát gaây luùn z phaân boá tuyeán tính taêng daàn theo höôùng ngöôïc vôùi doøng thaám Chæ soá ñaëc tröng, = z’/ z’’ = 0/p = 0 Ñoä coá keát,
204
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám b.Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 1 bieân b.3.Tröôøng hôïp bieåu ñoà öùng suaát gaây luùn z phaân boá tuyeán tính giaûm daàn theo höôùng ngöôïc vôùi doøng thaám Chæ soá ñaëc tröng, = z’/ z’’ = p/0 = Ñoä coá keát,
205
3.4.4. Lôøi giaûi phöông trình vi phaân coá keát thaám b.Baøi toaùn coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc 1 bieân b.4.Tröôøng hôïp toång quaùt Chæ soá ñaëc tröng, 0 < < Ñoä coá keát,
206
Quan heä Qt, N vaø
207
Quan heä Qt, N vaø
208
Ví duï 1: Moät lôùp ñaát seùt baûo hoaø nöôùc daøy 5m naèm treân lôùp caùt chòu öùng suaát gaây luùn phaân boá gaàn nhö ñeàu theo ñoä saâu vaø coù cöôøng ñoä 200kN/m2. Ñaát coù heä soá thaám k = 10-8cm/s, a0=a/(1+e1)= 0.0001m2/kN. a.Xaùc ñònh ñoä coá keát trung bình cuûa lôùp ñaát öùng vôùi thôøi gian sau 1naêm, 5 naêm tính töø khi ñaët taûi troïng. b.Xaùc ñònh ñoä luùn coá keát thaám. GIAÛI Nhaän xeùt: Taûi troïng ñöôïc xeùt nhö taêng taûi moät laàn thoaùt nöôùc moät höôùng vaø = 1.
luùn oån ñònh Sc=azH/1+e1=a0zH = 0.0001*200*500 =
Ñoä luùn coá keát thaám öùng vôùi t = 5naêm; St =QtSc=0.84*10= 8.4cm
209
Ví duï 1: a. Cv = k(1+e1)/aw = k/a0w = 10-8*3*107/10-5 = 3.104cm2/naêm (1cm/s = 3.107cm/naêm) N = 2Cvt/4H2 = 9.87*3*104t/4*5002 = 0.3t Khi t = 1naêm N = 0.3 Qt = 0.4 (tra baûng) Khi t = 5naêm N = 1.5 Qt = 0.84 b. Ñoä 10cm Ñoä luùn coá keát thaám öùng vôùi t = 1naêm; St =QtSc = 0.4*10 = 4cm
2 = 9.87*3*104t/4*2502 = 1.2t
210
Ví duï 2: Soá lieäu nhö ví duï 1, nhöng lôùp ñaát seùt naèm keïp giöõa hai lôùp ñaát caùt thoaùt nöôùc toát. a.Xaùc ñònh ñoä coá keát thaám trung bình cuûa lôùp ñaát seùt sau 5naêm keå töø luùc chòu taûi troïng. b.Xaùc ñònh ñoä luùn coá keát thaám cuûa neàn ñaát. GIAÛI Nhaän xeùt: Baøi toaùn thuoäc loaïi coá keát thaám moät chieàu, thoaùt nöôùc hai bieân, = 1 (vì z = const) vaø H = 2Htt = 5m Htt = 2.5m a. Cv = 3.104cm2/naêm N = 2Cvt/4Htt
211
Ví duï 2: Khi t = 5naêm N = 1.2*5 = 6 Qt = 1 b. Qt = 1 St = Sc = 10cm Keát luaän: Sau 5naêm, lôùp ñaát ñaõ coá keát thaám hoaøn toaøn.
212
Ví duï 3: Neàn ñaát seùt baûo hoaø nöôùc daøy 10m naèm treân taàng ñaù khoâng thaám nöôùc. Maët neàn chòu taûi troïng phaân boá nhö hình veõ, Cho bieát: e1 = 0.8; a = 0.0025cm2/N k = 2cm/naêm Xaùc ñònh: a. Ñoä luùn St, t = 1naêm b. Thôøi gian t caàn thieát ñeå ñoä coá keát cuûa neàn ñaát ñaït Qt = 0.75 GIAÛI
213
Ví duï 3: a. Ñoä luùn oån ñònh Sc = azH/1+e1 z = 0.5(235.4 + 157) = 196.2kN/m2 = 19.62N/cm2 Sc = 0.0025*19.62*1000/(1+0.8) = 27.3cm Cv = k(1+e1)/aw = 2(1 + 0.8)/0.0025*0.01 = 1.44*105cm2/naêm N = 2Cvt/4H2 = 9.87*1.44*105*1/4*10002 = 0.36 = 235.4/157 = 1.5 Tra baûng, Qt = 0.465 St = QtSc = 0.465*27.3 = 12.7cm b.Vôùi Qt = 0.75; = 1.5 N = 1.13 t = 4H2N/2Cv = 4*10002*1.13/9.87*1.44*105 = 3.18naêm
214
Ví duï 4: Moät taàng ñaát seùt baûo hoaø nöôùc daøy 5m naèm treân taàng ñaù khoâng thaám. Treân taàng seùt laø lôùp caùt moûng chòu taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu lieân tuïc p = 200kN/m2. Tính vaø veõ bieåu ñoà phaân boá aùp löïc nöôùc loã roãng u theo chieàu saâu cuûa taàng seùt ôû thôøi ñieåm sau khi taùc duïng taûi troïng t = 6 thaùng. Cho bieát chæ tieâu cô lyù cuûa taàng seùt nhö sau: K = 1.4cm/naêm e0 = 0.8 a = 0.00183cm2/N
Ví duï 4: GIAÛI Cv = 1.377*105cm2/naêm N = 0.68
0.25H
0.5H
0.75H
H
0
215
3.4.5. Thí nghieäm xaùc ñònh heä soá coá keát Cv Töø soá ñoïc ñoàng hoà ño bieán daïng ôû moãi caáp taûi troïng töø thí nghieäm neùn coá keát coù theå xaùc ñònh heä soá coá keát Cv a. Phöông phaùp Casagrande (phöông phaùp logarite thôøi gian)
3.4.5. Thí nghieäm xaùc ñònh heä soá coá keát Cv
a.Phöông phaùp Casagrande (phöông phaùp logarite thôøi gian)
Tìm chieàu cao maãu öùng vôùi U = 100%
Suy ra chieàu cao maãu H50 vaø t50 öùng vôùi U = 50%
Tìm chieàu cao maãu öùng vôùi U = 0
Vôùi sô ñoà taûi phaân boá ñeàu vaø thoaùt nöôùc thaúng ñöùng hai bieân, neân öùng vôùi U = 50% coù Tv = 0.197
3.4.5. Thí nghieäm xaùc ñònh Cv b. Phöông phaùp Taylor (pphaùp ) Tìm chieàu cao maãu öùng vôùi U = 0 Tìm chieàu cao H90 vaø t90 Vôùi sô ñoà taûi phaân boá ñeàu vaø thoaùt nöôùc thaúng ñöùng hai bieân, neân öùng vôùi U = 90% coù Tv = 0.848
3.4.6. Ñoä luùn do coá keát thöù caáp cuûa neàn ñaát
Sau khi aùp löïc nöôùc loã roãng thaëng dö phaân taùn hoaøn toaøn, neàn ñaát laïi tieáp tuïc luùn döôùi moät öùng suaát höõu hieäu khoâng ñoåi do söï bieán daïng cuûa khung haït. Thaønh phaàn naøy ñöôïc goïi laø ñoä luùn do hieän töôïng neùn thöù caáp (secondary consolidation) hay coøn goïi laø töø bieán.
Chæ soá neùn thöù caáp C
Ñoä luùn do coá keát thöù caáp
Khi khoan laáy maãu veà thí nghieäm, maãu bò nôû ra do aùp löïc giaûm, do ñoù heä soá roãng cuûa maãu khoâng phaûi laø e töï nhieân maø laø e öùng vôùi caáp taûi p = 0.
Caùc chæ tieâu bieán daïng cuûa ñaát phuï thuoäc vaøo caùc caáp taûi troïng. Vôùi moùng caùc coâng trình, thoâng thöôøng p1i dao ñoäng xung quanh 100kPa, p2i dao ñoäng xung quanh 200kPa, neân caùc chæ tieâu neùn luùn ao, E, Cv, C ñöôïc laáy vôùi caáp taûi töø 100kPa ñeán 200kPa.
AÙp löïc tieàn coá keát laø aùp löïc quy öôùc, noù chính laø giôùi haïn
ñaøn hoài hay ngöôõng deûo cuûa ñaát.
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT
4.1.1. Toång quan
Trong töï nhieân thöôøng coù hieän töôïng tröôït lôû söôøn ñoài, söôøn nuùi, maùi doác, luõ buøn, tröôït lôû bôø soâng, bôø bieån…v.v, nguyeân nhaân:
Do nöôùc möa luõ thaám vaøo ñaát laøm thay ñoåi tính chaát cô lyù
cuûa ñaát.
Do taùc ñoäng cuûa gioù, cuûa doøng nöôùc chaûy, cuûa taùc ñoäng
kieán taïo ñòa chaát laøm thay ñoåi hình daïng cuûa söôøn doác.
Ñoä aåm khoâng khí thay ñoåi do xaây döïng caùc hoà chöùa nöôùc
trong khu vöïc gaây ra.
Toùm laïi, laø ñieàu kieän caân baèng cô hoïc voán coù cuûa söôøn
“ doác bò xaâm phaïm daãn ñeán söï tröôït.
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT
Khi xaây döïng coâng trình treân neàn ñaát sẽ gaây ra trong neàn
4.1.1. Toång quan Caùc coâng trình nhaân taïo nhö nhaø ôû, nhaø maùy, ñaäp, ñeâ, caàu, ñöôøng, tunnel vaø caùc coâng trình phuï trôï cuõng bò tröôït, bò laät trong quaù trình thi coâng hay giai ñoaïn khai thaùc, nguyeân nhaân:
ñaát moät tröôøng öùng suaát gia taêng.
Caùc soá gia öùng suaát phaùp gaây ra söï thay ñoåi theå tích cuûa
caùc phaân toá ñaát.
Caùc soá gia öùng suaát tieáp gaây ra bieán hình caùc phaân toá trong neàn ñaát, coù khuynh höôùng gaây tröôït hoaëc caét ñaát. Vaø haäu quaû laø neàn coâng trình bò tröôït, keùo theo coâng trình bò laät; bò saäp; bò phaù hoûng khi ÖS tieáp tuyeán lôùn hôn söùc choáng caét cuûa ñaát neàn.
Söùc choáng caét cuûa ñaát bao goàm hai thaønh phaàn: ma saùt giöõa
caùc haït vaø löïc dính giöõa caùc haït ñaát.
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT 4.1.2. Lyù thuyeát söùc choáng caét cuûa ñaát
Söùc choáng caét chæ coù duy nhaát thaønh phaàn ma saùt Ma saùt tröôït khi caùc haït tröôït leân nhau, phuï thuoäc vaøo ÖS
phaùp taùc ñoäng leân caùc haït.
Ma saùt laên khi caùc haït laên troøn leân nhau.
Ma saùt gaøi moùc giöõa caùc haït trong theá naèm heát söùc phöùc
taïp trong khung haït.
HEÄ SOÁ ROÃNG TÔÙI HAÏN VAØ ÑÖÔØNG PHAÙ HOAÏI CSL Xeùt 2 maãu ñaát cuøng loaïi nhöng coù ñoä chaët khaùc nhau (tôi xoáp, khaù chaët) chòu cuøng moät aùp löïc neùn . Khi 2 maãu ñaát oån ñònh veà luùn döôùi aùp löïc neùn , cho taùc duïng löïc caét ñeå gaây neân bieán daïng caét theo doõi bieán thieân theå tích cuûa maãu ñaát ñeå tính heä soá roãng e.
226
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT
4.1.2. Lyù thuyeát söùc choáng caét cuûa ñaát
loûng Hieän töôïng hoaù
Vôùi ñaát rôøi baõo hoaø nöôùc khi chòu caét theå tích loã roãng giaûm. Neáu nöôùc thoaùt ra khoâng kòp thì aùp löïc phaùp tuyeán truyeàn leân nöôùc loã roãng khi chòu caét nhanh coù theå maát ñi söùc choáng caét cuûa noù hieän töôïng hoaù loûng.
Vôùi ñaát caùt chaët coù heä soá roãng nhoû hôn heä soá roãng tôùi haïn khi bò caét nhanh, nöôùc loã roãng thoaùt ra khoâng kòp ñöôïc buø vaøo phaàn theå tích loã roãng gia taêng neân khoâng coù hieän töôïng aùp löïc phaùp tuyeán truyeàn vaøo loã roãng, do ñoù, hieän töôïng hoaù loûng khoâng xaûy ra.
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT 4.1.2. Lyù thuyeát söùc choáng caét cuûa ñaát
Trong thöïc teá khi tính toaùn phaûi löïa choïn söùc choáng caét cuûa ñaát dính baõo hoaø nöôùc trong ñieàu kieän thoaùt nöôùc loã roãng hoaøn toaøn, hoaëc khoâng thoaùt nöôùc hoaëc thoaùt nöôùc moät phaàn.
Naêm 1776, Coulomb: s = f = tg + c Thaønh phaàn ma saùt phuï thuoäc vaøo ÖS phaùp, kyù hieäu laø tg,
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT 4.1.3. Ñònh luaät Mohr - Coulomb
Thaønh phaàn löïc dính khoâng phuï thuoäc ÖS phaùp, kyù hieäu laø c.
(laø goùc ma saùt trong cuûa ñaát).
Caùc nghieân cöùu sau Morh ” Coulomb cho thaáy caùc thoâng soá choáng caét c, coøn phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùc nhö: traïng thaùi ÖS ban ñaàu, ñoä aåm cuûa ñaát, ñieàu kieän thoaùt nöôùc, ñieàu kieän thí nghieäm,…v.v
4.1. SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT 4.1.3. Ñònh luaät Mohr - Coulomb
Söùc choáng caét phuï thuoäc vaøo ÖS phaùp höõu hieäu chöù khoâng phaûi laø ÖS phaùp toång, vì chæ coù phaàn ÖS höõu hieäu môùi phaùt sinh ma saùt.
Coù hai nhoùm thí nghieäm caùc ñaëc tröng choáng caét
Nhoùm caùc thí nghieäm trong phoøng: Thí nghieäm caét tröïc tieáp vôùi hoäp caét Casagrande, hieän nay vaãn coøn söû duïng nhieàu cho thieát keá neàn moùng; Thí nghieäm neùn 3 truïc; Thí nghieäm neùn ñôn; Thí nghieäm caét ñôn.
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
trình laáy maãu, quaù
Nhoùm caùc thí nghieäm hieän tröôøng: Thí nghieäm xuyeân ñoäng chuaån (SPT); Thí nghieäm xuyeân tónh (CPT); Thí nghieäm neùn eùp ngang; Thí nghieäm caét caùnh. Nhoùm thí nghieäm hieän tröôøng cho keát quaû tröïc tieáp treân maãu nguyeân daïng, traùnh tình traïng xaùo troän maãu do quaù trình vaän chuyeån, baûo quaûn,…v.v vaø ñaëc bieät laø vôùi caùc loaïi ñaát khoù laáy maãu nhö caùt, soûi, ñaát dính quaù yeáu,…v.v
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
Giai ñoaïn 1: Taùc ñoäng heä löïc leân maãu taïo traïng thaùi ÖS
töông töï nhö maãu ñaát ôû theá naèm töï nhieân.
Giai ñoaïn 2: Taùc ñoäng ñoä thay ñoåi aùp löïc leân maãu töông
öùng vôùi maãu ñaát hoaït ñoäng khi xaây döïng coâng trình.
Coù 3 phöông phaùp TN xaùc ñònh ñaëc tröng choáng caét cuûa ñaát:
Giai ñoaïn 1: khoâng cho nöôùc trong maãu thoaùt ra, töùc laø khoâng coá keát ” Unconsolidated. Giai ñoaïn 2: khoâng cho nöôùc thoaùt ra ” Undrained.
Phöông phaùp thí nghieäm khoâng coá keát – khoâng thoaùt nöôùc (UU)
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
GÑ2: cho nöôùc trong maãu thoaùt ra ” Drained.
GÑ1: cho nöôùc trong maãu thoaùt ra ” Consolidated.
GÑ2: khoâng cho nöôùc trong maãu thoaùt ra ” Undrained, keát hôïp ño aùp löïc nöôùc loã roãng trong maãu ñaát.
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
(ñoä)
0 ” 4
< 30
< 20
0.2 ” 0.4
4 ” 10
30 ” 35
20 ” 40
0.4 ” 0.6
10 ” 30
35 ” 40
40 ” 120
0.6 ” 0.8
30 ” 50
40 ” 45
120 ” 200
> 0.8
50
> 45
> 200
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
Xaùc ñònh cöôøng ñoä choáng caét cuûa ñaát seùt meàm (maø khoâng theå laáy ñöôïc maãu).
Nguyeân taéc thí nghieäm: aán caùnh caét ñeán ñoä saâu caàn thí nghieäm roài xoay caàn ñeå caùnh caét xoay trong ñaát löïc choáng caét cuûa ñaát xung quanh hình truï coù ñöôøng kính d, chieàu cao h.
236
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
v
h
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
3
2
1
T
’1
’3
’2
Caùc maùy caét tröïc tieáp thöôøng caét ñaát trong ñieàu kieän khoâng thoaùt nöôùc (UU), nhöng cuõng coù nöôùc thoaùt qua khe caét. Hieän nay ñaõ coù moät soá maùy caét tröïc tieáp kieåm tra ñöôïc khaû naêng thoaùt nöôùc cuûa maãu ñaát trong quaù trình caét, töùc laø coù theå tieán haønh caû 3 phöông phaùp thí nghieäm caét UU, CU, vaø CD.
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
Caùt chaët
Caùt rôøi
Caùt rôøi: chæ coù moät giaù trò goùc ma saùt c öùng vôùi traïng thaùi tôùi
haïn (luùc bò tröôït).
Caùt chaët: coù goùc ma saùt öùng vôùi traïng thaùi ñænh p vaø öùng
vôùi traïng thaùi tôùi haïn c (luùc bò tröôït).
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
p = 38o; c = 31o (maãu caùt chaët)
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
Thí nghieäm neùn ba truïc laø thí nghieäm tin caäy nhaát ñeå xaùc
Moâ taû xaùc thöïc nhaát maãu ñaát trong nhöõng ñieàu kieän chòu taûi
ñònh caùc ñaëc tröng söùc choáng caét cuûa ñaát, vì:
trong ñaát neàn khi gaùnh ñôõ caùc loaïi coâng trình khaùc nhau.
Coù theå moâ phoûng caùc ñieàu kieän thoaùt nöôùc khaùc nhau cuûa
ñaát neàn.
Coù theå xaùc ñònh ñoàng thôøi caùc ñaëc tröng bieán daïng cuûa ñaát
neàn ñoàng thôøi vôùi caùc chæ tieâu söùc choáng caét.
Löïc ñöùng, P
Bieán daïng doïc truïc
Ñaù thaám
Theå tích thay ñoåi,dV
Maøng cao su
AÙp löïc nöôùc loã roãng, u
Maãu ñaát
Piston
AÙp löïc buoàng, 3
Van
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT 4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
1
3
Caét coá keát ” thoaùt nöôùc (CD)
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
Caét coá keát ” thoaùt nöôùc (CD)
cCD = c’
’1
‘3
‘1- ‘3
CD = ’
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
1 - 3
Caùt chaët, seùt cöùng (OC)
Caùt rôøi, seùt meàm (NC)
a %
Caùt chaët, seùt cöùng (OC)
+V (nôû)
a %
Caùt rôøi, seùt meàm (NC)
-V (neùn)
Caét coá keát ” thoaùt nöôùc (CD)
Caét coá keát ” khoâng thoaùt nöôùc (CU)
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
3
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
Caét coá keát ” khoâng thoaùt nöôùc (CU)
1
3
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
Caét coá keát ” khoâng thoaùt nöôùc (CU)
Ñaát coá keát thöôøng (NC)
’ > CD
‘3
‘1
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
Caét coá keát ” khoâng thoaùt nöôùc (CU) Ñaát quaù coá keát (OC)
’ > CD
‘3
‘1
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng c.Thí nghieäm neùn 3 truïc
Caét khoâng coá keát ” khoâng thoaùt nöôùc (UU)
Luùc maãu ñaát bò tröôït, caùc öùng suaát höõu hieäu ñoäc laäp vôùi aùp
löïc buoàng neùn, do ñoù chæ coù moät voøng troøn Mohr öùng suaát.
’1
‘3
‘1- ‘3
4.2. THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH ÑAËC TRÖNG CHOÁNG CAÉT
4.2.3. Thí nghieäm trong phoøng
d. Thí nghieäm neùn ñôn (Unconfined Compressive Test)
TN neùn 3 truïc theo phöông phaùp UU cho thaáy khoâng phuï thuoäc vaøo aùp löïc buoàng neùn söû duïng thí nghieäm neùn ñôn ” maãu ñaát ñöôïc neùn thaúng ñöùng khoâng coù aùp löïc hoâng.
qu
qu: söùc chòu neùn ñôn
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.1. Ñieàu kieän caân baèng Mohr – Rankine
Xeùt TTÖS moät maãu ñaát luùc tröôït trong TN neùn 3 truïc
Ñaát caùt Ñaát dính
2
2
’1f
‘3f
’1f
‘3f
Voøng troøn Mohr ÖS tieáp xuùc vôùi ñöôøng söùc choáng caét.
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.1. Ñieàu kieän caân baèng Mohr – Rankine
Ñaát dính:
Ñaát caùt:
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.1. Ñieàu kieän caân baèng Mohr – Rankine
Ñaát caùt:
Maët khaùc:
Ñaát dính:
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
’1f
2
’3f
’1f
‘3f
4.3.2. Goùc nghieâng cuûa maët tröôït
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.3. Goùc leäch max
M
p
max
’1f
‘3f
Khi max = φ’ (ñieàu kieän caân baèng giôùi haïn).
Xeùt TTÖS taïi ñieåm M:
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.3. Goùc leäch max Coù theå duøng goùc leäch max ñeå kieåm tra oån ñònh ñieåm M:
Vôùi ñaát caùt:
hay
hay
Vôùi ñaát dính:
4.3. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR – RANKINE
4.3.3. Goùc leäch max
Neáu max < ’ - Ñieåm M ôû traïng thaùi oån ñònh
Neáu max = ’ - Ñieåm M ôû traïng thaùi caân baèng giôùi haïn
Neáu max > ’ - Ñieåm M maát oån ñònh
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT
SCT cuûa neàn thöôøng ñöôïc ñeà caäp ñeán laø SCT cuûa ñaát neàn döôùi moùng noâng. Töø phöông thöùc tính toaùn öùng xöû cuûa ñaát trong quaù trình gaùnh ñôõ moät moùng noâng phaùt trieån tieán leân xaây döïng caùc coâng thöùc tính cho moùng saâu hoaëc oån ñònh cuûa neàn ñaát trong nhieàu tình huoáng khaùc.
SCT töùc thôøi vôùi caùc ñaëc tröng choáng caét khoâng thoaùt nöôùc
cu, u - phöông phaùp tính theo ÖS toång.
SCT vôùi caùc ñaëc tröng choáng caét coù thoaùt nöôùc c’ vaø ’ töông öùng vôùi neàn ñaát ñaõ luùn oån ñònh do coá keát thaám - phöông phaùp tính theo ÖS höõu hieäu.
ÖÙng xöû choáng caét cuûa ñaát phuï thuoäc vaøo lòch söû chòu taûi, vaøo quaù trình thoaùt nöôùc chia caùc phöông phaùp tính SCT cuûa neàn ñaát ra:
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT
Noäi dung cuûa phöông phaùp döïa treân quy luaät caân baèng deûo Mohr ” Coulomb nhaèm haïn cheá vuøng bieán daïng deûo trong phaïm vi neàn döôùi ñaùy moùng noâng sao cho neàn ñaát coøn öùng xöû nhö moät vaät lieäu ñaøn hoài ñeå coù theå öùng duïng caùc keát quaû lyù thuyeát ñaøn hoài vaøo tính toaùn caùc ÖS trong neàn.
AÙp duïng cho baøi toaùn phaúng.
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Do taûi troïng ngoaøi:
Do troïng löôïng baûn thaân: chaáp nhaän giaû thieát öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân gaây ra trong neàn baèng nhau theo moïi phöông:
ÖÙng suaát chính taïi ñieåm M:
Baùn kính R vaø taâm voøng troøn Mohr ÖS cuûa ñieåm M(2, z):
R=Rmax khi sin2 = 1, töông öùng vôùi caùc ñieåm M chaïy treân ñöôøng troøn coù ñöôøng kính laø beà roäng ñaùy moùng. Caùc ñieåm naøy coù ÖS tieáp lôùn nhaát trong neàn.
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn a.ÖÙng suaát taïi ñieåm M
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Phöông trình cuûa ñöôøng bieân vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Phöông trình xaùc ñònh toaï ñoä ñieåm saâu nhaát trong neàn bò bieán daïng deûo öùng vôùi taûi troïng p.
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Puzörievsky: zmax = 0
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Khi bieán daïng deûo phaùt trieån ñeán chieàu saâu z ≤ 0.25b, thì neàn ñaát xem vaãn nhö laøm vieäc trong giai ñoaïn bieán daïng tuyeán tính cöôøng ñoä tieâu chuaån Rtc
4.4.1. Tính toaùn SCT cuûa neàn ñaát döïa theo möùc ñoä phaùt trieån cuûa vuøng bieán daïng deûo trong neàn
Vôùi neàn ñaát khoâng ñoàng nhaát, cöôøng ñoä tieâu chuaån cuûa ñaát
A, B,D ” heä soá SCT, phuï thuoäc cuûa lôùp ñaát ngay döôùi ñaùy
moùng
c - löïc dính ñôn vò cuûa lôùp ñaát ngay döôùi ñaùy moùng - dung troïng cuûa lôùp ñaát ngay döôùi ñaùy moùng ’ - dung troïng cuûa caùc lôùp ñaát phuû treân moùng
neàn ñöôïc tính theo TCXD 45-78:
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT
m1: heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa neàn, (tra baûng).
neàn, (tra baûng).
m2: heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coâng trình coù töông taùc vôùi
Löu yù:
Sô ñoà keát caáu cöùng laø nhöõng coâng trình maø keát caáu cuûa noù coù khaû naêng chòu noäi löïc phaùt sinh theâm do bieán daïng cuûa neàn gaây ra.
268
Ñoái vôùi coâng trình coù sô ñoà keát caáu meàm, m2 = 1.0. 1.5 < L/H < 4, heä soá m2 ñöôïc xaùc ñònh baèng noäi suy.
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT
4
1.5
269
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT ktc: heä soá ñoä tin caäy. Neáu caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng thí nghieäm, thì ktc = 1.0 Neáu caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh theo quy phaïm, thì ktc = 1.1 Löu yù:
270
Sô ñoà keát caáu cöùng laø nhöõng coâng trình maø keát caáu cuûa noù coù khaû naêng chòu noäi löïc phaùt sinh theâm do bieán daïng cuûa neàn gaây ra.
Ñoái vôùi coâng trình coù sô ñoà keát caáu meàm, m2 = 1.0. 1.5 < L/H < 4, heä soá m2 ñöôïc xaùc ñònh baèng noäi suy.
ktc: heä soá ñoä tin caäy. Neáu caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng thí nghieäm, thì ktc = 1.0 Neáu caùc chæ tieâu cô lyù cuûa ñaát ñöôïc xaùc ñònh theo quy phaïm, thì ktc = 1.1
271
4.4. SÖÙC CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT
2.2. MOÙNG ÑÔN CHÒU TAÛI ÑÖÙNG ÑUÙNG TAÂM
• Df: ñoä saâu choân moùng. • II: dung troïng cuûa ñaát döôùi ñaùy moùng. • II*: dung troïng cuûa ñaát töø ñaùy moùng ñeán maët ñaát töï nhieân. • IIb*: dung troïng cuûa ñaát trong phaïm vi hb. • hb: chieàu cao taàng haàm. • cII: löïc dính cuûa ñaát döôùi ñaùy moùng.
272
4.4.2. PP tính SCT theo lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm
Ñieàu kieän caân baèng giôùi haïn cuûa
Ñieàu kieän ñeå phaân toá ôû traïng thaùi caân baèng tónh hoïc :
Mohr ” Rankine:
4.4.2. PP tính SCT theo lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm
a. Lôøi giaûi cuûa Prandtl
Giaû thieát = 0 () lôùp ñaát phuû treân moùng khoâng coù troïng
löôïng
pult = pgh = DfNq + cNc
b. Lôøi giaûi cuûa Socolovsky
qult = 0.5N b + q.Nq + cNc
q ” troïng löôïng cuûa lôùp ñaát phuû treân ñaùy moùng N, Nq, Nc ” caùc heä soá tra baûng theo cuûa lôùp ñaát ngay döôùi
ñaùy moùng vaø goùc nghieâng taûi troïng .
4.4.2. PP tính SCT theo lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm c. Lôøi giaûi cuûa Berezansev
pult = Aob + Boq+ Coc
q ” troïng löôïng cuûa lôùp ñaát phuû treân ñaùy moùng Ao, Bo, Co ” tra baûng theo cuûa lôùp ñaát ngay döôùi ñaùy moùng
d. Lôøi giaûi cuûa Terzaghi
moùng
qult = 0.5Nb + qNq + cNc ” moùng baêng qult = 0.4Nb + qNq + 1.3cNc ” moùng vuoâng qult = 0.3Nb + qNq + 1.3cNc ” moùng troøn q ” troïng löôïng cuûa lôùp ñaát phuû treân ñaùy moùng N, Nq, Nc ” tra baûng theo cuûa lôùp ñaát ngay döôùi ñaùy
4.4.2. PP tính SCT theo lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn ñieåm e. Lôøi giaûi cuûa Meyerhoff
qult = 0.5NbFsFdFi + qNqFqsFqdFqi + cNc FcsFcdFci
N, Nq, Nc ” heä soá SCT cuûa Vesic
troïng taùc duïng leân moùng
Fs, Fqs, Fcs ” caùc heä soá aûnh höôûng cuûa hình daïng moùng Fd, Fqd, Fcd ” caùc heä soá aûnh höôûng cuûa ñoä saâu choân moùng Fi, Fqi, Fci ” caùc heä soá aûnh höôûng cuûa ñoä nghieâng cuûa taûi
4.4.3. PP tính SCT theo giaû thuyeát maët tröôït phaúng
4.4.3. PP tính SCT theo giaû thuyeát maët tröôït phaúng
Khoái FCDB:
Khoái AFBE:
4.4.4. SCT töùc thôøi vaø SCT laâu daøi a.Söùc chòu taûi töùc thôøi
Theo moâ hình coá keát cuûa Terzaghi, ngay sau khi ñaët taûi p leân maët ñaùy moùng, nöôùc khoâng thoaùt ra: u = z neàn laøm vieäc nhö maãu ñaát trong TN caét khoâng coá keát khoâng thoaùt nöôùc (UU). Söùc choáng caét khoâng thoaùt nöôùc: qu = su = 2cu
Theo coâng thöùc cuûa Terzaghi vaø Peck, söùc chòu taûi cöïc haïn
töùc thôøi cho ñaát haït mòn (NC),
Söùc chòu taûi cho pheùp, qa = qult/FS
Sau khi aùp löïc nöôùc loã roãng phaân taùn heát, öùng xöû cuûa neàn ñaát gioãng maãu ñaát trong TN caét coá keát ” thoaùt nöôùc (CD) khi tính toaùn SCT söû duïng goùc ma saùt ’, löïc dính c’, dung troïng ñaåy noåi ’
Khi tính toaùn SCT laâu daøi phaûi löu yù ñeán vò trí MNN:
MNN naèm treân ñaùy moùng MNN naèm ôû ñoä saâu töø Df ñeán
Df + btg(/4+ /2)
MNN naèm ôû ñoä saâu lôùn hôn
Df + btg(/4+ /2)
Nhaän xeùt:
SCT cuûa ñaát goàm 3 thaønh phaàn:
Thaønh phaàn choáng tröôït cuûa khoái neàn naèm döôùi ñaùy
moùng: 0.5Nb
Vôùi ñaát haït thoâ SCT töùc thôøi baèng SCT laâu daøi.
Phuï taûi hoâng: qNq Thaønh phaàn löïc dính cuûa lôùp ñaát döôùi ñaùy moùng: cNc AÛnh höôûng cuûa löïc dính ñeán SCT laø raát lôùn (ñaëc bieät laø SCT töùc thôøi) cho neân vieäc xaùc ñònh, choïn löïa giaù trò töø thí nghieäm laø raát quan troïng.
282
Nhaän xeùt: Neàn khoâng ñoàng chaát ñöôïc phaân thaønh 3 daïng: Ñaát neàn goàm nhieàu lôùp, ít nhaát laø 2 lôùp coù cöôøng ñoä choáng caét khaùc nhau, lôùp treân coù cöôøng ñoä lôùn hôn lôùp döôùi. Ñaát neàn goàm hai lôùp, cöôøng ñoä choáng caét cuûa lôùp treân keùm hôn lôùp döôùi. Ñaát neàn coù cöôøng ñoä choáng caét thay ñoåi quy luaät theo chieàu saâu, hoaëc tuyeán tính hoaëc phi tuyeán. 4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû
283
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû
284
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû Khi H/B < 1.5: xem öùng suaát do taûi troïng ngoaøi truyeàn trong phaïm vi goùc môû ( = sand = s, = 300) hoaëc tg = 0.5 Xaùc ñònh taûi troïng giôùi haïn cuûa lôùp döôùi p’gh = (1 + 0.2B’/L’)cNc + sh’m (moùng baêng) Trong ñoù: B’ = B + 2Htg = B + H ; h’m = hm + H ; Nc = 2+ Neáu moùng hình chöõ nhaät thì L’ = L + 2Htg = L + H Giaû thieát treân maët neàn AB coù aùp löïc pgh, thì aùp löïc taùc ñoäng treân maët lôùp ñaát dính (taïi O’) laø, p’ = sH + K(pgh - shm ) K: heä soá öùng suaát taêng theâm trong neàn.
m = L/B, n = H/B
285
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû
Ñieàu kieän oån ñònh cuûa neàn: p’ p’gh pgh = (p’gh + Kshm - sH)/K : taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn 2 lôùp.
286
287
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû BAØI TAÄP 1 Moùng hình chöõ nhaät (1*1.5m) treân neàn hai lôùp caùt ” seùt vôùi ñoä saâu ñaët moùng hm = 1m. Lôùp treân laø caùt chaët vöøa coù = 18.5kN/m3, = 350. Lôùp döôùi laø ñaát seùt, ôû saâu H = 1.2m tính töø cao trình ñaùy moùng coù cu = 50kN/m2, = 18.5kN/m3. Tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp caùt ” seùt theo phöông phaùp goùc môû . Giaûi B’ = B + H = 1 + 1.2 = 2.2m L’ = L + H = 1.5 + 1.2 = 2.7m
= (1 + 0.2*2.2/2.7)50*5.14 + 18.5(1 + 1.2)= 339.58kN/m2
4.5.1.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp goùc môû BAØI TAÄP 1 Giaûi Taûi troïng giôùi haïn cuûa lôùp seùt, p’gh = (1 + 0.2B’/L’)cuNc + s(hm + H)
288
289
4.5.2.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp Meyerhof (1974) a.Moùng baêng
4.5.2.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp Meyerhof (1974) a.Moùng baêng
290
291
lôùp ñaát dính ôû döôùi, taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn
4.5.2.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp Meyerhof (1974) b.Moùng chöõ nhaät
292
Nq: heä soá (tra baûng cuûa Vesic) q = sDm
293
4.5.2.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: treân laø lôùp caùt moûng, döôùi laø ñaát dính. Phöông phaùp Meyerhof (1974) b.Moùng chöõ nhaät BAØI TAÄP 2 (laáy soá lieäu cuûa BT1)
BAØI TAÄP 2 (laáy soá lieäu cuûa BT1) Xaùc ñònh , = 5.14cu/0.5BN = 350 N = 48.03 (theo Vesic) = 5.14*50/0.5*18.5*1*48.03 = 0.58 Ks 6 Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp,
+ = 50*5.14*(1 18.5*1.22*(1 0.2*1/1.5) + pgh
294
+ 2*1/1.2)*6*tg350/1 + 18.5*1 = 815.65kN/m2 Khi khoâng coù lôùp ñaát dính ôû döôùi, taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn caùt:
Söùc chòu taûi cuûa neàn giaûm ñi moät löôïng,
295
BAØI TAÄP 2 (laáy soá lieäu cuûa BT1) Khi khoâng coù lôùp ñaát dính ôû döôùi, taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn caùt: = 350 Nq = 33.3 (theo Vesic) q = 18.5*1 = 18.5kN/m2
4.5.3.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân toát hôn lôùp seùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) Xeùt tröôøng hôïp taêng taûi nhanh, hai lôùp seùt coù cöôøng ñoä choáng caét khoâng thoaùt nöôùc laø cu1, cu2 ; 1 = 2 = 0 a.Tröôøng hôïp cu1/cu2 > 1 Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp
296
ca: löïc dính taùc duïng treân maët aa’, tra bieåu ñoà Neáu khoâng coù lôùp döôùi vaø neàn laø ñoàng chaát thì taûi troïng giôùi haïn ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:
297
4.5.3.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân toát hôn lôùp seùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978)
4.5.3.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân toát hôn lôùp seùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978)
298
laø ñaát seùt coù caùc chæ
299
BAØI TAÄP 3 Cho moùng chöõ nhaät (1.2*1.5m) treân neàn hai lôùp, Dm = 1m. Lôùp treân laø ñaát seùt coù caùc chæ tieâu sau: 1 = 17kN/m3 , cu1 = 110kN/m2 . Lôùp döôùi tieâu sau: 2 = 16kN/m3 , cu2 = 45kN/m2 . Xaùc ñònh pgh?
BAØI TAÄP 3. Giaûi Xaùc ñònh ca cu2/cu1 = 45/110 = 0.4 ca/cu1 = 0.9 ca = 0.9*110 = 99kN/m2
300
lôùp döôùi vaø neàn laø ñoàng chaát thì taûi troïng giôùi
Söùc chòu taûi cuûa neàn giaûm ñi moät löôïng,
301
BAØI TAÄP 3 Neáu khoâng coù haïn laø,
302
4.5.3.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân toát hôn lôùp seùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) b.Tröôøng hôïp cu1/cu2 < 1 Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp pgh = pgh1 + (pgh2 – pgh1)(1 – H/B) Trong ñoù: pgh1 ,pgh2 : Taûi troïng giôùi haïn cuûa lôùp treân, lôùp döôùi
1
1’
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978)
2
2’
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) a.Moùng baêng
304
305
ca’: löïc dính, tra bieåu ñoà phuï thuoäc vaøo c1’, q2/q1 Ks: heä soá, tra bieåu ñoà phuï thuoäc vaøo 1’, q2/q1
306
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) a.Moùng baêng
307
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) a.Moùng baêng
308
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) a.Moùng baêng q1, q2: söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa lôùp 1 (seùt), lôùp 2 (caùt) q1 = c1’Nc1 + 0.51BN1 q2 = c2’Nc2 + 0.52BN2 Nc1 , N1 : caùc heä soá söùc chòu taûi, phuï thuoäc vaøo 1‘, tra baûng cuûa Prandtl, Reissner, Caquot, Kerisel, Vesic b.Moùng hình chöõ nhaät
309
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) Baøi taäp 4 Cho moùng chöõ nhaät (1.5*2m) treân neàn hai lôùp seùt - caùt , Df = 1.5m, H = 2m. Lôùp treân laø ñaát seùt coù caùc chæ tieâu sau: 1 = 17kN/m3 , c1 = 100kN/m2 , 1 = 220. Lôùp döôùi laø ñaát caùt coù caùc chæ tieâu sau: 2 = 19kN/m3 , 2 = 300. Xaùc ñònh taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp? Giaûi Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa lôùp 2 (caùt) qsand = c2Nc2Fcs2 + 1(Df + H)Nq2Fqs2 + 0.52BN2Fs2 2 = 300 Nc2 = 30.14 ; Nq2 = 18.4 ; N2 = 22.4
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) Baøi taäp 4
310
311
4.5.4.Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp: lôùp seùt treân, lôùp caùt döôùi. Phöông phaùp Meyerhof - Hanna (1978) Baøi taäp 4 q1 = 100*16.88 + 0.5*17*1.5*7.13 = 1778.91kN/m2 q2 = 0.5*19*1.5*22.4 = 319.2kN/m2 q2/q1 = 319.2/1778.91 0.2 Ks 2 Tra bieåu ñoà, ca’/c1’ 0.78 ca’ = 0.78*100 = 78kN/m2 Taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn hai lôùp seùt – caùt,
Moùng chòu taûi phaân boá ñeàu.
Ñaùy moùng trôn nhaün, töùc ma saùt giöõa ñaùy moùng vaø ñaát neàn baèng khoâng.
312
Ñaát neàn ñoàng chaát, maët neàn laø maët phaúng ngang.
Troïng löôïng ñaát hai beân moùng nhö laø taûi phaân boá ñeàu.
Ñaát neàn laø vaät lieäu deûo lyù töôûng.
Döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng giôùi haïn, ñaát neàn bò phaù hoaïi hoaøn toaøn.
313
314
315
316
317
318
. Terzaghi: =
(FS = 3)
319
. Terzaghi: =
320
Kp: heä soá aùp löïc bò ñoäng cuûa ñaát taùc duïng leân maët nghieâng cuûa neâm tröôït.
321
Duøng tg’ = (2/3)tg
322
cu: löïc dính khoâng thoaùt nöôùc. L: chieàu daøi moùng. B: chieàu roäng moùng. Df: ñoä saâu choân moùng. : dung troïng ñaát (naèm trong phaïm vi Df).
323
324
325
326
B: chieàu roäng moùng (hoaëc ñöôøng kính moùng troøn). B < L (moùng hình chöõ nhaät)
327
Löu yù: tan-1(Df/B) tính baèng radian vaø laø goùc nghieâng cuûa taûi troïng so vôùi phöông thaúng ñöùng.
328
329
330
. Brinch Hansen Moùng baêng Sc = Sq = S = 1 Moùng hình chöõ nhaät (B < L) Sc = Sq = 1 + 0.3B/L S = 1 ” 0.4B/L Moùng troøn, moùng vuoâng Sc = Sq = 1.2 S = 0.6 dc dq = 1 + 0.35hm/B’ (khi hm/B’ < 1)
331
. Brinch Hansen gc = 1 - 0/1470 gq = g = (1 ” 0.5tg)5
332
. Brinch Hansen B’: chieàu roäng höõu hieäu cuûa moùng, B’ = B ” 2e
333
. Brinch Hansen
334
. Brinch Hansen
335
336
Baøi taäp 1: troïng löôïng rieâng baûo hoaø Ñaát neàn moät coáng nöôùc coù sat=21kN/m3, W=20kN/m3, =160, c=18kN/m2 , möïc nöôùc ngaàm ôû ngang maët ñaùy moùng. Chieàu daøi ñaùy moùng, L=120m, chieàu roäng ñaùy moùng B=18m, Df=1.6m. Maët ñaát hai beân moùng laø maët phaúng naèm ngang. Khi coâng trình vöøa thi coâng xong (coáng chöa laøm vieäc), toång taûi troïng coâng trình laø 2055kN/m, ñoä leäch taâm e=0.21m. Khi coáng ñaõ laøm vieäc theo yeâu caàu thieát keá, toång taûi troïng ñöùng leäch taâm e=0.78m, toång taûi troïng coâng trình laø 1530kN/m, ñoä ngang 300kN/m. Cho FS = 2.
337
Baøi taäp 1: Yeâu caàu 1.1.Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa neàn trong hai tröôøng hôïp: Coáng vöøa thi coâng xong (coáng chöa laøm vieäc) Coáng ñang söû duïng bình thöôøng. 1.2.Kieåm tra söï an toaøn cuûa coáng trong hai tröôøng hôïp treân. GIAÛI Nhaän xeùt: L/B = 120/18 = 6.67 > 5 xem laø moùng baêng qult = 0.5Nb’ + qNq + cNc (Terzaghi) = 160 Nc = 13.68, Nq = 4.92, N = 1.82 b’: chieàu roäng höõu hieäu cuûa moùng, b’=b-2e=18-2*0.21=17.58m
Baøi taäp 1: Coáng vöøa thi coâng xong (coáng chöa laøm vieäc) q = wDf = 20*1.6 = 32kN/m2 = ’= sat - w = 21 ” 10 = 11kN/m3 qult = 0.5Nb’ + qNq + cNc qult =0.5*1.82*11*17.58 + 32*4.92 + 18*13.68 = 579.66kN/m2 Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 579.66/2 = 289.83kN/m2 ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 18*1m (caét daûi 1m theo chieàu daøi ñeå tính)
338
339
Baøi taäp 1: Coáng ñang söû duïng bình thöôøng Söû duïng coâng thöùc B. Hansen ñeå tính quv = 0.5B’NiSg + cNcicScdcgc + qNqiqSqdqgq Moùng baêng, Sc = Sq = S = 1 = 160 N = 1.72; Nq = 4.34; Nc = 11.6 tg = T/P = 300/1530 = 0.2 i = 0.46; iq = 0.68; ic = 0.58 b’ = b - 2e = 18 - 2*0.78 = 16.44m = 00 gc = gq = g = 1 dc dq = 1 + 0.35hm/B’ = 1+0.35*1.6/16.44 1 quv=0.5*16.44*11*1.72*0.46*1*1+18*11.6*0.58+11*1.6*4.34* 0.68 = 244.6kN/m2
Baøi taäp 1: Coáng ñang söû duïng bình thöôøng Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 244.6/2 = 122.3kN/m2 ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 18*1m (caét daûi 1m theo chieàu daøi ñeå tính)
340
341
Baøi soá 1: a.Moùng chöa laøm vieäc ( 2 ñieåm) Xaùc ñònh söùc chòu taûi cho pheùp cuûa neàn ñaát döôùi moùng qu = 0.5Nb’ + qNq + cNc (Terzaghi) = 160 Nc = 13.68, Nq = 4.92, N = 1.82 b’: chieàu roäng höõu hieäu cuûa moùng, b’ = b - 2e1 = 2 - 2*0.21 = 1.58m q = wDf = 20*1.6 = 32kN/m2 = ’= sat - w = 21 ” 10 = 11kN/m3 qu = 0.5*1.82*11*1.58 + 32*4.92 + 18*13.68 = 419.5kN/m2 Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 419.5/2 = 209.75kN/m2
Baøi soá 1: a.Moùng chöa laøm vieäc ( 2 ñieåm) ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 2*1m (caét daûi 1m theo chieàu daøi ñeå tính)
342
343
Baøi soá 1: b.Moùng ñaõ laøm vieäc ( 2 ñieåm) Moùng baêng, Sc = Sq = S = 1 = 160 N = 1.72; Nq = 4.34; Nc = 11.6 tg = V2/P2 = 300/1530 = 0.2 i = 0.46; iq = 0.68; ic = 0.58 b’ = b - 2e2 = 2 - 2*0.78 = 0.44m = 00 gc = gq = g = 1 dc dq = 1 + 0.35Df/b’ = 1 + 0.35*1.6/0.44 = 2.27 qu = 0.5*0.44*11*1.72*0.46*1*1 + 18*11.6*0.58*2.27 + 20*1.6*4.34*0.68*2.27 = 491.2kN/m2 Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 491.2/2 = 245.6kN/m2
Baøi soá 1: b.Moùng ñaõ laøm vieäc ( 2 ñieåm) ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 2*1m (caét daûi 1m theo chieàu daøi ñeå tính)
344
345
Baøi soá 1: a.Moùng chöa laøm vieäc ( 2 ñieåm) Xaùc ñònh söùc chòu taûi cho pheùp cuûa neàn ñaát döôùi moùng qu = 0.5Nb’ + qNq + cNc (Terzaghi) = 170 Nc = 14.6, Nq = 5.45, N = 2.18 b’: chieàu roäng höõu hieäu cuûa moùng, b’ = b - 2e1 = 1.8 - 2*0.2 = 1.4m q = wDf = 20*1.5 = 30kN/m2 = ’= sat - w = 21 ” 10 = 11kN/m3 qu = 0.5*2.18*11*1.4 + 30*5.45 + 16*14.6 = 413.89kN/m2 Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 413.89/2 = 206.945kN/m2
Baøi soá 1: a.Moùng chöa laøm vieäc ( 2 ñieåm) ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 1.8m*14m
346
347
Baøi soá 1: b.Moùng ñaõ laøm vieäc ( 2 ñieåm) Moùng baêng, Sc = Sq = S = 1 = 170 N = 2.105; Nq = 4.8; Nc = 12.35 tg = V2/P2 = 200/1500 = 0.13 i = 0.65; iq = 0.8; ic = 0.749 b’ = b - 2e2 = 1.8 - 2*0.7 = 0.4m = 00 gc = gq = g = 1 dc dq = 1 + 0.35Df/b’ = 1 + 0.35*1.5/0.4 = 2.31 qu = 0.5*0.4*11*2.105*0.65*1*1 + 16*12.35*0.749*2.31 + 20*1.5*4.8*0.8*2.31 = 611kN/m2 Vôùi FS = 2 qa = qu/FS = 611/2 = 305.5kN/m2
Baøi soá 1: b.Moùng ñaõ laøm vieäc ( 2 ñieåm) ÖÙng suaát lôùn nhaát taïi ñaùy moùng Xeùt tieát dieän B*L = 1.8m*14m
348
349
Baøi 2. Moät moùng hình baêng coù beà roäng b=6m, Df=0.9m. Möïc nöôùc ngaàm naèm ngang maët ñaát töï nhieân. Troïng löôïng rieâng ñaåy noåi cuûa ñaát neàn ’=11kN/m3, =200, c=50kN/m2. Xaùc ñònh: Taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính p0. Söùc chòu taûi cuûa neàn. GIAÛI Taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính p0. Nhaän xeùt: Taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính p0 laø taûi troïng vöøa ñuû laøm cho neàn ñaát neùn chaët, maø chöa laøm xuaát hieän vuøng bieán daïng deûo (zmax = 0)
Baøi 2. Taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính p0
350
351
Baøi 2. Söùc chòu taûi cuûa neàn
352
Vôùi zmax = b/4 = 0.25b, ta ñöôïc:
353
Baøi 3. Moät moùng vuoâng chòu taûi ñöùng ñuùng taâm P=4600kN ñaët treân neàn ñoàng chaát coù =21kN/m3, =280, c=39kN/m2, Df=1.2m. Xaùc ñònh kích thöôùc moùng vaø söùc chòu taûi cuûa neàn töông öùng. Cho bieát FS=2.5 GIAÛI Nhaän xeùt: = 280 traïng thaùi ñaát khaù. Ñaây laø baøi toaùn tính thöû daàn. qult = 0.4bN + qNq + 1.3c’Nc (Terzaghi) = 280 Nq = 17.81; Nc = 31.61; N = 13.7 Choïn b = 2.5m, q = Df qult = 0.4*21*2.5*13.7 + 21*1.2*17.81 + 1.3*39*31.61 qult = 2339.14kN/m2
Baøi 3. qult = 2339.14kN/m2 Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa neàn ñaát, qa = qu/FS = 2339.14/2.5 = 935.66kN/m2 Dieän tích caàn thieát cuûa moùng, Af = P/qa = 4600/935.66 = 4.92m2 Chieàu roäng moùng: b = Af
354
355
Baøi 3. qult = 2304.62kN/m2 Söùc chòu taûi cho pheùp cuûa neàn ñaát, qa = qu/FS = 2304.62/2.5 = 921.85kN/m2 Dieän tích caàn thieát cuûa moùng, Af = P/qa = 4600/921.85 = 4.99m2 Chieàu roäng moùng: b = Af Keát luaän: b = 2.2m; qa = 921.85kN/m2
tröôït, lyù
356
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung
357
358
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung Goïi Et, Tt: löïc töông taùc cuûa maûnh beân traùi Ep, Tp: löïc töông taùc cuûa maûnh beân phaûi T0, N: phaûn löïc cuûa ñaát leân ñaùy maûnh W: troïng löôïng maûnh ñang xeùt Vì ñaùy maûnh laø moät maûnh cuûa maët tröôït neân T0 = Ntg + cl Khi caùc maûnh laøm vieäc ñoäc laäp, boû qua caùc löïc töông taùc, Et = Ep = 0; Tt = Tp = 0
359
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung Troïng löôïng maûnh, W goàm hai phaàn: Löïc gaây tröôït T = Wsin; N = Wcos Löïc choáng tröôït (caét), T0 T0 = Ntg + cl = Wcostg + cl Heä soá an toaøn chung, K hoaëc F
360
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung
361
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung
362
. Phöông phaùp maët tröôït truï troøn boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp Fellenius vôùi heä soá an toaøn chung
Keû ñöôøng ED ñi qua On vaø vuoâng goùc vôùi OM. Choïn caùc ñieåm Oj laøm taâm, veõ caùc cung tröôït ñi qua chaân doác tìm ñöôïc caùc heä soá an toaøn Fj Fminmin öùng vôùi taâm tröôït laø Om.
Om laø taâm tröôït nguy hieåm nhaát.
363
.Phöông phaùp maët tröôït baát kyø boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp duøng heä soá huy ñoäng cöôøng ñoä choáng caét cuûa ñaát Löïc choáng tröôït, T0 T0 = (Ntg + cl)/F F: heä soá huy ñoäng cöôøng ñoä choáng caét cuûa ñaát Ñieàu kieän caân baèng heä löïc theo phöông ñöùng W – Ncos - T0sin = 0
364
Toång löïc choáng tröôït
365
.Phöông phaùp maët tröôït baát kyø boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp duøng heä soá huy ñoäng cöôøng ñoä choáng caét cuûa ñaát
Ñieàu kieän oån ñònh veà tröôït ñaát,
366
.Phöông phaùp maët tröôït baát kyø boû qua caùc löïc töông taùc. Phöông phaùp duøng heä soá huy ñoäng cöôøng ñoä choáng caét cuûa ñaát Toång löïc gaây tröôït,
367
Giaûi heä phöông trình treân, tìm ñöôïc N, T0, E
368
369
370
371
372
.Tröôøng hôïp coâng trình xaây döïng treân maùi doác Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa moùng baêng, pu = cNcq + 0.5BNq Ncq , Nq : caùc heä soá (tra bieåu ñoà) Trò soá ñaëc tröng cuûa maùi doác, Ns = H/c Trong ñoù: : dung troïng cuûa ñaát. H: chieàu cao maùi ñaát. c: löïc dính cuûa ñaát.
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
.Tröôøng hôïp coâng trình xaây döïng treân maùi doác
373
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
374
.Tröôøng hôïp coâng trình xaây döïng treân ñænh doác Söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa moùng baêng, pu = cNcq + 0.5BNq Ncq, Nq : caùc heä soá (tra bieåu ñoà), phuï thuoäc vaøo Ns, b/B, b/H vaø loaïi ñaát. Löu yù: Khi B H Tra Ncq töø nhöõng ñöôøng vôùi Ns = 0 vaø b/B; Ns > 0 vaø b/H Khi B > H Tra Ncq töø nhöõng ñöôøng vôùi Ns töông öùng vaø b/H Noäi suy khi 0 < D/B < 1.
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
.Tröôøng hôïp coâng trình xaây döïng treân ñænh doác
375
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
376
.Xeùt ñeán hình daïng moùng treân neàn doác Theo Meyerhof, caûi bieân söùc chòu taûi giôùi haïn cuûa neàn phaúng (treân cô sôû caùc coâng thöùc cuûa Terzaghi) Moùng baêng: pu = 0.5NB + qNq + cNc Moùng vuoâng: pu = 0.4NB + qNq + 1.2cNc Moùng troøn: pu = 0.6NB + qNq + 1.2cNc Ñoái vôùi moùng chöõ nhaät, duøng coâng thöùc cuûa De Beer (1970) pu = 0.5BNF + qFqNq + cFcNc
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
.Xeùt ñeán hình daïng moùng treân neàn doác Theo Meyerhof, moùng hình chöõ nhaät (L > B)
Ñaát coù = 00
377
Ñaát coù 100
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
fs: taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác coù xeùt ñeán hình daïng moùng fc: taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác döôùi moùng baêng fs: taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn phaúng coù xeùt ñeán hình daïng
fc: taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn phaúng döôùi moùng baêng
.Xeùt ñeán hình daïng moùng treân neàn doác Ñeå xeùt ñeán moùng chöõ nhaät, vuoâng, troøn treân neàn doác, theo soå tay thieát keá cuûa Boä Haûi quaân Hoa Kyø (1971), taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn coâng trình treân neàn doác ñöôïc tính theo coâng thöùc:
378
Trong ñoù: pus pus pu moùng pu
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
Baøi taäp 1: Xaùc ñònh taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác döôùi moùng vuoâng coù caïnh B = 1m. Cho bieát: Neàn ñaát caùt coù = 300, c = 0, = 19.5kN/m3 b = 1,5m, D = 1m, = 300 Giaûi Tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác döôùi moùng baêng, pus Tính b/B = 1.5/1 = 1.5 D/B = 1 Nq 40 pus
379
4.7.2. Phöông phaùp Meyerhof (1957) tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn doác
380
Baøi taäp 1: Tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn phaúng döôùi moùng vuoâng, fs pu pu = 300 Nc = 37.16, Nq = 22.46, N = 19.13 (Terzaghi) pu 587.18kN/m2 fc Tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn phaúng döôùi moùng baêng, pu pu pu pus pus
Neàn coâng trình
treân ñænh doác seõ
bò phaù hoaïi daïng
tröôït veà phía yeáu
hôn (phía maùi doác)..
Söùc chòu taûi cuûa
381
neàn treân ñænh doác phaûi tính ñeán goùc cuûa neâm ñaát xIz bò maát ñi so vôùi neàn phaúng.
Taûi troïng giôùi haïn (ñöùng, ngang) cuûa neàn doác,
puv = quv = 0.5BNg + cNcgc + qNqgq
Moùng baêng: Moùng chöõ nhaät: puv = quv = 0.5BNsg + cNcscgc + qNqsqgq
t = quh = quvtg
382
Trong ñoù: N, Nq, Nc: caùc heä soá söùc chòu taûi öùng vôùi neàn phaúng ABIx. g, gq, gc: caùc heä soá chieát giaûm do maùi doác, phuï thuoäc vaøo . s, sc, sq: caùc heä soá ñieàu chænh phuï thuoäc hình daïng moùng. : goùc nghieâng cuûa hôïp löïc taûi troïng ñoái vôùi phöông ñöùng.
Ñaát dính lyù töôûng ( = 0), Ñaïi hoïc Vuõ Haùn - Trung Quoác
gc = 1 - /1470 gq = g = (1 ” 0.5tg)5
383
Ñaát coù > 0, Soå tay Kyõ thuaät Neàn moùng, New York- Hoa Kyø
Caùc heä soá ñieàu chænh phuï thuoäc hình daïng moùng.
384
Löu yù: Vôùi moùng troøn, laáy B/L = 1
4.7.3. Phöông phaùp Hansen tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn coâng trình treân ñænh doác theo heä soá chieát giaûm
Baøi taäp 2: Xaùc ñònh taûi troïng giôùi haïn (max, min) cuûa neàn doác döôùi moùng baêng coù chieàu roäng B = 10m. Meùp moùng caùch bôø doác 2m. Goùc leäch taûi troïng ngoaøi = 150. Neàn ñaát coù = 260, c = 2kN/m2, w = 18kN/m3, Df = 1m, = 200
385
4.7.3. Phöông phaùp Hansen tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn coâng trình treân ñænh doác theo heä soá chieát giaûm
Baøi taäp 2: Giaûi q = w(Df + h‛) = 18(1 + 2tg200) = 31.1kN/m2 = 260 Nc = 22.3, Nq = 11.9, N = 9.53 (Hansen)
386
Taûi troïng giôùi haïn ñöùng max, min (Taïi x = B); quv 31.1*11.9*0.41 + 2*22.3*0.36 = 519.45kN/m2. (Taïi x = 0, töùc laø B = 0); quv 2*22.3*0.36 = 167.79kN/m2.
4.7.3. Phöông phaùp Hansen tính taûi troïng giôùi haïn cuûa neàn coâng trình treân ñænh doác theo heä soá chieát giaûm
387
Baøi taäp 2: Giaûi Taûi troïng giôùi haïn ngang max, min max = tgh (Taïi x = B); quh min = tgh (Taïi x = 0); quh
Coù raát nhieàu coâng trình, boä phaän coâng trình xaây döïng chòu
caùc loaïi aùp löïc ngang cuûa ñaát.
TÖÔØNG CHAÉN ÑÖÔØNG RAY
TÖÔØNG TAÀNG HAÀM
TÖÔØNG CHAÉN ÑAÁT
MOÁ TRUÏ CAÀU
HAÀM CHUI
TÖÔØNG BAÛO VEÄ
TÖÔØNG CHAÉN RÔØI RAÏC
ÑÖÔØNG VAØO CAÀU
AÙp löïc chuû ñoäng: Töôøng chuyeån vò ngang hoaëc quay ra khoûi khoái ñaát khoái ñaát bò giaõn nôû ngang vaø aùp löïc ngang leân töôøng giaûm. Khi bieán daïng ñuû lôùn (Theo Terzaghi: 0.5% ÷ 1% H) thì khoái ñaát sau töôøng ñaït traïng thaùi caân baèng deûo giôùi haïn, aùp löïc ñaát ñaït tôùi trò soá nhoû nhaát vaø ñöôïc goïi laø aùp löïc chuû ñoäng, Ea (pa).
393
“5.1.2. Phaân loaïi aùp löïc ngang cuûa ñaát
Ep
Eo
Ea
Chuyeån vò ra khoûi khoái ñaát
Chuyeån vò vaøo khoái ñaát
“5.1.2. Phaân loaïi aùp löïc ngang cuûa ñaát
395
“5.1.2. Phaân loaïi aùp löïc ngang cuûa ñaát
396
“5.1.2. Phaân loaïi aùp löïc ngang cuûa ñaát
397
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
398
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
399
0: heä soá Poisson cuûa ñaát. ’: goùc ma saùt trong thoaùt nöôùc.
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
xoáp
0.4
K.Terzaghi
J.Nejder
0.43 ÷ 0.45
0.4
W.A. Bishop
chaët
0.5
K.Terzaghi
chaët do töôùi nöôùc
0.37
W.A. Bishop
raát chaët do ñaàm
K.Terzaghi K.Terzaghi
0.8 0.7 ÷ 0.75
W.A. Bishop
0.48 ÷ 0.66
De Beer
400
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
Ñaát caùt
Ñaát aù seùt nheï
0.54 ÷ 0.67
Ñaát aù seùt
0.67 ÷ 0.82
Ñaát seùt
0.82 ÷ 1
401
Toång aùp löïc ñaát tónh, E0 = 0.5p0H = 0.5K0H2 Ñieåm ñaët E0 caùch chaân töôøng moät ñoaïn H/3.
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
402
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
: goùc nghieâng beà maët maët ñaát
: goùc nghieâng cuûa löng töôøng
403
5.2. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC TÓNH CUÛA ÑAÁT
404
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
405
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
= 900 - -
406
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
407
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
408
W = 0.5*BC*AD
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
409
Nhaän xeùt: E = f(), E = Emax = Ea = Ecñ khi dE/d = 0
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
Löng töôøng trôn nhaün, thoaùt nöôùc khoâng toát
Löng töôøng nhaùm, thoaùt nöôùc toát
/3 ÷ /2
Löng töôøng raát nhaùm, thoaùt nöôùc toát
/2 ÷ 2/3
410
Khi löng töôøng thaúng ñöùng ( = 0), maët töôøng trôn nhaün (= 0), maët ñaát naèm ngang (= 0) thì, Ka = tg2(450 - /2) Ea = 0.5H2tg2(450 - /2) pa = dEa/dz = zKa
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
Ñaù saïch khoâng coù khuyeát taät Soûi saïch, caùt soûi hoãn hôïp, caùt thoâ Caùt saïch mòn tôùi trung bình, caùt phuø sa trung bình ñeán thoâ Caùt saïch mòn, caùt buïi hoaëc pha seùt toát ñeán trung bình Buøn caùt mòn, buøn khoâng deûo Seùt coá keát hoaëc raát cöùng vaø nöûa cöùng Seùt cöùng trung bình, cöùng vaø seùt pha
350 290 ÷ 310 240 ÷ 290 190 ÷ 240 170 ÷ 190 220 ÷ 260 170 ÷ 190
220 170 140 110
Soûi saïch, hoãn hôïp caùt soûi, ñaù toát laép kín vôùi ñaù vuïn Caùt saïch, soûi caùt laãn buøn, ñaù cöùng Caùt pha buøn, soûi hoaëc caùt troän laãn seùt hoaëc buøn Buøn pha caùt toát, buøn khoâng deûo
220 ÷ 260 170 ÷ 220 170
Soûi saïch, hoãn hôïp caùt soûi, ñaù toát laép kín vôùi ñaù vuïn Caùt saïch, soûi caùt laãn buøn, ñaù cöùng Caùt pha buøn, soûi hoaëc caùt troän laãn seùt hoaëc buøn
411
350 330 290 260
Ñaù nheï phuû mòn laãn nhau Ñaù cöùng phuû laãn ñaù mòn nheï Ñaù cöùng phuû laãn ñaù cöùng Xaây treân goã
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
412
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
413
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
414
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
415
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
416
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
417
5.3. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA COULOMB
418
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
419
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
420
3 = pa = pcñ (b)
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
Thay (a, b) vaøo phöông trình treân,
421
: heä soá aùp löïc ñaát chuû ñoäng
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
, coù taùc duïng ñaåy
, coù taùc
422
Nhaän xeùt: cöôøng ñoä aùp löïc ñaát chuû ñoäng, pa goàm 2 phaàn: Moät phaàn do troïng löôïng ñaát gaây ra, töôøng. Moät phaàn do löïc dính gaây ra aùp löïc aâm, duïng níu keùo töôøng, töùc laøm giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng. Tuy nhieân, trong thöïc teá: do lôùp ñaát treân maët thöôøng bò nöùt neû neân löïc dính maát taùc duïng, trong tính toaùn thöôøng boû qua
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
423
Tröôøng hôïp ñaát rôøi, c = 0 Ea = 0.5H2Ka pa = dEa/dz = zKa (Ka = Kcñ)
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
424
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
1 = pp = pbñ (b)
Kp = Kbñ = tg2(450 + /2): heä soá ALÑ bò ñoäng Toång giaù trò aùp löïc ñaát bò ñoäng,
425
Tröôøng hôïp ñaát rôøi, c = 0 Ep = 0.5H2Kp pp = dEp/dz = zKp
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
426
Giaû thieát: Phöông taùc duïng cuûa aùp löïc ñaát chuû ñoäng (bò ñoäng) song song vôùi maët ñaát ñaép, töùc nghieâng moät goùc so vôùi maët phaúng naèm ngang.
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
427
Trong ñoù: H: ñoä cao tính toaùn cuûa töôøng. : goùc nghieâng cuûa maët ñaát : goùc ma saùt trong cuûa ñaát
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
428
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
429
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
430
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
431
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
432
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
433
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
434
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
5.4. XAÙC ÑÒNH AÙP LÖÏC ÑAÁT THEO LYÙ LUAÄN CUÛA RANKINE
5.5. SO SAÙNH LYÙ LUAÄN AÙP LÖÏC ÑAÁT
- Khoái tröôït laø vaät raén
Moïi ñieåm trong khoái tröôït ñeàu ôû traïng thaùi caân baèng giôùi haïn.
- Maët tröôït phaúng
Phaân tích öùng suaát giôùi haïn taïi moät ñieåm baát kyø trong khoái ñaát, töø ñoù tìm ra coâng thöùc tính vaø daïng bieåu ñoà phaân boá aùp löïc ñaát.
Xeùt caân baèng tónh khoái tröôït ôû traïng thaùi caân baèng giôùi haïn, töø ñoù tìm toång aùp löïc ñaát vaø daïng bieåu ñoà phaân boá.
- Löng töôøng thaúng ñöùng hoaëc nghieâng, nhöng yeâu caàu gh
gh = 450 - /2 + /2 - 0.5arcsin(sin/sin)
Löng töôøng thaúng ñöùng hoaëc nghieâng, maët töôøng trôn nhaün, yeâu caàu 450 + /2 ñeå ñaûm baûo xuaát hieän traïng thaùi caân baèng giôùi haïn.
- Löng töôøng trôn hoaëc nhaùm
(0 < < )
- Ñaát ñaép laø ñaát rôøi.
- Ñaát ñaép laø ñaát dính hoaëc ñaát rôøi, maët ñaát ñaép naèm ngang.
- Maët ñaát naèm ngang hoaëc nghieâng.
- Neáu maët ñaát ñaép phöùc taïp thì phaûi giaû thieát ñeå ñôn giaûn tính toaùn.
- Phöông phaùp ñoà giaûi coù theå duøng ñoái vôùi maët ñaát coù hình daïng baát kyø. (K.Culmann, Goâluskievic)
- Neáu ñaát ñaép thaønh lôùp, tính toaùn töông ñoái ñôn giaûn.
löng töôøng thaúng ñöùng BTCT, Ea tính ñöôïc lôùn
löng töôøng thaúng ñöùng BTCT, Ea tính ñöôïc raát
- Vôùi hôn lôøi giaûi cuûa lyù luaän Coulomb.
- Vôùi hôïp lyù vaø kinh teá.
- Phuø hôïp vôùi töôøng ngaàm, töôøng baûn ñaùy roäng.
- Tính Ep sai soá lôùn.
437
-Tính Ep sai soá ít.
Cho töôøng chaén cao 6m, löng töôøng thaúng ñöùng. Ñaát ñaép laø caùt coù caùc chæ tieâu =18kN/m3, =300 , maët ñaát ñaép nghieâng goùc =250, goùc ma saùt giöõa ñaát ñaép vaø löng töôøng =/2. Tính Ea theo lyù luaän cuûa Coulomb vaø Rankine.
BAØI TAÄP 1
438
Giaûi
BAØI TAÄP 1
439
Phöông taùc duïng cuûa Ea nghieâng moät goùc = 150
BAØI TAÄP 1
440
Phöông taùc duïng cuûa Ea nghieâng moät goùc = 250 so vôùi maët phaúng naèm ngang (töùc song song vôùi maët ñaát ñaép).
Cho moät töôøng chaén cao 7m, löng töôøng thaúng ñöùng vaø trôn nhaün, maët ñaát ñaép naèm ngang. Ñaát ñaép coù caùc chæ tieâu =19kN/m3, =180 , c=12kN/m2 . Xaùc ñònh Ea.
441
BAØI TAÄP 2
½ = 0.7265
½ = -2*12*0.7265 = -17.44kN/m2
½ = 19*7*0.5279 - 2*12*0.7265 = 52.77kN/m2
BAØI TAÄP 2
½ = 2*12/19*0.7265 = 1.74m
442
½ = 0.74
½ = 19*2*0.5476 - 2*15*0.74 = -1.39kN/m2
½ = 19*2*0.5476 + (20-
BAØI TAÄP 3
- 2cKa
443
BAØI TAÄP 3
444
½ - 1h1/2’= 2*15/10*0.74 ” 19*2/10 = 0.25m
BAØI TAÄP 3
445
BAØI TAÄP 4
446
BAØI TAÄP 4. Giaûi
447
BAØI TAÄP 4. Giaûi
448
BAØI TAÄP 4. Giaûi
449
BAØI TAÄP 4. Giaûi
450
BAØI TAÄP 4. Giaûi
451
BAØI TAÄP 4. Giaûi
452
Toång aùp löïc ngang taùc duïng leân thaân töôøng E = Ea – Ep = 462.94 – 236.84 = 226.1kN/m
BAØI TAÄP 4. Giaûi
453
BAØI TAÄP 4. Giaûi
454
BAØI TAÄP 4. Giaûi
455
Toång aùp löïc ñaát chuû ñoäng Ea = Ea1 + Ea2 = 159.7 + 354.36 = 514.06kN/m
BAØI TAÄP 4. Giaûi
456
CAÂU 3 (XD08VL)
457
CAÂU 3 (XD08VL)
458
CAÂU 3 (XD08VL)
459
Xaùc ñònh aùp löïc ñaát taùc duïng leân toaøn thaân töôøng (ñoaïn AC) Ea = Ea1 + Ea2 = 39.128 + 133.928 = 173.056kN/m2
CAÂU 3 (XD08VL)
460
BAØI TAÄP 5.
461
½ = 0.77
½
BAØI TAÄP 5. Giaûi
½
- 2*20*0.77 =
462
Xaùc ñònh aùp löïc taùc duïng trong ñôùi mao daãn (ñoaïn BC) AÙp löïc mao daãn, pc = whc = 10*2 = 20kN/m2 pa= [(H1 - hc) + q + pc]Ka ” 2cKa Taïi B, pa = [18*(6 ” 2) + 20 + 20]*0.59 35.5kN/m2
½
½
BAØI TAÄP 5. Giaûi
-
463
½ = 0.613
CAÂU 3 (XD08VL)
- 2*7*0.613 =
464
½ = 0.577
CAÂU 3 (XD08VL)
465
h/ h
Kp
AÙp löïc chuû ñoäng vaø bò ñoäng laø aùp löïc ñaát leân töôøng khi khoái ñaát sau töôøng ñaït traïng thaùi caân baèng giôùi haïn deûo, töùc laø chuyeån vò cuûa töôøng laø ñuû lôùn. da = 0.001h dp = 0.01h
Ko
Ka
da
dp
Khi tính toaùn aùp löïc cuûa ñaát leân töôøng chaén phaûi keå ñeán bieán daïng thöïc cuûa töôøng, traïng thaùi ban ñaàu cuûa ñaát sau löng töôøng, quaù trình thi coâng ñaát sau löng töôøng, …v.v
Ñeå tính toaùn ñaày ñuû caùc yeáu toá treân phaûi söû duïng caùc phaàn
meàm maùy tính (Plaxis) vôùi caùc moâ hình neàn phöùc taïp nhö:
Moâ hình Mohr Coulomb
Moâ hình Soft Soil
Moâ hình Harderning Soil
Moâ hình Soft Soil Creep
