Bài giảng Công trình trên đất yếu: Chương 5 - TS. Lê Trọng Nghĩa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Công trình trên đất yếu" Chương 5 - Các giải pháp xử lí và gia cố nền đất yếu, cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Đệm vật liệu rời (đá, sỏi, cát); Cọc vật liệu rời ( cọc đá, cọc sỏi, cọc cát); Cọc đất trộn vôi, đất trộn xi măng; Gia tải trước; Giếng cát gia tải trước; Bấc thấm; Bơm hút chân không; Cừ tràm; Phun xịt xi măng;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công trình trên đất yếu: Chương 5 - TS. Lê Trọng Nghĩa

CHƯƠNG 5: CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÍ VÀ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU 5.1 Đệm vật liệu rời (đá, sỏi, cát) 5.2 Cọc vật liệu rời ( cọc đá, cọc sỏi, cọc cát) 5.3 Cọc đất trộn vôi, đất trộn xi măng 5.4 Gia tải trước 5.5 Giếng cát gia tải trước 5.6 Bấc thấm 5.7 Bơm hút chân không 5.8 Cừ tràm 5.9 Phun xịt xi măng
5.1 Đệm cát - Chiều dày lớp đất yếu < 5m; ctrình vừa, nhỏ, nhà công nghiệp > dùng lớp đệm để thay thế toàn bộ lớp đất yếu - Làm tăng sức chụi tải của nền đất (được thay bởi lớp đất tốt hơn) - Làm giảm độ biến dạng - Làm tăng khả năng chống trượt khi có tải trọng ngang - Ưu: sử dụng vật liệu địa phương, pp thi công đơn giản - Khuyết: thích hợp cho công trình nhỏ; ctrình bên cạnh ao, hồ, ông, biển thì cần phải có biện pháp ngăn ngừa hiện tượng cát chảy. Khi MNN cao thì dùng γ’ nên không hiệu quả.
• Tính toán lớp đệm cát Ntt Df h pgl α b hđ bđ σbt1 σz2
Xác định hđ * ĐK 1: σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + hđ) ≈ RII (Df + hđ) σbt1 = γ Df + γđ hđ σz2 : Ư/s do tải trọng ngoài tại đáy lớp đệm σz2 = k0 pgl = k0 (p - γ Df) k0 = f (l/b, z/b) m1m2 RII = [ Abz γ + B( D f + hđ )γ + Dc] * k tc bz : bề rộng móng tính đổi bz = ∑N tc - Móng băng σ2 l
2 b z = Fz + a − a - Móng chữ nhật a = (l-b)/2 Fz = ∑ N tc σ2 * ĐK 2: S = Sđệm + Sđất ≤ Sgh - Để đơn giản hơn, ta có thể chọn hđ rồi kiểm tra lại đk1 và đk2. - hđ được chọn bằng bề dày lớp đất yếu và ≤ 3m
R1/R2 6 l/b = 1 5 R1: Cường độ của lớp 4 đệm l/b = 2 R2: Cường độ của đất 3 bên dưới lớp đệm l/b = 00 2 1 K 0.5 1 1.5 Biểu đồ xác định hđ
Xác định bđ : Tính bề rộng đáy lớp đệm vật liệu rời với gải thiết góc truyền ứng suất nén trong nền đất là α ≈ ϕđ = 30 ÷ 350. bđ = b + 2 hđ tan300 Một số vấn đề thi công lớp đệm cát - Đào bỏ hết lớp đất yếu - Dùng loại cát hạt to, trung, hàm lượng chất bẩn ≤ 3% - Rải từng lớp dày 20 – 30cm, tưới nước vừa đủ ẩm (Wopt) và đầm. - Có thể thay cát bằng các loại đất tốt khác: cát pha sét lẫn sỏi, sỏi đỏ.
5.2 Cọc vật liệu rời (cọc đá, cọc sỏi, cọc cát) 5.2.1 Phạm vi sử dụng: - Các công trình chịu tải trọng không lớn trên nền đất yếu như: gia cố nền nhà kho, gia cố nền đường, gia cố đoạn đường vào cầu, gia cố nền các bến, bãi, ... thường sử dụng cọc vật liệu rời để gia cố nền. - Điều kiện là cọc vật liệu rời phải chịu được tải trọng đứng và chất lượng làm cọc phải ổn định, đồng nhất.
5.2.2 Cấu tạo cọc vật liệu rời: σs σ=σtb σc ϕc, c ϕs As Ac D Cấu tạo cọc vật liệu rời
5.2.3 Các cơ chế phá hoại của cọc vật liệu rời: a. Phaù hoaïi phình ra hai beân b. Phaù hoaïi caét c. Phaù hoaïi tröôït Ma saùt maët beân Söùc khaùng muõi coïc Khi coïc raát daøi choáng Khi coïc ngaén choáng Khi coïc ngaén choáng leân neàn ñaát cöùng leân neàn ñaát toát leân neàn ñaát yeáu Các dạng phá hoại của cọc vật liệu rời
5.2.4 Tính toán cọc vật liệu rời: - Xác định vùng ảnh hưởng - đường kính hiệu quả: Cọc bố trí vuông : De = 1,13 S Cọc bố trí tam giác: De = 1,05 S De : khoảng cách tính toán giữa các cọc; S: khoảng cách thực giữa các cọc - Xác định tỉ diện tích thay thế: As As ⎛D⎞ 2 as = = a s = C1 ⎜ ⎟ As + Ac A ⎝S⎠ as : tỉ diện thay thế As : diện tích ngang của cọc vật liệu rời Ac : diện tích ngang của phần đất yếu xung quanh cọc C1: hằng số phụ thuộc vào vào dạng bố trí cọc. Nếu bố trí hình vuông, C1 = π/4; Nếu bố trí tam giác đều C1 = π / 2 3
- Xác định ứng suất tác dụng lên cọc và đất: Ứng suất tác dụng lên đất: σ σc = = μ cσ [1 + (n − 1)a s ] Ứng suất tác dụng lên cọc: nσ σs = = μ sσ [1 + (n − 1)a s ] σ = σtb : là áp lực do tải trọng ngoài tác dụng. n = σs/σc : là hệ số tập trung ứng suất được xác định từ thí nghiệm ở hiện trường μc , μs : tỉ số ứng suất trên đất nền và trên cọc so với ứng suất trung bình
- Khả năng chịu tải giới hạn của cọc đơn riêng biệt: ⎛ π ϕs ⎞ = tg ⎜ + ⎟ σ 'h ,s = K p ,sσ 'h ,max 2 qult ⎝4 2 ⎠ Kp,s : hệ số áp lực chủ động của cọc σ’h, max : ứng suất hữu hiệu tối đa của đất xung quanh cọc có thể gánh đở. - Độ lún của cọc đơn riêng biệt: S 0 a0σ h σ σc = = =β Sc = S0 S c a0σ c h σ c σ Sc : Độ lún của đất có gia cố S0 : Độ lún của đất không có gia cố β : Hệ số giảm độ lún
- Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc vật liệu rời: qult = σ 3 tg 2 β + 2 ctb tgβ γ c B tgβ γc: Trọng lượng riêng σ3 = γ c Df + + 2 cu của đất 2 B: Bề rộng móng ϕ tb β: góc nghiêng của mặt β = 45 + 0 2 trượt Góc ma sát tb của hỗn hợp đất-cọc cu: lực dính không thoát nước của đất 1 ϕ tb = ϕs: góc ma sát trong tg ( μ s a s tgϕ s ) của vật liệu rời Lực dính tb của hỗn hợp đất-cọc ϕtb: góc ma sát trong của đất hỗn hợp ctb = (1 − a s ) cu ctb: lực dính của đất hỗn hợp
5.3 Cọc đất trộn xi măng / đất trộn vôi 5.3.1 Phạm vi sử dụng 5.3.2 Phương pháp tính toán cọc đất xi măng / trộn vôi 5.3.3 Phương pháp thi công cọc đất trộn xi măng
5.4 Gia tải trước 5.4.1 Tính toán tải trọng gia tải cho phép để đất nền không bị phá hoại, p ≤ pgh p gh = R tc = m ( A b γ + B D f γ * + D c) m1m2 p gh = RII = ( A b γ + B D f γ * + D c) ktc Để đơn giản lấy ϕ = 0 => A = 0, B = 1, D = 3,14 = π Pgh = π c Chiều cao lớp gia tải là h = pgh / γ
5.4.2 Tính toán cố kết đất nền p Biên thoát nước Biên thoát nước z h h dz 2h 1 1 h Nền đất không thấm Cát thoát nước 8 − π2 Tv Cv 1 + e1 k k Ut = 1− e 4 Tv = 2 t Cv = = π2 h a γ w ao γ w 2 π ⎛ Uv ⎞ Tv = ⎜ ⎟ Khi Uv < 60% => 4 ⎝ 100 ⎠ Khi Uv > 60% => Tv = 1,781 – 0,933 log(100-Uv)
5.5 Giếng cát gia tải trước - Thích hợp cho ct có kích thước bản đáy lớn: móng băng, băng giao nhau, móng bè, nền đường, đê đập, … - Dùng cho nền: cát nhỏ - bụi bảo hòa nước, đất dính bảo hòa nước, bùn, than bùn, … - Ưu điểm: + Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nền + Tăng khả năng chịu tải của đất nền + Nền được lún trước do thoát nước & gia tải + Giảm mức độ biến dạng & biến dạng không đồng đều của đất nền + Tăng khả năng chống trượt khi ct chịu tải ngang - Nhược điểm: + Chỉ sử dụng hiệu quả cho ct tải trọng trung bình và chiều dày lớp đất yếu không lớn + Thời gian thi công (gia tải) lâu + Không hiệu quả cho đất nền có k < 10-8 cm/s
Cấu tạo của giếng cát Gồm 3 bộ phận chính: hệ thống giếng cát, lớp đệm & phụ tải Phản áp Lớp đệm GIA TẢI TRƯỚC h=2H Giếng cát z kz L=2R 2R Hướng 2r kr thấm nước kz
Tính toán giếng cát Chiều dày lớp đệm cát hđệm = S + (30 ÷ 50) cm, chọn hđệm ≥ 0,5 m S: độ lún ổn định của nền đất yếu Xác định đường kính d và khoảng cách giữa các giếng L - Thường chọn đường kính giếng cát d = 40 cm - Khoảng cách các giếng cát L = 2 ÷ 5 m, chọn L = 2 m Xác định chiều sâu giếng cát lg - Chiều sâu giếng cát lg ≥ Hnén (phạm vi chịu nén) - σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + lg) ≈ RII (Df + lg) - lg ≥ 2/3 Hđy - Thường chọn lg = chiều sâu vùng đất yếu