8/17/2015
NỘI DUNG
§7.1. Mở đầu
§7.2. Xác định độ lún cố kết
CHƯƠNG VII XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA NỀN CÔNG TRÌNH (Settlement in Soil)
§7.3. Xác định độ lún ổn định của nền đất theo phương pháp cộng lún từng lớp
§7.4. Tốc độ cố kết của đất
§7.5. Đánh giá quá trình lún thứ cấp
“Remember Yesterday, Dream about Tomorrow but Live Today”
3
4
Mở đầu
§7.1. Mở đầu
Đất là môi trường rời rạc, có tính rỗng cao, khi chịu tải trọng gây lún (tải trọng do công trình & trọng lượng bản thân đất) gây ra, nền sẽ bị ép co & biến dạng ⇒ Mặt nền bị hạ thấp ⇒ Sự hạ thấp đáy móng công trình so với vị trí ban đầu. Độ lún của khối đất là phần chuyển vị thẳng đứng của nó
5
6
Lún trong đất
Mở đầu
Mở đầu
Nguyên nhân gây lún ???
Thời gian lún Với đất, dưới tác dụng của tải trọng, phải mất 1 thời gian dài mới kết thúc biến dạng. Vì vậy phải xét biến dạng lún theo thời gian
1. Với đất quá cố kết hoặc đất cố kết bình thường? Tải trọng ngoài
2. Với đất chưa cố kết Khoảng thời gian lún dài hay ngắn phụ thuộc: 1.Quá trình phá vỡ liên kết của đất, 2.Quá trình dịch chuyển của các hạt & thu hẹp lỗ rỗng, 3.Quá trình thoát nước lỗ rỗng… nhanh hay chậm
Settlement
Cả tải trọng ngoài và trọng lượng bản thân
Foundation
Phân loại lún theo thời gian: 1.Lún ổn định: Độ lún của nền lúc quá trình lún kết thúc 2.Lún theo thời gian: Lún ở 1 thời điểm nào đó trong quá trình nền đất đang lún (độ lún chưa ổn định)
1
8/17/2015
8
7
Mở đầu
Độ lún tổng của đất nền (S) gồm 3 thành phần:
§7.2. Xác định độ lún cố kết ổn định
Độ lún tức thời (độ lún đàn hồi) Độ lún cố kết (cố kết sơ cấp)
ST = SC + SS + SE
10
Độ lún từ biến (cố kết thứ cấp)
I. Tính toán lún cố kết một hướng
9
I. Tính toán lún cố kết một hướng
1. Tính độ lún cố kết ổn định
Theo quan hệ giữa các pha của đất, sau khi kết thúc cố kết, thể tích phần hạt rắn vẫn không đổi, thể tích phần rỗng giảm 1 lượng (cid:1986)e, nếu dùng kết quả thí nghiệm nén không nở hông:
Nền đất cố kết 1 hướng (chịu nén không nở hông): Mặt nền chịu tải trọng phân bố đều rải ra vô hạn Ứng suất tăng thêm (cid:2026)z sẽ phân bố dọc theo chiều sâu, đất nền chỉ chuyển vị thẳng đứng chứ không có chuyển vị ngang
11
12
I. Tính toán lún cố kết một hướng
I. Tính toán lún cố kết một hướng
∆e = av ∆σ’v
s
C
log
c
c
1
H
o e o
, 2 ' 1
Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số rỗng, có thể lập các công thức tính lún: Dùng chỉ số nén Cc Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số rỗng, có thể lập các công thức tính lún: Dùng hệ số ép co (nén lún) av
2
8/17/2015
13
14
I. Tính toán lún cố kết một hướng
I. Tính toán lún cố kết một hướng
Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số rỗng, có thể lập các công thức tính lún:
2. Tính lún cố kết ổn định cho đất cố kết bình thường
Dùng chỉ số nén cải biến Cc(cid:2013)
, vo
v
s
C
log
c
c
1
H
o e o
' vo
, vo
v
s
log
c
o
HC c
, vo
15
16
Đất cố kết bình thường (cid:2026)’1: giá trị ứng suất lớp phủ thẳng đứng đang tồn tại (cid:2026)’vo (cid:2026)’2: bao gồm cả ứng suất lớp phủ thẳng đứng đang tồn tại (cid:2026)’vo và ứng suất tăng thêm (cid:1986)(cid:2026)’v do công trình
I. Tính toán lún cố kết một hướng
I. Tính toán lún cố kết một hướng
3. Tính lún cố kết cho đất quá cố kết a. Trường hợp
Ta mới chỉ nghiên cứu cách tính lún với đất cố kết thường. Điều gì sẽ xảy ra nếu đất là quá cố kết? Thực tế xây dựng, ta thường gặp đất quá cố kết nhiều hơn so với đất cố kết thường
, vo
v
log
s
C
c
r
1
o e
H
o
' vo
’vo+ v ’p
Kiểm tra loại cố kết như thế nào? So sánh áp lực tiền cố kết (cid:2026)’p với ứng suất hiệu quả thẳng đứng hiện tại (cid:2026)’vo (hệ số quá cố kết OCR)
, vo
v
s
log
c
o
HC r
, vo
17
18
I. Tính toán lún cố kết một hướng
I. Tính toán lún cố kết một hướng
b. Trường hợp ’vo+ v > ’p Vậy
' vo
' p
' p
v
' p
' vo
s
C
C
log
log
c
c
r
o e
o e
1
1
H
H
o
o
' p
' vo ' vo
' vo
v
log
log
s
C
C
c
c
r
1
1
o e
o e
H
H
o
o
' p
' p ' vo
Trường hợp này, PT tính lún bao gồm 2 phần: + Sự thay đổi hệ số rỗng hay biến dạng trên đường cong nén lại từ điều kiện hiện trường ban đầu (eo; ’vo) hay (εvo, ’vo). + Sự thay đổi hệ số rỗng hay biến dạng trên đường cong nén nguyên sơ từ giá trị ’p tới các giá trị cuối cùng của (ef, ’vf) hoặc (εvf, ’vf)
Rút gọn ta được:
3
8/17/2015
19
20
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
theo các Theo định luật Hooke, biến dạng tương đối phương của phân tố đất có kích thước dx, dy, dz do 3 thành phần ứng suất tăng thêm pháp tuyến x, y, z gây ra sẽ là:
21
22
Thực tế rất ít gặp đất nền chịu nén không nở hông. Chỉ trong TH tải trọng công trình tương đối bé, kích thước móng tương đối lớn và chiều dày chịu nén của nền tương đối mỏng thì mới có thể coi gần đúng nền bị nén không nở hông. Khi mặt nền chịu tải trọng công trình,1 điểm bất kỳ trong nền sẽ chịu 3 thành phần ứng suất tăng thêm pháp tuyến x, y, z có tác dụng gây biến dạng 3 hướng: biến dạng thẳng đứng & biến dạng nở hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
Biến dạng thể tích tương đối Lớp đất có chiều dày H, độ lún sẽ là: S = ezH, hay
(6.14)
= x + y + z , gọi là tổng ứng suất tăng thêm
Trong chương 4, khi xét mẫu đất bị ép co do thu hẹp lỗ rỗng là chủ yếu thì
(6.14) là công thức tính độ lún ổn định của 1 lớp đất nền có chiều dày H trong điều kiện biến dạng 3 hướng (bài toán không gian) Để tính lún theo công thức (6.14), cần có giá trị e2 xác định từ thí nghiệm nén có nở hông. Tuy nhiên thí nghiệm này khá phức tạp, nên thường vẫn dùng kết quả thí nghiệm nén không nở hông để xác định e2;
23
24
Biến dạng theo phương đứng
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
Xét kết quả thí nghiệm nén không nở hông
Trong trường hợp biến dạng 2 hướng (bài toán biến dạng phẳng) ex 0, ez 0 và ey = 0, độ lún ổn định S của đất nền chiều dày H:
(6.16)
Trong đó ’ = x + z
p1 = zđ
Vậy tính hệ số rỗng theo
4
8/17/2015
25
26
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
Xác định hệ số rỗng từ thí nghiệm nén không nở hông:
Bài toán biến dạng phẳng
p1 = zđ p2 = zđ + (1‐ 0)’
Ta lại có
e1; e2
(6.17)
Kết hợp (6.15) và (6.17)
z = (1‐ 0)’
27
28
(6.15)
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
Trình tự tính lún khi nền nhiều lớp: Trình tự tính toán gồm 8 bước như sau:
1. Xác định tải trọng công trình, tính & vẽ biểu đồ phân bố áp suất đáy móng
2. Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất bản thân thẳng đứng zđ dọc theo đường thẳng đứng đi qua điểm tính lún (vẽ từ đáy móng).
3. Xác định áp suất gây lún ptl.
Trong trường hợp đất nền có chiều dày lớn, đất nền thành lớp thì cần áp dụng phương pháp tổng cộng lún từng lớp để tính toán độ lún ổn định của nền. Độ lún của mỗi lớp xác định theo công thức sau Trường hợp biến dạng 3 hướng
Trường hợp biến dạng 2 hướng
29
30
Do thời gian đào hố móng để xây dựng công trình lâu, hố móng của CTTL luôn bị ngập nước nên đất nền đã bị phình nở khi đào hố móng. Như vậy áp suất đáy móng chính là áp suất gây lún ptl = p
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
Cần chia chiều dày chịu nén Ha thành nhiều lớp mỏng, mỗi lớp có chiều dày hi. Khi phân chia cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
Theo quy phạm thiết kế nền các công trình thủy lợi chiều sâu chịu nén là chiều sâu tại đó có
Ha = 0,5Hađ
- Mặt phân lớp hi phải trùng với các mặt ranh giới sau đây: mặt phân tầng của các lớp đất tự nhiên, mặt nước ngầm, mặt nước mao dẫn, mặt đáy móng và mặt giới hạn dưới của chiều dày chịu nén Ha.
Ha - chiều dày chịu nén của đất nền
- Các lớp gần đáy móng có chiều dày hi bé hơn các lớp xa đáy móng để đảm bảo trong phạm vi mỗi lớp ứng suất z đều phân bố đường thẳng
- Chiều dày mỗi lớp
6. Chia lớp tính toán. 4. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất tăng thêm thẳng đứng z dọc theo đường thẳng đứng đi qua điểm tính lún. 5. Xác định chiều dày chịu nén của nền Ha.
5
8/17/2015
32
31
II. Tính toán độ lún cố kết có xét đến BD hông
7. Tính độ lún lớp thứ i (Si)
§7.3. Xác định độ lún cố kết theo thời gian
8. Tính độ lún tổng cộng
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
II. Tính độ lún cố kết theo thời gian
III. Biến dạng hông
33
34
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
Quá trình cố kết thấm của đất chính là quá trình chuyển hoá giữa ứng suất trung hoà và ứng suất hiệu quả, 2 loại ứng suất này đều là hàm số của thời gian, nó phụ thuộc vào chiều dày của tầng đất và đặc tính thoát nước của đất ⇒ để nghiên cứu quá trình lún theo thời gian, cần biết 1 trong 2 loại ứng suất trên (Hiện nay để giải bài toán này thường tìm ứng suất trung hoà Un). Để tìm Un, dựa vào lý luận cố kết thấm của đất.
35
36
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
1.1 Những giả thiết cơ bản của lý thuyết cố kết thấm 1 hướng
Tải trọng tác dụng một lần tức thời . Đất nền đồng chất & bão hoà nước. Trong quá trình cố kết, bản thân nước và hạt đất coi như không ép co được. Lớp đất chỉ bị ép co và thoát nước theo phương đứng
Khi lớp đất bão hoà nước chịu nén dưới tác dụng của tải trọng phân bố đều, nằm giữa 2 tầng thoát nước hoặc nằm giữa 1 tầng thoát nước và 1 tầng không thoát nước thì nước trong đất sẽ bị ép thoát ra ngoài chủ yếu theo hướng thẳng đứng. Lớp đất bị ép co trong điều kiện thoát nước như vậy gọi là cố kết thấm một hướng
Tốc độ lún của đất chỉ phụ thuộc tốc độ thoát nước trong đất. Tính thấm nước của đất tuân theo ĐL Darcy. Hệ số thấm k & hệ số ép co a của đất chịu nén là hằng số trong quá trình cố kết thấm
6
8/17/2015
37
38
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT
1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT
Xét 1 phân tố đất tại độ sâu z có thể tích 11dz
Vì đất bão hòa nước, nước trong lỗ rỗng & hạt đất không bị ép co ⇒ Khi phân tố đất bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng ngoài P thì V.nước thoát ra khỏi phân tố đất trong khoảng thời gian dt chính = độ giảm thể tích rỗng của nó trong khoảng thời gian đó
Biến đổi biểu thức trên, áp dụng ĐL Darcy và quan hệ giữa các pha trong đất
39
40
Với
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT 1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT
NX
Đất sét có tính dẻo thấp: Cv = 1*105 (cid:3402) 6*104 cm2/năm Đất sét có tính dẻo vừa : Cv = 6*104 ÷ 3*104 cm2/năm Đất sét có tính dẻo cao : Cv = 3.104 ÷ 6*103 cm2/năm
Cv - hệ số cố kết (cm²/năm). k - hệ số thấm (cm/năm). a - hệ số ép co (cm²/N). eo - hệ số rỗng tự nhiên. w - trọng lượng riêng của nước (0,01 N/cm³).
41
42
NX Cv tỷ lệ thuận với hệ số thấm k và tỷ lệ nghịch với hệ số ép co a ⇒ Cv đặc trưng cho mức độ cố kết của đất. Đất càng ít thấm, Cv càng bé.
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT 1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT
Đây là PT vi phân cố kết thấm 1 hướng của đất bão hòa nước. Kết hợp điều kiện ban đầu & điều kiện biên của bài toán ⇒ nghiệm riêng Áp lực nước lỗ rỗng u ở thời điểm t bất kỳ tại độ sâu z bất kỳ. Điều kiện ban đầu: Khi t = 0 , tại mọi z: u = p. Khi t = , tại mọi z: u = 0 Điều kiện biên: Tại z = H với mọi t: q = 0 Tại z =0 với mọi t : u = 0
7
8/17/2015
43
44
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
1.2 PT vi phân cố kết thấm 1 hướng & nghiệm của PT
VD 6.5
(6.25)
Một tầng đất sét bão hòa nước dày 5m nằm trên tầng đá ko thấm. Trên tầng sét là lớp cát mỏng chịu tải trọng thẳng đứng phân bố đều liên tục p = 200 kN/m². Cho biết chỉ tiêu cơ lý của tầng sét như sau: Hệ số thấm k = 1,4 cm/năm; hệ số rỗng ban đầu eo = 0,80; hệ số ép co a = 0,00183 cm²/N. Yêu cầu:
m - Số nguyên dương lẻ 1,3,5 ... e - Cơ số logarit tự nhiên. z - Độ sâu của điểm đang xét. N - Nhân tố thời gian H – Khoảng cách thoát nước lớn nhất. TH: 1 mặt thoát nước thì H = chiều dày lớp đất. TH: 2 mặt thoát nước thì H = 1/2 chiều dày lớp đất t - Thời gian cố kết. Cv – hệ số cố kết
45
46
Hãy tính và vẽ biểu đồ phân bố áp lực nước lỗ rỗng u theo chiều sâu của tầng sét ở thời điểm sau khi tác dụng tải trọng p 6 tháng
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
VD 6.5
Áp lực nước lỗ rỗng U(z,t) tại độ sâu z bất kỳ
Nhân tố thời gian:
Hệ số cố kết Cv
Trong đó: P = 200 Kn/m2; H = 5m;
Trong đó: a = 0,00183 cm²/N = 1,83 cm²/kN. (chỉ lấy 1 số hạng đầu của chuỗi, tức là lấy m =1)
47
48
n = 10 kN/m³ = 10-5 kN/cm³ k = 1,4 cm/năm eo = 0.8
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
I. Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi
Nhân tố thời gian:
Trên hình, diện tích abc là biểu đồ phân bố áp lực nước lỗ rỗng uz,t và diện tích aedc là biểu đồ phân bố áp lực nén (cid:2026)’zt (áp lực hiệu quả)
⇒áp lực nước lỗ rỗng u(z,t) Tính với z = 0,00H ; 0,25H ; 0,50H ; 0,75H ; H
0,00 0,00 0,25H 49,39 0,50H 91,18 0,75H 119,17 H 129,00 z uz,t( kN/m²)
8
8/17/2015
49
50
II. Tính độ lún theo thời gian
1. Độ cố kết của đất nền
Độ cố kết là tỷ số giữa độ lún ở thời điểm t nào đó trong quá trình đang lún (St) và độ lún ở thời điểm quá trình lún đã kết thúc (S), ký hiệu là Qt.
II. Tính độ lún theo thời gian
(6.27) (6.28)
Trong đó:
(a) (b)
51
52
Thay (a) và (b) vào (6.27)
1. Độ cố kết của đất nền 1. Độ cố kết của đất nền
Nhận xét
(6.29)
Là diện tích của biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng abc và biểu đồ ứng suất hiệu quả aedc ở thời điểm t.
Đây là công thức cơ bản thường dùng để xác định độ cố kết của nền đất
Diện tích biểu đồ ứng suất hiệu quả aedb trên hình 6- 12 ở thời điểm t = (là thời điểm quá trình cố kết đã chấm dứt).
53
54
Từ công thức (6.29) thấy rằng Qt phụ thuộc tỷ số của diện tích biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng abc & biểu đồ ứng suất hiệu quả aedb. Rõ ràng Qt tăng theo thời gian cố kết, từ Qt = 0 ở thời điểm t = 0 tăng lên Qt = 1 ở thời điểm t = Vậy Qt biểu thị mức độ hoàn thành quá trình chuyển hoá áp lực nước lỗ rỗng thành ứng suất hiệu quả trong quá trình cố kết Nếu biết biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng & ứng suất hiệu quả, điều kiện thoát nước và tính chất của đất nền thì dễ dàng ⇒độ cố kết Qt và nhờ đó sẽ tính được St theo công thức (6.28).
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản
2.1 Trường hợp 0 (TH-0)
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản Nhận xét
Trong thực tế xây dựng, trên cơ sở phân tích tính chất và điều kiện thoát nước 1 hướng của đất nền, đặc điểm của tải trọng công trình và tình hình phân bố ứng suất trong đất có thể phân ra 5 TH cố kết cơ bản sau đây của bài toán cố kết 1 hướng.
σ’z- ứng suất tăng thêm ở mặt thoát nước
σ’’z- ứng suất tăng thêm ở mặt không thấm
Đất nền đồng chất đã cố kết ổn định dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, chiều dày lớp đất nền tương đối mỏng, kích thước đáy móng công trình tương đối lớn. Ứng suất ép co do tải trọng ngoài gây ra trong đất phân bố đều theo chiều sâu
9
8/17/2015
55
56
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các trường hợp cơ bản
2.1 Trường hợp 0 (TH-0)
lấy
Nhận xét Từ công thức (6-26) ⇒ điều kiện để 2 lớp đất nền đạt độ cố kết như nhau là nhân tố thời gian N phải bằng nhau:
Thay (6.25) vào (6.29) rồi tích phân: N1 = N2 (6.30)
Vì chuỗi (6.30) hội tụ nhanh (N lớn) nên chỉ cần lấy 1 số hạng đầu cũng đủ chính xác)
(6.31)
57
58
Với (6.26)
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các trường hợp cơ bản
Hay (6.32)
Công thức (6-32) cho thấy tỷ số thời gian cố kết bằng bình phương tỷ số khoảng cách thoát nước lớn nhất. Trong trường hợp đang xét, với điều kiện thoát nước 1 mặt nên khoảng cách thoát nước lớn nhất H1, H2 cũng chính là chiều dày của lớp đất nền.
Từ CT (6.32) còn có thể ⇒ thời gian cố kết của 2 lớp đất nền có tính chất, chiều dày và phân bố ứng suất ép co giống nhau nhưng điều kiện thoát nước của chúng khác nhau (hình c). Trên hình (c), đất nền thoát nước hai mặt nên khoảng cách thoát nước lớn nhất chỉ bằng H2/2, do đó (6.32) trở thành:
59
60
Rõ ràng thời gian cố kết t2 của lớp đất nền thoát nước 2 mặt ngắn hơn nhiều, chỉ bằng 1/4 thời gian cố kết t1 của đất nền có cùng chiều dày nhưng chỉ thoát nước 1 mặt.
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản
2.3 Trường hợp 2 (TH-2)
Đất nền đã hoàn thành quá trình cố kết dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Chiều dày lớp đất nền tương đối lớn, kích thước đáy móng tương đối bé. Phân bố ứng suất ép co trong nền do tải trọng ngoài p gây ra có dạng tam giác giảm dần theo chiều sâu.
Độ cố kết của đất nền
2.2 Trường hợp 1 (TH-1) Đất nền là loại trầm tích mới chưa ổn định, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, quá trình cố kết của đất chưa hoàn thành. Biểu đồ phân bố ứng suất ép co trong nền do trọng lượng bản thân đất gây ra theo chiều sâu có dạng tam giác, với cạnh đáy ở mặt không thấm Độ cố kết của đất nền được tính theo:
(6.36)
10
8/17/2015
61
62
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản
2.4 Trường hợp 3 (TH-3)
Đất nền cố kết chưa hoàn toàn dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Biểu đồ ứng suất ép co do tải trọng ngoài gây ra trong nền phân bố đều hoặc phân bố hình thang với đáy lớn ở mặt không thoát nước, đáy bé ở mặt thoát nước. Theo nguyên lý cộng tác dụng, độ lún của nền trong TH này xác định theo công thức
Nhận xét Kết quả nghiên cứu cho thấy biến dạng của đất nền đồng chất ở thời điểm t nào đó do ứng suất ép co có dạng biểu đồ phân bố nào đó gây ra sẽ tương đương với tổng các biến dạng gây ra do các biểu đồ ứng suất ép co riêng rẽ hợp thành. Điều đó cho phép dùng nguyên lý cộng tác dụng các biểu đồ phân bố ứng suất ép co để xác định độ lún của nền trong quá trình cố kết. Theo nguyên lý đó, xem độ lún St2 ở thời điểm t của TH-2 tương đương với hiệu số độ lún của TH-0 & TH-1 ở thời điểm đó, tức là: St2 = Sto ‐ St1
St3 = Sto + St1
Qt2 = 2Qto ‐ Qt1
63
64
Qt3.S3 = Qto.So + Qt1.S1
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản
2.4 Trường hợp 3 (TH-3)
2.5 Trường hợp 4 (TH-4)
Qt3.S3 = Qto.So + Qt1.S1
Đất nền đã cố kết ổn định dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Chiều dày lớp đất nền không lớn. Biểu đồ phân bố ứng suất ép co do tải trọng ngoài gây ra trong nền có dạng hình thang với đáy lớn ở mặt thoát nước và đáy bé ở mặt không thoát nước . Theo nguyên lý cộng tác dụng độ lún của nền trong TH này xác định theo công thức:
St4 = Sto ‐ St1
’z _ ứng suất ép co ở mặt thoát nước. ”z _ ứng suất ép co ở mặt không thoát nước
65
66
Với
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản
Nhận xét Kết quả nghiên cứu cho thấy Qt là 1 hàm số của nhân tố thời gian N và . Để tiện tính toán thường lập bảng trị số N và Qt cho 5 TH cố kết cơ bản ( với các khác nhau) để tra cứu (Bảng 6.1).
TH Khi có hai mặt thoát nước
Trên đây là những TH cố kết cơ bản trong điều kiện thoát nước 1 mặt. Nếu gặp TH thoát nước 2 mặt có thể đưa về trường hợp 0 (TH-0) để tính toán, nhưng lúc đó khoảng cách thoát nước lớn nhất chỉ lấy bằng nửa chiều dày lớp đất, tức là H/2.
11
8/17/2015
67
68
Thực tế thường gặp hai dạng bài toán sau khi tính toán độ lún của nền theo thời gian
Trong trường hợp đất nền có 2 lớp I & II thì tiến hành tính toán độ cố kết Qt và độ lún St cho các lớp riêng rẽ sau đó cộng kết quả với nhau. Khi tính toán cần lưu ý lớp I là TH thoát nước 1 mặt và thoát ở mặt đáy lớp do đó cần tính toán theo TH-3. Còn lớp II là TH thoát nước 2 mặt cần tính toán theo TH-0.
2. Độ cố kết của đất nền trong các TH cơ bản 3. Các bài toán cơ bản
Bài toán 1: Cho biết thời gian t. Yêu cầu tính độ cố kết Qt và độ lún St. Bài toán 2: Cho biết độ cố kết Qt hoặc độ lún St. Yêu cầu xác định thời gian t cần thiết để đất nền đạt được độ cố kết hoặc độ lún nói trên.
69
70
3. Các bài toán cơ bản 3. Các bài toán cơ bản
Bài toán 2: Cho biết độ cố kết Qt hoặc độ lún St. Yêu cầu xác định thời gian t cần thiết để đất nền đạt được độ cố kết hoặc độ lún nói trên Bài toán 1: Cho biết thời gian t. Yêu cầu tính độ cố kết Qt và độ lún St. B1: Tính hệ số cố kết B1: Tính độ cố kết Cv
B2: Tính nhân tố thời gian B2: Xác định trường hợp cố kết cơ bản hoặc trị số α
σ’z- ứng suất tăng thêm ở mặt thoát nước
B3: Xác định trường hợp cố kết cơ bản hoặc trị số α
σ’’z- ứng suất tăng thêm ở mặt không thấm
71
72
B3: Tra Bảng 6.1, trang 214 được N nhờ Qt và α B4: Tra bảng 6.1 trang 214 được Qt, từ đó tính ra St
3. Các bài toán cơ bản 3. Các bài toán cơ bản
VD6.6
1. Xác định độ lún St a. Xác định độ lún ổn định S:
Trong đó
Nền đất sét bão hòa nước dày 10m nằm trên tầng đá không thấm nước. Mặt nền chịu tải trọng phân bố cục bộ p = 235,4 kN/m², ứng suất ép co do tải trọng p gây ra trong nền có dạng phân bố như hình. Cho các đặc trưng cơ lý đất nền: Hệ số rỗng ban đầu 1 = 0,8. Hệ số ép co a = 0,0025 cm²/N Hệ số thấm k = 2,0 cm/năm. Hãy xác định: 1. St sau t = 1 năm sau khi tải trọng p. 2. Thời gian t cần thiết để độ cố kết đất nền đạt 0,75.
12
8/17/2015
74
73
3. Các bài toán cơ bản 3. Các bài toán cơ bản 2. Tính thời gian t cần thiết để đất nền đạt độ cố kết Qt = 0.75 a. Xác định N
1. Xác định độ lún St a. Xác định St
N xác định nhờ tra bảng 6.1 với Qt=0.75 và α = 1.5 Đây là TH-4 nhận được N = 1.13 b. Tính t
Qt xác định được nhờ tra bảng 6.1 với N =0,36 & = 1,5 ⇒Qt = 0,465 St = Qt.S = 0,46527,3 = 12,7 cm.
