Bài giảng Nền và móng - Chương 4: Xử lý và gia cố đất nền

4.1. KHÁI NI M<br /> <br /> Chương 4: X lý và Gia C<br /> <br /> tN n<br /> <br /> Đ m v t li u r i (đá, s i, cát)<br /> C c v t li u r i (c c đá, c c s i, c c cát)<br /> C c đ t vôi, đ t xi măng<br /> Gia t i trư c<br /> Gi ng cát gia t i trư c<br /> B c th m<br /> C tràm<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> 4.2. Đ M CÁT<br /> -<br /> <br /> 4.2. Đ M CÁT<br /> <br /> Chi u dày l p đ t y u < 5m; công trình v a, nh , nhà công<br /> nghi p. Dùng l p đ m đ thay th toàn b l p đ t y u.<br /> Làm tăng s c ch u t i c a n n đ t (đư c thay b i l p đ t t t<br /> hơn)<br /> Làm gi m đ bi n d ng<br /> Làm tăng kh năng ch ng trư t khi có t i tr ng ngang<br /> Ưu: s d ng v t li u đ a phương, phương pháp thi công đơn<br /> gi n<br /> Khuy t: thích h p cho công trình nh ; công trình bên c nh<br /> ao, h , sông, bi n thì c n ph i có bi n pháp ngăn ng a hi n<br /> tư ng cát ch y. Khi MNN cao thì dùng γ’ nên không hi u<br /> qu .<br /> <br /> Tính toán l p đ m cát<br /> Ntt<br /> <br /> Df<br /> h<br /> <br /> pgl<br /> <br /> α<br /> <br /> b<br /> <br /> hđ<br /> bđ<br /> σbt1<br /> <br /> σz2<br /> <br /> 3<br /> <br /> 4<br /> <br /> 4.2. Đ M CÁT<br /> <br /> 4.2. Đ M CÁT<br /> <br /> Tính toán l p đ m cát<br /> 1. Xác đ nh hđ<br /> * Đi u ki n 1:<br /> σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + hđ) ≈ RII (Df + hđ)<br /> σbt1 = γ Df + γđ hđ<br /> σz2 : Ư/s do t i tr ng ngoài t i đáy l p đ m<br /> σz2 = k0 pgl = k0 (p - γ Df)<br /> k0 = f (l/b, z/b)<br /> RII =<br /> <br /> - Đ đơn gi n hơn, ta có th ch n hđ r i ki m tra l i đk1 và đk2<br /> - hđ đư c ch n b ng b dày l p đ t y u và ≤ 3m<br /> <br /> m1m2<br /> [ Abz γ + B( D f + hđ )γ * + Dc] b : b r ng móng tính đ i<br /> z<br /> k tc<br /> <br /> - Móng băng:<br /> <br /> bz<br /> <br /> Tính toán l p đ m cát<br /> 1. Xác đ nh hđ<br /> * Đi u ki n 2: S = Sđệm + Sđất ≤ Sgh<br /> <br /> N<br /> =∑<br /> <br /> tc<br /> <br /> σ2 l<br /> <br /> - Móng ch nh t:<br /> <br /> a = (l-b)/2<br /> <br /> 2<br /> <br /> b z = Fz + a − a<br /> <br /> Fz =<br /> <br /> 2. Xác đ nh bđ<br /> Tính b r ng đáy l p đ m v t li u r i v i g i thi t góc truy n<br /> ng su t nén trong n n đ t là α ≈ ϕđ = 30 ÷ 350.<br /> bđ = b + 2 hđ tan300<br /> <br /> ∑ N tc<br /> σ2<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> 4.2. Đ M CÁT<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> M t s v n đ thi công l p đ m cát<br /> - Đào b h t l p đ t y u<br /> - Dùng lo i cát h t to, trung, hàm lư ng ch t b n ≤ 3%<br /> - R i t ng l p dày 20 – 30cm, tư i nư c v a đ m (Wopt) và<br /> đ m<br /> - Có th thay cát b ng các lo i đ t t t khác: cát pha sét l n<br /> s i, s i đ .<br /> <br /> Tác d ng<br /> - Làm cho đ t n n nén ch t l i nh h th ng các c c cát<br /> - Tăng s c ch u t i c a đ t n n<br /> - Gi m bi n d ng, đ c bi t là bi n d ng không đ ng đ u<br /> - Tăng kh năng ch ng trư t đ i v i công trình ch u t i ngang<br /> Ưu đi m<br /> - T n d ng đư c v t li u đ a phương (cát)<br /> - Thi t b thi công đơn gi n<br /> - Th i gian thi công (x lí n n) nhanh<br /> Như c đi m<br /> - S d ng hi u qu cho công trình có t i trung bình. Công<br /> trình có t i l n ho c vùng đ t y u l n thì bi n pháp này<br /> không kh thi.<br /> <br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> Các bư c tính toán c c cát<br /> 1. Xác đ nh di n tích c n nén ch t<br /> <br /> - N n sét<br /> Gs<br /> enc =<br /> (W p + 0,5 I p )<br /> 100 γ w<br /> <br /> Fnc = lnc bnc<br /> lnc = l + 0,4 b<br /> bnc = b + 0,4 b<br /> <br /> enc = 0,7 ÷ 0,8, nhưng < 1<br /> e<br /> <br /> enc=ep=0,1MP<br /> <br /> 2. Xác đ nh h s r ng nén ch t sau khi có c c cát<br /> p=0,1MPa<br /> <br /> - N n cát:<br /> enc = emax – D(emax – emin)<br /> Đ ch t tương đ i D = 0,7 ÷ 0,8 khi thi công đóng ng t o c c<br /> <br /> - Dung tr ng sau khi nén ch t<br /> <br /> γ nc =<br /> <br /> Gs<br /> (1 + 0,01W )<br /> 1 + enc<br /> 10<br /> <br /> 9<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 3. Xác đ nh kho ng cách gi a các c c<br /> • C c b trí theo lư i tam giác<br /> <br /> L = 0,952 d<br /> <br /> 4. Xác đ nh s lư ng c c c n thi t<br /> <br /> d<br /> <br /> 1 + e0<br /> e0 − enc<br /> <br /> p<br /> <br /> Fc : di n tích t ng các c c cát, fc : di n tích 1 c c cát<br /> nnc =<br /> <br /> L<br /> <br /> Fc<br /> fc<br /> <br /> Fc =<br /> <br /> 600<br /> <br /> e0 − enc<br /> Fnc<br /> 1+ e0<br /> <br /> fc =<br /> <br /> Fc e0 − enc<br /> =<br /> Fnc<br /> 1 + e0<br /> <br /> π d2<br /> 4<br /> <br /> • C c b trí theo lư i ô vuông<br /> d<br /> <br /> L = 0,886 d<br /> <br /> 1 + e0<br /> e0 − enc<br /> L<br /> 11<br /> <br /> nc =<br /> <br /> e0 − enc Fnc<br /> 1+ e0 f c<br /> <br /> Thư ng ch n d = 20 ÷ 60cm, ch n và b trí c c n m<br /> ngoài ph m vi nén ch t.<br /> <br /> 12<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 5. Xác đ nh chi u dài c c lc c n thi t<br /> <br /> 6. Ki m tra đi u ki n n đ nh<br /> <br /> Chi u dài c c ph i ≥ chi u sâu vùng ho t đ ng lún (vùng<br /> ch u nén) và ph i th a mãn kh năng ch u t i c a l p đ t y u.<br /> S = Scc + Sđ t ≤ Sgh<br /> σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + lc) ≈ RII (Df + lc)<br /> Thư ng ch n lc = Hnén + 0,5m<br /> <br /> - Ki m tra đi u ki n n đ nh dư i đáy móng<br /> ptc ≤ Rtc(Df) ≈ RII (Df)<br /> ptcmax ≤ 1,2 Rtc(Df) ≈ 1,2 RII (Df)<br /> ptcmin ≥ 0<br /> - Ki m tra đi u ki n n đ nh dư i c c cát<br /> σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + lc) ≈ RII (Df + lc)<br /> 7. Ki m tra đi u ki n bi n d ng<br /> S = Scc + Sđ t ≤ Sgh<br /> <br /> 13<br /> <br /> 14<br /> <br /> 4.3. C C CÁT<br /> <br /> 4.4. GIA T I TRƯ C<br /> <br /> M t s v n đ thi công c c cát<br /> - Đóng ng thép xu ng n n đ t, nh i cát và đ m ch t, đ ng<br /> th i rút ng thép lên; dùng ng thép t m đáy.<br /> - Thi công b ng phương pháp ch n đ ng thì sau khi h ng<br /> thép t i đ sâu thi t k , nh i cát vào, cho máy ch n đ ng<br /> rung kho ng 15-20ph, k ti p rút ng lên 0,5m, làm tương<br /> t .<br /> - Thi công b ng phương pháp n mìn.<br /> <br /> Tính toán t i tr ng gia t i cho phép đ đ t n n không b<br /> phá ho i, p ≤ pgh<br /> <br /> p gh = R tc = m ( A b γ + B D f γ * + D c)<br /> p gh = RII =<br /> <br /> m1m2<br /> ( A b γ + B D f γ * + D c)<br /> k tc<br /> <br /> Đ đơn gi n l y ϕ = 0 => A = 0, B = 1, D = 3,14 = π<br /> Pgh = π c<br /> Chi u cao l p gia t i là<br /> h = pgh / γ<br /> 15<br /> <br /> 4.4. GIA T I TRƯ C<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> Tính toán c k t đ t n n<br /> <br /> - Thích h p cho công trình có kích thư c b n đáy l n: móng<br /> băng, băng giao nhau, móng bè, n n đư ng, đê đ p…<br /> - Dùng cho n n: cát nh - b i bão hòa nư c, đ t dính bão hòa<br /> nư c, bùn, than bùn…<br /> - Ưu đi m:<br /> + Tăng nhanh quá trình c k t c a đ t n n<br /> + Tăng kh năng ch u t i c a đ t n n<br /> + N n đư c lún trư c do thoát nư c & gia t i<br /> + Gi m m c đ bi n d ng & bi n d ng không đ ng đ u c a<br /> đ tn n<br /> + Tăng kh năng ch ng trư t khi công trình ch u t i ngang<br /> - Như c đi m:<br /> + Ch s d ng hi u qu cho công trình t i tr ng trung bình<br /> và chi u dày l p đ t y u không l n<br /> + Th i gian thi công (gia t i) lâu<br /> + Không hi u qu cho đ t n n có k < 10-8 cm/s<br /> <br /> p<br /> Biên thoát nước<br /> <br /> Biên thoát nước<br /> <br /> z<br /> <br /> h<br /> <br /> h<br /> <br /> 2h<br /> <br /> dz<br /> 1<br /> <br /> 1<br /> <br /> h<br /> Cát thoát nước<br /> <br /> Nền đất không thấm<br /> <br /> Ut = 1−<br /> <br /> 8<br /> <br /> π2<br /> <br /> e<br /> <br /> −<br /> <br /> π<br /> <br /> 2<br /> <br /> 4<br /> <br /> Tv<br /> <br /> Tv =<br /> <br /> Cv<br /> t<br /> h2<br /> Tv =<br /> <br /> Cv =<br /> <br /> π  Uv <br /> <br /> <br /> 16<br /> <br /> 1 + e1 k<br /> k<br /> =<br /> a γ w ao γ w<br /> <br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> 4  100 <br /> Khi Uv ≤ 60%<br /> =><br /> Khi Uv > 60%=> Tv = 1,781 – 0,933 log(100-Uv)<br /> <br /> 17<br /> <br /> 18<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> C u t o c a gi ng cát gia t i trư c<br /> <br /> G m 3 b ph n chính: h th ng gi ng cát, l p đ m & ph t i<br /> Phản áp<br /> <br /> hđ m = S + (30 ÷ 50) cm, ch n hđ m ≥ 0,5 m<br /> S: đ lún n đ nh c a n n đ t y u<br /> <br /> Lớp đệm<br /> <br /> GIA TẢI TRƯỚC<br /> <br /> Tính toán gi ng cát gia t i trư c<br /> 1. Chi u dày l p đ m cát<br /> <br /> 2. Xác đ nh đư ng kính d và kho ng cách gi a các gi ng L<br /> h=2H<br /> <br /> Giếng cát<br /> <br /> L=2R<br /> <br /> - Thư ng ch n đư ng kính gi ng cát d = 40 cm<br /> - Kho ng cách các gi ng cát L = 2 ÷ 5 m, ch n L = 2 m<br /> <br /> z<br /> <br /> 2R<br /> <br /> Hướng<br /> thấm nước<br /> <br /> 2r<br /> <br /> kz<br /> kr<br /> kz<br /> 19<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> Uv,r = 1 – (1 - Ur) (1 – Uv)<br /> kv (1 + e1 )<br /> a γw<br /> <br /> Ut ≈ 1−<br /> <br /> cr =<br /> <br /> Tv =<br /> <br /> 8<br /> <br /> π2<br /> <br /> e<br /> <br /> −<br /> <br /> kr (1 + e1 )<br /> a γw<br /> <br /> π2<br /> 4<br /> <br /> cv t<br /> H2<br /> <br /> => Uv<br /> <br /> Tv<br /> <br /> (Sơ đ 0 )<br /> <br /> Tr =<br /> <br /> cr t<br /> De2<br /> <br /> => Ur<br /> 21<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> Uv,r : đ c k t t ng h p<br /> H = lg : chi u dài gi ng cát (chi u dày vùng thoát nư c)<br /> R = L/2 : bán kính nh hư ng<br /> De : kho ng cách qui đ i gi a các gi ng cát<br /> De = 1,13 S (sơ đ hình vuông)<br /> De = 1,05 S (sơ đ tam giác đ u)<br /> S : kho ng cách th c gi a các gi ng cát<br /> r : bán kính gi ng cát<br /> cv : h s c k t theo phương đ ng<br /> cr : h s c k t theo phương bán kính (phương ngang)<br /> a : h s nén lún<br /> γw : tr ng lư ng riêng c a nư c<br /> <br /> 22<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> - L i gi i c a Barron (1948)<br /> <br /> 5. Tính đ lún theo th i gian St:<br /> St = U S∞<br /> <br />  8 Tr <br /> <br /> <br /> U r =1 − exp  −<br /> <br />  F ( n) <br /> <br /> - Xem n n không thay đ i:<br /> e1 − e2<br /> h<br /> 1+ e1<br /> <br /> S∞ =<br /> F (n) =<br /> <br /> 20<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> 4. Tính toán đ c k t c a n n đ t<br /> - L i gi i c a Carrilo (1942) cho đ c k t t ng h p Uv,r c a<br /> th m đ ng Uv và th m ngang Ur<br /> <br /> cv =<br /> <br /> 3. Xác đ nh chi u sâu gi ng cát lg<br /> - Chi u sâu gi ng cát lg ≥ Hnén (ph m vi ch u nén)<br /> - σbt1+ σz2 ≤ Rtc(Df + lg) ≈ RII (Df + lg)<br /> - lg ≥ 2/3 Hđy<br /> - Thư ng ch n lg = chi u sâu vùng đ t y u<br /> <br /> n2<br /> 3 n 2 −1<br /> Ln(n) −<br /> n −1<br /> 4 n2<br /> 2<br /> <br /> n<br /> <br /> S=<br /> <br /> ∑<br /> <br /> ao ∆p h<br /> <br /> i =1<br /> <br /> n =<br /> <br /> R S<br /> ≈<br /> r d<br /> <br /> n<br /> <br /> 23<br /> <br /> β<br /> <br /> i =1<br /> <br /> S=<br /> <br /> E<br /> <br /> ∑<br /> <br /> ∆p h<br /> 24<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> 4.5. GI NG CÁT GIA T I TRƯ C<br /> <br /> Cho đ t c k t thư ng (OCR = 1)<br />  p + ∆p i<br /> C h<br /> S = ∑ c i log oi<br />  p<br /> i =1 1 + e0 i<br /> oi<br /> <br /> n<br /> <br /> M t s v n đ thi công gi ng cát<br /> Trình t thi công g n gi ng như c c cát. V i chi u<br /> sâu gi ng < 12m, có th dùng các lo i máy đào c n<br /> tr c ho c các lo i máy rung có l c kích t 10-20T,<br /> th c t hay dùng 14T.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Cho đ t c k t trư c n ng (OCR > 1, po + ∆p ≤ pc )<br /> S=<br /> <br />  p + ∆p <br /> Cs h<br /> <br /> log o<br />  p<br /> <br /> 1 + eo<br /> o<br /> <br /> <br /> <br /> Cho đ t c k t trư c nh (OCR > 1, po + ∆p ≥ pc)<br /> S=<br /> <br />  p + ∆p <br /> Cs h<br /> p<br /> Ch<br /> <br /> log c + c log o<br />  p<br /> <br /> 1 + eo<br /> p o 1 + eo<br /> c<br /> <br /> <br /> <br /> 25<br /> <br /> 26<br /> <br /> 4.6. B C TH M<br /> <br /> 4.6. B C TH M<br /> <br /> L i gi i Hansbo (1979) cho b c th m, b n nh a th m:<br />  8T <br /> U r =1 − exp  − r <br />  F <br /> cr =<br /> <br /> kr (1 + e1 )<br /> a γw<br /> <br /> D  3<br /> F (n) = Ln  e  −<br /> d  4<br />  w<br /> <br /> Cr =<br /> <br /> kh<br /> a0 γ w<br /> <br /> De : kho ng cách gi a các thi t b thoát nư c<br /> De = 1,13 S (sơ đ hình vuông)<br /> De = 1,05 S (sơ đ tam giác đ u)<br /> S : kho ng cách th c gi a các thi t b thoát nư c<br /> F = F(n) + Fs + Fr<br /> <br /> dw =<br /> dw =<br /> 27<br /> <br /> 2(a + b)<br /> <br /> π<br /> ( a + b)<br /> 2<br /> <br /> (Hansbo, 1979)<br /> a: b r ng, b: b dày thi t b thoát nư c<br /> 28<br /> <br /> 4.7. C<br /> <br /> ds : đư ng kính vùng b xáo tr n k t c u đ t xung quanh thi t<br /> b thoát nư c<br /> kh<br /> qw<br /> <br /> bi u th hi u qu xáo tr n<br /> c a đ t xung quanh thi t b<br /> thoát nư c<br /> <br /> dw : đư ng kính tương đương c a thi t b thoát nư c<br /> <br /> 4.6. B C TH M<br /> <br /> Fr = π Z ( L − Z )<br /> <br /> bi u th hi u qu do kho ng<br /> cách các thi t b thoát nư c<br /> <br />  k  <br /> d <br /> Fs =  h  − 1 Ln  s <br />  <br /> d <br />  k s  <br />  w<br /> <br /> <br /> <br /> C t<br /> Tr = r 2<br /> De<br /> <br /> bi u th hi u qu s c c n th m<br /> c a các thi t b thoát nư c.<br /> <br /> Z : kho ng cách t m t đ t đ n ch k t thúc thoát nư c<br /> qw : kh năng thoát nư c khi gradient th y l c b ng 1<br /> <br /> 29<br /> <br /> TRÀM<br /> <br /> Chi u dài c : lc = 4 ÷ 5 m, đư ng kính dc = 6 ÷ 10 cm.<br /> Tính toán c tràm như c c ti t di n nh .<br /> 1. Ch n lc , dc ; thư ng ch n lc = 4 ÷ 5 m, dc = 6 ÷ 8 cm.<br /> 2. Xác đ nh s c ch u t i c a c :<br /> - Theo v t li u:<br /> Pvl = 0,6 fc Rn<br /> fc : di n tích ti t di n ngang 1 c<br /> Rn : cư ng đ ch u nén d c tr c c a c<br /> - Theo đ t n n:<br /> Ap q p<br /> A f<br /> Qa = s s +<br /> FS s<br /> FS p<br /> 30<br /> <br />