Cơ Học Đất Nâng Cao – Trần Quang Hộ
Bài tập số 1
Môn học: CƠ HỌC ĐẤT NÂNG CAO
Giảng viên: TRẦN QUANG HỘ
Ngày nộp: 21/10/2008
Bài 1.
Một hạt đất hình cầu có đường kính là 0,2mm, tỉ trọng hạt là 2,7 rơi trong một chất
lỏng có tỉ trọng là 1. Độ nhớt của chất lỏng là 0,01gmf.sec/cm2 .
Tìm thời gian để hạt cầu đạt tới vận tốc giới hạn. Từ đó có thể kết luận gì về thời điểm
đọc số đọc đầu tiên trong thí nghiệm lắng đọng sau khi khuấy đều các hạt ( thường là
20 giây sau khi ngừng khuấy đều) trong thời gian 2’ đầu tiên của quá trình thí nghiệm
lắng đọng.
Bài 2.
Một tầng cát chứa nước có áp cách đáy hồ 5m, giữa đáy hồ và tầng cát có hai lớp đất
từ trên xuống dưới có chiều dày lần lược là 2m và 3m có trọng lượng bão hòa nước
lần lược là 18 kN/m3 và 20 kN/m3; có hệ số thấm lần lượt là k1 và k2=2k1 . Nước trong
hồ có độ sâu là 1m. Nước trong tầng cát có áp lực tăng dần. Hỏi lớp đất nào bị mất ổn
định chảy trước và lúc đó cột nước trong ống piezometer có chiều cao là bao nhiêu,
nếu đặt piezometer trong tầng nước có áp.
Bài 3.
Một hồ chứa nước tự nhiên có độ sâu 2m nằm trên lớp sét có chiều dày 3m. Bên dưới
lớp sét là lớp cát có chiều cao cột áp thấp hơn mực nước hồ là 1m. Mực nước hồ ổn
định vì co nguồn nước chảy vào hồ và lưu lượng nước thấm theo phương thẳng đứng
qua lớp sét là 1,2x10-7m3/giây/m2 .Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
Nếu nước chảy vào hồ chấm dứt và mọi điều kiện khác không có gì thay đổi, tính thời
gian cần thiết để mực nước trong hồ tụt xuống 20 cm.
Bài 4.
Đáy hố móng ở cao trình –4,2m. Thành hố móng được vây kín bằng tường cừ bản
mỏng dài 8m. Mực nước ngầm ổn định ở cao trình –0,7m. Để thi công móng người ta
phải bơm liên tục để mực nước ngầm luôn luôn ở cao trình đáy móng (-4,2m).
2 m
3 m
1 m
Sét
Cát
Cơ Học Đất Nâng Cao – Trần Quang Hộ
Hãy kiểm tra ổn định chảy đất ở đáy hố móng do dòng thấm gây ra (tức là kiểm tra
điều kiện quick sand) trong hai trường hợp sau đây:
1) Đất nền là lớp cát thô có tỉ trọng hạt G=2,6 độ rỗng n=0,3, hệ số thấm
k=1,2x10-4m/s.
2) Đất nền gồm hai lớp: lớp bên trên là cát thô dày 4m có các chỉ tiêu như
trường hợp 1; lớp bên dưới là á sét có đn=10,8kN/m3; k=3,6x10-6m/s; hệ
số an toàn FS=2.
Bài 5.
Cho một mặt cắt địa chất như hình vẽ. Mực nước ngầm nằm ở mặt đất. Tầng dưới
cùng là tầng cát chứa nước có áp. Người ta đặt một ống piezometer trong tầng nước
có áp.Trước khi bơm mực nước trong ống piezometer dâng cao bằng mặt đất tự nhiên.
Sau khi bơm mực nước trong ống giảm xuống ở độ sâu –5,0m.
Vẽ biểu đồ ứng suất tổng, có hiệu và áp lực lỗ rỗng trong hai trường hợp:
a) Trước khi bơm.
b) Sau khi bơm.
Bài 6:
Để san lấp mặt bằng công trình người ta phải bơm một lớp cát dày 5m lên trên một
lớp sét pha cố kết thường dày 8m nằm trên một lóp cát thô. Đặt ống piezometer trong
lớp cát đắp cũng như lớp cát thô bên dưới thì mực nước trong piezometer đều cách bề
mặt lớp cát đắp là 2m. Sau đó người ta gia tải trước bằng một lớp cát rộng khắp cũng
có bề dày là 5m. Lớp cát dùng để gia tải sẽ được chuyển đi nơi khác khi nền sét kết
thúc cố kết. Quá trình gia tải không ảnh hưởng đến mực nước ngầm.
Hãy tính ứng suất tổng và ứng suất có hiệu theo phương đứng và phương ngang tại
mặt trên, điểm A, và mặt dưới của lớp sét pha, điểm B trong các trường hợp sau đây:
(a) trước lúc gia tải và giả thiết rằng lớp sét pha đã cố kết xong dưới tải trọng của
lớp cát đắp.
(b) sau khi gia tải và trước khi xảy ra cố kết do lớp cát gia tải.
(c) sau khi kết thúc cố kết do lớp cát gia tải.
(d) sau khi giỡ tải và trước khi lớp sét trương nở.
(e) sau khi giỡ tải và lớp sét trương nở hoàn toàn.
Hệ số áp lực ngang của lớp đất sét pha ở trạng thái tỉnh, K0, ở gia đoạn chất tải là 0,56
và khi giỡ tải nằm trên đường cong có các giá trị là 0,70, 0,77; 0,89 tương ứng lần
lượt với hệ số quá cố kết OCR là 1,5; 2 và 3. Trọng lượng đơn vị của nước lấy bằng
9,89 kN/m3. Bỏ qua sự thay đổi chiều dày của các lớp đất trong quá trình cố kết.
Piezometer
sau khi bơm
Piezometer
trước khi bơm
Cát
bh
=20kN/m
3
; k
1
=10
4
m/s
Silt
bh=19kN/m
3
; k2=2,5x10
-
6
m/s
Sét pha silt bh=18kN/m
3
;
k3=5x10-7m/s
0,0m
-
2,0m
-
5,0m
-10,0m
Tầng cát chứa nước có áp
Cơ Học Đất Nâng Cao – Trần Quang Hộ
Cát gia tải.
Cát:
= 16 kN /m
3
A
B
5 m
5 m
8 m
2 m
Cát
bh = 17,5 kN /m
3
= 16 kN /m
3
Sét pha bụi :
bh = 16,5 kN /m
3