tù ®éng ho¸ tÝnh to¸n ®é lón tæng céng cña nÒn
®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu vµ ®é cè kÕt theo thêi
gian cña nÒn ®Êt yÕu d−íi t¸c dông cña t¶i träng
nÒn ®¾p
(theo quy tr×nh kh¶o s¸t thiÕt kÕ nÒn ®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu: 22tcn - 262 -
2000)
ThS. vò ®øc sü
Bé m«n §−êng bé - §H GTVT
Tãm t¾t: Bμi viÕt giíi thiÖu néi dung phÇn mÒm: Tù ®éng ho¸ tÝnh to¸n ®é lón tæng céng
cña nÒn ®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu vμ ®é cè kÕt theo thêi gian cña nÒn ®Êt yÕu d−íi t¸c dông
cña t¶i träng nÒn ®−êng ®¾p.
Summary: The article presents software for calculating total embankment settlement on
soft soil and consolidation by time of soft soil under the work of embankment load.
1. §Æt vÊn ®Ò
Theo quy tr×nh kh¶o s¸t thiÕt kÕ nÒn ®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu: 22TCN - 262 - 2000.
Khi tÝnh to¸n ®é lón tæng céng cña nÒn ®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu:
S = m.SC (1)
trong ®ã:
S - ®é lón tæng céng; m: hÖ sè (m = 1,1 ÷ 1,4); SC - ®é lón cè kÕt:
SC = ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
σ
σ+σ
+
σ
σ
+
∑
=i
pz
i
vz
i
z
i
c
i
vz
i
pz
i
r
n
1i i
0
ilg.Clg.C
e1
h (2)
hi - bÒ dµy líp ®Êt tÝnh lón thø i (ph©n thµnh n líp cã c¸c ®Æc tr−ng biÕn d¹ng kh¸c
nhau), i tõ 1 ®Õn n líp; hi ≤ 2 m;
e0i - hÖ sè rçng cña líp ®Êt i ë tr¹ng th¸i tù nhiªn ban ®Çu (ch−a ®¾p nÒn bªn trªn);
Cci - chØ sè nÐn lón hay ®é dèc cña ®o¹n ®−êng cong nÐn lón (biÓu diÔn d−íi d¹ng e ~
lgσ) trong ph¹m vi σi > σpzi cña líp ®Êt i;
Cri - chØ sè nÐn lón hay ®é dèc cña ®o¹n ®−êng cong nÐn lón nãi trªn trong ph¹m vi
σi < σpzi (cßn gäi lµ chØ sè nÐn lón håi phôc øng víi qu¸ tr×nh dì t¶i);
σvzi, σpzi, σzi - øng suÊt nÐn th¼ng ®øng do träng l−îng b¶n th©n c¸c líp ®Êt tù nhiªn
n»m trªn líp i, ¸p lùc tiÒn cè kÕt ë líp i vµ ¸p lùc do t¶i träng ®¾p g©y ra ë líp i (x¸c ®Þnh
c¸c trÞ sè ¸p lùc nµy t−¬ng øng víi ®é s©u z ë chÝnh gi÷a líp ®Êt yÕu thø i).
Chó ý:
- Khi σvzi < σpzi (®Êt ë tr¹ng th¸i qu¸ cè kÕt) th× c«ng thøc (2) chØ cã mét sè h¹ng tr−íc
(kh«ng tån t¹i sè h¹ng cã mÆt Cci)
- Khi σvzi > σpzi (®Êt ë tr¹ng th¸i ch−a cè kÕt xong d−íi t¸c dông cña träng l−îng b¶n th©n vµ
khi σvzi = σpzi (®Êt ë tr¹ng th¸i cè kÕt b×nh th−êng) th× c«ng thøc (2) chØ cßn mét sè h¹ng sau
(kh«ng tån t¹i sè h¹ng cã mÆt Cri).
ViÖc tÝnh to¸n ®é lón tæng céng S nh− trªn cã thÓ ®−îc tù ®éng hãa theo s¬ ®å thuËt to¸n
d−íi ®©y:
S¬ ®å khèi ch−¬ng tr×nh
NhËp: C¸c th«ng sè nÒn ®Êt yÕu, NÒn ®¾p
TÝnh Za, m =1.1, Sgt = 0.1 Za, Sc = 0, = 0.01
Sc = (Sgt/m)
Sc > (Sgt/m)
§óng Sai
Sgt = Sgt + SSgt = Sgt - S
S
Hgt = Htk + Sgt
TÝnh:
Sc = 0 ; i = 0
i = i +1
i = Sè líp_Za
§óng
Sai
End
Begin
Sai
§óng
§óng
Sai
ΔΔ
Δ
σz
i;σvz
i
>=
σ
vz
iσpz
i
S=S+_____
h
1 + e
i
i
0
[+
σz
i
σpz
i
σvz
i
Cc
i_______
lg ]
cc.S=S+_____
h
1 + e
i
i
0
[+
σz
i
σpz
i
σvz
i
Cr
i_______
lg ]
cc.
S = Sgt
TÝnh: HÖ sè cè kÕt: C
TÝnh: Nh©n tè thêi gian: T
Tù ®éng tra b¶ng t×m: U
tb
v
v
Gi¶i thÝch s¬ ®å:
B−íc 1. Gi¶ thiÕt ®é lón tæng céng Sgt (th−êng gi¶ thiÕt Sgt = 5 ÷ 10 % bÒ dµy ®Êt yÕu hoÆc
chiÒu s©u vïng ®Êt yÕu chÞu lón za; nÕu lµ than bïn lón nhiÒu th× cã thÓ gi¶ thiÕt Sgt = 20 ÷ 30%
bÒ dÇy nãi trªn).
B−íc 2. TÝnh ®é lón cè kÕt SC:
* TÝnh to¸n ph©n bè øng suÊt σzi theo to¸n ®å Osterberg víi chiÒu cao nÒn ®¾p cã dù
phßng lón Hgt = Htk + Sgt (Htk lµ chiÒu cao nÒn ®¾p thiÕt kÕ: nÕu ®¾p trùc tiÕp th× kÓ tõ mÆt ®Êt
thiªn nhiªn khi ch−a ®¾p ®Õn mÐp vai ®−êng; nÕu cã ®µo bít ®Êt yÕu th× kÓ tõ cao ®é mÆt ®Êt
yÕu sau khi ®µo);
* Víi σzi võa x¸c ®Þnh ®−îc, tÝnh ®é lón cè kÕt SC theo c«ng thøc (2) tuú tr−êng hîp.
B−íc 3. KiÓm tra ®iÒu kiÖn m
S
Sgt
C=:
* NÕu tháa m·n th× chÊp nhËn kÕt qu¶ ®· gi¶ thiÕt, nh− vËy ®ång thêi x¸c ®Þnh ®−îc SC vµ S = Sgt.
* NÕu kh«ng tho¶ m·n ®iÒu kiÖn nãi trªn th× ph¶i gi¶ thiÕt l¹i S vµ lÆp l¹i qu¸ tr×nh tÝnh to¸n...
3 KÕt Qu¶
- Víi c¸ch lµm nh− trªn, t¸c gi¶ ®· lËp ch−¬ng tr×nh vµ ®· ch¹y th«ng ch−¬ng tr×nh trªn
m¸y tÝnh.
- T¸c gi¶ ®· dïng ch−¬ng tr×nh nµy tiÕn hµnh ch¹y thö nghiÖm trªn nhiÒu vÝ dô tÝnh to¸n, so
s¸nh víi ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n kh¸c (ph−¬ng ph¸p sai ph©n h÷u h¹n víi bµi to¸n cè kÕt
1 chiÒu trong tr−êng hîp nÒn ®Êt gåm nhiÒu líp, vµ chØ tÝnh cho vÞ trÝ t¹i tim ®−êng) thÊy kÕt qu¶
tÝnh to¸n chªnh lÖch kh«ng ®¸ng kÓ.
- T¸c gi¶ còng ®· ®¹t ®−îc mét sè kÕt qu¶ nhÊt ®Þnh trong viÖc kh¶o s¸t møc ®é ¶nh h−ëng
cña tõng th«ng sè cña nÒn ®Êt yÕu (nh−: γ, e0, σp, Cv, Cr, Cc, H®y) tíi ®é lón cè kÕt vµ tèc ®é lón
cè kÕt b»ng c¸ch cho gi¸ trÞ cña th«ng sè cÇn kh¶o s¸t thay ®æi, cè ®Þnh gi¸ trÞ c¸c th«ng sè
kh¸c cßn l¹i vµ ch¹y ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n.
- NÕu ®éc gi¶ nµo quan t©m cã thÓ liªn hÖ víi t¸c gi¶ theo ®Þa chØ: Vò §øc Sü,
Bé m«n §−êng bé, Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Hµ néi; §TNR: 04 - 7664786; di ®éng:
0913.550 549.
Sau ®©y lµ kÕt qu¶ ch¹y ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n tõ mét vÝ dô cô thÓ (xem trang sau).
Tµi liÖu tham kh¶o
[1] 22TCN - 262 - 2001. Quy tr×nh kh¶o s¸t thiÕt kÕ nÒn ®−êng « t« ®¾p trªn ®Êt yÕu - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ:
Nhµ xuÊt b¶n Giao th«ng vËn t¶i - 2001
[2] 22TCN - 263 - 2000 - Quy tr×nh kh¶o s¸t ®−êng « t«. Nhµ xuÊt b¶n Giao th«ng vËn t¶i - 2001.
[3] Pierre LarÐal, NguyÔn Thμnh Long, NguyÔn Quang Chiªu, Vò §øc Lôc, Lª B¸ L−¬ng. NÒn ®−êng ®¾p
trªn ®Êt yÕu trong ®iÒu kiÖn ViÖt Nam. Ch−¬ng tr×nh hîp t¸c ViÖt Ph¸p, 1986 - 1989.
[4] N. A. X−tovich. C¬ häc ®Êt - B¶n dÞch cña §ç B»ng, NguyÔn C«ng MÉn. Nhµ xuÊt b¶n N«ng nghiÖp
Hµ néi, 1987.
[5] Lª QuÝ An, NguyÔn C«ng MÉn, NguyÔn V¨n Quý. C¬ häc ®Êt. Nhµ xuÊt b¶n §¹i häc vµ Trung häc
chuyªn nghiÖp, 1977.
[6] D−¬ng Quang ThiÖn. H−íng dÉn lËp tr×nh VISUAL BASIC for Windows tËp 1 + 2 + 3. V¨n phßng dÞch
vô ®iÖn to¸n SAMIS, 1995.
[7] Florin V. A., MEXAHИKA ГRYHTOB, Mockba, 1960 ¡
KÕt qu¶ ch¹y ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n tõ mét vÝ dô cô thÓ
ChiÒu Cao ChiÒu Réng §é Dèc Dung Träng
§¾p: Htk NÒn: Bn Ta Luy: TL §Êt §¾p:
γ
d
(m) (m) (g/cm3)
8.00 12.00 1/1.5 2.00
STT ChiÒu Dµy Dung HÖ Sè HÖ Sè ChØ sè ChØ Sè ¸p Lùc HÖ Sè
C¸c Líp Mét líp Träng Rçng Cè KÕt NÐn NÐn TiÒn Cè KÕt NÐn Lón
Hi
γ
iei Cvi Cci Cri
σ
pzi ai
(m) (g/cm3) (10^-4cm2/s) (kg/cm2) (cm2/kg)
1 2.20 1.79 1.08 5.810 0.025 0.130 1.05 0.05
2 2.00 1.58 1.14 8.039 0.451 0.409 0.70 0.136
3 2.00 1.58 1.14 8.039 0.451 0.409 0.40 0.136
4 2.00 1.58 1.14 8.039 0.451 0.409 0.70 0.136
5 1.80 1.58 1.14 8.039 0.451 0.409 0.70 0.136
6 2.00 1.89 0.08 8.940 0.280 0.250 0.68 0.08
7 2.00 1.89 0.08 8.940 0.280 0.250 0.68 0.08
8 1.90 1.89 0.08 8.940 0.280 0.250 0.68 0.08
§é Lón §é Lón §é Lón ChiÒu Cao ChiÒu Cao
Tøc Thêi Cè KÕt Tæng Céng ThiÕt KÕ Dù Phßng
Si (m) Sc (m) S (m) Htk (m) Hdp (m)
0.236 2.362 2.550 8.000 10.550
KÕt Qu¶ TÝnh §
é
Lón Theo Thêi Gian
ChØ tiªu c¬ lý cña nÒn ®Êt yÕu:
KÝch th−íc nÒn ®¾p:
Thêi Gian Nh©n Tè §é Cè Thêi Gian Nh©n Tè §é Cè Thêi Gian Nh©n Tè §é Cè Thêi Gian Nh©n Tè §é Cè Thêi Gian Nh©n Tè §é Cè
t (ngµy) TG: T KÕt U (%) t (ngµy) TG: T KÕt U (%) t (ngµy) TG: T KÕt U (%) t (ngµy) TG: T KÕt U (%) t (ngµy) TG: T KÕt U (%)
60 0.002 2 2460 0.067 29 4860 0.132 41 7260 0.197 50 9660 0.263 58
120 0.003 2 2520 0.069 30 4920 0.134 41 7320 0.199 50 9720 0.264 58
180 0.005 9 2580 0.07 30 4980 0.135 41 7380 0.201 51 9780 0.266 58
240 0.007 10 2640 0.072 30 5040 0.137 42 7440 0.202 51 9840 0.268 59
300 0.008 10 2700 0.073 30 5100 0.139 42 7500 0.204 51 9900 0.269 59
360 0.01 11 2760 0.075 31 5160 0.14 42 7560 0.206 51 9960 0.271 59
420 0.011 12 2820 0.077 31 5220 0.142 42 7620 0.207 51 10020 0.272 59
480 0.013 13 2880 0.078 31 5280 0.144 43 7680 0.209 51 10080 0.274 60
540 0.015 14 2940 0.08 32 5340 0.145 43 7740 0.21 52 10140 0.276 60
600 0.016 14 3000 0.082 32 5400 0.147 43 7800 0.212 52 10200 0.277 60
660 0.018 15 3060 0.083 32 5460 0.148 43 7860 0.214 52 10260 0.279 60
720 0.02 16 3120 0.085 33 5520 0.15 44 7920 0.215 52 10320 0.281 60
780 0.021 16 3180 0.086 33 5580 0.152 44 7980 0.217 52 10380 0.282 61
840 0.023 17 3240 0.088 33 5640 0.153 44 8040 0.219 53 10440 0.284 61
900 0.024 17 3300 0.09 34 5700 0.155 44 8100 0.22 53 10500 0.286 61
960 0.026 18 3360 0.091 34 5760 0.157 45 8160 0.222 53 10560 0.287 61
1020 0.028 19 3420 0.093 34 5820 0.158 45 8220 0.224 53 10620 0.289 62
1080 0.029 19 3480 0.095 35 5880 0.16 45 8280 0.225 53 10680 0.29 62
1140 0.031 20 3540 0.096 35 5940 0.162 45 8340 0.227 54 10740 0.292 62
1200 0.033 20 3600 0.098 35 6000 0.163 46 8400 0.228 54 10800 0.294 62
1260 0.034 21 3660 0.1 36 6060 0.165 46 8460 0.23 54 10860 0.295 62
1320 0.036 21 3720 0.101 36 6120 0.166 46 8520 0.232 54 10920 0.297 63
1380 0.038 22 3780 0.103 36 6180 0.168 46 8580 0.233 54 10980 0.299 63
1440 0.039 22 3840 0.104 36 6240 0.17 46 8640 0.235 54 11040 0.3 63
1500 0.041 23 3900 0.106 37 6300 0.171 47 8700 0.237 55 11100 0.302 63
1560 0.042 23 3960 0.108 37 6360 0.173 47 8760 0.238 55 11160 0.303 63
1620 0.044 24 4020 0.109 37 6420 0.175 47 8820 0.24 55 11220 0.305 63
1680 0.046 24 4080 0.111 38 6480 0.176 47 8880 0.241 55 11280 0.307 63
1740 0.047 24 4140 0.113 38 6540 0.178 48 8940 0.243 55 11340 0.308 63
1800 0.049 25 4200 0.114 38 6600 0.179 48 9000 0.245 56 11400 0.31 63
1860 0.051 25 4260 0.116 38 6660 0.181 48 9060 0.246 56 11460 0.312 64
1920 0.052 26 4320 0.117 39 6720 0.183 48 9120 0.248 56 11520 0.313 64
1980 0.054 26 4380 0.119 39 6780 0.184 48 9180 0.25 56 11580 0.315 64
2040 0.055 26 4440 0.121 39 6840 0.186 49 9240 0.251 56 11640 0.316 64
2100 0.057 27 4500 0.122 39 6900 0.188 49 9300 0.253 57 11700 0.318 64
2160 0.059 27 4560 0.124 40 6960 0.189 49 9360 0.255 57 11760 0.32 64
2220 0.06 28 4620 0.126 40 7020 0.191 49 9420 0.256 57 11820 0.321 64
2280 0.062 28 4680 0.127 40 7080 0.193 49 9480 0.258 57 11880 0.323 64
2340 0.064 29 4740 0.129 40 7140 0.194 50 9540 0.259 57 11940 0.325 64
2400 0.065 29 4800 0.131 41 7200 0.196 50 9600 0.261 58 12000 0.326 64
KÕt Qu¶ TÝnh §é Cè KÕt Theo Thêi Gian