Đất 6 - Cơ bản cơ học đất

Chia sẻ: Hồ Diễm | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Newton 1st law: F~m*a SI unit: F = m*a; 1 N = 1kg*m/s2; VD hãy tính gia tốc ban đầu của tảng đá nặng 500 ký trên mặt phẳng nghiêng 30o. Lực: Normal stress (ứng suất thường) σ=trọng lượng/A: Trọng lượng W = khối lượng x g; Khối lượng m = γ*A*z = σ(z) = γ*g*z VD: tỷ trọng trung bình của đất là 2000kg/m3. Hỏi lực thông trường tác động lên bề mặt đất ở độ sâu 3 m là bao nhiêu?

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đất 6 - Cơ bản cơ học đất

Đất 06 cơ bản cơ học đất Nguyễn Kim Thanh 2008
landslides Trượt đất tại CA, Hoa Kỳ,
landslices
Lực • Newton 1st law: F~m*a SI unit: F = m*a; mg sinθ 1 N = 1kg*m/s2; mg • VD hãy tính gia tốc ban đầu của tảng đá nặng 500 ký trên mặt phẳng nghiêng 30o.
presure unit conversion mm mm cm Pa psi atms. oz/in² Kg/cm² Hg cmHg mbar bar kPa H2O H2O (N/m²) (Torr) 1 0.0681 703.8 70.38 16 0.0704 51.715 5.17 68.95 0.0689 6,895 6.895 14.7 1 10,343 1,034.3 235.1 1.033 760 76 1013 1.013 101,325 101.3 0.0361 0.00246 25.4 2.54 0.5775 0.00254 1.866 0.187 2.488 0.00249 248.8 0.249 0.001421 0.000097 1 0.1 0.0227 0.0001 0.0735 0.00735 0.098 0.000098 9.8 0.0098 0.01421 0.000967 10 1 0.227 0.001 0.735 0.0735 0.98 0.00098 98 0.098 0.0625 0.00425 43.986 4.40 1 0.0044 3.232 0.3232 4.31 0.00431 431 0.431 14.22 0.968 100,010 1,001 227.6 1 735.6 73.56 980.7 0.981 98,067 98.07 0.4912 0.03342 345.7 34.57 7.858 0.0345 25.4 2.54 33.86 0.0339 3,386 3.386 0.01934 0.001316 13.61 1.361 0.310 0.00136 1 0.1 1.333 0.001333 133.3 0.1333 0.1934 0.01316 136.1 13.61 3.10 0.0136 10 1 13.33 0.01333 1,333 1.333 0.0145 0.000987 10.21 1.021 0.2321 0.00102 0.75 0.075 1 0.001 100 0.1 14.504 0.987 10,210 1021 232.1 1.02 750 75 1,000 1 100,000 100 0.000145 0.00001 0.102 0.0102 0.00232 0.00001 0.0075 0.00075 0.01 0.00001 1 0.001 0.14504 0.00987 102.07 10.207 2.321 0.0102 7.5 0.75 10 0.01 1,000 1 145.04 9.869 102,074 10,207 2321 10.2 7500 750 10,000 10 1,000,000 1,000
Lực • Normal stress (ứng suất thường) σ=trọng lượng/A: • Trọng lượng W = khối lượng x g; • Khối lượng m = γ*A*z ⇒ σ(z) = γ*g*z • VD: tỷ trọng trung bình của đất là 2000kg/m3. Hỏi lực thông trường tác động lên bề mặt đất ở độ sâu 3 m là bao nhiêu?
điểm đứt gãy Mohr-Coulomb failure criterion σn τ The limiting shear stress (soil strength) is given by τ = c + σn tan φ where c = cohesion (apparent) φ = friction angle
Độ bền tính chất của vật liệu hạt rời • xét lực tác động của R các hạt rời lên 1 mặt phẳng: F • Khi α →Φ: hạt cát bắt đầu lăn => Như vậy F → Fc; α Lúc này Fc/R=µ: hệ số W ma sát tĩnh (trong). • Cát: 27o-40o • Như vậy: µ = Fc/R=??? = tan Φ • Sỏi: 40o-50o; • Hay: Fc=RtanΦ= µ.
Độ bền tính chất của vật liệu hạt rời (2) Với nhiều hạt: n*Fc=n*R*tanΦ
Ứng suất, sức bền và sức căng (stress, strength and strain) • Stress: W/A (Pa) • Strain=ΔL/L • ΔL/L=tanβ • β: “shear” angle; • E=stress/strain =constant; (“Young’s modulus”) • Tensile stress: • Tensile strain:
“Shear box” • “Normal stress”: W • Shearing force: F • Area: A; Shear stress τ = F/A; shear strehgth: s = maxF/A = shear stress tại đứt gãy Tại đứt gãy: τ→s;
shear van Lực F trên đọan d = Fd (“torque”); =>lực tạo ra τA và moment là τAr, như vậy: τAr=Fd; tạị đứt gãy τ →=s; vậy s=Fcd/(Ar)
sức bền đất Đất không dính với n hạt: nFc/A = (nR/A) tanΦ hay s = σtanΦ -σ: normal stress -Kết hợp với phương trình trước: s = y*g*z tanΦ
sức bền đất (2) • Đất dính, theo Coulomb • s = C+σ*tanФ • Ví dụ: Một mẫu đất nguyên dạng (chưa làm vỡ) được cắt thành 2 phần, mỗi phần được đặt vào 1 shear box (hình 6.1 2). Ở shear box 1 có khối lượng là 10kg, và lực cần thiết để cắt là mẫu 1 là 100N. Mẫu 2 được chất với khối lượng là 30 kg, và lực cần thiết để cắt là 200 N. Nếu mặt phẳng cắt của đất trong shear box là 0.2 m2, hãy tính sức bền dính và sức bền do ma sát đối với đất này
Ví dụ 2 Một hào với các tường được đào mà ở đó đặc tính vật lý của đất giả sử là khá đồng nhất cho đến độ sâu , H, của hào (xem hình). Phần hatch đậm như hình vẽ của bờ đất có thể trượt vào trong hào, và có thể thấy góc trượt là (45 + Ф/2) theo chiều ngang. Hãy lập công thức tính trọng lượng W? (2) Nếu γ = 1600 kgm-3 , H = 5 m, g = 9.8 ms-2 and Ф = 38°, W sẽ bằng bao nhiêu? (3) hãy vẽ sơ đồ phân bố lực có thể tạo nên đứt gãy như trong trường hợp 1,? (4) hãt thiết lập công thức liên hệ đối với lực chống cắt, τ, tác dụng lên mặt phẳng tiềm năng có thể bị đứt gãy (5) nếu sức bền đất trung bình trên thành của hào là 100kPa (100000Pa), như vậy liệu đứt gãy có thể xãy ra không với các số liệu đã cho trong câu 2,?
Kết quả Đầu tiên có thể cho thấy trọng lực , W, của phần đất có thể trượt theo mỗi mét chiều dài của hào: W= (γ/2)H2gtan(45-Ф/2) (N/m). → W=khối lượng *g = γ*thể tích*g = γ*g*1/2* (rộng *cao) * 1m (N/m) hay W= γ *g*1/2*H2tan(45-Φ/2) (N/m) 2) W = 95.6 * 104 N/m. (4) ứng suất cắt = (lực/m) tác động song song với mặt phẳng cắt/ diện tích của 1 m chiều dài của mặt phẳng đứt gãy - Diện tích của mặt phẳng đứt gãy = H/cos(45-Ф/2)* 1m - Trên hình vẽ cho thấy lực tác dụng song song với mặt phẳng đứt gãy Wcos(45-Ф/2) Vậy, τ =W*cos2(45-Ф/2)/H (????) (5) thay W=95,6*104N/m vào công thức trên ta có: τ =155kPa. Vậy? Với kếtquả này cho thấy kết quả đứt gãy có thể xảy ra.
Tác động của nước τs=ρgh=2T/r •s = σe+τs →công thức Coulomb's phải viết lại: s=Ce+ σetanФe rõ ràng là lực hút (suction) τs làm tăng sức bền của cát
Lực căng bề mặt của Nước nằm chính giữa nước giữ cho các hạt các họat làm cho đất lại với nhau chúng có xu hướng “xa” nhau
ảnh hưởng của lược hút và độ bão hòa trên ứng suất có ích •s = σe+χτs trong đó: 0 ≤ χ ≤1; σ = σe + u; (u: positive pore presure) Hay σe = σ - u.
Ví dụ: sự ảnh hướng của nước Giả thiết rằng góc ma sát trong (Φ) của 1 đất pha sét liên quan đến lượng nước chứa trong đất θ bởi công thức: Φ = 27 - 45θ (độ) Sức bền dính (C) của đất cho bởi C = 4000 - 8000θ (Nm-2) Tỷ trọng ướt của đất: γ = 1200 + 1000θ (kgm-3) • Hãy tính sức bền (shear strength) s của đất ở độ sâu 2 m, khi (a) when θ = 0.1 and (b) θ = 0.4.