Embed Size (px)
Citation preview
2
NHẬP MÔN CƠ ĐẤTNHNHẬẬP MÔN CƠ ĐP MÔN CƠ ĐẤẤTT
Đặc điểm môn họcI. Hiểu biết Cơ học đất là bắt buộc để xử lý tốt các vấn đề về thiết kế và thi công Nền Móng
II. Cơ học đất liên quan đến nhiều lĩnh vực Địa chất công trình + Cơ học kết cấu + Sức bền vật liệu + Thủy lực + Phương pháp thống kê. III. Đất là loại vật liệu rời rạc, đa nguyên và phức tạpIV. Cơ học đất là môn học có tính thực tế và ứng dụng cao
3
4
Mục đích môn học (Michel Dysly)
NÊN:Học Cơ học đất để Hiểu Cơ học đất, Sử dụng, vận dụng nó để giải quyết các vấn đề, Nhận biết các điểm đặc trưng
KHÔNG NÊN:Học thuộc lòng các công thức mà người ta có thể tra cứu dễ dàng trong các sách giáo khoa, chuyên ngành
5
Phương pháp học (Roy Whitlow)
Nắm vững nguyên lý cơ bản và
một số bài toán thực tế
6
Sách tham khảo:1. Cơ học đất – Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng
2. Cơ học đất – Phan Hồng Quân
3. Cơ học đất – Châu Ngọc Ẩn
4. Cơ học đất - Roy Whitlow
Vũ Công Ngữ
Ralph B. Peck
8
Nội dungI. Chỉ tiêu vật lý của đất và phân loại đất
II. Tính chất cơ học của đấtIII. Thí nghiệm hiện trườngIV. Tính ứng suất dưới đáy móng và trong nền đấtV. Tính lún cho nền đất VI. Sức chịu tải của nềnVII. Tường chắn đất
9
Phần 1: CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT & PHÂN LOẠI ĐẤT
PhPhầần 1: CHn 1: CHỈỈ TIÊU VTIÊU VẬẬT LÝ CT LÝ CỦỦA A ĐĐẤẤT & PHÂN LOT & PHÂN LOẠẠI ĐI ĐẤẤTT
Các chỉ tiêu vật lý của đất(, W, , n, e, S)
Phân loại đất(Đất rời : theo cấp phối – Đất dính : theo chỉ số dẻo)
Trạng thái của đất(Đất rời : độ chặt, độ bão hòa; Đất dính :độ sệt )
10
I1. CÁC THÀNH PHẦN ĐẤTI1. CI1. CÁÁC THC THÀÀNH PHNH PHẦẦN ĐN ĐẤẤTTKết cấu trái đất
Nhân trongNhân trong(cứng, nhiệt độ cao)
Nhân ngoNhân ngoàài i Nóng chảy
LLớớp php phủủ rrắắnn
LLớớp php phủủ mmềềmmVVỏỏ trtráái đi đấất t (rắn)
11
Chi tiết cấu tạo trái đất
VVỏỏllụục c đđịịaa
VVỏỏ đđạại i dươngdương
Nhiệt độ trái đất tăng theo độ sâu : 1°/35m
12
9. Nhân trong9. Nhân trong(cứng, nhiệt độ cao)
8. Nhân ngo8. Nhân ngoàài i Nóng chảy
6. L6. Lớớp php phủủ rrắắnn
4. L4. Lớớp php phủủ mmềềmm
1. V1. Vỏỏ trtráái đi đấất t (rắn)
13
Hoạt động kiến tạo địa tầng
Vỏ đại dương luôn chuyển động và tạo ra các đứt gãy, tạo ra sự dịch chuyển các lục địa, động đất, núi lửa, sóng thần…vv
14
15
Đất sinh ra từ đá và Đá sinh ra từ đất
16
17
Đất khác với thép, bê tông ở những điểm nào?
1. Đất là một loại vật liệu rời rạc
2. Đất hầu như không có giai đoạn làm việc đàn hồi tuyến tính (không tuân theo định luật Hook)
3. Cường độ chịu nén của đất có thể tăng theo ứng suất tác dụng
18
4. Bê tông chịu kéo kém, thép chịu kéo và nén như nhau. Đất hầu như không có khả năng chịu kéo và dễ dàng bị phá hoại do chịu cắt
5. Đất bị phá hoại do chịu cắt sẽ kèm theo sự tăng về thể tích (dilatation)
6. Đất có tính biến dạng lớn. Biến dạng phụ thuộc vào thời gian tác dụng lực và lịch sử của đất
19
7. Đất có lỗ rỗngvà có thể chứa nước. Nước ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của đất.
8. Đất có tính thấm (đặc biệt đối với đất cát)
20
8. Đất được tạo ra do quá trình kiến tạo phức tạp. Do đó khó xác định trạng thái ứng suất ban đầu, đặc biệt là ứng suất ngang
9. Đất có thể thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào vịtrí, độ sâu
21
Đất là loại vật liệu rời rạc bao gồm hạt đất và lỗ rỗng ( nước+khí)
Đá
Đất
Đá tạo bởi các khoáng chất có liên kết chặt chẽ với nhau
Thấu kính nước
Nước + Hơi nước
Hạt đất
Các thành phần đất
• Rắn+
• Lỏng+
• Khí
Khoáng vật+
Nước tự do, mao dẫn, nước lỗ rỗng
+Nước + hơi nước
Vỡ ra
Nếu nước lấp đầy lỗ rỗng thì đất bão hòa nước
I.3. KẾT CẤU ĐẤTI.3. KI.3. KẾẾT CT CẤẤU ĐU ĐẤẤTT
22
Màng nước liên kết
Nước tự do
Hạt đất
Nước trong đất bao gồm ba loại : nước tự do, nước liên kếtvà nước trong hạt đất
Nước trong Đất
Nước mao dẫn
Nước tựdo
Nước liên kết
Hạt đất
Mực nước
Nước mao dẫn có thể cao đến 3m. Với đất cát (>20m, do lỗrỗng lớn nên hầu như không có mao dẫn
24
Hình dáng hạt đất
Kích thước hạt đất Đất thô Đất mịn
Cuội Sỏi Cát to Cát bé Limon Sét
Hạt đất có nhiều hình dáng và kích cỡ khác nhau
Hạt đất càng to, tính thấm của đất càng lớn. Hạt bé đến mức nào đó (< 20m) sẽ tạo hiệu ứng bề mặt, gây tính dính, dẻo cho đất và cản trở dòng thấm
25
26
Đất hạt to hơn 20mm (đất
rời)
Đất hạt nhỏ hơn 20mm
- Hầu như không có mao dẫn- Không có tính dẻo, tính dính- Các hạt sắp xếp hỗn độn, không quy luật
- Có mao dẫn;- Có tính dẻo, tính dính;- Ứng xử phụ thuộc sự sắp xếp, định hướng có quy luật;- Ứng xử phụ thuộc vào thành phần khoáng chất- Trạng thái phụ thuộc vào hàm lượng nước;
Đất rời thường là đất tốt để xây dựng
Đất dính có tính chất phức tạp hơn đất rời
27
Kết cấu bông Kết cấu tổ ong Kết cấu hạt đơn
Các dạng kết cấu đất dính
28
I2. CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤTI2. CI2. CÁÁC CHC CHỈỈ TIÊU VTIÊU VẬẬT LÝ CT LÝ CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
QVr
Thể tích và trọng lượng nước
Thể tích và Trọng lượng mẫu đất Thể tích và trọng lượng hạt
QV ;
nn QV ;
Thể tích và trọng lượng khí
hh QV ;
kk QV ;Lỗ rỗng
nkr VVV
29
Trọng lượng thểtích đất tự nhiên :
Trọng lượng thểtích hạt :
Trọng lượng thểtích đất khô :
Các chỉ tiêu có thứ nguyên
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
QVr0
hn QQQ
hnkhr VVVVVV
nkr VVV
VQ
h
hh VQ
VQh
k
= 7÷22 kN/m3
30
Các chỉ tiêu không thứ nguyên
Khí
Lỏng
Rắn
Độ rỗng
Hệ số rỗng
Mức bão hòa
Độ ẩm
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
QVr0
VVn r
h
r
VVe
r
n
VVS
%100.h
n
QQW
31
Ý nghĩa các chỉ tiêu vật lý
• , W, : Mô tả trạng thái của đất, phân loại đất
• k : Đánh giá độ chặt của đất
• e, n : Đặc trưng biến dạng của đất, trạng thái đất cát
• S : Trạng thái bão hòa của đất
• : Liên quan đến trạng thái ứng suất của đất
S
S
e
n
S
33
00
h
hh
VQ
Tỷ trọng hạt đất :
Hạt cát : = 2,6 đến 2,67;Hạt sét : = 2,65 đến 2,74
k
dn
34
Mẫu đấtChia ra làm 4 phần
Sấy khô
Cân
Cân
Sàng khô
Xác định cấp phối bằng sàng
35
• Không xác định được cấp phối đất sét bằng phương pháp sàng
36
Xác định cấp phối bằng phương pháp lắng
37
Cấp phối đất, hệ số đồng đều Cu
• Cu < 5: Đất rất đồng nhất;• 5 ≤ Cu ≤ 15 : Đất đồng nhất trung bình;• Cu > 15 : Đất rất không đồng nhất10
60
DDCu
Đất đồng nhất là đất cóđường kính các hạt xấp xỉ bẳng nhau và ngược lại
• Cu tăng
38
Trục tung : trọng lượng hạt lũy kế lọt qua sàng (%);
Trục hoành : đường kính hạt (logarit)
Trục tung : trọng lượng hạt lũy kế lọt qua sàng (%);
Trục hoành : đường kính hạt (logarit)
60
D60
39
Đất có cấp phối tốt là đất có hàm lượng hạt bé nhiều, hạt lớn ít, đễ đầm nén, làm chặt và ngược lại
Đánh giá cấp phối đất, độ cong cấp phối Cc
1 ≤ Cc ≤ 3 : Đất có cấp phối tốt;
• Cc tăng
1060
230
.)(DD
DCc
40
Đường kính hạt (mm)
Phần trăm khối lượng
41
10
60
DDCu
1060
230
.)(DD
DCc
42
Phân loại đất
Đất rời Đất dính
Xác định trạng thái theo: •Độ chặt D, độ rỗng e• Độ bão hòa S
Xác định trạng thái theo: • Độ ẩm W• Độ sệt B
• Đất cát (Wd <1) • Đất sét• Á cát, á sét
I.4. CÁC TRẠNG THÁI CỦA ĐẤTI.4. CI.4. CÁÁC TRC TRẠẠNG THNG THÁÁI CI CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
(Wd>1)
43
Phân loại đất rời theo cấp phốiĐẤT RỜITCVN 9362:2012
• Xét các điều kiện từ trên xuống dưới (1 đến 8). Điều kiện nào thỏa mãn đầu tiên thì đất có tên gọi tương ứng.
44
Trạng thái đất rời theo độ chặt tương đối D
D
• D <= 1/3 : Đất cát rời • 1/3 < D < 2/3 : Đất cát chặt vừa • 2/3 < D < 1 : Đất cát chặt
•Thông thường độ chặt của cát được xác định bằng thínghiệm hiện trường (vì khó lấy mẫu nguyên dạng để thínghiệm trong phòng)
46
•Nếu đất chỉ có một loại cỡ hạt thì emin = 0,35 và emax =0.92
47
Trạng thái đất theo loại cát và hệ số rỗng e
48
Trạng thái ẩm đất rời theo độ bão hòa nước S
Phân loại trạng thái ẩm đất cát
SS
S
• Đất ở trạng thái bão hòa nước sẽ chịu lực đẩy Archimet (lực đẩy nổi.
0 bhđn
49
Trạng thái đất dính theo độ ẩm W
Cứng Nửa Cứng Dẻo Nhão
Wd Wch W
W<WdW=Wch
W=Wd
BIẾN DẠNG
ỨNG SUẤT
Trạng thái chảy : Không có khả năng chịu lực;Trạng thái dẻo : Biến dạng lớn, biến dạng chảy dẻo;Trạng thái nửa cứng : Biến dạng đàn hồi, bị co ngót khi W giảm;Trạng thái cứng : Biến dạng đàn hồi, không bị co ngót khi W giảm
ĐẤT DÍNH
50
Trạng thái chảy Trạng thái dẻo Trạng thái cứng
Màng nước
Trạng thái của đất sét phụ thuộc vào lượng nước trong đất (độ ẩm W)
• Khi lớp nước bao quanh hạt đất dày, các hạt đất không còn tiếp xúc trực tiếp với nhau đất sẽ mất đi khả năng chịu cắt.
51
Xác định giới hạn dẻo Wd
- Đất ở trạng thái dẻo khi ta có thể tạo hình từ mẫu đất mà vẫn giữ được hình dạng đó;- Đất cát : Wd<1, đất dính Wd>1
52
Xác định giới hạn chảy Wch
Đất ở trạng thái chảy khi không thể giữ được hình dạng
53
Xác định giới hạn chảy Wch bằng dụng cụCasagrande
54
Phân loại đất dính theo chỉ số dẻo A
dch WWA Chỉ số dẻo :
55
Trạng thái đất dính theo độ sệt B
dch
d
WWWWB
Độ sệt :
56
Ví dụ 1a
Bảng I.5
%39W
213758 dch WWA
095,037583739
dch
d
WWWWB
Cho đất có : %37dW
%58chW
Đánh giá tính xây dựng của đất
Chỉ số dẻo
Độ sệt
Đất sét
Dẻo cứng
Đất sét Dẻo cứng có tính xây dựng tốt
57
0 hTỷ trọng hạt: Hạt cát : = 2,6 đến 2,67;
Hạt sét : = 2,65 đến 2,74
58
Ví dụ 1b
A
A
59
Ví dụ 23
03 /10;/6,17
%5,21;64,2mkNmkN
W
Cát hạt nhỏ, xác định trạng thái độ chặt, trạng thái ẩm
0 h822,01
6,17)5,2101,01(1064,21)01,01(0
We
Lời giải:
Bảng I.2
KL:Cát hạt nhỏ, trạng thái rời rạc (xốp)
60
69,06,17)5,2101,01(1064,2
6,1764,25,2101,0)01,01(
01,0
W
WSh
Mức bão hòa:
KL:Cát hạt nhỏ, trạng thái rời rạc (xốp), đất ẩm
Bảng I.3: Phân loại trạng thái ẩm đất cát
SS
S
Ví dụ 3a Xác định tên đất
Lời giải:- Hạt có đường kính d>200mm (d*=200mm)không quá 5%;- Hạt có d>10mm (d*=10mm) chiếm 5%;- Hạt có d>2mm (d*=2mm) chiếm 5+7,5+10 = 22,5%;- Hạt có d>0,5mm (d*=0,5mm) chiếm (22,5+15+25) = 62,5%;
10mm5%
5mm 7.5%
2mm 10%
1mm 15%
0.5mm 25%
0.25mm 30%
0.1mm 5%
2.5%
62
Hạt có d>0,5mm (d*=0,5mm) chiếm (22,5+15+25) = 62,5%;
KL:Cát hạt to
63
Ví dụ 3b
64
Bảng I.6
65
S
S
66
Các câu hỏi ôn tập chương 11. Tại sao dùng các thí nghiệm hiện trường như (SPT,
CPT) để xác định độ chặt của cát lại chính xác hơn các thí nghiệm thực hiện trong phòng?
2. Nêu phương pháp xác định giới hạn dẻo của đất sét.3. Nêu phương pháp xác định giới hạn chảy (nhão) của đất
sét. 4. Kể tên các trạng thái của đất sét ? (trang 35). Để xác
định trạng thái của đất sét ta có thể dùng những chỉ sốnào?
5. Kể tên các trạng thái của cát theo hệ số rỗng và độ ẩm. (trang 32).
6. Nêu các phương pháp để phân biệt đất rời và đất dính.7. Định nghĩa cấp phối đất, nêu phương pháp thí nghiệm
xác định cấp phối.8. Nêu cách phân loại đất hạt thô và đất hạt mịn thông qua
cấp phối. Đất hạt thô được phân ra thành những nhóm nào, đất hạt mịn được phân ra thành những nhóm nào?
67
Kiểm tra 1:1. Định nghĩa giới hạn dẻo và giới hạn chảy (nhão) của đất
sét. Nêu các phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới hạn nhão. Nêu các trạng thái của đất sét theo độ ẩm. Nêu công thức tính hệ số dẻo và độ sệt.
2. Nêu tên các thí nghiệm trong phòng để xác định tính kháng cắt của đất. Vẽ đồ thị thí nghiệm sức kháng cắt của đất. Nêu các đại lượng đặc trưng cho sức kháng cắt của đất. Sức kháng cắt của đất cát phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Sức kháng cắt của đất sét phụ thuộc những yếu tố nào ?
3. Nêu sơ lược nguyên lý và cách thí nghiệm SPT. Dựa vào chỉ số N của SPT, ta có thể xác định được các đặc trưng cơ lý nào của đất ? Nêu các ưu nhược điểm của thínghiệm SPT.?
4. Nêu sự khác nhau giữa tải trọng tiếp xúc ptx và tải trọng gây lún pgl. Viết công thức quan hệ giữa ptx và pgl.
68
Kiểm tra 2:1. Nêu các trạng thái của đất rời theo độ chặt. Nêu lý do tại sao
việc xác định độ chặt của đất rời bằng thí nghiệm trong phòng thường không chính xác bằng các thí nghiệm ở hiện trường (SPT, CPT) ? Nêu công thức tính độ chặt tương đối ;.
2. Nêu tên các loại thí nghiệm xác định tính nén lún của đất. Hệsố nào đặc trưng cho biến dạng nén lún của đất ? Khi đất bịlún, hệ số rỗng của đất thay đổi như thế nào ?
3. Nêu sơ lược nguyên lý và cách thí nghiệm CPT. Dựa vào chỉsố qc của CPT, ta có thể xác định được các đặc trưng cơ lý nào của đất ? Nêu các ưu nhược điểm của thí nghiệm CPT.
4. Nêu các nguyên nhân gây ra ứng suất trong đất. Nêu các thành phần ứng suất trong đất dưới đáy công trình. Ứng suất do trọng lượng bản đất nền gây ra tăng hay giảm theo chiều sâu ? Ứng suất gây lún do tải trọng công trình gây ra tăng hay giảm theo chiều sâu ? Viết công thức quan hệ giữa ptx vàpgl.
69
Chương 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
Chương Chương 2: T2: TÍÍNH CHNH CHẤẤT T CƠ HCƠ HỌỌC CC CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
Tính thấm (hệ số thấm k, Gradien thủy lực I)
Tính lún (hệ số nén lún a, mô đun biến dạng E, hệ sốnở ngang 0)
Tính cắt (lực dính c, góc ma sát trong )
Đầm chặt
70
“Nước chảy chỗ trũng”. Điều kiện để có dòng chảy là có chênh lệch về cao độ, áp lực nước
71
Nước ngầm bị giới hạn và chảy dưới tầng sét không thấm nước
73
Nước mao dẫn trong đất sét có thể lên đến 3m, trong đất cát nước mao dẫn không đáng kể
74
Ứng suất hữu hiệu, áp lực nước lỗ rỗng
Lực pháp tuyến toàn phầnLực pháp tuyến hạt-hạtÁp lực nước lỗ rỗngDiện tích toàn phầnDiện tích tiếp xúc hạt-hạt
rất nhỏ so với nên
ứng suất tổng ứng suất hữu hiệu
Từ đó
Chất lỏng chỉ truyền được ứng suất pháp mà không truyền được ứng suất tiếp. Khi không có sự tiếp xúc hạt -hạt, sẽ cóhiện tượng cát chảy
75
Mô hình Terzaghi
u '
Ứng suất hữu hiệu ’
u: Áp lực nước lỗ rỗng
76
TÍNH THẤM CỦA ĐẤT
V= k.II = (HTB – HTA)/Lq = k.i.AA= (HTB + HTA)/2.B
L
Dụng cụ quan trắc mực nước ngầm
78
Gradient thủy lực I, hệ số thấm k
Vận tốc dòng thấm (biểu kiến): V= k.IGradien thủy lực : I = H/LLưu lượng dòng thấm : q = k.i.ATiết diện ngang dòng thấm (biểu kiến): A
Vận tốc dòng thấm thực qua lỗrỗng:
nv
eevvth
1
A
1
eeAAth
79
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Định luật Darcy – Hệ số thấm
v = k.I
• v : Vận tốc thấm (mm/s)• k : Hệ số thấm (mm/s)
80
Thí nghiệm xác định hệ số thấm k
Pp cột nước không đổi (thường áp dụng cho đất cát)
• A : Diện tích ngang của mẫu (mm2) • Q : lượng nước thoát ra (mm3) • q = Q/t : lưu lượng nước (mm3/s)
• H : độ chênh cao mực nước (mm)
• L : khoảng cách hai ống đo áp (mm)
Mô hình thí nghiệm thấm
Mực nước cố định
Xả tràn
Cấp nước liên tục
Van khóa 2
Van khóa 1 H
L
81
Ví dụ II.1
K = 1,16 m/S
82
Pp cột nước thay đổi (thường áp dụng cho đất sét)
Mực nước ở thời gian t1 : h1 (t1)
Mực nước ở thời gian t2: h2 (t2)
Các ống có tiết diện a khác nhau
83
Sự khác nhau giữa pp cột nước không đổi và thay đổi
Cột nước không đổi H=const Cột nước thay đổi H≠const
Cho đất thấm nhiều
Cho đất thấm ít
•Lưu ý rằng trên thực tế Hệ số thấm k của đất không phải là một hằng số !!!
84
Điều kiện đủ của dòng thấm : Gradient thủy lực ban đầu I0
•Đất cát thấm nước tốt, còn đất sét thì ngược lại
• Đất rời v=k.I
• Đất dính v=k.(I-I0)
•Đào hố đến độ sâu nào sẽ có dòng thấm (có nước ở đáy hố đào)?
86
h1
h2
h3
Dòng thấm song song
•Khảo sát tiết diện đứng có bề rộng b:
niiii 321
87
Dòng thấm vuông góc
kv3
h3kv2
h2kv1
h1
h1h2h3
321 qqq
Hhhh 321
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng) thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Khi bơm hoặc hút nước sẽ tạp ra áp lực thủy động j =I.0. Nếu lực j > đn, tức i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽ mất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
Khi j =I.0 > đn, sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi hay “Cát chảy”
1
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Khi bơm hoặc hút nước sẽ tạp ra áp lực thủy động.Áp lực thủy động có chiều cùng chiều dòng chảy
dt uu '
0.ij
00.Hut
zjud .
0H
z
A
Thí nghiệm hút nước trong tầng bị chặn, D=const
Mức độ hạ chiều cao cột nước tại các điểm phụthuộc vào lưu lượng bơm nước và khoảng cách đến giếng bơm
r
D
12
12 )/ln(2 hh
rrDqk
drdhi
drdhkDrikAq ....2..
dhkqD
rdr ...2
-Tại r1 và r2, chiều cao D = const;- Lưu lượng nước thấm vào vòng thấm tại các điểm là như nhau vàbằng lưu lượng máy bơm q
A = 2.r.D : Diện tích ướt
Thí nghiệm hút nước trong tầng không bị chặn
942
122
12 )/ln(hhrrqk
drdhi
drdhkhrikAq ....2.. dhhk
qrdr ...2
r
A = 2.r.D : Diện tích ướt
h
95
Dòng thấm hai chiều
0
yv
xv yx
02
2
2
2
yx
hk.
Hiện tượng khai thác nước ngầm (không có dòng chảy – không có áp lực thủy động)
Đề 1997:- Mực nước ngầm hạ thấp
3m từ cốt tự nhiên- Độ bão hòa của đất
trên mực nước ngầm giảm 20%.
- Tính ứng suất hữu hiệu ở phân tố đất nằm giữa lớp sét trước và sau khi hạ nước ngầm;
- Nhận xét ảnh hưởng của việc khai thác nước ngầm đối với các công trình đô thị
97
kPa 93,9 9.81)-(18 x 4 9.81)-6x(20 .'1
)1(
z
n
iiizzz uhu
Trước khi hạ mực nước ngầm
Ứng suất hữu hiệu z
n
iiizzz uhu
1.'
Sau khi hạ nước ngầm:
Trọng lượng riêng đất trên nước ngầm thay đổi: γ = 17 + (1 – 0.2)(20 – 17) = 19.4 kN/m3;
kPa 120.2 9.81)-4x(18 9.81)- x(203 19.4 x 3
.'1
)2(
z
n
iiizzz uhu
98
00.Huz
Khai thác nước ngầm làm tăng ứng suất hữu hiệu (cóhiệu), làm đất bị lún
Chênh lệch ứng suất hữu hiệu trước và sau khi hạ nước ngầm:
24,1kPa93,9)- 120.2('' )1()2( zz
Thí nghiệm thấm đứng (có áp lực thủy động)
III keA ;;
IIIIII keA ;;
Đề 2010:- a) Hãy xác định vận tốc thực của dòng thấm ổn định qua
đất trong thí nghiệm. Biết AI = 0.38m2, kI = 1 cm/s và eI =0.8; phần II có AII = 0.19m2; kII = 0.5 cm/s và eII = 0.6.
- b) Cho đất có bh =20 kN/m3. Hãy xác định và ’ tại A – A.
101
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Định luật Darcy – Hệ số thấm
v = k. I
• v : Vận tốc thấm (mm/s)• k : Hệ số thấm (mm/s)
Vận tốc dòng thấm thực qua lỗ rỗng: n
veevvth
1
1H
2H H
Thấm vuông góc qua nhiều lớp đất khác nhau:1). q =const;2). H =Hi
1). q1 = q2 hay AI.vI = AII.vII hay AI.I1.kI = AII.I2.kII2). ΔH1 + ΔH2 = ΔH hay I1.ΔL1 + I2.ΔL2 = ΔH.Giải ta được: I1 = 1; I2 = 4+ Vận tốc thấm qua phần I: v1 = 1 x 1 = 1 (cm/s) – vận tốc thực của dòng thấm vth = v/n = v (1+e)/e= 1 x 1.8 / 0.8 = 2.25 cm/s+ Vận tốc thấm qua phần II: v2 = 4 x 0.5 = 2 (cm/s) – vận tốc thực v* = 2 x (1 + 0.6)/0.6 = 5.33 cm/s
1H
2H H
dt uu '
Ứng suất hữu hiệu
ut: Áp lực tĩnh
00.Hut
ud: Áp lực động
dd Hiu .. 0
Ứng suất tổng tại A: 20 /6022 mkNbh
Áp lực tĩnh tại A : 200 /40410. mkNHut
Áp lực động tại A : 2101 /202101.. mkNHiu dd
2' /40 mkNuu dt Ứng suất hữu hiệu tại A
Đóng van
Trường hợp van đóng lại thì ứng suất hữu hiệu tại A-A thay đổi thế nào (không còn áp lực động)?
105
Bơm hạ mực nước ngầm trong hố móng
106
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng) thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽmất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
107
Lưu ý : Lời giải trên chưa tính đến áp lực thủy động
dt uu '
Ứng suất hữu hiệu
ut: Áp lực tĩnh
00.Hut
ud: Áp lực động
ziud .. 0
0.ijd 0.ij
ud dương nếu hướng xuống dưới vàâm nếu hướng lên trên. z trong công
thức ud tính từ mặt đất
0.ij 0.ij
109
Bơm hạ mực nước ngầm
Cách làm giống thí nghiệm thấm vuông góc qua nhiều lớp đất khác nhau
110
Dòng thấm vuông góc
kv3
h3kv2
h2kv1
h1
h1h2h3
321 qqq
321 vvv Nếu A không đổi:
111
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng) thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽmất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
Khi bơm hoặc hút nước sẽtạp ra áp lực thủy động: 0.ij dt uu '
112
113
114
115
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng) thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽmất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
Khi bơm hoặc hút nước sẽtạp ra áp lực thủy động: Wij . dt uu '
116
Cần lưu ý chiều của ud. Chiều của ud làchiều của dòng thấm
117
119
Phương pháp giống thí nghiệm thấm ngang qua nhiều lớp đất + thí nghiệm hút nước trong tầng không bị chặn
r
2h
A = 2.r.D : Diện tích ướt
h
121
122
123
Pp cột nước thay đổi (thường áp dụng cho đất sét)
Mực nước ở thời gian t1 : h1 (t1)
Mực nước ở thời gian t2: h2 (t2)
Các ống có tiết diện a khác nhau
124
125
Câu b là bài toán thấm đứng qua nhiều lớp đất, áp dụng vi = const
Câu a là bài toán thấm ngang qua nhiều lớp đất, áp dụng ii = const
126
127
128
129
130
Đề 2002:1. Hãy xác định góc dốc giới hạn của mái 2. Nếu yêu cầu hệ số an toàn Fs = 1.5 thì góc mái dốc phải là
bao nhiêu?Cho biết cát bão hòa có trọng lượng riêng γ = 18 kN/m3, φ= 300 , Cho phép dùng γ0 = 10 kN/m3.
Thấm qua mái dốc
cos..cos. dVdQN dnLực pháp tuyến :
Lực tiếp tuyến : )sin.cos..(.sin. 0 dndVdVjdQT
tgdVtgNT dngh .cos... Lực tiếp tuyến tới hạn:
Điều kiện không trượt : 1)sin.cos..(
.cos..
0
dn
dnghs dV
tgdVTT
F
?5.7 8
5
Sét pha
Cát kết
11
Chảy đất dưới đáy hố
Gợi ý:- Điều kiện thấm trong đất dính;- Điều kiện xẩy ra hiện tượng chảy đất
TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT, CỐ KẾT THẤMTERZAGHI
Khác với bê tông, cốt thép. Muốn biết biến dạng của đất cần biết thời gian tác dụng
lực và quá khứchịu lực của
đất
v 1
v 1
h
32
h
32
Trạng thái ứng suất điển hình trong đất
: Ứng suất nén chính lớn nhất : Ứng suất nén chính bé nhất
136
Thí nghiệm bàn nén hiện trường
138
Đất lún từ từ và quan hệ p-s là phi tuyến
Đất có độ lún dư, như vậy làm việc không đàn hồi
Xác định mô đun biến dạng E0. (mô đun biến dạng khác mô đun đàn hồi)
Đất càng tốt, hệ số 0 càng nhỏ và E càng lớn
b : bề rộng bàn nén : hệ số phụ thuộc hình dạng bàn nén0 : hệ số nở ngang
141
Quan hệ độ lún – thời gian
So sánh tốc độ lún của đất cát và đất sét có nước ?
P =25kPaP =50kPaP =75kPaP =100kPa
P =120kPa
P =150kPa
P =175kPa
15 60
Xác định tải trọng cho phép từ đường cong Sđt = f(p)
Pcd
[P] =0,8.Pcd
Thế nào gọi là trạng thái phá hoại của đất ?
Thí nghiệm nén một chiều không nở hông
p
Đất
Đá xốp
p
t
s
144
Nén một chiều không nởhông
si
i
Chiều cao ban đầu của mẫu
Độ lún mẫu dưới ứng suất i
0 =0 H0 s0 =0 e0
i ≠0 Hi si =H0-Hi ei
)1( 00
0 eHsee i
i
Chu trình xuôi
1)1(
1)0(
)0(0
)0(
00
W
ek
Tại thời điểm ban đầu, thí nghiệm xác định W, để tính e0:
0 =0 H0 s0 =0 e0
i ≠0 Hi si =H0-Hi ei
Chu trình ngược
n ≠0 Hn sn =H0-Hn en
1)1(1)(
0
)(
0
nnk
nWe
Tại thời điểm n, thí nghiệm xác định W, để tính en:
147
e
e0
e1
e2
e
e1
e2
Kết quả thí nghiệm
a : hệ số nén
1 21 2
)( 1121 aee
)lg(
si
i
Chiều cao ban đầu của mẫu
Độ lún mẫu dưới ứng suất i
01 ee
HH
VV
ae
VmVeaV v ....
1 0
01 eamv
Hệ số nén thể tích Mô đun nén của đất
121.1 2
vn mE
Khái niệm về sự cố kết1. Khi mẫu nằm trong đất mẫu chịu ứng suất thẳng đứng v, dưới ứng suất này đất không bị biến dạng. Đất có hệ số rỗng ev
si
i
2. Mẫu đem lên mặt đất, mẫu không còn chịu v mà chịu 0 = 0. Mẫu có hệ số rỗng e0 ≠ ev
3. Thực tế e0 ~ ev. Vậy trong khoảng 0 đến v mẫu hầu như không biến dạng
00
1. Đoạn A-B, trong khoảng 0 đến v mẫu hầu như không biến dạng
3. Đoạn B-C, trong khoảng > v mẫu bị biến dạng,
2. Tại B, = v
v
cOCR
00 vc
Nếu ứng suất tại B là c ≠ v :
> 1 : Quá cố kết
= 1 : Cố kết thường
< 1 : Chưa cố kết
v : Ứng suất đất chịu hiện tạic : Ứng suất lớn nhất đất đã chịu trong quákhứ
San mặt bằng
1v
cOCR
Lấp mặt bằng
1v
cOCR
Đất bị san ủi, chuyển đi chỗ khác
Đất chở từ nơi khác đến
Ứng dụng gia cố nền đất yếu
154
Phân tích sự khác nhau vềtrạng thái nén của đất trong thí nghiệm nén không nởhông và thí nghiệm bàn nén hiện trường?
Mẫu đất
Đá bọt
155
156
157
159
Mô hình Terzaghi
Mô hình Terzaghi:Đất bão hòa nước được
thay thế bằng lò xo trong nước
NướcLò xo (đất)
Đất bão hòaMô hình
Nước
zd1. Sét bão hòa nước, lún chỉ
do thoát nước;2. Hạt đất và nước không thay
đổi thể tích;3. kv = const; a = const
Các giả thiết
Sét bão hòa nước
Nền đá
tu
zuCv
2
2
.
Phương trình cốkết thấm một chiều Terzaghi
Hệ số cố kết
0.vv
v mkC
t=0, u = p với mọi z,
t≠0, z=h 0zu
t=∞, u=0 với mọi z
Đất hoàn toàn chưa cố kết
Đất cố kết hoàn toàn
0' ),( tz
ptz ),('
Các điều kiện biên (sơ đồ 1)
Tại z=h, u=umax
Ứng suất hữu hiệu của phân tố
Lời giải Terzaghi
0.vv
v mkC
Độ lún toàn bộ nền tại thời điểm t:
Biến dạng lún của phân tố
t=0, u = p với mọi z,
Đất hoàn toàn chưa cố kết
0' ),( tz
t=∞, u=0 với mọi z
Đất cố kết hoàn toàn
ptz ),('
t≠0, z=h 0zu
0S
HpmS v ..
HpmS v ..
Đất cố kết U(t)=S(t)/S∞ :
Đất cố kết hoàn toàn
HpmS v ..
0.vv
v mkC
01 eamv
Như vậy để biết độ lún tại thời điểm t, cần biết kv, a, e0, p, H
)(.),('.),('.00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
h
dztzt0
),(')(
01 eamv
0.vv
v mkC
Hệ số thấm kv càng lớn, chiều dài dòng thấm h càng bé thì đất càng nhanh cố kết. Giảm h rất có lợi vìU phụ thuộc vào h2
NetU .81)( 2
Có thể xem đất cố kết hoàn toàn khi U(t)~1 (có thểlấy U(t)=0.9). Từ đó tính ra thời gian đất cố kết hoàn toàn
t=∞, u=0 với mọi z
Đất cố kết hoàn toàn
ptz ),(' HpmS v ..
LÝ THUYẾT
THỰC TẾ
99,0.81)( 2
NetU
tCó thể xem nhưĐất cố kết hoàn toàn
Gia cố nền đất yếu : tăng hệ số thấm, giảm chiều dài đường thoát nước
h2/h
2/h
Giảm chiều dài đườg thấm nếu có hai biên thoát nước trên và dưới
Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng
Xác định Cv từ thí nghiệm nén cố kết
si
i
Thời điểm đất cố kết hoàn toàn
constmkCv
vv
0.Cv trên thực tế thay đổi do kv và mv thay đổi
trong quá trình đất cố kết
Lấy U = 50% để tính Cv:
50
2
197,0thCv
Đề 2011:- Tải trọng nén trước p = 150 kPa - Độ lún của tầng sét sau 2 tháng là 200mm; sau 4 tháng là
278.8mm. Yêu cầu:a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
StStU )()(
)()(tUtSS
2
2
1
1
US
US
kPap 150
thángt 21
mmS 2001
thángt 42
mmS 8,2782
2
1
2
1
UU
SS
)(
2 .81)( tNetU
1
1
2
1
22
2
2
2
2
1
.81
.81
.81
.81
N
N
N
N
e
e
e
e
SS
1Ne
thCtN v .
4.)( 2
2
S
HpmS v ..
0.vv
v mkC
vk
b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
Đề 2004:- p = 100 kPa trên lớp sét dày 5m,- Lún của tầng sét sau 1 tháng là 100mm; sau 2 tháng là
139.4mm. Yêu cầu:- a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;- b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
StStU )()(
)()(tUtSS
2
2
1
1
US
US
2
1
2
1
UU
SS
)(
2 .81)( tNetU
1
1
2
1
22
2
2
2
2
1
.81
.81
.81
.81
N
N
N
N
e
e
e
e
SS
1Ne
thCtN v .
4.)( 2
2
S
Do t2 = 2t1 nên N2 = 2.N1
HpmS v ..
0.vv
v mkC
vk
a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;
b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
Đề 2011:- Gia tải nén trước p0 = 150 kPa. Sau 1 năm thì dỡ tải;- Xây dựng công trình có móng lớn, p =100 kPa. Nền- Đất sét dày 6m mv = 0.001 m2/kN; k = 5x10-10 m/s). Nằm
trên đá thấm nước- a) Tính chiều dày vùng quá nén sau khi dỡ tải- b) Tính độ lún ổn định sau khi xây dựng công trình
namtkPap
1,150
tkPap ,100
namtkPap 1,150 tkPap ,100
Vùng ứng suất quácố kết do p =150 kPa
Vùng ứng suất (sẽ) cố kết do p = 100 kPa
Vùng ứng suất quácố kết do p =150 kPa
Vùng ứng suất (sẽ) cố kết do p = 100 kPa
649.0.
4 vTe
0.vv
v mkC
,3mh
namtkPap 1,150 tkPap ,100
Độ sâu vùng quá tải: 100)(' z mz 8,0
m8,0
m8,0
)(.),('.),('.00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
2/8,0
mS 237,0
Đề 1998: - Đất gia tải trước có bấc
thấm đến 2p. - Biết mv = a0 = (e1 - e2)/(p2 -
p1)/(1 + e1) ; Cv - Sau khi chất tải đến thời
gian t1 thì dỡ tải trọng.- Công trình có tải trọng pTính độ lún ổn định
)(.),('.),('.00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
Thấm cả hai chiều, h = 8m
Đề 1998: - Sơ đồ A : Sau 72
ngày nền lún 24cm.
- kB = 2kAHãy xác định thời
gian để nền Sơ đồB lún 48cm.
Sơ đồ A : mmSA 48Sơ đồ B : mmSB 96
mmS tAA 24)72( mmS tBB 48?)(
HpmS v ..
01 eamv
0.vv
v mkC
5.0)()72(
A
tAtAA S
SU 5.0)(
?)(
B
tBtBB S
SU
mhA 8 mhB 8
mhh BA 8
Đề 2005: - Sơ đồ A: e0 = 1.4; hệ số nén a = 14.4 cm2/kN; hệ số thấm
k = 1.2 x10-6 cm/s, p = 100 kN/m2. Sau khi gia tải 72 ngày lớp sét đạt độ lún 24 cm.
- Sơ đồ B, Sét như trên, hệ số thấm k = 2.4x10-6 cm/s. Sau khi gia tải 72 ngày cũng đạt độ lún 24cm. Điều đó có đúng không và tại sao?
- Tính thời gian t cần thiết để lớp sét dày 16m có hệ sốthấm k = 2.4 x 10-6 cm/s đạt độ lún 48cm.
Đề 2003:- 2SA = SB.a) Hệ số thấm của lớp B, kB, phải bằng bao nhiêu để có kết
quả quan trắc trên (2SA =SB);b) Nếu lớp đất B nằm trên tầng cuội sỏi thì kB bằng bao nhiêu
để vẫn có kết quả SB = 2SA? Giá trị CvA và CvB khi ấy bằng bao nhiêu?
HpmS v ..
01 eamv
0.vv
v mkC
Nv
thC
vt eHpmeHpmSv
.81....81.. 24
2)(
2
2
thCtN v .
4.)( 2
2
AB SS 2AB HH 2
AB NN 22B
vB
A
vA
hC
hC
BA kk 4
Xác định kB =? để (2SA =SB);
Đề 2000: - H1= 6m, Bơm hút nước H2= 3m sau 6 tháng. - mv = 0.94*10-3 m2/kN, - hệ số cố kết Cv = 1.4 m2/năm, γ0 = 9.81kN/m3.- Tính độ lún của lớp sét sau 3 năm kể từ khi bắt đầu bơm hút (xem như thời
điểm bắt đầu cố kết giữa thời gian hút nước)- b, Nếu có một lớp cát mỏng thoát nước tự do nằm trên, cách đáy lớp sét 2m,
thì độ lún tính theo câu a, sẽ là bao nhiêu?
Cát
Cát
Cát
Nước ngầm trong lớp cát 2 hạ 3m sau 6 tháng bơm hút
Cát
Cát
Cát
Nước ngầm trong lớp cát 2 hạ 3m sau 6 tháng bơm hút
Hiện tường hạ mực nước ngầm:constu ' u '
Nước ngầm hạ 3m, umax = -3.0; u = umax/2 = -1,5.0
0.5,1' u hmS v '.
Đề 2000:- Cát dày 3m, γ = 16.66 kN/m3 - Đất sét có e0 = 1.4, hệ số nén lún
a = 12cm2/kN, hệ số thấm k = 10-7 cm/s
- Sau thời gian t, áp lực nước lỗrỗng xác định được như ở bảng sau.
1. Xác định độ lún của tầng sét tại thời điểm t và độ cố kết Ut tương ứng.
2. Nếu cần đợi để tầng sét lún xong mới khởi công thì thời gian chờ đợi là bao lâu?
)(.),('.),('.00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
zz up ' kPap 5066,16.3
kNcmeamv /5
12
0
kPap 5066,16.3 mkN /200
mS 1,0
99,0.81)( 2
NetU
namt 54,2
Đề 2000:- Chỉ tiêu cơ - lí của hai nền giống nhau: e0 = 0.8; a = 0.0025
cm2/N; Cv = 144*103 cm2/năm.- Bỏ qua độ lún của lớp cát ở nền B (vì quá nhỏ)1. Xác định độ lún cuối cùng của mỗi nền2. Xác định thời gian cần thiết để độ lún của mỗi nền đạt 7cm.
Đề 2002:- Sét dẻo mềm bão hòa nước, W = 30%, Δ = 2.70, a = 0.002
cm2/N, k = 2.10-9 cm/s. 1. Xác định thời gian cần thiết để lớp sét lún gần xong (tương
đương với Ut = 0.96)2. Nếu giả sử dưới đáy lớp sét là lớp cứng không thấm thì thời
gian để lớp sét lún gầnxong là bao nhiêu? Giả thiết biểu đồ ứng suất không thay đổi.
1. Xác định thời gian cần thiết để lớp sét lún gần xong (tương đương với Ut = 0.96)
)(
2 .81)( tNetU t
hCtN v .
4.)( 2
2
0.vv
v mkC
96,0)( tU
96,0tmh 1
Đề 2005:- p = 120 kN/m2 - Sét bão hòa nước a01 = 0.045 cm2/kg;- Cát có a02 = 0.0085 cm2/kg. Yêu cầu:- a) Tính u ở các độ sâu 0; -2; -4 và -6 (m) tại thời điểm độ cố
kết của lớp sét đạt 50%;- b) Tính độ lún của nền tại thời điểm đó.
0.vv
v mkC
thCv
ehzptzu
2
2
4..sin.4),(
Nt
hC
t eeSS
tUv
.81.81)( 24
2)( 2
2
Với U(t) = 0,5 thCtN v .
4.)( 2
2 ),( tzu
- a) Tính u ở các độ sâu 0; -2; -4 và -6 (m) tại thời điểm độ cốkết của lớp sét đạt 50%;
- b) Tính độ lún của nền tại thời điểm đó.
2202110121 .... hpahpaSSS
202
TÍNH CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT
N N
TF
T
F
203
Ứng suất pháp
Ứng suất tiếp
Trạng thái ứng suất trên một mặt phẳng
Một vài khái niệm cơ bản về ứng suất – biến dạng
Thuyết bền Morh-Coulomb
Vùng cân bằng bềns
Vùng không xẩy ras
Vùng cân bằng tới hạn
s
ctgs .
Ứng suất tại các điểm trên mặt trượt đã đạt đến trạng thái giới hạn
206
207
ctg .
Mặt cắtLỗ thoát nước
Đá bọt
TN cắt đất trực tiếp
209
Thí nghiệm cắt trực tiếp trong điều kiện thoát nước
ĐẤT RỜI ĐẤT DÍNH
Đất rời : c = 0Đất dính : c > 0
SÉT BÃO HÒA NƯỚC
ugh c
Thí nghiệm cắt đất sét bão hòa nước, không thoát nước
'').('''. ctguctgs
Chất lỏng không có sức kháng cắt, ứng suất cắt được truyền đi nhờ ma sát tiếp xúc hạt-hạt
Ứng suất hữu hiệu ’ được đo một cách gián tiếp qua ứng suất tổng và áp lực nước lỗ rỗng u
)(' u
211
Điều kiện cân bằng : tgs .
tgQQ .cos.sin. tgtg
Cát khô có góc nghỉ bằng góc ma sát trong
214
•Sức chống cắt của đất cát phụ thuộc chủ yếu:- Cấp phối hạt- Độ chặt ban đầu (e0)
•Sức chống cắt của đất sét thuộc chủ yếu:- Áp lực nước lỗ rỗng (W)- Mối liên kết giữa các hạt đất (Lực dính c)
215
216
217
Thí nghiệm cắt gián tiếp (nén ba trục)
33
3
3
u
Bước 1 : Tạo áp lực buồng 3, đo áp
lực nước lỗ rỗng u
33
1
1
u
Bước 2 : Giữ nguyên 3, tăng áp lực 1 đến khi mẫu phá hoại, đo
áp lực nước lỗ rỗng u
u 33 ' u 11'
Thí nghiệm cốkết (thí nghiệm
chậm) thoát nước hoàn
toàn (u=0) CD
)2('1 Tn)2('3 Tn )1('1 Tn)1('3 Tn
333 ' u 111' u
2/450
Góc nghiêng mặt phẳng phá
hoại
1'
1'
3'3'
1'3'
'
'
cos.2
''' 31
sin.2
''2
''' 3131
2.c.cotg3σ1σ3σ
1σ
sin
2/450
Thí nghiệm đất sét bão hòa nước, không cố kết (thí nghiệm nhanh) không thoát nước UU
0u045
'').('''. ctguctgs
13
uc
u
Thí nghiệm cố kết (thí nghiệm chậm) không thoát nước CU
Thí nghiệm CU vừa cho phép xác định (ccu, cu) vừa cho phép xác định (c’, ’). Quan hệ CU, CD
So sánh CU và CD
1'
Thí nghiệm CD
Đất cố kết thường và quá cố kết
13
1'
1'
3'3'
const1'
1'
)1('3)1('3
1'
1'
3'3'
const1'
1'
)1(')2(' 33 )2('3
)2('3 )1('3
const1'
Chưa đào móng (1)
Khi đào móng (2)
230
1'
1'
3'3'
1'3'
2/450
1'
1'
3'
3'
Đề 2007:- Tiến hành 3 thí nghiệm trên cùng mẫu đất- Xác định các đặc trưng chống cắt của đất, xác định áp lực
nước lỗ rỗng
1'
1'
3'3'
kPa245'1
kPa100'3
3'054
kPa245'1
Thí nghiệm 1: Cố kết, thoát nước (CD)
1'
1'
3'3'
kPa3201
03
03
kPa3201
Thí nghiệm 2: Không Cố kết, Không thoát nước (UU)
1'
1'
3'3'
1
kPa2003
3
1
Thí nghiệm 3: Không Cố kết, Không thoát nước (UU)
Thí nghiệm 1: Cố kết, thoát nước (CD)
kPa100'3
kPa145'' 31 kPa245'1
054
00 542/45 018
''.' ctg
''.' ctg
cos.2
''' 31
sin2
''2
''' 3113
kPac 18,20'
1'
1'
3'3'
kPa245'1
kPa100'3
3'054
kPa245'1
2.c.cotg3σ1σ3σ
1σ
sin
Thí nghiệm 2: Một trục, không thoát nước (UU)
1'
1'
3'3'
kPa3201
03
03
kPa3201
13
uc
1602
31
u 11'
u 33 '' ''.' ctg u
Thí nghiệm 3: Ba trục, không thoát nước (UU)
1'
1'
3'3'
kPa2003
3
?1
?1
13
1602
31
uc kPacu 520.231
Đề 2003:- Tiến hành 2 thí nghiệm CU trên cùng mẫu đất- Tìm đặc trưng kháng cắt của đất và nhận xét đất này thuộc
loại quá cố kết hay cố kết bình thường.
Thí nghiệm thuộc loại CU
cucu
.cotg
cu2.c3σ1σ
3σ1
σsin
Giải hệ hai phương trình hai ẩn (số liệu từ hai thí nghiệm)
0cuc
0cu
Đề 2005:- Thí nghiệm CD, đất cố kết thường 3 = 200 kN/m2, độ lệch
ứng suất =200 kN/m2. Xác định - Mẫu cố kết ở 3 = 200 kPa, tiến hành CU, xác định biết u
=50kN/m2.
Đất cố kết thường c’=0
1'3'
2.c'.cotg3σ1σ3σ
1σ
'sin
'
Quan hệ CU, CD
2003
'
150200'3 u
0'c 3σ'1σ'3σ'
1σ'
'sin
1' u 11 '
239
Các câu hỏi ôn tập chương 21. Hệ số nào đặc trưng cho tính thấm của đất. Đất cát và
đất sét, đất nào có tính chống thấm tốt hơn?2. Cho ba lớp đất gồm hai lớp cát và một lớp đất sét có
chiều dày như nhau. Đặt ba lớp đất này song song hay vuông góc với dòng thấm để có hệ số thấm tương đương nhỏ nhất?
3. Nêu các thí nghiệm về tính nén lún của đất. Đại lượng nào đặc trưng cho tính nén lún của đất? (trang 65) Khi đất bị lún, hệ số rỗng tăng lên hay giảm đi?
4. Định nghĩa hiện tượng cố kết, các nguyên nhân gây ra hiện tượng cố kết? (trang 74). Dưới tác dụng của tải trọng, đất sét hay đất cát cố kết nhanh hơn và tại sao?
5. Nêu tên các thí nghiệm trong phòng về tính chống cắt của đất. Từ thí nghiệm cắt trực tiếp có thể xác định được các giá trị đặc trưng kháng cắt nào của đất?
240
Các câu hỏi ôn tập chương 26. Sức kháng cắt của đất cát phụ thuộc vào những yếu tố
nào? (trang 102)7. Sức kháng cắt của đất sét phụ thuộc vào những yếu tố
nào? (trang 103)8. Nêu các tính chất biến dạng lún của đất nền dựa trên kết
quả thí nghiệm bàn nén hiện trường (trang 61)
Chương 3: KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT và THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
Chương Chương 3: KH3: KHẢẢO SO SÁÁT ĐT ĐỊỊA CHA CHẤẤT T vvàà THTHÍÍ NGHINGHIỆỆM HIM HIỆỆN TRƯN TRƯỜỜNGNG
Khảo sát địa chất và các phương pháp khảo sátThí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (chỉ số N)Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (chỉ số qc và fs)
Các tiêu chuẩn khảo sát: - TCXD 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng-Nguyên tắc cơbản.- TCVN 9363:2012 Nhà cao tầng-Công tác khảo sát địa kỹthuật.
- Khoảng cách các hố khoan < = 30m- Hố khoan thăm dò : không lấy mẫu nguyên dạng, dùng đểxác định địa tầng- Hố khoan kỹ thuật : dùng để lấy mẫu nguyên dạng;- Hố xuyên : Dùng để thí nghiệm SPT hoặc CPT
Bố trí điểm khảo sát
SÐt SÐt pha C¸t pha Bïn
88
8 88
888
88 88
88888
8
H÷u c¬
88
8
C¸t Cuéi , sái
Ví dụ mặt cắt địa chất
245
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard
Penetration Test)
• Trọng lượng búa : 63,5 kg
• Chiều cao rơi búa : 76 cm
• Số nhát búa lần 1 để xuyên sâu 15 cm : N0 ( dùng để dự phòng)
• Số nhát búa lần 2 để xuyên sâu 15 cm : N1
• Số nhát búa lần 3 để xuyên sâu 15 cm : N2
• N = (N1 + N2)
(TCVN9351:2012)
246
247
• SPT kết hợp với khoan và lấy mẫu, xác định cấu trúc địa tầng thuận lợi;• SPT có thể thực hiện ở độ sâu lớn, thí nghiệm được cho các loại đất cứng;• Thí nghiệm SPT dễ thực hiện, rẻvà nhanh chóng;• SPT không thực hiện được liên tục theo độ sâu;• Độ chính xác của SPT không cao (so với CPT);
248
Xử lý số liệu :
NCCN NE ..60
- N : Số nhát búa rơi để xuyên qua 30cm;- : N tương ứng với 60% năng lượng búa rơi- k : Hệ số phụ thuộc loại đất- E0 : Mô đun biến dạng CE = 0,5 – 0,9: Hiệu chỉnh năng lượng hữu ích (máy càng cũ, năng lượng mất mát càng nhiều thì CE càng bé;- CN : Hiệu chỉnh độ sâu thí nghiệm;- v : ứng suất hữu hiệu tại độ sâu thí nghiệm
'
76.95
vNC
600 kNE
Thí nghiệm SPT cho phép đánh giá nhanh phẩm chất củađất nền, xác định được các đặc trưng quan trọng như , c, E và hay được dùng để thiết kế móng cọc
250
Xác định độ chặt và độ bền của đất
251
Chú ý : Từ N xác định được , từ xác định ra được sức chịu tải của đất (xem chương IV)
10/)/( 2 NmkNcu (sét dẻo cao)
15/)/( 2 NmkNcu
20/)/( 2 NmkNcu
(sét dẻo vừa)
(sét dẻo ít)
Ví dụ: Địa tầng gồm 3 lớp:- Lớp 1, đất bùn sét A=20, =bh =21kN/m2
- Lớp 2, cát mịn, bh =18kN/m2
- Lớp 2, cát trung, bh =18kN/m2
221
Nbh
18N
34N
mh 4
mh 7
Giải:Chọn máy có chất lượng trung
bình CE = 0.7:Với lớp 1, đất bùn sét A=20, =bh
=21kN/m2:kPazdn 222).1021(.'
15,1'76,96
NC
92,22.09,2.7,0..60 NCCN NE
Lấy N60 =3
Tra bảng tương ứng với N60 =3
221
Nbh
18N
34N
mh 4
mh 7
mh 7
kPaqu 30 kPaqc uu 152/
kPaNAEn 1680)15860( 60
Với lớp 2, cát mịn, bh =18kN/m2 :
1560 N
18N 037
kPaNEn 15000.1000 60
Với lớp 3, làm tương tự :
Tra bảng
255
Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (Cone penetration test)
Tube
Câble de transmission
Joint torique
Jauge -> frottement latéral fsManchon de frottement (aire = 15.000 mm²)
Jauge -> résistance à la pointe qcCône (aire = 1.000 mm²) Joint torique
Corps
134 mm
256
• CPT cho kết quả thí nghiệm tin cậy, độ chính xác cao;• CPT thực hiện được liên tục theo độ sâu;• CPT có giá thành tương đối cao và phức tạp hơn so với SPT;• CPT không thí nghiệm được ở độsâu lớn, không xuyên qua được đất cứng;
257
Qt
Qst = [Qt-Qc] (kN)
= résistance totaleau frottement latéral
qc
Tại sao lại gọi là xuyên tĩnh?
258
Xuyên tĩnh có thể xác định được ranh giới các lớp đất
259
Xác định một cách tin cậy trạng thái của cát
Xuyên tĩnh dự báo cọc tốt nhưng khó xuyên qua đất cứng
260
Xác định mô đun biến dạng
261
262
• So sánh SPT và CPT
ĐĐáánhnh gigiáá ttíínhnh xâyxây ddựựngng ccủủaa đđấấtt qua qua ccáácc ssốố liliệệuu đđịịaa chchấấtt
1. Rây để phân loại cát
2. Xác định độ chặt đất cát theo hệ số rỗng e
- Cát to, chứa hạt lớn hơn 0,50mm trên 50% trọng lượng- Cát trung, chứa hạt lớn hơn 0,25mm trên 50% trọng lượng- Cát nhỏ, chứa hạt lớn hơn 0,10mm trên 75% trọng lượng- Cát bụi, chứa hạt lớn hơn 0,10mm trên 75% trọng lượng.
4. Xác định trạng thái đất dính theo độ sệt B (IL)
3. Phân loại đất dính theo chỉ số dẻo A
Đấtyếu
6. Đánh giá đất qua mô đun tổng biến dạng E0
5. Đánh giá đất qua hệ số nén a
- Khi có a < 0,001 cm2/KG thì đất cứng, rất tốt.- Khi có 0,001 < a < 0,01 cm2/KG thì đất dẻo cứng, tốt.- Khi có 0,01 < a < 0,05 cm2/KG thì có tính nén trung bình.- Khi có a > 0,05 cm2/KG thì đất có tính nén lún mạnh, đấtyếu.
- Khi đất có E0 < 50KG/cm2 (hoặc E0 < 5000 KPa) là đấtyếu.- Khi đất có 50 < E0 < 100KG/cm2 (hoặc 5000 < E0 < 10.000 KPa) là đất trung bình.- Khi đất có E0 > 100 KG/cm2 (hoặc E0 > 10.000KPa) là đấttốt.- Khi đất có E0 > 300KG/cm2 (hoặc E0 > 30.000KPa) là đất rấttốt.
8. Đánh giá đất qua chỉ số SPT (N)
7. Đánh giá đất qua góc ma sát trong
- Đất rất yếu < 50
- Đất yếu 50 < < 100
- Đất trung bình 100 < < 200
- Đất tốt 200 < < 300
- Đất rất tốt > 300
8. Đánh giá đất qua chỉ số CPT (qc)
268
Các câu hỏi ôn tập chương 31. Mô tả sơ lược thí nghiệm SPT. Sức chịu tải phụ thuộc
như thế nào vào chỉ số N? Từ giá trị N có suy ra được trạng thái của đất cát và sét không?
2. Với đất cát, chỉ số N>? thì chúng ta có đất tốt để đặt móng (trạng thái chặt vừa trở lên) ? Câu hỏi tương tự đối với đất sét (trạng thái dẻo cứng trở lên). (trang 117)
3. Mô tả sơ lược thí nghiệm xuyên tĩnh, các giá trị thu được từ thí nghiệm?
4. Nêu ưu nhược của thí nghiệm CPT, so sánh với thínghiệm SPT? Từ giá trị N (thí nghiệm SPT) có suy ra được khoảng giá trị sức kháng xuyên tĩnh qc (thí nghiệm CPT) tương đương không?
5. Nêu nguyên lý thí nghiệm bàn nén hiện trường. Từ thínày, chúng ta có thể xác định được những giá trị đặc trưng nào của đất? (trang 133)
269
Các câu hỏi ôn tập chương 36. Nêu các nội dung chính của báo cáo khảo sát địa chất
công trình? (trang 112)7. Nêu trình tự các bước khảo sát địa chất? (trang 113)8. Chỉ số N60 trong thí nghiệm SPT là gì, viết công thức liên
hệ giữa N và N60. (trang 116)
270
Chương 4: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT NỀN VÀ DƯỚI ĐÁY MÓNGChương Chương 4: 4: ỨỨNG SUNG SUẤẤT TRONG T TRONG ĐĐẤẤT NT NỀỀN VN VÀÀ DƯ DƯỚỚI ĐI ĐÁÁY MY MÓÓNGNG
Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền 0
Ảnh hưởng của mực nước ngầm Ứng suất phụ thêm do tải trọng công trình
Tải trọng gây lún pgl
Áp lực dưới đáy móng (pmin, ptb, pmax)
271
GIẢ THIẾT ĐẤT LÀ MỘT BÁN KHÔNG GIAN ĐÀN HỒI (Để áp dụng định luật Hooke)
Nền đất rất rộng lớn so với công
trình
∞
∞
∞
Mặt phẳng giới hạn của bán
không gian
Đất giả thiết là môi
trường đàn hồi
Ngoại lực tác dụng lên đất chính là
ứng suất dưới đáy
móng
z
x
y
z
x
y
Cần xác định trạng thái ứng suất tại M khi:
1. Chưa có tải trọng công trình;2. Khi có tải trọng công trình;
3. Khi thay đổi mực nước ngầm
273
CÁC LOẠI ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG vàTRONG NỀN ĐẤT
Điểm M trong nền đất
Ứng suất dưới đế móng
ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN CỦA ĐẤT 0(M)
Ứng suất tổng trong nền đất đồng nhất
Với nền đất ổn định, ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền z không gây lún.
zvz .
zyx ..1 0
0
Ứng suất tổng trong nền đất nhiều lớp
1 1h
2 2h
3 3h
z
Ứng suất hữu hiệu trong nền đất nhiều lớp
ii hu .''
Ứng suất hữu hiệu
Với đất không bão hòa nước
ii '
Với đất bão hòa nước
0' ibhidni
1 1h
2 2h
bh3 3h
z
’
277
= 18 x 3= 18 x 3 + 17 x 1
111 = 71 + (20-10) x 4
= 71 + 20 x 4
= 151 + 21 x 4
Mực nước ngầm ở độ sâu 4m
Sét cứng
Cát mịn chặt vừa
Cát pha
Ví dụ:
Tại sao lớp đất sét nằm dưới mực nước ngầm mà không dùng đn nhỉ?
)/(' 2mkNz
= 18 x 3= 18 x 3 + 17 x 1
111 = 71 + (20-10) x 4
= 71 + 20 x 4
= 151 + 21 x 4
Mực nước ngầm hạ từ độ sâu -4m xuống -7m
Sét chặt
Cát mịn chặt vừa
Cát pha
(132)
(142)
)/(' 2mkNz
Hạ mực nước ngầm (giảm u) gây tăng ứng suất hữu hiệu ii hu .''
279
Nhà cũHố bơm
Nước ngầm
Rửa trôi đất hay lún cố kết do bơm nước hố đào
MNN
Vùng ứng suất hữu hiệu tăng
thêm
Lún cố kết do bơm hạ mực nước ngầm
CÁC DẠNG TẢI TRỌNG NGOÀI
Bài toán Boussinesq cho một lực tập trung
y
x
zM (x, y, z)
P5
3
.2..3RzP
z
222 zyxR
ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT DO TRỌNG TẢI TRỌNG NGOÀI GÂY RA
283
pz IzP .2
25
25
5
)/(11
23.
23
zrR
zI p
Trong tọa độ cực:
Khi z =0 thì ứng suất z như thế nào? Có hợp lý không?
Ip : Có thể tra bảng lập sẵn theo (r/z)
pz IzP .2
25
25
5
)/(11
23.
23
zrR
zI p
Ứng suất trên trục thẳng đứng đi qua P (r=0):
pz IzP .2
25
25
5
)/(11
23.
23
zrR
zI p
Ứng suất trên mặt phẳng nằm ngang ở độ sâu z:
Đường đẳng ứng suất
)(mr)(mr
)(mz
287
Bài toán Boussinesq cho nhiều lực tập trung
x
z
y
x
y
3r2rmr 51
AO ,1
2O 3O
2O 3O1O
A
B
n
iip
iz I
zP
12 .
dydxdF .
F
),( yxp dP
z
x
x
z
x
y
y
MM
Mz
Mx
Mz
b
l
2/l
2/b
p
x
y
),,( zyxM
constp
0;0 MM yx
blF
2/;2/ lybx MM
Tải chữ nhật phân bố đều
D
k0, kc : Có thể tra bảng lập sẵn theo (l/b, z/b)
*),,*,(*),,*,( *** DDAADCBA zAzAzA
Áp dụng linh hoạt khi tính ứng suất tại các trục không đi qua điểm góc hay tâm của
vùng tải trọng
*A B
CD
2/150 mkNp
A
*D
p
b
l
B A
Tải chữ nhật phân bố tam gíac
pkAzA .
pkBzB .kA, kB : Có thểtra bảng lập sẵn theo (l/b, z/b)
Tải trọng phân bố theo đường thẳng
Tải trọng phân bốtheo hình băng
pkzz .
pkxx .
pkzx .
kz, kx, k : Có thể tra bảng lập sẵn theo (x/b, z/b)
x
x
dx
0xx
bx 5.0bx bx 5.1
Phân bố z theo chiều rộng và chiều sâu
Ứng suất qua mặt phẳng dối xứng là lớn nhất
Đẳng z
Đẳng x
Đẳng xz
300
ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG ptx (ptb, pmin, pmax)
Áp lực dưới đáy móng tùy thuộc vào độ cứng của móng, tải trọng tác dụng, độ sâu chôn móng
Thực tế
Giả thiết Móng tuyệt đối cứng
Ứng suất phân bố tuyến tính
301
Tải tác dụng đúng tâm móng (N)
ptx = N0/F + tbhm
tb = 20 kN/m3
Tải tác dụng lệch tâm một chiều (N, M)
ptb = N/F
pmin = N/F – M/W
pmax = N/F + M/W
W = bl2/6
N = N0 + Ftbhm
pmin ptbpmax
b
l
hm
Khái niệm tải trọng gây lún mgl hpp .
mM h.0 0* M pM 1z
mM h.0
m
MMM
hp .01
)(.1 MmM fh
mh
Tải trọng
đất lấy đi
Tải trọng thêm
vào (tải công trình)
Chênh lệch tải trọng = Tải thêm vào- Tải
lấy đi
ỨNG SUẤT PHỤ THÊM TRONG ĐẤT NỀN DO TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH (M)
z= k.pgl
k tra bảng theo (l/b, z/b)
M) giảm theo độ sâu
Pgl = ptx - hm
pmin ptbpmax
M
z
)/(' 2mkNzmh
ỨNG SUẤT TỔNG TRONG ĐẤT NỀN 1 (M)= ƯS DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN 0 (M)
+ ƯS PHỤ THÊM DO TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH (M)
pmin ptbpmax
M
z
= 0 (M) + (M)
M) tiệm cận với M) khi độ sâu lớn
0
0
1
z
mh
z
v
01
0
Ứng suất gây lún
Khái niệm ứng suất gây lún (Ứng suất phụ thêm do tải trọng công trình)
Đề 1998:- Lực tập trung
thẳng đứng P = 2000 kN
- Tải trọng phân bốq = 500 kPa trên diện tích 2x2 (m)
m2
m2
m8
cát
2/16 mkN
2/4,20 mkNbh
2/22; mkNSét bh
Đá
m6
Đề 1998:- a) Tại sao nước
trong lớp cát không dâng cao hơn nữa
- Hãy tính và vẽ biểu đồ , ’, u theo độsâu trong các trường hợp sau:
- Trong điều kiện ban đầu;
- Bơm hút làm áp lực nước trong tầng đáphong hóa giảm ,cột nước xuống dưới mặt đất 2m trong khi mực nước trong đất cát vẫn giữ không đổi.
Đề 2011:- Cừ chắn đất – nước
được cắm xuống đến tận đáy lớp sét thành hai hàng song song.
- Xác định độ sâu đào tối đa không gây ra hiện tượng bùng đáy hố đào trong điều kiện đó hạ nước ngầm có áp ở câu b2. Với hệ số an toàn bằng 1.25 thìchiều sâu đào sẽ làbao nhiêu. Bỏ qua ma sát giữa đất với tường cừ.
m2
m2
m8
Đá
m6
?H
m2
m2
m8
cát
2/16 mkN
2/4,20 mkNbh
2/22; mkNSét bh
Đá
m6
Trong điều kiện ban đầu:- Tại z = 0: σ = 0; u = 0;
σ’ = 0;- Tại z = 2: σ = 2 x 16 =
32 kPa; u = 0; σ’ = σ – u = 32 kPa;
- Tại z = 4: σ = 2 x 16 + 2 x 20.4 = 72.8 kPa; u = 2 x 10 = 20 kPa; σ’ = σ – u = 52.8kPa;
- Tại z = 12: σ = 72.8 + 8 x 22 = 248.8 kPa; u = 18 x 10 = 180 kPa; σ’ = σ – u = 68.8 kPa;.
m2
m2
m8
cát
2/16 mkN
2/4,20 mkNbh
2/22; mkNSét bh
Đá
- tại z = 0:σ = 0; u = 0; σ’ = 0;
- tại z = 2: σ = 2 x 16 = 32 kPa; u = 0; σ’ = σ – u = 32 kPa;
- tại z = 4:σ = 2 x 16 + 2 x 20.4 = 72.8 kPa; u = 2 x 10 = 20 kPa; σ’ = σ – u = 52.8kPa;
- tại z = 12:σ = 72.8 + 8 x 22 = 248.8 kPa; σ’ = 68.8 kPa;u = σ – σ’ = 18 x 10 = 180 kPa;
Mực nước ngầm hạ 8m:Ngay sau khi thay đổi, ứng suất
hữu hiệu trong đất sét chưa thay đổi:
m2
m2
m8
cát
2/16 mkN
2/4,20 mkNbh
2/22; mkNSét bh
Đá
Mực nước ngầm hạ 8m:- Khi nền đã ổn định:- tại z = 0: σ = 0; u = 0; σ’
= 0;- tại z = 2: σ = 2 x 16 = 32
kPa; u = 0; σ’ = σ – u = 32 kPa;
- tại z = 4: σ = 2 x 16 + 2 x 20.4 = 72.8 kPa; u = 2 x 10 = 20 kPa; σ’ = σ – u = 52.8kPa;
- tại z = 12: σ = 72.8 + 8 x 22 = 248.8 kPa; u = 10 x 10 = 100 kPa; σ’ = σ – u = 148.8 kPa;
m2
m2
m8
Đá
m6
?H
Đào hố xuống bao nhiêu để không bùng nền?
- Ứng suất tổng tại đáy lớp sẽ là:σ = 22 x (12 – H)(kPa)
- Áp lực nước ở đáy hố làu = 10 x 10 = 100 (kPa)
- Giải phương trình:22(12 – H) = 100 theo H ta được: H = 7.45m
- Với hệ số an toàn Fs = 1.25, chiều sâu đào lànghiệm của phương trình:22 (12 – H) = 100 x 1.25Hay H = 6.32 m
2/22; mkNSét bh
Đề 1997:- Khảo sát sự ổn định của
các phân tố đất nằm trên trục ngang ở độ sâu 1m và tìm điểm có nguy cơ mất ổn định nhất, điểm an toàn nhất.
• Cho công thức Michelle tính ứng suất chính trong bài toán phẳng có dạng:
m1kPap 200
m2
kPa 30 = c ;20 = kN/m3; 18.5 = 0
m1
m1kPap 200
m2
kPa 30 = c ;20 = kN/m3; 18.5 = 0
m1
Giải:- Ứng suất gây lún:
kPahpp mgl 5.1815.18200.
- Xét điểm A nằm trên trục đối xứng: 2=900
- Ứng suất chính tại A:A
AbtAbtA
)2sin2(..
m
Ahpz
- Lưu ý: trong công thức đơn vị của là radiankPaA 5.1851
kPaA 9.693
1'3'
'
'
2.c.cotg3σ1σ3σ
1σ
sin
1A3A
00 209.15 A
- Xét điểm B nằm ở góc: 2=63.30
- Ứng suất chính tại B:m1
kPap 200
m2
kPa 30 = c ;20 = kN/m3; 18.5 = 0
m1 2
B
kPaB 7.1521
kPaB 3.493
00 203.16 B00 209.15 A
AB
- Điểm B không an toàn bằng điểm A
Đề 1999:- Do khai thác nước ngầm,
mực nước trong đất hạnhanh xuống độ sâu 6m và ổn định tại đó.
- Hãy xác định định ứng suất hữu hiệu tại các điểm A (ở độ sâu 8m) vàB (ở độ sâu 12m),
Sét bão hòa nước
MNN1Cát
MNN2
Sét bão hòa nước
MNN1Cát
MNN2
Giải:Trước khi hạ mực nước ngầm:- Tại A:
σ = 16 x 3 + 19 x 5 = 143 kPau = 10 x 5 = 50 kPaσ’ = σ – u = 143 – 50 = 93 kPa
- Tại B:σ = 16 x 3 + 19 x 6 + 20 x 3 = 222 kPau = 10 x 9 = 90 kPaσ’ = 222 – 90 = 132 kPa
Sét bão hòa nước
MNN1
Cát
MNN2
Do thay đổi mực nước ngầm ứng suất trong đất thay đổi theo thời gian. Hai thời điểm đặc trưng cần được khảo sát:
a) Ngay sau khi nước ngầm thay đổi- Tại điểm A,
σ = 16 x 6 + 19 x 2 = 134 kPau = 10 x 2 = 20 kPaσ’ = s – u = 134 – 20 = 114 kPa.
- Tại điểm B, ứng suất tổng thay đổi làm thay đổi áp lực nước lỗ rỗng nhưng chưa làm thay đổi ứng suất hữu hiệu:σ = 16 x 6 + 19 x 3 + 20 x 3 = 213 kPaσ’ = 132 kPau = σ – σ’ = 213 – 132 = 81 kPa
Sét bão hòa nước
MNN1
Cát
MNN2
Khi thời gian đủ dài, nền ổn định dưới sự thay đổi của mực nước:
tại điểm B:+ σ = 213 kPa+ u = 10 x 6 = 60 kPa+ σ’ = σ – u = 213 – 60 = 153 kPaNhư vậy: ứng suất hữu hiệu tại điểm A
thay đổi ngay sau khi mực nước ngầm trong đất bị hạ thấp (Do A nằm trong đất cát)
ứng suất hữu hiệu tại điểm B không thay đổi ngay sau khi mực nước ngầm bị hạ. Sự thay đổi ứng suất hữu hiệu tại B chỉ xảy theo thời gian và khi thời gian đủ lâu để nước lỗ rỗng trong đất có thể thoát hết ra ngoài (Do B nằm trong đất sét)
Đề 2002:- Một lớp cát e = 0.5, tỉ trọng
Δ = 2.67. Mực nước ngầm ở độ sâu 3.9m. Trên mực nước ngầm là đới bão hòa mao dẫn với mực bão hòa G = 1. Trên đới bão hòa mao dẫn đất ở trạng thái khô.
- Hãy tính và vẽ biểu đồphân bố ứng suất tổng, ứng suất trung hòa và ứng suất hữu hiệu σ’ theo chiều sâu qua các điểm ABCD.
Giải:Ứng suất tổng:- tại A: σA = 0- tại B: σB = γ.h1 = 17.8 x 2.5 =
44.5 kN/m2- tại C: σC = σB + γbh.h2 = 44.5 +
21.13 x 1.4 = 44.5 + 29.58 = 74.1 kN/m2
- tại D: σD = σC + γbh.h3 = 74.1 + 21.13 x 5 = 179.8 kN/m2
Áp lực nước lỗ rỗng:- tại A: uA = 0- tại B: uB = - γ0.h1
= - 10 x 1.4 = - 14 kN/m2- tại C: uC = 0- tại D: uD = γ0.h3 = 10 x 5 = 50
kN/m2
u
u
Ứng suất hữu hiệu:- tại A: σ’A = σA – uA = 0- tại B: σ’B = σB – uB =
= 44.5 – (-14) = 58.5 kN/m2- tại C: σ’C = σC – uC = 74.1 – 0 =
74.1 kN/m2- tại D: σ’D = σD – uD = 179.8 –
50 = 129.8 kN/m2 u
u
Nước mao dẫn gây ra áp lực nước lỗ rỗng u có giátrị âm
Đề 2003:- Một móng băng rộng 5m chôn
sâu 1m, tải trọng đáy móng p = 280 kN/m2. Nền đất có γ = 20 kN/m3, φ = 200, c = 25.5 kN/m2.
- Chấp nhận lời giải đàn hồi của Michelle
- a) Khảo sát sự ổn định của các điểm M1(x = 0; z = 1.25m); M2 (x = 0.28; z = 1.25m);
- b) Phân tích để xác định vị trí tương đối của M1, M2 so với vùng biến dạng dẻo phát triển trong nền;
- c) Nhận xét phân tích về tính hợp lí, xác thực của việc xác định vùng biến dạng dẻo theo cách làm trên.
1M
328
329
+20x1.5
330
Với nền đất ổn định, tải trọng gây lún :Pgl = ptx - hm
• Móng lxb = 2x3m • Độ sâu : hm= 1,5 m
• Tải tập trung : N = 528 kN
• Đất = 18 kN/m3
331
Các câu hỏi ôn tập chương 41. Các nguyên nhân gây ra ứng suất trong nền đất? (trang
137)2. Nêu các thành phần ứng suất dưới đáy công trình. (trang
163). Nêu công thức tính tải trọng gây lún (công thức IV.26)
3. Ứng suất trong đất nền gây ra bởi trọng lượng bản thân tăng hay giảm theo chiều sâu?
4. Ứng suất gây lún tăng hay giảm theo chiều sâu?
332
Chương 5: ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀNChương Chương 5: 5: ĐĐỘỘ LLÚÚN CN CỦỦA ĐA ĐẤẤT NT NỀỀNN
Khái niệm độ lún – Tải trọng gây lúnDự tính lún theo phương pháp đàn hồi
Dự tính lún theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố
LÚN VÀ CÁC KHÁI NIỆM- Lún : Chuyển vị thẳng đứng của mặt đất hoặc đáy móng- Lún lệch : Lún khác nhau ở các vị trí khác nhau
334
335
Các thành phần lún. Sự phụ thuộc tốc độ lún với hệ số thấm của đất
Lún tức thời : Do biến dạng nén đàn hồi của nước và đất khi nước chưa kịp thoát đi (thường bỏ qua trong dự báo lún)- Lún cố kết : Do sắp xếp lại các hạt đất, thoát nước - Lún từ biến (lún thứ cấp) khi ứng suất và áp lực lỗ rỗng không đổi
-Thoát nước trong đất càng nhanh (giảm áp lực nước lỗ rỗng u, tăng ứng suất hữu hiệu) độlún phát triển càng nhanh
Đất rời : lún tức thời = lún cuối cùng
Độ lún
Thời gian
lún tức thời = lún cuối cùng
Đất dính bão hòa nước : lún cuối cùng = lún tức thời + lún cố kết + lún thứ cấp
Độ lún
Thời gian
lún cuối cùng
lún thứcấplún cố kết
Lún tức thời rất bé
337
DỰ TÍNH LÚN THEO MÔ HÌNH ĐÀN HỒI
- Phạm vi áp dụng : + Nền đồng nhất hoặc gần đồng nhất trong phạm vi chịu lún (độ sâu từ 2-3 lần bề rộng móng);+ Quan hệ tải trọng –lún gần tuyến tính (đất cát chặt vừa trở lên, đất sét dẻo cứng trở lên);
- Có thể áp dụng để dự báo lún sơ bộ
338
•Trường hợp tổng quát
•Khi M nằm trên mặt đất (z = 0)
Mô hình đàn hồi: Lún do lực tập trung P
y
x
zM (x, y, z)
P
339
Mô hình đàn hồi :Lún do tải phân bố đều trên diện tích chữ nhật
• Độ lún tại góc :
• Độ lún tại tâm : 00
20 )1(
EpbZO
c 20
b
l
2/l
p
x
y
),,( zyxM
cA EpbZ
0
20 )1(
A2/b
340
Mô hình đàn hồi : Lún dưới đáy móng
Xem như móng tuyệt đối cứng, các điểm dưới móng lún như nhau
constgl
Ebp
s
0
20 )1(
- E0 có thể xác định bằng:+ thí nghiệm bàn nén hiện trường + nén một chiều trong phòng thí nghiệm+ thí nghiệm SPT, CPT
- 0 tra bảng theo tỷ số l/b
mh
txpbl
341
342
• Móng kích thước 2x3m;• hm = 1m;• N0 = 1100 kN• = 18 kN/m3;• 0 = 0,28• SPT ở độ sâu 10m, Ntb = 20
Ví dụ
Mô hình đàn hồi : Lún của một lớp đất giới hạn
kEbp
s gl .)1(
0
20
)/;/( bhblfk 00 ,E
bl
p
h
Mô hình đàn hồi : Lún của nhiều lớp đất
0201,E
bl
p
1h
0202 ,E
0303 ,E
2h
3h
1H
1H
3H
101
201
1 .)1(k
Ebp
s gl
n
isS1
).()1(
1202
202
2 kkEbp
s gl
).()1(
2303
203
3 kkEbp
s gl
)/;/( 11 bHblkk
)/;/( 22 bHblkk
)/;/( 33 bHblkk
TÍNH LÚN THEO MÔ HÌNH NÉN LÚN MỘT CHIỀU
0 0eKhi chưa xây dựng công trình
1 1eKhi đã xây dựng công trình
Độ lún heees .
1 0
10
ae
0 1
)( 0101 aee
O
00 ,E
p
h
Áp dụng cho móng có bề rộng lớn, nền đất đồng nhất cóchiều dày nhỏ
PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG LỚP PHÂN TỐ
z
v
01
0
Ứng suất gây lún
ih
i0 ie0
Khi chưa xây dựng công trình
i1 ie1
Khi đã xây dựng công trình
Độ lún phân tố
ii
iii h
eees .
1 0
10
Độ lún móng
n
iisS
1
347
PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG LỚP PHÂN TỐ
Chia đất dưới đáy móng ra thành các lớp chiều dầy nhỏ (xấp xỉ = 1/4b), xem trong mỗi lớp ứng suất phân bố đều (lớp phân tố). Độ lún của nền = tổng độ lún các lớp phân tố
1. Tính, vẽ biểu đồ ứng suất theo độ sâu do trọng lượng bản thân gây ra:
3. Tính, vẽ biểu đồ ứng suất do tải trọng gây ra :
4. Tính vẽ biểu đồ ứng suất tổng cộng:
5. Xác định ứng suất ở giữa các lớp phân tố:
6. Tính :7. Tính độ lún từng lớp8. Tính độ lún nền
),()(0 zfz
glkp
)()()( 01 zzz
i0 i1)( 00 ii fe )( 11 ii fe
z
v
01
0
Ứng suất gây lún
ih
z
v
01
0
Ứng suất gây lún
ih
- Trường hợp các lớp đất không có thí nghiệm nén lún e-p, taxác định độ lún theo công thức:
i
n
i i
i HE
S
1 0
.
- E0i có thể xác định từ các thí nghiệm SPT, CPT
- Đối với đất thường, móng được xem là tắt lún ở độ sâu z khi:
0.2,0
- Đối với đất yếu (E< 5 MPa), móng được xem là tắt lún ở độsâu z khi:
0.1,0
8,0
349
Ví dụ 1. Số liệu đầu vào
350
• lxb = 4 x 2,5 (m); = l/b = 1,6• Tại điểm giữa móng, cường độ tải tiếp xúc :
• Tải trọng gây lún tương ứng:
2. Tính ứng suất dưới đáy móng
351
• Bề rộng móng b = 2,5m, dự kiến phạm vi ảnh hưởng lún = 3b = 7,5m• Lớp á cát chia 5 lớp phân tố, chiều dày hi= 0,5m• Lớp cát bão hòa, chiều dày lớp phân tố hi= 1m
5 x
0,5m
5 x
1m
z = 0z1 = 0,25z2 = 0,75z3 = 1,25z4 = 1,75z5 = 2,25
Z6 = 3
z7 = 4
z8 = 5
z9 = 6
z10 = 7
3. Chia các lớp phân tố
352
5 x
0,5m
5 x
1m
z = 0
4. Tính tải ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền
353
5. Tính ứng suất do tải trọng gây ra
5 x
0,5m
5 x
1m
z = 0
354
6. Vẽ các đường cong ứng suất
5 x
0,5m
5 x
1m
z = 0
355
7. Vẽ đường cong nén
356
8. Xác định hệ số rỗng và độ lún
Lớp phân tố 1:
357
9. Kết quả tính lún
358
Các câu hỏi ôn tập chương 51. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra biến dạng nền. Định
nghĩa thế nào là lún công trình. (p.165)2. Nêu các thành phần các thành phần lún của nền đất.
(p.165); 3. Với một móng chữ nhật có kích thước lxb, phạm vi chịu
lún của nền có chiều dày bao nhiêu?4. Tại sao trong phương pháp dự tính lún theo phương
pháp lớp phân tố, chúng ta phải chia nhỏ các lớp đất dưới đáy móng trong vùng chịu lún
Đề 1999:Hãy xác định độ sâu đặt móng để không gây lún tầng đất sét
2
3
/200;/20,
mkNmkNSét
c
Cát
mh 32
3/19, mkNCát
mh 61
2/200 mkNp
mH5.7
mH
)2sin2(.
mhp
mgl hpp .
Chiều sâu tắt lún – chỉ số OCR
)2sin2(.
mhp
mgl hpp .
2
3
/200;/20,
mkNmkNSét
c
Cát
mh 32
3/19, mkNCát
mh 61
2/200 mkNp
mH5.7
mH
Tầng đất sét sẽkhông bị lún nếu:
c 01
20 /60 mkNc
Đề 2005:Lớp sét không thấm nước, e = 0.55, Δ = 2.78, W =15%. Hỏi:
a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?b) Xác định u tại điểm N khi gia tải ở mức đáy móng p = 100
kN/m2 với chiều sâu đặt móng hm = 1.5m.
Ổn định đẩy trồi hố móng
a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?
Điều kiện ổn định: tổng ứng suất do trọng lượng đất = áp lực nước đẩy nổi:
γ.(6 - hm) ≥γ0.hw; γ = Δ.0 (1 +w)/(1 + e) = 20.8 kN/m3hw = 8 → hm ≤ 2.12m. Vậy chiều sâu đào tối đa là 2.12m
b). Xác định um khi p = 100kPa, hm =1.5m
Ngay sau khi gia tải toàn bộ tải trọng gây ra áp lực nước lỗrỗng dư: Δu = Δσ1. Tổng áp lực nước lỗrỗng u = Δu + u0
Khi nền đã ổnđịnh, áp lực nước tại N;
uN = 80 kN/m2.
)2sin2(.
mhp
200 /808.10. mkNhu w
Đề 2005:Lớp sét không thấm nước, e = 0.55, Δ = 2.78, W =15%. Hỏi:
a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?b) Xác định u tại điểm N khi gia tải ở mức đáy móng p = 100
kN/m2 với chiều sâu đặt móng hm = 1.5m.
365
Chương 6: SỨC CHỊU TẢI ĐẤT NỀNChương Chương 6: 6: SSỨỨC CHC CHỊỊU TU TẢẢI ĐI ĐẤẤT NT NỀỀNN
Khái niệm sức chịu tải đất nềnCông thức Terzaghi
366
KHÁI NIỆM VỀ SỨC CHỊU TẢISức chịu tải của nền là khả năng nhận tải mà không gây ra hiện tượng mất ổn định cho nền và công trình
367
Thí nghiệm nén hiện trường
Các trường hợp phá hoại : a) Phá hoại hoàn toàn; b) Pháhoại cục bộ; c) Pháp hoại do ép lún
368
369
Các giai đoạn phá hoại đất nền: giai đoạn nén chặt, giai đoạn trượt cục bộ, giai đoạn phá hoại hoàn toàn
Các giai đoạn chịu tải
Phương pháp cân bằng giới hạn- Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn khi hai đồ thị tiếp xúc nhau;- Điểm M ở trạng thái cân bằng bền khi đồ thị nằm thấp hơn đường giói hạn
ctggh .
c
tgcc /Điểm M ở trạng thái ổn định
Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn
3 1
ctggh .
c
tgcc /Điểm M ở trạng thái ổn định
Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn
3 1
2.c.cotg3σ1σ3σ
1σ
sin
- : Điểm M ở trạng thái cân bằng bền- : Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn
2.c.cotg3σ1σ3σ
1σ
sin
Giải hệ theo p ta có:
pgh
Lời giải Pranldtl, với giả thiết =0
Lời giải Terzaghi – Phù hợp cho đất có mực nước ngầm ở sâu
Lời giải cho các móng có hình dáng khác nhau(công thức Terzaghi):
cNqNbNp cqgh ...)..21.( 31
bl /;/2.01;/2,01 31
376
• Góc ma sát trong của đất càng lớn, sức chịu tải của đất càng cao
Ví dụ:Móng có kích thước l.b=2,5.1,8m và hm = 1,2m. Kiểm tra an toàn khả năng chịu tải đất nền
Hm = 1.2m
kNN 1450
b = 1.8mĐất cát,
=18,5kN/m3,=320
MNN = -7.5m
cNqNbNp cqgh ...)..21.( 31
bl /;/2.01;/2,01 31
39,18,1/5,2/ bl
857,039,1/2,01/2,011
14,139,1/2,01/2,013
kPahq m 2,225,18.2,1.
kPahFNp mtx 2,3462,1.20
8,1.5,21450.0
032
032 43;27;25 cq NNN
68,22,346
926
tx
ghs p
pF
[p] theo TCVN 9362 : 2012 (áp lực tính toánkhông phụ thuộc l)
Giải hệ có : Độ sâu vùng biến dạng dẻo z
- m1, m2 : hệ số điều kiện làm việc của đất và công trình;- ktc : hệ số tin cậy các chỉ tiêu cơ lý của đất ( ktc = 1 nếu thínghiệm thực hiện trên mẫu nguyên dạng, ktc = 1,1 nếu thínghiệm lấy theo thống kê)- A, B, D là các hệ số phụ thuộc
).....(.][ 21 cDhBbAkmmpRtc
TCVN : Nếu độ sâu khu vực biến dạng dẻo không quá 1/4 chiều rộng b của đáy móng băng, thì biến dạng của nền cóthể kiểm tra theo công thức tính lún của lý thuyết nền biến dạng tuyến tính. Có nghĩa là, khi tính toán biến dạng của nền theo công thức tính lún của lý thuyết nền biến dạng tuyến tính phải thỏa mãn điều kiện:
][ pptx
Ví dụ:1). Dữ liệu thiết kế (công trình, tải trọng, địa chất):
- Tên công trình : Trường ...- Đặc điểm kết cấu : Kết cấu nhà khung ngang BTCT, kếthợp tường chịu lực- Tải trọng tính toán dưới chân cột: Cột C1 (0,3x0.5m):
N0tt = 82T ; M0
tt = 10,5 Tm ; Q0tt = 3,2 T
- Tải trọng tiêu chuẩn dưới chân cột:N0
tc = N0tt /n; M0
tc = M0tt /n; Q0
tc = Q0tt /n
(n là hệ số vượt tải gần đúng có thể lấy chung n = 1,1 - 1,2 ởđây chọn n = 1,15).
N0tc = 71,3T ; M0
tc = 9,1Tm; Q0tc = 2,8 T
b). Công trình, tải trọng
a). Các tiêu chuẩn sử dụng : TCVN 9362:2012, TCVN 5574 : 2012
∞10034.240021.22001
độ dày (m)số hiệuLớp đấtc). Địa chất- Số lớp đất : 3 lớp- Mực nước ngầm : 10m
Lưu ý: Trongví dụ nàycác số liệuđịa chất chỉcó một giá trịduy nhất, trong thực tếphải dùngcác giá trịtiêu chuẩnvà tính toántheo TCVN 9362:2012
- Tên đất : Chỉ số dẻo A = Wnh – Wd = 30 -23.5 = 6.5 < 7, đấtthuộc loại cát pha- Trạng thái : Độ sệt B = (W – Wd)/A = 0.77, đất trạng tháidẻo- Sức kháng xuyên tĩnh qc: qc = 0.4 MPa- Chỉ số SPT N: N = 3- Hệ số rỗng tự nhiên: e0
193.018.1
)285,01.(1.68,21)1(0
We n
Lớp đất 1 là đất yếu
- Tên đất : Chỉ số dẻo A = Wnh – Wd = 16, đất thuộc loại sétpha- Trạng thái : Độ sệt B = (W – Wd)/A = 0.19 <0.25, đất trạngnửa cứng- Sức kháng xuyên tĩnh qc: qc = 2,9 MPa- Chỉ số SPT N: N = 14- Hệ số rỗng tự nhiên: e0
845.01)1(0
We n
Lớp đất 2 là đất tốt
- Tên đất : Lượng hạt có cỡ > 0,5 mm chiếm 1+ 2+ 21 + 36 = 60% >50% Đất cát thô (cát to)- Trạng thái : Có qc = 7,8 MPa = 780 T/m2 , đất cát thô ởtrạng thái chặt vừa ( 50 < qc < 150 kG/cm2 ). Lấy e0 = 0.67
- Góc ma sát trong : Tra bảng ứng với qc = 780 T/m2, = 300 ÷ 330 (lấy giá trị nhỏ ứng với cát bụi và trạng thái độ chặtnghiêng về phía xốp, giá trị lớn ứng với cát thô chặt vừa)Lớp đất 3 là đất tốt
Một số chỉ tiêu khác:
- Hệ số nén lún:200100
20010021 pp
eea
- Mô đun biến dạng: cs qE 0
: Tra bảng phụ thuộc loại đất và qc
Độ lún cho phép Sgh= 8cmTra tiêu chuẩn TCVN 9362:2012, Độ lún cho phép đối vớinhà khung chèn tường Sgh = 8 cm & chênh lún tương đối choS = 0,2%
- Mô đun biến dạng: cs qE 0
: Tra bảng phụ thuộc loại đất và qc
1.2
m
Lớp đất 3 là đất tốt
Lớp đất 2 là đất tốt
Lớp đất 1 là đất yếu4.
2 m
2). Chọn phương án nền móng
Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc bỏ lớp trêncó thể coi là tốt. Vì vậy đề xuất phương án móng nông trênnền tự nhiên (đặt móng lên lớp đất 2).
3). Vật liệu móng, giằng
- Chọn bê tông 250#, Rb = 1100 T/m2, Rbt =88 T/m2.- Thép chịu lực: AII, Ra =28000 T/m2.- Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100#, dày 10cm.- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày > 3cm.
3). Chọn chiều sâu chôn móng h
Ở đây lớp 1 yếu dày 1,2 m, chọn h =1,4 m. Chú ý: móng nên nằm trên mựcnước ngầm, nếu mực nước ngầm nông thì phải có biên pháp thi công thoátnước hợp lý.
1.2
m1.
2 m
Lớp đất 3 là đất tốt
Lớp đất 2 là đất tốt
Lớp đất 1 là đất yếu
1.4m
4.2
m
QMN ;;
3). Chọn kích thước đáy móng lxb
Chọn b = 1,8m
Cường độ tính toán của đất nền:
- Xem công trình có kết cấu cứng, lấy m1=1.2, m2 = 1. Do sửdụng kết quả thí nghiệm lấy từ mẫu đất nơi xây dựng nên lấyktc =1. Do không có tầng hầm nên h0 =0.- Với = 160, tra bảng A = 0.36, B = 2.43, D = 5.
3
21
2211 /81,12,02,1
2,0.88,12,1.8,1 mThhhh
2/451,24)6,2.581,1.4,1.43,288,1.5,1.36,0(1
2,1.1 mTRtc
).....(.][ 21 cDhBbAkmmpRtc
Diện tích sơ bộ đáy móng:202 25,3
4,1.81,1451,243,71 m
hRNbF
m
tc
Chọn KF = 1.2 với KF = 1.1÷1.5
8.1FKb F
Chọn =l/b = 1.2 trong khoảng (1+e) đến (1+2e), với e = M/N =0,13
Chọn b =1.8m, l = 2.2m
4). Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng
200 /26,214,1.22,2.8,1
1,73 mThlbN
lbWN
FN
p m
tctctctctb
222
00max /756,27
2,2.8,1)5,0.8,21,9.(626,21).(6 mT
blhQMpp m
tctctctb
tc
Sơ bộ chọn chiều cao đài móng hm = 0.5m
Thỏa mãn các điều kiện:
222
00min /02,14
2,2.8,1)5,0.8,21,9.(626,21).(6 mT
blhQMpp m
tctctctb
tc
tctctb Rp tc
tc Rp 2.1max 0min tcp
Kiểm tra điều kiện kinh tế:
05.0053,0451,24.2,1
765,27451,24.2,1.2,1
.2,1 max
tc
tctc
RpR
5). Kiểm tra biến dạng nền Áp lực gây lún:
2
'
/73,184,1.81,126,21 mT
hpp IItctbgl
Chia lớp phân tố:
Chia nhỏ các lớp đấtvới chiều dày hi ≤ b/4. Càng gần đáy móngchia càng béCông thức tính lún:
Đối với đất thường, móng được xem là tắt lún ở độ sâu z khi:
zbt
z ppgl
.2,0
Đối với đất yếu (E< 5 MPa), móng được xem là tắt lún ởđộ sâu z khi:
zbt
z ppgl
.1,0
Với đất thấm nước nằm dưới mực nước ngầm, do lực đẩyArchimet cần dùng dn khi tính pbt , tuy nhiên với đấtkhông thấm nước như đất sét chặt (sét cứng, nửa cứng), lực Archimet không có tác dụng và khi tính toán vẫn dùng
Nên chọn chiều dày lớp phân tố sao cho dễ tra bảng, ít phải nộisuy, ví dụ chọn hi=0,2 b
Lập bảng tính lún cho lớp đất có thí nghiệm p-e:
ii
iii h
eees1
21
1
Vẽ đường cong p-e để tra e1i, e2i:
Có thể nội suy tuyến tính hoặc nội suy chính xác hơn bằng Exel
0.76
0.77
0.78
0.79
0.8
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Hệ số
rỗng
e
Áp lực p
Series1
Poly. (Series1)
Lớp phân
tố
Chiều dày lớp
phân tố hi
Độ sâu z0i (m) (tính từ cốt 0.000
đến đáy lớp phân tố)
Độ sâu z1i (m) (tính từ đáy móng
đến đáy lớp phân tố)
z1i/b
K0 (phụ thuộc l/b và z1i/b)
Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy lớp
phân tố zoi (T/m2)
Ứng suất do trọng lượng bản thân tại
tâm lớp phân tố P1i
Ứng suất tăng thêm tại đáy lớp
phân tố iK0i.pgl (T/m2)
Ứng suất tăng thêm tại tâm lớp phân tố i (T/m2)
Độ lún si (m)
Lập bảng tính lún cho lớp đất không có thí nghiệm p-e:
isi
ii h
Es
0
1
Kiểm tra điều kiện giới hạn độ lúngh
n
i SsS 1
8,0
Theo kinh nghiệm, khi ứng suất dưới đáy móng thỏa mãn cácđiều kiện ở mục 4 thì độ lún sẽ nằm trong giới hạn cho phép
Hm
B
MNN 2
MNN 1
Lưu ý trường hợp có mực nước ngầm
Lưu ý trường hợp có mực nước ngầm hay lớp đấtyếu sát đáy móng (nằm trong phạm vi 2B dưới
đáy móng) – Xem mục 4.6.21 TCVN9362:2012
dybt
HhzglHz
R **
Cần kiểm tra thêm điềukiện:
Tính toán Cường độ tínhtoán của lớp đất yếu nhưcho một khối móng quyước có kích thước :
*Hhhy
aaAb yy 2
glHz
tc
glHz
tbtc
yNhNA
**
.0
2bla
Đề 1997:Sức chịu tải giới hạn của đất dưới móng băng có dạng:pgh = ½.Nγ. b.γ + Nq.q + Nc.c
- Với cùng một tải trọng công trình lên nền đất cho trước, giữnguyên kích thước móng b, làm thế nào tăng được sức chịu tải của nền lên 1.5 lần?
- Móng băng rộng 2m, chôn sâu 1m, đất cát có = 17 kN/m3; γbh = 20 kN/m3; φ = 400, Nγ = 100, Nq = 81. Hãy xác định sức chịu tải giới hạn của nền khi mực nước ngầm ở mức mặt đất và việc thi công bơm hút tạo ra dòng thấm có i = 0.2 ngược từ dưới lên.
Sức chịu tải khi códòng thấm
cNhNbN
cNqNbNp
cmq
cqgh
...)..21(
..)..21(
Giải pháp tăng Pgh bằng cách tăng hm thêm h
cNhNbN
cNhhNbNp
cmq
cmqgh
...)..21(.5,1
.).(.)..21(2
h
mh
constb
00.0
Đất bị bão hòa nước, bơm hạ mực nước ngầm, tính sức chịu tải. b = 2m, hm= 1m, cát có = 17 kN/m3; γbh = 20 kN/m3; φ = 400, Nγ = 100, Nq = 81, i = 0.2 ngược từ dưới lên.
cNhNbNp cmqgh .'..)'..21(
2000
/810.2,01020
.'
mkN
ij bhbh
mh
constb
00.0MNN
Đề 2002:Xác định b để có Fs = 2,5 biết:
- đất có γbh = 21 kN/m3; c = 25kPa, Nγ = 20, Nq = 10, Nc = 7,5. Mực nước ngầm ở mức mặt đất và việc thi công bơm hút tạo ra dòng thấm có i = 0.2 ngược từ dưới lên.
Sức chịu tải khi códòng thấm
cNhNbNp cmqgh .'..)'..21(
2000
/910.2,01021
.'
mkN
ij bhbh
3/19, mkNSét
mh 25
mH 63/18 mkNđ
mB 20
Đề 2004: Bài toán đắp nền đất
Đánh giá ổn định tổng thể của nền với hệ số an toàn Fs = 1.5 đối với hai phương án thi công đắp đất như sau:
a)Đắp rất nhanh b)Đắp rất chậm
3/19, mkNSét
mh 25
mH 63/18 mkNđ
mB 20
a)Đắp rất nhanh Đắp nhanh ứng với chế độ thí
nghiệm UUkPacu 25
pgh =( + 2)cu = 128.5 kPa;p = γđ.hđ = 18.6 =108 kPaFs = 128.5/108 = 1.19 < [Fs] = 1.5 Không đảm bảo
3/19, mkNSét
mh 25
mH 63/18 mkNđ
mB 20
?hĐắp rất nhanh bệ phản
áp với chiều cao h
b). Đắp rất chậm, ứng với chế độ thí nghiệm CD
414
TƯỜNG CHẮN ĐẤTTƯTƯỜỜNG CHNG CHẮẮN ĐN ĐẤẤTT
Nếu hố đào không sâu lắm, đất tốt (đất dính, trạng thái cứng, nửa cứng) có thể đào theo taluy
Nếu đất yếu thành hố đào có thể bị trượt
(xuất hiện cung trượt)
Cung trượt
Các loại TƯỜNG CHẮN ĐẤT
Cừ tạm larsen kết hợp văng chống cho hố móng
Cừ vĩnh viễn Barrettes kết hợp neo trong đất
Neo trong đất
Neo trong đất
Áp lực tường chắn theo Rankine (không kể đến ma sát Tường –đất )
Áp lực chủ động khi <0;Tĩnh khi =0Bị động khi >0;
cE
bE
tE
H%).15,0( H%).32(
x
z
bEcE tE
zH
0 00
00
0
Btc 311 B1c3 t3
cE
bE
tE
H%).15,0( H%).32(
)(3 tconst1
Áp lực Tĩnh khi =0, đất rời
OCRK ).'sin1(0
zKK zx '..'.' 00
x
z
tE
zH
z z
zx K .03 zz .1
xztE
3/2H
20 '..
21 HKEt
)(3 c
const1
)(3 t
zz .1
x
z
cE
zH
0
z zx
z3/H
cE
zKcx ..3
)2
45( 02 tgKc
Áp lực Chủ động khi <0, đất rời
13 . cK
H. HKc ..
2'..21 HKE cc
)(3 c )(3 t
const1
Áp lực Chủ động khi <0, đất dính
)2
45( 02 tgKc
cc KcK 2. 13
zz .1
x
z
cE
zH
z zx
z3/)( 0zH
cE
ccx KcK 2. 13
0z
0
?0 z
cos/.zz
Trường hợp mái đất nghiêng
ccc KcqKKH 2... qKKc cc .2
qKKc cc .2
qKKc cc .2
Áp lực chủ động khi có nước ngầm
zz '.'' 1
x
z
cE
zH
z z xz'
MNN
bh
u
zcx K '.' u0
Áp lực chủ động khi có nhiều lớp đất
zz .3
x
zzH
z z xz
3/H cE
zKBx ..3
Áp lực Bị động khi >0, đất rời
)(1 b
)(3)(1 Bt )(3 t
)2
45( 02 tgKB
zBx K .
2'..21 HKE bb
bE0
Áp lực Bị động khi >0, đất dính
zz .1
x
zzH
z zx
z3/)( 0zH
cE
ccx KcK 2. 13
0z
)(1 b
)(3)(1 Bt )(3 t
BB KcK 2. 13
bE0
Áp lực tường chắn theo Coulomb (có kể đến
ma sát Tường –đất )
Áp lực Chủ động khi <0, theo Coulomb (có kể đến ma sát Tường –đất )
cEmaxcE
090
Q
R
cE
Q
cE
R
2
901
Nếu đất sau tường có bề mặt phẳng, tạo với mặt phẳng nằm ngang góc
2'..21 HKE cc
cE
Q
R
Nếu đất sau tường nằm ngang (=0), lưng thường thẳng đứng (=0), nhẵn (=0)
2'..21 HKE cc H
)2
45( 02 tgKc
HKP c ..max
cE
Nếu đất sau tường nằm ngang (=0), có tải trọng q, lưng thường thẳng đứng (=0), nhẵn (=0)
).(21
0 Hc ppHE
Thay thế tải phân bố q
bằng một lớp đất có chiều dày h=q/
qh
HKp c ..0 ).(. hHKp cH
H
qh
cE
hKp c ..0
).(. hHKp cH
Nếu đất sau tường nằm ngang (=0), có tải trọng q đặt ở xa, lưng thường thẳng đứng (=0), nhẵn (=0)
qh
HKp c ..
).(. hHKp cH
q h
Hp p
*
*D
DH
qh
HKp c ..
).(. hHKp cH
qh
HA
HB
*
444
ÔN TẬPÔN TÔN TẬẬPP
