TIỂU LUẬN LÚN TỪ BIẾN CỦA ĐẤT

Lún từ biến xảy ra trong giai đoạn cố kết thứ hai của đát. Trong giai đoạn này, quá trình ép đẩy nước ra khỏi đất đã ngưng lại do tương quan giữa gradien nén và gradien ban đầu trong đất. Trong trường hợp này biến dạng từ biến nén lún của đất xảy ra dưới tác dụng của tải trọng bản thân đất và tải trọng ngoài chủ yếu là do sự tăng cao độ chặt của các màng nước liên kết xung quanh các hạt rắn, do đó làm tăng cao theo thời gian độ nhớt của đất.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TIỂU LUẬN MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT NÂNG CAO ĐỀ TÀI: ĐỘ LÚN TỪ BIẾN CỦA ĐẤT TRÌNH BÀY: NHĨM Nội dung • Phần 1:Tổng quan lún đất • Phần 2: Giới thiệu lún từ biến • Phần 3: Mơ tả hệ số C • Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ thực tế minh hoạ HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 1: Tổng quan lún đất Phần 1: Tổng quan lún đất • Khi đất chịu tác dụng tải trọng (cơng trình, mực nước ngầm hạ…) dẫn đến thay đổi ứng suất đất làm gây biến dạng theo phương đứng, gọi độ lún • Đất bị nén lại gia tăng ứng suất, biến dạng xếp lại hạt đất, tiêu tán khí nước lỗ rỗng HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 1: Tổng quan lún đất • Tổng quát, lún đất tác dụng tải trọng chia làm ba thành phần: • Lún tức thời (hay lún đàn hồi): lún gây biến dạng đàn hồi đất • Lún cố kết sơ cấp: lún kết thay đổi thể tích nước lỗ rỗng • Lún cố kết thứ cấp (lún từ biến): lún gây biến dạng dẻo đất, sau trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư hồn tồn • Độ lún tổng cộng: ST = Se + Sc + Ss HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 1: Tổng quan lún đất • Đối với đất cát có tính thấm cao, nước áp lực nước lỗ rỗng tăng xảy nhanh chóng • Đối với đất sét hệ số thấm nhỏ nhiều so với cát, áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán khoảng thời gian dài Đất cát Hệ số thấm k lớn Thời gian ngắn Hệ số thấm k nhỏ Thời gian lớn Đất sét HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 1: Tổng quan lún đất • Sự nước lỗ rỗng làm giảm thể tích khối đất (cố kết), dẫn đến tượng lún • Lún cố kết phụ thuộc vào thời gian lớn nhiều so với lún đàn hồi Thời gian dài HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 2: Giới thiệu lún từ biến Phần 2: Giới thiệu lún từ biến Tính nén lún đất: • Tính nén lún đất khả giảm thể tích (do giảm độ rỗng, biểu giảm chiều cao) tác dụng tải trọng HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 2: Giới thiệu lún từ biến Thí nghiệm nén cố kết: • Là thí nghiệm xác định độ lún q trình nước lỗ rỗng mẫu đất tải trọng thẳng đứng không bị nở hông 10 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 3: Mơ tả hệ số Cα • C’α thường rơi vào giá trị: • Đất sét cố kết: =0.04 • Theo (Mesri and Godlewski, 1977) tỉ số Cα/ Cc thường nằm khoảng: • Đối với đất sét vơ cơ: 0.04 ± 0.01 • Đối với đất sét hữu cơ: 0.05 ± 0.01 • Đất bùn: 0.075 ± 0.01 23 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ 24 Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Việc tính lún từ biến hay lún cố kết thứ cấp chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn cụ thể nên phạm vi nghiên cứu xét đến cách tính lún từ biến cơng thức đề cập sau lún cố kết sơ cấp gần kết thúc (độ cố kết U=90% - 95%) • Cơng thức tính lún từ biến mô tả dạng : t  S s = C  H log    t1  Với H chiều dày lớp đất, C’α số nén thứ cấp hiệu chỉnh (như nêu phần trên) • Dưới ví dụ cơng trình đường đắp Các thơng số gồm bề rộng đường B=16.16m, độ dốc mái ta luy m=1.5, dung trọng đất đắp γ=1.8 T/m3, chiều cao đắp H=3.58m (đã qui đổi kết cấu áo đường) • Các thông số đất nền: 25 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Các thông số đất nền: Lớp 2a, 2b: Bùn sét, sét, xám đen, xám xanh, chảy Lớp 3: Sét, xám vàng, xám trắng, dẻo cứng Lớp 4: Sét, nâu vàng, xám xanh, xám trắng, dẻo cứng, nửa cứng Lớp 2a 2b Chiều dày lớp Chiều sâu đáy lớp Dung trọng Hệ số rỗng γw e0 m m T/m3 0.300 5.700 8.500 3.300 40.000 0.300 6.000 14.500 17.800 57.800 1.800 1.550 1.550 1.920 1.960 Hệ số cố kết Cv Chỉ số nén Chỉ số nén Áp lực tiến Góc ma sát Lực dính Cc lại Cr cố kết Pc φ C 10-4cm2/s 1.744 1.744 1.395 0.725 3.720 9.850 10.640 1.870 0.687 0.484 0.457 0.139 0.178 0.173 0.167 0.041 T/m2 Độ T/m2 4.900 4.760 5.500 9.800 2.633 2.633 15.600 17.333 0.345 0.345 2.645 3.222 • Nền thấm theo chiều • Kết kiểm tốn lún: 26 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ Lớp hi (m) Z (m) Cci Cr γi eoi σzB Vai (T/m2) σzC Chân (T/m2) γi x hi σvz (T/m2) Độ lún S Tim (m) Độ lún S Vai (m) Độ lún S Chân ta luy (m) 0.3 0.15 - - 1.80 6.37 6.19 0.06 0.54 0.27 0.80 0.69 0.18 1.69 0.55 4.90 6.32 6.06 0.30 1.09 0.82 0.09 0.09 0.01 2a 1.80 0.69 0.18 1.66 0.55 4.90 6.28 5.65 0.66 1.64 1.37 0.09 0.08 0.01 2a 2.80 0.69 0.18 1.63 0.55 4.90 6.26 5.33 0.98 2.19 1.92 0.09 0.07 0.01 2a 3.80 0.69 0.18 1.59 0.55 4.90 6.21 4.97 1.26 2.74 2.47 0.09 0.07 0.01 2a 4.80 0.69 0.18 1.57 0.55 4.90 6.15 4.76 1.48 3.29 3.02 0.09 0.07 0.01 2a 0.7 5.65 0.69 0.18 1.55 0.55 4.90 6.11 4.60 1.64 3.68 3.48 0.06 0.05 0.01 2b 6.50 0.48 0.17 1.37 0.55 4.76 6.01 4.40 1.77 4.23 3.95 0.07 0.06 0.02 2b 7.50 0.48 0.17 1.35 0.55 4.76 5.85 4.26 1.90 4.78 4.50 0.07 0.06 0.03 2b 8.50 0.48 0.17 1.34 0.55 4.76 5.65 4.14 2.00 5.33 5.05 0.07 0.05 0.03 2b 9.50 0.48 0.17 1.33 0.55 4.76 5.48 4.05 2.07 5.88 5.60 0.06 0.05 0.03 2b 10.50 0.48 0.17 1.32 0.55 4.76 5.32 3.96 2.13 6.43 6.15 0.06 0.05 0.03 2b 11.50 0.48 0.17 1.30 0.55 4.76 5.12 3.88 2.17 6.98 6.70 0.05 0.04 0.03 2b 12.50 0.48 0.17 1.29 0.55 4.76 4.92 3.78 2.20 7.53 7.25 0.05 0.04 0.02 2b 13.50 0.48 0.17 1.28 0.55 4.76 4.76 3.70 2.22 8.08 7.80 0.04 0.04 0.02 2b 0.5 14.25 0.48 0.17 1.27 0.55 4.76 4.60 3.61 2.23 8.35 8.21 0.02 0.02 0.01 15.00 0.46 0.17 1.13 0.92 5.50 4.46 3.53 2.23 9.27 8.81 0.04 0.03 0.02 16.00 0.46 0.17 1.11 0.92 5.50 4.29 3.43 2.23 10.19 9.73 0.03 0.03 0.02 17.00 0.46 0.17 1.10 0.92 5.50 4.12 3.36 2.22 11.11 10.65 0.03 0.03 0.02 0.3 17.65 0.46 0.17 1.09 0.92 5.50 4.03 3.32 2.21 11.39 11.25 0.01 0.01 0.01 18.30 0.14 0.04 0.62 0.96 9.80 3.94 3.27 2.20 12.35 11.87 0.01 0.01 0.01 19.30 0.14 0.04 0.62 0.96 9.80 3.81 3.18 2.19 13.31 12.83 0.01 0.01 0.01 20.30 0.14 0.04 0.61 0.96 9.80 3.69 3.09 2.17 14.27 13.79 0.01 0.01 0.01 21.30 0.14 0.04 0.61 0.96 9.80 3.56 3.01 2.14 15.23 14.75 0.01 0.01 0.01 22.30 0.14 0.04 0.60 0.96 9.80 3.44 2.95 2.12 16.19 15.71 0.01 0.01 0.00 23.30 0.14 0.04 0.60 0.96 9.80 3.33 2.89 2.09 17.15 16.67 0.01 0.01 0.00 24.30 0.14 0.04 0.59 0.96 9.80 3.23 2.82 2.06 18.11 17.63 0.01 0.01 0.00 25.30 0.14 0.04 0.59 0.96 9.80 3.13 2.76 2.03 19.07 18.59 0.01 0.01 0.00 26.30 0.14 0.04 0.59 0.96 9.80 3.04 2.70 2.00 20.03 19.55 0.01 0.00 0.00 27.30 0.14 0.04 0.58 0.96 9.80 2.96 2.63 1.97 20.99 20.51 0.01 0.00 0.00 28.30 0.14 0.04 0.58 0.96 9.80 2.87 2.56 1.94 21.95 21.47 0.00 0.00 0.00 29.30 0.14 0.04 0.58 0.96 9.80 2.78 2.50 1.91 22.91 22.43 0.00 0.00 0.00 30.30 0.14 0.04 0.58 0.96 9.80 2.71 2.44 1.88 23.87 23.39 0.00 0.00 0.00 31.30 0.14 0.04 0.58 0.96 9.80 2.63 2.38 1.85 24.83 24.35 0.00 0.00 0.00 32.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.56 2.32 1.82 25.79 25.31 0.00 0.00 0.00 33.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.50 2.27 1.79 26.75 26.27 0.00 0.00 0.00 34.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.43 2.22 1.76 27.71 27.23 0.00 0.00 0.00 35.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.37 2.17 1.73 28.67 28.19 0.00 0.00 0.00 36.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.31 2.13 1.70 29.63 29.15 0.00 0.00 0.00 37.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.26 2.09 1.67 30.59 30.11 0.00 0.00 0.00 38.30 0.14 0.04 0.57 0.96 9.80 2.21 2.05 1.64 31.55 31.07 0.00 0.00 0.00 39.30 0.14 0.04 0.56 0.96 9.80 2.16 2.01 1.61 32.51 32.03 0.00 0.00 0.00 40.30 0.14 0.04 0.56 0.96 9.80 2.11 1.97 1.59 33.47 32.99 0.00 0.00 0.00 41.30 0.14 0.04 0.56 0.96 9.80 2.06 1.93 1.56 34.43 33.95 0.00 0.00 0.00 HV: Phan Văn Anh Nhật 26.50 - σzA Tim (T/m2) 2a Chiều dày đất yếu za(m) = - σpz (T/m2) Độ lún cố kết Sc 1.18 0.97 0.40 Tổng độ lún S=1.2Sc 1.41 1.16 0.47 27 Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Dự báo độ lún theo thời gian: t (năm) 16 20 25 30 50 70 100 250 300 350 400 500 600 Tv 0.000 0.002 0.004 0.010 0.033 0.041 0.051 0.062 0.103 0.144 0.206 0.514 0.617 0.720 0.823 1.029 1.235 U(%) 0.000 0.041 0.081 0.116 0.204 0.228 0.255 0.280 0.362 0.427 0.511 0.771 0.822 0.859 0.892 0.933 0.946 St (m) 0.00 0.05 0.09 0.14 0.24 0.27 0.30 0.33 0.43 0.50 0.60 0.91 0.97 1.01 1.05 1.10 1.11 Sr(m) 1.18 1.13 1.08 1.04 0.94 0.91 0.88 0.85 0.75 0.67 0.58 0.27 0.21 0.17 0.13 0.08 0.06 28 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Các thơng số mẫu thí nghiệm 29 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Tính tốn để xây dựng biểu đồ e-log(t) 30 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Vẽ biểu đồ e-log(t) tính giá trị ep, Cα, C’α dùng tính lún Ss 31 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Tính tốn để xây dựng biểu đồ e-log(t) 32 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Vẽ biểu đồ e-log(t) tính giá trị ep, Cα, C’α dùng tính lún Ss 33 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ Nhận xét: • Độ lún cố kết thứ cấp sau kết thúc độ lún cố kết sơ cấp thật có ý nghĩa thời gian nhỏ so với thời gian sử dụng cơng trình t • Độ lún cố kết thứ cấp nhỏ so với lún sơ cấp khơng đáng kể • Theo Mersri and Godlewski (1977) tỉ số Cα /Cc đất sét, đất bùn hữu khoảng 0.05 => 0.01, giá trị Cα /Cc ~= 0.02 theo ví dụ tính toán hợp lý 34 HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Có nhiều quan điểm trước xem lún từ biến xảy sau kết thúc trình cố kết sơ cấp hay xảy đồng thời • Trong thực tế tượng từ biến chùng ứng suất đất sét phụ thuộc vào yếu tố thời gian mà cịn phụ thuộc vào tính nhớt biến dạng khơng phục hồi tích luỹ theo thời gian • Các mơ hình từ biến Gibson Lo (1961) gồm lò xo biến dạng tuyến tính (tương đương với phần biến dạng đàn hồi cấu trúc đất, nối nối tiếp với mô hình lị xo nhớt biến dạng tuyến tính, xem tượng cố kết từ biến xảy đồng thời 35 HV: Phan Văn Anh Nhật Tài liệu tham khảo • Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004 • Trần Quang Hộ, Cơng trình đất yếu, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2009 • Braja M.Das, Khaled Sobhan, Principles of Geotechnical Engineering, 2016 • Robert D.Holtz, William D Kovacs, An Introduction to Geotechnical Engineering, Prentice-Hall, 1981 36 HV: Phan Văn Anh Nhật HV: Phan Văn Anh Nhật ... tính lún từ biến ví dụ 24 Phần 4: Cách tính lún từ biến ví dụ • Việc tính lún từ biến hay lún cố kết thứ cấp chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn cụ thể nên phạm vi nghiên cứu xét đến cách tính lún từ biến. .. đàn hồi đất • Lún cố kết sơ cấp: lún kết thay đổi thể tích nước lỗ rỗng • Lún cố kết thứ cấp (lún từ biến) : lún gây biến dạng dẻo đất, sau trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư hồn tồn • Độ lún tổng... tượng lún • Lún cố kết phụ thuộc vào thời gian lớn nhiều so với lún đàn hồi Thời gian dài HV: Phan Văn Anh Nhật Phần 2: Giới thiệu lún từ biến Phần 2: Giới thiệu lún từ biến Tính nén lún đất: