BÀI tập lớn cơ học đất .

bài tập lớn nè

BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT Đề số 01

I/ SỐ LIỆU :

1. Công trình

Tải trọng tính toán chân công trình tại cốt mặt đất :

No = 47.1[T] Mo = 6.5[Tm]

2. Nền đất :

Đề

số

mặt đất) (m)

Tải trọng tính toán chân cột (cốt mặt đất )

Số hiệu

Dày (m)

Số hiệu

Dày (m)

Số

Mo

(Tm)

3. Các lớp đất

Số

hiệu

Độ ẩm

tự nhiên

W %

Giới hạn nhão

Wnh %

Giới hạn dẻo

Wd %

Dung trọng tự nhiênγ

(T/m3)

Tỷ trọng hạt

∆

Góc ma sát trong

ϕ(độ)

Lực dính c

Kết quả thí

nghiệm

nén ép e-p

với áp lực

nén p

(Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn

N

b. Lớp đất số 2

Số

hiệu

Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt

sét

Đường kính cỡ hạt (mm)

1-0.5

0.5-0.25

0.25 -0.1

0.1-0.05

0.01-0.002

< 0.002

Độ ẩm

tự nhiên

W %

Dung trọng tự nhiênγ

(T/m3)

Tỷ trọng hạt

∆

Góc ma sát trong

ϕ(độ)

Sức kháng xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

Số

hiệu

Độ ẩm tự nhiên

W %

Giới hạn nhão

Wnh %

Giới hạn dẻo

Wd %

Dung trọng tự nhiên ɣ T/m3

Tỷ trọng hạt

∆

Góc ma sát trong ϕ

(độ)

Lực dính c

Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén p (Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

II/ Yêu cầu:

1. Lập trụ địa chất ( xác định tên và trạng thái đất),chọn chiều sâu đặt móng

a. Một số tiêu chuẩn của đất

 Tiêu chuẩn và độ chặt của đất cát



max max min

D

−

=

−

 Phân loại đất rời theo cấp khối Phân loại đất theo quy phạm Việt Nam TCVN 9362: 2012

 Tiêu chuẩn phân loại đất dính











 Tiê

u chuẩn đánh giá trạng thái của đất dính

Tên đất và trạng thái của nó Độ sệt B

Á cát

Á sét và sét

 Bảng phân loại độ chặt của cát theo thí nghiệm SPT

Trị số N

theo SPT

Độ chặt tương đối

Trạng thái của cát

Góc

ϕo

qc

(kG/cm2)

 Tỷ trọng hạt

n o

γ γ

∆ =

b. Xác định tên và trạng thái đất

Số

hiệu

Độ ẩm

tự nhiên

W %

Giới hạn nhão Wnh

%

Giới hạn dẻo

Wd %

Dung trọng tự nhiênγ

(T/m3)

Tỷ trọng hạt

∆

Góc ma sát trong

ϕ(độ)

Lực dính c Kg/cm2

Kết quả thí

nghiệm

nén ép e-p

với áp lực

nén p (Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn

N

+ Chỉ số dẻo A = Wnh - W d = 37.6- 21.5 = 16.1 (%)

Theo tiêu chuẩn phân loại đất dính, 7<A = 16.1% <17% => Đất sét pha ( á sét) + Độ sệtB =

 Theo tiêu chuẩn đánh giá trạng thái của đất dính

0.25< B=0.31 <0.5 Đất ở trạng thái dẻo

+ Hệ số rỗng

e>0.7 : Đất xốp

 Kết luận : Đất sét pha ( á sét) ở trạng thái dẻo

Số

hiệu

Thành phần hạt (%) tương ứng với các cỡ hạt

Hạt sét

Đường kính cỡ hạt (mm)

10-5

1-0.5

0.5-0.25

0.25-0.1

0.1-0.05

0.01-0.002

< 0.002

Độ ẩm tự

nhiên W %

Dungtrọng

tự nhiênγ

(T/m3)

Tỷ trọng hạt∆

Góc ma sát trong ϕ(độ)

Sức kháng xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩnN

Đường kính

Hàm lượng

+ Các hạt có đường kính d > 0.1 mm chiếm 3.5+15+28.5+29=76%

-Tra bảng phân loại đất rời theo cấp khối

Ta có d > 0.1 : 76 % > 75%, kết luận Cát nhỏ

Hệ số e =

0.6<e<0.75 đất chặt vừa

- Theo kết quả của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm xuyên tĩnh CPT

ta có : :Đất cát ở trạng thái chặt vừa

Kết luận : Cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa

Số

hiệu

Độ ẩm tự nhiên

W %

Giới hạn nhão

Wnh %

Giới hạn dẻo

Wd %

Dung trọng tự nhiên ɣ T/m3

Tỷ trọng hạt

∆

Góc ma sát trong ϕ

(độ)

Lực dính c

Kết quả thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén p (Kpa)

Kết quả xuyên tĩnh

qc (MPa)

Kết quả xuyên tiêu chuẩn N

+ Chỉ số dẻo

A = Wnh - W d = 29.2-26.1 = 3.1 (%)

 Theo tiêu chuẩn phân loại đất dính

1% <A =3.1% <7% => Đất cát pha ( á cát)

+ Độ sệt

B = -0.58

Theo tiêu chuẩn đánh giá trạng thái của đất dính

B = -0.58<0 => Đất ởtrạng thái rắn ( cứng )

+ Hệ số rỗng

e>0.7 đất xốp

Kết luận : Đất cát pha ( á cát) ở trạng thái rắn ( cứng )

c. Nhận xét đất nền :

Đất nền gồm 3 lớp đất:

- Lớp 1: Đất sét pha ( á sét) ở trạng thái dẻo

- Lớp 2: Cát nhỏ ở trạng thái chặt vừa

- Lớp 3: Đất cát pha ( á cát) ở trạng thái rắn ( cứng )

d Chọn chiều sâu đặt móng

Qua kết quả phân loại đất và trạng thái của 3 lớp đất trên, móng thiết kế là móng nông , ta thấy lớp đất 1 là Đất sét pha ( á sét) ở trạng thái dẻo có chiều dày là 3.6 m là đất tương đối tốt , nên ta chọn chiều sâu móng lớn là 1.6m nằm trong lớp đất tốt

HÌNH TRỤ ĐỊA CHẤT

2. Xác định kích thước đáy móng (bxl ) theo điều kiện p tp ≤[p]

• c là lực dính , c = 0.21 Kg/cm2 = 2.1 T/m2,

• Với ϕtc = 15o35

Ta nội suy được các giá trị A,B,D như sau :

Trị số tiêu chuẩn góc

khi vùng biến dạng dẻo phát sinh đến độ sâu bằng ¼ bề rộng móng b

• Biểu thức tính toán theo tiêu chuẩn TCXD 9362-2012Rtc =

tc

k

γ

là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình, chọn m1 = 1.2, m2

= 1

- ktc : hệ số tin cậy các chỉ tiêu cơ lý của đất( ktc = 1 nếu thí nghiệm thực hiện trên nguyên dạng, ktc= 1,1 nếu thí nghiệm lấy theo thống kê) Ta chọn ktc = 1

Rtc = m1[(Ab + Bh)γ1 + D.c]



Với b = 1.6, chọn α=l/b= 1.19 , ta kiểm tra các điều kiện

• Kiểm tra α với điều kiện α ∈ [1+e ÷ 1+2e)

M N



M N

= 0.114

 1+ e = 1.114 , 1+2e = 1.229 Vậy 1.114<α = 1.19< 1.229

2 1.2 yc

F =αb ≥ F

• Fyc =

Chọn KF = 1.2, KF = 1.1÷1.5

 b==1.578

Vậy chọn bề rộng móng là b = 1.6 (m) , l= 1.9 (m)

 Do móng chịu tải trọng lệch tâm nên kích thước đáy móng phải thảo mãn hai điều kiện sau đây :

lực tiêu chuẩn của nền đất

ptb ≤ R

tc

1 2[( ) 1 ]

tc

h

γ

 471/(1.6x1.9) + 20x1.6= 186.93 ≤ 219.98

cường độ áp lực tiêu chuẩn của nền đất

pmax ≤ 1.2 Rtc

1.2 W

tc

R

+ M = M0 = 8.5 (Tm) + W = b.l2/6 = 0.963 (m3) , F =l.b=3.04(m2) + N = 568.28 (KN)

pmax = 254.46( KN/m2) + Rtc = 219.98(KN/m2)

Vậy pmax = 25.446( T/m2) ≤ 1.2Rtc= 26.398 ( T/m2)

• Kiểm tra điều kiệnpmin> 0



Pmin = N/F – M/W = (568.28/3.04 – 65/0.963)= 119.44 KN/m2 >0

=0.036= 3.6%<10%

Thoả điều kiện kinh tế

3. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hữu hiệu phân bố trong nền do tải trọng bản thân

và tải trọng ngoài gây ra.

a. Tính toán ứng suất hữu hiệu phân bố trong nền do tải trọng bản thân

+ Tại mặt đất h = 0 =>σz = 0

+ Tại đáy móng h = 1.6 ( lớp đất 1)

σz = 1.6x1.83 =2.928 ( T/m2 ) + Tại độ sâu h = 3.6 ( lớp đất 1)

σz = 2x1.83 + 1.6x1.83 =6.588 ( T/m2 ) + Tại độsâuh = 4.5 ( lớp đất 2), tại mực nước ngầm

σz = 6.588 + 1.86x0.9 =8.262 ( T/m2 ) + Tại độ sâuh = 8 ( hết lớp đất 2)

σz = 8.262+ x3.5=11.703 ( T/m2 )

Do bị ngập trong nước ngầm nên tính theo

Dự kiến phạm vi ảnh hưởng lún 3b=4.8m nên ta chỉ cần tính toán ứng suất hữu hiệu phân

bố trong nền do tải trọng bản thân đến độ sâu h= 6.4m kể từ mặt đất

b. Tính toán ứng suất do tải trọng ngoài

ở đáy móng phân bố đều bằng

p= ptb-γ1.hm = 186.93 – 18.3 x 1.6 = 15.765 (T/m2)

Ta chia chiều cao nền đất thành các lớp nhỏ, mỗi lớp có chiều cao thỏa mãn 0.25b ≤ hi ≤ 0.4b ↔ 0.4 ≤ hi ≤ 0.64 chọn hi=0.4m

Ở lớp đất 1dày 3.6m,chiều sâu chôn móng là 1.6m ,còn lại 2m ta chia thành

5 lớp nhỏ có chiều dày là h1=h2=0.4

Ở lớp thứ 2, chiều dày là 4.4m, ta chia thành 11 lớp nhỏ, mỗi lớp dày 0.4 m

sâu z

Độ sâu từ mặt đất

(T/m2

)

p

1.83

1.86

0.983

c. Biểu đồ ứng suất gây lún :

4. Dự báo độ lún ổn định tại tâm móng

p = × p

Do đó ta tính lún đến lớp phân tố thứ 10 là đã tắt lún

0.2*8.95=1.79>1.615

1 2

1 1 1 1

e e

e

−

+

∑ ∑

ứng suất do trọng lượng bản thân

e2i là hệ số rỗng của đất tại điểm giữa lớp đang xét, ứng với ứng suất do trọng lượng bản thân và tải trọng ngoài

 Các hệ số e1i , e2i được tính dựa trên biểu đồ nén ép e-p ở lớp 1 và lớp 3

Lớp đất 1:

Lớp đất 3 :

1i

osi

E

σ

β ∆

=

Trong đó , β=0.8, Eosi = α.pc , vì lớp 2 là lớp đất cát bụi có qc= 7.6(MPa) >2.0(MPa) => chọn α = 2.5=> Eosi = 2.5x760=1900 (T/m2)

 Bảng tính lún :

Lớp

phân

tố

Chiều

dày

lớp

phân

tố

Độ sâu

z1i

(m) (tính từ đáy móng đến đáy lớp phân

Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy lớp phân tố

σZ0i

Ứng suất tăng thêm tại đáy lớp phân tố

∆σ0 i=

K0i.pgl

Ứng suất tăng thêm tại tâm lớp phân tố

∆σ1i

(T/m2)

Ứng suất do trọng lượng bản thân tại tâm lớp phân tố

Ứng suất tổng tại tâm lớp phân tố

p2i =p1i

+ ∆σ1i

(T/m2)

Hệ số rỗng e1i

(tương ứng

p1i)

Hệ số rỗng e2i

(tương ứng

p2i)

Độ lún si

(m)

Kết quả thí nghiệm nén lún e-p với áp lực nén p (kPa)

tố) (T/m2) (T/m2) p1i

1 0.4 0.4 3.660 14.706 15.235 3.294 18.529 0.819 0.754 0.0143

2 0.4 0.8 4.392 11.652 13.179 4.026 17.205 0.813 0.757 0.012

3 0.4 1.2 5.124 8.397 10.025 4.758 14.783 0.807 0.764 0.0095

4 0.4 1.6 5.856 5.941 7.169 5.490 12.659 0.802 0.769 0.0073

5 0.4 2.0 6.588 4.363 5.152 6.222 11.374 0.798 0.772 0.0058

7 0.4 2.8 8.076 2.527 2.904 7.704 10.608 0.0005

8 0.1 2.9 8.262 2.368 2.448 8.169 10.617 0.0001

9 0.3 3.2 8.557 1.987 2.178 8.409 10.587 0.0003

10 0.4 3.6 8.950 1.615 1.801 8.754 10.555 0.0003

(cm) => thỏa mãn điều kiện nén lún của móng đơn