GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT .... XỬ LÝ VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ĐỂ TÍNH TỐN NỀN MĨNG Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ cho việc thiết kế móng có số lượng hố khoan nhiều và số lượn
XỬ LÝ VÀ THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ĐỂ TÍNH TOÁN NỀN MÓNG
Hồ sơ khảo sát địa chất cho thiết kế móng cần có số lượng hố khoan và mẫu đất phong phú Điều quan trọng là phải chọn được mẫu đất đại diện cho nền để đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.
Ban đầu khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu , hạt độ mà ta chia ra thành từng lớp đất
Theo TCVN 9362-2012, lớp địa chất công trình được xác định khi các giá trị cơ lý của nó có hệ số biến động nhỏ (v) Do đó, cần loại trừ những mẫu có sự chênh lệch lớn so với giá trị trung bình của từng đơn vị chất.
Vì vậy thống kế địa chất là một công việc hết sức quan trọng trong tính toán nền móng.
PHÂN CHIA ĐƠN NGUYÊN ĐỊA CHẤT
Hệ số biến động
- Chúng ta dựa vào hệ số biến động phân chia đơn nguyên
- Hệ số biến động xác định theo công thức: σ ν=A
- Trong đó giá trị trung bình của một đặc trưng: n i i 1
- Độ lệch bình phương trung bình: i 1 n ( i ) 2
Trong đó :A : là giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng; n : số lần thí i nghiệm
Khi kiểm tra để loại trừ sai số thô đối với các chỉ tiêu kép như lực dính (c) và góc ma sát trong (φ), độ lệch bình quân bình phương được xác định theo công thức cụ thể.
Qui tắc loại trừ các sai số thô
Trong phân tích dữ liệu của một lớp đất, nếu hệ số biến động nằm trong khoảng cho phép , thì kết quả sẽ đạt yêu cầu Ngược lại, nếu hệ số biến động vượt quá giá trị cho phép, chúng ta cần loại bỏ các số liệu có sai số lớn hoặc bé để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.
- Trong đó : hệ số biến động lớn nhất, tra bảng 1 tuỳ thuộc vào từng loại đặc trưng
Bảng 0.1 Hệ Số Biến Động Lớn Nhất Theo Tcvn 9362-2012 Đặc trưng của đất Hệ số biến động ν
Trọng lượng riêng 0.05 Độ ẩm tự nhiên 0.15
Chỉ tiêu sức chống cắt 0.30
Cường độ nén một trục 0.40
Kiểm tra thống kê, loại trừ các giá trị quá lớn hoặc quá bé của Ai theo công thức sau: A−A i Vσ cm
Trong đó ước lượng độ lệch: cm n i 1 ( i ) 2 σ 1 A A n =
Lưu ý: Khi n 25 thì lấy = cm
Bảng 0.2 Bảng tra các giá trị của V
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT
Gía trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu đơn
Giá trị tiêu chuẩn cho các chỉ tiêu đơn, bao gồm chỉ tiêu vật lý như độ ẩm, khối lượng thể tích, chỉ số dẻo, độ sệt, và các chỉ tiêu cơ học như môdun tổng biến dạng và cường độ kháng nén, được xác định là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ A sau khi đã loại trừ sai số thô.
Các chỉ tiêu vật lý gián tiếp như hệ số rỗng và chỉ số dẻo, cùng với modun tổng biến dạng, có giá trị tiêu chuẩn được xác định dựa trên giá trị tiêu chuẩn của các chỉ tiêu thí nghiệm Giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu gián tiếp được tính toán theo một công thức cụ thể.
Giá trị tiêu chuẩn các chỉ tiêu kép
Các giá trị tiêu chuẩn của chỉ tiêu kép lực dính đơn vị (c) và góc ma sát (φ) được xác định thông qua phương pháp bình phương cực tiểu, dựa trên mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất pháp và ứng suất tiếp cực hạn (τi) trong các thí nghiệm cắt tương đương Công thức mô tả mối quan hệ này là τ = σ φ + tg c.
Lực dính đơn vị tiêu chuẩn ctc và góc má sát trong tiêu chuẩn được xác định theo công thức sau :
*Lưu ý: Nếu theo công thức trên tính được c tc < 0 thì chọn c tc = 0 và tính lại theo công thức: n i i tc i 1 n 2 i 1 i tgφ σ τ σ
ĐẶC TRƯNG TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT
Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn
Để nâng cao độ an toàn cho sự ổn định của nền chịu tải, cần thực hiện một số tính toán ổn định với các đặc trưng tính toán cụ thể.
- Giá trị tính toán các chỉ tiêu đơn được xác định theo công thức sau: tc tt d
Trong đó: A tc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét
- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức: d 1 k =1 ρ
- Chỉ số độ chính xác được xác định theo công thức: t ν α ρ= n
Trong đó: t là hệ số phụ thuộc vào xác suất tin cậy
- Hệ số động được xác định theo mục 1.2.1
- Khi tính nền theo biến dạng (TTGH II) thì = 0.85
- Khi tính nền theo cường độ (TTGH I) thì = 0.95
- Số lượng tối thiểu của một thí nghiệm chỉ tiêu nào đó với mỗi đơn nguyên địa chất công trình cần phải đảm bảo là 6
Trong trường hợp số lượng mẫu trong đơn nguyên địa chất công trình ít hơn 6, giá trị tính toán các chỉ tiêu sẽ được xác định bằng phương pháp trung bình cực tiểu và trung bình cực đại, với các ký hiệu tc, tt, A và Amax.
- Việc chọn tính theo một trong hai công thức là tùy thuộc vào chỉ tiêu làm tăng độ an toàn cho công trình.
Giá trị tính toán các chỉ tiêu kép
- Giá trị tính toán các chỉ tiêu kép được xác định theo công thức sau: tc tt d
- Trong đó: A tc là giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đang xét
- Hệ số an toàn về đất được xác định theo công thức: d 1 k =1 ρ
- Đối với các chỉ tiêu kép như: lực dính c và hệ số ma sát tg Ta có công thức: ρ t ν= α
- Hệ số biến động được xác định theo các công thức sau: c c tc ν σ
=c và tgφ σ tgφ tc ν = tgφ
- Độ lệch bình phương trung bình được xác định theo các công thức sau: c τ n i 2 i 1 σ σ 1 σ Δ =
Khi tính theo biến dạng (TTGH II) thì dùng =0.85 Khi tính theo biến dạng (TTGH I) thì dùng =0.95
- Để tìm trị tiêu chuẩn và trị tính toán c và cần phải xác định không nhỏ hơn 6 giá trị đối với mỗi trị số áp lực pháp tuyến
- Khi tìm giá trị tính toán c, dùng tổng số lần thí nghiệm làm n
Bảng 0.3 Bảng tra các giá trị của hệ số t α
Số bậc tự do (n-1) đối với R n và γ
Hệ số t α ứng với xác suất tin cậy α
- Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một khoảng
- Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc dấu (-) để đảm bảo an toàn hơn
- Khi tính toán nền theo cường độ và ổn đinh thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I (nằm trong khoảng lớn hơn = 0.95)
- Khi tính toán nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính toán theo TTGH II (nằm trong khoảng nhỏ hơn = 0.85)
*Phân loại các chỉ tiêu*
*Chỉ tiêu vậy lý ( , , W ' ) gồm 3 chỉ tiêu vật lý cơ bản: Trọng lượng riêng của đất , độ ẩm của đất , trọng lượng riêng của hạt
Các chỉ tiêu vật lý khác:
- Trọng lượng riêng khô của đất: d
- Trọng lượng riêng ướt của đất: w
- Trọng lượng riêng bão hòa:
- Hệ số rỗng của đất:
- Độ bão hòa của đất: G
* Chỉ tiêu cường độ: lực dính (c) và góc nội ma sát (φ); ứng suất cắt τ
* Các chỉ tiêu biến dạng: Hệ số nén lún, modun biến dạng, hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
* Từ các loai chỉ tiêu trên, phân thành 2 loại chỉ tiêu đặc trưng để phục vụ tính toán, thiết kế nền móng:
TIẾN TRÌNH THỐNG KÊ
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG NÔNG ( DCMN-DC03 )
ĐỊA ĐIỂM : 421 SƯ VẠN HẠNH, PHƯỜNG 12, QUẬN 10, TP.HCM TIÊU CHUẨN CHUẨN TÍNH TOÁN THỐNG KÊ: TCVN 9153-2012 và
PHÂN CHIA ĐƠN NGUYÊN ĐỊA CHẤT :
- Chiều sâu khoan khảo sát của một hố khoan là : -30 (m) đối với hố khoan HK1
Bảng 0.4 Bảng số liệu hố khoan 1
SỐ HIỆU MẪU ĐỘ SÂU (m)
1 HK1-1 1.8 2 1.4 Sét pha nhẹ, màu nâu vàng-xám trắng, trạng thái dẻo mềm
Sét lẫn sạn sỏi Laterit, màu nâu vàng - nâu hồng - nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng
19.8 Cát pha, màu nâu vàng – xám trắng – nâu đỏ
Sét pha nặng, màu xám nâu – xám đen – nâu vàng, trạng thái dẻo mềm
1.5.1.1 THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU ĐƠN
* Dung trọng tự nhiên của đất : w ( kN/m 3 )
Bảng 0.5 Bảng dung trọng tự nhiên của lớp 3
(kN/m 3 ) | γ i − y tb | | ( | γ i − γ tb | ) 2 Loại trừ sai số thô
Ta có n tra bảng 2 ta có V= 2.41 → = cm V 1.09414
Ta thấy tất cả − tb i V cm Nhận tất cả
Giá trị tiêu chuẩn: tb tc 19.88
- Độ lệch phương trung bình:
- Theo TCVN 9362-2012 thì dung trọng có = 0.05 Vậy tất cả các mẫu ở lớp 3 đều được chọn
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH I:
- Chỉ số độ chính xác p được xác định theo công thức: t * 1.83* 0.024
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH II:
- Chỉ số độ chính xác p được xác định theo công thức: t * 1.1* 0.024
* Dung trọng đẩy nổi của đất: γ ( kN/m dn 3 )
Bảng 0.6 Bảng dung trọng đẩy nổi lớp 3
(kN/m 3 ) | γ i − y tb | | ( | γ i − γ tb | ) 2 Loại trừ sai số thô
Ta có n tra bảng 2 ta có V= 2.41 → = cm V 1.05076
Ta thấy tất cả − tb i V cm Nhận tất cả
Giá trị tiêu chuẩn: tb tc 10.37
- Độ lệch phương trung bình:
- Theo TCVN 9362-2012 thì dung trọng đẩy nổi có = 0.05 Vậy tất cả các mẫu ở lớp 3 đều được chọn
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH I:
- Chỉ số độ chính xác p được xác định theo công thức: t * 1.83* 0.044
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH II:
- Chỉ số độ chính xác p được xác định theo công thức: t * 1.1* 0.044
1.5.1.2 THỐNG KÊ CHỈ TIÊU KÉP:
Bảng 0.7 Bảng thống kê chỉ tiêu kép lớp 3
Loại trừ sai số thô
( Sử dụng hàm LINEST trong chương trình phần mềm MICROSOFT EXCEL ) tgφ tc = 0.4139 C tc = 0.082274 σtgφ = 0.01109 σc = 0.02414
Kiểm tra hệ số biến động: υtgφ tg tc
Theo TCVN 9362-2012 nên tập hợp mẫu được chọn:
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH I:
* Góc ma sát α I : Độ chính xác ρ được xác định như sau: ρtgφ = tφ* υtgφ = 1.71 x 0.02679 = 0.0458 tgφI = tgφ tc (1±ρtgφ) = 0.4139.(1±0.0458) = ( 0.3949 ÷ 0.4328 )
Lực dính c I : Độ chính xác ρ được xác định như sau: ρc = tφ* υc = 1.71 x 0.2934 = 0.5017 cI = c tc (1±ρc) = 0.08227.(1±0.5017) = ( 0.0409 ÷ 0.1235 )
* Xác định giá trị tính toán theo TTGH II:
* Góc ma sát α II : Độ chính xác ρ được xác định như sau: ρtgφ = tφ* υtgφ = 1.06 x 0.02679 = 0.0284 tgφI = tgφ tc (1±ρtgφ) = 0.4139.(1±0.0284) = ( 0.4023 ÷ 0.4254 )
Lực dính c II : Độ chính xác ρ được xác định như sau: ρc = tφ* υc = 1.06 x 0.2934 = 0.311 cI = c tc (1±ρc) = 0.08227.(1±0.311) = ( 0.0567 ÷ 0.1078 )
1.5.1.3 HỆ SỐ RỖNG THEO CẤP TẢI (e-p)
Bảng 0.8 Bảng hệ số rỗng
STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) Hệ số rỗng e ứng với từng áp lực ɛ0 ɛ50 ɛ100 ɛ200 ɛ400
' I L c φ Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
Sét pha nhẹ, màu nâu vàng-xám trắng trạng thái dẻo mềm
Sét pha lẫn sạn sỏi laterit,màu xám trắng - nâu hồng - nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng
Cát pha, màu nâu vàng – xám trắng - nâu đỏ
THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG SÂU ( DCMC-DC10)
ĐỊA ĐIỂM : TÔ NGỌC VÂN, KP4, P.LINH TÂY, QUẬN THỦ ĐỨC TP.HCM TIÊU CHUẨN CHUẨN TÍNH TOÁN THỐNG KÊ: TCVN 9153-2012 và
PHÂN CHIA ĐƠN NGUYÊN ĐỊA CHẤT :
- Chiều sâu khoan khảo sát của một hố khoan là : -40 (m) đối với hố khoan HK1
Bảng 0.9 Bảng số liệu HK1
Lớp Độ sâu lớp đất Đặc điểm thành phần lớp Tên mẫu Độ sâu lấy mẫu
Bùn sét lẫn thực vật , màu xám đen, trạng thái chảy
Sét, màu xám trắng, trạng thái dẻo mềm HK1-4 7.8 - 8
Sét, màu xám trắng – nâu vàng – nâu đỏ , trạng thái nữa cứng – dẻo cứng
Sét pha nặng, màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng
Sét pha nặng, màu nâu vàng - nâu hồng - xám trắng, trạng thái nửa cứng
HK1-9 17.8 - 18 HK1-10 19.8 - 20 HK1-11 21.8 - 22 HK1-12 23.8 - 24 HK1-13 25.8 - 26 HK1-14 27.8 - 28 HK1-15 29.8 - 30 HK1-16 31.8 - 32 HK1-17 33.8 - 34
Ta thống kê lớp 5 , các lớp còn lại thống kê tương tự
1.5.2.1 Thống kê chỉ tiêu đơn
Bảng 0.10 Bảng dung trọng tự nhiên lớp 5
(kN/m 3 ) | γ i − y tb | | ( | γ i − γ tb | ) 2 Loại trừ sai số thô
Kiểm tra độ sại lệch n
Vậy tập hợp mẫu được chọn, các mẫu trên có thể xem như cùng một lớp đất
Xác định giá trị tiêu chuẩn: = =tc tb 19.975 kN/m( 3 )
Giá trị tính toán: So số lượng mẫu nhiều hơn 6 nên giá trị tính toán được tính theo trạng thái giới hạn I và II
TTGH II: ( tính nền theo biến dạng) α = 0.85 với n -1 = 12 – 1 = 11 => t = 1.09
Chỉ số độ chính xác: t v 1.09 0.0385
= = Hệ số độ an toàn về đất: d 1 k (0.988 1.012)
Giá trị tính toán tc tt d
TTGH I ( tính nền theo cường độ) α = 0.95 với n -1 = 12 -1 = 11 => t = 1.8
Chỉ số độ chính xác: t v 1.8 0.0385 n 12 0.02
= = Hệ số độ an toàn về đất: d 1 k (0.98 1.02)
Giá trị tính toán tc tt d
* Dung trọng đẩy nổi dn :
Bảng 0.11 Bảng dung trọng đẩy nổi lớp 5
(kN/m 3 ) | γ i − y tb | | ( | γ i − γ tb | ) 2 Loại trừ sai số thô
Kiểm tra độ sại lệch n
Kiểm tra độ sai lệch:
Vậy tập hợp mẫu được chọn, các mẫu trên có thể xem như cùng một lớp đất
Xác định giá trị tiêu chuẩn: = =tc tb 10.39 kN/m( 3 )
Giá trị tính toán: So số lượng mẫu nhiều hơn 6 nên giá trị tính toán được tính theo trạng thái giới hạn I và II
TTGH II: ( tính nền theo biến dạng) α = 0.85 với n -1 = 12 – 1 = 11 => t = 1.09
Chỉ số độ chính xác: t v 1.09 0.087
= = Hệ số độ an toàn về đất: d 1 k (0.974 1.028)
Giá trị tính toán tc tt d
TTGH I ( tính nền theo cường độ) α = 0.95 với n -1 = 12 -1 = 11 => t = 1.8
Chỉ số độ chính xác: t v 1.8 0.087
= = Hệ số độ an toàn về đất: d 1 k (0.957 1.047)
Giá trị tính toán tc tt d
1.5.2.2 Thống kê chỉ tiêu kép:
Bảng 0.12 Bảng thống kê chỉ tiêu kép
Kiểm tra độ sại lệch n
→ Các mẫu trên có thể coi như cùng một lớp đất
Kiểm tra độ sại lệch n
→ Các mẫu trên có thể coi như cùng một lớp đất
Kiểm tra độ sai lệch n
→ Các mẫu trên có thể coi như cùng một lớp đất
( Sử dụng hàm LINEST trong chương trình phần mềm MICROSOFT EXCEL ) tgφ tc = 0.4515 C tc = 0.0623 σtgφ = 0.00848 σc = 0.01831
Kiểm tra hệ số biến động: υtgφ tg tc
Xác định giá trị tiêu chuẩn:
Theo giá trị tính toán ở bảng trên, ta có: tg =0.4515→ = tc 24 17'
Lực dính tiêu chuẩn: c tc = 6.23 kN/m ( 2 )
Xác định giá trị tính toán theo TTGH I
Theo TTGH I xác suất tin cậy = 0.95 Ta có n = 33 n - 2 = 31 tra bảng t 1.698
+ Góc ma sát I Độ chính xác được xác định như sau: tg = t.tg = 1.698 x 0.01878 0.0319 tg I = tgtc(1tg) = 0.4515 x (1 0.0319) = (0.437 0.466)
+ Lực dính c I Độ chính xác được xác định như sau: c = t.c = 1.698x 0.2939 = 0.499 c = cI tc(1c) = 6.23 x (1 0.499) = (3.12 9.34) (kN/m 2 )
Xác định giá trị tính toán theo TTGH II
Theo TTGH II xác suất tin cậy = 0.85 Ta có n = 33 n - 2 = 31 tra bảng t 1.05
+ Góc ma sát II Độ chính xác được xác định như sau: tg = t.tg = 1.05 x 0.01878= 0.0197 tg II = tgtc(1tg) = 0.4515 x (1 0.0197) = (0.443 0.46)
+ Lực dính c II Độ chính xác được xác định như sau: c = t.c =1.05 x 0.2939 = 0.3086 c = cII tc(1c) = 6.23 x (1 0.3086) = (4.31 8.15) (kN/m 2 )
1.5.2.3 Hệ số rỗng theo cấp tải
Bảng 0.13 Bảng hệ số rỗng
Số hiệu mẫu Hệ rỗng tự nhiên e 0
Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa
BẢNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG CỌC
' L I c φ Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
Bùn sét lẫn thực vật, màu xám đen, trạng thái chảy
Sét, màu xám trắng, trạng thái dẻo mềm
Sét màu xám trắng - nâu vàng - nâu đỏ, trạng thái nữa cứng - dẻo cứng
Sét pha nặng, màu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng
Cát pha , nâu hồng - xám đen - xàm trắng - nâu vàng
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÓNG ĐƠN
Số liệu nội lực tính toán, tiêu chuẩn thiết kế
2.1.1 Số liệu tính toán 2.1.1.1 Giá trị nội lực
- Ta lấy hệ số vượt tải n=1.15
Bảng 2.1 Giá trị nội lực thiết kế móng đơn 15-A
Tải trọng Q (kN) N (kN) M (kN.m)
2.1.1.2 Các thông số địa chất cơ bản
Bảng 2.2 Bảng thông số địa chất móng đơn 15-A
' I L c φ Hệ số rỗng ứng với từng cấp áp lực
Sét pha nhẹ, màu nâu vàng-xám trắng trạng thái dẻo mềm
Sét pha lẫn sạn sỏi laterit,màu xám trắng - nâu hồng - nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng
Cát pha, màu nâu vàng – xám trắng - nâu đỏ
Sét pha nặng, màu xám nâu – xám đen – nâu vàng , trạng thái dẻo mềm
Bảng 2.3 Bảng vật liệu móng đơn
Xác định kích thước và chiều sâu đặt móng
a Cơ sở chọn chiều sâu đặt móng
Việc khai thác khả năng làm việc của các lớp đất bề mặt, kết hợp với tính ổn định về sức chịu tải của chúng, là yếu tố quyết định đến sự ổn định của công trình.
- Chiều sâu đặt móng còn phụ thuộc vào:
* Mực nước ngầm: không nên đặt móng nằm trong nước
Để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận, chiều sâu đặt móng của công trình mới nên nhỏ hơn chiều sâu đặt móng của công trình bên cạnh Điều này giúp tránh gây thêm tải trọng lên móng của công trình lân cận, từ đó giảm thiểu rủi ro cho cả hai công trình.
- Không chọn Df