Đồ án địa chất công trình mở rộng

Số đọc đồng hồ biến dạng ổn định dưới các cấp áp lực khi gia tải cho theo bảng: Tính và vẽ đường cong nén lún e - σ.. Khi ứng suất nén tại một điểm trong nền thay đổi từ 0,6 lên 1,5 kG/c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

🙞🕐🕐🕐☼🕐🕐🕐🙜

BÀI TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH MỞ RỘNG

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS

Sinh viên thực hiện:

Mã số sinh viên:

Lớp: TNXD

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

Bài 1 Thí nghiệm nén không nở hông (nén cố kết) một mẫu đất có chiều cao ban đầu

ho = 2,0 cm, hệ số rỗng ban đầu eo = 0,692, hệ số Poisson của mẫu đất ν = 0,35 Số đọc đồng hồ biến dạng ổn định dưới các cấp áp lực khi gia tải cho theo bảng:

Ứng suất nén

Số đọc đồng

hồ

σ (kG/cm2) Δhi (0,01mm)

Gia tải

Dỡ tải

Tính và vẽ đường cong nén lún (e - σ) Khi ứng suất nén tại một điểm trong nền thay đổi từ 0,6 lên 1,5 kG/cm2, xác định giá trị module tổng biến dạng Eo

Giải:

Ta có: ei = eo - ∆ℎ𝑖

ℎ0.(1 + eo) thực hiện phép tính ta được bảng số liệu sau:

Ứng suất nén

Số đọc đồng

hồ

Hệ số rỗng

σ (kG/cm2) Δhi (0,01mm) e

Gia tải

Dỡ tải

Từ bảng số liệu vẽ đồ thị đường cong nén lún:

Dựa vào đồ thị ta thấy:

- Khi ứng suất σ1 = 0.6 (kG/cm2) thì e1 = 0.59

- Khi ứng suất σ2 = 1.5 (kG/cm2) thì e2 = 0.56

Hệ số nén được tính theo công thức:

a = - 𝑑𝑒

𝑑𝜎 = 𝑒𝑛 −𝑒𝑛+1

𝜎2−𝜎1 = - 0.56−0.59

1.5−0.6 = 0.033 (cm2/kG) Module tổng biến dạng:

E0 = (1- 2× 2

1− )×1+𝑒𝑛

𝑎 =(1 - 2×0.352

1−0.35 ) × 1+0.59

0.033 = 30.021(kG/cm2)

Bài 2 Thí nghiệm nén trong hố khoan được thực hiện ở độ sâu 10 m với đường kính hố

(tương ứng đường kính buồng nén) 60 mm Hệ số Poisson của đất nền ν = 0,33 Theo bảng tra từ thiết bị: Vc = 535 cm3 Kết quả thí nghiệm được ghi nhận cho theo bảng Vẽ đường cong quan hệ giữa áp lực nén và biến dạng thể tích, xác định giá trị module tổng biến dạng

Áp lực (kN/m 2 ) Thể tích bơm vào (cm 3 )

Giải:

Từ bảng số liệu vẽ đồ thị đường cong quang hệ giữa áp lực nén và biến dạng thể tích:

Từ đề bài ta có các dữ liệu sau:

Vc = 535 cm3

ν = 0,33

Theo biểu đồ quan hệ, đọa tuyến tính bắt đầu trên đoạn [100;300] ở thời điểm ban đầu ứng suất bằng 100 kPa thì V0 = 111 cm3

Thể tích VL = Vc +2 V0 = 535 + 2×111 = 757 cm3

vì V0 = 111 cm3 và Vf = 135 cm3 nên Vm = 111+135

2 = 123 cm3

V= Vc + Vm = 535 + 123 = 658 cm3

Trong giai đoạn đàn hồi:

dp = 200 – 100 = 100 (kN/m2)

dV = 135 – 111 = 24 cm3

Module biến dạng:

E = 2 × (1+ ν ) × V × 𝑑𝑝

𝑑𝑉 = 2×(1+0.33) ×658×100

24 = 7292.83 (kN/ m2)

Bài 3 Một hố móng có kích thước 26 m x 65 m dự kiến đào đến độ sâu 10 m Cấu tạo

địa chất khu vực hố móng: Lớp 1 - sét mềm màu xám đen có bề dày 8 m: dung trọng tự nhiên γ1 = 16,1 KN/m3; Lớp 2 – sét dẻo cứng màu nâu vàng có bề dày 4,5 m: dung trọng

tự nhiên γ2 = 19,9 KN/m3 Bên dưới là lớp cát chứa nước có bề dày M = 11,8 m; mực áp lực nước ở độ sâu kể từ mặt đất tự nhiên 0,2 m; hệ số thấm của lớp cát K = 23,6 m/ngày đêm

Khi đào đến độ sâu 6,1 m, hố móng bị áp lực nước đẩy trồi và bục đáy

Cần giải quyết một số vấn đề sau:

- Vì sao khi đào đến 6,1 m thì hố đào bị bục đáy?

- Ước lượng độ hạ thấp mực nước cần thiết để đảm bảo độ sâu đào đến 9 m (không bị bục đáy hố đào)

- Để đào đến độ sâu 9 m nhất thiết phải bố trí biện pháp hạ thấp mực nước và biện pháp lựa chọn là bố trí chùm giếng bơm đồng thời Với các giả định (căn cứ kinh nghiệm và năng lực thiết bị) về đường kính ống lọc (rhk), khả năng đẩy nước tối đa của máy bơm S, hãy tính toán chọn lựa số giếng bơm cần thiết bố trí với

hệ số an toàn FS = 2 [các giả định tự chọn lựa]

- Sau khi tính toán và bố trí giếng bơm với số giếng đã xác định [tự bố trí và thể hiện trên sơ đồ hình vẽ], hãy kiểm tra mức độ hạ thấp mực nước tại tâm và biên

hố móng bằng tính toán

Giải:

● Ở độ sâu 6.1m thì đáy móng nằm bên trong lớp đất 1

Gọi X(m) là độ sâu tối đa của hố móng không bị đẩy trồi, khi đó ta có:

(8 – X) × γ1 + 4.5 × γ2 ≥ γw × hw với γw × hw = 10 × (8 + 4.5 + 0.2)

(8 – X) × 16.1 + 4.5 × 19.9 ≥ 127

=> X ≤ 5.674m

Do đó khi đào hố móng đến độ sâu 6.1m ( ≥ 5.674m ) thì hố móng sẽ bị trồi lên và bục đáy vì bị áp lực nước đẩy

● Khi đào sâu tới 9m thì đáy hố móng sẽ nằm ở lớp đất số 2

Đặt S1(m) là độ hạ thấp mực nước cần thiết để đảm bảo độ sâu đào móng đến 9m, khi

đó ta có:

(8 + 4.5 – 9) × γ2 ≥ γw × hw với γw × hw = 10 × (8 + 4.5 + 0,2 – S1)

3.5 × 19.9 ≥ 10 × (12.7 - S1)

=> S1 ≥ 5.735m

● Ta xét hố móng hình chữ nhật và hố móng hình tròn có diện tích bề mặt là như nhau khi đó: 26 × 65 = π.r0 => r0 = 23.194 (m) với r0 là bán kính của hố móng hình tròn

Ta chọn:

S = 8(m) và rhk = 0.2 (m)

Mực áp lực ở đường chu vi là Scv = 5.735 (m)

Bán kính ảnh hưởng của giếng lớn được tính theo công thức: R=10 × S × √𝐾 =388.639

Và R0 = R + r0 = 388.639 + 23.194 = 411.833 (m)

Lưu lượng tối đa của một giếng:

Q0 = 2π × K × M × 𝑆

𝑙𝑛 ( 𝑅

𝑟ℎ𝑘)

= 2π × 23.6 × 11.8 × 8

𝑙𝑛388.639

0.2

= 1848.622 (m3/ngày đêm)

Tổng lưu lượng cần thiết của các giếng để đảm bảo lưu lượng hạ thấp của mực nước là:

Q∑ = 2π × K × M × 𝑆𝑐𝑣

𝑙𝑛 (𝑅0

𝑟0)

= 2π × 23.6 × 11.8 × 5.735

𝑙𝑛411.833

23.194

= 3488.262 (m3/ngày đêm)

Tổng số giếng cần thiết để bố trí là:

n = 𝑄∑

𝑄0 × FS = 3448.262

1848.622 × 2 = 3.731 Vậy chọn n = 4 giến

● Tính toán, kiểm tra lại kết quả:

Ta có các dữ kiện sau:

Q0= 1848.622 (m3/ng.đ)

R0 = 411.833 (m)

K = 23.6 (m/ ngày đêm)

M = 11.8 m

Các giếng được bố trí như hình vẽ:

HK1 HK3

r3

26

HK2 HK4

Mức độ hạ thấp mực nước tại tâm là:

r1 = r2 = r3 = r4 = 12× √262+ 652 = 35.004 (m)

65

r3

r1

r2

r4

A

St = 4×𝑄0

2𝜋×𝐾×𝑀 × (ln(R0) - 1

4×ln(r1× r2× r3× r4)) = 4×1848.622

2𝜋×23.6×11.8 × (ln(411.833) - 1

4×ln(35.0044 )) =10.418 (m)

Vì St ≥ S1 (10.418 ≥ 5.735) nên mức độ hạ thấp mực nước tại tâm là đảm bảo để hố móng không bị mục do áp lực nước

HK1 HK3

r3

26 B

r4

HK2 HK4

Mức độ hạ thấp mực nước tại biên là:

r1 = r2 = √132+ 652 = 66.287 (m)

r3 = r4 = 26

2 =13(m)

Sb = 4×𝑄0

2𝜋×𝐾×𝑀 × (ln(R0) - 1

4×ln(r12×r32)) = 4×1848.622

2𝜋×23.6×11.8 × (ln(411.833) - 1

4×ln(66.2872×132 )) =11.162 (m)

Vì Sb ≥ S1 (11.162 ≥ 5.735) nên mức độ hạ thấp mực nước tại tâm là đảm bảo để hố móng không bị mục do áp lực nước

65

r1

r2

Bài 4 Sức chống cắt không thoát nước thường

được sử dụng trong đánh giá độ ổn định của nền

đất loại sét bão hòa Căn cứ trên cơ sở trạng thái

cân bằng giới hạn, tương quan sức chống cắt

không thoát nước và thoát nước có thể xác định

bằng biểu thức sau:

, với σo’ – ứng suất đẳng hướng

Biểu đồ kết quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường

trong lớp đất yếu bão hòa có dung trọng γ =

15,6KN/m3, hệ số Poisson ν = 0,3, mực nước

ngầm ngang mặt đất tự nhiên cho như hình Ước

lượng sức chống cắt hữu hiệu của lớp đất yếu (sử

dụng 2 điểm)

Giải:

● Ở 4m thì ta có : Su1 = 14.5 (kN/m2)

Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng (σ’zg) là:

σ’zg = γ × z - γw × hw = 15.6 × 4 – 9.81 × 4 = 23.16 (kN/m2)

Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang (σ’xg) là:

σ’xg = σ’zg × K0 = σ’zg ×

1− = 23.16 × 0.3

1−0.3 = 9.926 (kN/m2)

Ứng suất đẳng hướng là:

σ’o1 = 𝜎′𝑧𝑔 +2𝜎′𝑥𝑔

3 = 14.337 (kN/m2)

● Ở 11m là thì ta có Su2 = 27.5 (kN/m2)

Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng (σ’zg) là:

σ’zg = γ × z - γw × hw = 15.6 × 11 – 9.81 × 11 = 63.69 (kN/m2)

Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang (σ’xg) là:

σ’xg = σ’zg × K0 = σ’zg ×

1− = 63.69 × 0.3

1−0.3 = 27.296 (kN/m2)

Ứng suất đẳng hướng là:

σ’o2 = 𝜎′𝑧𝑔 +2𝜎′𝑥𝑔

3 = 39.427 (kN/m2)

Căn cứ trên cơ sở trạng thái cân bằng giới hạn, tương quan sức chống cắt không thoác nước và thoác nước mà đề bài cho ta có công thức:

Thay các giá trị Su1, σ’o1, Su2, σ’o2 mà ta đã tính được ở trên vào biểu thức ta có hệ phương trình hai ẩn:

Đây là hệ hai phương trình hai ẩn ta dễ dàng giải ra được hai nghiệm của phương trình:

𝜑′= 260

𝑐′= 6.783