BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. Bài tập lớn cơ học đất Số thứ tự : 6. Số thứ tự Số liệu tính toán )m(h )m(l )m(b 6 1,2 2,1 2,0 I. Bài 1. Tên lớp Chiều cao lớp h(m) Trọng lợng riêng )( 3 m kN w Độ ẩm )W(% Tỉ trọn g hạt Góc ma sát trong Lực dính )(kPaC Modul biến dạng )(MPaE o Sét pha 0.5 17,8 45 2,68 5 8 4 Cát mịn 3 17,5 20 2,7 17 21 11 Sét 4 18,4 40 2,72 10 22 12,5 Cát trung 6 18,9 15 2,7 27 3 19 Cuội sỏi 5 19,1 14 2,71 34 2 30 1.1. Kiểm tra hệ số an toàn về cờng độ và nêu phơng án xử lý. 1.1.a . Kiểm tra hệ số an toàn về cờng độ : áp lực trung bình tại đáy móng đợc cho bằng cờng độ tính toán của nền ( là áp lực lên nền khi vùng biến dạng dẻo duới mép móng phát triển đến độ sâu 0,25b = 0,5m). cDhBbAR ' ++= Trong đó : 2 cot cot. ; 2 cot 1; 2 cot .25,0 + = + += + = g g D g B g A Trọng lợng riêng hiệu quả của đất tại đáy móng là trọng lợng riêng đẩy nổi của lớp 2: ( ) ( ) ( ) ( ) 18.9 2,017,2 5,1717.2 1 1 2 = + = + = W w dn gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. 18.9 2 == dn Trọng lợng riêng hiệu quả của đất từ đáy móng trở lên : ứng suất hiệu dụng tại đáy móng : ( ) ( ) ( ) ( ) 7.7 45,0168,2 8,17168.2 1 1 1 = + = + = W w dn kPa bt hz 47,1118.9.7,02,0.7,73,0.8,17 =++= = 75.9 2,1 47,11 ' === = h bt hz Từ đó ta có: 15,5 2180 17 ) 180 17 (cot ) 180 17 (cot. 2 cot cot 57,2 2180 17 ) 180 17 (cot 1 2 cot 1 39,0 2180 17 ) 180 17 (cot 25,0 2 cot .25,0 22 22 22 = + = + = = + += + += = + = + = g g g g D gg B gg A )(16,15021.15,575,9.2,1.57,218,9.2.39,0 2 2 ' m kN cDhBbAR =++=++= Vậy )(16,150 2 m kN Rp tc == . Tải trọng giới hạn của nền đất tính theo công thức dùng cho móng băng Terzaghi : cqgh NcNhNbP 5,0 ++= Các hệ số sức chịu tải N (hệ số bề rộng), q N (hệ số độ sâu), c N (hệ số lực dính) đợc tra trong bảng. Nền đất ở đây là lớp cát mịn có góc ma sát trong 0 17= : 3,12;77,4;14,3 === cq NNN 2 46,3633,12.2177,4.1.47,1114,3.5,3.18.9.5,0 m kN P gh =++= [ ] .342,2 16,150 46,363 =<=== k P P k gh gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. Vậy nền đất dới móng công trình không ổn định. 1.1.b.Phơng hớng xử lý : - Tăng kích thớc móng hoặc độ sâu chôn móng. - Gia cố nền để tăng góc ma sát trong và lực dính của đất. -Tăng tải trọng hông. 1.2. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất bản thân, ứng suất hiệu dụng và áp lực nớc lỗ rỗng : 1.2.a. Tính trực tiếp ứng suất hiệu dụng : * Lớp 1 : -Phần nằm trên mực nớc ngầm : .34,53,0.8,173,0. 0 1 kPab a === = -Phần nằm dới mực nớc ngầm : kPabc dn 88,62,0.7,734,52,0. 1 =+=+= * Lớp 2 : Lớp cát mịn nằm toàn bộ dới mực nớc ngầm: kPacd dn 42,343.18,988,63. 2 =+=+= Lớp 3: Lớp sét, nằm toàn bộ dới mực nớc ngầm: ( ) ( ) ( ) ( ) 31,8 4,0172,2 4,18172.2 1 1 3 = + = + = W w dn kPade dn 66,674.31,842,344. 3 =+=+= * Lớp 4: Lớp cát trung nằm dới MNN : ( ) ( ) ( ) ( ) 35,10 15,017,2 9,1817.2 1 1 4 = + = + = W w dn kPaef dn 76,1296.35,1066,676. 4 =+=+= * Lớp 5 : Lớp cuội sỏi nằm dới MNN. ( ) ( ) ( ) ( ) 57,10 14,0171,2 1,19171.2 1 1 5 = + = + = W w dn kPafg dn 61,1825.57,1076,1295. 5 =+=+= 1.2.b. Tính ứng suất tổng thông qua ứng suất hiệu dụng và áp lực nớc lỗ rỗng : Trong đó áp lực nớc lỗ rỗng tính theo công thức: nnz zu . = Tính các giá trị và vẽ đợc biểu đồ ứng suất tổng và áp lực nớc lỗ rỗng : gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 z z z u += ' 5.34 6.88 34.42 67.66 129.76 182.61 2 32 72 132 182 5.34 8.88 66.42 139.66 261.76 364.61 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. ứng suất hiệu dụng áp lực nớc lỗ rỗng ứng suất tổng 1.3. Tính độ lún tại tâm móng theo phơng pháp cộng lún các lớp phân tố: 1.3.a. Xác định ứng suất gây lún theo hệ số k o * Bớc 1 : Xác định áp lực gây lún : 69,13847.1116,150 === = bt hz gl pP * Bớc 2 : Chia lớp để tính toán : )(7,02,0 mbh i == gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. * * Bớc 3 : Biểu đồ ứng suất bản thân nền đất và biểu đồ phân bố áp suất gây lún đ- ợc vẽ trên cùng một hình : * Bớc 4 : Xác định giới hạn nền : Tại điểm 11 có độ sâu 7,7m so với đáy móng, thuộc lớp 4, là lớp có modul biến dạng MpaE 19 0 = , thoả mãn điều kiện giới hạn kết thúc lún : bt z gl z 2,0 Vậy giới hạn nền là từ đáy móng đến điểm 11, khoảng cách đến đáy móng bằng 7,7m. *Bớc 5 : Tính độ lún từng lớp theo bài toán lún một chiều : izi oi i h E s = Trong tính toán thực tế lấy 8,0= cho mọi loại đất oizii Eh ,, lần lợt là chiều dày, ứng suất gây lún và modul biến dạng của lớp đất gây lún đã đợc chia ra. Trong đó ứng suất gây lún là trung bình cộng của ứng suất gây lún tại đầu và cuối lớp. Kết quả tính toán cho trong bảng sau: Tên lớp đất )( 2 m kN zi )(cmh i )10( 2 3 m kN E oi )(cms i gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Điểm z b z2 b l 0 k gl 0 gl z p.k= bt z bt z gl z 0 0 0 2,135/44 1 138,69 1 0,7 0,4 - 0,968 134,25 2 1,4 0,8 - 0,830 115,11 3 2,1 1,2 - 0,654 90,7 3-4 2,5 - 78,18 4 2,8 1,6 - 0,496 68,79 5 3,5 2 - 0,397 55.06 6 4,2 2,4 - 0,294 41,33 7 4,9 2,8 - 0,232 32,18 8 5,6 3,2 - 0,187 25,94 9 6,3 3,6 - 0,153 21,22 9-10 6,5 - 20,12 10 7 4 - 0,127 17,36 72,84 0,24 11 7,7 4,4 0,107 14,84 80,1 0,19 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. 0-1 143,45 84 11 0,876 1-2 128,35 84 11 0,784 2-3 113,477 42 11 0,347 3-34 98,30 42 12,5 0,264 34-4 79,653 84 12,5 0,428 4-5 59,268 84 12,5 0,319 5-6 44,772 84 12,5 0,241 6-7 34,579 84 12,5 0,186 7-8 29,596 22 12,5 0,042 8-9 26,501 62 19 0,069 9-10 21,895 84 19 0,077 10-1011 1011-12 Độ lún tổng cộng của móng : )(633,3 cmSS i == . 1.3.b. Xác định ứng suốt gây lún theo quan niệm ứng suốt dới đáy móng phân bô với góc mở rộng o 30 . Biểu đồ phân bố áp suất với góc mở rộng bằng 30 độ đợc vẽ chung với biểu đồ đã vẽ ở trên, khoảng chia các lớp giống nh trên. Đờng biểu diễn ứng suất gây lún cắt trục qua tâm móng tại điểm cách đáy móng 5,23m , ứng suất tại điểm bất kì trên trục đợc xác định : glgl z p z ). 23,5 1( = gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. Tại điểm 6 : <<= 2,0035,0 bt z gl z Giới hạn nền là từ đáy móng đến điểm cách đáy móng 5,04m. Tơng tự nh trên ta tính đợc độ lún các lớp phân tố thành phần : Tên lớp đất ) m kN ( 2 zi )cm(h i ) m kN 10(E 2 3 i0 )cm(s i 0-1 138,874 84 11 0,848 1-2 114,622 84 11 0,700 2-23 96,432 42 11 0,295 23-3 84,306 42 12,5 0,227 3-4 67,617 84 12,5 0,364 4-5 43,364 84 12,5 0,233 5-6 17,612 84 12,5 0,095 Độ lún của móng : )(744,2 cmSS i == . 1.4. Vẽ biểu đồ phân bố áp suất hữu hiệu trong lớp sét và tính độ lún do việc hạ mực nớc ngầm gây ra. Việc hạ mực nớc ngầm sẽ làm thay đổi ứng suất gây lún tại đáy móng, chính xác là làm tăng ứng suất gây lún lên đáy móng, lợng ứng suất tăng thêm này bao gồm cả sự thay đổi áp lực tiêu chuẩn và ứng suất bản thân nền đất. * Sự tăng lên của áp lực tiêu chuẩn : cDhBbAR ' ++= gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Điểm z glgl z p). 23,5 z 1( = bt z bt z gl z 0 0 151 1 0,84 126,748 2 1,68 102,495 23 2,10 90,369 3 2,52 78,243 4 3,36 56,99 5 4,2 29,738 6 5,04 5.486 61,379 0,089 6 5,23 0 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. Với : 3 2 5,17 m kN == và 607,17 4,1 9,0.5,175,0.8,17 )( 1211 ' = + = + = h hhh 2 694,31987,4.4,1.573,2318,8.2,4.393,0)62,12607,17(.)182,95,17(. m kN hBbAR =+=+= * Sự tăng lên của ứng suất bản thân: 987,6663,179,0.5,175,0.8,17)( 1211 =+=+= ihhh z Lợng áp lực tăng lên ở đáy móng là : 22 87,3681,38 cm N m kN RP z ==+= . Nh vậy, bài toán đã quy về bài toán tính lún của nền theo thời gian, sau khi gia tải một lợng p = P . Để xác định áp lực hữu hiệu, ta đi xác định áp lực trung tính. Trớc hết xác định hằng số cố kết v C của lớp đất từ đó tính ra thừa số thời gian N. non o v a k a ek C = + = . )1( )(10.6 10.5,12 8,0 14 3 === kPa E a o o s m C v 2 8 4 10 10.5,7 10.10.6 10.5,4 == 8 82 2 2 10.85,1 1.4 10.5,7.14,3 4 === t h tC N v N ot eu = 2 8 1 Trong đó : k vận tốc thấm. ngay cm ngay cm s m k 321010 10.888,386400.10510,410.5,4 === = 3 01,0 cm N n trọng lợng riêng của nớc . Vì dới lớp sét là lớp cát dày nên nớc thấm theo cả 2 chiều ( sơ đồ 0). Chiều dài đ- ờng thấm bằng 1/2 chiều cao lớp sét = 1,5m gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. .8,84241. 150.4 10.69,7. 2 72 == N II. Bài 2. Tờng chắn cao 9m, bề rộng chân tờng b = 3,5 m. 2.1. Kiểm tra biến dạng dẻo của điểm trên trục qua mép móng ở độ sâu 0,25b = 0,88m. a. Bỏ qua trọng lợng bản thân của đất. áp lực tại đáy móng bên trái sẽ nhỏ hơn bên phải, do bên trái bị đào xuống 5m. Tính áp lực đáy móng bên trái : cDhBbAR T ' ++= Trong đó : 2 cot cot. ; 2 cot 1; 2 cot .25,0 + = + += + = g g D g B g A Trọng lợng riêng hiệu quả của đất tại chân tờng là trọng lợng riêng đẩy nổi của lớp 4: 3 4 35,10 m kN dn == . Trọng lợng riêng hiệu quả của đất từ chân tờng trở lên : ứng suất hiệu dụng tại đáy móng : kPa dndnw bt z 39,4635,10.5,131,8.5,14,18.1.5,1.5,1.1 433 4 =++=++= = 3 4 ' 6,11 4 39,46 m kN h bt z === = Ta có: gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. 13,7 2180 27 ) 180 27 (cot ) 180 27 (cot. 2 cot cot 64,4 2180 27 ) 180 27 (cot 1 2 cot 1 91,0 2180 27 ) 180 27 (cot 25,0 2 cot .25,0 44 44 44 = + = + = = + += + += = + = + = g g g g D gg B gg A kPacDhBbAR T 69,2653.13,76,11.2,1.64,435,10.0,2.91,0 4 ' =++=++= Vậy kPaRP Ttc tb 69,265== a,Bỏ qua trọng lợng bản thân của đất: kPaPP tc tb gl 69,265== tg c 2 sin 21 21 ++ = )sin( 1 += gl P Với 7697,0 5,388,0 5,3 sin 22 = + = . 61,194)97,033,1( 14,3 69,265 1 =+= 46,30)97,033,1( 14,3 69,265 2 == 374369,0 78,1146,3061,194 46,3061,194 sin == ++ = > Điểm A mất ổn định. b, Kể đến trọng lợng bản thân của đất: Giả sử điểm A mất ổn định biến dạng dẻo (à=0,5). Với tải trọng bản thân nền đất trạng thái ứng suất của bài toán nén lún một chiều bt z bt x = , 1 5,01 5,0 1 = = = o o à à gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 [...]... Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất 3.2 Xác nh h s nén v modul bin dng: Công thức xác định hệ số nén a: e e a= 1 2 p 2 p1 Theo bài ra ta có : p1 ng suất bản thân đất ở độ sâu lấy đất mẫu p 2 Tổng ứng suất bản thân và lợng đất đắp tại độ sâu lấy mẫu Mẫu đất đợc lấy tại độ sâu 1,5m so với mặt đất thiên nhiên Để tính ứng suất bản thân của đất tại đây cần xác định... (0,01mm) 0 5 10 20 30 0 40 73 120 155 40 184 gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất F = 50cm 2 ; h0 = 20mm; Qh = 1,425 N ; h = 2,74 3.1 Tính các tr s e ng vi mi cp áp lc nén: Coi mẫu đất hình trụ đang xét gồm 2 phần : Phần hạt đất có chiều cao hh và phần rỗng có chiều cao hr Ta có: : ho = hr + hh Chiều cao hạt tính đợc là : Qh... 9,47 = 457,87 Vẽ biểu đồ: gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất Tính trị số và Xác định xác định điểm đặt của áp lực: 2.4.câu hỏi nh 2.3 nhng khi mặt đất phía chân tờng bên phải bị gia tải trọng phủ kín khắp phân bố đều q = 35kPa Tính áp lực đất chủ động: + z = 0: z = 0 + 35 = 35 Pa1,0 = 35.0,84 2.8 0,84 = 14,74 + z = 0,5: z... 15,79 Khi gia tải bên phải thì áp lực đất bị động vẫn không thay đổi 2.5.Tính độ lún tại tâm móng theo phơng pháp cộng lún các lớp phân tố(=0,8 không dùng bảng tra) p gl gl Ta có: ( + sin ) z = 1 = tc bt Với p gl = ptb z = 9 = 265,69 176.9 = 88,79kPa gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất gl Điểm z=0,7 z=1,4 Z=2,1 Z=2,8... Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất tc - p gl = ptb bt 9 = 265,69 176.9 = 88,79kPa z= 0,8 = = 0.04.10 3 kPa 1 - ao 4 = 3 Eo 4 19.10 0,8 = = 0.03.10 3 kPa 1 - ao 5 = Eo5 30.103 gl - tb1 = 88,79 10,14 + 2,25 = 37,57 2.14,64 0,5.5 + 5,14 = 23,17 2.14,64 0,8 0,8 S= 37,57.4,5 + 23,17.5 = 10,21.10 3 m = 1,02cm 3 3 19.10 30.10 +Độ lún của các lớp đất rời kết thúc sau... ) = tg 2 (45 + 10) = 2,04 2 +lớp 4: K a 4 = tg 2 (45 4 ) = tg 2 ( 45 27) = 0,1 2 gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất K b 4 = tg 2 (45 + 4 ) = tg 2 (45 + 27) = 9,47 2 Tính áp lực đất chủ động: + z = 0: z = 0 Pa1,0 = 0 2.8 0,84 = 14,66 + z = 0,5: z = 17,8.0,5 = 8,9 -thuộc lớp 1: Pa 2,0,5 = 0,84.8,9 2.8 0,84 = 7,19 Pa 2,0,5... : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất p ogh + p bgh 402,94 + 521,03 b= 2.0 = 1616,95 2 2 = p gh tg = 1616,95.tg15 = 433,26 P gh = T gh e gh = gh 2 pbgh + po h ( 2.521,03 + 402,94 ) 4 = = 2,1m pbgh + pogh 3 ( 521,03 + 402,94) 3 2.3.Nêu các giả thiết, vẽ biểu đồ cờng độ, tính trị số xác định vị trí và điểm đặt lực của áp lực đất chủ động, bị động và áp lc thuỷ... đất này nằm dới MNN: ( 1) n ( 2,62 1).10 dn = = = 8,424 1+ e 1 + 0,923 kN N bt p1 = z =1,5 = dn h = 1,5.8,424 = 12,64( ) = 1,264( ) 2 2 m cm kN N p2 = p1 + h1. w1 = 12,64 + 4.18,5 = 86,64( ) = 8,664( ) m2 cm 2 Căn cứ vào đờng cong nén đất đã vẽ trên , ta xác định đợc các hệ số rỗng tơng ứng : gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học. .. trong thí nghiệm nén mẫu đất trên Xác định đựơc : e1 = 0,868 cm a hệ số nén lún tại điểm giữa lớp sét e e N bt bt a = 0 1 Với p p0 = z + p z = p = 7,4 p p0 cm 2 a= 2 0,923 0,868 3 cm a= = 7,43.10 7,4 N e +e 0,923 + 0,868 etb = 0 1 = = 0,896 2 2 gvh d : Phạm Ngọc Thắng svth : Nguyễn Duy Công -2004x3 Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội n = 0,01 N cm 3 Bài tập lớn cơ học đất trọng lợng riêng của...Trờng đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất ứng suất theo mọi phơng đều là ứng suất chính tt bt 1,2 = 1,2 + z +Nếu A nằm phia mép tờng bị đào: Pgl = 265,69 46,39 = 219,3kPa 219,3 (1,33 + 0,97) = 160,63 3,14 tt 219,3 . đất. Từ đó ta có : 885,0 20 4,0 )923 ,01( 923,0 1 =+=e 746,0 20 84,1 )923 ,01( 923,0 774,0 20 55,1 )923 ,01( 923,0 808,0 20 2,1 )923 ,01( 923,0 853,0 20 73,0 )923 ,01( 923,0 5 4 3 2 =+= =+= =+= =+= e e e e Nh. 84 12,5 0,241 6-7 34,579 84 12,5 0,186 7-8 29,596 22 12,5 0,042 8-9 26, 501 62 19 0,069 9-10 21,895 84 19 0,077 10- 1011 1011 -12 Độ lún tổng cộng của móng : )(633,3 cmSS i == . 1.3.b. Xác định. đại học Kiến Trúc Hà Nội Bài tập lớn cơ học đất. = 3 01, 0 cm N n trọng lợng riêng của nớc . nam cm C v 2 4 3 10.69,7 01, 0.10.43,7 )896 ,01( .3 = + = Thừa số thời gian tính theo công thức : t h C N v . 4 . 2 2 = Vì