BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT LỚP 2005XN ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

Bài tập lớn cơ học đất Bài tập lớn cơ học đất Sinh viên: Trần Thị Khánh Lớp: 2005XN Bài 1: Số liệu: Lớp h(m) (rad) c(kPa) Eo(MPa) W w (/m3) đn (kN/m3) 1 3 0.262 2.62 18 10 0.28 18 8.695 2 4 0.122 2.68 10 4.5 0.42 17.6 7.770 3 7 0.436 2.7 4 18 0.19 19.1 10.106 4 2 0.209 2.66 20 12 0.19 18.3 9.597 5 6 0.558 2.71 2 25 0.15 19.3 10.59 Mực nớc ngầm cao hơn đáy móng là 0.3b = 0.93(m) SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng h(m) l(m) b(m) 1.3 4 3.1 1 Bài tập lớn cơ học đất 1.1. Kiểm tra hệ số an toàn về cờng độ của đất nền cNhN b NP cqgh 2 , ++= )/(695,8 3 mkN dn == )/(34,11 3.1 .93,0).93,01( 2 11 , mkN dnw = + = )(35,28718.1134,11.3,1.94,3 2 1,3 .695,8.32,2 kPaP gh =++= 324,0 2 262,015cot 14,3.25,0 2 cot 25,0 = + = + = o gg A 31,2 2 262,015cot 14,3 1 2 cot 1 = + += + += o gg B 84,4 2 262,015cot 14,3.25,0 2 cot cot = + = + = o gg g D p= 0,324.3,1.8,695+2,31.4.11,34+4,84.18=129,92(kPa) 21,2 92,129 35,287 === p P k gh [ ] 321,2 =<= kk Biện pháp xử lý: - Hạ mực nớc ngầm - Nâng cao độ sâu chôn móng - Tăng bề rộng đáy móng - Gia cố nền - Tăng chất tải hông. SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 2 Bài tập lớn cơ học đất 1.2.Bảng phân bố ứng suất đứng bản thân (ứng suất tổng và hiệu quả) và áp lực nớc lỗ rỗng. điểm z (KN/m 2 ) ' z (KN/m 2 ) U z (KN/m 2 ) a 0 0 0 b 6.66 6.66 0 c 55.828 29.528 26.3 d 126.907 60.607 66.3 e 267.647 131.347 136.3 f 306.841 150.541 156.3 g 430.380 214.080 216.3 Vẽ biểu đồ ứng suất. SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 3 Bài tập lớn cơ học đất 1.3.Tính lún tại tâm móng theo phơng pháp cộng lún các lớp phân tố. 1.3.1. Xác định ứng suất gây lún theo hệ số k o (tra bảng). áp lực trung bình tại đáy móng: p=R=Ab+Bh +Dc Với : trọng lợng riêng hiệu quả của đất tại đáy móng , : trọng lợng riêng hiệu quả trung bình của đất từ đáy móng trở nên đến cốt tự nhiên. )/(695,8 3 mkN dn == )/(34,11 3.1 .93,0).93,01( 2 11 , mkN dnw = + = 324,0 2 262,015cot 14,3.25,0 2 cot 25,0 = + = + = o gg A 31,2 2 262,015cot 14,3 1 2 cot 1 = + += + += o gg B 84,4 2 262,015cot 14,3.25,0 2 cot cot = + = + = o gg g D p= 0,324.3,1.8,695+2,31.4.11,34+4,84.18=129,92(kPa) ứng suất bản thân tại đáy móng: )/(75,14695,8.93,018.37,0.93,0).93,01( 211 3,1 mkN dnw bt hz =+=+= == áp lực gây lún tại đáy móng: )/(17,11575,1492,129 2 mkNPP bt hz gl === = gl o gl Pk .= Chia lớp, chiều dày lớp h=0,2b=0,2.3,1=0,62(m) SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 4 Bài tập lớn cơ học đất Bảng độ sâu từ cốt đất tự nhiên độ sâu từ đáy móng K o gl 0.2 bt bt 1.3 0 1.29 0 1 115.171 2.949 14.746 1.92 0.62 0.4 0.970 111.738 4.027 20.137 2.54 1.24 0.8 0.840 96.729 5.106 25.528 3 1.7 1.097 0.679 78.201 5.906 29.528 3.16 1.86 1.2 0.669 77.090 6.154 30.771 3.78 2.48 1.6 0.516 59.399 7.118 35.588 4.4 3.1 2 0.406 46.797 8.081 40.406 5.02 3.72 2.4 0.311 35.818 9.045 45.223 5.64 4.34 2.8 0.247 28.488 10.008 50.040 6.26 4.96 3.2 0.200 22.990 10.971 54.857 6.88 5.58 3.6 0.164 18.884 11.935 59.674 7 5.7 3.677 0.159 18.280 12.121 60.607 7.5 6.2 4 0.137 15.764 13.132 65.660 8.12 6.82 4.4 0.115 13.271 14.38 5 71.925 8.74 7.44 4.8 0.099 11.417 15.638 78.191 Tại z=6,82m so với đáy móng thì có btgl z 2,0 nên có thể coi là ổn định(tắt lún). Tính độ lún: i gl z oi i i h E SS . 3 1 == = với = 0,8 Ta có bảng tính lún cho từng lớp và tổng độ lún: SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng Lớp n h i (m) E 0 (kPa) 2 )1()( gl itb gl itb gl tb + + = S in (m) 1 0.62 10000 113.455 8.51E-05 0.62 10000 104.234 0.00037 0.46 10000 87.465 0.00034 2 0.16 4500 77.646 0.0022 0.62 4500 68.245 0.0075 0.62 4500 53.098 0.00585 0.62 4500 41.307 0.00455 0.62 4500 32.153 0.00354 0.62 4500 25.739 0.00284 0.62 4500 20.937 0.00231 0.12 4500 18.582 0.0004 3 0.5 18000 17.022 3.28E-06 0.62 18000 14.517 3.47E-06 S=S in 0.03003 5 Bài tập lớn cơ học đất 1.3.2.Xác định ứng suất gây lún với quan điểm ứng suất dới đáy móng phân bố với góc mở rộng là 30 o . )/(17,115 2 2 )2)(2( 2 mkNP ztglL ztgbB ztglztgb blP gl gl gl = += += ++ = Bảng: Độ sâu từ đáy móng(z) 2ztga B L gl 0.2 gl gl 0 0.000 3.100 4.000 115.171 14.747 2.949 0.62 0.716 3.816 4.716 79.360 20.138 4.028 1.24 1.432 4.532 5.432 58.016 25.528 5.106 1.7 1.963 5.063 5.963 47.304 29.528 5.906 1.86 2.148 5.248 6.148 44.267 30.919 6.184 2.48 2.864 5.964 6.864 34.889 36.310 7.262 3.1 3.580 6.680 7.580 28.208 41.701 8.340 3.72 4.296 7.396 8.296 23.279 47.092 9.419 4.34 5.011 8.111 9.011 19.538 52.483 10.497 4.96 5.727 8.827 9.727 16.632 57.874 11.575 5.58 6.443 9.543 10.443 14.330 63.265 12.653 5.7 6.582 9.682 10.582 13.940 64.309 12.862 6.2 7.159 10.259 11.159 12.475 68.656 13.731 6.82 7.875 10.975 11.875 10.958 74.047 14.809 Tính độ lún: i gl z oi i i h E SS . 3 1 == = SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 6 Bài tập lớn cơ học đất Ta có bảng tính lún cho từng lớp và tổng độ lún: Lớp n h i E 0 (kPa) 2 )1()( gl itb gl itb gl tb + + = S in 1 0.62 10000 97.266 0.0048 0.62 10000 68.688 0.0034 0.46 10000 52.660 0.0019 2 0.16 4500 45.785 0.0013 0.62 4500 39.578 0.0044 0.62 4500 31.549 0.0035 0.62 4500 25.743 0.0028 0.62 4500 21.408 0.0024 0.62 4500 18.085 0.0020 0.62 4500 15.481 0.0017 0.12 4500 14.135 0.0003 3 0.5 18000 13.207 0.0003 S=S in 0.0288 1.4.Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu trong lớp sét pha sau thời gian t từ khi mực nớc ngầm hạ xuống 2m và tính độ lún của móng tại các thời điểm ấy do hạ mực nớc ngầm gây ra. a.Tính lún: Thoát nớc hai chiều, ta có sơ đồ cố kết thấm 0 SUS mhPaS eU m h h t h C N sm a ek C E eaa mkNhP tt set gl N t set v n v dnw gl . )(01323,04.61,18. 4500 8,0 8 1 )(2 2 4 2 4 . )/(10.531,2 10.10.88,2 )62,01(10.5,4 . )1( 10.88,262,1. 4500 8,0 )62,01()1( )/(61,18)695.818.(2)( 0 0 2 0 2 2 27 4 10 0 4 02 00 211 = === = === = = + = + = ==+=+= === Ta có bảng tính lún sau thời gian t: t(ngày) N t U 0t S=U 0t .S 100 1.3477 0.7904 0.0178 200 2.6954 0.9458 0.0357 300 4.0431 0.9860 0.0535 SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 7 Bài tập lớn cơ học đất b.Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu ' ),( tz trong lớp sét pha sau thời gian t kể từ khi mực nớc ngầm hạ. h z e P U mkNP U N gl tz gl tz tztz tz 2 . sin 4 )/(61,18 , 2 , ,, ),( ' = == = Ta có bảng: t(ngày) Z(m) N e h z 2 . sin tz U , ' ,tz t=100 0.5 0.2583 0.3825 2.3426 16.2674 1 0.7068 4.3289 14.2811 1.5 0.9237 5.6568 12.9532 2 1.0000 6.1244 12.4856 t=200 0.5 0.0667 0.3825 0.6052 18.0048 1 0.7068 1.1183 17.4917 1.5 0.9237 1.4614 17.1486 2 1.0000 1.5822 17.0278 t=300 0.5 0.0172 0.3825 0.1563 18.4537 1 0.7068 0.2889 18.3211 1.5 0.9237 0.3775 18.2325 2 1.0000 0.4087 18.2013 Vẽ biểu đồ: SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 8 Bài tập lớn cơ học đất Bài 2. áp lực trung bình tại chân tờng xuống nền. )/(369,11 4 2.1.1. )/(11,10 3 322 , 33 , mkN mkN DcBhAbRp dndnw dn = ++ = == ++== SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 9 Bài tập lớn cơ học đất 776,0 2 436,025cot 14,3.25,0 2 cot 25,0 = + = + = o gg A 11,4 2 436,025cot 14,3 1 2 cot 1 = + += + += o gg B 65.6 2 436,025cot 14,3.14,2 2 cot cot = + = + = o gg g D )(83,2374.65,6369,11.4.11,411,10.1,3.776,0 , kPaDcBhAbRp =++=++== 2.1.Kiểm tra điểm A ở độ sâu z=0.25b có bị biến dạng dẻo hay không. a.Bỏ qua trọng lợng bản thân đất. 00 0 21 21 2 1 2,1 322 258,32 65,0 25 4.2 2477,142 2477,142 2 sin )(24)97,0362,1(22,61 )(77,142)97,0362,1(22,61 )(22,61 14,3 24,192 97,0sin 362,1 25,0 )sin( )(24,192)2.11,1077,76,17(83,237)2.1.1.( >= = ++ = ++ = == =+= == = == = =++=++== tg tg c kPa kPa kPa p b b actg p kPappp gl gl dndnw btgl Với là góc lệch ứng suất. Vậy A mất ổn định. b.Kể đến trọng lợng cuả đất. Giả sử A bị biến dạng dẻo.(giả thiết: thi công dài hạn không nở hông) SV: Trần Thị Khánh_05XN GV:Phạm Ngọc Thắng 10 [...]... áp lực đất tại đỉnh tờng: z=0 Pc , z =0 = 2c (1) k c(1) = 2.18 0,589 = 27,63(kPa) áp lực đất tại hết lớp 1 phía trên: z=3m Pc , z =3 = k c(1) z 2c (1) k c(1) = 0,589.3.18 2.18 0,589 = 4,176(kPa) áp lực đất tại hết lớp 1 phía dới: z=3m Pc , z =3 = k c( 2) z 2c ( 2 ) k c( 2 ) = 0,783.3.18 2.10 0,783 = 24,58(kPa) SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 12 Bài tập lớn cơ học đất áp lực đất tại... 11 Bài tập lớn cơ học đất 2.3.Nêu các giả thiết, vẽ biểu đồ cờng độ, tính trị số và xác định điểm đặt của áp lực đất chủ động, bị động của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên tờng a.Các giả thiết: - Tờng tuyệt đối cứng - Mặt đất sau lng tờng phẳng - Bỏ qua ma sát đất tờng - Quan niệm đất sau lng tờng ở trạng thái cân bằng giới hạn b.Tính toán và vẽ biểu đồ Tính trị số và xác định điểm đặt cho áp lực đất. .. Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 13 Bài tập lớn cơ học đất Biểu đồ áp lực đất chủ động tác dụng lên tờng Tính trị số và xác định điểm đặt cho áp lực đất bị động 1 k b = tg 2 ( 45 0 + ) = 2 kc Pb , z = k b 1 + 2c k b ( k b1) = 1 = 1,7 0,589 ( k b2) = 1 = 1,277 0,783 ( k b 3) = 1 = 2,46 0,406 áp lực đất tại mặt đất: z=0m Pb , z =0 = 2c ( 2) k b( 2 ) = 2.10 1,277 = 22,6( kPa) áp lực đất tại mực nớc ngầm: z=1m... 1,277.17,6.1 + 22,6 = 45,08(kPa) áp lực đất tại hết lớp 2 phía trên: z=2m SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 14 Bài tập lớn cơ học đất ( Pb , z = 2 = k b 2 ) z + 2c ( 2 ) k b( 2 ) = 1,277.(1.17,6 + 1.7,77) + 22,6 = 55(kPa) áp lực đất tại hết lớp 2 phía dới: z=2m ( Pb , z = 2 = k b3) z + 2c ( 3) k b( 3) = 2,46.(1.17,6 + 1.7,77) + 2.4 2,46 = 75(kPa) áp lực đất tại chân tờng: z=4m ( Pb , z = 4... 22,6.3,5 + 11,24.3,33 + 45,08.2,5 + 4,96.2,33 + 150.1 + 49,7.2 / 3 = 1,5( m) 283,58 SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 15 Bài tập lớn cơ học đất Biểu đồ áp lực đất bị động tác dụng lên tờng 2.4 Khi mặt đất phía lng tờng bên phải có tải trọng phân bố đều q=20kPa áp lực đất chủ động chỉ do tải phân bố khắp bề mặt gây ra là: p hc = k c q (1 p hc) = k c(1) q = 0,589.20 = 11,78(kPa) (2 (2 p hc ) =... 11,78.3 + 15,66.4 + 8,12.2 = 114,22(kPa) Pc = P1c + P2 c = 296,61 + 114,22 = 410,83(kPa) Với: P1c là tổng áp lực đất chủ động khi cha có tải trọng q P2c là tổng áp lực đất chủ động chỉ do tải trọng q gây ra SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 16 Bài tập lớn cơ học đất Điểm đặt tổng áp lực đất chủ động do P1c và P2c gây ra: h= 296,61.2,88 + 11,78.3( 6 + 1,5) + 15,66.4( 2 + 2) + 8,12.2.1 = 3,37(m)... .2 + .5,96 18000 2 12000 2 25000 2 = 0,0567 m = 5,67cm S= p + 1gl E3 2 Độ lún ổn định của lớp sét S set = E4 1gl + 2gl 2 0,8 118,1 + 88,41 .2 = .2 = 0,014(m) 12000 2 Tính độ lún theo thời gian của lớp sét: SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 19 Bài tập lớn cơ học đất a = a 0 (1 + e0 ) = Cv = 0,8 (1 + 0,62) = (1 + 0,62) = 1,08.10 4 E 04 12000 k (1 + e0 ) 3,5.10 9... rỗng của mẫu đất ở mỗi cấp áp lực nén là: SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 20 Bài tập lớn cơ học đất e0 = 2,2 1 = 1,2 1 e1 = 2,2 0,158 1 = 1,042 1 e2 = 2,2 0,228 1 = 0,972 1 e3 = 2,2 0,27 1 = 0,93 1 e4 = 2,2 0,31 1 = 0,89 1 e5 = 2,2 0,34 1 = 0,86 1 3.2.Xác định hệ số nén a và môđun biến dạng E 0 ứng với khoảng áp lực nén từ trị số ban đầu là ứng suất bản thân của đất ở độ sâu lấy... Môđun biến dạng: E= 1 + e1 1 + 1,143 = 0,8 = 71,43( N / cm 2 ) =714,3(kN/m2) a 0,024 3.3.Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu trong lớp sét tại thời điểm 1 năm sau khi đắp đất, tính lún tại thời điểm đó SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 21 Bài tập lớn cơ học đất a Tính lún: Sơ đồ cố kết thấm 0, chiều dài đờng thấm h=4/2=2m Theo 3.2 có: etb = e1 + e2 1,143 + 1,008 = = 1,076 2 2 t=1 năm=365.24.3600=3153600(s)... có bảng: Z(m) Uz,t(kN/m2) z, = z U z 0 0 56.1 1 10.2 45.9 2 14.43 41.67 3.4.Nếu thời gian đất đắp là 1 tháng và tải trọng đợc tăng tuyến tính theo thời gian tính toán thời gian cần thiết để 90% độ lún cố kết của lớp sét ấy xảy ra Độ cố kết : SV: Trần Thị Khánh_05XN Thắng GV:Phạm Ngọc 22 Bài tập lớn cơ học đất 8 N 2 3.14 2 e = 0.9 e N = 0,1 = 0,1 = 0,123 N = 2.0936 8 8 2 Ta có N = 1,6.t = 2.0936