chuyên đề lún của đất đá bản tiếng anh kèm bản dịch

Course (khóa) : S0705 – Soil Mechanic (cơ học đất) Year (năm) : 2008 TOPIC (chủ đề 4) DEFORMATION AND SETTLEMENT OF SOIL (biến dạng lún đất) Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH CONTENT (Nội dung) • • • Bna Nusantaira SETTLEMENT (lún) CONSOLIDATION (cố kết) TIME RATE OF CONSOLIDATION (thời gian cố kết) collected and translated by HO SI LANH SETTLEMENT (lún) • Definition (định nghĩa) The total vertical deformation at the surface resulting from : (biến dạng tổng theo phương thẳng đứng bề mặt kết từ) – External Load (tải trọng ngoài) – Dewatering (thoát nước) • Settlement Components (Các thành phần lún) – Immediate Settlement (lún tức thời); Se – Primary Consolidation Settlement (lún cố kết sơ cấp); Sc – Secondary Settlement (lún thứ cấp) (Creep) (từ biến); Ss S  Se  Sc  Ss Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH SETTLEMENT Lún • Purpose (mục đích) – Study the settlement behavior (nghiên cứu ứng xử lún) – Determine the settlement value and time (xác định giá trị lún thời gian) – Study the settlement influence to the structure stability (nghiên cứu ảnh hưởng lún đến ổn định công trình) Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH SETTLEMENT INFLUENCE (ảnh hưởng lún) Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời) • • • • • Bna Nusantaira Defined as settlement which occurred directly after the application of a load, without a change in the moisture content (được định nghĩa lún xẩy sau tác dụng tải trọng, thay đổi độ ẩm) Caused by soil elasticity behavior (gây ứng xử đàn hồi đất) The magnitude of the contact settlement will depend on the flexibility of the foundation and the type of material on which it is resting (độ lớn lún tiếp xúc phụ thuộc vào độ mềm móng loại vật liệu móng đặt trên) For clay, the immediate settlement generally very small comparing to the consolidation settlement, therefore this immediate settlement mostly ignored ( đất sét, lún tức thời thường nhỏ so sánh với lún cố kết, độ lún tức thời thường bỏ qua) Usually considered at sand or sandy soil (thường xét cho đất cát pha cát) collected and translated by HO SI LANH IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời) Foundation: Móng Rigid foundation settlement: lún móng cứng Flexibe foundation settlement: lún móng mềm Poisson’s ratio: hệ số Poat xong Young’s modulus: mô đun biến dạng Soil: đất Rock: đá Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời) General Equation công thức tổng quát (Harr, 1966) • Flexible Foundation (móng mềm) – At corner góc Se  – At center tâm Se     B.q o   s2  Es B.q o Se    s2  av Es  – Average trung bình   m      m  m     ln  m ln   m       m  m     •  B.q o    s2 Es ;  m B L ; H= Rigid Foundation móng cứng Se    B.q o   s2  r Es Es = Elasticity modulus of soil mô đun đàn hồi đất B = Foundation width chiều rộng Bna Nusantaira L = Foundation Length chiều dài collected and translated by HO SI LANH IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời) Cho móng tròn Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH IMMEDIATE SETTLEMENT lún tức thời General Equation công thức tổng quát (Bowles, 1982)   s2 S e  q o B' .F1 Es     1  M2  M2  N2 M  M2  1  N2  F1  M ln  ln  2 2   M 1 M  N 1 M  M  N     M L' B' N H B' Es = Elasticity modulus of soil mô đun đàn hồi H = Effective thickness of soil layer chiều dày có hiệu lớp đất, e.g to 4B under foundation ví dụ từ  4B móng At the center tâm At the corner Bna Nusantaira Ở góc L'  L L'  L B'  B B'  B collected and translated by HO SI LANH and F1 is multiplied by Và F1 nhân với and F1 is multiplied by Và F1 nhân với 10 EXAMPLE ví dụ Determine the total consolidation time of layer of clay, which have different value of coefficient of consolidation and thickness for 90% degree of consolidation Xác định thời gian cố kết tổng lớp sét, có hệ số cố kết chiều dày khác độ kết 90% 1st Layer : thickness m, Cv = x 10-3 cm2/s Lớp 1: chiều dày 5m 2nd Layer : thickness m, Cv = x 10-3 cm2/s Lớp 2: chiều dày 3m 3rd Layer : thickness m, Cv = x 10-3 cm2/s Lớp 3: chiều dày 8m Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 33 SOLUTION Layer lớp Thickness chiều dày (Hc) Cv (m2/s) Equivalent Thickness chiều dày tương đương (Hc’) 5m x 10-7 5.00 m 3m x 10-7 3.29 m 8m 10-7 7x Total tổng cộng 9.47 m Cvek (m2/s) T (years năm) 6.16 x 10-7 11.18 17.76 m Cvref is Cv1 Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 34 EXAMPLE ví dụ A laboratory consolidation test on a normally clay showed the following result : thí nghiệm cố kết phòng cho đất sét cố kết bình thường kết sau Load tải trọng , p (kN/m2) 140 212 Void ratio at the end of consolidation, e hệ số rỗng kết thúc cố kết 0.92 0.86 The specimen thickness was 25.4 mm and drained on both sides The time required for the specimen to reach 50% consolidation was 4.5 Mẫu đất cao 25,4mm thoát nước hai mặt Thời gian yêu cầu để mẫu đạt 50% độ cố kết 4,5 phút A similar clay layer in the field, 2.8 m thick and drained on both sides, is subjected to similar average pressure increase that is po = 140 kN/m2 and po+p = 212 kN/m2 Determine the following : Một loại đất sét tương tự trường dày 2,8m thoát nước hai mặt, chịu tải trọng tăng trung bình tương tự po = 140 kN/m2 po+p = 212 Xác định The expected maximum consolidation settlement in the field độ lún tối đa trường The length of time it will take for the total settlement in the field to reach 40 mm thời gian để độ lún tổng trường đạt 40mm Repeated no.2 problem in case of drained on one side làm lại câu toán Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 35 thoát nước mặt EXAMPLE ví dụ • Question no.1 câu hỏi e1  e2 Cc   p2 log   p  Sc  Sc  Bna Nusantaira     Cc  0.92  0.86  0.333  212  log  140   p  p Cc H c log o  eo po 0.333 212 2.8 log  87.5mm  0,92 140 collected and translated by HO SI LANH 36 EXAMPLE ví dụ • Question no.2 câu hỏi – Determine the coefficient of consolidation (Cv) From laboratory testing xác định hệ số cố kết từ thí nghiệm phòng H2 Cv  Tv t where :trong Tv = /4 (U2) = 0.197 (U = 50%) H = Hc/2 = 12.7 mm t = 4.5 We got ta có 12.7 Cv  0.197  7.061 4.5 Bna Nusantaira mm2/min collected and translated by HO SI LANH 37 EXAMPLE ví dụ • Question no.2 câu hỏi – Determine field consolidation coefficient xác định hệ số cố kết trường U S c ,i Sc x100%  40 x100%  45,7% 87,5 – Calculate consolidation time tính toán thời gian cố kết Tv H t Cv Where : U = 45.7% Tv = /4 (U2) = 0.164 (U = 45.7%) H = Hc/2 = 1.4 m = 1400 mm Cv = 7.061 mm2/min Bna Nusantaira We got ta có 0.164 x14002 = 45523 = 31.6 days t  collected and translated by HO SI LANH 7.061 38 EXAMPLE ví dụ • Question no.3 câu hỏi – Calculate consolidation time tính toán thời gian cố kết Tv H t Cv Dimana : U = 45.7% Tv = /4 (U2) = 0.164 (U = 45.7%) H = Hc = 2.8 m = 2800 mm Cv = 7.061 mm2/menit Diperoleh Bna Nusantaira 0.164 x 28002 = 182093 = 126.5 days t 7.061 collected and translated by HO SI LANH 39 THE INFLUENCE OF PORE WATER PRESSURE ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng Two influences of pore water pressure to the settlement are : ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng đến lún – Initial average overburden pressure (po)  should be in effective condition (po’) áp lực tiền cố kết ban đầu (po)  điều kiện có hiệu (p’o) – External Load tải trọng the uplift of water pressure will reduce the increase of vertical pressure by external load áp lực nước đẩy giảm ưng suất thẳng đứng tăng tải trọng Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 40 SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP) lún cố kết thứ cấp (từ biến) • Occur after primary consolidation process finished xẩy sau trình cố kết sơ cấp kết thúc • Defined as an adjustment of soil skeleton after the excess pore water dissipated Được xem xếp (chỉnh sửa) khung hạt đất sau nước lỗ rỗng tiêu tán • Depend on time and will be occurred in a long time phụ thuộc vào thời gian diễn thời gian dài • Difficult to be evaluated khó đánh giá (tính toán) Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 41 SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP) lún cố kết thứ cấp (từ biến) t p  t C Ss  H c log  ep Where : C  e t log See the graph xem biểu đồ ep = void ratio at the end of primary consolidation hệ số rỗng kết thúc cố kết sơ cấp = time at the end of primary consolidation thời gian kết thúc cố kết sơ cấp t = time increment thời gian tăng t2 = +t Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 42 SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP) lún cố kết thứ cấp (từ biến) Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 43 EXAMPLE ví dụ A laboratory testing of consolidation for specimen thickness 25.4 mm is carried out to determine the secondary settlement, with the result as shown in the following table : Thí nghiệm cố kết phòng cho mẫu có chiều cao 25,4mm để xác định lún thứ cấp, với kết bảng Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 44 EXAMPLE ví dụ Assume the thickness of the compressible layer is 10 m and the consolidation settlement is 30 cm which occurs after 25 years The initial void ratio eo is 2.855, and the initial dial reading is 12.700 mm Giả thiết chiều dày lớp đất yếu 10m độ lún cố kết 30cm xẩy sau 25 năm Hệ số rỗng ban đầu eo 2,855, đồng hồ đọc ban đầu 12,7mm Required : yêu cầu Compute the amount of secondary compression that would occur from 25 to 50 years after construction Assume the time rate of deformation for the load range in the test approximates that occur in the field Tính lún nén thứ cấp mà xẩy từ 25 đến 50 năm sau xây dựng Giải thiết thời gian biến dạng cho vùng tải trọng thí nghiệm xấp xỉ xảy trường Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 45 EXAMPLE ví dụ C = 0.052 Hệ số rỗng ep = 2,372 Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 46 EXAMPLE t p  t C Ss  H c log  ep Ss  0.052  50  10 log   2.372  25  Ss = 4.6 cm Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 47 [...]... negligible (but soil grains rearrange) các hạt đất không chịu nén (nhưng các hạt đất sắp xếp lại) Darcy’s Law is valid Định luật Darcy là hiệu lực Soil deformation is small biến dạng của đất nhỏ Soil permeability is constant thấm của đất là không đổi Soil skeleton of each layer is homogeneous, so isotropic linier elastic constitutive law is valid khung đất của mỗi lớp là đồng nhất, do đó quan hệ đàn hồi... correction factor for soil creep = 1 + 0.2 log(t/0,1) (hệ số điều chỉnh từ biến đất) – t = time in year thời gian tính theo năm – q = the stress at foundation base caused by external load ứng suất dưới đáy móng do tải trọng ngoài gây ra – q =  Df Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 12 IMMEDIATE SETTLEMENT lún tức thời Modulus Young mô đun biến dạng Móng tròn Circular Foundation or... foundation five years after construction by using the strain influence factor method Tính toán lún tức thời của móng sau thời gian 5 năm sử dụng phương pháp hệ số biến dạng ảnh hưởng Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 14 EXAMPLE ví dụ Bna Nusantaira Chiều sâu collected and translated by HO SI LANH 15 EXAMPLE ví dụ Depth chiều sâu (m) z (m) Es (kN/m2) Iz (average trung bình) (m3/kN)... trình ép (nén) nước lỗ rỗng ra ngoài Do đó, thời gian cố kết phụ thuộc vào: The distance of pore water to be squeezed out khoảng cách của nước lỗ rỗng bị ép The coefficient of permeability of soft soil hệ số thấm của đất yếu Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 17 CONSOLIDATION cố kết a o Valve (soil’s perm eab ility) a a o Ho Spring i Si (soil partic les) (Ho - Si) Water filled c ha m... SETTLEMENT lún tức thời • Saturated Clay sét bão hòa S e  A 1 A 2 Bna Nusantaira q o B Es collected and translated by HO SI LANH 11 IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời) • Sandy soil (cát pha)   z Se  C1.C2 q  q  0 Iz z Es where : trong đó – Iz = strain influence factor (hệ số ảnh hưởng biến dạng) – C1 = correction factor of foundation embedded thickness = 1 – 0.5.[q/(q-q)] (hệ số điều chỉnh chiều dày của. .. Đường cong cố kết trong phòng Đất sét cố kết bình thường Áp lực p Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH e1  e 2 Cc   p2  log p    1 25 DETERMINATION OF CONSOLIDATION PROPERTIES Xác định các đặc trưng cố kết Hệ số rỗng Đường cong nén ban đầu Đường cong cố kết trong phòng Đất sét quá cố kết Cs  Áp lực p Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH e3  e4  p4  log p... COMPRESSIVE PARAMETER Xác định thông số nén Bna Nusantaira collected and translated by HO SI LANH 27 CONSOLIDATION SETTLEMENT Lún cố kết • Other equation công thức khác Sc  m v Hc p e1  e 2 av  ' p 2  p1' av mv  1  eo Where : trong đó mv = Compression Index chỉ số nén Hc = Thickness of soft soil layer chiều dày của lớp đất yếu p = The stress increment due to the external load gia tăng ứng suất do tải... descript as ratio of design settlement to total settlement độ cố kết theo phần trăm Tính bằng tỷ số của độ lún thiết kế với độ lún tổng U Bna Nusantaira S c ,i Sc x100% Cv = coefficient of consolidation, get from consolidation test hệ số cố kết, xác định từ thí nghiệm cốSI kết collected and translated by HO LANH 29 CONSOLIDATION TIME thời gian cố kết Tv H 2 t Cv Where : trong đó H = length of water path... H = 0.5Hc collected and translated by HO SI LANH Lớp thấm nước 30 CONSOLIDATION TIME OF LAYERED SOIL thời gian cố kết của đất nhiều lớp Hc,1 Cv1 Tv H c ,1 2 2 t1  = 5.2 years năm Cv1 Tv H c , 2 2 2 Hc,2 Hc,3 Bna Nusantaira Cv2 Cv3 t2  Cv 2 Tv H c , 3  = 3.4 years năm 2 t3  Cv 3 Take the longest time thờibygian lâu collected and translated HO SI LANH = 6.1 years năm t = 6.1 tahun 31 CONSOLIDATION... for the excess pore water pressure to dissipate and the stress increase to be transferred to the soil skeleton gradually Do hệ số thấm của đất sét thấp, do đó phải mất thời gian dài để tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và phần ứng suất tăng thêm sẽ truyền vào khung hạt đất từ từ Consolidation is the process of dissipation of excess pore water pressure in a row of time Cố kết là quá trình tiêu tán áp lực