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

Bna Nusantaira• Definition định nghĩa The total vertical deformation at the surface resulting from : biến dạng tổng theo phương thẳng đứng ở bề mặt là kết quả từ – External Load tải tr

TOPIC 4 (chủ đề 4) DEFORMATION AND SETTLEMENT OF SOIL

CONTENT (Nội dung)

Bna Nusantaira

• Definition (định nghĩa)

The total vertical deformation at the surface resulting from :

(biến dạng tổng theo phương thẳng đứng ở bề mặt là kết quả 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 c

S

3collected and translated by HO SI LANH

SETTLEMENT Lún

– Study the settlement behavior (nghiên cứu ứng xử lún)

– Determine the settlement value and time (xác định giá trị lún và thời gian)

– Study the settlement influence to the structure stability (nghiên cứu ảnh hưởng của lún đến ổn định công trình)

Bna Nusantaira

5collected and translated by HO SI LANH

IMMEDIATE SETTLEMENT (lún tức thời)

• Defined as settlement which occurred directly after the application of

a load, without a change in the moisture content (được định nghĩa

là lún xẩy ra ngay sau khi tác dụng tải trọng, không có sự thay đổi

độ ẩm)

• Caused by soil elasticity behavior (gây ra do ứng xử đàn hồi của

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 của lún tiếp xúc sẽ phụ thuộc vào độ mềm của móng và 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 ( đối với đất sét, lún tức thời thường rất là nhỏ so sánh với lún cố kết, do đó độ lún tức thời thường được bỏ qua)

• Usually considered at sand or sandy soil (thường được xét cho đất cát pha và cát)

Bna Nusantaira

Foundation: Móng Rigid foundation settlement: lún móng cứng

Flexibe foundation settlement: lún của móng mềm

Poisson’s ratio: hệ số Poat xong

Young’s modulus: mô đun biến dạng

Soil: đất Rock: đá

7collected and translated by HO SI LANH

IMMEDIATE SETTLEMENT ( lún tức thời)

q B

s

o e









    

s s

o

E

q B S

 2 r

s s

o

E

q B

1 m 1 ln m m m 1

m m 1 ln 1

2

2 2

2

  av

2 s s

o

E

q B

Bna Nusantaira

Cho móng tròn

9collected and translated by HO SI LANH

Bna Nusantaira

2

B '

B 

1 s

2 s o

E

1 '.

B q

M

N 1 1 M M

ln 1

N M

1 M

N M

1 M 1

ln M

1 F

2 2

2 2

2 2

2 2

2 1

' B

' L

M 

' B

H

N 

At the center

L '

Và F1 được nhân với 4

B '

B 

10collected and translated by HO SI LANH

Bna Nusantaira

• Saturated Clay sét bão hòa

s

o 2 1 e

E

B

q A A

S 

11collected and translated by HO SI LANH

IMMEDIATE SETTLEMENT ( lún tức thời)

• Sandy soil (cát pha)

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 móng)

– C2 = 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

0 2

1.

Bna Nusantaira

Modulus Young mô đun biến dạng

EXAMPLE ví dụ

A shallow foundation on a deposit of sandy soil that is 3m x 3m in plan The actual variation of the values of Young’s Modulus with depth determined by using the Standard Penetration numbers (correlation : Es = 766N) are also shown in the following figure Một móng nông đặt trên trầm tích cát pha, móng có kích thước 3mx 3m Giá trị mô đun thực theo chiều sâu được xác định theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (giá trị tương quan: Es = 766N) cũng được thể hiện trong hình.

Estimate the immediate settlement of the 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

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 )

.015

.01

x x

S

z E

I q q C C S

e e

B

s

z e

8 24

) 10 55 1 )(

5 1 8 17 160 )(

34 1 )(

9 0 (

.

.

4

2

0 2

Bna Nusantaira

• When the stress on a saturated clay layer in the field is increased, the pore water pressure in the clay will increase Khi ứng suất trong lớp đất sét ngoài hiện trường tăng, áp lực nước lỗ rỗng sẽ tăng trong lớp sét

Because the coefficients of permeability of clays are very low, it will take

some time 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 nước lỗ rỗng theo thời gian.

Dissipation of pore water pressure occurs simultaneously with the squeezing out of the pore

thời với quá trình ép (nén) nước lỗ rỗng ra ngoài Do đó, thời gian cố kết phụ thuộc vào:

17collected and translated by HO SI LANH

Bna Nusantaira

SECONDARY SETTLEMENT (Ss) HYDROSTATICPRESSURE

IMMEDIATE SETTLEMENT (Si) PRIMARY OR CONSOLIDATION SETTLEMENT (Sc )

Sp ring

(soil partic les)

Va lve

(soil’s perm eab ility)

Water filled c ha m ber (water saturated soil’s p ores)

Bna Nusantaira

First time, suggested by Terzaghi (1920-1924) with several assumption : đầu tiên, được đề xuất bởi Terzaghi (1920-1924) với các giả thiết:

– 1 dimensional một chiều

– Saturation is complete bão hòa hoàn toàn

– Compressibility of water is negligible nước không chịu nén

– Compressibility of soil grains is 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 đẳng hướng tồn tại

19collected and translated by HO SI LANH

CONSOLIDATION cố kết

Preconsolidation pressure (Pc) just equals the existing effective vertical overburden pressure (Po)

Áp lực tiền cố kết (Pc) bằng với ứng suất có hiệu thẳng đứng (Po)

If the soil whose preconsolidation pressure (Pc) is greater than the existing overburden pressure

Nếu đất có áp lực tiền cố kết (Pc) lớn hơn ứng suất

có hiệu

Bna Nusantaira

• Normal Consolidation cố kết bình thường

• Over consolidation quá cố kết

c

p

p p

log H

eo 1

c

p

p p

log H

eo 1

o

c c

c

p

p p

log H

eo 1

Cc p

p log H

eo 1

kỳ của lớp sét gây ra do tải trọng ngoài, có thể được xác định bằng phương pháp của Boussinesq, Westergaard

Bna Nusantaira

DETERMINATION OF CONSOLIDATION PROPERTIES

Xác định các đặc trưng cố kết

Added pressure: áp lực thêm

Ground water table: mực nước ngầm

Sand: cát

Clay: sét

Initial void ration = eo: hệ số rỗng ban đầu

Average effective pressure before load application – po:

ứng suất có hiệu trung bình trước khi gia tải

Dial gauge: đồng hồ đoLoad: gia tải (tải trọng)Water level: mực nướcPorous stone: đá thấmRing: dao vòng

Soil specimen: mẫu đất

23collected and translated by HO SI LANH

DETERMINATION OF CONSOLIDATION PROPERTIES

Xác định các đặc trưng cố kết

Procedures : Trình tự

1 Determine the point O on the e-lop p curve that has the sharpest curvature (that is, the smallest radius of

curvature) xác định điểm O trên đường cong e-logp có bán kính nhỏ nhất

2 Draw a horizontal line OA vẽ đường ngang OA (song song trục hoành)

3 Draw a line OB that is tangent to the log p curve at O Vẽ đường OB tiếp tuyến với đường cong e-logp tại O

e-4 Draw a line OC that bisects the angle AOB vẽ đường phân giác OC của góc AOB

5 Produce the straight line portion of the e-log p curve backward to intersect

OC This is point D The pressure that corresponds to the point p is the preconsolidation pressure, pc Kéo dài phần đường thẳng của đường cong e- logp cắt OC tại D Áp lực tương ứng với điểm D là áp lực tiền cố kết pc

2 1

p

p log

e

e Cc

Hệ số rỗng

Đường cong

cố kết trong phòng

Đường cong nén ban đầu

Áp lực p

Hệ số rỗng

Đất sét cố kết bình thường

25collected and translated by HO SI LANH

DETERMINATION OF CONSOLIDATION PROPERTIES

4 3

p

p log

e

e Cs

Hệ số

rỗng

Đường cong

cố kết trong phòng

Đường cong nén ban đầu

Áp lực p

Đất sét quá cố kết

Bna Nusantaira

DETERMINATION OF COMPRESSIVE PARAMETER

Xác định thông số nén

27collected and translated by HO SI LANH

CONSOLIDATION SETTLEMENT

Lún cố kết

• Other equation công thức khác

p H m

p = The stress increment due to the external

load gia tăng ứng suất do tải trọng ngoài

o

v v

' 1

' 2

2 1

v

e 1

a m

p p

e

e a



100 U %

log 933 , 0 781 , 1

% 100

x S

S U

c

i , c



Where : trong đó

t = consolidation time thời gian cố kết

Tv = consolidation factor depended on consolidation degree (U)

Nhân tố thời gian phụ thuộc vào độ cố kết

U = consolidation degree in percent, 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

Cv = coefficient of consolidation, get from consolidation test hệ số

cố kết, xác định từ thí nghiệm cố kết

2 v

100

% U 4

Porous Layer

lớp thấm nước

T t

2 v



Where : trong đó

H = length of water path chiều dài đường thấm

, c v

1

Cv

2 H

, c v

2

Cv

2 H

3

Cv

H

T

t 

Take the longest time thời gian lâu nhất

CONSOLIDATION TIME OF LAYERED SOIL thời gian cố kết

- Xác định chiều dày Hc tương đương của mỗi lớp

ref

i i

c i

c

Cv

Cv H

Cv

H

ek

H

H Cv

Cv

-Determine the equivalent of Cv xác định hệ số

Cv tương đương

Bna Nusantaira

Determine the total consolidation time of 3 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 của 3 lớp sét, có

hệ số cố kết và chiều dày khác nhau khi độ kết

Cv (m2/s)

Equivalent Thickness

chiều dày tương

Cvek(m2/s)

T (years năm )

Bna Nusantaira

A laboratory consolidation test on a normally clay showed the following result : thí

nghiệm cố kết trong phòng cho đất sét cố kết bình thường được kết quả như sau

Load tải trọng , p (kN/m2) Void ratio at the end of consolidation, e

Determine the following :

Một loại đất sét tương tự ở ngoài hiện trường dày 2,8m và thoát nước hai mặt, chịu một tải

1 The expected maximum consolidation settlement in the field độ lún tối đa ngoài hiện trường

2 The length of time it will take for the total settlement in the field to reach 40 mm thời gian để độ lún tổng ngoài hiện trường đạt 40mm

3 Repeated no.2 problem in case of drained on one side làm lại câu 2 khi bài toán

log

p p

86 0 92

c

p

p p

log H

eo 1

8 2

92 , 0 1

333 0







Bna Nusantaira

• Question no.2 câu hỏi 2

– Determine the coefficient of consolidation (Cv)

xác định hệ số cố kết từ thí nghiệm trong phòng

t

H T Cv

7 5

4

7 12 197 0

EXAMPLE ví dụ

• Question no.2 câu hỏi 2

– Determine field consolidation coefficient xác định hệ số cố kết hiện trường

– Calculate consolidation time tính toán thời gian cố kết

Cv

H T t

2 v

% 100

x 5 , 87

40

% 100

x S

S U

c

i ,



Bna Nusantaira

• Question no.3 câu hỏi 3

– Calculate consolidation time tính toán thời gian cố kết

Cv

H

T t

2 v

2800 164

.

39collected and translated by HO SI LANH

THE INFLUENCE OF PORE WATER PRESSURE

ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng

Two influences of pore water pressure to the settlement

– Initial average overburden pressure (po)  should be in effective condition (po’) áp lực tiền cố kết ban đầu (po)  sẽ ở điều kiện

có hiệu (p’o) – External Load tải trọng ngoài

the uplift of water pressure will reduce the increase of vertical pressure by external load áp lực nước đẩy nổi sẽ giảm khi ưng suất thẳng đứng tăng do tải trọng ngoài

Bna Nusantaira

SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP)

lún cố kết thứ cấp (từ biến)

sau khi quá trình cố kết sơ cấp kết thúc

• Defined as an adjustment of soil skeleton after the

sắp xếp (chỉnh sửa) của khung hạt đất sau khi nước lỗ rỗng tiêu tán

thuộc vào thời gian và sẽ được diễn ra trong thời gian dài

41collected and translated by HO SI LANH

SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP)

lún cố kết thứ cấp (từ biến)

p

p c

e 1

Bna Nusantaira

SECONDARY CONSOLIDATION (CREEP)

lún cố kết thứ cấp (từ biến)

43collected and translated by HO SI LANH

Bna Nusantaira

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 của lớp đất yếu là 10m và độ lún cố kết là 30cm xẩy ra sau 25 năm Hệ số rỗng ban đầu eo là 2,855, và đồng hồ đọc ban đầu là 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 ra từ 25 đến 50 năm sau khi xây dựng Giải thiết thời gian biến dạng cho vùng tải trọng trong thí nghiệm xấp xỉ xảy ra ngoài hiện trường.

45collected and translated by HO SI LANH

Bna Nusantaira

EXAMPLE

p

p c

e 1

372 2 1

052 0

s

S

Ss = 4.6 cm

47collected and translated by HO SI LANH