Cơ học đất ứng dụng trong xây dựng nguyễn ngọc bích pdf

Đ TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG 24.15136 PGS TS NGUYỄN NGỌC BÍCH slg 527 B c HỌC ĐÀT ÚNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG PGS TS NGUYÊN NGỌC BÍCH c HỌC ĐÁT ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG IRU٠٠I٥‫؛‬١Ạ‫ ؛‬BỌCKHUIlAHb THƯ V ‫ | ؛‬r١Ị_ 10025295 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NƠI-2013 LỜI NĨI ĐẨU Cuổiĩ sách chu yéu nhằm mục đích ịĩiai !hích rỗ rùng, đáv đu vc) sâu sâc nguyên tác hán cua CO' học đất phục vụ nhu cầu cua sinh viên đai học kỹ thuật xây (lựng Sự hiôu hiết vẻ nguyên tac nùy dược xem ỉà nên tang thiêt yéu mà kinh nghiệm thực liên tương lai có thê dược íhiêl lập địa kỹ thuật xây dựng Sự lựa chọn tài liệu liên quan lả tùy thuộc cá nhản, nội dung cua cuồn sách ỉìùy dà bao gồm cúc yêu cầu cùa hủu hét cúc khóa học bậc đại học phần cua so cúc khóa hục Thục sĩ ngòỉĩlĩ kỹ thuật xây dựng Người ia cho người đọc không cỏ kien thức học đất, có hiêu biết íổt học bàn, sau đọc cuồn scìch này, hao gồm nhiều ví du có lời giải bải tập cho học sinh cung cố hiên biết cúc nguyên tac han vù minh họa cho ứng dụng cua họ tình lĩuông thực tê Trong sách giới thiệu ca hai phương pháp tính tốn trun thỏng trạng thủi giới hạn, dơng thời nỏ cịn dê cập tới so khái niệm dịa kỳ thuật xcly dựng Tùi liệu tham khao dược xem công cụ trợ giúp vùo việc nghiên cứu tiên tiên cua hat kỳ chu dế cụ thê Hy vọng rang, sách vừa phục vụ vừa nguồn tủi liệu tham khao hữu ich cho ky sư thực hành chuyên ngùtdì xảy dựng Sách bao gom ỉ chương với cúc nội dung sau; Chương ỉ ; Thành phần tính chất han cua đát Chương 2: Tính chat thám nước đất cát chay xói ngầm Chương 3: Tính nén lún vù độ bền cua dắt Chương 4: Õn định cùa sưtxn dơc dúí Chương 5: ưng suất vù chuyên vị klìoi dắt Chương 6: Lý thuyết cố két, Chương 7: Lún cùa mủng nông Chương 8: Áp lực ngang cua đất vù ôn định cua íưtrng chan đát Chương 9: Khá nang chịu tài cùa dát Chương 10: ưng dụng cúc phương pháp thí nghiệm trường xáy dựng Cuồn súch có ích cho kỹ sư chun gia thiết kê cơng trình xây dựng dãn dụng~cơng nghiệp, giao thơng~cơng trình ngầm, thủy lợi kỹ sư địa kỹ thuật có liên quan vói học đút vủ địa kỹ thuật xây dựng Cuoi cùng, túc già xin chân thành cám ơn Nhà xuất ban Xây Dựng cho đỏng góp quỷ báu no lực đảng kè việc chuủn bị trước đê xuất bủn scỉch nàv Tác giả Chu'o.ng THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHÂT BẢN CỦA ĐÂT 1.1 MỚ ĐẤU Đất tập hợp hạt khoáng vật với khơng khí / nước chứa khống khơng gian lồ rỗng chúnu t،ạo thành hệ ba pha Một phần lớn bề mặt trái đất bao phù đất chúng sử dụng rộng rãi làm công trinh vật liệu xây dựng Cơ học đất ngành kỹ thuật liên quan đến tính chất xây dựng dat đặc trưng ứng suất biến dạng cùa 1.2 SỤ PHÁT TRIỂN CỦA MỒN c HỌC ĐÂT Thời tiền sử, người biết sử dụng đất cho mục đích xây dựng Đất sử dựng khơng làm cơng trình mà cịn làm vật liệu xây dựnư cho cơng trình đất đắp Các kiến thức thu tự nhiên dựa thử nghiệm thành công thất bại, kinh nghiệm đúc kết nhiều năm Ví dụ, Vườn treo Babylon chống dỡ bàng hệ thống tường chắn đất khổng lồ, cơng việc xây dựng cơng trình địi hỏi phải có số kiến thức, kinh nghiệm thực tế, hiểu biết áp lực dất Những tịa nhà cơng cộng to lớn, bon cảim kênh dẫn nước, cầu, đường giao thơng cơng trình vệ sinh La Mã khăng dịnh hiểu biết người đặc trưng xây dirng cúa loại đất Điều hiên nhiên thê tác phẩm cúa Vitruvius, kỳ sư La Mã ký trước, B.C.Mansar Viswakamia, Án Độ, viết sách 'khoa học xây dựn‫ '>؛‬trong thời kỳ Truim cổ Các tháp nghiêng Pisa, Ý, xây vào khoảng 1174 1350 cùa kỷ 20 ví dll rị ràng cho thiếu kiến thức đầy đủ dặc trưng nén lún dất vào thời kỳ Coulomb, kỳ sư Pháp, xuất lý thuyết nơm áp lực đất năm 1776, đóng góp lớn để nghiên cứu khoa học đặc trưng đất ông người giới thiệu khái niệm sức kháng cắt đất bao gồm hai thành phần, dó lực dính ma sát Poncelet, Culmann Rebhann người đàn ông khác mở rộng công trinh Coulomb Darcy Stokes nối tiếng định luật họ cho dòng nước chảy qua đất lún chim cúa hạt rắn môi trường lỏng, tương ứng Nhũng định luật hợp lệ đóng vai trị quan trọng học dất Rankinc đưa lý thuyết áp lực dấl năm 1857; ơng khơng xem xét tới lực dính kết, ông biết sir tồn Mohr, năm 187‫ إ‬, biểu diễn trạng thái ứng suất duới dạng dồ thị, duợc gọi vOng trOn 'Mohr's ứng suất' Đồ thị dược sử dụng rộng rãi ly thuyết độ bền cửa dất Boussinesq, vào năm 1885, dâ dưa ly thuyết phân bố ứng suất môi trường dàn hồi tảỉ trọng tập trung bề mặt Atterberg, nhà khoa học Thụy Điển dất, vào năm 1911, ông dâ dưa khiải niệm 'giới hạn độ sệt' cho dất Diều tạo khả hiểu biết thêm càc tinh chất vật ly dất Phương pháp pliân mảnh dể phân tích ổn dinh sườn dốc Thụiy Điển dược Fellenius phát triển vào năm 1926 ông chủ tlch ủ y ban Dịa Kỹ Thuật Thụy Điển Prandtl da dưa ly thuyết cân dẻo vào năm 1920 da trở thành sở chio phát triển lý thuyết khác khả mang tải Terzaghi da dưa ly thuyết cố kết vào năm 1923 trở thành tảng quan trọng cho phát triể môn học dất Vào năm 1925, ông da công bố luận án dầu tiên học dất, thuật ngữ gắn liền với dời ông (theo tiếng DUc, Eird bau mechanik) Do dó, ơng dược coi cha dẻ học dất dại sau này, R.R Proctor A Casagrande loạt nhà nghiên cứu khác phát triển mơn học dất hồn tồn dựa sở lý thuyết ông luật Chương nhàm nêu bật dược thành phần tinh chất cùa dất nnà người dọc quan tâm Nó dược chia thành bốn phần chinh: 1) Các tương quan thể tích - trọng lượng cho hệ dất ba pha; 2) Thdnh phần cảp phổi hạt củc hệ thống phUn lo.at dát; 3) Trạng thai dổt dinh, 4) Độ đầm chặt dất 1.3 cAC TƯƠNG QUAN THỂ TÍCH TRQNG LƯỢNG 1.3.1 Các định nghĩa Cơ Hlnh l.la bỉểu diễn khối dất có tổng thể tích V tổng trọng lượng w Để phiát triển mối tương quan thể tích - trọng lượng, ta xét khối dất có ba pha, dó c:ác hạt dất rắn, khơng nước, da dược phân tách hlnh l.lb Lưu ý ràng: W :W s+ W \\ (1.1) V = Vs + V\v-¥Va (1 2) mặt khác, K=Vw+K dó: Ws - trọng lượng hạt dất; Ww - trọng lượng nước‫؛‬ Vs - thể tích hạt dất; Vw - thể tích nước; Va - thể tích ( ‫) ا‬ Trọna lượn Thếticlì Trọng lượn Thè tích Giả thiết trọng lượng khí khơng Các lương quan thể tích sử dựng chủ yếu địa kỹ thuật xây dựng hệ số rỗng, độ rỗng, mức độ bão hòa nước hạt đất: Hệ số rỗng, e, xác định tỷ số thề tích lồ rỗng với thể tích cùa e= V V ( ỉ.4) Độ rỗng, n, xác định tỷ số thể tích lỗ rỗng với thể tích cửa tồn mẫu đất: n K V (1.5) mặt khác, V -V^ + K٠ , vậy: n= K K /K ( 1.6) Mức độ bão hịa nước, S r, tỷ số thể tích nước với thể tích lỗ rỗng thơng thường biểu diễn phần trăm: i /·=V(%)^ / 5Ị/‫ ^؛‬xl00% (1.7) Độ ẩm, w, xác định tỷ số trọng lượng nước trọng lượng hạt đất, thông thường biểu diễn phần trăm: M؟‬kglQ ١W l ‫)؟‬m١ : \.5 \6 k g lii? - Trọng lượng dơn vị dất kliô là: ^,‫ﻢ‬ ‫ﻟ‬ =‫ﺢ‬ ‫ﻤ‬ ‫ﻟ‬ ‫ج‬ = (‫ا‬.516‫ﺞ‬ ‫ﻠ‬ ‫ﺟ‬ /« ; ‫ ()إ‬9,81» ;/ ‫د‬ 3) = ‫ا‬4,872‫ى‬ //„-‫أ‬ - Hệ sổ rỗiig íà: e : V \.l F = 0,00111/0,00139 0,80 ‫ ت‬0,799 ‫ع‬ - Độ 1‫ ج‬rSiig : n = V \.IV : 0,00111/0,0025 0,44 ‫ﺀ‬ - Mức độ bão hòa nước là: S\ = V\\.IVv = 0,00106/0,00111 95,5= 0,955 ‫ج‬% 1.3.2 Độ chặt tuong đốỉ Độ chặt tương dối thuật ngữ thường du'ợc dùng dể mô tả niLrc độ cliặt tu'ơng dối cUa dất, D |., dược xác dinh sau: ‫ج‬,„, ntax - e e ГШ Х—etnin D ( 2 ) dó: Стах - liệ số rỗng lớn nhất; Cmiii - hệ Số rỗng nhỏ nhất; e - liệ số rSng dất trạng thái tự nhiên Phương trinh (1.22) cUng có tliể dược biểu diễn dạng thuật ngữ trọng lu'ợng dơn‫ا‬ vị dất khô; ٢ ‫ ﺕ‬0 ‫ ﻝ‬١‫ﻵ‬ / ٥،'ix) Λ+Ρ ‫ د‬T ‫ﺀ‬min hay ^min ( ‫ ا‬.23 ) ‫ا‬ (1.24) G ‫ ﺀب‬y‫ ر‬w ‫ل‬ ‫اﻟﻼ(ىرو‬11> (1.25)1 ^^(niax) tương tự, ta có; ^max “ ‫ ﻝ‬7١‫ ﺍ‬ ١ (1.26)1 Yd đó: Y(Hm) v Yd ln luỗrt l cỏc tr s trọng lượng dơn vị dất khô lớn nhất١, nliO nhất, tự nhiên Sau thay phương trinh (1.24),(1.25), (1.26) vào) phương trinli (1.22) nhận dược: D : Г^(ііах) ĩd Yd ỵd(]m\) Ï dimm) (127)) ^ ‫اا(ه‬١ ‫؛‬,‫)ا‬ Độ chặt tương dốí thường dược bỉểu diễn phần trăm dược sử dụng dể biểưi diễn tương quan góc ma sát khả hóa lOng dất, Ѵ.Ѵ Tương quan Dr e dược biểu dồ thị hlnli F‫؛‬gủe 1.3 10 Hệ sổ rỗng, e Hinh 1.3 Bồ ihì bìẽiỉ dicn qiiaiì hệ giũ a DrVa e ٠ Từ hình 1.3 nhận thấy: tg0= (1.28) (^ìiax ‫) اﻻااﻟﺞ‬ c tg ỡ = { e m \-e m ) (1.29) {e)m\-e,]]m) = D, ctgỡ (1.30) ٥ =( ‫اﺀ‬1‫ﻻ‬,\ ‫ﺀ‬ (1.31) Với trị số trung gian bất kỳ, Co, ‫))(ﺀ‬ ctgỡ Sau thay ctgO từ phương trình (1.29) vào phương trình (1.31), ta có: ٠ _ (^niax ~ ^0) (1.32) (e ١ niax —e riìin ١ / RO ràng, Co = Cmax, thỉ Dr = 0; và, eo = Cmm, thi Dr = Dối vớỉ loại cát lẫn sỏi sạn chặt, dôi Dr lớn dơn vị Diều chi cho thấy, kết cấu tự nhiên dất khOng thể tải híện lại dược phOng thi nghiệm Các trị sổ tiêu độ chặt tương dôi dại diện khoảng trị số trọng lượng dơn vị tiêu biểu dược giới thiệu bảng 1.1 Bảng 1.1 Cảc tr‫ ؛‬độ chặt tưong dối dạí díện trọng lưọng don vi tiêu bỉều (the0McCart^hy:i977) MÔ tà điều kiệii Tơi xốp Chặt truiig bỉnh Chặt Rất chặt Bộ chặt tương đối, (%) 85 Dr, Khoảng trọng !ượng dơn ٧‫؛‬ tiêu biểu, 7, (kN/m^) 20 11 a) Hiiih 10.7 Sơ đồ ihiet bi cả، củ,ih 10.3.3 T rỉnh tự thi nghỉệm Trinh tự thi nghiệm cắt cánh dược phác thảo ASTM D.2573 Tùy tliưộc vào !oại thiết bị cắt c n h dược dùng mà dược lực ma sát phát sinh dọc theo cần dụng cụ Thiểt bị moment xoắn ghi lại dược lực ma sát Lực ma sát cần yêu cầu phải gỉảm tới mức tối thiểu dó lý dể sử dụng tínli tốn độ bền cắt Những phương pháp tiêu biểu dể tinh toán lực ma sát cần bao gồm: 1) Các can phải đủ chiu írnĩỊ suat cat giới hạn: hay 2) Thiết hi đo lực ma sát can phải cỏ khớp trượt Nếu th‫ ؛‬nghiệm cảt ctinh dược thực htện đủy hổ hhoun, thl độ sâu tinh tỉí đáy hổ khoan đến đình ccinh phcii hang hon lcìn đưịrng kinh ho khoan để giâm tới mức toi thiêu kha ntmg xáo trộn dût Thi nglilệm VST phải dược bắt dầu vOng phUt sau lắp dặt xong thiết bị, cánh dược quay vớỉ tốc độ 6٥trong phUt Tlìơng thường, klioảng thời gian phUt xảy tượng phá hoại dất, với khoảng thời gian tương dối nhanh nliu đảm bảo dược diều k٤ện kliOng thoát nước dất nền, mà thời gian xảy phá hoạ‫ ؛‬trong đất sét yếu cQng phải 10 dến 15 phUt Nên tiến hành moninet xoắn khoảng thờỉ gian 30 giây dến phUt nhằm mục dích đánh giá độ nhạy dất cách tốt Dồng thời, hệ thống ٧ ST dUng để ghỉ moment xoắn tác dụng theo thời gian hay góc quay Hệ thống thường dUng cấu truyền dộng bánli dể quay cánh cắt cỏ thể loại bỏ dược số sai sót tiềm ẩn người thi nghiệm viên, dồng thời linh hoạt khỉ t‫؛‬ến hành thi nghiệm loại dất yếu 264 10.3.4 Nhũng tharn số cẩn Ba lliam so có tlic tliu đuciíc lìr Ihí ng!i‫؛‬ộ!ii VS'r là: I) độ hen cat khơmỊ nước (S„ VM>: 2) độ bền cat khơnR tlioủt nước cita tlúi bị p ١iủ hocỊÌ (S| ١.si) vti 3) độ nhụy ( ‫ﺍﺓ‬.١,‫)ﺍ؛‬ Độ bcn c^t kliồng tlioílt na'ức cùa dất nguyên dạng, độ bền cắt khơng nước dất xáo trỌn độ nhạy sd khác tíiy thuộc vào 10 '‫ اا‬gây cắt trỊ số biến dạng nitrc độ xáo trộn đat Tlií nghiộm cắt cánh liỉện trường phương pháp xác định độ bền cắt không ihodt nước ctia đất díiìli Thơng thường, cánli cắt phổ biến bao gồm bốn tliép mỏng kícli thước nliau dược hàn nối vớỉ cần quay thép (xem hlnli 10.7 a) Để tiến liànli tlií nghiệm, cảc cảnli cắt dược ấn vào dất tác dụng moment xoắn lên đỉnh cần qi١ay/ Moment xoắn dược tảng theo cấp cho dến klii cắt dược trụ trOn dất có cliièư c.ao H đưímg kínli D (xem hinh 10.7 b) Moment xoắn lớn T tác dụng đủ dể cắt dất tổng moment kháng dinh, Mr, dảy м ‫ ؛ا‬của trụ trOn dất, cộng với moment kháng xung quanh trự trOn dất Ms Vậy^ T - M i' ١ M b ١ M s mà (10.27) ‫ ﻵ‬1‫ ^ = ﺀ‬1‫ ﺯ‬11‫ﻻ ﺓ ﺡ‬ ‫ﺃ‬ ‫ﻻ‬ (10.28) h h U - ế - l D ọ М г= М „ = ^х^х^5, (10.29) Giả thiết rằng, phân bố độ bền cắt khơng nước hai dầư cánh (tliam kliảo Carsol, 1948) Khi dó, ta có: ،_ ‫ أ‬١ ‫ ا‬, ١ ١ , πD- ٦ D T : nDỈI ) ‫ ) ؛‬+ X )2 ‫ ؛‬X — ) hay s = л(٥ н /2 + ٥ /6 ) ٧ Nếu clii có dáy cảnh tham gia vào việc cắt dất sét, dó: T= M s t M b Vậy, T s ‫ﻻ‬ л (D H /2 ‫ب‬D / ‫)ل‬ (10.30) (10.31) 10.4 THÍ NGIIIỆM NÉN TĨNH IlẰNG BÀN NÉN (PSLT) 10.4.1 Phuong pháp số gia độ lún Thi nghiệm ndn tĩnli b٩ ‫ ؛‬ng bàn nen (Tlie Plate Stalls Load Tests - PSLT) dược thực độ sâu dảy mOng hố khoan nông (dường kinh 750 mm) Như clií liình 10.8 a, tliiết bị bao gồm kích thUy lực loại nhẹ gắn với bàn nén trOn (liay vuông), co thể sử dụng bàn nén tliép cứng có độ dày 20 mm hay bàn nén bê tơng cốt tliCp có diện tích từ 600 cm^ dến 10.000 cm^ 265 ‫‪001‬‬ ‫‪ 111‬ؤة‬ ‫ف‪3‬‬ ‫‪1111011‬‬ ‫اال ؛‪1‬ﻷﺟﺎ ؛ ا‪1‬أ‬ ‫ﻧ ﺮ ‪ tllep‬ااﻟﻒ‪٧‬‬ ‫ب‬ ‫‪ 20‬ﺓﺍ‪0‬‬ ‫ﺍ‬ ‫ﻷ‪ 5‬ة‬ ‫)‪0‬‬ ‫د‬ ‫‪٠‬‬ ‫‪٠‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪٣‬‬ ‫‪١‬‬ ‫اا‬ ‫ﻗﻪ‬ ‫ﻷ‪5‬‬ ‫‪.‬‬ ‫ﺓ ﺍ‪1‬ﺍﺍﺃﺍ‬ ‫‪ «.‬ج « ‪b a n g b a n‬‬ ‫ﺍﺍ‪777‬ﻝ‬ ‫‪?7611‬‬ ‫‪ 6‬ﺩﺓ ‪0‬‬ ‫‪/ / / / d o t h í n g h i ^ m‬ل ‪/‬ل ‪.1 8‬‬ ‫ؤة ‪3‬ذج ‪ hình 10.9), 50‬اال‪ ( \ 0‬ا‪0‬ؤ؛ﺣﺞ ‪ 0‬إح‪ 111011‬ةﺀ ‪ 5‬ال‪٠‬ح ةال‪0‬‬ ‫‪٧‬‬ ‫‪8‬‬ ‫اﻟﺔاا ‪ tải‬اج‪86 cấp 3‬‬ ‫ﺗﻤﺬﻻ ‪ ٩‬ة‪ 1‬ج ذ ‪ 0‬ا‪ khoảng 11‬ج ‪ m m 1٢0 0‬اا ‪ 0‬ة ‪ 1011‬ﺀ ‪ ٧ 0‬ة ج ‪ 0‬اا ﻵ ‪ ,‬و ‪ , ٨‬ﺟﺎا ‪ 0‬ئ ‪tải 0,1‬‬ ‫ﺟﺎﻟ ﻦ‪ 1‬ااذأ‪1‬‬ ‫^‪ hành‬اﻟﺠﺎا‪ 1‬ﺟﺎاﻻ ‪ Xây 0‬اﻟﻒ‪ ٧‬ا‪ 01‬ﻻج‪ 1‬آ ‪ các‬ج ‪00‬ل‪1‬‬ ‫‪1‬ﺍﺍ ﺍﺍ‪0‬؛ﺓ ‪ xác 530‬ﺀ‪00‬ﺓ ﺍﺍﺥ‪bàn 0‬ﻯﻩ ﺍﻙ‬ ‫‪:‬ﻯﺍ‬ ‫ﻝ‪٧‬ﺓ‪Mô 01‬‬ ‫‪3‬ﺫﺍﺀ ‪0,‬ﺡ ‪,‬ﺝ‪0‬ﻭﻝ ‪60‬ﺫ‪5‬ﺃﺟﺎﺃ‪6‬ﺍ ﺍ‬ ‫‪Eo = { \- v ) m d‬‬ ‫)‪(10.32‬‬ ‫‪٨.9‬‬ ‫؛ ‪ 5 0‬ا ‪ - h ệ ? 0‬رﺀ ‪ :‬ة ج ‪1100‬‬ ‫ﻕ ‪, ٧01‬ﻥ = ‪1٢00, 0,79‬‬ ‫‪bàn‬ﺫ‪6‬‬ ‫‪- 1‬ﺉ‬ ‫‪ 50 1‬ﺅﺍ‬ ‫‪1‬ﺍﺍﺍﺍ‬ ‫‪ bàn‬ﺫ‪6‬ﺓ ‪ bàn nén, ٧01‬ﺫﺍﺓ‪ học 3‬ﺍ‬ ‫ﻻ‪١‬ج ‪0‬ةﻵ‪nén ;0,80 = ٧‬‬ ‫ﺀ‪٥-‬‬ ‫ﻝ‬ ‫;„ﺥ‪ kính bàn 0‬ﺝ‪000‬‬ ‫;ج‪ 00‬ا‪ tải 1‬اج‪^ P - s o 3‬‬ ‫‪۵٠‬‬ ‫‪1‬ﺝ ‪- 50‬ﺉ‬ ‫‪.‬ﺍﻟﺬﺍ‪ 1‬ﺅﺓﻷ‬ ‫‪266‬‬ Tai trọng nén, p (10- kN/m ' ١ Các tri sô — đươc đánh giá đoan thăng AB tai điêm A điêm đâu điêm AS ' B điềm cuối đoạn thắng Tham khảo hình 10.9, > A،‫ ؟‬, , điểm A có tọa độ A (Pi; Si), điểm B có tọa độ B (Pi_i ; S|-i) (ở đây: P| = h = tổng ứng suất tầng phủ đáy móng) Ví dụ có lị'‫ ؛‬giải 10.1: Các kết thí nghiệm nén bàn nén tĩnh theo phưong đứng cho bảng 10.8 Giả thiết, diện tích bàn nén cứng hình vuông 100 cmx 100 cm đặt trực tiếp cát Hãy thực hiện: 1) Vẽ đưòng cong quan hệ biến dạng tải trọng nén? 2) Xác định mô đun tông biên dạng ứng suât phá hoại? 3) Tính tốn chịu tải móng hình vng có tiết diện 2,5mx2,5m, độ sâubàngl ,5m so với mặt đất? 4) Thiết kế móng nơng ứng với tải trọng 1000 kN, mực nước đất nàm dộ sâu lớn ba lần chiều rộng đáy móng? Giả thiết rằng, hệ số Poisson đất nền, V = 0,35, Y= 20 kN/m^ Bảng 10.8 Các kết thí nghiệm nén tĩnh bàn nén Tài trọng nén, p (kN/m‫)؛‬ 25 Tồng độ lún bàn nén, s (mm) 0,81 Thời gian lún ổn định, t (phút) 90 50 2,03 90 75 3,89 120 100 6,30 120 125 9,39 120 150 17,98 180 175 26,83 180 No 267 Bài giải 1) Vẽ đường cong quan hệ biến dạng tải trọng nén (xem hình 10.10) 2) Xác định mô đun tông biến dạng ứng suất phá hoại; a) Mô đun tổng biến dạng, Eo, AP = {\ - v ~ ) ŨT (i AS dó: v = 0,35; m = 0,80; d = 100 cm 25 50 75 100 125 150 175 p k N tm Hình 10.10 Biêu đổ tương quan (lộ lún tủi trọng nén Do A،8,85 = ‫ ؛؟‬cm ٠ A،.8,59 = ‫ ؛؟‬cm > 2AS^ = (3,09 cm) = 6,18 cm ١ AP = P4 - P i= 100 k N /tn - 25 kN/nr = 75 kN/mvà, AS =^8 -8 = 6,30 inin - 0,81 = 5,49 tnm = 0,549 cin Mô đun tổng biến dạng xác định sau: = [1 - (0,35)'1(0,80) (100 cm) 0,549 cm = 9.590 kPa = 9,59 MPa b) ng suất phá hoại, Pih, Trong trường hợp này, ứng suất phá hoại (hay ứng suất tới hạn), P(h, là: p,h = ỈOOkN/m268 3) Tính tốn năn٤ỉ chịu tải cùa móng vng, 2.5mx2,5m, đặt sâu l,5m so với mặt dat: Trị sơ Pti١ở cịn cho bời cơng thức đây: đó: y = 20 kN/nr\ bp = kích thước bàn nén thí nghiệm - 100 c m = 1,0 m Vậy, J00 kN/m-= 0.5 (20 kN/in) (Ị m) Nỵ -^N y= 0 /1 = 10 Tham kháo bang 9.2, nhận trị số góc ma sát trong, (p , sau; -2 ^ = 24 + - (10 - 9,44) ٥ 24,39' 10,88-9,44 Theo Terzaghi, khả chịu tải móng vng có chiều rộng B = 2,5 m độ sâu đặt móng D| = 1,5 m là: Piiưihực) = 0,4 y B Ny + ỵDf(N,i- ỉ) Với (p = 24,81., từ bảng 9.2, ta có hệ số khả chịu tải là: Nq= 10; Ny =10 Khi dó, pIhliliực) ~ 0.4 (20) (2.5) (10) + (20) (1.5) (1 -1 ) =470 kN/in Giã thiết rằng, hệ số an tồn 2,0, khả chịu tái an tồn tính sau: Pan, = p.i,,hực>/ = /2 = 235 kN/ 4) Thiết kế móng nơng ứng với tài trọng bàng 1000 kN: Từ phần (3), chí rằng, móng vng có cạnh 2,5 m mang tải trọng là: 2.5x2.5x235 ~ 1.468.75 kN> 1000 kN Thật vậy, móng vng có cạnh 2,5 m đặt độ sâu 1,5 m mặt đất hoàn toàn mang tải trọng theo yêu cầu 10.4.2 l.huong pháp hai dưùìig ticp tuyến cách xác định khả chịu tải từ thí nghiệm nén tĩnh bàn nén Terzaghi Peck (1948) đưa lời giải thực nghiệm ảnh hường cùa kích thưcVc móng đến khả chịu tài đất phương trình đây: / Đối với cát: h(h, + 0,3) h J h + ữ,ì) 5„ (10.33) Phương trình (10.33) viết dạng tương đối đơn giàn sau; s =s Ib () + 0,3 (10.34) đó: s - độ lún móng đề xuất (mm); S|> - độ lún bàn nén thí nghiệm (mm); J ،‫؛‬Ù S ٥٠٢، ٧! 269 b - kích thước móng đề xuất (m),và bi١- kích thước bàn nén thí nghiệm (m) Đối với sét: Tương quan đơn giản sét khí trị sổ mơ đun E.S, số hợp lý: b Sp hp (10.35) đó: Sp - độ lún bàn nén thí nghiệm hình vng có cạnh 300 mm, s - độ lún móng có chiều rộng b Phương pháp để xác định khả mang tải móng có chiều rộng b nên xác định rõ ràng sau Trị số độ lún cho phép, chắng hạn 25 mm, nên thay vào phương trình (10.33) đến (10.35) phù hợp; độ lún bàn nén, Sp, tính tốn Từ đường cong quan hệ độ lún tải trọng nén, dựng hai đường tiếp tuyển với điểm đầu điểm cuối đường cong nén S-P, điếm giao hai đường tiếp tuyến áp lực tương ứng với độ lún bàn nén tính Sp, trị số kliả chịu tải tới hạn u, quit, cho móng Ví dụ có lịi giải 10.2: Các kết thí nghiệm nén tĩnh thang đứng bàn nén bảng 10.9 Giả thiết rằng, diện tích bàn nén cứng hình vng 750 m m x750 mm đặt trực tiếp cát (giả thiết ràng, cát có hệ số Poisson, V = 0,35, Y= 20 kN/m^) Hãy thực hiện: 1) Vẽ biều đồ quan hệ độ lún với tải trọng nén xác định ứng suất phá hoại ? 2) Giả thiết hệ số an toàn kháng phá hoại cắt độ lún cho phép tối đa 40 mm, xác định khả chịu tải cho phép móng nơng vuông, 2mx2m, đặt độ sâu l,5m đất? 3) Hãy thiết kế móng để mang tải trọng 2.000 kN, mực nước đất nằm sâu so với đáy móng? Bảng 10.9 Các kết thí nghiệm nén tĩnh bàn nén No Tài trọng nén, p (kN / m-) Tổng độ lún bàn nén, s (mm) Thời gian lún ổn định, t (phút) 50 1,5 90 100 2,0 90 200 4,0 120 300 7,5 120 400 12,5 120 500 20,0 180 600 40,0 180 270 I вгй g ‫؛‬،i ‫؛‬ !) Vẽ bicii độ !‫ ا!أا‬-‫ اﻻأ‬tronu псп \'à xác dịn!i irng suat phá hoạ ‫؛‬: a) Biêu đồ đưcVng cong !‫ ااا'ا‬- áp krc tác dựng nhir hinh 10.11 b ) ‫ ا!اا‬٤‫ت‬su٤١l phd hoại, 1‫اااإ‬, Điêm phá 1‫ ا‬0 ‫ ؛اا‬là diCìn ціао hai đường tiếp tưyến với điêm dầu diêm cuối ctia drrOng cong liln với ta ‫ ؛‬li-ọng nén (xcm hinh 10.11) Trong trường hợp này, Ung su٤ ‫؛‬:^t phá lioại la 500 kN/!n B,1٠= kN/n١٦500Tai trọng nén p (kN ‫اﻻ‬:) 1‫ﺍﺍﺁﺍ‬1‫ ﺍ‬10.11 100 200 700 600 00? 400 ‫ ﺓ‬0(‫ ﺍ‬soo 900 1000 c1o ،‫ﺍﺃﺍ‬،‫ ﺍﺍﺍ‬1‫ﺓﺍ‬giftu độ lUn 1١!‫ ﺍﺍﺍﺓ‬IrọĨg ỉéỉ ‫ﺍﺃﺓ ﺓ‬ 2) Xác định klia nang cliỊu tai clio phUp ctia mOng vuông, 2m X m, dặt độ sâư 1,5 ni nUn đảt: TrỊ sơ 1‫ ااأإ‬clircíc clio bOi: P ,،= \ĩb ,N , dó: b(, - kícli thước cUa bà!i nCn tlií nghiệm = 0.75 m; y - t٠ -ọng lượng don \'ị cua dất = 20 kN/m ‫;ز‬ N■, - liệ số kliả chịu tai kliOng th(r nguyên dược tínli sau: 0 = ‫ ( إ‬20 )(0,75 )٨ ‫ﻟﻢ‬ Ny=Sữ٠ỏ n , S ٥ (‫؛‬١(١١(i1 TU' bang 9.2 với Ny = 66,67, ta có: Nq 58,10 ‫ ﺀ‬và (p = 37,09 VOi mOng vng có cạnh !11 cliOii sâu D| = 1,5 111, ta có: 271 ? , 0,4 = ( ‫ ﺍﺍ ﺍ‬، ‫ ﺍ ﺀ ﺍﺍ ﺍ‬ γ b ЫуЛ- y,D f(N ,|-l) P ih (،hực66,67) ( ‫ = ؛‬0,4 (20‫■ ) ﺓ( ؛‬V (2 )2.800» ( ‫ ﺁ‬1,‫( )ﺓ‬58,10 - ‫ﺇ‬ kN 6١^ Giả thiết, hệ số an tồn 2,5, tlií khả chịu tải an tồn dược tínli tốn nỉiư sau: Pnm = P ,hÌii,ực) / 2,5 = 2.800 (2,5 = 120 kNhi^- ctu điếu kiện ồn định t١'u'tU Từ phươíig trìnli đánh giá độ lún dối với cát, ta có: h ,,(h + 0,30) b{bư + o,3) hay ^ ( ‫ ة‬+ 0,30 ) b{bp + o,ĩ) S p :(4 ) (0,75)(2t0,30) (2)(0,75 + 0,3) (40) ,725 2.1 27 тпг Từ hính 10.11, áp lực ứng với độ lUn bàng 27 mm : 550 kN/m2 Khả chịu tải clio phép cUa dất 400 kN/m2 nhỏ trị số 550 kN/m2 3) Thiết kế mOng dể mang dược tải trọng, p = 2.000 kN: Từ phần (2), clii rằng, mOng hlnh vng có cạnh m có thề mang dược tải trọng là; ^ ^ 5 « 2.200kN ^2.000kN Thật vậy, mOng vng có cạnh m dặt sâu 1,5 m hoàn toàn dU yêu cầu dể mang tải cho cơng trinh Các bàí tập chuOiig 10: Bài tập 10.1 Hăy giải ví dụ 10.1, mOng cứng vng có cạnh 2,5mx2,5m, chơn sâu m dất, mọí tham số kliác dược giữ nguyên Bàí tập 10.2 Hây giai ví dụ 10.2, móng cứng trOn có dường kinh, D = 3m, dặt sâu m dất, tham số khác dược giữ nguyên Bàỉ tập 10.3 Một tlií nghiệm nén tĩnh bàng bàn nén cứng vng có cạnh 300 mm, thực độ sâu m bề mặt đẩt dẩt túy sẻt Mực nước dất nằm độ sâu m so với bề mặt dất Hiện tượng phá hoại xảy tải trọng 45 kN Hỏ٤ khả chịu tải an toàn mOng băng rộng 1,5 m cliOn sâu 1,5 m trang dẩt tumig tự? Gỉả thiết, mực nước dất có γ = 18 kN/m-١, hệ số an tồn 2,5 Bàỉ tập 10.4 Haỉ tlií nghiệm nén tải trọng tĩnh bàn nén cứng vuông tliực trường, bàn nén thi nghiệm thứ có cạnli 0,5 m bàn nén tlií nghiệm thứ hai có cạnh 1,0 m Đe có dược độ lún 25 mm, tải trọng cần tác dụng liai bàn nén, cácli tương ứng, 60 kN 180 kN Hãy xác dịnli kliả chịu tải cho phép cát tải trọng mà niOng cứng hình vng có kích thước ni X ni C-Ĩ tliể mang dược vớỉ điều kiện độ Ιύη khOng vượt 25 mni 272 CẤC IIỆ CÍIUYEN ĐỔI ĐƠN VỊ ANH SAN(‫ ؛‬HƠN VỊ QUỔC TÊ (SI) s ố Q ố c Càc hệ ihm vị Ouổc Tẻ tỉưọc sư ílụiiíỊ (SỈJ: Chiếu liài Mét (m) Khơi ìimng Kilogram (kg) Thời í^iun Giây (S) ỉ.ực Newton (N) hay Kilonewton (kN) Ap lực Pascal (Pa = N /m ~) hay kilopascal (kPa = kN /m ') Duói liệ số chuyển đối cho don vị trình bày sách Dơ'!i vị ٥٧ ‫ﺍﺍ‬،'‫ﺟﺎﺍ'ﺓ‬ Rlu')i (.)' ‫ ﺍ‬٤٠ ‫ﻡ‬1' ‫ﺃﺍ‬٠‫ﻩ‬٧'‫ ﺍﺍ‬vị Anh Quốc Ih ‫ ﺁ ﺍ‬١‫ﱂ‬ Ih Lire k ip Li.i.e/cíỉièii tlíiì on Ѵ7 ٥ ٠ jÁpliji\Lỉỉìịỉ,suai Mơ (tun (tàn luVi W f' psf ksf psì ‫ ﺍ‬١١‫ ﺍ‬٠‫ﺍ ﺍ‬ 11‫ﺍ ﻫ ﺎ ﺍ‬ [(>