Chuong4 bien dang cua dat nen

Chương 4: BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT Vấn đề biến dạng móng Tính nén lún đất Các phương pháp tính toán độ lún ổn đònh Độ lún theo thời gian cố kết thấm Tóm tắt tập chương 1 VẤN ĐỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN VÀ MÓNG 1.1 Biến dạng đất  Đất bò biến dạng theo phương thẳng đứng phương nằm ngang  Các loại công trình dân dụng công nghiệp: biến dạng theo phương thẳng đứng chủ yếu → công trình bò lún  Độ lún móng lớn → ảnh hưởng đến tính sử dụng công trình  Độ lún lệch móng làm gia tăng nội lực kết cấu bên công trình → công trình bò nghiêng, nứt  Tổng độ lún công trình (từ lúc khởi công → suốt trình sử dụng) bao gồm: Độ lún hạ mực nước ngầm để chuẩn bò thi công hố móng Độ trương nở đất đào hố móng Độ lún tải trọng công trình • Độ lún đàn hồi đất, độ lún tức thời gia tải • Độ lún cố kết sơ cấp đất • Độ lún cố kết thứ cấp đất  Đất dính Độ lún tức thời Độ lún cố kết sơ cấp Độ lún cố kết thứ cấp  Đất rời Tải tónh Tải tuần hoàn (có chu kỳ) 1.2 Các phương pháp tính tổng độ lún đất a Phương pháp cộng lún lớp (phương pháp tổng phân tố)  Theo đường quan hệ e – σ’ thí nghiệm nén cố kết  Theo đường quan hệ e – logσ’ Chú ý: Chiều dày vùng nén lún Ha (kể từ đáy móng đến độ sâu z), phải thoả điều kiện: σ’gl ≤ 0.2σ’bt (đối với đất có E ≥ MPa) b Theo lý thuyết bán không gian đàn hồi Thuật ngữ “Độ lún đàn hồi” hiểu theo hai cách:  Đất xem vật thể đàn hồi, sử dụng kết lý thuyết đàn hồi để tính lún cho móng (móng băng) đất cố kết trước (OverConsolidation) Module E xác đònh từ thí nghiệm cố kết thấm thí nghiệm nén ba trục có thoát nước CD  Biến dạng đứng tức thời đất Các hình thức biến dạng móng  Biến dạng móng bò lún  Biến dạng đất phân bố không  Độ lún hạ mực nước ngầm  Ảnh hưởng rể  Độ lún hạ mực nước ngầm 10 89 Các dạng toán tính lún theo thời gian 90 Lưu ý: Trường hợp nước thấm lên xuống (2 biên): H công thức nhân tố thời gian lấy với giá trò H/2 π Cv π2 N= t= Tv 4H Cv Tv = t H 91 Bài tập ví dụ 1: Một lớp đất sét bảo hoà nước dày 5m nằm lớp cát chòu ứng suất gây lún phân bố gần theo độ sâu có cường độ 200kN/m2 Đất có hệ số thấm k = 10-8cm/s, a0=a/(1+e1)= 0.0001m2/kN a.Xác đònh độ cố kết trung bình lớp đất ứng với thời gian sau 1năm, năm tính từ đặt tải trọng b.Xác đònh độ lún cố kết thấm GIẢI Nhận xét: Tải trọng xét tăng tải 92 lần thoát nước hướng α = (sơ a Cv = k(1+e1)/aγ w = k/a0γ w = 10-8*3*107/10-5 = 3.104cm2/năm (1cm/s = 3.107cm/năm) N = π2Cvt/4H2 = 9.87*3*104t/4*5002 = 0.3t Khi t = 1năm → N = 0.3 → Qt = 0.4 (tra bảng) Khi t = 5năm → N = 1.5 → Qt = 0.84 b Độ lún ổn đònh Sc=aσzH/1+e1=a0σzH = 0.0001*200*500 = 10cm Độ lún cố kết thấm ứng với t = 1năm; St =QtSc = 0.4*10 = 4cm Độ lún cố kết thấm ứng với t = 5năm; S 93 Bài tập ví dụ 2: Số liệu ví dụ 1, lớp đất sét nằm kẹp hai lớp đất cát thoát nước tốt a.Xác đònh độ cố kết thấm trung bình lớp đất sét sau 5năm kể từ lúc chòu tải trọng b.Xác đònh độ lún cố kết thấm đất GIẢI: Nhận xét: Bài toán thuộc loại cố kết thấm chiều, thoát nước hai biên, α = (vì σz = const, sơ đồ ‘0”) H = 2Htt = 5m → Htt = 2.5m 94 a Cv = 3.104cm2/năm Khi t = 5năm → N = 1.2*5 = → Qt = b Qt = → St = Sc = 10cm Kết luận: Sau năm, lớp đất cố kết thấm hoàn toàn 95 Bài tập ví dụ 3: Nền đất sét bảo hoà nước dày 10m nằm tầng đá không thấm nước Mặt chòu tải trọng phân bố hình vẽ, Cho biết: e1 = 0.8; a = 0.0025cm2/N k = 2cm/năm Xác đònh: a Độ lún St, t = 1năm b Thời gian t cần thiết để độ cố kết đất đạt Qt = 0.75 GIẢI 96 GIẢI: a Độ lún ổn đònh Sc = aσzH/1+e1 σz = 0.5(235.4 + 157) = 196.2kN/m2 = 19.62N/cm2 →Sc = 0.0025*19.62*1000/(1+0.8) = 27.3cm Cv = k(1+e1)/aγ w = 2(1 + 0.8)/0.0025*0.01 = 1.44*105cm2/năm N = π2Cvt/4H2 = 9.87*1.44*105*1/4*10002 = 0.36 α= 235.4/157 = 1.5 (sơ đồ ‘0-2’) Tra bảng, Qt = 0.465 St = QtSc = 0.465*27.3 = 12.7cm b.Với Qt = 0.75; α = 1.5 → N = 1.13 2 97 4.6 Thí nghiệm xác đònh hệ số cố kết Cv Từ số đọc đồng hồ đo biến dạng cấp tải trọng từ thí nghiệm nén cố kết xác đònh hệ số cố kết Cv a Phương pháp Casagrande (phương pháp logarite thời gian) 98  Tìm chiều cao mẫu ứng với U =  Tìm chiều cao mẫu ứng với U = 100%  Suy chiều cao mẫu H50 t50 ứng với U = 50% Với sơ đồ tải phân bố thoát nước thẳng đứng hai2 biên, nên ứng với U = 50% 0.197 H 50 = có Tv C =v 0.197 t 50  99 t b Phương pháp Taylor  Tìm chiều cao mẫu ứng với U =  Tìm chiều cao H90 t90 Với sơ đồ tải phân bố thoát nước thẳng đứng hai biên, nên ứng với U = 0.848H 90 90% có T C v =v = 0.848 t 90  100 4.7 Độ lún cố kết thứ cấp (từ biến) đất Sau áp lực nước lỗ rỗng thặng dư phân tán hoàn toàn, đất lại tiếp tục lún ứng suất hữu hiệu không đổi biến dạng khunge hạt Thành phần gọi độ lún tượng nén thứ cấp (secondary hay gọi e100 −consolidation) e ∆e C =− = từα biến ∆ logt logt − logt100 e100 Chỉ số nén thứ cấp Cα Cα t Ss = h log + e100 t 100 Độ lún cố kết thứ cấp t100 Logt 101 NHẬN XÉT Các tiêu biến dạng đất phụ thuộc vào cấp tải trọng Với móng công trình, thông thường p1i dao động xung quanh 100kPa, p2i dao động xung quanh 200kPa, nên tiêu nén lún ao, E, Cv, Cα lấy với cấp tải từ 100kPa đến 200kPa Khi khoan lấy mẫu thí nghiệm, mẫu bò nở áp lực giảm, hệ số rỗng mẫu e tự nhiên mà e ứng với cấp tải p = 102 Áp lực tiền cố kết áp lực quy ước, TÓM TẮT CHƯƠNG & BÀI TẬP  Tóm tắt chương  Bài tập lún đất: làm theo nhóm,trình bày powerpoint => thuyết trình lớp => gửi email cho Giáo viên 103 ... hồi, sử dụng kết lý thuyết đàn hồi để tính lún cho móng (móng băng) đất cố kết trước (OverConsolidation) Module E xác đònh từ thí nghiệm cố kết thấm thí nghiệm nén ba trục có thoát nước CD  Biến