CHƯƠNG 4 BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN

CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN • 4.1 KHÁI NIỆM • 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT • 4.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH • 4.4 TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 4.1 KHÁI NIỆM Biến dạng theo phương thẳng đứng đất gọi độ lún đất Ảnh hưởng lên công trình xây dựng Làm hư hỏng công trình kỹ thuật hạ tầng, hệ thống thiết bò kỹ thuật Ỵ công trình bò giảm tính tính sử dụng Lún lệch gây nên ứng lực phụ kết cấu bên làm nứt gãy kết cấu, giảm tính bền vững, ổn đònh công trình 4.1 KHÁI NIỆM t100 Các dạng lún đất: t t Si Độ lún tức thời Si Độ lún cố kết Sc Sc Độ lún từ biến Ss Ss St S Gây nên tâm trạng hoang mang người sử dụng công trình 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •a Thí nghiệm nén không nở hông •a Thí nghiệm nén không nở hông p p3 p2 p1 t1 t2 t t1 t2 t e e1 e2 e3 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •a Thí nghiệm nén không nở hông •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông e eo Tthái cuối ef e eo ef po Tốc độ nhanh Tthái đầu Tốc độ chậm Tthái cuối t e eo •a Thí nghiệm nén không nở hông Tthái đầu pf p Tthái cuối po e1 e2 e3 e1 Tthái đầu ef e e eo pf Log p e2 e3 e4 e4 p1 p2 p3 p4 p p1 p2 p3 p4 Log p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông e •a Thí nghiệm nén không nở hông Để xác đònh biến dạng hồi phục đất ta tiến hành theo cấp Việc giỡ tải từ cấp cuối từ cấp tải lại tăng tải tiếp e2 e1 •b Các tiêu nén lún Nén p e e2 e1 Quá trình nén lại sau giỡ tải gọi đường nén lại ⇒ e2 = e1 - (1+ e1 ) ⇒ S = Δh = e1 S h1 e1 − e h1 1+ e Hệ số nén a (cm2/kg): Δe de =− a=− ⇒ Δe = − a.Δσ' Δσ' dσ' TT cuối ƯS hữu hiệu σ’1 σ’2 Chiều cao h1 h2 Hệ số rỗng e1 e2 S = h1 – h2 h2 Hạt e e1 S Rỗng Tthái đầu Tthái cuối e2 σ’1 σ’2 p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông Δh ΔV Δe = = h1 V1 1+ e1 TT đầu Log p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT e Chỉ tiêu Độ lún p1 •b Các tiêu nén lún σ’2 h1 Nở p1 Quá trình nén gọi đường nén nguyên thuỷ Δσ’ σ’1 •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •b Các tiêu nén lún Tthái đầu α e2 Hệ số nén tương đối ao – Hệ số nén thể tích mv Tthái cuối a o = mv = σ’1 σ’2 p a − Δe = 1+ e1 Δσ'(1+ e1) Module biến dạng E (kg/cm2): e eo Trong thí nghiệm mẫu không biến dạng ngang Ỵ εx=εy=0 : σx = σy σ ν σx − ν σy + σ z = ⇒ x = σ − ν E z σ 2ν 1 ) ⇒ ε z = σ z − ν σ y + σ x = (σ z − 2νσ x ) = z (1− 1− ν E E E e1 εx = e2 e3 e4 σ’1 σ’2 σ’3 σ’4 ( ( )) ( ( )) p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •b Các tiêu nén lún 2ν 2ν 2ν σz σ, − σ1, (1− )= (1− )= (1− ) e e − 1− ν 1− ν mv 1− ν εz 1+ e1 ν – Hệ số Poisson ( hệ số nở ngang đất ) Giá trò môđun biến dạng cần phải hiệu chỉnh để phục vụ cho việc tính toán độ lún Bảng 4.1 Các đặc trưng biến dạng đất phụ thuộc vào cấp tải trọng 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT c.Một số cơng thức kinh nghiệm Xác định Cc : Theo Terzaghi (1967) : Theo Koppula (1981) : Theo Nakase (1988) : Xác định Cr : Theo Nagaraj (1985) : Theo Nakase (1988) : •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông e •b Các tiêu nén lún Module biến dạng E (kg/cm2): ⇒E= 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT e1 Chỉ số nén Cc, số nở Cs Cs = Với σ’1 < σ’2 < σ’p Cc = • Chỉ số nén Cc: Với σ’p < σ’1 < σ’2 Tthái cuối e2 σ’p – áp lực tiền cố kết – áp lực lớn đất phải chòu lòch sử tồn Chỉ số nở Cs : Tthái đầu e e1 − e lg σ,2 − lg σ1, e1 e2 e3 e1 − e lg σ,2 − lg σ1, σ’1 σ’2 Cs Log p σ‘p Cc e4 σ’1 σ’2 σ’3 σ’4 Log p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông Cc = 0.009 x (WL – 10) với đất sét Cc = 0.0093 x WN Cc = 0.046 + 0.0104 x IP Cr = 0.000463 x WL x GS với IP < 50% Cr = 0.00194 x (IP – 4.6) với IP < 50% Chỉ số nở hiệu chỉnh : •a Tỷ số tiền cố kết OCR OCR = σ 'p e σ 'vo e1 σ’vo – ứng suất hiệu tải trọng thân lớp đất bên hữu gây Cc λ = 2.3 x (1 + e0 ) OCR < 1– đất cố kết (UC) 2Cs κ* = 2.3 x(1 + e0 ) OCR > 1– đất cố kết trước (OC) * Chỉ số nở hiệu chỉnh OCR = 1– đất cố kết thường (NC) OC NC Cs Cc e2 p'1 p'2 σ‘p Log p 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.1 Thí nghiệm nén không nở hông •4.2.2 Thí nghiệm trường •a Tỷ số tiền cố kết OCR •a Thí nghiệm bàn nén Các xác đònh σ’p : Nguyên nhân cố kết trước: Đất có ký ức trình chòu áp lực biến đổi mà phải chòu Ở khoảng áp lực nén biến dạng đất phụ thuộc vào trình nén nguyên thuỷ hay nén lại 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.2 Thí nghiệm trường •4.2.2 Thí nghiệm trường •a Thí nghiệm bàn nén •a Thí nghiệm bàn nén Trong cấp người ta đo độ lún bàn nén theo thời gian độ lún cấp tải trước ổn đònh tăng lên cấp tải sau Khi nén xong dỡ tải theo cấp Vẽ biều đồ quan hệ p-S cấp tải cấp tải với Đường quan hệ p-S cấp tải gọi đường nén Đất cát: S≤ 0.1 mm/h Đất dính: S ≤ 0.1 mm/ 2h SI SII S pIgh pIIgh p p p3 p2 p1 S1 S2 t1 t2 t S3 S 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.2 Thí nghiệm trường •4.2.2 Thí nghiệm trường p •a Thí nghiệm bàn nén •a Thí nghiệm bàn nén p p O Đường cong nén, đường cong nở A Khi tăng tải lần D • OAB: Đường cong nén, BCD đường cong nở S C Chỉ lại Sđh, Sdư bò triệt tiêu Sđh ƒ Trong phạm vi p-S quan hệ tuyến tính, độ lún bàn nén tải trọng tập trung P tác dụng có quan hệ sau: B S DEF: đường nén lại S= Ỵ S = Sdư + Sđh 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 1− μ P E d S → E = ( 1− μ ) F p dS ƒ Có thể sử dụng công thức để tính mun biến dạng p (kg/cm2) Ο Khi tăng tải nhiều lần (nén trùng phục)• Sdư OD: biến dạng dư 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.2 Thí nghiệm trường •4.2.2 Thí nghiệm trường •a Thí nghiệm bàn nén •a Thí nghiệm xuyên tónh – CPT Các tiêu nén lún thu được: p (kg/cm3) S • Module biến dạng: p O Hệ số nền: k = + Với nén tròn d: E = P(1− μ ) S.d Độ lún S(mm) F=900cm2 F=5000cm2 (kg/cm2) 1− μ p.b (kg/cm2) S ƒ Quan hệ môđun biến dạng phòng Eop trường Eobn E E Wd m = obn = → m = obn = Eop E 1,4e 0.6 + Với nén vuông b: E = ω op o 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT 4.2 TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT •4.2.2 Thí nghiệm trường •4.2.2 Thí nghiệm trường •a Thí nghiệm xuyên tónh – CPT : không dùng cho đất cát lẫn sỏi sạn >10%, cát chặt, sét cứng không thí nghiệm sâu •a Thí nghiệm xuyên tónh – CPT Theo Mitchell Gardner (1975) Schurtmann (1970): Theo Vũ Công Ngữ Nguyễn Văn Dũng : E = α qc • Module biến dạng: E = qc ; qc.sức kháng mũi thí nghiệm CPT Theo TCXD 45-78: Loại đất qc (kg/cm2) Sét, sét pha trạng thái cứng Loại đất E Cát 3qc sét sét 7qc α > 15 < 15 5–8 3–6 Sét, sét pha dẻo mềm, dẻo chảy