CHƯƠNG 6 ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT 6.2 PHƯƠNG PHÁP MOHR – RANKINE CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN 6.4 TÍNH TÓAN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT •6.1.1 Mở đầu Có nhiều công trình, phận công trình xây dựng chòu loại áp lực ngang đất •6.1.1 Mở đầu TƯỜNG CHẮN ĐẤT TƯỜNG CHẮN ĐƯỜNG RAY MỐ CẦU TƯỜNG TẦNG HẦM 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT •6.1.1 Mở đầu •6.1.1 Mở đầu TƯỜNG CHẮN RỜI RẠC HẦM CHUI TƯỜNG BẢO VỆ ĐƯỜNG VÀO CẦU 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT •6.1.2 Phân loại áp lực ngang đất p lực tónh: Tường hoàn toàn không chuyển vò Ỵ khối đất sau lưng tường TT cân tónh Ỵ áp lực đất lên tường áp lực tónh, Eo (po) ứng suất tải trọng thân đất sinh theo phương ngang p lực chủ động: Tường chuyển vò ngang quay khỏi khối đất Ỵ khối đất bò giãn nở ngang áp lực ngang lên tường giảm Khi biến dạng đủ lớn (Theo Terzaghi: 0.1% – 0.5% H) khối đất sau tường đạt trạng thái cân dẻo giới hạn, áp lực đất đạt tới trò số nhỏ gọi áp lực chủ động, Ea (pa) p lực bò động: Tường chuyển vò ngang quay vào khối đất Ỵ khối đất bò nén ép lại, áp lực ngang lên tường tăng Khi biến dạng đủ lớn (Theo Terzaghi: 1% – 5% H) khối đất sau tường đạt trạng thái cân dẻo giới hạn áp lực đất đạt tới trò số lớn gọi áp lực bò động, Ep (hay pp) •6.1.2 Phân loại áp lực ngang đất 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT •6.1.2 Phân loại áp lực ngang đất •6.1.3 Các PP xác đònh áp lực chủ động bò động lên tường Xác đònh áp lực chủ động bò động có nghóa xác đònh áp lực giới hạn vò trí lưng tường khối đất bò trượt, có hai phương pháp: E Ep Dựa vào lý thuyết cân giới hạn Phương pháp W.T.Renkine: Xét đến trạng thái ổn đònh tất điểm vùng bò trượt Các điểm trượt theo hai họ đường trượt khác toàn vùng trượt Eo Dựa vào lý thuyết cân khối trượt với mặt trượt giả đònh trước Ea Chuyển vò khỏi khối đất Phương pháp Coulomb: Chỉ xét đến trạng thái ổn đònh điểm mặt trượt lăng thể trượt cố thể không bò biến dạng Chuyển vò vào khối đất 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE po = σ,xbt = K o σ,zbt •6.2.1.p lực tónh τ s= •6.2.2.p lực chủ động •Giả thiết bỏ qua ma sát đất tường, mặt đất nằm ngang, tường thẳng đứng c’ ϕ’+ σ’tg σ’3= σ’x = po 6.1 TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT τ σ’1= σ’btz σ s= ϕ’ ’tg σ s= ’tgϕ ’+c’ σ Ko: Hệ số áp lực tónh đất, tính theo công thức sau: + Lưng tường thẳng đứng, mặt đất nằm ngang: Ko=1-sinϕ (Đất rời cố kết thường) Ko=0,19 + 0,233logIP (Đất dính CKT) + Lưng tường thẳng đứng mặt đất nghiêng: Ko=1- sinϕ + (cosϕ + sinϕ - 1) σ’3=pa σ’1= σ’btz σ α ϕ 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE •6.2.2.p lực chủ động •6.2.2.p lực chủ động Đất cát: Đất dính: ϕ' ⎞ ϕ' ⎞ ⎛ ⎛ pa = σ1, tg2 ⎜ 45o − ⎟ = σ'zbt tg2 ⎜ 45o − ⎟ 2⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ ϕ' ⎞ ϕ' ⎞ ⎛ ⎛ pa = σ'z tg2 ⎜ 45o − ⎟ − 2c.tg⎜ 45o − ⎟ 2⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE •6.2.3.p lực bò động •Giả thiết bỏ qua ma sát đất tường, mặt đất nằm ngang, tường thẳng đứng gϕ’ c’ σ ’t ϕ’+ τ s= σ’tg s= •6.2.3.p lực bò động Đất cát: ϕ' ⎞ ⎛ pp = σ'zbt tg2 ⎜ 45o + ⎟ 2⎠ ⎝ σ’1= pp σ’3= σ’z σ 6.2 PHƯƠNG PHÁP W.T RANKINE 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB •6.2.3.p lực bò động •6.3.1 Các giả thiết: Mặt trượt phẳng Đất dính: Khối trượt đượt coi vật thể rắn trạng thái cân giới hạn Hướng áp lực đất lên tường xác đònh ϕ' ⎞ ϕ' ⎞ ⎛ ⎛ pp = σ'zbt tg2 ⎜ 45o + ⎟ + 2c'.tg⎜ 45o + ⎟ 2⎠ 2⎠ ⎝ ⎝ Trò số thực tế áp lực chủ động trò số lớn tất trò số áp lực chủ động có từ khối trượt chủ động Trò số áp lực bò động trò số nhỏ tất trò số áp lực bò động có từ khối trượt giả đònh 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB •6.3.2 p lực chủ động đất rời •6.3.2 p lực chủ động đất dính ψ Ea = W sin (θ − ϕ ) = f (θ ) sin (θ − ϕ + ψ ) Ea (max) = γ H Ea (max) cos2 (ϕ − β ) dEa =0 dθ ⎡ sin(ϕ + ϕa ).sin(ϕ − α ) ⎤ cos2 β cos(β + ϕa ) ⎢1+ ⎥ cos(β + ϕa ).cos(β − α ) ⎦ ⎣ Ea = W sin(θ − ϕ) c.BC sin(π / − ϕ) − = f(θ) sin(θ − ϕ + ψ ) sin(θ − ϕ) 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB •6.3.2 p lực bò động đất rời •6.3.2 p lực bò động đất dính Ep = W sin(θ + ϕ) = f (θ) cos(β − ϕa − θ − ϕ) Ep (min) = γ H Ep (min) dEa =0 dθ cos2 (ϕ + β ) ⎡ sin(ϕ + ϕa ).sin(ϕ + α ) ⎤ cos2 β cos(β − ϕa ) ⎢1+ ⎥ cos( β − ϕa ).cos(β − α ) ⎦ ⎣ 6.3 PHƯƠNG PHÁP COULOMB •Lưu ý: • + Trong trường hợp tường thẳng đứng (β=0), mặt đất nằm ngang (α=0), bỏ qua ma sát tường đất (ϕa =0) kết xác đònh áp lực đất lên tường chắn theo phương pháp Coulomb trùng với kết phương pháp W.T.Rankine Ep = W sin(θ + ϕ) c.CB cos ϕ + = f (θ) cos(β − ϕa − θ − ϕ) cos(β − ϕa − θ − ϕ) 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN •6.4.1 Một số trường hợp đặc biệt: Lưng tường thẳng đứng, mặt đất nằm ngang, bỏ qua ma sát tường đất a Trong có mực nước ngầm + Kết nghiên cứu cho thấy, sử dụng lý luận Coulomb để tính ALĐBĐ với giả thiết mặt trượt phẳng cho sai số lớn, mặt trượt thực tế cong, khác xa mặt trượt giả thiết Kết tính toán lớn nhiều so với thực tế Với đất đắp: ϕ = 16o, sai số 17%; ϕ = 30o, sai số 200%; ϕ = 40o, sai số 700% + Góc ma sát tường đất lớn ϕa > ϕ/3 sai số nhiều 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN •6.4.1 Một số trường hợp đặc biệt •6.4.1 Một số trường hợp đặc biệt b Nền không đồng c Trên mặt đất có tải trọng phân bố kín khắp 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN •6.4.1 Một số trường hợp đặc biệt •6.4.1 Một số trường hợp đặc biệt d Trên mặt đất có tải trọng phân bố hữu hạn A e Trên mặt đất có tải trọng phân bố A po B p dụng kết toán Boussinesq để tính ứng suất theo phương ngang σx tải trọng gây lên tường po ∞ θ π/4 + ϕ/2 π/4 + ϕ/2 σx = H H + Lực tập trung P 1,77.P m2 n H (m2 + n2 )3 + Lực hình băng rộng b σx = z γH.Ka q.Ka z γH.Ka q.Ka 2q π (2β − sin2β cos2α ) 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN •6.4.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến trò số áp lực đất nh hưởng ma sát tường đất ϕa lớn pa nhỏ ngược lại pp lớn nh hưởng dạng mặt cắt tường: phản áp, lưng tường •6.4.3 p lực đất lên công trình thực p lực chủ động bò động áp lực đất lên tường khối đất sau tường đạt trạng thái cân giới hạn dẻo, tức chuyển vò tường đủ lớn σh/ σh Kp nh hưởng đất đắp: tiêu γ, c, ϕ… lọai đất có tính trương nở Ko Ka da 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN dp σh/ σh Kp Ko Ka d da dp d 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 6.4 TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN •6.4.3 p lực đất lên công trình thực •6.4.4 Kiểm tra ổn đònh tường chắn Khi tính toán áp lực đất lên tường chắn phải kể đến biến dạng thực tường, trạng thái ban đầu đất sau lưng tường, trình thi công đất sau lưng tường + Cạnh chủ động: pa = po - Kh.uy > pa + Cạnh bò động: pp = po + Kh.uy < pp Kh: hệ số theo phương ngang đất sau lưng tường uy: chuyển vò tường vò trí tính tóan Để tính toán đầy đủ yếu tố phải sử dụng phần mềm máy tính với mô hình phức tạp mô hình Morh – Coulomb như: Soft soil, Soft soil creep, Jointed rock, Hardening soil… Ổn đònh kết cấu thân tường + Kiểm tra khả chòu cắt uốn thân tường Ổn đònh lật quanh chân tường + Kiểm tra hệ số ổn đònh lật quanh điểm chân tường: kl > 1.5 Ổn đònh trượt đáy móng + Kiểm tra lực ma sát đáy móng phải lớn tổng áp lực đất tác dụng lên tường ktr(cụcbộ) > 1.5 Ổn đònh trượt tổng thể có đất yếu tường, tường gần bờ sông, tường ktr(tổng thể) > 1.5