Cơ học đất ứng dụng và tính toán công trình trên nền đất theo trạng thái giới hạn- Phần 2xdtn00054_p2_6285

Chương PHƯƠNG PHÁP THỤC NGHIỆM VỂ Sự PHÁ HOẠI KHỐI ĐẤT 8.1 TÌ LÊ MƠ HÌNH VÀ S ự TƯONG T ự TĨNH Lực HỌC Sự phá hoại khối đất có ihế thực thí nghiộm mơ hình Mơ hình thí nghiệm có kích thước ihu nhỏ so với cơng trình thực tế, ví dụ thu nhỏ với tỉ lộ ; 50 Tính chất địa kĩ thuật cúu dấi ilủiiii cho mơ hình dđl íliực, ví dụ t r ọ n g lượng đơn vị (y), góc ma sát ((p), lực dính đơn vị (c) phái tuân theo mộl quy tắc định tỉ lệ Mọi tỉ lệ hình học cúa m ị hình vứi cịn g irình thực, ti lệ chí tiêu địa kĩ thuật cúa đất làm mó hình vứi đâì thực phái chọn thích đáng đám bảo tương tự tình lực họ c g iữ a h iệ n lư ợ n g p h hoại k h ỏ i đất m h ìn h với khối đất ihực s.1.1 Sư tương lự vc trạng thái ứng suất ứng xứ cư học Xét k/iổi ílấ! iliực liộ irục tọa độ vng góc xoy (hìiih la) Irạiig thái ứng suất điểm M (x, 7.) hệ trục xoz đặc trưng ứng suất pháp CT_, ứng suât tiẽp Nếu phàn tố aj đấl M trạng thái càn lĩnh, thành phán ứng siiât phái ihóa mãn đicu kiện cân bàng tĩnh, tức phương trình + dz dx \/ + /\ =Y d\ (8-la) (8-lb) cz \ới b) '■Z%M Trong y - trọna liRyng dơn \'Ị đất *xM " Xél klioi (hít mỏ lù/ili hệ trục \'ng góc x^-|()Zvi (liìiih 1b) \ điém M có tọa độ xác dịnli theo li lệ hìnli học cùa mỏ hình; '11h = \I ( 8-2 Hình 8.1 289 Trong X, z tọa độ điểm M (x, z) hệ tọa độ xOz Gọi trọng lưọng đơn vị đất mơ hình niy hệ số tỉ lệ trọng lượng đơn vị đất, có: niy —7 m (8-3) Y Trong khối đất mơ hình, phân tố đất M (Xj^, Z|y]) trạng thái cân tĩnh thành phần ứng suất thỏa mãn hệ phương trình càn bằng: (8-4a) ổz M ỡx M XZM + ỡơ _= (8-4b) Nếu gọi hệ số tỉ lệ ứng suất khối đất mị hình ứng suất khối đất Thực 1TI0, có: (8-5) T Thay (8-2), (8-3) (8-5) vào (8-4), có: E I nij, V 5z ' = m,.y õx ) ( ^xz I = mu { õz õ\ ) ỔƠ-, di., dz õx hay Ỡ xz T , dv + m ổơ = với ^ ^ rriu m (8-6a) m (8-6 b) õ\ Vậy điểu kiện để hệ phương trình cân tĩnh (8-4) tương - đương với hệ phương trình tĩnh 'A n Z m b.— ^ c1 M •4 - (8- 1) là: lĩi m (8-7) m bì Gọi ứng suất tiếp xúc hình thành mặt biên nển nơi tiếp giáp đáv móng 290 ỉỉình 8.2 với mặt b ồYi chiều rộng đáy móng cơng trình thực (hình 2) mơ hình viết; (8 -8 ) nrih - - 7^ b Thay (8-8) vào (8-7), có: M YMbM _ y-b Quy ước goi N = — số đãc trưng mơ hình, điểu kiên tương tư là: y.b với N = yb Ym ^ m (8-9) Ilỉnh 8.3 Đổi với mái đất, lấy trị số chiều cao mái đất (hình H.3) làm trị số đặc trưng điều kiện (8-9) có dạng: ơM _ =N Ym ^ m với N = yh (8- 10) chiều cao mái đấl mơ hình Cìn lưu ý rằng, điếm M xét thuộc niền đàn hồi (miền cáii bền thể thuộc miền dẻo (miển cân giới hạn X= T„), X < Tp), có cần khảo sát điéu kiện tương tự ứng xử: ứng xử đàn hồi ứng xử dẻo Nếu điểm phân tố đất điểm M xét ứng xử đàn hồi thành phần ứng suất phải thóa mãn điều kiện tương thích; ỡ\ ax^ (ơ , + ^ ) = o õz- ( - 11 ) / Đối với đất mô hình, điều kiện tương thích (8-11) có dạng: ỡx^.^ + - ^ K m +^zm ) = ỡz“M (8- 12) 291 Thay (8-2) (8-5) vào (8-12), có; (ơ^ + IT I h ỡ x ^ ỡ z )=0 với ITlk ^ Vậy theo điều kiện (8-11) điều kiện tương thích miền đất ứng xử đàn hồi thỏa mãn với tí lệ mỏ hìiih chọn, tức với Tóm !ai điểu kiện tương tự đất mơ hình thuộc miền ứng xử đàn hồi là; M =N (8-13) N= Ym ^ m Y-b Xét phún ĩó dấí ứriỊị xử déo Điểu kiện để phân tô' đất ứng xử dẻo điều kiện cân giới hạn Mohr - Rankine: a, - - = (ơ| + a + 2n)sin(p (8-14) Trong | Ơ3 ứng suất lớn nhỏ xác định từ phần ứng suất ơ^, n áp lực dính, n = c/tgcp Điều kiện cân giới hạn cúa đát mơ hình phải là: (8-15a) =(Ơ|M +Ơ3M + nM)sin(pM Kí hiệu = (8-15b) sin Ọ ^ n Sau thay hẽ sị lí lệ nin, ni,^ ^l^p vào (8-14), có; m „ ( a , - a , ) = [ i n „ ( | + Ơ3) + in ^ n ]m ,p siiK p hay a, - ơ, = (ơ| + ) + - ^ ■n (8 - 16) m,„sin

n h i ê n , nòu d ù n e bàn n é n cỉc x c dinl i clií n ê u điii kĩ i hu ãi c u a dàl ilii pỉìái l uâ n [hư c a c C|L1\ d ị n h Ihí n u h i ê n ì e]c g i a Iiliãiìi d ã i n b áo kêl q u thí n u h i ói ii MíơnVi lỉìícli \ Ớ e a c q u y đ i n h i hi ốl k ế q u ố c tíia H iên bàn nón Ớ!Ì ỉìíì C('ì ciióii lích dáv irịn lO.OOOciiì 1 c i i ì b n l ì c n Ii lì (’ì n l i l c o d i õ i i t í c h í ) c n r , ứ n u \(Vi kiiili c n i t run g liian i h ị ì i e clùnií 5()(H)ciiì“ ứni! \ i tl =7^).(Sciiì 36(ì()cni 2>()0cn'i' ứim \'Ó'| i\ - ^6.2cỉii ( I I CI I Xo cũ) lOOOciir' (Hà 111112 mVi dườiìiz kính Lc ì i i ) (''ác k í c h c \o'i c an l i c n ì ( M ỹ ) ^ ) ( ) Oc n i \(VI c a n l i 3()c:ni (Nhâl) v.v N h đ ncLi o' i r c n lỉỉi ỉií^ ỉiicỉn hcíìi ìicti ỉỉliK ỉlì! /h^l ỊỊỢỷì i n ìc h u ih L() i nuL' d i c l i i m h i õ n c ứ u s phá h o a i k h ô i cỉaỉ n c n \ c c c inặl; h ì n h d a i i u ỉiiãl trươi \ii kliiM cìai i rư ơl tai i ro ni ì iiuVi h a n \'à l a i I r o i i g c h o p l i c i ) ứ n u x ứ c u a d â í n é n I r o i i i : iz!ai d o a n i r o v p l u i h o t i i V V lỉcìiì n c i ì ỉ ì I ì í l i i c i bi i h í ỉ ì i i l i i O n ì \ c í c c l i i ì l i clãc i r ỉ i u b i c i ì d a i i u c a d a i n õ n \ ’ ị d u n l i c l i i c u siiLi a n h h o ! m \ c b i c n t l a i i i í c u a clal n õ n m o c l u i i h i c n cl ìu c u a t l a i n c n t h e o sâu 2^)4 ^ , s.2.1 I hi nghiêm bàn nén trẽn nẻn đát rời ị)iW r i d â > l ci ãl l n t ì i ẽ n h o ã c d l nhân lạo (đâì [nỏ h ìn h ) iran g thái rời r c , lực díiiỉi biiiìu kíiịng (c = ) đâi có nịi ma sál ciươc đảc irưng băng góc ma sá! Iroiig cp T h ỉ i m h i c m bàn lìcii h i ê n trườim x â y d n g c õ n g irình c ó q u a n n ì ị ỉiinh n hư sau; b 1 Ic k íc h i hướ c: Iroiu 111 = — B b 15 lãn linn c h i è u ron g đ \ bàn n é n (tức n i ò h ì n h ) \'ã c h i é u rỏiìg d y m ó n g C O IÌ s1.2 (I fìh íii = /M I’| Ic \'C i ro n^ l o n u d(ĩiì \'1 _ , (Ym - y ) 1 Ic \ ó u o c n iiỉ s a i (^P\1 = ^P) (p OicLi kicn ILUIÌÌU lư lĩnti lưc lìoc gi ửa bàn n e n ( m ỏ hii ih) lu)'p d;ii níi VỚI c ị n g irinh ttiưc Iroiig trường cỏ tiaỉiii dã ciưoc c l ì ứ i i e iiimỈT ( b i é u i c ( - a ) ) : (tpvi = Yvi ^ yí ỉ a - — a \1 hOiK (8-26) Iìì>, I rpiiL’ pỉiăn t ic n dã IICLÌ a \ 1\ ứiì^ SLiâỉ ti ẽp x ú c fiiậ! [ ic p MIC mử;i d a y n i ó n g mai ncii N c u ihi nul i ici i i ban I1 CIÌ clươc i hư c h i c n lìial n c n IIỊLÌ UUI n lai IroiìU g i ới cliĩili dưtíc lừ ihí n u l i ic iì ’1 ban íiL'11 ihì lái lR)nu UIỚI han c u a nẽii cỏiìi: Ii iiìli han (iinli Iư cliõu kicii iư; _ [i h (8-27) L’h\l ■ , L’h I1Ì In dư ưc \ a c clinh lư ciươỉii ^^h\i •.ỊLKin lic ap lưc ■ clo lún c o dưíK' lừ ihi iiL’ỉnciii ban n c n Ị'ai í ronu lac duiìii \ a o laiii! licii luc v(Si [1101 ItK h.iu lìcn ch.iiiì Iilìãi diiìlì iu\ lic sị ihaiii hoac laiiii UHÌL e a p ỉioiK tri l'iii \ á\ IIIỎI c p lai troiiiỉ tai íiotiLì h; ncii (.ỉỏ lún ĨI1 (.ỉinh f)ư(íni^ cịiiati h c a p lưc i!t> lun L'( clani^ IỈIL'11 lìiiili n hư l í o ii o liiiili s \;t s.s i C a t cí^ãi v a | t)Líoi o s n u o u l : ỉìiiìli [\cọ i u y : i i clứn^ [Ỉiưoỉiii u a p \'ỡ\ Uiai cỉ:ii cni ;lic!i iCai cnàt} c o cỈLKííii! \ i\ c h a i \ ừa v dài cỉính i ảicmi Hinh H.4 ( I hcdì l M itlỉs ỉ I Kahỉ} 295 cứng Đường s - tiong hình 8.4 có đường tiếp tuyến xiêii, thường gặp 80 120 160 200 với đất dính mềm, cát tơi Hồnh độ điểm tiếp tuyến T cho trị số tải trọng giới hạn (kG/cm^) hình 8.4 trị số hình 8.5 Thí nghiệm bàn nén phòng với đất cál chứng thực hình thành nêm đàn hồi đáy móiig dạng cong mặt trượt phá hoại cắt tồn khối đất nển (hình ) Từ hình 8.6 nhận Ihâỵ Hinh 8.5 rrheo Braiid 1972) điểm hạt cát thuộc khối đất trưcn (.lịch chuyển theo quỹ đao cong với dạng mặt trượi Vậy dối với nên cal giả thiết điếm thuộc khối dâì trượi đềư trạng thái cân giới haPv cùa lí thuyếl cân giới han chấp nhận Tuy nhiên, thcc) kcì qí, nghiên cứu thực nghiệm, Vesic (1973) chí phá hoại theo mậi trượt cắt loàn khối đất - Vesic gọi phá hoại cắt toàn ((General shear íailure) xáy độ chặt cúa.cál cao độ sâu dãl móng khơng lớn Kí hiệu P,^|, = ơghF (F - diện tích bàn nén) độ lún cúa bàn nén ứng với lực ihì cõng irình A sinh la dược xác định ihco cơng tliức: A- (kN.in) H ìn h H.6 Trong q Irình lãna tái 1’ lên bàn nén đến tiỊ sơ a) cõng A du(íc tiêu hao vào cóng A| A, AiỊ sau; N é n ch ặt diil I iiia y dưó'i hàn n é n đ ê t;ui n ê n n ê m d àn hổi d ế n ê m dất ứ n g x ứ Iiliu phận móng iM'"y \ , ) 296 in ộ l b) Làm chịit miền đãì hai bẽn ncm đất đến độ chặt trước có phá hoại cắt (cơng A ) c) Tliắng lực cản đáv trổi khói dât bị động kẹp miền trung gian hai bên nêm đất với mặl nển có tái trọng bẽn q tiíc dụng đối trọng lực ma sát dọc mặt trượt hình thành (cơng A 3) Nếu cịng A đủ lớn đẽ ihỏa mãn đắng ihức; A = A| + A + A xấv phá hoại cắt toàn khối đất nển, mặt trượt ăn lan tận mặt nền, trồi miền đất bị động rõ ràng Thực n g h i ệ m chứiiiỉ minh phá hoại t thể xấy đất ncn ứng xứ vật rắn lioặc coi rán nghĩa phần lượng liêu hao thực hi ện c ông A | A-, bằiiíỉ kliồng khơng đáng kõ Ví dụ nh dối với đất cát chặt, đất díiih ỏ' trang thái cư ng có tính nén co Iilu) dất cát \'à đãì dínli khỏim chật, kliơim cứiig n hư n s đicii kiện lăng lái khoim tliốl Iic liicLi liiộii dŨL IruH” cúa (Jơ chế phá hoại tổng ihc s ự Irổi c ù a t o n b ộ Iii icn bi d ộ n g d ẫ n dcn phá lioại clộl imột cua nen CLing với clố nsliicng c ô n