Chương 6: Áp lực đất lên tường chắn6.1 Khái niệm6.2 Các loại áp lực đất và điều kiện sản sinh ra chúng6.3 Xác định áp lực đất tĩnh6.4 Xác định áp lực đất chủ động và bị động theo RankineI. Các giả thiết cơ bảnII. Nguyên lý xác địnhIII. Xác định áp lực đất chủ độngChương 6: Áp lực đất lên tường chắn6.1 Khái niệm6.2 Các loại áp lực đất và điều kiện sản sinh ra chúng6.3 Xác định áp lực đất tĩnh6.4 Xác định áp lực đất chủ động và bị động theo RankineI. Các giả thiết cơ bảnII. Nguyên lý xác địnhIII. Xác định áp lực đất chủ độngChương 6: Áp lực đất lên tường chắn6.1 Khái niệm6.2 Các loại áp lực đất và điều kiện sản sinh ra chúng6.3 Xác định áp lực đất tĩnh6.4 Xác định áp lực đất chủ động và bị động theo RankineI. Các giả thiết cơ bảnII. Nguyên lý xác địnhIII. Xác định áp lực đất chủ độngChương 6: Áp lực đất lên tường chắn6.1 Khái niệm6.2 Các loại áp lực đất và điều kiện sản sinh ra chúng6.3 Xác định áp lực đất tĩnh6.4 Xác định áp lực đất chủ động và bị động theo RankineI. Các giả thiết cơ bảnII. Nguyên lý xác địnhIII. Xác định áp lực đất chủ động
Trường đại học thủy lợi Hà nội, ngày 18 tháng 11 năm 2012 Khoa: Cơng Trình ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC Bộ mơn: Địa kỹ thuật MƠN HỌC: ĐỊA KỸ THUẬT GEOTECHNICAL ENGINEERING Mã số: CE355 - Số tín chỉ: (3-1-0) - Số tiết: tổng: 60 LT: 45 BT: 15 - Chương trình đào tạo ngành: Ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Xây dựng, Kỹ thuật Cơng trình biển, Kỹ thuật Tài nguyên nước, Kỹ thuật hạ tầng PTNT, Cấp thoát nước, Thuỷ điện Năng lượng Tái tạo, Thuỷ văn tài nguyên nước - Đánh giá: Điểm trình: 30% (cho điểm giải tập, điểm thái độ học tập điểm thi hết tín nhóm) Điểm thi kết thúc: 70% (thi viết thời gian làm 90 phút,bài thi có dọc phách) - Mơn tiên quyết:Cơ học sở I-Mã số MECH 213, Cơ học sở II-Mã số MECH224 - Môn học trước: Sức bền vật liệu I –MS:CE214 Cơ học chất lỏng –MS:FLME214 Nội dung tóm tắt mơn học (Tiếng Việt): Trang bị sinh viên kiến thức Địa kỹ thuật bao gồm thành tạo đất đá, tính chất vật lý đất, tính chất học, phân bố ứng suất, sức chịu tải đất, áp lực đất lên vật chắn, tính độ lún đất, tính tốn móng nơng tự nhiên Nội dung tóm tắt mơn học (Tiếng Anh) Contents: Original of soil, Basic Soil properties, strength of soil, water in soil, stress distribution, bearing capacity of shallow foundation, lateral Earth pressure, consolidation and consolidation settlement, shallow foundation design Cán tham gia giảng dạy: Các giáo viên Bộ môn Tài liệu tham khảo thức [1].Bộ mơn Địa kỹ thuật- Bài giảng Địa kỹ thuật - 2011 Tài liệu tham khảo: [1] HOLTZ KOVACS - Giới thiệu địa kỹ thuật-Bản dịch 2009 Bộ môn [2] GS.TSKH Cao Văn Chí, PGS.TS Trịnh Văn Cương – Cơ học Đất – Nhà xuất xây dựng, Hà nội, 2004 [3] R.Whitlow - Cơ học Đất – tập Bản dịch Nhà xuất Giáo dục, Hà nội, 1996 [4] Bộ mơn Địa kỹ thuật – Bài giảng Nền Móng – 2012 NỘI DUNG CHI TIẾT MÔN ĐỊA KỸ THUẬT Số tiết Chương Nội dung LT I Khoáng vật đất đá 1.1 Khoáng vật 5.0 1.0 I Khái niệm II Trạng thái dạng tồn khống vật III Tính chất vật lý khống vật IV Phân loại khoáng vật 1.2 Đất đá đặc trưng đất đá 0.5 I Khái niệm II Các đặc trưng đất đá 1.3 Quá trình mắc ma đá mắc ma 1.0 1.4 Q trình trầm tích đá trầm tích 1.0 1.5 Quá trình biến chất đá biến chất 0.5 1.6 Phong hóa đất đá 1.0 I Các hình thức phong hóa II Các loại đất tự nhiên II Tính chất vật lý đất 2.1 Các thể hợp thành đất tác dụng tương hỗ chúng 5.0 2.0 I Thể rắn đất Thành phần khoáng vật Thành phần cấp phối Hình dạng hạt đất II Thể lỏng đất 1.Phân loại nước đất Sự hình thành lớp nước kết hợp mặt Đặc điểm lớp nước đất III Thể khí đất 2.2 Các tiêu tính chất vật lý trạng thái vật lý đất I Chỉ tiêu tính chất vật lý đất Chỉ tiêu trực tiếp Chỉ tiêu gián tiếp II Các tiêu trạng thái vật lý đất Mục đích Trạng thái tiêu trạng thái vật lý đất rời - Khái niệm 2.5 BT, TN ĐA - Chỉ tiêu đánh giá trạng thái Trạng thái tiêu đánh giá trạng thái đất dính - Khái niệm - Giới hạn Atterberg số 2.3 Phân loại đất 0.5 I Mục đích vai trò phân loại đất II Giới thiệu hệ thống phân loại đất 2.4 Bài tập chương II III Tính chất học đất 3.1 Tính thấm nước đất 2.0 8.0 1.0 I Khái niệm II Định luật thấm Darcy III Hệ số thấm k phương pháp xác định 3.2 Tính ép co biến dạng đất I Khái niệm tính ép co, biến dạng đất 4.0 II Quan hệ biến thiên thể tích ∆V hệ số rỗng e tác dụng tải trọng III Thí nghiệm ép co không nở hông định luật ép co Thí nghiệm ép co khơng nở hơng Định luật ép co Các trường hợp cố kết đất áp lực cố kết trước IV Thí nghiệm bàn nén trường nguyên lý biến dạng tuyến tính Thí nghiệm bàn nén Nguyên lý biến dạng tuyến tính V Xác định đặc trưng biến dạng đất Xác định hệ số nở hông μ0 Xác định hệ số áp lực hông K0 Xác định mô đun biến dạng E0 VI Q trình ép co đất dính bão hòa nước chuyển hóa ứng suất q trình cố kết thấm Khái niệm Sự chuyển hóa ứng suất trình cố kết thấm VII Những nhân tố ảnh hưởng đến tính biến dạng ép co biến dạng đất 3.3 Cường độ chống cắt đất I Khái niệm II Thí nghiệm cắt đất trực tiếp định luật Colomb 2.5 Thí nghiệm cắt đất trực tiếp Định luật Coulomb III Tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb Ứng suất điểm vòng Mohr ứng suất Lý thuyết phá hoại Mohr Tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb IV.Thí nghiệm ba trục Trình bày thí nghiệm ba trục Các sơ đồ thí nghiệm 3.4 Tính đầm chặt đất 0.5 I Khái niệm II Nguyên lý đầm chặt Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Quy luật chung tính đầm chặt III Các nhân tố ảnh hưởng đến tính đầm chặt 2.0 3.5 Bài tập chương III IV Xác định ứng suất đất 4.1 Các loại ứng suất đất giả thiết 5.0 0.5 I Các loại ứng suất đất II Các giả thiết 4.2 Xác định ứng suất thân 0.5 I Ứng suất thân đất II Ứng suất thân cơng trình đất 4.3 Xác định áp suất đáy móng 1.0 I Khái niệm II Xác định áp suất đáy móng 4.4 Ứng suất tăng thêm cơng trình 3.0 I Các toán II Ứng suất tăng thêm đồng chất - tốn khơng gian III Ứng suất tăng thêm đồng chất - toán phẳng 2.0 4.5 Bài tập chương IV V Sức chịu tải đất 4.0 5.1 Khái niệm 0.5 5.2 Các giai đoạn làm việc đất tăng tải 0.5 I Trình bày thí nghiệm bàn nén II Các giai đoạn làm việc đất I II III Khái niệm p gh ; p gh I 5.3 Xác định tải trọng biến dạng tuyến tính p gh 1.5 I Khái niệm phát triển vùng biến dạng dẻo II Xác định tải trọng p o , p1 / II 5.4 Xác định tải trọng phá hoại p gh I Khái niệm 1.5 II Phương pháp cân giới hạn cố thể Épđơkimốp III Phương trình sức chịu tải Tezaghi IV Phương trình sức chịu tải tổng quát 5.5 Bài tập chương V VI Áp lực đất lên tường chắn 1.0 5.0 6.1 Khái niệm 0.5 6.2 Các loại áp lực đất điều kiện sản sinh chúng 0.5 6.3 Xác định áp lực đất tĩnh 0.5 6.4 Xác định áp lực đất chủ động bị động theo Rankine 2.0 I Các giả thiết II Nguyên lý xác định III Xác định áp lực đất chủ động IV Xác định áp lực đất bị động 6.5 Xác định áp lực đất chủ động bị động theo Coulomb I Các giả thiết 1.5 II Nguyên lý xác định III Xác định áp lực đất chủ động IV Xác định áp lực đất bị động 1.0 6.6 Bài tập chương VI VII Xác định độ lún cơng trình 5.0 7.1 Khái niệm 0.5 7.2 Xác định độ lún cố kết 2.0 I Tính tốn độ lún cố kết hướng II Tính tốn độ lún cố kết có xét đến biến dạng hông 7.3 Xác định độ lún theo thời gian 2.5 I Khái niệm II Lý thuyết cố kết thấm Tezaghi III Tính độ lún theo thời gian 7.4 Bài tập chương VII 1.0 VIII Móng nông thiên nhiên 8.0 8.1 Khái niệm móng 0.5 8.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn 2.0 (1,0t) I Định nghĩa II Tính theo TTGH III Tính theo TTGH IV Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng V Các tiêu lý đất dùng để tính tốn móng theo TTGH 8.3 Các tài liệu cần thiết để tính tốn móng theo TTGH 0.5 I Tài liệu địa chất thủy văn địa chất cơng trình II Tài liệu cơng trình tải trọng III Một số tài liệu cần thiết khác 8.4 Tính móng cơng trình chịu lực đẩy ngang thường xuyên tác dụng theo TTGH 3.0 I Các hình thức ổn định móng II Phán đốn hình thức ổn định móng III Xác định mức độ ổn định cường độ móng IV Kiểm tra điều kiện biến dạng 8.5 Đồ án thiết kế móng nơng Tổng cộng 2.0 45 Trưởng Khoa Cơng trình P.Trưởng Bộ mơn Địa kỹ thuật PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái Hoàng Việt Hùng LỊCH TRÌNH GIẢNG DẠY ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG CHÍNH QUY (SYLLABUS) Tuần Tuần Phân bổ nội dung (6 tiết tuần) Chương 1: Khoáng vật đất đá 1.1 Khoáng vật I Khái niệm II Trạng thái dạng tồn khống vật III Tính chất vật lý khoáng vật IV Phân loại khoáng vật 1.2 Đất đá đặc trưng đất đá I Khái niệm II Các đặc trưng đất đá 1.3 Quá trình mắc ma đá mắc ma 1.4 Q trình trầm tích đá trầm tích 1.5 Q trình biến chất đá biến chất 1.6 Phong hóa đất đá I Các hình thức phong hóa II Các loại đất tự nhiên Chương 2: Tính chất vật lý đất 2.1 Các thể hợp thành đất tác dụng tương hỗ chúng I Thể rắn đất Tuần 2.1 Các thể hợp thành đất tác dụng tương hỗ chúng (tiếp) II Thể lỏng đất III Thể khí đất 2.2 Các tiêu tính chất vật lý trạng thái vật lý đất I Chỉ tiêu tính chất vật lý đất II Các tiêu trạng thái vật lý đất 2.3 Phân loại đất I Mục đích vai trò phân loại đất II Giới thiệu hệ thống phân loại đất Chương 3: Tính chất học đất 3.1 Tính thấm nước đất I Khái niệm II Định luật thấm Darcy Tuần Phân bổ nội dung (6 tiết tuần) III Hệ số thấm k phương pháp xác định 3.2 Tính ép co biến dạng đất I Khái niệm tính ép co, biến dạng đất II Quan hệ biến thiên thể tích ∆V hệ số rỗng e tác dụng tải trọng III Thí nghiệm ép co khơng nở hơng định luật ép co IV Thí nghiệm bàn nén trường nguyên lý biến dạng tuyến tính V Xác định đặc trưng biến dạng đất VI Quá trình ép co đất dính bão hòa nước chuyển hóa ứng suất q trình cố kết thấm VII Những nhân tố ảnh hưởng đến tính biến dạng ép co biến dạng đất Tuần 3.2 Tính ép co biến dạng đất (tiếp) VI Quá trình ép co đất dính bão hòa nước chuyển hóa ứng suất q trình cố kết thấm VII Những nhân tố ảnh hưởng đến tính biến dạng ép co biến dạng đất Bài tập chương Thí nghiệm phòng (3 tiết) Tuần 3.3 Cường độ chống cắt đất (tiếp) I Khái niệm II Thí nghiệm cắt đất trực tiếp định luật Colomb III Tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb IV.Thí nghiệm ba trục 3.4 Tính đầm chặt đất I.Khái niệm II.Nguyên lý đầm chặt Thí nghiệm phòng (3 tiết) Tuần Bài tập chương Chương 4: Xác định ứng suất đất 4.1 Các loại ứng suất đất giả thiết I Các loại ứng suất đất II Các giả thiết 4.2 Xác định ứng suất thân I Ứng suất thân đất Tuần Phân bổ nội dung (6 tiết tuần) II Ứng suất thân công trình đất 4.3 Xác định áp suất đáy móng I Khái niệm II Xác định áp suất đáy móng 4.4 Ứng suất tăng thêm cơng trình I Các toán II Ứng suất tăng thêm đồng chất - tốn khơng gian III Ứng suất tăng thêm đồng chất - toán phẳng Tuần Chương 5: Sức chịu tải đất 5.1 Khái niệm 5.2 Các giai đoạn làm việc đất tăng tải I Trình bày thí nghiệm bàn nén II Các giai đoạn làm việc đất I II ; p gh III Khái niệm p gh I 5.3 Xác định tải trọng biến dạng tuyến tính p gh I Khái niệm phát triển vùng biến dạng dẻo II Xác định tải trọng p o , p1 / II 5.4 Xác định tải trọng phá hoại p gh I Khái niệm II Phương pháp cân giới hạn cố thể Épđôkimốp III Phương trình sức chịu tải Tezaghi IV Phương trình sức chịu tải tổng quát Bài tập chương Tuần Chương 6: Áp lực đất lên tường chắn 6.1 Khái niệm 6.2 Các loại áp lực đất điều kiện sản sinh chúng 6.3 Xác định áp lực đất tĩnh 6.4 Xác định áp lực đất chủ động bị động theo Rankine I Các giả thiết II Nguyên lý xác định III Xác định áp lực đất chủ động Tuần Phân bổ nội dung (6 tiết tuần) IV Xác định áp lực đất bị động 6.5 Xác định áp lực đất chủ động bị động theo Coulomb I Các giả thiết II Nguyên lý xác định III Xác định áp lực đất chủ động IV Xác định áp lực đất bị động Bài tập chương Tuần Chương 7: Xác định độ lún cơng trình 7.1 Khái niệm 7.2 Xác định độ lún cố kết I Tính tốn độ lún cố kết hướng II Tính tốn độ lún cố kết có xét đến biến dạng hơng 7.3 Xác định độ lún theo thời gian I Khái niệm II Lý thuyết cố kết thấm Tezaghi III Tính độ lún theo thời gian Bài tập chương Tuần Chương 8: Móng nơng thiên nhiên 8.1 Khái niệm móng 8.2 Tính móng theo trạng thái giới hạn I Định nghĩa II Tính theo TTGH III Tính theo TTGH IV Các loại tải trọng tổ hợp tải trọng V Các tiêu lý đất dùng để tính tốn móng theo TTGH 8.3 Các tài liệu cần thiết để tính tốn móng theo TTGH I Tài liệu địa chất thủy văn địa chất cơng trình II Tài liệu cơng trình tải trọng III Một số tài liệu cần thiết khác Bài tập chương Tuần 10 8.3 Các tài liệu cần thiết để tính tốn móng theo TTGH I Tài liệu địa chất thủy văn địa chất cơng trình Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Từ định nghĩa ρw tính tiếp Vw: w Mw Vw Vw Mw Hay: w 0,16Mg 0,160m 3 1Mg / m Điền giá trị vào sơ đồ ba thể hình 2b Để tính Vs, giả thiết khối lượng riêng hạt s=2.7 Mg/m3 Từ định nghĩa s (Phương trình 2-7), tính trực tiếp Vs, hoặc: Vs Ms s 1,6Mg 0,593m 2,70Mg / m Vì Vt = Va + Vw + Vs , tính Va, biết đại lượng khác Va = Vt - Vw - Vs = 1.0 -0.593 - 0.16 = 0.247 m3 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Khi sơ đồ ba thể điền đầy, việc giải tiếp toán điền đủ số cụ thể vào định nghĩa tương ứng nêu Chú ý rằng, tính tốn phải viết dạng cơng thức, sau đưa giá trị theo thứ tự số hạng ghi công thức Lưu ý thêm nên viết đơn vị vào biểu thức tính Việc tính tốn u cầu lại trở nên dễ dàng Theo cơng thức định nghĩa Khối lượng riêng khô M s 1,6Mg 1,6Mg / m 3 Vt 1m d Hệ số rỗng e Vv Va Vw 0,247 0,160 0,686 Vs Vs 0,593 n Vv Va V w 0,247 0,160 100 100 40,7% Vt Vt 1,0 Độ rỗng Độ bão hòa S Vw Vw 1,160 100 100 39,3% Vv Va Vw 0,247 0,160 Khối lượng riêng bão hoà sat khối lượng riêng đất lỗ rỗng đất chứa đầy nước, đất bão hồ hồn tồn với S=100% Vì thể tích khí Va chứa đầy nước, có khối lượng 0.247 m3 * 1Mg/m3 hay 0.247 Mg Khi đó: sat M s M w (0,247 Mg 0,16Mg ) 1,6Mg 2,01Mg / m 3 Vt 1m Cách khác để giải tốn đó, giả thiết Vs thể tích đơn vị =1m3 Theo định nghĩa Ms = ρs = 2,7 Mg (khi s = 2.7 Mg/m3) Sơ đồ ba thể hoàn chỉnh thể hình ví dụ 2-2c Vì w = Mw/Ms = 0,10; Mw = 0,27Mg Mt=Mw+Ms = 2,97Mg Cũng có Vw = Mw, w = 1Mg/m3,vì 0.27 Mg lượng nước chiếm thể tích 0.27 m3 Có hai ẩn số lại cần phải xác định trước tính tốn tiếp, Va Vt Để có hai giá trị này, phải dùng giá trị cho =1.76 Mg/m3 Từ định nghĩa khối lượng riêng tổng: ρ =1,76 Mg/m3 = M t 2,97 Mg Vt Vt Xác định Vt Vt Mt 2.97 Mg 1.688m 3 1.76Mg / m Vì thế: Va = Vt – Vw – Vs = 1.688 - 0.27 - 1.0 = 0.418 m3 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Cũng dùng hình ví dụ 2.2c để kiểm tra lời giải lại tốn giống hệt xác định dùng liệu hình ví dụ 2.2b Thể tích (m3) Khối lượng (Mg) Hình ví dụ 2.2c Bài 4: Cho mẫu đất sét bụi với s=2700 kg/m3, S=100%, độ ẩm =46% Yêu cầu tính hệ số rỗng e, khối lượng riêng bão hoà, khối lượng riêng đẩy khối lượng riêng ngập nước theo đơn vị kg/m3 Bài giải Đưa số liệu cho vào sơ đồ ba thể (hình ví dụ 2a) Giả thiết Vs=1 m3, có M s Vs s 2700kg Ta tính trực tiếp hệ số rỗng: e w s 0.46 x 2700 1.242 w S 1000 x1.0 Nhưng e Vv Vs=1.0, tương tự Mw= 1242 kg mặt số học Vw w 1000 kg/m3 Bây tất ẩn số tìm, tính khối lượng riêng bão hồ: sat M t M w M s 1242 2700kg =1758 kg/m3 Vt 1 e 1 1.24m Cũng tính khối lượng riêng bão hòa theo công thức: sat s we 1 e 2700 10001.242 = 1758 kg/m3 1.242 Khi đất bị ngập, trọng lượng riêng thực đất bị giảm đẩy Lực đẩy trọng lượng nước mà đất chiếm chỗ Vì khối lượng riêng đẩy xác định công thức: , sat w = 1758 kg/m3 – 1000 kg/m3 = 758 kg/m3 , là: s we 1 e w s w 1 e =758 kg/m3 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi (2-18) Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Bài 5: Ví dụ tham khảo 3.1: Cho kết phân tích hạt tiêu giới hạn mẫu đất sau: Mẫu Cỡ sàng Mẫu Mẫu % hạt nhỏ cỡ sàng No.4 No.10 No.40 No.100 No.200 LL PL PI 99 92 86 78 60 97 90 40 100 100 100 99 97 20 15 NP* 124 47 77 NP*: Không dẻo Yêu cầu: Phân loại mẫu đất theo hệ thống phân loại đất USCS Bài giải: Sử dụng bảng 3-2 hình 3.4 để phân loại đất Vẽ đường cong cấp phối hạt mẫu đất , kết qủa thể hình 3.1: Đường cong cấp phối mẫu cho ta thấy 50% lượng hạt sàng No.200 (60%) Như vậy, mẫu đất hạt mịn ta cần sử dụng giới hạn Atterberg để phân loại đất Với giá trị LL = 20 PI = 5, mẫu vị trí vùng gạch chéo biểu đồ dẻo nên đất phân loại CL-ML Có thể nhận mẫu đất hạt thơ 5% lượng hạt sàng No.200 Vì 97% lượng hạt sàng No.4 nên mẫu coi cát xác sỏi Dựa vào bảng 3-2 hình 3.4, 5% lượng hạt sàng No200 nên mẫu nằm vùng ranh giới có ký hiệu ghép đôi SP-SM SW-SM tuỳ thuộc vào giá trị Cu Cc Từ đường cong cấp phối hạt, ta có kết D60 = 0.71 mm, D30 = 0.34 mm D10 = 0.18 mm… Như vậy, hệ số không hạt Cu là: Cu D60 0.71 3.9 D10 0.18 hệ số cong Cc là: Cc ( D30 ) (0.34) 0.91 D10 xD60 0.18 x0.71 Vì mẫu khơng thoả mãn u cầu chất lượng cấp phối tốt nêu cột 6, bảng 3-2, nên mẫu coi có cấp phối khơng tốt phân loại SP-SM (vì hạt nhỏ mẫu hạt bụi) Mẫu đất hạt mịn chứa 97% lượng hạt sàng No.200 Do giới hạn chảy LL mẫu đất lớn 100 nên trực tiếp dùng biểu đồ dẻo (hình 3.2) mà phải sử dụng phương trình đường thẳng A hình 3.2 để phân loại đất CH MH PI = 0.73 (LL - 20) = 0.73 (124 - 20) = 75.9 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Vì số dẻo PI mẫu nằm phía đường thẳng A nên mẫu phân loại CH Hình VD 3.1 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 PHẦN II: BÀI TẬP NỘP Bài 1: Một mẫu đất ẩm có tiêu: Tổng thể tích: V = 1.2 m3; tổng khối lượng: M = 2350 kg; độ ẩm: w = 8.6 %; tỷ trọng hạt Gs = 2.71 Hãy xác định: khối lượng riêng ướt; khối lượng riêng khô, hệ số rỗng, độ rỗng; độ bão hòa thể tích nước mẫu đất Bài 2: Một đất có tiêu: Độ rỗng: n = 0.4; tỷ trọng hạt Gs = 2.68; độ ẩm w = 12% Xác định thể tích nước cần thêm vào để làm bão hòa hồn tồn 10 m3 đất từ Bài 3: Một loại đất bão hòa nước có trọng lượng riêng khơ riêng bão hòa; tỷ trọng hạt Gs; hệ số rỗng e , độ ẩm w = 23% Xác định trọng lượng Bài 4: Mẫu đất có n = 45%; Gs = 2.68; S = 0.85 Hãy xác định: e, w, ρ; ρd; ρsat Bài 5: Mẫu đất có Gs = 2.7; w = 25%; e = 0.87 Xác định ρ; S Nén không nước mẫu bão hòa hồn toàn Xác định ρ, e Bài 6: Một loại đất có khối lượng riêng 1.8 Mg/m3, độ ẩm 10%, s= 2.70 Mg/m3 Yêu cầu: 1) Tính hệ số rỗng độ bão hòa đất 2) Khối lượng riêng độ ẩm có giá trị đất bão hòa hồn tồn Bài 7: Một loại đất có w = 18.2%; Gs = 2.67; S = 80% Xác định khối lượng riêng tự nhiên khối lượng riêng khơ đất Bài 8: Trọng lượng riêng ướt loại đất 1680 kg/m3 Cho biết w = 18% Gs = 2.73, xác định trọng lượng riêng khô; độ rỗng; độ bão hòa; khối lượng nước (kg/m3) cần thêm vào để đất bão hòa hồn tồn Bài 9: Một loại đất mỏ khai thác có độ ẩm 18% khối lượng riêng ướt 1682 kg/m 3; tỷ trọng hạt 2.75 Đất đào nên vận chuyển đến công trường dùng cho việc đắp đê Nếu yêu cầu thi công cần phải đầm để đạt đến trọng lượng riêng khô nhỏ 1655 kg/m3 với độ ẩm 18%, hỏi cần đào bao nhiêm mét khối đất vật liệu từ nơi khai thác để đầm 10 000 m3 đất đắp Bao nhiêu xe tải với tải trọng 20 dùng để vận chuyển đất đào Bài 10: Một mẫu đất lấy từ tầng đất nằm tầng nước đất có độ ẩm W = 44%, có tỷ trọng Gs = 2,7 Hãy tìm: hệ số rỗng e, độ rỗng n, trọng lượng riêng tự nhiên (cũng trọng lượng riêng bão hòa đất mực nước ngầm), trọng lượng riêng khơ trọng lượng riêng đẩy đất Bài 11: Một mẫu đất có trọng lượng riêng tự nhiên w=18kN/m3, độ ẩm W=25%, tỷ trọng Gs=2,7 Hãy xác định trọng lượng riêng khô, hệ số rỗng độ bão hòa đất Bài 12: Cho biết 1m3 cát khơ nặng 16,5 kN (d=16,5kN/m3) Cho cát bão hòa nước Biết tỷ trọng cát Gs=2,65 Hãy xác định hệ số rỗng độ ẩm cát Bài 13: Một loại đất có trọng lượng riêng tự nhiên w=17kN/m3 với độ ẩm W=15% Tính độ ẩm đất sau đổ thêm vào 1m3 đất 120 lít nước.(Giả thiết thể tích khối đất khơng thay đổi) Bài 14: Một loại đất có trọng lượng riêng tự nhiên w=17kN/m3 với độ ẩm W=15% Xác định trọng lượng riêng đất có độ ẩm 25% (Cho biết thể tích đất khơng đổi độ ẩm thay đổi, nghĩa cho biết đất có d=const) Bài 15: Thí nghiệm loại đất cho kết quả: Giới hạn dẻo PL=30, số dẻo PI=20, tỷ trọng Gs=2,7 Hãy xác định hệ số rỗng độ rỗng đất giới hạn chảy Cho biết đất giới hạn chảy xem bão hòa nước Bộ mơn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Bài 16: Làm thí nghiệm hai loại đất thấy chúng có giới hạn chảy (LL=40% PL=25%) Nhưng loại đất thứ loại đất thứ hai có độ ẩm tự nhiên W=45% W=20% Hãy xác định tên đất trạng thái hai loại đất Theo TCXD45-78 kết luận loại dùng làm tốt hơn? Bài 17: Phân tích hạt lượng cát khơ khối lượng 300g Cân lượng hạt rây đường kính 0,5mm 120g, lượng hạt rây đường kính 0,25mm 90g Xác định tên loại cát theo TCXD45-78? Cũng loại cát đem làm thí nghiệm nhận emax=1,2 emin=0,7 Hãy xác định trạng thái tự nhiên loại cát Cho hệ số rỗng trạng thái tự nhiên e=0,9 Bài 18: Xuất phát từ cơng thức định nghĩa chứng minh công thức sau: ( ) ; ( ( )( ; ) ) Bài 19: Xuất phát từ công thức định nghĩa, chứng minh công thức sau ( ) ; ( ; ) ; Bài 20: Xuất phát từ công thức định nghĩa, chứng minh công thức sau ( ) ; [( ; ( ) ] ) Bài 21: Xuất phát từ công thức định nghĩa, chứng minh công thức sau ( )( ); ( ( ); ) ; Bài 22: Xuất phát từ công thức định nghĩa, chứng minh công thức sau ( ) ; ; ( ( ) ) ; Bài 23: a) Giải thích rõ lại có ưu việt, vẽ đường cong thành phần hạt, vẽ biểu đồ đường kính hạt hệ tọa độ lơgarit tốt vẽ hệ tọa độ số học b) Dạng đường cong thành phần hạt có so sánh khơng (ví dụ, chúng có giá trị Cu Cc hay không) biểu diễn theo số học? Giải thích Bài 24: Một mẫu đất có tổng thể tích 80 000 mm3 cân nặng 145g Trọng lượng khô mẫu 128g, khối lượng riêng hạt 2,68 Hãy xác định: a) Độ ẩm; b) Hệ số rỗng; c) Độ rỗng; d) Độ bão hòa; e) Khối lượng riêng ướt; f) Khối lượng riêng khô Cho kết phần (e) (f) theo hệ đơn vị quốc tế SI hệ đơn vị Anh Bài 25: Cho số loại đất có giới hạn Atterberg độ ẩm tự nhiên cho - Xác định số dẻo PI số chảy LI cho loại đất dẫn giải hoạt tính chung chúng - Xác định tên đánh giá trạng thái đất theo TCVN Đặc tính wn, % Giới hạn chảy Giới hạn dẻo Đất A 27 13 Đất B 14 35 29 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Đất C 14 35 18 Đất D 11 NP Đất E 28 NP Đất F 72 60 28 Page Bài tập chương 4: Phần tính chất ép co Bài 1: Tóm tắt cơng thức Chương Bài Thí nghiệm nén khơng nở hơng phòng mẫu đất với p1=100kN/m2 xác định hệ số rỗng e1 = 1,20, ứng với p2 = 200kN/m2 xác định hệ số rỗng e2 = 1,10 Hãy tính hệ số ép co a mơ duyn biến dạng loại đất (Biết β = 0,8) Bài Một mẫu đất có trọng lượng riêng tự nhiên w = 18 kN/m3, tỷ trọng D = 2.7, độ ẩm tự nhiên W = 12%, hệ số poisson m = 0.3 thí nghiệm nén khơng nở hơng phòng kết sau: Áp lực nén N/cm2 Hệ số rỗng e 10 0.65 20 0.625 30 0.613 40 0.608 Hãy vẽ đường cong nén e = f() xác định hệ số nén a, hệ số nén thể tích mv, mơ đun biến dạng đất E1-2 Bài Một mẫu đất đem thí nghiệm nén máy nén trục, diện tích mẫu đất (diện tích dao vòng hộp nén ) 50 cm2, chiều cao 2.54 Số đọc đồng hồ đo độ lún mẫu đất (sau mẫu đất lún ổn định theo thời gian quy ước) là: Áp lực nén (N/cm2) 10 20 30 40 Số đọc đồng hồ (0.01mm) 124 171 210 235 Nén xong, đem mẫu đất sấy khơ hồn tồn cân lại 1.855 N xác định lượng riêng hạt đất h = 26.5 kN/m3 Vẽ đường cong nén đất Bài tập chương 4: Phần tính chất ép co Thêm số tập phần phân loại đất Bài 1 Hãy vẽ đường cong cấp phối hạt loại đất Hãy xác định hàm lượng riêng nhóm hạt có kích thước từ 0.3mm đến 4.0 mm mẫu đất thí nghiệm Hãy xác định hệ số đồng hệ số độ cong mẫu đất Bài Phân tích mẫu đất sét ngun dạng phòng thí nghiệm cho số liệu ban đầu sau: Thể tích dao vòng V = 59cm3; Khối lượng dao: M = 55.4g Khối lượng đất ướt + dao = 171.84 g Khối lượng đất + dao sau sấy = 157.51 g Tỷ trọng hạt Gs = 2.8 Hãy xác định độ ẩm, khối lượng riêng tự nhiên, khối lượng riêng khô, hệ số rỗng, độ bão hòa đất Bài Hãy xác định trạng thái đất cát sau: Mẫu tự nhiên tích V = 62 cm3 Cân khối lượng G = 109.32 g Xấy khô cân Md = 90 g Biết cát có tỷ trọng 2.64 Thể tích xốp tạo 75 cm3, chặt 50 cm3 Bài Bài Bài tập ôn tập Chương 2: Tính chất học đất_Phần Câu 1: Tóm tắt cơng thức chương Câu 2: Một mẫu đất cát có φ= 250 Hãy xác định : a) Giá trị σ1 làm cho mẫu đất bị phá hoại σ3= 80kN/m2 b) Giá trị ứng suất pháp σ ứng suất tiếp τ mặt trượt c) Giá trị ứng suất pháp σ ứng suất tiếp τ mặt nghiêng ab mẫu đất bị phá hoại Câu 3: Kết thí nghiệm mẫu đất cát phá hoại, có σ1=150kN/m2 σ3=50kN a) Hãy xác định góc ma sát đất đó? b) Một mặt nghiêng ab cắt qua mẫu đất phân tố có ứng suất pháp σ=100 kN/m2 Hỏi phương mặt trượt có trùng với phương mặt nghiêng ab không? Câu 4: Cho thành phần ƯS phân tố hình XĐ ƯS pháp σ𝛼 & ƯS cắt 𝜏𝛼 mặt nghiêng góc 𝛼 = 350 so với mặt ngang Câu 5: Cho biết: ứng suất td lên phần từ hình Yêu Cầu: Tính 1 ,3 phương mặt phẳng ứng suất lớn nhất, nhỏ XĐ ƯS cắt max & phương MP tác động Tính α α = 300 Câu 6: Hai mẫu đất dính loại có Φ = 250 Mẫu cắt máy trục với áp lực mặt bên σ3= 180kN/m2 Mẫu cắt máy cắt phẳng với áp lực pháp tuyến p= 180kN/m2 có cường độ chống cắt 𝜏0= 95kN/m2 Hãy xác định: Lực dính đơn vị đất Giá trị σ1 làm mẫu đất cắt trục bị phá hoại Giá trị ứng suất pháp σ ứng suất tiếp 𝜏 mặt phá hoại mẫu đất cắt trục Phương mặt phá hoại với phương ứng suất lớn Câu 7: Hai mẫu đất dính loại có 150 , mẫu thứ cắt máy trục với áp lực buồng cell 200 kN/m Mẫu thứ hai cắt máy cắt phẳng với áp lực nén pháp tuyến p = 200 kN/m xác định cường độ chống cắt f 90 kN/m Hãy xác định lực dính đơn vị đất Giá trị ứng suất lớn làm cho mẫu đất ba trục bị phá hoại Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page Bài tập ơn tập Chương 2: Tính chất học đất_Phần 3 Giá trị ứng suất pháp ứng suất tiếp mặt phá hoại mẫu cắt trục Giá trị ứng suất tiếp lớn Phương mặt phẳng ứng suất lớn nhỏ với phương đứng Phương mặt ứng suất tiếp lớn với phương ngang Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page Bài tập ôn tập Chương 3: Ứng Suất Trong Đất Bài Một bình chứa đất có khối lượng riêng bão hòa 2.0 Mg/m3 Tính ứs tổng, trung hòa & hiệu cao trình A khi: (a) mực nước cao trình A (b) mực nước dâng lên đến cao trình B Bài Cho lớp đất hình u cầu tính ứng suất tổng ứng suất hiệu điểm A Bài Vẽ biểu đồ ứng suât tổng, ứng suất hiệu áp lực nước lỗ rỗng theo chiều sâu cho mặt cắt Bài Một lớp sét cứng dày 10m nằm lớp cát tầng nước có áp Tính chiều sâu H lớn đào lớp sét Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page Bài tập ôn tập Chương 3: Ứng Suất Trong Đất Bài Đáy móng CT có L = 10m; b = 5m, chịu tải trọng thẳng đứng phân bố hình thang tải trọng ngang phân bố hình u cầu: Tính vẽ biểu đồ s tăng thêm z tổng ứng suất tăng thêm θ đường thẳng đứng qua góc móng A, góc móng B tâm móng O độ sâu 6m Bài 6: Cho q = 200 kN/m2, B = 6m, z = 3m Xác định ứng suất tăng thêm theo phương đứng x = ∓9; ∓6; 0m Bài Cho móng băng có bề rộng b = 6m tải trọng tác dụng lên móng cho hình vẽ Tính vẽ biểu đồ ứng suất tăng thêm điểm nằm đường thẳng đứng qua điểm A Vẽ đến độ sâu z = m 200 kPa A Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi 100 kPa B Page Bài tập ôn tập Chương 6: Sức chịu tải Bài 1: Một móng băng có bề rộng B= 10m, độ chơn móng hm=1.5m Trọng lượng riêng khô đất đn= 15 kN/m3, tỷ trọng hạt Gs = 2.7, độ ẩm tự nhiên w = 30%, độ ẩm ứng với trạng thái bão hòa w = 40%, góc ma sát = 25o, lực dính c=16 kN/m2 Hãy xác định sức chịu tải P1/4 trường hợp: 1) Khi mực nước ngầm ngang mặt đất tự nhiên 2) Khi mực nước ngầm ngang cao trình đáy móng Bài 2: Cho móng vuông, với Df = m, = 16.5 kN/m3 ’ = 30°, c' = 0, tổng tải trọng cho phép Qall = 3350 kN, FS = Hãy xác định kích thước móng để đảm bảo điều kiện sức chịu tải Dùng phương trình Terzaghi Bài 3: Một móng vng có kích mặt 2.0 m x 2.0 m Đất có góc ma sát ’ = 20°, c' = 13.2 kN/m2 Trọng lượng đơn vị đất, , 17.6 kN/m3 Hãy xác định tổng sức chịu tải cho phép thực móng với hệ số an tồn (FS) Biết độ sâu đặt móng (Df) 1.5m xảy phá hoại cắt tổng thể đất Bài 4: Một móng vng có kích mặt 3.0 m x 3.0 m Đất có góc ma sát ’ = 20°, c' = 14 kN/m2 Trọng lượng đơn vị đất = 17.5 kN/m3 Hãy xác định tổng tải trọng cho phép móng với hệ số an tồn FS= Biết độ sâu đặt móng (Df) 1.5m xảy phá hoại cắt tổng thể đất Bài 5: Cho móng vng hình Hãy xác định sức chịu tải cho phép theo Terzaghi Hệ số an toàn FS=3 = 16 kN/m3 0,5 m c = Kpa Mực nước đất sat = 18,6 kN/m3 0,7 m 1,2 m Bài 6: : Cho móng băng có bề rộng b=10m đất có tiêu sau γ = 18 kN/m3,ứng với độ bão hồ S=100%, góc ma sát Φ’ = 260 lực dính đơn vị c’ = 15 kN/m2 Tính sức chịu tải cho phép theo Terzaghi với hệ số an toàn Fs=3 Mực nước ngầm ngang mặt đáy móng, chiều sâu đặt móng Df=1,5m Bài7: Cho móng băng bề rộng B=10m đặt bão hồ nước có tiêu sau: Góc ma sát = 180, lực dính đơn vị C = 16 kN/m2, trọng lượng riêng tự nhiên = 18 kN/m3 Chiều sâu đặt móng = 2m Hãy xác định tải trọng giới hạn Po P1/4 trường hợp sau: 1.Mực nước ngầm nằm ngang mặt đất tự nhiên 2.Mực nước ngầm nằm ngang đáy móng Bộ mơn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page Bài tập ôn tập Chương 7: Áp lực đất lên tường chắn Bài Tường chắn cao H= 5m, đất đắp sau tường có γ = 18.5 kN/m3; c = 12 kPa; 𝜙 = 150 chịu tải trọng phân bố với cường độ q = 15 kpa Yêu cầu: 1) Vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất tác dụng lên tường chắn đất theo độ sâu 2) Xác định điểm đặt, phương, chiều trị số tổng áp lực đất tác dụng lên tường Bài Tường chắn chiều cao H= 6m hình, đất đắp sau tường gồm lớp: + Lớp cát có H1 = 2.5m, dung trọng tự nhiên γ = 16.2 kN/m3; 𝜙 = 270; + Lớp sét có dung trọng bão hòa γsat = 18kN/m3, c = 12 kPa; 𝜙 = 100 Cho biết mực nước ngầm ngang cao trình đáy Lớp Hãy vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất tác dụng lên tường chắn đất theo chiều sâu; xác định điểm đặt, phương, chiều trị số tổng áp lực đất tác dụng lên tường Bài 3: Một tường chắn đất cao 9m, chống giữ loại đất có trọng lượng đơn vị γ = 18 kN/m3; góc ma sát 𝜙 = 250, lực dính đơn vị c = 12 kPa Trên đỉnh tường có tải trọng phân bố liên tục với cường độ q = 12 kN/m2 Hãy vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất chủ động Rankine lên tường, xác định phương, chiều, điểm đặt trị số tổng áp lực đất Bài 4: Cho tường chắn với chiều cao H=10m hình bên Giả thiết tường cứng tuyệt đối, lưng tường thẳng đứng, bỏ qua ma sát lưng tường đất đắp Đất đắp sau tường đồng chất có: =17kN/m3, sat=20kN/m3, c'=10 kN/m2, '=22o Mặt đất sau tường nằm ngang Mực nước ngầm cách đỉnh tường H1=4m Tải trọng phân bố đỉnh tường q=20 kN/m2 Yêu cầu: 1) Vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất tác dụng lên tường chắn đất theo chiều sâu 2) Xác định tổng áp lực đất phương, chiều, điểm đặt Bộ mơn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page ... - 20) = 75.9 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Vì số dẻo PI mẫu nằm phía đường thẳng A nên mẫu phân loại CH Hình VD 3.1 Bộ mơn Địa Kỹ Thuật – Trường... luật Daxcy cho đất thí nghiệm Bộ mơn Địa Kỹ Thuật – Đại Học Thủy Lợi Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT PHẦN 1: BÀI TẬP THAM KHẢO Bài 1: Cho mẫu đất ẩm vào hộp đựng... là: s we 1 e w s w 1 e =758 kg/m3 Bộ môn Địa Kỹ Thuật – Trường Đại học Thủy Lợi (2-18) Page Bài tập Địa Kỹ Thuật 2012 Bài 5: Ví dụ tham khảo 3.1: Cho kết phân tích hạt tiêu