30/08/2016 CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT §1 Khái niệm chung CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) §4 Dự báo độ lún theo thời gian CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT §1 Khái niệm chung CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT §1 Khái niệm chung * Tải trọng CT tác dụng bị biến dạng - Biến dạng nén theo phương đứng dẫn đến chuyển vị đứng quan trọng quan tâm - Chuyển vị đứng mặt đất chuyển vị đứng CT lún - Do độ rỗng đất lớn độ lún đáng kể - Nền bị lún ảnh hưởng đến CT: điều kiện sử dụng giảm sút; ảnh hưởng đến kết cấu CT Việc dự báo độ lún cuối cùng, độ lún thời điểm quan trọng khơng thể bỏ qua * Các mơ hình dự báo lún: - Mơ hình biến dạng tuyến tính theo LTĐH; - Mơ hình nén lún chiều §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH Xuất phát từ thí nghiệm bàn nén: tải trọng đủ bé Lún đất tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH N n t coi mơi ng liên c, ng t, đàn hồi tuyến tính Quan hệ tải trọng – độ lún tuyến tính Mơ nh n n ng n nh c trưng mơ hình (hay tham số mơ hình): • Mơ đun • Hê sơ n n ng, E0, ng ngang, 0 30/08/2016 §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH Kết BT Boussinesq Nội dung phương pháp a Lún tải trọng tập trung thẳng đứng P mức mặt đất gây - Chuyển vị theo phương đứng w M(x, y, z) đất: P - R: khoảng cách từ điểm đặt lực đến điểm xét M(x, y, z) x x y z r R x2y2z2 M(x, y, z) z b Lún tải trọng phân bố mặt đất gây Lấy diện tích chịu tải vơ nhỏ dF = dd coi tải trọng tác dụng lực tập trung tương đương dP= p(, )dF = p(, )dd Tích phân tồn diện tích F ta có độ lún M: F o2 Eo p ( , ) ( x ) ( y ) dF + (x, y): tọa độ điểm cần tính lún; + (, ): tọa độ phạm vi đặt tải trọng có cường độ p(, ) §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH P (1 o2 ) Eo r (2) r x2 y §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH * TH tải trọng phân bố p diện chữ nhật lxb - Độ lún TH tải trọng phân bố S ( x, y ) o2 p * f (l , b , x , y ) Eo (4) - M tâm diện chịu tải: (x = 0, y = 0): f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.o (o: bảng V.1) S ( x, y ) l b o2 p b. o Eo o f - M góc diện chịu tải: (x = l/2, y = b/2): f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.c (c = 2o: bảng V.1) S (x, y) 1 Eo o p b c l b c f §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH Xác định đặc trưng biến dạng Eo, o c Lún móng cơng trình - Móng CT thường có độ cứng tương đối lớn so với đất coi độ lún điểm móng tải trọng phân bố Độ lún móng: o2 S p gl b.const Eo w ( x , y ,0 ) S ( x , y ) - r: khoảng cách mặt đất từ điểm cần tính lún đến điểm đặt lực §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH S ( x, y ) (1) P(1 o ) z2 2(1 o ) 2E R3 R - Chuyển vị đứng điểm mặt đất w(x, y, z) độ lún S(x, y) điểm Thay z = vào (1): R y w(x, y, z) l b const f + const: hệ số phụ thuộc hình dạng móng; + pgl: tải trọng gây lún, pgl = ptx - gtb.hm * Các đặc trưng Eo, o đất xác định TN - TN xác định Eo: + TN trường: TN bàn nén (kết tương đối tin cậy); dự báo dựa theo kết SPT, CPT… + TN phòng: TN nén chiều mẫu nguyên dạng với hệ số hiệu chỉnh theo công thức: Eo = k.En k = f(hệ số rỗng ban đầu đất); - Xác định o: + TN phòng: nén trục; + tra bảng 30/08/2016 §2 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình LTĐH CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT Phạm vi áp dụng * Dự báo độ lún cuối cách áp dụng trực tiếp kết LTĐH sử dụng trường hợp đồng biến dạng tuyến tính - Nền coi đồng đất phạm vi chịu lún (phạm vi chịu ảnh hưởng tải trọng) có loại đất - Sơ bộ, phạm vi chịu lún Hn = (2 3)b, b bề rộng móng §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) p b BT nén chiều thực tế Mơ hình tính lún chiều a TN nén chiều khơng nở ngang * Ban đầu: mẫu có chiều cao ho, hệ số rỗng eo * Gia tăng tải trọng Ds: mẫu lún đoạn S, hệ số rỗng e1 Với giả thiết Vh = const Độ lún mẫu xác định theo: S eo e1 a ho Ds ho mv Ds ho eo eo BT nén chiều: có chiều dày hữu hạn h nằm tầng đá cứng chịu tải trọng phân bố h khắp bề mặt - Trước tác dụng p: chịu tác dụng trọng lượng thân + Ứng suất nén theo phương đứng so(z) = g.z = f(z) hệ số rỗng ban đầu eo(z) = f(s) = f(so(z)) = f(z) + Đơn giản: coi hệ số rỗng ban đầu hệ số rỗng đất độ sâu lớp chịu ứng suất nén h 2 h h 2 so z g eo f s so g §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) b BT nén chiều thực tế (tiếp) - Sau tác dụng p ổn định: ứng suất nén thẳng đứng tăng thêm lượng Ds(z) = p (do có chiều dày hữu hạn chịu tải phủ kín khắp bề mặt) trở thành: s1(z) = so(z) + Ds(z) = g.z + p = f(z) hệ số rỗng e1(z) = f(s) = f(s1(z)) = f(z) + Đơn giản: coi hệ số rỗng sau chịu tải hệ số rỗng đất độ sâu lớp chịu ứng suất nén: h 2 h h s1 z g p e1 f s so g p * Độ lún S eo e1 a h Ds h mv Ds h mv p.h eo eo §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) Tính lún tải trọng phân bố mặt đất gây Tính lún dựa theo đường cong nén e = f(s) * Trước tác dụng tải: chịu tác dụng trọng lượng thân Ứng suất nén so(z) = f(z, g(z)) hệ số rỗng ban đầu eo(z) = f(so(z)) * Sau tác dụng tải: ứng suất nén thẳng đứng đất: s1(z) = so(z) + Ds(z) hệ số rỗng e1(z) = f(s1(z)) 30/08/2016 §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) Để áp dụng kết BT chiều, chia thành nhiều lớp phân tố mỏng cho phạm vi lớp phân tố thay đổi Ds đủ bé để coi phân bố có đường cong nén §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) * Gọi số lớp phân tố n, chiều dày lớp hi, độ lún lớp phân tố Si xác định theo Si eoi e1i a hi Ds i hi mvi Ds i hi eoi eoi n * Độ lún - Chiều dày lớp phân tố hi b/4 (b: bề rộng diện chịu tải) lần bề rộng móng kể từ đáy móng §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) Dsi: ứng suất lớp phân tố thứ i tải trọng gây Dsi = ki.p; ki: hệ số ứng suất lớp phân tố thứ i: ki = f(a =l/b; zi/b) zi: độ sâu kể từ đáy móng đến lớp phân tố thứ i; n n: số lớp phân tố dự báo lún H n hi lấy cho: i 1 Hn: chiều dày vùng chịu nén s o ( z ) ³ 5.s ( z ) chiều dày kể từ đáy móng đến độ sâu thỏa mãn điều kiện: o (z) ³10 (z) S Si i 1 eoi, e1i: hệ số rỗng đất lớp phân tố thứ i trước có tải trọng CT sau có tải trọng CT; eoi e1i xác định đường cong nén tương ứng với s’oi s’1i = s’oi + Dsi; s’oi, s’1i: ứng suất nén lớp phân tố thứ i trước có tải trọng sau có tải trọng; §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) Tra hệ số rỗng theo đường cong nén e = f(s) e eoi e1i s soi s1i s s §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) §3 Dự báo độ lún cuối theo mơ hình nén lún chiều (phương pháp cộng lún lớp) Lún móng cơng trình Quy ước: z = mức đáy móng - Ứng suất trước có CT: soi(z) = gtb.hm + f(z, g(z)) eoi(z) = f(soi(z)) (tra theo đường cong nén); Tính lún dựa theo đường cong nén e = f(s) (tiếp) si: ứng suất lớp phân tố thứ i tải trọng gây si = ki.p; ki: hệ số ứng suất lớp phân tố thứ i: ki = f(a =l/b; zi/b) zi: độ sâu kể từ đáy móng đến lớp phân tố thứ i; n n: số lớp phân tố dự báo lún lấy H hi n cho: i 1 Hn: chiều dày vùng chịu nén s (z) ³ 5.s (z) o gl chiều dày kể từ đáy móng s (z) ³10 s đến độ sâu thỏa mãn điều kiện: o gl (z) - Ứng suất sau có CT: s1i(z) = soi(z) + sgl-i(z) e1i(z) = f(s1i(z)) (tra theo đường cong nén); sgl-i(z) = ki.pgl gtb: trọng lượng riêng trung bình đất từ đáy móng trở lên; hm: độ sâu đặt móng 30/08/2016 Biểu đồ ứng suất đáy móng h1 g (e,s)1 Biểu đồ ứng suất đáy móng sz h1 g (e,s)1 zi h2 g (e,s)2 soi sgl-i i so soi zi h2 g (e,s)2 sgl s1i (e,s)3 sz i Trình tự bước tính tốn sau: so z BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG • B1 Tính áp lực gây lún mức đáy móng, pgl = ptx – g.hm • B2 Vẽ biểu đồ ứng suất: so, sgl • B3 Xác định chiều dày vùng nén lún Hn Mặt đất nhiên chiều dày kể từ đáy móng đến độ sâu thỏa mãn điều kiện: s bt ( z) ³ 5.s gl ( z) sbt ( z) ³ 10.s gl ( z) Hoặc • B4 Chia vùng nén lún thành lớp phân tố có chiều dày hi (b/4 i i c p n y ng) • B5 Xác định soi, s1i: ứng suất nén lớp phân tố thứ i trước có tải trọng sau có tải trọng; soi = sbti = gi.zi ng p, Si, đô PHÂN CH N n a c nh đô n n, S NG CÔNG NH n riêng tự sz h1 g1 e1 ,s1 O zi Dsgl-i so i h2, g2 e2 , s2 Dsgl i s1 s1i = soi + sgli • B6 Sử dụng đường cong nén s1 s1i (e,s)3 z sgl-i i a s0 O Mặt đất tự nhiên 0.6 e h1, g1 sz 0.5 O s (KPA) z N Dư o n a ng BTCT ch c y 2.5 x 4.0 (m) t sâu 1.5m n hai (02) p nh ve o i ng p c trung nh y ng, ptx = 210 kPa o c nh t ly n a t cho ng sau o c c m t n đô sâu 4m 0.4 200 400 600 zi 0.6 e Dsgl- so i i h2, g2 0.5 Tên t i s1 s1 s (kPa) t i 0.4 200 400 e e Si oi 1i hi 1 eoi 600 t z u g y (kN/m3) (m) t D W (%) e1 m e2 e3 n e4 4.0 17.0 2.68 25 0.850 0.800 0.770 0.755 - 20.0 2.65 - 0.550 0.510 0.495 0.480 s0 30/08/2016 §4 Dự báo độ lún theo thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT Độ lún tính độ lún tổng cộng đất o Nước dừng thoát o Toàn tải trọng hạt đất chịu Đối với đất hạt mịn vài tháng đến vài năm để đạt độ lún tổng §4 Dự báo độ lún theo thời gian Lún theo thời gian St ? U t (%) Sau đạt độ lún tổng ? St S Lún thời điểm t Độ cố kết Cô t a t t o a Lún ổn định c Hai dạng cố kết: Cố kết tượng biến dạng đất kéo dài theo thời gian o Cố kết sơ cấp chủ yếu liên quan đến thoát nước lỗ rỗng; o Cố kết thứ cấp chủ yếu liên quan đến xếp lại vị trí tương đối hạt đất §4 Dự báo độ lún theo thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN 5.2 Độ lún đất thời điểm t -Độ cố kết U 5.1 Lý thuyết cố kết thấm chiều terzaghi Mô tả vấn đề: §4 Dự báo độ lún theo thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN • Độ lún thời điểm t Ds Lớp đất thấm • Nền đất chịu nén chiều dày hữu hạn h • Dưới lớp đất thoát nước tốt (cát,…) h Tv S (t ) mv p.h 1 e S U (Tv ) Lớp đất chịu nén • tải trọng phân bố toàn bề mặt • Xác định độ lún thời điểm t: S(t) Lớp đất khơng thấm • Đơ t U(Tv) a n Giả thiết bản: U (Tv ) Cố kết nước Nền đất đàn hồi tuyến tính: Eoed = const Đất sét đồng bão hòa nước Định luật Darcy nghiệm với I0 = Trong đo: Tv Cv h2 2 e 2 Tv t Hạt đất nước không nén Đặc trưng thấm không thay đổi kv = const §4 Dự báo độ lún theo thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN 5.3 Thời gian lún (Thời gian đạt độ cố kết U yêu cầu) • Đơ Tv t U u cầu Cv h2 t §4 Dự báo độ lún theo thời gian 5.4 Trình tự tính tốn lún theo thời gian (trường hợp thấm chiều) B1 Tìm pgl tính toán độ lún ổn định S (các phương pháp nêu) t= Tv từ mối quan hệ U=f(Tv) U (Tv ) 2 e 2 Tv h Cv Tv B2 Cho số thời gian t1, t2 …tn Tính Tv Từ Tv tra U S t U t S Phân biệt trường hợp thường gặp Ds Ds Thấm Thấm Cho trước S h/2 Cho trước U(t) 10%, 20% 90% Tính ta Tv t h h/2 Lớp đất không thấm Thấm S t U t S Vẽ St - t 30/08/2016 Dự báo độ lún theo thời gian đất CT * Độ lún thời điểm t dự báo cách áp dụng gần mơ hình cố kết chiều mở rộng coi biểu đồ phân bố ứng suất gây lún theo độ sâubcó dạng tam giác:b p p s s z z 2h s z z Sơ đồ a Sơ đồ b b b sz sz hs h = 2hs hs z z Sơ đồ c o b 2h 2h s s z - Sơ đồ c: Lớp đất có tính thấm thấp nằm lớp có tính thấm cao, cố kết xảy lớp nằm coi thoát nước chiều: chiều dài đường thoát nước 1/2 chiều dày lớp giữa: h = ho/2 - Sơ đồ d: Đỉnh biểu đồ ứng suất gây lún nằm tầng cứng khơng nén lún xảy phần lại Trường hợp tầng cứng đồng thời không thấm nước, cố kết xảy với chiều thoát nước lên trên, chiều dài đường thoát nước chiều dày lớp đất cố kết; ngược lại: chiều dài đường thoát nước 1/2 chiều dày lớp đất Sơ đồ d b h * Chiều dài đường thoát nước tốc độ cố kết phụ thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể mà áp dụng sơ đồ sau: - Sơ đồ a: Đỉnh biểu đồ ứng suất nằm mặt không nước, tính thấm xuống sâu bé: lấy chiều dài đường thoát nước (chiều dài đường thấm) h = 2hs Độ cố kết U(t) lấy theo sơ đồ mở rộng với hệ số cố kết tương đương Cvm = ΣCvi.hi/2hs - Sơ đồ b: Đỉnh biểu đồ ứng suất gây lún nằm lớp cát có tính thấm cao, nước chiều: chiều dài đường thoát nước h = hs z ... 0 .5 Tên t i s1 s1 s (kPa) t i 0.4 200 400 e e Si oi 1i hi 1 eoi 600 t z u g y (kN/m3) (m) t D W (%) e1 m e2 e3 n e4 4.0 17.0 2.68 25 0. 850 0.800 0.770 0. 755 - 20.0 2. 65 - 0 .55 0 0 .51 0 0.4 95. .. thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN 5. 2 Độ lún đất thời điểm t -Độ cố kết U 5. 1 Lý thuyết cố kết thấm chiều terzaghi Mơ tả vấn đề: §4 Dự báo độ lún theo thời gian BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO... s1 s1i (e,s)3 z sgl-i i a s0 O Mặt đất tự nhiên 0.6 e h1, g1 sz 0 .5 O s (KPA) z N Dư o n a ng BTCT ch c y 2 .5 x 4.0 (m) t sâu 1.5m n hai (02) p nh ve o i ng p c trung nh y ng, ptx = 210 kPa o c