SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN

05/09/2016 CHƯƠNG : SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG CHƯƠNG : SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 3: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO MẶT TRƯỢT CÓ DẠNG GIẢ ĐỊNH BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG * Nghiên cứu phá hoại trượt: TN bàn nén trường Tùy vào tính chất đất, độ cứng bàn nén độ sâu thí * Sức chịu tải giới hạn khả tiếp nhận tải trọng từ CT mà không gây tượng ổn định chung cho CT bên nghiệm mà bàn nén có hình thức phá hoại sau: - Độ lún bàn nén tăng liên tục với tốc độ không giảm - Bàn nén bị lún nhiều (độ lún bàn nén lớn); - Hệ thống thí nghiệm bị ổn định: đất đáy bàn nén bị đẩy trồi phía theo mặt trượt 05/09/2016 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Kết TN bàn nén trường p1 pgh t p(kPa) * Các giai đoạn làm việc đất (theo Gherxevanov) p1 P1 pg p(kPa) h Vùng nén chặt S S S Quan hệ S = f(p) Quan hệ S = f(t) với giá trị p khác BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG p1 P = Pgh P2 > P p1 pg pgh p(kPa) p(kPa) h Mặt trượt Vùng BD dẻo S Xuất ổn định hệ thống Đất bàn nén bị đẩy trồi phía S Độ lún bàn nén tăng liên tục Tải trọng ứng với xuất phá hoại nói gọi sức chịu tải giới hạn nền, kí hiệu pgh, gọi tắt sức chịu tải 05/09/2016 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG * Tải trọng cho phép tác dụng lên [p] - Tải trọng cho phép tác dụng lên ứng [p] với mức độ an toàn Fs [ p] = I Điều kiện CBGH điểm Nền đất bị ổn định cường độ đất bị phá hoại (mất khả chống cắt) * Khảo sát TTƯS M toán phẳng sau: p gh Fs - Kích thước đáy móng chọn cho: ptb  [p] p pmax  1,2[p] ptb, pmax: tải trọng tiếp xúc trung bình tải trọng tiếp xúc lớn đáy móng * Các phương pháp xác định sức chịu tải - Phương pháp CBGH: ứng dụng rộng rãi cho môi trường rời đồng nhất, mặt đất nằm ngang; - Phương pháp giả định mặt trượt: đánh giá mức độ ổn định thông qua dạng mặt trượt giả định trước BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH x s - TTƯS M = f(p, g, M) t M(x, z) a z BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH I Điều kiện CBGH điểm (tiếp) * Tương quan đồ thị biểu diễn TT CBGH điểm - Theo thuyết bền Mohr – Coulom: Điều kiện bền thiết lập sở so sánh ứng suất cắt sức chống cắt mặt phẳng đó: + Trạng thái cân bền khi: t < s; + Trạng thái CBGH khi: t = s = s.tgj + c t Điểm M: TT ổn định (1) s, t: ứng suất pháp ứng suất tiếp mặt phẳng qua M; j, c: đặc trưng chống cắt đất Điểm M đạt trạng thái CBGH cần có mặt phẳng qua M thỏa mãn điều kiện (1) j sc = c tgj s Điểm M: TT CBGH 05/09/2016 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH a Đất rời - Giả sử điểm M TT CBGH: vòng tròn Mohr ứng suất tiếp xúc với đường sức chống cắt Coulomb t * Điều kiện CBGH đất dạng khác a Đất rời t B j a O s3 C H D s1 B s j a t b Đất dính  O B  s3 C H D s1 s j a  O’ sc = c tgj O s3 C D s1 s BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH a Đất rời (tiếp) a Đất rời (tiếp) - Mỗi điểm vòng tròn Mohr biểu diễn ứng suất mặt phẳng qua M + Nếu mặt phẳng a qua M mặt trượt điểm nằm thấp đường sức chống cắt (điểm B) + Nếu mặt phẳng a qua M mặt trượt điểm điểm tiếp xúc vòng tròn Mohr ứng suất với đường sức chống cắt (điểm A) : góc nghiêng ứng suất toàn phần so với phương pháp tuyến mặt phẳng xét qua điểm M (góc lệch ứng suất) tgHOˆ B = BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH HB t a = = tg OH s a  điểm vòng tròn Mohr ứng suất ứng với mặt phẳng khơng phải mặt trượt có góc lệch  < j - Khi B  A mặt phẳng a trở thành mặt trượt  góc lệch ứng suất đạt giá trị cực đại max sin  max = AC s  s = OC s + s  điểm M TT CBGH max = j - Điều kiện CBGH Mohr – Rankine điểm có dạng 05/09/2016 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH b Đất dính Trường hợp tổng quát, điều kiện CBGH biểu diễn dạng khác ứng suất s1, s3, thay ứng suất thành phần sx, sz, txz: s 1,3 = (s x + s z )  (s x  s z ) + 4t xz2 - Giả sử điểm M TT CBGH t a Đất rời (tiếp) B j O Vậy, điều kiện CBGH điểm có dạng sc = c tgj sin  max = BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH - Điều kiện CBGH Mohr – Rankine điểm có dạng a  O’ s3 C D s1 s AC s1  s = O ' C s + s + 2c tgj BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH II Hệ phương trình VP CBGH Khảo sát TT CBGH phân tố tách lân cận điểm M(x,z) đất toán phẳng: b hoặc: p ¶s z ¶t xz + =gz ¶z ¶x ¶s x ¶t xz + =gz ¶x ¶z * Lưu ý: s = so + s 05/09/2016 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH II Hệ phương trình VP CBGH (tiếp) - Viết PT CB theo phương x, z ta có liên hệ vi phân C©n b»ng giới hạn:sin ¶s x ¶t xz + = gx ¶x ¶z ¶s z ¶t xz + =gz ¶z ¶x - gx, gz: lực thể tích có phân tố + gx = + gz trọng lượng riêng đất j = sin max = ¶t xz   z =  ¶x  Cân X: x = ảs x ảx Cân Z: s z s x  + 4t xz2  2c  s z + s x + tgj    ¶s + z =g ¶z ¶t zx + =0 ¶z  Ta có hệ PT VP CBGH Koetter (1903) GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH TRÊN + Đ/K BIÊN ĐỂ TÌM RA Pgh BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH III Lời giải Prandtl cho trường hợp g = * Giả sử tải trọng tác dụng độ sâu hm tải trọng giới hạn pgh: b pgh hm b pgh q D ’ a1 III C ’ a1 = (/4 – j/2) II r A A a2 a2’ ro I II B q = g.hm D a1 III III Lời giải Prandtl cho trường hợp g = * Giả thiết: - Trọng lượng riêng đáy móng g = 0; - Tất điểm thuộc khối ABCDA thỏa mãn điều kiện CBGH Mặt trượt ABCD mặt trượt cuối cùng; - Khối lăng thể trượt ABCD chia làm vùng: + Vùng CB chủ động (khu vực I); + Vùng CB bị động (khu vực III); + Vùng chuyển tiếp (khu vực II); C a2 = (/4 + j/2) 05/09/2016 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH * Sức chịu tải giới hạn xác định theo  c  + sin j  tgj c  p gh =  q + e  tgj   sin j tgj  j, c: đặc trưng chống cắt đất; q: phụ tải bên phạm vi đặt tải trọng giới hạn (tải trọng thay cho đất từ độ sâu đặt tải trở lên), q = g.hm p gh = q  1 + sin j  tgj   + sin j  tgj e + c e  1    sin j   tgj 1  sin j hay: pgh = Nq.q + Nc.c Nq, Nc: hệ số sức chịu tải = f(j) BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH IV Lời giải Terzaghi * Terzaghi thay góc giới hạn chủ động a2 góc j b pg q = g.hm q h D D A A j’ j ’ a1 a1 III III ro I II II C C r ’ B * Giả thiết: đất phạm vi CBGH cố thể, điều kiện CBGH xảy biên BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH * Sức chịu tải giới hạn xác định theo cơng thức * Bài tốn khơng gian q: tải trọng tương đương đất đáy móng (phụ tải): q = gtb.hm; gtb: trọng lượng riêng trung bình đất từ đáy móng trở lên; g: trọng lượng riêng đất đáy móng; Ng, Nq, Nc: hệ số sức chịu tải = f(j); j, c: góc ma sát lực dính đơn vị đất đáy móng; Móng tròn: a1 = 1,2; a2 = 1; a3 = 1,3; Móng vng: a1 = 0,8; a2 = 1; a3 = 1,3; Móng chữ nhật: a1, a2, a3: hệ số hiệu chỉnh hình dạng móng = f(a) 05/09/2016 BÀI 3: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO MẶT TRƯỢT CĨ DẠNG GIẢ ĐỊNH * Hình dạng mặt trượt đa dạng phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng - Nếu cấu trúc địa tầng có lớp đất khác hẳn đặc trưng chống cắt, mặt trượt mặt phẳng nối tiếp mặt phẳng nối tiếp mặt cong - Nếu đặc trưng chống cắt lớp đất khác khơng đáng kể mặt trượt có dạng mặt cong  Lực giữ K=  Lực gây trượt, lật Đối với mặt trượt hay tâm trượt giả định Giả thiết phương pháp: a Mặt trượt giả định phẳng, trụ tròn hay hỗn hợp phẳng-tròn (phù hợp cách tương trường) b Khối trượt vật rắn trạng thái cân giới hạn (có nghĩa có điểm mặt trượt giả thiết cân giới hạn ) Xét cân khối trượt rắn, trạng thái cân giới hạn với hệ số ổn định định nghĩa sau: HỆ SỐ AN TOÀN VỀ ỔN ĐỊNH LẬT M giữ Fs = HỆ SỐ AN TOÀN VỀ TRƯỢT  sức chịu cắt giới hạn Fs =  ứng suất cắt Đối với mặt trượt giả định ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH TRƯỢT NGANG Q chống trượt Fs = Q trượt Đối với mặt phẳng đáy móng hay mặt trượt giả định M lật Đối với tâm trượt giả định  Các hệ số ổn định K hệ số an toàn Fs phải lớn giá trị cho phép theo tiêu chuẩn, quy phạm ban hành: K(min) > [ K ] Fs(min) > [ Fs ] 05/09/2016 BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) Phương pháp giả thiết mặt trượt phẳng Ổn định mái đất Mái đất phần đất có mặt giới hạn mặt nghiêng H: chiều cao mái đất Mặt đỉnh mái Vai : góc mái Mái đất H Chân mái  Mặt trượt a TRONG NỀN ĐẤT CÁT Giả thiết:  Mặt trượt phẳng FE (trượt từ FE) D  Khối trượt ABCD rắn , trạng thái CBGH P1 Xét cân khối trượt ABCD C W s n = g z cos  R Hệ số an toàn phân tố đất: z B t sn A E  F t = g z cos sin P1  s s tgj g z.cos2  tgj tgj Fs = = n = = t t g z cos sin tg  BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) b TRONG NỀN ĐẤT SÉT Trong đó: Xác định độ sâu h để mái đất không bị trượt C Giả thiết: - Mặt trượt phẳng BA G a : N.tgj + c.BA A - Lực trượt : T G  tgj  cosa + Hệ số ổn định: K = G  sina K = T h Xét cân khối trượt: - Lực giữ B N - Khối trượt BAC  rắn, CBGH h2 G= g tg a ch sina c h  g h  tgj  cos 2a +  c  h  g h  cosa  sina 2.c g cosa  sina  cosa tgj  (1) Khảo sát hàm số (1): Đạt cực đại a = 450 + j/2 hmax = Sét c tg  450 + j / 2 túy (j=0) hmax = 4.c Fs  g g 05/09/2016 BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) Phương pháp giả thiết mặt trượt cung tròn Giả thiết: O - Mặt trượt trụ tròn Phương pháp Fellenius O - Khối trượt rắn, CBGH C B Xét cân khối trượt: b b Xi - Phân mảnh khối trượt a b a D Hệ số an toàn Fs Wi Pi+1 h Pi A c d Ti Ni E1 X2 a X1 E2 W a c O’ Một số tác giả Bishop, Fellenius, Terzaghi…đã đưa biểu thức xác định hệ số an toàn Fs sau: FR Fellenius giả thiết lực mảnh d ngược chiều nên triệt tiêu lẫn nhau, có nghĩa Ei+1 = Ei Xi+1 = Xi W a BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) Sử dụng hai phương trình cân tĩnh: Theo phương đứng phương dọc mảnh trượt n n F F R R FS = i =1 n i =1 với = I D n t i i Li  = W sin a i C B b b i a i =1 a D n   N U  tan j + C i i =1 n i = i n Wi sin i =1 ui bi cosa i i i =1 Wi sin Trong đó: Ui = i =1 n i =1 i =1 i i =1 F D O n t =  N U  tan j + C n F FS = n Phương pháp Bishop’s i =1 với ru = ui g hi Li  A E1 X2 a d c Bishop’s giả thiết lực tiếp tuyến giữ mảnh ngược chiều, có nghĩa Xi+1 = Xi Ei+1  Ei X1 E2 W c a FR d W a 10 05/09/2016 BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) n FS =  n  W.sin a i i =1 i i =1 BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) Cách xác định mặt trượt cung tròn  Cbi +  Wi  ui bi  tg j i    cos a i tg tg j i 1+ FS Đường cong hệ số an toàn  Ci ji : lực dính đơn vị góc nội ma sát đất  Li On  Đối với đất thông thường j  0; c  0, ta phải tìm dần  Theo kinh nghiệm, nhanh chóng ta tìm tâm trượt nguy hiểm sau: : chiều dài đáy dải thứ i ;  bi : chiều rộng dải thứ i ,  Wi : trọng lượng thân dải đất thứ I;  : góc tiếp tuyến với đáy dải thứ i với phương ngang ;  Ni : lực pháp tuyến đáy dải có chiều dài Li ; O1 O aB B C aA A H  H Mặt trượt 4.5H C ỨNG DỤNG P.M ĐỂ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ AN TOÀN Trước tiên tìm tâm cung trượt nguy hiểm với giả thiết đất có lực dính kết (j = 0, c0): O Xác định thơng qua góc aA , aB dựa vào bảng sau: aB A B C aA  H Mặt trượt Hệ số mái dốc : m aA (độ) 28 25 25 25 25 25 aB (độ) 34 35 35 36 37 37 11 ...05/09/20 16 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Kết TN bàn nén trường p1 pgh t p(kPa) * Các giai... với xuất phá hoại nói gọi sức chịu tải giới hạn nền, kí hiệu pgh, gọi tắt sức chịu tải 05/09/20 16 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG * Tải trọng cho... thái CBGH cần có mặt phẳng qua M thỏa mãn điều kiện (1) j sc = c tgj s Điểm M: TT CBGH 05/09/20 16 BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGH THEO PHƯƠNG