Bai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếu

Bai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếu

Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Nhiệm vụ 3: Phương pháp gia tải trước Câu 1: (1) Người ta muốn xây dựng nhà kho có tải phân bố q 1=40kPa Hãy dự báo lún cuối cùng: Chia đất thành lớp nhỏ hình tốn gồm: lớp dày 2m, lớp dày 2.5m lớp dày 3m Lớp 1: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'    u1  19*  10*2  18kN / m  o' 18   9kN / m 2 ' ' 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:    o1(1/2)   z   40  49kN / m - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  o' 1(1/2)  3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p1 = ’01(1/2) =9 kN/m2 5/ Chập ’01(1/2) ’1 lên đường e - lg’, tính e1: so sánh ta có ’1’p1 � e1  Cc1 *(log( 1' )  log( '01(1/2) ))  0.012*(log(49)  log(9))  0.0088 6/ Lún cuối cùng: Sc1  e1 0.0088 * H1  *  0.0117 m  e01  0.5 Lớp 2: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'   o'  (  u2 )  18  (16* 2.5  10* 2.5)  33kN / m - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  o' 2(1/2)   o'   o' 18  33   25.5kN / m 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:  '2   o' 2(1/2)   z  25.5  40  65.5kN / m 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 = ’02(1/2) =25.5 kN/m2 5/ Chập ’02(1/2) ’2 lên đường e - lg’, tính e2: so sánh ta có ’2’p2 � e2  Cc *(log( ' )  log( '02(1/2) ))  0.4*(log(65.5)  log(25.5))  0.1639 Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu 6/ Lún cuối cùng: Sc  GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch e2 0.1639 * H2  * 2.5  0.1951m  e02  1.1 Lớp 3: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'   o'  (  u3 )  33  (16*3  10*3)  51kN / m - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  '   o' 33  51  o' 3(1/2)  o   42kN / m2 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:  '3   o' 3(1/2)   z  42  40  82kN / m 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p3 = ’03(1/2) =42 kN/m2 5/ Chập ’03(1/2) ’3 lên đường e - lg’, tính e3: so sánh ta có ’3’p3 � e3  Cc *(log( 3' )  log( '03(1/2) ))  0.4*(log(82)  log(42))  0.1162 6/ Lún cuối cùng: Sc  e3 0.1162 * H3  *3  0.166 m  e03  1.1 Vậy độ lún cuối mặt tự nhiên: Sc = Sc1+ Sc2+ Sc3 = (0.0117 + 0.1951 + 0.166)m = 0.373 m Bảng tổng hợp độ lún cuối (2) Cao trình mặt đất thay đổi so với tự nhiên: Để giảm lún sau xây dựng kho, người ta dùng giải pháp gia tải trước với q2=60kPa Sau thời gian, mà cố kết hồn tồn tức cơng trình đạt độ lún cuối tương ứng với gia tải q2, người ta tiến hành dỡ tải Tương tự phần (1) ta thay q q2 ta độ lún cuối theo bảng tổng hợp sau: Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Sau dỡ tải: - Lớp 1: bỏ qua (vì khơng xác định Cr) - Lớp 2: e2 = Cr*(log'o(1/2) – log’) = 0.08*(log25.5-log85.5) = -0.042 Nền đàn hồi lại khoảng: H1  e2 * H2  e02 Hệ số rỗng thay đổi: e02 = e0 - e02 = 1.1 – 0.21 = 0.89 => H1  e2 0.042 * H2  *(2.5  0.25)  0.05 m  e02  0.89 - Lớp 3: e3 = Cr*(log'o(1/2) – log’) = 0.08*(log42-log102) = -0.031 Nền đàn hồi lại khoảng: H  e3 * H3  e03 Hệ số rỗng thay đổi: e03 = e0 - e03 = 1.1 – 0.154 = 0.946  H  e3 0.031 * H3  *(3  0.22)  0.044 m  e03  0.946  Cả lớp sét đàn hồi lại là: H = H1 + H2 = -0.05+(-0.044) = -0.094 m Vậy sau dỡ tải cao trình mặt đất tự nhiên lún xuống khoảng bằng: h = Sc +H = 0.485-0.094 = 0.391m (3) Ứng suất tiền cố kết độ sâu: + Tại độ sâu 3.25m: gia tải sau thời gian đến cố kết hoàn tất, nên ứng suất tiền cố kết độ sâu 3.25m USHH điểm lớp sét sau gia tải q2 => 'p =' = 85.5 kPa + Tại độ sâu 6m: gia tải sau thời gian đến cố kết hoàn tất, nên ứng suất tiền cố kết độ sâu 6m USHH điểm lớp sét sau gia tải q => 'p =' = 102 kPa (4) Sau dỡ tải q2, người ta xây dựng kho Khi độ lún cuối tải nhà kho q1 là: Lớp 1: bỏ qua Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Lớp 2: Sau dỡ tải: + Hệ số rỗng thay đổi: e2 = e0 - e02 - e2 = 1.1 – 0.21 + 0.042 = 0.932 + Chiều dày thay đổi: H02 = H - S2 - H1 = 2.5 – 0.25+ 0.05 = 2.3m 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa: không đổi  o'   o' 18  33   25.5kN / m 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải: không đổi  o' 2(1/2)   '2   o' 2(1/2)   z  25.5  40  65.5kN / m 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 = 85.5 kN/m2 5/ Chập ’02(1/2) ’2 lên đường e - lg’, tính e2: so sánh ta có ’2’p2 � e2  Cr *(log( '2 )  log( '02(1/2) ))  0.08*(log 65.5  log 25.5)  0.033 6/ Lún cuối cùng: Sc  e2 0.033 * H2  * 2.3  0.039 m  e2  0.932 Lớp 3: Sau dỡ tải: + Hệ số rỗng thay đổi: e3=- e03 - e3 = 1.1 – 0.154 + 0.031 = 0.977 + Chiều dày thay đổi: H03=H – S3 - H2 = – 0.22+ 0.044 = 2.824m 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa: không đổi  o'   o' 33  51 '  o 3(1/2)    42kN / m2 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải: không đổi  '3   o' 3(1/2)   z  42  40  82kN / m 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p3 =  kN/m2 5/ Chập ’03(1/2) ’3 lên đường e - lg’, tính e3: so sánh ta có ’3’p3 � e3  Cr *(log( 3' )  log( '03(1/2) ))  0.08*(log(82)  log(42))  0.023 e3 0.023 * H3  * 2.824  0.033m  e3  0.977 Nhóm học viên thực hiện:1Nhóm Lớp: D01701 Sc  Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch 6/ Lún cuối cùng: Vậy độ lún cuối mặt tự nhiên: Sc = Sc2+ Sc3 = (0.039 + 0.033)m = 0.072 m Bảng tổng hợp độ lún cuối Câu 2: (1) Dự báo độ lún cuối cùng: (bỏ qua biến dạng lớp cát) Chia đất thành lớp nhỏ hình vẽ Lớp Cát 1: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'    u1  16*1   16kN / m  o' 16 - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:     8kN / m 2 ' ' 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:    o1(1/2)   z   40  48kN / m ' o1(1/2) Lớp sét 1: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'   o'  (  u2 )  16  (20.6*  10* 2)  37.2kN / m - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  o' 2(1/2)   o'   o' 16  37.2   26.6kN / m 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:  '2   o' 2(1/2)   z  26.6  40  66.6kN / m2 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 =  kN/m2 5/ Chập ’02(1/2) ’2 lên đường e - lg’, tính e2: so sánh ta có ’2>’p2>’02(1/2) � e2  Cc *(log( ' )  log( ' p ))  Cr *(log( ' p )  log( '02(1/2) ))  0.55*(log 66.6  log 50)  0.06*(log 50  log 26.6)  0.085 e 0.085 * H2  *  0.11m c  Nhóm Nhóm học viên thực Shiện:  e01  0.54Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch 6/ Lún cuối cùng: Lớp cát 2: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'   o'  (  u3 )  37.2  (19*1.5  10*1.5)  50.7 kN / m2 - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  '   o' 37.2  50.7  o' 3(1/2)  o   43.95kN / m 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:  '3   o' 3(1/2)   z  43.95  40  83.95kN / m Lớp sét 2: 1/ Ứng suất hữu hiệu trước chất tải:  o'   o'  (  u4 )  50.7  (19.2*3  10*3)  78.3kN / m2 - Ứng suất hữu hiệu trước chất tải điểm giữa:  o' 4(1/2)   o'   o' 50.7  78.3   64.5kN / m 2 2/ Ứng suất hữu hiệu sau chất tải:  '4   o' 4(1/2)   z  64.5  40  104.5kN / m 3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng: e - lg’ 4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p4 =  kN/m2 5/ Chập ’04(1/2) ’4 lên đường e - lg’, tính e4: so sánh ta có ’4>’p4>’04(1/2) � e4  Cc *(log( ' )  log( ' p ))  Cr *(log( ' p )  log( '04(1/2) ))  0.6*(log104.5  log 65)  0.07*(log 65  log 64.5)  0.124 e4 0.124 * H4  *3  0.209 m 6/ Lún cuối cùng: Sc   e02  0.783 Vậy độ lún cuối mặt tự nhiên: Sc = Sc3+ Sc4 = (0.11 + 0.209)m = 0.319 m Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch (2) Vẽ biểu đồ lún cố kết theo thời gian Mất khoảng lún ổn định: Chọn mốc thời gian: t1= 0.2 năm, t2= 0.4 năm, t3= 0.75 năm, t4= năm, t5= 1.5 năm, t6= năm, t7= năm, t8= năm t9= năm - Lớp sét 1: Thoát nước chiều => Chiều dài đường thấm: Hdr = H/2 = 2/2 = 1m - Lớp sét 2: Thoát nước chiều => Chiều dài đường thấm: Hdr = H = 3m + Tính tham số thời gian lớp sét: Ti  Cvi * ti H dri + Tính độ cố kết trung bình Uavg1 lớp sét: dựa vào T vừa tính, nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan Das 2010) ta Uavg1 theo bảng tổng hợp sau: + Tính lún theo thời gian lớp sét: Sti = Uavgi * Sc + Tính lún theo thời gian lớp sét: Sti (cả lớp) = St (lớp sét 1)* Sti (lớp sét 2) Kết theo bảng tổng hợp sau: Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Do lớp sét cố kết nên khoảng tháng lún ổn định, lớp sét sau năm lún ổn định Khi Uavg ≈ 100% => St ≈ S∞ Lấy Uavg ≈ 99% tra bảng T = 1.781 �T = Cv T * H dr2 1.781*32 * t = 1.781 � t = = = 6.41(năm) H dr2 Cv 2.5 (3) Vẽ biểu đồ phân bố ALNLR USHH theo độ sâu sau tháng Các giá trị ALNLR USHH lớp sét * Vẽ biểu đồ phân bố ALNLR USHH theo độ sâu sau tháng: - Sau tháng: t   0.1667 12 - Lớp sét 1: Thoát nước 02 chiều => Hdr =1m Tham số thời gian: + Tại Z=1m: Tv1  Cv1 13 * t  *0.1667  2.1667 H dr Z - Tham số hình học: H   dr - Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan Das, 2010) Uz = 0.99 - Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.99*40 = 0.4 kN/m2 - Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 0.4 = 39.6 kN/ m2 Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch - Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+1*(20.6-10) + 39.6 = 66.2 kN/ m2 - Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = 10 + 0.4 = 10.4 kN/ m2 + Tại Z=2m: - Tham số hình học: Z  2 H dr - Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan Das, 2010) Uz = - Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 1*40 = kN/m2 - Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – = 40 kN/ m2 - Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10) + 40 = 77.2 kN/ m2 - Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = 2*10 + = 20 kN/ m2 - Lớp sét 2: Thoát nước 01 chiều => Hdr =3m Tv  Tham số thời gian: + Tại Z=1.5m: Cv 2.5 * t  *0.1667  0.046 H dr Z 1.5 - Tham số hình học: H   0.5 dr - Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan Das, 2010) Uz = 0.1 - Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.1*40 = 36 kN/m2 - Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 36 = kN/ m2 - Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10)+1.5*(19-10)+1.5*(19.2-10) + = 68.5 kN/ m2 - Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = (2+1.5+1.5)*10 + 36 = 86 kN/ m2 + Tại Z=3m: Z - Tham số hình học: H   dr - Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan Das, 2010) Uz = 0.004 - Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.004*40 = 39.84 kN/m2 - Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 39.84 = 0.16 kN/ m2 - Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10)+1.5*(19-10)+3*(19.2-10) + 0.16 = 78.46 kN/ m2 - Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = (2+1.5+3)*10 + 39.84 = 104.84 kN/ m2 Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Biểu đồ phân bố ALNLR USHH theo độ sâu  ’(z) * Giá trị ALNLR lớp sét: Dựa vào biểu đồ phân bố ALNLR USHH + Lớp sét 1: u1 = 10.4 kPa + Lớp sét 2: u2 = 86 kPa * USHH lớp sét: Dựa vào biểu đồ phân bố ALNLR USHH + Lớp sét 1:  ’1 = 66.2 kPa + Lớp sét 2:  '2 = 68.5 kPa (4) Người ta chất tải đồng thời q1 + q2 lên mặt Để lún 0.2m tháng 4.5 tháng lượng gia tải q2: - Lớp sét 1: S�  St U avg + Tham số thời gian: Tv1  Cv1 13 * t  * 4.5*  4.875 H dr 12 ( q  q2 ) Vì lớp sét cố kết nên Uavg1 = � St1 ( q1  q2 )  S� + Độ lún theo thời gian: Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang 10 Bài tập: Cơng trình đất yếu ( q1  q2 ) � St(1q1  q2 )  S�  Cc log GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch  '1  q * *H  '01(1/2)  e01 66.6  q * *2 26.6  0.54 66.6  q  0.714*log 26.6 � St(1q1  q2 )  0.55*log � St(1q1  q2 ) - Lớp sét 2: + Tham số thời gian: Tv  Cv 2.5 * t  * 4.5*  0.104 H dr 12 + Nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan Das 2010) ta được: Uavg2 = 0.363 ( q1  q2 ) St(2q1  q2 )  U avg * S� + Độ lún theo thời gian: � St(2q1  q2 )  0.363* Cc log  ' q * *H  '02(1/2)  e02 104.5  q * *3 64.5  0.783 104.5  q  0.366*log 64.5 � St(2q1  q2 )  0.363*0.6*log � St(2q1  q2 ) (q q )  St( q  q )  0.2m Theo đề ta có: St  St 2 2 � St  St(2q1  q2 )  St(2q1  q2 )  0.2 � 0.714*log 66.6  q 104.5  q  0.366*log  0.2 26.6 64.5 0.714 0.366 104.5  q � �66.6  q � � � log � �  log � �  0.2 26.6 64.5 � � � � 0.714 0.366 (66.6  q ) (104.5  q ) � log  log  0.2 10.41 4.595 Giải phương trình q2 = ………kPa Vậy để lún 0.2m 4.5 tháng cần lượng gia tải q2 = ………….kPa (5) Người ta dùng pp gia tải trước (q3) để xử lý trước xây dựng cơng trình Để loại bỏ hồn tồn độ lún cố kết sau tháng cần q3? (Sq3, t=6tháng) = (Sq1,t=∞) - Lớp sét 1: + Tham số thời gian: Tv1  Cv1 13 * t  *6*  6.5 H dr 12 Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang 11 Bài tập: Cơng trình đất yếu GVHD: TS Phạm Ngọc Thạch Vì lớp sét cố kết nên thời gian tháng đạt đến độ lún cuối nên xét đến lớp sét - Lớp sét 2: + Tham số thời gian: Tv  Cv 2.5 * t  *6*  0.139 H dr 12 + Nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan Das 2010) ta được: Uavg2 = 0.414 Ta có : S ( q3 ) t2  U avg * S ( q3 ) Mà  S�  Cc log ( q3 ) � �S ( q3 ) � 1) St(2q� St 0.209     0.505m U avg U avg 0.414  '02(1/2)  q * * H  0.505m  '02(1/2)  e0 64.5  q * *3  0.505 64.5  0.783 64.5  q � log  0.5 � q  139.47 kPa 64.5 � 0.6*log Vậy cần gia tải q3 = 139.47 (kPa) để loại bỏ hoàn toàn lún cố kết sau tháng Nhóm học viên thực hiện: Nhóm Lớp: D01701 Trang 12 ... 0. 033 6/ Lún cuối cùng: Sc  e2 0. 033 * H2  * 2 .3  0. 039 m  e2  0. 932 Lớp 3: Sau dỡ tải: + Hệ số rỗng thay đổi: e3=- e 03 - e3 = 1.1 – 0.154 + 0. 031 = 0.977 + Chiều dày thay đổi: H 03= H...  3 ’p3 � e3  Cr *(log( 3' )  log( ' 03( 1/2) ))  0.08*(log(82)  log(42))  0.0 23 e3 0.0 23 * H3  * 2.824  0. 033 m  e3  0.977 Nhóm học viên thực hiện:1Nhóm Lớp: D01701 Sc  Trang Bài. .. 3: e3 = Cr*(log'o(1/2) – log’) = 0.08*(log42-log102) = -0. 031 Nền đàn hồi lại khoảng: H  e3 * H3  e 03 Hệ số rỗng thay đổi: e 03 = e0 - e 03 = 1.1 – 0.154 = 0.946  H  e3 0. 031 * H3