SAch Ap luc dat va tuong chan dat PHan truong PHiet

PHAN TRƯỜNG PHIỆT G IÁ O S TIẾN S ĩ ĐỊA K ĩ T H U Ậ T Án I i i p (Tất ĩ i p lỊỊU dU I tuvng chắn flat - v A Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi PHAN TRƯỜNG PHIỆT GIÂO s TIẾN s ĩ ĐỊA KĨ THUẬT Áp lục lát tuo ng chan trát NHÀ X U Ấ T BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2001 LỜI NÓI ĐẦU Tính tốn áp lực đất tường chắn đất m ột vein đề lớn địa kĩ thuật Trong năm gần đây, lí thuyết áp lực đất phát triển hoàn chinh thêm theo ba hướng chính: Hồn chinh cách giải theo lí thuyết cân giới hạn cho sơ đồ tường chắn thường gặp thực t ế nhằm lập hệ thống being biểu tiện dùng lập chương trình tính tốn máy tính điện tử ứng dụng lí thuyết phân mảnh (thỏi) vận dụng phép phân tích hệ thơng đ ể giảm bậc siêu tĩnh cùa băi toán đặng nâng cao hiệu phép tính m áy tính điện tử Hồn chinh lí thuyết áp lực đất Coulomb cho đất đắp thuộc loại đất dính đất có cốt giải xác cho trường hợp phức tạp lưng tường, mặt đất đắp tải trọng Kết đạt theo ba hướng nêu khẳng định tính ưu việt lí thuyết áp lực đất cùa Coulomb m ặc dù khới điểm xuất xa xưa (1776) Sai s ố tính tốn trường hợp tính áp lực đất động không đáng k ể trường hợp áp lực đất bị động với tường lưng nhám (có Ọo > 0,3cpj sai sơ' m ắc phải lớn Cuốn sách giới thiệu lời giải xác theo lí thuyết Coulomb áp lực đất chủ động với cúc sơ đồ tường chắn đất, m ặt đất đắp dạng tải trọng, thường gặp thực tế xây dựng dân dụng, giao thông vả thủy lợi Lời giãi náy đáp ứng tốt hai yêu cầu cần thiết: m ột xét áp lực nước lỗ rỗng âm khối đất đắp khơng bão hịa nước; xét tác dụng cùa cốt đất khối đất đắp Hai lập trình tính tốn dễ dăng với m ột thuật tốn mà tính tốn cho tất cà trường hợp tường chắn, m ặt đất đắp, loại tải trọng thường gặp theo nguyên lí cộng tác dụng Về áp lực đ ất tĩnh áp lực đất bị động, sách trình bày phương pháp tiến giới thiệu nhiều nước ngồi Chúng tơi hi vọng sách đáp ứnq yêu cầu thiết kế, học tập nghiên cứu Phan T rường Phiệt Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Chưong I NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Tường chắn cơng trình giữ cho mái đất đắp mái hố đào khỏi bị sạt trượt Tường chắn đất sử dụng rộng rãi ngành xây dựng, thủy lợi, giao thông Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối đất sau tường chịu tác dụng áp lực đất Trong cơng trình thủy cơng, có số phận kết cấu cơng trình khơng phải tường chắn đất có tác dụng tương hỗ với đất chịu áp lực đất giống tường chắn đất Do đó, khái niệm tường chắn đất mở rộng cho tất phận cơng trình có tác dụng tương hỗ đất tiếp xúc với chúng áp lực đất lên tường chắn hiểu áp lực tiếp xúc phận với đất Tường chắn đất cơng trình thủy cơng làm việc điều kiện khác so với điều kiện làm việc tường chắn đất giao thông xây dựng đặc điểm cơng trình thủy lợi định Đất đắp sau tường chắn, yêu cầu chống thấm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu cơng trình thủy cơng, thường dùng đất loại sét có tính chống thấm tốt Điều dẫn đến việc tính toán thiết kế tường chắn phức tạp so với trường hợp dùng đất loại cát đắp sau tường chắn I PHÂN LOẠI TƯỜNG CHAN đất Tường chấn đất thường phân loại theo bốn cách sau nhằm mục đích khác nhau: Phân loại theo độ cứng Biến dạng thân tường chắn đất (độ uốn) làm thay đổi điều kiện tiếp xúc lưng tường chắn với khối đất đắp sau tường, làm thay đổi trị số áp lực đất tác dụng lên lưng tường làm thay đổi dạng biểu đồ phân bố áp lực đất theo chiều cao tường Thí nghiệm G.A Đubrôva chứng tỏ tường bị biến dạng chịu áp lực đất biểu đồ phân bố áp lực đất có dạng đường cong (hình 1-1), phần thân tường bị biến dạng nhiều biểu đồ phân bố áp lực đất cong cường độ áp lực đất phần tăng lên (đường 2), chân tường có chuyển vị phía trước phần tường tăng lên Hình l - l nhiều, có đến 2,5 lần so với cường độ áp lực ban đầu, cường độ áp lực phần tường lại giảm (đường 3) Theo cách phân loại này, tường phân làm hai loại: tường cứng tường mềm Tường có biến dạng uốn chịu áp lực đất nêu đày gọi tường mềm tường mỏng Tường mềm thường gỗ, thép, bê tông cốt thép ghép lại Tường cừ xếp vào loại tường mềm Tường cứng khơng có biến dạng uốn chịu áp lực đất mà có chuyển vị tịnh tiến xoay Nếu tường cứng xoay quanh mép dưới, nghĩa đỉnh tường có xu hướng tách rời khỏi khối đất đắp chuyển vị phía trước nhiều thí nghiệm chứng tỏ biểu đồ phân bố áp lực đất rời có dạng đường thẳng có trị số cường độ áp lực đất lớn chân tường (hình I-2a) Đối với đất dính (đất đắp sau tường), theo kết thí nghiệm B.L Taraxơp biểu đồ phân bố áp lực đất có dạng cong có trị số cường độ áp lực lớn chân tường (hình I-2b) Nếu tường cứng xoay quanh mép trên, nghĩa chân tường rời khỏi khối đất đắp chuyển vị phía trước theo kết thí nghiệm nhiều tác giả (K Terzaghi, G.A Đubrơva, I.v Yarơpơnxki, I.p Prơkơíiep v.v ) biểu đồ phân bố áp lực đất (đất rời đất dính) có dạng cong, trị số lớn phụ thuộc vào mức độ chuyển vị tường vào khoảng phần lưng tường (hình I-2c) Tường cứng thường khối bê tông, bê tông đá hộc, gạch đá xây nên gọi tường khối Tường chấn bê tơng cốt thép có dạng tạo với phận khác cơng trình thành khung hộp cứng xếp vào loại tường cứng Như phân tích, cách tính tốn trị số áp lực đất lên tường cứng tường mềm khác Phân loại theo nguyên tắc làm việc Tường chắn đất loại cơng trình thường xun chịu lực đẩy ngang (áp lực đất), tính ổn định chống trượt chiếm vị trí quan trọng tính ổn định nói chung tường Theo quan điểm tường chắn phân làm loại sau đây: Tường trọng lực (hình I-3a): độ ổn định đảm bảo chủ yêu trọng lượng thân tường Các loại tường cứng thuộc loại tường trọng lực Tường nửa trọng lực (hình I-3b): độ ổn định đảm bảo trọng lượng thân tường móng mà trọng lượng khối đất đắp nằm móng Loại tường thường làm bê tơng cốt thép chiều dày tường lớn (do loại tường cịn có tên gọi tường dày) Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Tường góc (hình I-3c): độ ổn định đảm bảo chủ yếu trọng lượng khối đất đắp đè lên móng Tường móng bản, bê tông cốt thép mỏng nên trọng lượng thân tường móng khơng lớn Tường góc có dạng chữ L nên có cịn gọi tường chữ L Tường mỏng (hình I-3d): ổn định loại tường đảm bảo cách chơn chân tường vào Do loại tường gọi tường cọc tường cừ Để giảm bớt độ sâu chôn đất tường để tăng độ cứng tường người ta thường dùng dây néo Hình 1-3 Phân loại theo chiều cao Chiều cao tường thay đổi phạm vi lớn tùy theo yêu cầu thiết kế Hiện nay, chiều cao tường chắn đạt đến 40m (tường chắn nhà máy Thủy điện Lênin sông Vonga) Trị số áp lực đất tác dụng lên lưng tường chấn tỉ lệ bậc hai với chiều cao tường Theo chiều cao, tường thường phân làm loại: Tường thấp: có chiều cao nhỏ lOm Tường cao: có chiều cao lớn 20m Loại tường chắn có chiều cao vào khoảng trung gian hai loại (tức cao từ 10 đến 20m) xếp vào loại tường trung bình Theo quy phạm tạm thời thiết kế tường chắn đất QP-23-65 ta lấy giới hạn phân chia ba loại tường thấp, cao, trung bình 10m: tường chắn thấp có chiều cao nhỏ 5m, tường chắn cao có chiều cao lớn lOm Phân loại theo góc nghiêng lưng tường Theo cách phân loại này, tường phân thành tường dốc tường thoải Tường dốc lại phân tường dốc thuận (hình I-4a) tường dốc nghịch (hình I-4b) Trong trường hợp tường dốc khối đất trượt có mặt giới hạn trùng với lưng tường Nếu góc nghiêng a lưng tường lớn mức độ khối đất trượt sau lưng tường khơng lan đến lưng tường (hình I-4c); tường loại gọi tường thoải Ngun tắc tính tốn áp lực đất tác dụng lên lưng tường dốc lưng tường thoải khác Phương pháp tính tốn áp lực đất chủ động lên tường thoải trình bày mục chương VIII a) Hình 1-4 Phân loại theo kết cấu Về mặt kết cấu, tường chắn chia thành tường liền khối tường lắp ghép Tường liền khối làm bê tông, bê tông đá hộc, gạch xây, đá xây hay bê tông cốt thép Tường liền khối xây (gạch đá) đổ (bê tông, bê tông đá hộc, bê tông cốt thép) trực tiếp hố móng Hố móng phải rộng móng tường chắn khoảng để tiện thi cơng đặt ván khn Móng tường bê tơng bê tơng cốt thép liền khối với thân tường, cịn móng tường chắn gạch đá xây kết cấu độc lập đá xây hay bê tông Mặt cắt ngang tường liền khối khác Một số dạng tường loại trình bày hình 1-5 với tên gọi sau: a) Hình chữ nhật, b) Hình thang có ngực tường nghiêng, c) Hình thang có lưng tường nghiêng, d) Hình thang có ngực lưng nghiêng, e) Hình thang nghiêng phía đất đáp, g) Có móng nhơ phía trước, h) Có lưng gãy khúc, i) Có lưng bậc cấp, k) Có bệ giảm tải, 1) Có móng nhơ hai phía Tường góc (hay tường chữ L) kiểu cơngxon (hình I-6a) kiểu có sườn (hình I-6b) thường làm bê tơng cốt thép đổ liền khối Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Tườìĩg lắp ghép gồm cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn lắp ghép lại với theo sơ đồ kết cấu định sẵn Cấu kiện đúc sẵn thường không lớn (thường 3m) để tiện vận chuyển Tùy theo sơ đồ kết cấu lắp ghép, tường lắp ghép thường có kiểu sau đày: kiểu chữ L gồm khối bê tông cốt thép lắp ráp lại (hình I-7a), kiểu hàng rào gồm nhiều Hình 1-6 bê tơng cốt thép làm trụ đứng hay trụ chống ghép lại (hình I-7b), kiểu hộp tầng hay hai tầng, hộp đổ đầy cát sỏi (hình I-7c), kiểu chuồng gồm nhiều đặt dọc ngang xen kẽ nhau, chuồng đổ cát sỏi (hình I-7d) Các loại tường lấp ghép lắp ráp chỗ hố móng Hố móng khơng cần đào rộng mà cần đảm bảo vừa bình đồ kết cấu lắp ghép Tường rọ đá: gồm rọ đá nối ghép lại với (hình I-7e) Những rọ đá lưới sắt lưới pôlime xếp lớp, kết nối với xếp đá hộc vào tường rọ Để đất hạt mịn đất đất đắp không xàm nhập vào đá hộc rọ, thường để lớp vải địa kĩ thuật ngăn cách đáy tường lưng tường với đất đất đắp Ưu điểm bật tường rọ chịu lún tốt kĩ thuật làm tường đơn giản Hiện nhà khoa học nghiên cứu biện pháp vật liệu để tăng tuổi thọ rọ Tường đất có cốt: dạng tường đại bao tải đâì chất đống thơ sơ nhân dân (hình I-7f) Tường mặt bì' (da) làm kim loại bê tơng cốt thép Mặt bì nối với dải kim loại pôlime chôn lớp đất đắp sau tường Đất đắp có tác dụng đẩy mặt bì khỏi đất trọng lượng đất đắp có tác dụng tạo nên lực ma sát đất cốt neo mặt bì lại Tường đất có cốt có nhiều ưu điểm: nhẹ, chịu lún tốt nên thích ứng với loại đất không tốt Kĩ thuật đặt cốt, cách tính tốn trình bày sách chun đề đất có cốt n I-1 I-1 a) ie z : ZEE Sả □ -T2L d) Hình 1-7 II THOÁT NUỚC CHO KHỐI ĐẤT ĐẮP SAU TƯỜNG CHẮN Dù đất đáp sau tường chắn loại đất rời đất dính, nước khối đất đắp làm thay đổi tính chất vật lí, học đất làm cho tường chắn đất đạt trạng thái nguy hiểm áp lực đất tăng lên có áp lực thủy tĩnh phụ thêm Việc thoát nước cho khối đất đắp sau tường chắn thường nhằm hai mục đích chủ yếu sau: a) Tạo điều kiện cho nước tích chứa lỗ rỗng đất nhanh chóng ngăn ngừa nước thấm vào khối đất đắp, b) Ngăn ngừa nước tiếp xúc với lưng tường để trừ khử áp lực nước tác dụng lên lưng tường Nước thấm vào khối đất đắp sau tường có nguồn sau đây: Nước mưa rơi ngấm xuống; Nước mặt vùng lân cận ngấm vào; Nước ngấm vùng khác tới Để thoát nước cho khối đất đắp sau tường thường phải dùng thiết bị nước Nói chung, thiết bị nước gồm bốn phận: phận thứ - thoát nước mặt; phận thứ hai - giảm nhỏ lượng nước ngấm vào khối đất đắp; phận thứ ba - thoát nước khối đất đắp; phận thứ tư - nước ngồi phạm vi tường chắn Tùy theo tính chất đất đắp rời hay dính điều kiện cụ thể tường chắn, sử dụng loại thiết bị nước trình bày hình 1-8 với đặc điểm sau: a) Chỉ có lỗ nước, b) Lỗ nước có bố trí lọc, c) Rãnh nước thẳng đứng, d) Tầng thoát nước áp sát lưng tường, e) Tầng thoát nước nghiêng (theo hướng mặt trượt) ■* \# # ❖ # # IX Y_ c) d) e) Hỉnh 1-8 Tác dụng thiết bị thoat nước đất dính đắp sau tường trình bày mục chương 10 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi III ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG CÁC LOAI TƯỜNG CHẮN Hiện tường chắn có nhiều loại hình khác nhau; loại nên sử dụng số điều kiện cụ thể đem lại hiệu kinh tế cao Sau nêu sơ lược số kinh nghiệm đúc kết đưcrc So với loại tường loại tường mỏng bê tông cốt thép thường cho hiệu kinh tế cao so với loại tường trọng lực; xi măng dùng cho tường mỏng lần cốt thép nhiều khối lượng không đáng kể Ưu điểm bật loại tường bê tông cốt thép sử dụng phương pháp thi cơng lắp ghép u cầu khơng cao nên phải xử li Nếu không cao 6m, loại tường góc (kiểu cơngxon) bê tơng cốt thép có khối lượng tường có sườn Nếu cao từ đến 8m khối lượng hai loại tường xấp xỉ Nếu cao 8m tường có sườn có khối lượng bê tơng cốt thép nhỏ tường kiểu cơngxon Do loại tường mỏng bê tơng cốt thép có sườn dùng thích hợp có chiều cao từ trung bình trở lên Tường chắn đất bê tông nên dùng cốt thép đắt khan hiếm, bê tơng tường chắn trọng lực phát huy phần nhỏ khả chịu lực mà Cũng nguyên nhân nàv, không nên dùng loại bê tông cường độ cao để làm tường chắn đất bê tông Để giảm bớt khối lượng tường chắn bê tơng làm thêm trụ chống Dùng loại tường có bệ giảm tải đặt khoảng 1/4 chiều cao tường, tường có lưng nghiêng phía đất đáp tiết kiệm bê tông Tường chắn đá xây cần XI măng tường bê tơng, hoàn thành thời gian tương đối ngắn tổ chức thi công đơn giản Nơi sẵn đá, dùng tường đá xây thường có hiệu kinh tế cao Đối với tường chắn cơng trình thủy cơng dùng đá xây có số hiệu từ 200 trở lên, vữa xi măng pudơlan có số hiệu từ 50 trở lên Lưng tường đá xây thường làm thẳng đứng nhiều bậc cấp Trường hợp sẵn đá vụn đá nhỏ nên thay tường đá xây tường bê tơng đá hộc Tường gạch xây khơng cao q 3-4m nên dùng loại có trụ chống Tường gạch xây chữ nhật lưng bậc cấp thường dùng cho cơng trình nhỏ đất Đối với loại tường chắn lộ thiên chịu tác dụng trực tiếp mưa nắng tường chắn cơng trình thủy công không nên dùng gạch xây Gạch xây tường chắn có số hiệu khơng nên nhỏ 200 vữa xây từ 25 trở lên, không dùng loại gạch silicát Tường chắn đất loại cao trung bình xây vùng động đất nên bê tông cốt thép 11 ...Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi PHAN TRƯỜNG PHIỆT GIÂO s TIẾN s ĩ ĐỊA KĨ THUẬT Áp lục lát tuo ng chan trát NHÀ X U Ấ T BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2001 LỜI NĨI ĐẦU Tính... diện cho xu hướng có thuyết C.A Culơng (1773) sau I.v Pơngxơlê, K Cunman, G Rephan, F Engetxe, B.A Urêtxki, G.A Đubr? ?va, I.p Prơkơíiep v.v phát triển thêm Xu hướng già thiết m ặt trượt cong: theo... kế tường chắn phức tạp so với trường hợp dùng đất loại cát đắp sau tường chắn I PHÂN LOẠI TƯỜNG CHAN đất Tường chấn đất thường phân loại theo bốn cách sau nhằm mục đích khác nhau: Phân loại theo