Bài giảng Công trình thủy nâng cao - Chương 2: Áp lực Ke rỗng giới thiệu tới người học các hiện tượng vật lý, lý thuyết cố kết và áp lực khe rỗng. Cuối bài giảng có phần ví dụ để người học củng cố các kiến thức đã học. Mời các bạn cùng tham khảo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN PGS TS NGUYỄN THỐNG Email: nthong56@yahoo.fr or nguyenthong@hcmut.edu.vn Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index 9/6/2014 Tél (08) 38 691 592 - 098 99 66 719 NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Thấm qua cơng trình Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 3: Đập vật liệu địa phương Chương 3a: Mô Monte Carlo áp dụng đánh giá ổn định mái dốc Chương 4: Đập bê tông trọng lực Chương 4a: Đập bê tơng đầm lăng (RCC) 9/6/2014 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CƠNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO NỘI DUNG MƠN HỌC Chương 4b: Bài toán toả nhiệt 3D Chương 5: Phân tích ứng suất đập bê tơng xảy động đất Chương 6: Đường hầm thủy công Chương 6b: Giếng điều áp Chương 7: Đường ống áp lực – Nước va đường ống 9/6/2014 NỘI DUNG THỰC HÀNH Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính nước va đường ống áp lực WaterHammer_BK Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính khuếch tán nhiệt 3D bê tông thủy công Hướng dẫn sử dụng phần mềm mơ Monte Carlo ứng dụng tính ổn định mái dốc đập vật liệu địa phương 9/6/2014 Chương 2: Áp lực khe rỗng TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Công trình thủy Giáo trình Cơ học đất Phần mềm SIGMA Phần mềm SLOPE Phần mềm SEEP Phần mềm CRYSTAL BALL 9/6/2014 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO NỘI DUNG Giới thiệu tượng vật lý Lý thuyết cố kết & áp lực khe rỗng Ví dụ 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ Xét môi trường xốp: - Dưới tác dụng ngoại lực (lực bên ngoài, trọng lượng thân,…) nước & khí chứa môi trường “dần dần” bò đẩy thoát độ rỗng đất giảm xuống tượng “CỐ KẾT” môi trường GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Khi lỗ rỗng chứa tỷ lệ nước vừa phải (G=12-14%), lại khí & khí liên thông với khí trời t/hợp xảy cố kết nhanh chòu tác dụng tải trọng Vì t/hợp không khí bò “ép” thoát nhanh (các loại cát) 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Khi lỗ rỗng chứa tỷ lệ nước nhiều (G>85%), lại khí khí không liên thông với khí trời khí tồn dạng “bóng khí” đầm nén làm bóng khí bò nén đàn hồi “tạm thời” t/hợp xảy cố kết chậm chòu tác dụng tải trọng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Đất cát cố kết nhanh - Đất thiên sét cố kết chậm Xét môi trường có độ ẩm lớn (không khí có & dạng bóng khí) Quá trình cố kết xuất nước từ lỗ rỗng đất ép thải Nguyên nhân ép thải áp lực nước không lỗ rỗng tác dụng 9/6/2014 ngoại lực (trọng lượng thân, gia tải,…).10 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống PGS Dr Nguyễn Thống COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Do đó, loại đất có độ rỗng bé (sét, sét…) ép thải nước khó, chậm áp lực nước phân bố không kẽ rỗng lớn Áp lực nước xuất kẽ rỗng trình cố kết gọi “ÁP LỰC KẼ RỖNG” hay gọi áp lực (suất) dư GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Thời gian kéo dài áp lực kẽ rỗng hàng năm đến nhiều năm - Áp lực khe rỗng thay đổi theo trình ép thải nước ngày giảm dần - Có thể xem trình thấm không ổn đònh môi trường rỗng biến dạng lý thuyết tượng thấm “cổ điển” sử dụng thiết lập p/trình mô tả tượng giải theo hướng khác 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 11 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 12 COÂNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Nội dung lý thuyết cố kết nghiên cứu phân bố tải trọng tác dụng lên khối đất pha rắn pha lỏng diễn theo không gian thời gian - Chỉ có tải trọng truyền lên pha rắn tạo nội ma sát đất tạo cố kết đất & khả chòu tải (tức cøng độ) đất 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 13 GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ - Gọi h ứng suất pháp trung bình tác dụng lên hạt đất (pha rắn), gọi ứng suất hiệu - Gọi tr ứng suất pháp trung bình truyền cho nước (pha lỏng), gọi ứng suất trung hoà hay gọi ÁP LỰC KHE RỖNG - Gọi ứng suất tổng: h tr 9/6/2014 14 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ Vì module nén thể tích nước >> so với module nén thể tích đất nước không nén Khi tải trọng bắt đầu tác dụng lên khối đất pha (t=0): h=0 (hạt) & tr= (nước) - Khi t>0 : h > & tr< - Khi t >>1 : h = & tr =0 pha rắn nhận 9/6/2014 15 PGS Dr Nguyễn Thống toàn tải trọng ngoại lực GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ Đối với pha lỏng, sau tiếp nhận tải trọng nước “từ từ” tiết khỏi phạm vi khối đất chòu tải Hiện tượng kéo dài phụ thuộc hệ số thấm đất p lực trung hoà (áp lực lỗ rỗng) giảm dần từ tr = tr =0 Về lý thuyết, tượng giảm áp lực khe rỗng kéo dài vô tận (t>>1) 9/6/2014 16 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ Xét đến áp lực khe rỗng, đònh luật Coulomb có dạng: ( tr )tg c htg c ng suất tiếp, góc nội ma sát, c lực dính đơn vò Với mô hình pha, t=0 tr< , không khí bò nén tạo phần ứng suất pha rắn hệ số nước bão hoà 9/6/2014 giảm đ/kiện làm việc đất thuận lợi hơn.17 PGS Dr Nguyễn Thống SƠ ĐỒ CỐ KẾT THẤM HƯỚNG q p q dz z dh tr,t dz h,t h,t tr,t q Tầng không thấm 9/6/2014 PGS Dr Nguyễn Thống p t=0 p 0>1 18 CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO Chương 2: Áp lực khe rỗng Chương 2: Áp lực khe rỗng MỘT SỐ KÝ HIỆU QUY ƯỚC MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trọng lượng riêng: Thể tích W (kN / m3 ) V Trọng lượng riêng ướt: Vr V W Wn h (kN / m3 ) V 9/6/2014 19 PGS Dr Nguyễn Thống Vn Nước Wn Vh Haït 20 G Wh n Vh (kN / m3 ) V G