Bài giảng Cơ học đất - Chương 6: Xác định độ lún của nền công trình

Bài giảng Cơ học đất - Chương 6: Xác định độ lún của nền công trình cung cấp cho người học những kiến thức như: Mở đầu; Xác định độ lún cố kết; Tốc độ cố kết của đất; Xác định độ lún ổn định của nền đất theo phương pháp cộng lún từng lớp; Đánh giá quá trình lún thứ cấp. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG VI XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA NỀN CƠNG TRÌNH (Settlement in Soil) “Remember Yesterday, Dream about Tomorrow but Live Today” NỘI DUNG §6.1 Mở đầu §6.2 Xác định độ lún cố kết §6.3 Xác định độ lún ổn định đất theo phương pháp cộng lún lớp §6.4 Tốc độ cố kết đất §6.5 Đánh giá q trình lún thứ cấp §6.1 Mở đầu Mở đầu Đất mơi trường rời rạc, có tính rỗng cao, chịu tải trọng gây lún (tải trọng cơng trình & trọng lượng thân đất) gây ra, bị ép co & biến dạng ⇒ Mặt bị hạ thấp ⇒ Sự hạ thấp đáy móng cơng trình so với vị trí ban đầu Độ lún khối đất phần chuyển vị thẳng đứng Lún đất Mở đầu Nguyên nhân gây lún ??? Với đất cố kết đất cố kết bình thường? Tải trọng ngồi Với đất chưa cố kết Cả tải trọng trọng lượng thân Settlement Foundation Mở đầu Thời gian lún Với đất, tác dụng tải trọng, phải thời gian dài kết thúc biến dạng Vì phải xét biến dạng lún theo thời gian Khoảng thời gian lún dài hay ngắn phụ thuộc: 1.Quá trình phá vỡ liên kết đất, 2.Quá trình dịch chuyển hạt & thu hẹp lỗ rỗng, 3.Quá trình nước lỗ rỗng… nhanh hay chậm Phân loại lún theo thời gian: 1.Lún ổn định: Độ lún lúc trình lún kết thúc 2.Lún theo thời gian: Lún thời điểm trình đất lún (độ lún chưa ổn định) Mở đầu Độ lún tổng đất (S) gồm thành phần: Độ lún tức thời (độ lún đàn hồi) Độ lún cố kết (cố kết sơ cấp) Độ lún từ biến (cố kết thứ cấp) S T = SC + SS + SE §6.2 Xác định độ lún cố kết ổn định I Tính tốn lún cố kết hướng Tính độ lún cố kết ổn định Nền đất cố kết hướng (chịu nén không nở hông):  Mặt chịu tải trọng phân bố rải vô hạn  Ứng suất tăng thêm 𝜎z phân bố dọc theo chiều sâu, đất chuyển vị thẳng đứng khơng có chuyển vị ngang 10 Độ cố kết đất TH 2.3 Trường hợp (TH-2) Đất hồn thành q trình cố kết tác dụng trọng lượng thân Chiều dày lớp đất tương đối lớn, kích thước đáy móng tương đối bé Phân bố ứng suất ép co tải trọng ngồi p gây có dạng tam giác giảm dần theo chiều sâu Độ cố kết đất (6.36) 61 Độ cố kết đất TH 62 Nhận xét Kết nghiên cứu cho thấy biến dạng đất đồng chất thời điểm t ứng suất ép co có dạng biểu đồ phân bố gây tương đương với tổng biến dạng gây biểu đồ ứng suất ép co riêng rẽ hợp thành Điều cho phép dùng nguyên lý cộng tác dụng biểu đồ phân bố ứng suất ép co để xác định độ lún trình cố kết Theo nguyên lý đó, xem độ lún St2 thời điểm t TH-2 tương đương với hiệu số độ lún TH-0 & TH-1 thời điểm đó, tức là: St2 = Sto ‐ St1 Qt2 = 2Qto ‐ Qt1  Độ cố kết đất TH 2.4 Trường hợp (TH-3) Đất cố kết chưa hoàn toàn tác dụng trọng lượng thân Biểu đồ ứng suất ép co tải trọng gây phân bố phân bố hình thang với đáy lớn mặt khơng nước, đáy bé mặt thoát nước Theo nguyên lý cộng tác dụng, độ lún TH xác định theo công thức St3 = Sto + St1 Qt3.S3 = Qto.So + Qt1.S1 63 Độ cố kết đất TH 2.4 Trường hợp (TH-3) Qt3.S3 = Qto.So + Qt1.S1 Với ’z _ ứng suất ép co mặt thoát nước ”z _ ứng suất ép co mặt khơng nước 64 Độ cố kết đất TH 2.5 Trường hợp (TH-4) Đất cố kết ổn định tác dụng trọng lượng thân Chiều dày lớp đất không lớn Biểu đồ phân bố ứng suất ép co tải trọng gây có dạng hình thang với đáy lớn mặt nước đáy bé mặt khơng nước Theo nguyên lý cộng tác dụng độ lún TH xác định theo công thức: St4 = Sto ‐ St1 Qt  2 Qt 0  Qt 1 (1   )  (1   ) 65 Độ cố kết đất TH 66 Nhận xét Kết nghiên cứu cho thấy Qt hàm số nhân tố thời gian N  Để tiện tính tốn thường lập bảng trị số N Qt cho TH cố kết ( với  khác nhau) để tra cứu (Bảng 6.1) Trên TH cố kết điều kiện thoát nước mặt Nếu gặp TH nước mặt đưa trường hợp (TH-0) để tính tốn, lúc khoảng cách nước lớn lấy nửa chiều dày lớp đất, tức H/2 Độ cố kết đất TH TH Khi có hai mặt nước 67 Độ cố kết đất TH 68 Trong trường hợp đất có lớp I & II tiến hành tính tốn độ cố kết Qt độ lún St cho lớp riêng rẽ sau cộng kết với Khi tính tốn cần lưu ý lớp I TH nước mặt thoát mặt đáy lớp cần tính tốn theo TH-3 Cịn lớp II TH nước mặt cần tính tốn theo TH-0 Các toán 69 Thực tế thường gặp hai dạng tốn sau tính tốn độ lún theo thời gian Bài toán 1: Cho biết thời gian t Yêu cầu tính độ cố kết Qt độ lún St Bài toán 2: Cho biết độ cố kết Qt độ lún St Yêu cầu xác định thời gian t cần thiết để đất đạt độ cố kết độ lún nói Các toán 70 Bài tốn 1: Cho biết thời gian t u cầu tính độ cố kết Qt độ lún St B1: Tính hệ số cố kết B2: Tính nhân tố thời gian B3: Xác định trường hợp cố kết trị số α σ’z- ứng suất tăng thêm mặt nước σ’’z- ứng suất tăng thêm mặt khơng thấm B4: Tra bảng 6.1 trang 214 Qt, từ tính St Các tốn 71 Bài toán 2: Cho biết độ cố kết Qt độ lún St Yêu cầu xác định thời gian t cần thiết để đất đạt độ cố kết độ lún nói B1: Tính độ cố kết Cv B2: Xác định trường hợp cố kết trị số α B3: Tra Bảng 6.1, trang 214 N nhờ Qt α Các tốn VD6.6 Nền đất sét bão hịa nước dày 10m nằm tầng đá không thấm nước Mặt chịu tải trọng phân bố cục p = 235,4 kN/m², ứng suất ép co tải trọng p gây có dạng phân bố hình Cho đặc trưng lý đất nền: Hệ số rỗng ban đầu 1 = 0,8 Hệ số ép co a = 0,0025 cm²/N Hệ số thấm k = 2,0 cm/năm Hãy xác định: St sau t = năm sau tải trọng p Thời gian t cần thiết để độ cố kết đất đạt 0,75 72 Các toán Xác định độ lún St a Xác định độ lún ổn định S: Trong 73 Các tốn 74 Xác định độ lún St a Xác định St Đây TH-4 Qt  xác định được nhờ tra bảng 6.1 với N =0,36 &  = 1,5 ⇒ Qt = 0,465 St = Qt.S = 0,46527,3 = 12,7 cm Các toán 75 Tính thời gian t cần thiết để đất đạt độ cố kết Qt = 0.75 a Xác định N N xác định nhờ tra bảng 6.1 với Qt=0.75 α = 1.5 nhận N = 1.13 b Tính t ... loại lún theo thời gian: 1 .Lún ổn định: Độ lún lúc trình lún kết thúc 2 .Lún theo thời gian: Lún thời điểm q trình đất lún (độ lún chưa ổn định) Mở đầu Độ lún tổng đất (S) gồm thành phần: ? ?Độ lún. .. §6.1 Mở đầu §6.2 Xác định độ lún cố kết §6.3 Xác định độ lún ổn định đất theo phương pháp cộng lún lớp §6.4 Tốc độ cố kết đất §6.5 Đánh giá trình lún thứ cấp §6.1 Mở đầu Mở đầu Đất mơi trường rời... (độ lún đàn hồi) ? ?Độ lún cố kết (cố kết sơ cấp) ? ?Độ lún từ biến (cố kết thứ cấp) S T = SC + SS + SE §6.2 Xác định độ lún cố kết ổn định I Tính tốn lún cố kết hướng Tính độ lún cố kết ổn định Nền