Slide bài giảng cơ học đất trần minh tùng, 298 trang

Bài giảng Cơ học đất GIỚI THIỆU MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT (SOIL MECHANICS) GIẢNG VIÊN: ThS TRẦN MINH TÙNG 98 NGÔ TẤT TỐ QUẬN BÌNH THẠNH Tp HCM email: tranminhtung@tut.edu.vn BAI GIANG: CO HOC DAT ĐỊNH NGHĨA MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT LÀ MÔN HỌC NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA ĐẤT ĐỐI VỚI CÁC TÁC DỤNG CƠ HỌC, VẬT LÝ ¾ Dự tính độ lún móng công trình ¾ Khả chịu tải đất công trình ¾ Áp lực đất lên tường chắn ¾ Ổn định mái đất BAI GIANG: CO HOC DAT DỰ TÍNH ĐỘ LÚN CỦA NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH BAI GIANG: CO HOC DAT KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰC CỦA ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN BAI GIANG: CO HOC DAT ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT BAI GIANG: CO HOC DAT 2 VẤN ĐỀ CẦN PHẢI NGHIÊN CỨU Bản chất vật lý đất Ứng suất môi trường đất BAI GIANG: CO HOC DAT ỨNG SUẤT TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT BAI GIANG: CO HOC DAT CÁC YÊU CẦU CỦA MÔN HỌC THAM GIA BÀI GIẢNG ĐẦY ĐỦ THÍ NGHIỆM, BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐẠT YÊU CẦU LÀM BÀI TẬP THI GIỮA HỌC KỲ THI CUỐI HỌC KỲ ĐÁNH GIÁ: tham gia giảng + thi kỳ 30% (có thể kiểm tra 15 phút lúc nào), thi cuối kỳ 70% BAI GIANG: CO HOC DAT TÀI LIỆU THAM KHẢO R.Whitlow, Cơ học đất NXB Giáo dục 1997 (bản dịch tiếng Việt) N.A.Xưtovich, Cơ học đất, dịch tiếng Việt Ngô Văn Định, Lê t Hợi, Vũ Công Ngữ, Hà Nội 1969 N.A.Xưtovich, Cơ học đất, (giáo trình rút gọn), dịch tiếng Việt Đỗ Bằng, Nguyễn Công Mẫn, Moscơva 1987 Vũ Công Ngữ – Nguyễn Văn Thông, Bài tập học đất NXB Giáo Dục 1999 BAI GIANG: CO HOC DAT TÀI LIỆU THAM KHẢO 5.JONH ATKINSON (1993) An introduction to the mechanic of soil and foundations – Mc Graw – Hill Book Company 6.DAVID MUIR WOOD (1990) Soil Behavior And Critical State Soil Mechanics - Cambridge University Press A M BRITO, M J GUNN (1987) Critical state soil mechanics via finite elements – Ellis Horwood Limited BAI GIANG: CO HOC DAT Chương BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẤT SỰ HÌNH THÀNH CÁC LOẠI ĐẤT Tất loại đất hình thành trình phong hóa, chuyển dời lắng đọng Tùy vào điều kiện hình thành mà tạo loại đất khác BAI GIANG: CO HOC DAT QUÁ TRÌNH PHONG HÓA „ „ Là trình lớp đá gốc bị biến đổi thành đất tác dụng tác nhân tự nhiên Các tác nhân tự nhiên tác nhân vật lý, hóa học hóa sinh BAI GIANG: CO HOC DAT QUÁ TRÌNH CHUYỂN DỜI „ Đó trình hạt đất chuyển dời từ nơi sang nơi khác tác dụng dòng nước, gió trọng lượng thân … BAI GIANG: CO HOC DAT SOIL AND ROCK CIRCLE BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙC THÀNH PHẦN CẤU TẠO CHÍNH CỦA ĐẤT „ Bọt khí „ „ Hạt khoáng rắn Nước Khí Hạt khoáng Nước BAI GIANG: CO HOC DAT CÁC HẠT KHOÁNG Đất rời „ Đất lớn (cuội, dăm sỏi) đất có lượng hạt có đường kính d ≥ mm chiếm 50% khối lượng BAI GIANG: CO HOC DAT CÁC HẠT KHOÁNG „ Đất cát a) Cát sỏi: đất có lượng hạt có đường kính d ≥ mm chiếm 25% khối lượng khô b) Cát thô: đất có lượng hạt có đường kính d ≥ 0,5mm chiếm 50% khối lượng khô BAI GIANG: CO HOC DAT CÁC HẠT KHOÁNG c) Cát trung: đất có lượng hạt có đường kính d ≥ 0,25mm chiếm 50% khối lượng khô d) Cát mịn: đất có lượng hạt có đường kính d ≥ 0,1mm chiếm 75% khối lượng khô e) Cát bụi: đất có lượng hạt có đường kính d ≥ 0,1mm chiếm 75% khối lượng khô BAI GIANG: CO HOC DAT TÊN GỌI CÁC HẠT ĐẤT „ „ „ Những hạt có đường kính d từ mm đến 0,05 mm gọi hạt cát Những hạt có đường kính d từ 0,05 mm đến 0,005 mm gọi bụi Những hạt có đường kính d nhỏ 0,005 mm gọi hạt sét BAI GIANG: CO HOC DAT 2.Đất dính Khi hàm lượng hạt sét chiếm 3% khối lượng hạt thô đất có tính dẻo dính Đó loại đất cát pha sét, sét pha cát đất sét Môi trường đất môi trường rời, tính dính kết hạt có tính dính kết yếu BAI GIANG: CO HOC DAT ĐƯỜNG CONG TÍCH LŨY THÀNH PHẦN HẠT Đường cong tích lũy thành phần hạt (đường cong cấp phối) đất đường biểu diễn quan hệ đường kính hạt đất phần trăm khối lượng chúng mẫu đất BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT P% Cuoäi Sỏi Cát Bụi Sét 100908070605040302010D100 = 10 D60 = 0.22 0.1 D30= 0.04 0.01 D10 = 0,005 0.001 D (mm) BAI GIANG: CO HOC DAT HEÄ SỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU d K = 60 d10 Coefficien t of curvature Cc = ( D 30 ) ( D10 )( D 60 ) d60 đường kính cỡ hạt mà hạt nhỏ chúng chiếm 60% trọng lượng hạt Ê d30 đường kính cỡ hạt mà hạt nhỏ chúng chiếm 30% trọng lượng hạt Ê d10 đường kính cỡ hạt mà hạt nhỏ chúng chiếm 10% trọng lượng hạt Ê BAI GIANG: CO HOC DAT Ý NGHĨA CỦA HỆ SỐ KHÔNG ĐỒNG ĐỀU K Khi hệ số không đồng K lớn đất không đồng ngược lại Ê Khi K < (3 ÷ 4): đất có hạt đồng Ê Khi K > (3 ÷ 4): đất có hạt không đồng Ê Well − graded soil < Cc < and K ≥ ( for gravels) < Cc < and K ≥ ( for sands ) BAI GIANG: CO HOC DAT MỘT SỐ NHẬN XÉT VỀ ĐƯỜNG CONG CẤP PHỐI ĐCCP dốc đất đồng ngược lại ĐCCP thoải đất không đồng K lớn đất không đồng đất dễ đầm chặt Dựa vào ĐCCP ta xác định thông số d60, d30, d10 Từ thông số ta suy số tiêu tính chất vật lý đất khả đầm chặt, khả xảy tượng cát chảy, hệ số thấm, tính biến dạng v.v BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙ XÁC ĐỊNH SỨ SỨC CHỊU TẢ TẢI PGH CỦ CỦA NỀ NỀN MÓ MÓNG NG Bà Bài giả giải: Ta có h/b = 1/3 < 0,5 (móng nông) Tra bảng 5.3 ta được: Nγ = 3, Nq = 6.5, Nc =15,1 → PGH = Nγ bγ + Nq q + Nc C = 3x3x8,5 + 6,5x1x18,5 + 15,1x10 = 347,75 Kpa PGH = 347,75 Kpa Theo Terzaghi ? BAI GIANG: CO HOC DAT XÁ XÁC ĐỊNH SỨ SỨC CHỊU TẢ TẢI PGH CỦ Û A NỀ À N MÓ Ù NG CU NE MO NG Ví dụ dụ 2: 3m 1m Móng tròn có đường kính 2r = m đặt sâu h = 1m Nền đất có tiêu lý sau: γ = 18,5 KN/m3; c = 10 Kpa; ϕ = 20O Tính pgh theo Bêrêzanxev γ= 18,5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT XÁ XÁC ĐỊNH SỨ SỨC CHỊU TẢ TẢI PGH CỦ CỦA NỀ NỀN MÓ MÓNG NG Bà Bài giả giải: Ta có h/2r = 1/3 < 0,5 (móng nông) Tra bảng 5.4 ta được: Nγ = 3.65, Nq = 8.5, Nc =20,9 → Pgh = Nγ bγ + Nq q + Nc c = 3x3,65x18,5 + 6,5x1x18,5 + 20,9x10 = 568,525 Kpa PGH = 568,525 Kpa BAI GIANG: CO HOC DAT PHƯ PHƯƠNG PHÁ PHÁP XÁ XÁC ĐỊNH PGH THEO KẾ KẾT QUẢ QUẢ CỦ CỦA LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN XÔCÔLOVXKI Pgh(o) pgh (b) Xôcôlovxki xé xét bà toá toán δ phẳ phẳng: ng: q = γh Xé Xét nửa mặ mặt phẳ phẳng ng cân Y bằ ng giớ giới hạ hạn giả giả b thuyế t mọ ï i đ iể å m thuye mo ie nề đất đạt đến Z trạ trạng ng thá thái giơí giơí hạ hạn (cá thành nh phầ phần ứng ng suấ suất Thành phần thẳng đứng thỏ thỏa mãn điề iều kiệ kiện tải trọng giới hạn là: Morh– Morh–Rankin) Dựa vào PGH(y) = Nγ y γ + Nqγh + Nc c điề iều kiệ kiện cân bằ ng tónh Nγ, Nq, Nc = f(ϕ, δ)bảng5.1 họ học để giả giải bà toá toán BAI GIANG: CO HOC DAT q = γh δ Pgh(o) PGH (b) = Nγ b γ + Nqγ h + Nc c PGH (0) = Nqγ h + Nc c Thành phần theo phương ngang tải trọng giới hạn: pgh (b) PHƯ PHƯƠNG PHÁ PHÁP XÁ XÁC ĐỊNH PGH THEO KẾ KẾT QUẢ QUẢ CỦ CỦA LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN XÔCÔLOVXKI Y b Z PGH(h) (y) = PGH(y) x tg δ δ - góc nghiêng tải trọng BAI GIANG: CO HOC DAT PHƯ PHƯƠNG PHÁ PHÁP XÁ XÁC ĐỊNH PGH THEO KẾ KẾT QUẢ QUẢ CỦ CỦA LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN XÔCÔLOVXKI Ví dụ dụ 1: Móng băng có bề rộng b = 3m, độ sâu đặt móng h = m, tải trọng nghiêng δ = 10o Nền đất có tiêu lý sau: γ = 18,5 kN/m3; c = 10 kPa; 10o ϕ = 20O Tính NGH, TGH N 3m 1m GH γ= 18,5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT PHÖ PHƯƠNG PHÁ PHÁP XÁ XÁC ĐỊNH PGH THEO KẾ KẾT QUẢ QUẢ CỦ CỦA LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN XÔCÔLOVXKI Giả Giải: T = NGH sin δ = ϕ= 20O, δ = 10o tra bảng 5.1 ta được: GH Nγ = 1,51, Nq = 4,65, Nc =10 694,2 x sin10o= 120.5 kN/m Taïi y = o m: PGH (0) = Nqγ h + Nc c = 4,65x18,5x1 + 10x10 = 186 Kpa Taïi y = m: PGH (3) = Nγ b γ + Nqγ h + Nc c = 1,51x3x18,5 + 4,65x18,5x1 + 10x10 = 269,8 Kpa N gh = Pgh (o) + Pgh (3) cos100 b= 186 + 269,8 = 694.2kN / m cos100 BAI GIANG: CO HOC DAT XÁ XÁC ĐỊNH GIỚ GIỚI HẠ HẠN TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH PM VÀ VÀ P1/4 THEO GIẢ GIẢ THUYẾ THUYẾT NỀ NỀN LÀ LÀ MỘ MỘT BÁ BÁN KHÔNG GIAN BIẾ BIẾN DẠ DẠNG NG TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH ¾Giả thuyết bán không gian biến dạng tuyến tính, xác định ứng suất điểm đất tác dụng tải trọng trọng lượng thân ¾Dựa vào điều kiện cân giới hạn phân tố đất ta xác định vùng cân cực hạn (vùng biến dạng dẻo) ¾Trường hợp tải trọng hình băng người ta viết phương trình đường biên giới hạn vùng biến dạng dẻo: z= p − γh sin β C ( − β ) − cot gϕ − h sin ϕ γ πγ Z, 2β-độ sâu góc nhìn điểm biên vùng biến dạng dẻo BAI GIANG: CO HOC DAT XÁ XÁC ĐỊNH GIỚ GIỚI HẠ HẠN TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH PM VÀ VÀ P1/4 THEO GIẢ GIẢ THUYẾ THUYẾT NỀ NỀN LÀ LÀ MỘ MỘT BÁ BÁN KHÔNG GIAN BIẾ BIẾN DẠ DẠNG NG TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH Độ sâu vù vùng ng biế biến dạng ng deû deûo πγ (cot gϕ + ϕ − π )− C γ Tả Tải trọ trọng ng giớ giới hạ hạn theo độ sâu vù vùng ng giớ giới hạ hạn dẻ dẻo πγ ( z Max + h + p Z max = C γ cot gϕ ) cot gϕ + ϕ − π b P q = γh cot gϕ − h z Max z Max = p − γh 2β z Vùng biến dạng dẻo + γh Chú Chú ý: Như Những tính toá toán gầ gần ng ta giả giả thuyế thuyết nề án tính là nửa không gian biế biến BAI dạng nGIANG: g tuyế tuye xé xét thì lạ lại CO HOC DAT xé xét nề bị biế biến dạng ng dẻ dẻo XÁ XÁC ĐỊNH GIỚ GIỚI HẠ HẠN TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH PM VÀ VÀ P1/4 THEO GIẢ GIẢ THUYẾ THUYẾT NỀ NỀN LÀ LÀ MỘ MỘT BÁ BÁN KHÔNG GIAN BIẾ BIẾN DẠ DẠNG NG TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH ⎡ C ⎣ γ πγ ⎢h + pm = b P q = γh z Max Ứng với zMax = (vùng giơí hạn dẻo bắt đấu xuất hai mép móng), tải trọng ứng với zMax = gọi tải trọng giới hạn mép ⎤ cot gϕ ⎥ ⎦ cot gϕ + ϕ − π 2β z Vùng biến dạng dẻo + γh BAI GIANG: CO HOC DAT XÁ XÁC ĐỊNH GIỚ GIỚI HẠ HẠN TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH PM VÀ VÀ P1/4 THEO GIẢ GIẢ THUYẾ THUYẾT NỀ NỀN LÀ LÀ MỘ MỘT BÁ BÁN KHÔNG GIAN BIẾ BIẾN DẠ DẠNG NG TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH b Ứng với zMax = (vùng giơí hạn dẻo bắt đấu xuất hai mép móng), tải trọng ứng với zMax = gọi tải trọng giới hạn mép ⎡ C πγ ⎢ h + ⎣ pm = γ z Max q = γh ⎤ cot gϕ ⎥ ⎦ cot gϕ + ϕ − P π 2β z Vùng biến dạng dẻo + γh Giá trị Pghmép bé, vìBAI thựGIANG: c chấCOt HOC nềnDAT đất lúc chưa bị biến dạng dẻo XÁ XÁC ĐỊNH GIỚ GIỚI HẠ HẠN TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH PM VÀ VÀ P1/4 THEO GIẢ GIẢ THUYẾ THUYẾT NỀ NỀN LÀ LÀ MỘ MỘT BÁ BÁN KHÔNG GIAN BIẾ BIẾN DẠ DẠNG NG TUYẾ TUYẾN TÍ TÍNH b Giá trị áp suất zMax = 1/4b ký hiệu “p1/4” C γ ⎤ cot gϕ ⎥ ⎦ + γh cot gϕ + ϕ − π q = γh z Max p1/ = ⎡1 ⎣4 πγ ⎢ b + h + P 2β z Vùng biến dạng dẻo Cả hai giá trị tải trọng (pm, p1/4) xem tải trọng giới hạn tuyến tính đất, tính tóan người ta xem p1/4 tải trọng giớ i hạn tuyến tính BAI GIANG: CO HOC DAT BÀ BÀI TẬ TẬP CHƯ CHƯƠNG 1.0m Bà Bài 1: Một móng băng có bề rộng b = 3,0 m, chiều sâu đặt móng h = 1,0m Đất có góc ma sát ϕ = 20o, lực dính c = 10 kPa, dung trọng γ = 18.5 kN/m3.Tính áp suất giới hạn tuyến tính p1/4 Pgh theo k.Terzaghi ứng với trường hợp mực nước ngầm mặt đất trường hợp mực nước ngầm độ sâu – 1m 3m ±0m -1m γ= 18.5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT BÀ BÀI TẬ TẬP CHƯ CHƯƠNG Bà Bài 2: Mộ Một mó móng ng băng bề bề rộ rộng ng b = 2,5 m, chiề chiều sâu đặt mó móng ng là h = 1,5 m Đất nề có có gó góc ma sá sát ϕ = 20o , lực dính c = 10 Kpa, Kpa, dung troï troïng ng γ = 19 kN/m3 Tả Tải trọ trọng ng đặt nghiêng 10o so vớ với phư phương thẳ thẳng ng đứng ng Xá Xác định lực tớ tới hạ hạn theo phư phương đứng ng (Nth), và theo phư phương ngang (Tth) trư trường ng hợ hợp mực nước ngầ ngầm độ sâu 1m Pth 2.5m 1.5 m 10o γ= 19 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT BÀ BÀI TẬ TẬP CHƯ CHƯƠNG Bà Bài 3: Mộ Một trụ trụ cầ cầu có có bề bề rộ rộng ng b = m, chôn sâu vào đất h = m chị chịu tai N = 300T\ 300T\m, đặt nề đất sé sét pha cá cát có có gó góc ma sá sát ϕ = 18o, lực dính c = 300 Kpa, Kpa, dung trọ trọng ng đẩy nổ γđn = kN/m3.Hãy kiể kiểm tra độ ổn định củ nề BAI GIANG: CO HOC DAT 10 CHƯƠNG GIẢ GIẢNG NG VIÊN: ThS ThS TRẦ TRẦN MINH TÙ TÙNG NG 98 NGÔ TẤ TẤT TỐ TỐ QUẬ QUẬN BÌNH THẠ THẠNH NH Tp HCM email: tientung2020@yahoo.com BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG NG CHẮN NHƯ NHỮNG KHÁ KHÁI NIỆ NIỆM CƠ SỞ SỞ ¾ Định nghó nghóa tường ng chắ chắn – ba dạng ng tường ng chắ chắn chí ¾ Ba dạng ng áp lực lên tường ng chắ chắn-quan hệ hệ giư áp lực và dịch chuyể chuyển ngang lưng tường ng ÁP LỰ LỰC CHỦ CHỦ ĐỘNG NG ĐẤT RỜ RỜI TÁ TÁC DỤ DỤNG NG LÊN TƯỜNG NG CHẮ CHẮN-LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB ¾ Cá Các giả giả thuyế thuyến sở sở ¾ Tính toá toán áp lực đất rờ rời lên tường ng chắ chắn theo lý lý thuyế thuyết Coulomb BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG NG CHẮN Á ÁP LỰ LỰC CHỦ CHỦ ĐỘNG NG CỦ CỦA ĐẤT LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN ¾ Khái niệm trạng thái tương đương Caquot (Cacô) ¾Áp lực chủ động đất dính lên tường chắn Á ÁP LỰ LỰC BỊ ĐỘNG NG CỦ CỦA ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG PHƯ PHƯƠNG PHÁ PHÁP COULOMB BAI GIANG: CO HOC DAT NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ SỞ KHÁ KHÁI NIỆ NIỆM TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN ĐẤ ĐẤT– BA DẠ DẠNG NG TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN CHÍ CHÍNH Tường ng chắ chắn đất là công trì trình dù dùng ng để giư giữ ổn định má mái dố dốc đất thẳ thẳng ng đứng ng hoặ gầ gần thẳ thẳng ng đứng ng Tường ng chắ chắn đươ sử dụ dụng ng rộ rộng ng rãi cá công trì trình xây dựng ng dân dụ dụng ng CÁ CÁC DẠ DẠNG NG TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN TƯỜNG NG NẶ NẶNG NG TƯỜNG NG BÁ BÁN TƯỜNG NG (TƯ (TƯỜNG NG TRỌ TRỌNG NG LỰ LỰC ) TRỌ TRỌNG NG LỰ LỰC CỌ CỌC BẢ BẢN BAI GIANG: CO HOC DAT TƯỜNG NG NẶ NẶNG NG (TƯ (TƯỜNG NG TRỌ TRỌNG NG LỰ LỰC ) C ƒLoạ Loại tường ng nà giư giữ ổn định khố khối đất chủ chủ yế yếu Thân tường là dựa vào trọ trọng ng lượng ng chí bả thân ƒTường ng thư thường ng đươ E3 làm bằ ng bê tông hoặ A đá xây G Đất đắp E1 lại Gđất E2 B BAI GIANG: CO HOC DAT TƯỜNG NG KIỂU THƯỚC TH (TƯỜNG NG BÁN TRỌNG NG LỰC) C) C ƒLoạ Loại tường ng nà giư giữ ổn Đất đắp định khố khối đất chủ chủ yế yếu Thân tường lại là dựa vào trọ trọng ng lượng ng E1 Gđất củ chí khố khối đất bên G bả đáy E3 E2 ƒTường ng thư thường ng đươ làm bằ ng bê tông cố cốt B Bản đáy A thé thép BAI GIANG: CO HOC DAT TƯỜNG NG KIỂU CỌC BẢN ƒLoạ Loại tường ng nà giư giữ ổn định khố khối đất chủ chủ yế yếu là dựa vào phả phản lực củ đất chân tường ng ƒTường ng thư thường ng đươ làm bằ ng bê tông cố cốt thé thép, bằ ng thé thép hay bằ ng gỗ Thân tường ng E1 E2 BAI GIANG: CO HOC DAT NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ SỞ BA DẠ DẠNG NG Á ÁP LỰ LỰC LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN-QUAN HỆ HỆ GIƯ GIỮA ÁP LỰ LỰC VÀ VÀ DỊCH CHUYỂ CHUYỂN NGANG LƯ LƯNG TƯ TƯỜNG NG ƒKhi tường ng chắ chắn đươ xây dựng ng để giư giữ ổn định má mái đất thì giư đất và tường ng tương tá tác vớ với bằ ng mộ áp lực E ƒTù Tùy theo chuyể chuyển vị tương đối giư lưng tường ng đất mà mà dạng ng áp lực má mái đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn khác nhau ƒCó Có ba dạng ng áp lực lên tường ng chắ chắn là áp lực chủ chủ động ng (Ecđ), áp lực bị động ng (Ebđ) và áp lực tónh (Et) BAI GIANG: CO HOC DAT BA DẠ DẠNG NG Á ÁP LỰ LỰC LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN-QUAN HỆ HỆ GIƯ GIỮA ÁP LỰ LỰC VÀ VÀ DỊCH CHUYỂ CHUYỂN NGANG LƯ LƯNG TƯ TƯỜNG NG Ebđ E (kN/m) u < đất chủ động đẩy tường U đất bị tường ép đẩy ubñ u (cm) U >ubñ U=0 BAI GIANG: CO HOC DAT BA DẠ DẠNG NG Á ÁP LỰ LỰC LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN-QUAN HỆ HỆ GIƯ GIỮA ÁP LỰ LỰC VÀ VÀ DỊCH CHUYỂ CHUYỂN NGANG LƯ LƯNG TƯ TƯỜNG NG ƒÁp lực tónh đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn là áp lực đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chuyể chuyểàn dịch củ tường ng u = ƒÁp lực chủ chủ động ng đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn là áp lực đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chuyể chuyểàn dịch củ tường ng xa má mái đất u ≥ ucđ ƒÁp lực bị động ng đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn là áp lực đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chuyể chuyển dịch củ tường ng về phí phía má mái đất u ≥ ubđ BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC CHỦ CHỦ ĐỘNG NG ĐẤT RỜ RỜI TÁ TÁC DỤ DỤNG NG LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN-LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB Cá Các giả giả thuyế thuyết sở sở ƒXé Xét mộ mé mét theo chiề chiều dà dài tường ng ƒKhi đất đẩy tường ng chắ chắn dịch chuyể chuyển thì đất xuấ xuất hiệ mặ mặt trư trượt phẳ phẳng ng BC BC ƒLăng thể thể trư trượt (ABCx1) trạ trạng ng thá thái cân bằ ng tónh (trạ trạng ng thá thái cân bằ ng giớ giới hạ hạn) C A β α G H δ E B θ Rϕ Mặt trượt phẳng E G R ƒViệ Việc tính toá toán áp lực đất lên tường ng dựa sở sở xé xét cân bằ ng tónh củ lăng thể thể trư trượt (ABCx1) BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB Tính toá toán áp lực đất rờ rời lên tường ng chắ chắn theo lý lý C thuyế thuyết Coulomb Xé Xét cân bằ ng củ lăng thể thể trư trượt (sự cân bằ ng củ cá lực G, E, R) ta rú rút đươ biể biểu thứ thức xá xác định E E = f(θ f(θ) dE = → θ = θo dθ A β α G H δ E B θ Rϕ Mặt trượt phẳng E R G lực chủ chủ động ng củ đất lên tường ng BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB Công thứ thức để tính áp lực chủ chủ động ng củ đất là: Ea = 0,5.λ 0,5.λa.γ.H2 C γ - trọ trọng ng lượng ng riêng củ đất A λa- hệ hệ số số áp lực chủ chủ động ng λa = cos (ϕ − α ) ⎡ sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − β ) ⎤ cos α cos(δ + α ) ⎢1 + ⎥ cos(δ + α ) cos( β − α ) ⎦ ⎣ 2 H β α G δ E ϕ - goù góc ma sá sát củ đất B δ - gó ø tường góc ma sá sát giư đấtBAIvà va ng chắ chắn GIANG: CO HOC DAT θ Rϕ Mặt trượt phẳng E R G TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB λa = cos (ϕ − α ) ⎡ sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − β ) ⎤ cos α cos(δ + α ) ⎢1 + ⎥ cos( δ + α ) cos( β − α ) ⎦ ⎣ Trong điề iều kiệ kiện đơn giả giản nhấ nhất: α = β = δ = ta coù coù: λa = tg2(45o - ϕ/2) Phân bố bố áp lực đất theo chiề chiều cao tường: ng: pa = λa γ.z A C β α G H δ E B θ Rϕ Mặt trượt phẳng E R G BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB •Trường hợp mặt đất có tải trọng thẳng đứng phân bố cường độ q: Biể Biểu đồ áp suấ suất đất tá tác dụ dụng ng lên lưng tường ng trư trường ng hợ hợp α = β = δ = như hình vẽ Áp lực chủ chủ động ng củ đất là: q λa.q H Ea Ea = 0,5.λ 0,5.λa.γ.H2 + q λ λa.H Hệ Hệ số số λa xá xác định như λa.γ.(H + q/γ q/γ) BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB Trường hợp đất sau lưng tường gồm nhiều lớp đắp lại song song Giả Giả thuyế thuyết lớ lớp đất không ảnh nh hưởng ng đến lớ lớp đất và tường ng bên Biể Biểu đồ áp suấ suất đất lớ lớp đất bên tá tác dụ dụng ng lên tường ng Ea1 = 0,5.λ 0,5.λa1.γ1.h12 ϕ1 γ1 Ea1 h1 λa1.γ1.h1 H Ea2 h2 Lớ Lớp đất ϕ2 Lớ Lớp γ2 đất λa2.γ2.h2 λa2.γ1.h1 BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB •Trường hợp có mực nước ngầm tónh Khi đất lưng tường ng có có mực nước ngầ ngầm tónh ƒXem đất phí phía lưng tường ng gồ gồm có có hai lớ lớp đất (lớ lớp đất mực nước ngầ ngầm và lớ lớp đất mực nước ngầ ngầm) ƒÁp dụ dụng ng trư trường ng hợ hợp lưng tường ng có có hai lớ lớp đất đắp để xá xác định áp lực đất và tường ng BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB •Trường hợp có mực nước ngầm tónh Biề Biều đồ áp suấ suất đất tá tác dụ dụng ng lên lưng tường ng trư trường ng hợ hợp α = β = δ = như hình vẽ ϕ1 γ1 Ea1 h1 λa1.γ1.h1 H Ea2 h2 Lớ Lớp ñaát λa2.γ2.h2 λa2.γ1.h1 BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOÁ TOÁN Á ÁP LỰ LỰC ĐẤT RỜ RỜI LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN THEO LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT COULOMB Trư Trường ng hợ hợp lưng tường ng gãy khú khúc Xem đất lưng tường ng gồ gồm có có nhiề nhiều phầ phần (mỗi phầ phần ứng ng vớ với đoạ oạn tường ng thẳ thẳng) ng) và áp dụ dụng ng trư trường ng hợ hợp lưng tường ng có có nhiề nhiều lớ lớp đất Ea1 h1 α1 δ1 pa1 = λa1 γ1.h1 Ea2 δ2 α2 h2 pa2 = λa2 γ1.h1 + λa2 γ2.h2 BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC ĐẤT DÍ DÍNH LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN Khá Khái niệ niệm về trạ trạng ng thá thái tương đương đương Caquot Áp dụ dụng ng kế kết quả củ bà toá toán tính áp lực chủ chủ động ng đất rờ rời tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn cho trư trường ng hợ hợp đất dính, nh, ta xem đất dính (C,ϕ (C,ϕ soil) như đất rờ rời (ϕ soil) cộ cộng ng vớ với σc tá tác dụ dụng ng như chấ chất lỏ lỏng ng Biể Biểu thứ thức sức chố chống ng cắ cắt củ đất dính quy đổi về đất rờ rời laø laø: τgh = σ.tgϕ tgϕ + c = (σ (σ + c/tgϕ c/tgϕ).tgϕ ).tgϕ Đặt c/ tgϕ tgϕ = σc: - ứng ng suấ suất dính tương đương đương BAI GIANG: CO HOC DAT KHÁ KHÁI NIỆ NIỆM VỀ VỀ TRẠ TRẠNG NG THÁ THÁI TƯƠNG ĐƯƠNG ĐƯƠNG CAQUOT τgh τgh KPa KPa τgh = (σ + σc).tgϕ ).tgϕ τgh = (σ + c/tgϕ c/tgϕ).tgϕ ).tgϕ σc ϕ c O σ (Kpa) O’ ϕ σ (Kpa) BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC CHỦ CHỦ ĐỘNG NG CỦ CỦA ĐẤT DÍ DÍNH LÊN TƯ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN Áp lực chủ chủ động ng đất dính tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn đươ tính toá toán bằ ng cá cách ch thay đất dính bằ ng đất rờ rời tương đương đương σc (λa-1).σc ho ho H σc ϕ soil + + = σc.λa λa.γ.H C, ϕ soil σc = Ea (λa-1).σc+γ.H λa BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰC BỊ ĐỘNG NG CỦA ĐẤT RỜI - PHƯƠNG PHÁP COULOMB Cá Các giả giả thuyế thuyết củ Coulomb C - Khi tường ng chắ chắn đẩy đất lưng tường ng dịch chuyể chuyển thì đất xuấ xuất hiệ mặ mặt trư trượt phẳ phẳng ng BC Lăng thể thể trư trượt trạ trạng ng thá thái cân bằ ng tónh (trạ trạng ng thá thái cân bằ ng giớ giới hạ hạn) A β H E Việ Việc tính toá toán áp lực đất tá tác dụ dụng ng lên tường ng chắ chắn dựa sơ xé xét cân bằ ng tónh củ lăng thể thể trư trượt ABC G α δ B Mặt trượt phẳng R ϕ θ BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC BỊ ĐỘNG NG CỦ CỦA ĐẤT RỜ RỜI PHƯ PHƯƠNG PHÁ PHÁP COULOMB Kế Kết quả tính toá toán củ Coulomb Xé Xét cân bằ ng củ cá lực theo phư phương ngang và phư phương đứng ng ta đươ E = f(θ f(θ) Giá Giá trị lớn nhấ củ E(θ E(θ) chí là áp lực bị động ng đất tá tác dụ dụng ng lên tường: ng: Max E(θ E(θ) = Ebđ Theo Coulomb ta có có: Ebđ = 0,5.λ 0,5.λbđ.γ.H2 λbđ – hệ hệ số số áp lực bị động ng phụ phụ thuộ thuộc vào α, β, δ và gó góc ma sá sát ϕ củ đất lưng tường ng Trong trư trường ng hợ hợp đơn giả giản α = β = δ = ta có có: λbđ = tg2(45o + ϕ/2) BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC ĐẤT VÀ VÀ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC ĐẤT VÀ VÀ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN LÝ Ù THUYẾ Á T C N BẰ È NG GIỚ LY THUYE BA NG GIỚI HẠ HẠN BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC ĐẤT VÀ VÀ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN BAI GIANG: CO HOC DAT ÁP LỰ LỰC ĐẤT VÀ VÀ TƯỜNG NG CHẮ CHẮN LÝ LÝ THUYẾ THUYẾT CÂN BẰ BẰNG NG GIỚ GIỚI HẠ HẠN BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 10 ... SỐ LỌAI ĐẤT Đất cát pha sét kt Đất sét pha cát kt Đất sét: kt k k k k k 1 0-3 đến 1 0-6 cm/s 1 0-5 đến 1 0-8 cm/s 1 0-7 đến 1 0-1 2 cm/s < 1 0-1 0 cm/s xem đất không thấm nước = 1 0-6 ÷ 1 0-1 0 cm/s đất có... HỌC CƠ HỌC ĐẤT (SOIL MECHANICS) GIẢNG VIÊN: ThS TRẦN MINH TÙNG 98 NGÔ TẤT TỐ QUẬN BÌNH THẠNH Tp HCM email: tranminhtung@tut.edu.vn BAI GIANG: CO HOC DAT ĐỊNH NGHĨA MÔN HỌC CƠ HỌC ĐẤT LÀ MÔN HỌC... học rút từ chất vật lý đất để áp dụng vào việc giải tóan học đất BAI GIANG: CO HOC DAT NHỮNG QUY LUẬT CƠ BẢN TRONG CƠ HỌC ĐẤT CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA ĐẤT TÍNH THẤM TÍNH BIẾN DẠNG ĐỘ BỀN CƠ HỌC