bài tập , bài giảng môn học địa chất công trình
BÀI GIẢI MẪU MƠN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH Bài a) Thí nghiệm mẫu đất sét cho kết quả: khối lượng thể tích tự nhiên 1,95g/cm3; khối lượng riêng 2,64g/cm3, độ ẩm 22% Tính hệ số rỗng tự nhiên khối lượng thể tích khơ đất? b) Kết thí nghiệm nén trục khơng nở hơng mẫu đất trình bày bảng sau: Áp lực nén p, (kPa) 50 100 200 0,155 0,263 0,565 Biến dạng thẳng đứng h (mm) Hãy xác định hệ số nén lún mô đun biến dạng đất cấp áp lực nén từ 100 đến 200 kPa? Từ nhận xét đặc tính nén lún đất? Biết chiều cao ban đầu mẫu đất 20mm, lấy mk = Bài Một mẫu đất có độ ẩm tự nhiên 45,0%; giới hạn chảy 42,0%; giới hạn dẻo 22%; khối lượng thể tích tự nhiên 1,43g/cm3; khối lượng riêng 2,66g/cm3 Hãy: a) Xác định tên trạng thái đất? b) Tính hệ số rỗng, độ bão hòa đất? c) Xác định khối lượng thể tích đất bão hồ khối lượng thể tích đất nước? Bài Thí nghiệm xác định tiêu vật lý loại đất cho kết theo bảng sau: Khối lượng thể tích tự nhiên Độ ẩm Khối lượng riêng Giới hạn chảy 3 (%) (g/cm ) (%) (g/cm ) 41,8 1,71 2,70 48,7 Hãy xác định: a) Khối lượng thể tích khơ hệ số số rỗng đất? b) Độ bão hồ khối lượng thể tích bão hồ đất? Giới hạn dẻo (%) 23,5 c) Gọi tên xác định trạng thái đất? Bài Một tầng chứa nước dày 6,0m có mực nước ổn định cao trình +0,0m Nóc tầng chứa nước lớp sét cách nước có bề dày 1,0m, cao trình mặt lớp +3,0m Đáy tầng chứa nước lớp đá cách nước Để hạ thấp mực nước ổn định vị trí A xuống 2m cách A 1,5m người ta bố trí lỗ khoan hút nước có đường kính 200mm với ống lọc đường kính 200mm, chiều dài ống lọc 5,5m, đáy ống lọc cắm sâu vào lớp đá cách nước 0,5m Biết hạ thấp mực nước lỗ khoan xuống 1,5m 1,0m mực nước A tương ứng 1,2m 0,8m Biết hệ số thấm tầng chứa nước 4m/ng.đ a) Vẽ hình thể thơng số tầng chứa nước cấu tạo lỗ khoan hút nước? b) Xác định gần bán kính ảnh hưởng mực nước A hạ xuống 1,2m 0,8m? Bài Một hố móng hình chữ nhật có chiều rộng a = 1m, dài b = 3,14m Đáy hố móng đặt bề mặt lớp đất sét cách nước độ sâu 6,0m Hố móng đặt hồn toàn lớp đất cát pha chứa nước, mực nước cách mặt đất 2,0m; hệ số thấm lớp cát pha k = 2m/ng.đ; khối lượng riêng 2,66g/cm3; độ ẩm tự nhiên 35% khối lượng thể tích 1,80g/cm3 Hãy: a) Vẽ hình thể thơng số toán? b) Xác định lưu lượng nước cần phải hút để tháo khơ hồn tồn hố móng? Biết bán kính ảnh hưởng hố móng tháo khơ hồn tồn 10m c) Khi tháo khơ hồn tồn nước hố móng, có xảy tượng cát chảy khơng? Vì sao? Bài Một đất gồm lớp, lớp thứ có bề dày 4,0m; nằm lớp cuội sỏi có chứa nước với bề dày vô hạn mực nước đất nằm cách mặt đất tự nhiên 1,0 m Biết kết thí nghiệm số tiêu lớp đất thứ sau: Độ ẩm tự nhiên Khối lượng thể tích tự nhiên Khối lượng riêng (%) (g/cm3) (g/cm ) 30,6 1,81 2,69 Hãy: a) Vẽ hình thể thơng số tốn? b) Tính khối lượng thể tích đất nước khối lượng thể tích đất bão hồ? c) Xác định chiều sâu hố đào lớn để không xảy tượng bùng hố đào? Bài Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng sau: phía tầng cát hạt mịn chứa nước có bề dày 12,0m, mực nước nằm cách mặt đất tự nhiên 0,5m; nằm lớp đá gốc không thấm nước Để xác định hệ số thấm lớp đất cát người ta tiến hành khoan hố khoan hút nước thí nghiệm tiến hành bơm hút với lưu lượng 1,5 103cm3/s Cách hố khoan bơm hút khoảng cách 4,5m 10,0m tiến hành khoan hố khoan quan trắc mực nước QS1 QS2 Khi mực nước hố khoan bơm hút hạ thấp 3,0m người ta quan sát thấy mực nước hố khoan QS1 QS2 hạ thấp lượng 0,75m 0,45m Hãy: a) Vẽ hình thể yếu tố tốn? b) Dùng cơng thức giếng khoan hồn chỉnh tầng chứa nước ngầm đồng xác định hệ số thấm lớp đất cát? Bài a) Dùng phương pháp rây tiến hành phân tích thành phần hạt mẫu đất cát cho kết sau: Kích thước hạt, mm 10 ÷ 5÷2 2÷1 ÷ 0,5 0,5 ÷ 0,25 0,25 ÷ 0,1 10 Trọng lượng, g 10 15 Hãy xác định tên đất mẫu đất cát trên? 20 30 50 60 10 0,1 b) Với loại cát trên, dùng khuôn đầm nén tiêu chuẩn tích 944cm3, khối lượng 3140g để đầm chặt cát, cho kết sau : - Khối lượng trạng thái chặt (khuôn + cát + nước): 5120g, ứng với độ ẩm 12,5%; - Khối lượng trạng thái xốp (khuôn + cát + nước): 4820g, ứng với độ ẩm 24,3%; Hãy xác định độ chặt tương đối cát? Biết cát có hệ số rỗng tự nhiên 0,51 Bài Thể tích mẫu đất cát trạng thái tự nhiên 62cm3, trạng thái xốp 75cm3 chặt 50cm3 Biết sau sấy khô mẫu đất cân 90g khối lượng riêng cát 2,64 g/cm3 Hãy: a) Xác định hệ số rỗng tự nhiên cát? b) Xác định độ chặt tương đối mẫu cát trên? Bài 10 Kết thí nghiệm cắt trực tiếp máy cắt phẳng ứng biến (cắt khơng nước) tổ mẫu gồm mẫu đất sau: Mẫu có áp lực thẳng đứng P1 = 1,0 kG/cm2 lực cắt T1 = 25,30 kG; Mẫu có áp lực thẳng đứng P2 = 2,0 kG/cm2 lực cắt T2 = 40,51 kG; Mẫu có áp lực thẳng đứng P3 = 3,0 kG/cm2 lực cắt T1 = 55,59 kG Biết diện tích tiết diện ngang mẫu đất F = 32cm2 Hãy: a) Vẽ đường biểu diễn sức chống cắt đất? b) Xác định tiêu đặc trưng cho sức chống cắt đất? Bài 11 Một lớp cát chứa nước áp lực có bề dày 30,5m nằm sau mặt đất 10m Lớp cát có hệ số thấm 40 m/ng.đ (hình vẽ) a) Xác định lưu lượng đơn vị hố khoan hồn chỉnh có đường kính d = 0,152m, trị số hạ thấp mực nước S = 6,0m? b) Để có lưu lượng Q = 30 l/s cần hạ thấp mực nước lượng bao nhiêu? Bài 12 a) Chứng minh công thức liên hệ độ lỗ rỗng n, hệ số rỗng e0 đất với khối lượng thể tích khơ khối lượng riêng nó: b) Áp dụng cơng thức để tính độ lỗ rỗng n, hệ số rỗng e0 đất có khối lượng riêng lượng thể tích tự nhiên w s = 2,65g/cm3, khối = 1,75g/cm3, độ ẩm tự nhiên W = 23% Bài 13 Một mẫu đất ngun dạng tích 100cm , khối lượng đất ẩm 0,185kg, sau sấy khô tủ sấy nhiệt độ 105 C khối lượng mẫu đất khơ 0,145kg Kết thí nghiệm tiêu khác sau: khối lượng riêng đất 2,70g/cm3; giới hạn chảy L = 35 %; giới hạn dẻo P = 17% Xác định: a) Tên trạng thái mẫu đất thí nghiệm; b) Nếu đem mẫu đất làm thí nghiệm nén chặt cho đất có khối lượng thể tích đất khơ 1,65g/cm3 Hỏi độ lỗ rỗng đất giảm lượng bao nhiêu? Bài 14 Một mẫu đất tích 60cm , cân 116g Sau sấy khơ hồn tồn cân lại 102g Biết khối lượng riêng đất đất 2,80g/cm3 Hãy xác định: a) Khối lượng thể tích tự nhiên khối lượng thể tích khơ mẫu đất? b) Độ lỗ rỗng, hệ số rỗng ban đầu độ bão hòa đất? Bài 15 Một mẫu đất sét pha có chiều cao h0 = 2,5cm, diện tích tiết diện ngang F = 50cm2 (bằng kích thước dao vịng), thí nghiệm nén khơng nở hơng cho kết bảng sau: Áp lực nén thẳng đứng, P, kG/cm2 Biến dạng thẳng đứng mẫu đất h, mm 0,0 0,0 1,0 124,0 2,0 171,0 3,0 216,0 4,0 235,0 Nén xong đem mẫu đất sấy khô khối lượng đất khô 185,5g, khối lượng riêng đất 2,65g/cm3 Hãy: a) Vẽ đường cong nén lún biểu diễn kết thí nghiệm nén mẫu đất? b) Xác định hệ số nén lún mô đun biến dạng mẫu đất khoảng áp lực nén từ 0,75 đến 1,5 kG/cm2? Lấy mk =1 Bài 16 Một mẫu đất có khối lượng riêng 2,70g/cm3, độ lỗ rỗng 50%, độ ẩm tự nhiên 20% a) Xác định hệ sổ rỗng khối lượng thể tích tự nhiên đất? b) Hỏi cần thêm vào 10m3 mẫu đất lượng nước để đất đạt trạng thái bão hịa hồn tồn? Bài 17 Một mẫu đất trạng thái bão hịa hồn tồn có chiều cao 2cm, diện tích tiết diện ngang dao vịng 30cm2 Đem mẫu đất tiến hành thí nghiệm nén lún phịng, kết thúc thí nghiệm đem cân mẫu đất 100g Sau đem mẫu đất sấy khô tủ sấy 105°C đem cân lại 80g Biết khối lượng riêng đất 2,65 g/cm3 Hãy xác định: a) Khối lượng đất trước nén? b) Sau nén độ lỗ rỗng đất giảm lượng bao nhiêu? Bài 18 Một mẫu đất ngun dạng tích 100cm3, khối lượng đất ẩm 0,185kg, sau sấy khô tủ sấy nhiệt độ 105 C khối lượng mẫu đất khơ 0,145kg Kết thí nghiệm tiêu khác sau: khối lượng riêng đất 2,70; giới hạn chảy 35 %; giới hạn dẻo 17% Thí nghiệm cắt phẳng trực tiếp phòng mẫu đất cho kết bảng sau: 0,5 1,0 2,0 Áp lực nén cắt, (kG/cm2) 0,30 Ứng suất cắt, , (kG/cm2) Hãy: a) Xác định tên trạng thái mẫu đất thí nghiệm? b) Xác định khối lượng thể tích khơ hệ số rỗng ban đầu đất? 0,41 c) Vẽ biểu đồ sức kháng cắt đất xác định tiêu đặc trưng cho sức kháng cắt đất? 0,54 ĐÁP ÁN ... Gọi tên xác định trạng thái đất? Bài Một tầng chứa nước dày 6,0m có mực nước ổn định cao trình +0,0m Nóc tầng chứa nước lớp sét cách nước có bề dày 1,0m, cao trình mặt lớp +3,0m Đáy tầng chứa... lượng thể tích đất bão hồ? c) Xác định chiều sâu hố đào lớn để không xảy tượng bùng hố đào? Bài Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng sau: phía tầng cát hạt mịn chứa nước có bề dày 12,0m, mực nước nằm... mực nước S = 6,0m? b) Để có lưu lượng Q = 30 l/s cần hạ thấp mực nước lượng bao nhiêu? Bài 12 a) Chứng minh công thức liên hệ độ lỗ rỗng n, hệ số rỗng e0 đất với khối lượng thể tích khơ khối lượng