V v xe =ξ −ω (23)
2. Các phương pháp tinh toán sức chịu tải của nền đá
Vùng 4: chỉ xuất hiện khi tải trọng lớn, có các đặc trưng nhận biết là xuất hiện các vết nứt phát triển rộng về 2 phía ở phần mặt thoáng.
Tuy nhiên, đặc điểm phá hủy hay sự hình thành các đới phá hủy còn phụ thuộc vào yếu tố quan trọng là đặc điểm thành phần cấu trúc đá và đặc điểm nứt nẻ phân lớp khối đá. Sự phụ thuộc này được minh họa qua hình 1, trong đó:
Hình 1a , b, c là quá trình hình thành trạng thái phá hủy nhưng không hình thành các khối trượt
Hình 1d,e là quá trình hình thành trạng thái phá hủy cắt hình thành các khối trượt xác định
2. Các phương pháp tinh toán sức chịu tải của nền đá đá
+ Khái niệm:
Đơn giản nhất khi đánh giá khả năng chịu tải thường dựa trên độ bền nén một trục của khối đá. Kết quả đánh giá đó không phải là tải trọng tính từ trạng thái cân bằng giới hạn mà thường là tải trọng cho phép. Công thức tính toán tải trọng cho phép:
[ ] g hs s q q F =
Trong đó: [q] - sức chịu tải cho phép; qgh - sức chịu tải giới hạn; Fs - hệ số an toàn.
Đánh giá đơn giản sức chịu tải của nền thường cho kết quả có độ tin cậy cao về ổn định nhưng thường có sai số lớn. Vì thế, trong chuyên môn còn có nhiều phương pháp đánh giá khác.
+ Các công thức xác định sức chịu tải
Để độ chính xác cao và tin cậy theo yêu cầu việc tính toán sức chịu tải cần có sự lựa chọn phương pháp tính phù hợp với đặc điểm bị phá hoại của nền.
- Khi nền đá bị phá hủy do trượt:
Khi nền đá bị pha hoại trượt có thể tính toán sức chịu tải theo cong thức Buisman- Tertzaghi
0,5
gh c q
q =CN + γBNγ +γDN
Trong đó: C, ϕ γ, - các đặc trưng của nền đá B,D chiều rộng và chiều sâu chọn móng.
( )2 ( )2 2 1 , 1 C N = Nϕ + N Nϕ γ = Nϕ − Nϕ (45o 2) Nq = Nϕ =tg −ϕ
Khi nền là khối đá phong hóa nứt nẻ mạnh tạo thành khối đá rời C=0:
0,5
gh q
gh q 0,5
gh C
q =CN + γBNγ
Ngoài ra cần chú ý tới tương quan giữa chiều rộng với chiều sâu chôn móng và hình dạng móng.
- Khi nền đá bị phá hủy do nén
Phá hủy này xen như phá hủy nén của các cột đá, sự phá hủy xẩy ra như khi nén nở hông. Sức chịu tải giới hạn được tính toán qua cường độ liên kết các khối đá theo công thức
2 (45o 2)
qgh = Ctg +ϕ
- Khi khối đá bị phá hủy do nứt vỡ:
Đây là trường hợp trong khối đá có những khe nứt thẳng đứng sẽ bị nứt vỡ khi chịu tải . Theo B.W. Bishnoi (1968) sức chịu tải của nền dưới các diện chịu tải như sau:
Hình tròn : qgh = JCNcr Hình vuông qgh= 0.85JCNcr
Hình 1. a , b, c: quá trình hình thành trạng thái phá hủy nhưng không hình thành các khối trượt d,e là quá trình hình thành trạng thái phá hủy cắt hình thành các khối trượt xác định
Ảnh hưởng của hệ thống khe nứt
trong nền đá tới sức chịu tải của nền đá
Impacts of crack system in the rock bed on the bearing capacity of the rock bed
Nguyễn Hoài Nam
Tóm tắt
Nền là đá thường có sức chịu tải rất lớn bởi đa phần độ bền nén, rất lớn bởi đa phần độ bền nén, bền cắt của đá rất cao, so với móng đôi khi còn cao hơn. Tuy nhiên, trong trường hợp nền là đá nứt nẻ, cơ chế phá hoại nền dưới tác dụng của tải trọng công trình thường rất phức tạp phụ thuộc vào đặc điểm của hệ thống khe nứt, khi đó sức chịu tải có thể trở thành vấn đề cực kỳ phức tạp. Bài báo giới thiệu một số phương pháp tính sức chịu tải được xây dựng từ những nghiên cứu khe nứt của tác giả trên thế giới
Abstract
The rock bed usually has very high bearing capacity thank to very high bearing capacity thank to very high cutting strength, shear strength and compressive strength, even higher than foundation in some cases. However, in case of the foundation composed of cracked rock, the destructive mechanism in the foundation under building loads is often complicated depending on the characteristics of the crack system, then the bearing capacity can become very complicated problems. This paper introduces some load calculations that have been developed by international researchers on the crack system.
ThS.Nguyễn Hoài Nam
Bộ môn Địa Kỹ Thuật, Khoa Xây dựng ĐT: 0913580026
Email: khanhnamdkt@yahoo.com
Đặt vấn đề
Sức chịu tải của nền là tải trọng tác dụng vào một diện chịu tải trên nền mà không làm cho nền bị biến dạng trượt đến mức gây ra mất ổn định. Đối với nền đất thường các đặc trưng độ cứng nhỏ hơn rất nhiều độ cứng của diện chịu tải, trong khi với nền đá sự khác nhau không nhiều có khi còn lớn hơn. Do đó, nền đá nguyên khối vấn đề sức chịu tải chỉ là thứ yếu trong thiết kế nền móng. Nhưng với nền đá nứt nẻ, những giả thiết về môi trường liên tục không còn phù hợp, lan truyền ứng suất biến dạng hoàn toàn khác và cơ chế phá hủy nền có sự khác biệt căn bản phụ thuộc vào đặc điểm khe nứt.
1. Sự phá hủy nền đá dưới tác dụng của tải trọng
Khe nứt là sản phẩm của quá trình biến dạng phá huỷ do sự chi phối của hàng loạt yếu tố. Do đó, xét một cách toàn diện sẽ rất nhiều loại khe nứt khác nhau.
Về mặt địa chất học, căn cứ theo nguồn gốc của lực, có thể phân ra khe nứt kiến tạo và khe nứt phi kiến tạo; khe nứt nội sinh và khe nứt ngoại sinh
Trong cơ học đá, nứt nẻ là một vấn đề rất phức tạp đối với việc xây dựng mô hình tính toán cơ học cho khối đá. Vì thế, tìm hiểu nứt nẻ trong đá phải được đánh giá theo nhiều khía cạnh
- Khe nứt nguyên sinh với khe nứt thứ sinh
Khe nứt nguyên sinh thường nhỏ khó phát hiện luôn tiềm ẩn sự mất ổ định qua nó, là sản phẩm của quá trình co rút khi đông cứng nguội, lạnh của khối đá magma hoặc các đá vây quanh, là hệ quả của cấu tạo phân lớp thường có ở bề mặt phân lớp của các đá trầm tích.
Khe nứt thứ sinh, xuất hiện sau khi đá đã hình thành do tác động của các yếu tố nội ngoại sinh hoặc phát triển từ các khe nứt nguyên sinh. Thông thường khe nứt thứ sinh hình thành trong một hệ thống các khe nứt.
- Khe nứt vỉa, khe nứt phân vỉa
Khe nứt vỉa là khe nứt song song với mặt lớp, thường khe nứt kéo dài, có độ mở bé và bị lấp nhét.
Khe nứt phân vỉa là khe nứt cắt qua mặt lớp, khe nứt này rất phổ biến trong các
Vùng uốn nếp vò nhàu mạnh mẽ. so với khe nứt vỉa nó có nhiều khả năng gây mất ổn định hơn
Theo một số nghiên cứu trong đó có Ja.Extrin (1966) đối với sự phá hủy của đá hoa khi chịu tác động của tải trọng tăng dần, đã cho thấy khối đá khi bị phá hủy có sự phân bố trạng thái ứng suất theo các vùng được phân chia như sau:
Vùng 1: Đây là vùng nằm trực tiếp dưới diện chịu tải có không gian giới hạn bởi một bề mặt có đặc điểm phụ thuộc vào tính đồng nhất nhưng có thể khái quát là mặt cầu. Trong vùng này có nhiều vết rạn nứt, mạnh mẽ nhất ở mép diện chịu tải. Đặc điểm này phù hợp với phá hoại của đáy đột hình trụ trong thí nghiệm đột. Do đó có thể xác định tải trọng tiếp xúc theo công thức: