6.2.1.1. Kiểm tra ổn định lỳn trồi
Dưới tỏc dụng của tải trọng cụng trỡnh, đất yếu dưới nền đường bị phỏ hoại gõy ra lỳn quỏ mức ở phần giữa nền đường, đồng thời đất yếu bị trồi lờn ở hai bờn chõn taluy nền đắp.
B
Hd
H
Hỡnh.6.2: sơ đồ phỏ hoại của nền đường cú đỏy rộng.
Để đỏnh giỏ sự mất ổn định trượt dưới hỡnh thức này, tụi sử dụng cụng thức của J.Mandel K = q qgh (6-4) Với:
q – ứng suất do nền đường đắp gõy ra ở tim đường; qgh – ỏp lực giới hạn của đất yếu;
Trong trường hợp nền đường cú chiều rộng nhỏ so với chiều dày lớp đất yếu (B/H < 1.49), qgh được tớnh theo cụng thức sau:
qgh= (π + 2).Cu ;
Trong trường hợp nền đường cú chiều rộng lớn hơn so với chiều dày lớp đất yếu (B/H > 1.49), qgh được tớnh theo cụng thức sau :
qgh = Nc. Cu ;
Trong cỏc cụng thức trờn:
Cu: lực dớnh kết khụng thoỏt nước của đất yếu, ở đõy Cu được lấy trung bỡnh của cỏc lớp đất yếu dưới nền đường;
Nc: hệ số thay đổi theo tỷ số B/H, tra theo toỏn đồ Pilot- Moreau (hỡnh 3 – TCXD 245: 2000 );
H – chiều dày tầng đất yếu;
B – chiều rộng nền đường đắp (tớnh trung bỡnh giữa mặt và đỏy);
Hd - chiều cao lớp đất đắp;
γđ - khối lượng thể tớch của lớp đất dắp nền đường; Nếu hệ số an toàn K > 1,5 thỡ nền đường ổn định; Nếu hệ số an toàn K < 1,5 thỡ nền đường mất ổn định;
* Tại mặt cắt
Ứng suất tại trờn mặt đất tại tim nền đường được xỏc định theo cụng thức: q = Pđ + Pht Trong đú: Pđ – tải trọng đất đắp; Pht – tải trọng xe cộ; ⇒ q = 1.80ì3.15 + 1.51 = 7.18 (T/m2).
Với bề rộng mặt đường là 24 m, chiều cao đất đắp là 3.99 m (tớnh cả chiều cao đất đắp tương đương gõy ra do hoạt tải), hệ số mỏi dốc 1:2 thỡ bề rộng nền đường là:
B’ = 24 + 2ì3.99ì2 = 39.96 (m) Chiều rộng trung bỡnh của nền đường là:
B = (39.96+ 24)/2 = 31.98 (m) ⇒ = 31.98ữ20.8 =1.5375>1.49
Do đú ỏp lực giới hạn trờn nền đất yếu được tớnh theo cụng thức sau:
Trong đú: tra toỏn đồ Mendel ta cú Nc =4.62
Cu là lực dớnh khụng thoỏt nước của lớp đất yếu, Cu = 1.39 (T/m2)
⇒ qgh = 4.62ì1.39 = 6.425 (T/m2) Thay số ta được
K = = 0.92
Vỡ K = 0.92 <1.5, do đú nền đường mất ổn định do lỳn trồi tại mặt cắt.
6.2.1.2. Kiểm tra ổn định trượt cục bộ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mất ổn định do trượt một bộ phận của nền đắp và một phần của nền đất yếu là hỡnh thức phỏ hoại thường gặp nhất. Dưới tỏc dụng của tải trọng cụng trỡnh, trong nền đất phỏt sinh ứng suất cắt, nếu ứng suất cắt vượt quỏ độ bền khỏng cắt của đất thỡ sẽ phỏt sinh trượt cục bộ. Hiện tượng này xảy ra trong trường hợp lớp đất yếu nằm trờn lớp đất cú sức chịu tải cao, biểu hiện được nhận thấy là một phần đoạn đường bị sụt lỳn tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnh nền đường và dưới chõn taluy bị đẩy trồi lờn.
Việc tớnh ổn định do trượt được tiến hành theo phương phỏp phõn mảnh cổ điển với giả thiết mặt trượt cú dạng hỡnh trụ trũn.
Theo P.M Goldstein thỡ cú thể xỏc định hệ số an toàn F ứng với cung trượt nguy hiểm nhất theo cụng thức sau:
F = A.f + B. R d u H C . γ (6.5) Trong đú:
A, B là cỏc hệ số tra bảng, phụ thuộc vào gúc mỏi dốc và vị trớ mặt trượt.
f= tgϕ - hệ số ma sỏt trong của đất nền tự nhiờn. Cu - lực dớnh khụng thoỏt nước của đất nền tự nhiờn; γđ - khối lượng thể tớch đất đắp;
HR - chiều cao mỏi đất đắp( bao gồm chiều cao đất đắp và chiều cao quy đổi từ tải trọng xe cộ);
Khi F < Fgh thỡ nền đường bị trượt;
Khi F> Fgh thỡ nền đường khụng bị trượt; Bảng tra hệ số A, B
Độ dốc mỏi taluy 1:m
Mặt trượt đi qua nền đất yếu và cú tiếp xỳc với mặt nằm ngang tại độ sõu h h = 0.25H h = 0.5H h = H h = 1.5H A B A B A B A B 1:1.0 2.56 6.10 3.17 5.92 4.32 5.80 5.78 5.75 1:1.25 2.66 6.32 3.24 6.02 4.43 5.86 5.36 5.80 1:1.5 2.80 6.53 3.32 6.13 4.54 5.93 5.94 5.85 1:1.75 2.93 6.72 3.41 6.26 4.66 6.00 6.02 5.90 1:2 3.10 6.87 3.53 6.40 4.78 6.08 6.10 5.95 1:2.25 3.26 7.23 3.66 6.56 4.90 6.16 6.18 5.98 1:2.5 3.46 7.62 3.82 6.74 5.03 6.26 6.26 6.02 1:2.75 3.68 8.00 4.02 6.95 5.17 6.36 6.34 6.05 1:3 3.93 8.40 4.24 7.20 5.31 6.47 6.44 6.09
- Khối lượng thể tớch đất đắp: γđ= 1.80 T/m3
- Chiều cao đất đắp quy đổi: HR= 3.87 m. - Chiều dày lớp đất yếu: h = 25.5m.
- Lực dớnh kết khụng thoỏt nước: Cutb = 1.25 T/m2
- f= tgϕ = tg00= 0
Tra bảng 4.1 với h = 1,5H, hệ số mỏi dốc 1: m = 1: 2 được A =6.10; B = 5.95
Vậy F= 6.10x0 + = 1.07 < 1.2, nền đường xảy ra hiện tượng trượt cục bộ.
Cỏc kết quả kiểm toỏn điều kiện ổn định chống lỳn trồi và chống trượt cục bộ đều khụng đảm bảo. Như vậy xột về điều kiện ngắn hạn thỡ khụng thể đắp ngay nền đường nếu khụng cú biện phỏp xử lý thớch đỏng.