CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN TRỤ ĐẤT XI MĂNG
2.2. Sự lún giữa trụ và đất yếu trong nền đất gia cố trụ đất xi măng
2.2.3. Phương pháp tính toán theo quan điểm hỗn hợp của viện kỹ thuật Châu Á (AIT)
2.2.3.1 Khả năng chịu tải của trụ đơn
Khả năng chịu tải giới hạn ngắn hạn của trụ đơn trong đất sét yếu được quyết định bởi sức kháng của đất sét yếu bao quanh (đất phá hoại) hay sức kháng cắt của vật liệu trụ (trụ phá hoại), theo tài liệu của D.T. Bergado:
Qult.soil = (πdLcol + 2.25πd2)Cu.soil (2.18) Trong đó:
d- Đường kính trụ Lcol - Chiều dài trụ
Cu.soil- Độ bền kháng cắt không thoát nước trung bình của đất sét bao quanh, được xác định bằng thí nghiệm ngoài trời như thí nghiệm cắt cánh hoặc thí nghiệm xuyên côn.
Khả năng chịu tải giới hạn ngắn ngày do trụ bị phá hoại ở độ sâu z, theo Bergado:
Qult.col = Acol (3.5Cu.col + Kbσh) (2.19) Trong đó:
Kb: hệ số áp lực bị động; Kb = 3 khi φult.col = 30o. Acol: Tiết diện ngang trụ
σh: Áp lực tổng theo phương ngang tác dụng ở tiết diện nguy hiểm 2.2.3.2 Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ
Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm trụ xi măng đất được tính theo công thức:
Qult.group = 2Cu.soil.H (B + L) + k.Cu.soil.B.L (2.20) Trong đó:
B, L, H-chiều rộng, chiều dài và chiều cao của nhóm trụ xi măng đất.
k - Hệ số an toàn phụ thuộc vào hình dạng móng k = 6: khi móng hình chữ nhật.
k = 9: khi móng hình vuông, tròn.
Hệ số an toàn trong tính toán thiết kế là 3 (theo D.T.Bergado).
+ Độ lún tổng cộng của một công trình đặt trên trụ đất ximăng được tính như miêu tả trong độ lún tổng cộng lớn nhất lấy bằng tổng độ lún cục bộ của khối gia cố S1 và độ lún cục bộ của đất không ổn định nằm ở dưới khối gia cố S2.
1 1
.
(1 )
s col s soil
S q H
a E a E
+ Có 2 trường hợp được nghiên cứu khi tính độ lún tổng cộng. Trường hợp thứ nhất, tải trọng tác dụng tương đối nhỏ và trụ chưa bị rão. Trong trường hợp thứ 2, tải trọng tác dụng tương đối cao và tải trọng dọc trục của trụ tương ứng với giới hạn rão.
- Trường hợp 1:
+ Độ lún cục bộ phần trụ đất xi măng S1 được xác định theo giả thiết độ tăng ứng suất q1 không đổi suốt chiều cao khối và tải trọng trong khối không giảm:
(2.21) Trong đó:
q1 - Áp lực tính lún truyền cho trụ (kPa).
Ecol - Mô đun đàn hồi của trụ (kPa).
Esoil - Mô đun đàn hồi của đất xung quanh trụ (kPa).
H - Chiều dài trụ gia cố (m).
as - Tỷ lệ gia cố
θ - Góc của đường tim đi qua 2 trụ với phương ngang Nếu trụ bố trí theo mạng hình chữ nhật:
2 1 2
. . 1 4 .
l l as D
(2.22) Nếu trụ bố trí theo mạng tam giác:
sin . . 1 4 .
2 1 2
l l
as D (2.23)
+ Độ lún tổng cộng S2 được tính toán theo cách như với nền đất yếu chưa gia cố. Tải trọng tác dụng lên lớp đất chưa gia cố dưới đáy mũi trụ là toàn bộ tải trọng tính lún q2 (giả thiết tải trọng tác dụng không thay đổi trên suốt chiều sâu trụ).
] / ) lg(
) / lg(
1 [
' ' '
' ' 1 0
2 vo v p
i c vo p i i r i n
i
c e c
S h
(2.24) Trong đó:
hi - Bề dày lớp đất tính lún thứ i.
D D
Hình 2.12 Sơ đồ bố trí trụ đất ximăng
eoi - Hệ số rỗng của lớp đất i ở trạng thái tự nhiên ban đầu.
Cri - Chỉ số nén lún hồi phục ứng với quá trình dỡ tải.
Cci - Chỉ số nén lún hay độ dốc của đoạn đường cong nén lún.
σ’vo - Ứng suất nén thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp đất tự nhiên nằm trên lớp i.
Δσ’v - gia tăng ứng suất thẳng đứng.
σ’p - ứng suất tiền cố kết.
Tỷ số giảm lún β là tỷ số giữa độ lún tổng cộng ở dưới đáy khối đã được gia cố với độ lún khi không có trụ vôi - xi măng và được tính theo quan hệ sau:
β = Esoil / [asEcol + (1 − as)Esoil] (2.25) - Trường hợp 2:
Trong trường hợp này, tải trọng tác dụng quá lớn nên tải trọng dọc trục tương ứng với giới hạn rão. Tải trọng tác dụng được chia ra làm 2 phần, phần q1 truyền cho trụ và q2 truyền cho đất xung quanh. Phần q1 được quyết định bởi tải trọng rão của trụ và tính theo biểu thức sau:
q1 = n.Acol.σcreep / (B.L) (2.26) Giá trị q1 có thể xác định gần đúng như sau:
q1 = Acol.σcreep / c2 (2.2
Với c là khoảng cách các trụ; σcreep là ứng suất giới hạn từ biến Độ lún cục bộ phần trụ tính theo biểu thức:
Ec
L S q1.
1 (2.28) Trong đó:
L - Chiều dài trụ gia cố (m).
Ec - Mô đun đàn hồi của trụ (kPa).
Độ lún tổng cộng S2 được tính toán theo cách thông thường như với nền đất yếu chưa gia cố. Tải trọng q1 truyền toàn bộ xuống dưới đáy khối gia cố, tải trọng q2
tác dụng từ trên mặt đất.