CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH ĐOẠN TUYẾN NGHIÊN CỨU
3.2. Đánh giá khả năng xây dựng của cấu trúc nền đoạn tuyến
3.2.1. Đánh giá khả năng biến dạng của nền đường
3.2.1.3. V ấn đề biến dạng lún của nền đất yếu
Để đánh giá vấn đề biến dạng lún của nền đường, cần ph ải xác định độ lún cuối cùng và lún theo thời gian. Độ lún của đường đắp trên đất yếu là độ lún của toàn bộ nền đường sau khi kết thúc lún cuối cùng dưới tác dụng của tải trọng công trình, bao gồm độ lún của bản thân nền đắp và độ lún của nền đất dưới nền đắp. Ở đây xem như đất đắp đãđược đầm chặt tốt nên không xét đến độ lún của bản thân nền đắp. Vì vậy, việc tính lún trở thành việc tính độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp. Độ lún tổng cộng của nền đất yếu gồm có độ lún tức thời (St) và độ lún cố kết (Sc).
A. Tính toán dự báo độ lún của nền đất yếu.
1.Tính độ lún tức thời St S = m . Sc
Với m = 1,1 ÷ 1,4; nếu có các biện pháp hạn chế đất yếu bị đẩy trồi ngang dưới tải trọng đắp (như có đắp phản áp hoặc rải vải địa kỹ thuật...) thì sử dụng trị số
m = 1,1; ngoài ra chiều cao đắp càng lớn và đất càng yếu thì sử dụng trị số mcàng lớn.
Độ lún tức thời Si tính theo quan hệ sau: Si = (m−1). Sc 2. Tính độ lún cố kết Sc
Theo 22TCN 262- 2000, độ lún cố kết Sc của nền đất yếu dưới tác dụng của tải trọng đắp được tính theo phương pháp phân tầng lấy tổng với công thức sau:
S = ∑ C lg + C lg (3.7)
Trong đó: Hi là bề dày lớp đất tính lún thứ i, i từ 1 đến n lớp ; e0i là hệ số rỗng của lớp đất iở trạng thái tự nhiên ban đầu ;
Cci là chỉ số nén lún hay độ dốc của đoạn đường cong nén lún, biểu diễn dưới dạng elg, trong phạm vi σ >σ của lớp đất i;
Crilà chỉ số nén lún hay độ dốc của đoạn đường cong nén lún nói trên trong phạm vi σ > σ của lớp đất i (còn gọi là chỉ số nén phục hồi ứng với quá trình dỡ tải)
σ , σ , σ là áp lực do trọng lượng bản thân các lớp đất tự nhiên nằm trên lớp i, áp lực tiền cố kết ở lớp i và áp lực do tải trọng đắp gây ra ở lớp i(xác định các giá trị này tương ứng với độ sâu z ở chính giữa lớp đất yếu i).
σ = γi. zi
i
z =IP. P= IP. γđ. Hđ
Hình 3 -5: Xác định các trị số tính Ip.
Trong đó: IP là hệ số ảnh hưởng tới ứng suất ở giữa lớp i tra theo toán đồ Osterberg( Phụ lục III, trang 192 22TCN262- 2000).
γđlà khối lượng thể tích đất đắp (T/m3) Hđlà chiều cao đất đắp (m)
Công thức (3.7) chỉ là công thức tổng quát, khi tính toán công thức biến đổi tùy thuộc vào σ vàσ .Chỉ tính độ lún cố kết của các lớp đất yếu dưới tác dụng của tải trọng đắp.
Khi σ > σ (đất ở trạng thái chưa cố kết xong dưới tác dụng của trọng lượng bản thân) và khi σ =σ (đất ở trạng thái cố kết bình thường) thì công thức (3.7) chỉ còn hạng tử đầu (không tồn tại số hạng có mặt Cri).
Khiσ < σ (đất ở trạng thái quá cố kết) thì tính độ lún cố kết SC sẽ có 2 trường hợp:
+ Nếu σ >σ -σ thì áp dụng công thức (3.7) với cả 2 số hạng.
+ Nếu σ <σ -σ thì áp dụng công thức sau.
S = H
1 + e C lgσ + σ σ
M
a b
p
z
-Độ lún cố kết Sc:
Độ lún cố kết được tính theo công thức Chiều cao đất đắp thiết kế : Hđ= 2,94m ; Bề rộng ta tuy : a= 5,88 m ;
Bề rộng nửa mặt đường: b = 10,25m ;
Tải trọng đắp: P= γđ. Hđ = 1,85.2,94–1,83.0,5= 4,524(T/m2).
+ Kết quả tính ứng suất tại mặt cắt lỗ khoan BR9 :
Lớp Độ sâu a/z b/z Ip σ = I . P σ = γ . z
1 0,0 - - - - -
1,0 5,88 10,25 1 4,524 1,78
2
3,0 1,96 3,4 1 4,524 5,06
5,0 1,18 2,05 0.88 3,981 8,34
7,0 0,84 1,46 0,65 2,941 11,62
9,5 0,62 1,02 0,52 2,356 15,72
4 12,0 0,49 0,85 0,43 1,967 19,775
Ta thấy tại độ sâu z =12m, z< 0,1.bt. Như vậy chiều sâu vùng hoạt động nén ép của cấu trúc nền kiểu II là za=12m.
+ Tải trọng bản thân và áp lực do tải trọng đắp gây ra ở lớp 1:
Lớp Độ sâu a/z b/z Ip σ = I . P σ
= γ . z
σ
1 0,5 11,76 21.04 1 4,524 1,78 4,5
2 5,0 1,176 2,05 0,3 1,35 7,34 2,5
4 10,75 0,546 0,95 0,25 1,438 17,33 9,89
+ Kết quả tính lún cố kết:
Độ lún cố kết lớp 1:Sc
2=0,02m Độ lún cố kết lớp 2:Sc
2=1,11m Độ lún cố kết lớp 4:Sc
4=0,11 Độ lún cố kết Sc=∑Sc
i= 1,24(m) -Độ lún tức thời St:
St=(m-1) Sc
m=1,1 - 1,4
Lấy m=1,1 ta có St=0,124m
Độ lún cuối cùngứng với chiều cao đắp Hđ= 2,94m là:
S = 0,124+1,24=1,364m.
B. Tính thời gian đểnền đất đạt độcốkết theo yêu cầu
Thời gian để nền đất đạt độ cố kết theo yêu cầu được xác định tùy thuộc vào nhân tố thời gian Tv:
h t T C
t tb v
v 2
Cv
tblà hệ số cố kết trung bình của lớp đất;
2 2
vi i tb a
v
C h C Z
ht- chiều dày lớp chịu nén, tính cho trường hợp thoát nước một chiều, ht= za;
Thời gian cần thiết để đất nền đạt độ cố kết yêu cầu là:
tb v v
t T
C t h
2
Với độ cố kết yêu cầu của nền đất sau thời gian t là U= 95%. Tra bảng VI.1 1 ta được Tv =1,3.
Ta có chiều sâu vùng hoạt động nén ép là 12m, za= 12m, z1=1,0m;
z2=8,0m; z4=2,5m; Cv
1 = 13,13.10-4 cm2/s Cv
2 = 9.26.10-4 cm2/s; Cv 4 = 13.23.10-4cm2/s thay vào công thức ta được: Cv
tb= 1,29.10-3cm2/s Thay Cv
tb= 1,29.10-3 cm2/s và ht= 12m vào công thức ta có thời gian cần thiết để đất nền đạt độ cố kết yêu cầu là: t= 46(năm)
Nhận xét:
Qua đánh giá điều kiện địa chất công trình, dự báo các vấn đề địa chất công trình phát sinh cho thấy nền đường đoạn từ Km 3+120 đến Km 8+200 Dựán nâng cấp mở rộng Quốc lộ1A, Dốc Xây– thành phốThanh Hóa rất khôngổn định. Khi xây dựng với các thông sốkỹthuật của công trình, nền đường có khả năng xảy ra trượt do lún trồi, trượt cục bộ và thời gian lún kéo dài. Vì vậy, cần phải có biện pháp xửlý khi xây dựng để đảm bảo cho tuyến đường làm việc bình thường và sớm đưa vào sửdụng.
CHƯƠNG 4