CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU BỆ PHẢN ÁP ĐỂ LÀM TĂNG TẢI TRỌNG GIỚI HẠN CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP
4.2. Khảo sát quan hệ giữa tải trọng giới hạn của nền đất yếu với tải trọng bệ phản áp
4.2.1. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn và chiều rộng tải trọng bệ phản áp Bài toán 4.1: Nền đất yếu có lực dính đơn vị c = 10 kPa, giả sử đất không có trọng lượng thể tích = 0; chiều rộng tải trọng nền đường đắp b; bệ phản áp có cường độ q = c và chiều rộng L. Xét hai trường hợp sau:
- Trường hợp 4.1.1: góc ma sát trong = 0;
- Trường hợp 4.1.2: góc ma sát trong = 5o.
Bằng cách cho thay đổi chiều rộng của tải trọng bệ phản áp để khảo sát sự thay đổi của tải trọng giới hạn. Kết quả tổng hợp ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn (pgh/c) với chiều rộng tải trọng bệ phản áp
(L/b)2 Trường hợp 4.1.1
Sai lệch của lần (i+1) so với lần i (%)
Trường hợp 4.1.2
Sai lệch của lần (i+1) so với lần i (%)
(1) (2) (3) (4) (5)
0 4,8941 6,0395
1 5,3861 10,05 6,7578 11,89
2 5,7431 6,63 7,2851 7,80
3 6,0145 4,73 7,6688 5,27
4 6,1133 1,64 7,9353 3,48
5 6,1271 0,23 7,9972 0,78
6 6,1390 0,19 8,0141 0,21
7 6,1461 0,12 8,0247 0,13
8 6,1524 0,10 8,0331 0,10
9 6,1522 0,00 8,0383 0,06
Số liệu ở cột (2) và (4) của bảng 4.1 được biểu diễn bằng đồ thị thể hiện quan hệ giữa tải trọng giới hạn với chiều rộng tải trọng bệ phản áp, hình 4.1.
Hình 4.1. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn với chiều rộng tải trọng bệ phản áp (phi0 và phi5- trường hợp 4.1.1 và 4.1.2)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5
Chieu rong tai trong be phan ap (L/b.2) Tai trong gioi han (pgh/c)
phi0 phi5
Kết quả bảng 4.1 và trên hình 4.1 ta thấy khi tăng chiều rộng tải trọng bệ phản áp thì tải trọng giới hạn tăng lên. Tuy nhiên, mức độ tăng của lần sau so với lần trước không đều, chiều rộng bệ phản áp càng lớn thì mức độ tăng càng giảm và khi (L/b)2 > 3 4 thì tải trọng giới hạn tăng lên không đáng kể (gần như không tăng). Cho thấy tồn tại một chiều rộng hợp lý của bệ phản áp.
Đối chiếu với kết quả của bài toán 3.13, cho thấy ở chiều rộng hợp lý của bệ phản áp thì có thể chiều rộng tải trọng ngoài bằng chiều rộng lớn nhất của vùng biến dạng dẻo trong khoảng (L/b)2 = 3 4.
4.2.2. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn với cường độ tải trọng bệ phản áp Bài toán 4.2: Nền đất yếu có lực dính đơn vị c = 10 kPa, giả sử đất không có trọng lượng thể tích = 0; chiều rộng tải trọng nền đường đắp b; bệ phản áp có chiều rộng L/b = 1. Xét hai trường hợp sau:
- Trường hợp 4.2.1: góc ma sát trong = 0;
- Trường hợp 4.2.2: góc ma sát trong = 5o.
Bằng cách cho thay đổi cường độ tải trọng bệ phản áp q để khảo sát sự thay đổi của tải trọng giới hạn. Kết quả tổng hợp ở bảng 4.2.
Bảng 4.2. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn (pgh/c) với cường độ tải trọng bệ phản áp
q/c Trường hợp 4.2.1
Sai lệch của lần thứ (i+1) so với lần i (%)
Trường hợp 4.2.2
Sai lệch của lần thứ (i+1) so với lần i (%)
(1) (2) (3) (4) (5)
0 4,8941 6,0395
0,5 5,4903 12,18 6,9142 14,48
1 5,7431 4,60 7,2843 5,35
1,5 5,9186 3,06 7,5368 3,47
2 5,9896 1,20 7,6429 1,41
2,5 5,9757 -0,23 7,6636 0,27
3 5,9188 -0,95 7,6477 -0,21
3,5 5,8145 -1,76 7,5898 -0,76
4 5,6636 -2,60 7,4968 -1,23
4,5 5,1386 -9,27 7,0598 -5,83
Số liệu ở cột (2) và (4) của bảng 4.2 được biểu diễn bằng đồ thị thể hiện quan hệ giữa tải trọng giới hạn với cường độ tải trọng bệ phản áp, hình 4.2.
Kết quả bảng 4.2 và trên hình 4.2 ta thấy:
- Khi tăng cường độ tải trọng bệ phản áp thì tải trọng giới hạn nền đất yếu cũng tăng lên nhưng sau đó tại giảm xuống, mức độ tăng hay giảm của lần sau so với lần trước không đều nhau. Như vậy, sẽ tồn tại giá trị cường độ hợp lý của tải trọng bệ phản áp để tải trọng giới hạn đạt giá trị cực đại;
- Hai đường phi0 và phi5 không song song trên đồ thị và có điểm cực đại khác nhau, cho thấy giá trị cường độ hợp lý tải trọng bệ phản áp còn phụ thuộc vào góc ma sát trong hay là phụ thuộc vào loại đất yếu.
Hình 4.2. Quan hệ giữa tải trọng giới hạn với cường độ tải trọng bệ phản áp (phi0 và phi5 - trường hợp 4.2.1 và 4.2.2)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Tai trong be phan ap (q/c) Tai trong gioi han (pgh/c)
phi0 phi5
Đối chiếu với kết quả bài toán 3.13 ta thấy khi q = 4c thì chiều rộng vùng biến dạng dẻo gấp hai lần chiều rộng tải trọng ngoài. Lúc này bài toán lại trở về như trường hợp không có bệ phản áp, nền đất tự nhiên có thể bị mất ổn định chỉ ngay với tải trọng bệ phản áp. Điều này là phù hợp với thực tế.
Kết quả hai bài toán 4.1 và 4.2 ta thấy:
- Tải trọng giới hạn của nền đất yếu phụ thuộc vào chiều rộng và cường độ của tải trọng bệ phản áp (L, q);
- Tồn tại giá trị chiều rộng và cường độ hợp lý của tải trọng bệ phản áp.