Bài giảng Cơ học đất (Bản đẹp)

101 trang ngocly 2140

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ học đất (Bản đẹp)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_co_hoc_dat_ban_dep.pdf

Nội dung text: Bài giảng Cơ học đất (Bản đẹp)

Bài giảng Cơ học đất
GIÔÙI THIEÄU MOÂN HOÏC CÔ HOÏC ÑAÁT (SOIL MECHANICS) GIAÛNG VIEÂN: ThS. TRAÀN MINH TUØNG 98 NGOÂ TAÁT TOÁ QUAÄN BÌNH THAÏNH Tp HCM email: tranminhtung@tut.edu.vnBAI GIANG: CO HOC DAT 1. ÑÒNH NGHÓA MOÂN HOÏC CÔ HOÏC ÑAÁT LAØ MOÂN HOÏC NGHIEÂN CÖÙU ÖÙNG XÖÛ CUÛA ÑAÁT ÑOÁI VÔÙI CAÙC TAÙC DUÏNG CÔ HOÏC, VAÄT LYÙ. ¾ Döï tính ñoä luùn cuûa neàn moùng coâng trình. ¾ Khaû naêng chòu taûi cuûa neàn ñaát döôùi coâng trình. ¾ AÙp löïc cuûa ñaát leân töôøng chaén. ¾ OÅn ñònh maùi ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄ LUÙN CUÛA NEÀN MOÙNG COÂNG TRÌNH. BAI GIANG: CO HOC DAT 1
KHAÛ NAÊNG CHÒU TAÛI CUÛA NEÀN ÑAÁT BAI GIANG: CO HOC DAT AÙP LÖÏC CUÛA ÑAÁT LEÂN TÖÔØNG CHAÉN BAI GIANG: CO HOC DAT OÅN ÑÒNH MAÙI ÑAÁT. BAI GIANG: CO HOC DAT 2
2. VAÁN ÑEÀ CAÀN PHAÛI NGHIEÂN CÖÙU 1. Baûn chaát vaät lyù cuûa ñaát. 2. ÖÙng suaát trong moâi tröôøng ñaát BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT TRONG MOÂI TRÖÔØNG ÑAÁT BAI GIANG: CO HOC DAT 3. CAÙC YEÂU CAÀU CUÛA MOÂN HOÏC 1. THAM GIA BAØI GIAÛNG ÑAÀY ÑUÛ. 2. THÍ NGHIEÄM, BAÙO CAÙO THÍ NGHIEÄM ÑAÏT YEÂU CAÀU. 3. LAØM BAØI TAÄP 4. THI GIÖÕA HOÏC KYØ 5. THI CUOÁI HOÏC KYØ. 6. ÑAÙNH GIAÙ: tham gia baøi giaûng + thi giöõa kyø 30% (coù theå kieåm tra 15 phuùt baát kyø luùc naøo), thi cuoái kyø 70% BAI GIANG: CO HOC DAT 3
4. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. R.Whitlow, Cô hoïc ñaát NXB Giaùo duïc 1997 (baûn dòch tieáng Vieät). 2. N.A.Xötovich, Cô hoïc ñaát, baûn dòch tieáng Vieät cuûa Ngoâ Vaên Ñònh, Leâ Aát Hôïi, Vuõ Coâng Ngöõ, Haø Noäi 1969. 3. N.A.Xötovich, Cô hoïc ñaát, (giaùo trình ruùt goïn), baûn dòch tieáng Vieät cuûa Ñoã Baèng, Nguyeãn Coâng Maãn, Moscôva 1987. 4. Vuõ Coâng Ngöõ – Nguyeãn Vaên Thoâng, Baøi taäp cô hoïc ñaát NXB Giaùo Duïc 1999. BAI GIANG: CO HOC DAT 4. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 5.JONH ATKINSON (1993) An introduction to the mechanic of soil and foundations – Mc Graw – Hill Book Company. 6.DAVID MUIR WOOD (1990) Soil Behavior And Critical State Soil Mechanics - Cambridge University Press. 7. A. M. BRITO, M. J. GUNN (1987) Critical state soil mechanics via finite elements – Ellis Horwood Limited. BAI GIANG: CO HOC DAT Chöông 1 BAÛN CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA MOÂI TRÖÔØNG ÑAÁT 1. SÖÏ HÌNH THAØNH CAÙC LOAÏI ÑAÁT Taát caû caùc loaïi ñaát ñeàu ñöôïc hình thaønh do quaù trình phong hoùa, chuyeån dôøi vaø laéng ñoïng. Tuøy vaøo ñieàu kieän hình thaønh maø taïo ra caùc loaïi ñaát khaùc nhau BAI GIANG: CO HOC DAT 4
QUAÙ TRÌNH PHONG HOÙA Laø quaù trình caùc lôùp ñaù goác bò bieán ñoåi thaønh ñaát döôùi taùc duïng cuûa caùc taùc nhaân töï nhieân. Caùc taùc nhaân töï nhieân naøy coù theå laø taùc nhaân vaät lyù, hoùa hoïc hoaëc hoùa sinh BAI GIANG: CO HOC DAT QUAÙ TRÌNH CHUYEÅN DÔØI Ñoù laø quaù trình caùc haït ñaát ñöôïc chuyeån dôøi töø nôi naøy sang nôi khaùc döôùi taùc duïng cuûa doøng nöôùc, cuûa gioù hoaëc troïng löôïng baûn thaân BAI GIANG: CO HOC DAT SOIL AND ROCK CIRCLE BAI GIANG: CO HOC DAT 5
CAÙC THAØNH PHAÀN CAÁU TAÏO CHÍNH CUÛA ÑAÁT Haït khoaùng raén. Boït khí Nöôùc. Khí. Haït khoaùng Nöôùc BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙC HAÏT KHOAÙNG 1. Ñaát rôøi Ñaát hoøn lôùn (cuoäi, daêm soûi) laø ñaát coù löôïng haït coù ñöôøng kính d ≥ 2 mm chieám treân 50% khoái löôïng. BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙC HAÏT KHOAÙNG Ñaát caùt a) Caùt soûi: laø ñaát coù löôïng caùc haït coù ñöôøng kính d ≥ 2 mm chieám treân 25% khoái löôïng khoâ. b) Caùt thoâ: laø ñaát coù löôïng caùc haït coù ñöôøng kính d ≥ 0,5mm chieám treân 50% khoái löôïng khoâ. BAI GIANG: CO HOC DAT 6
CAÙC HAÏT KHOAÙNG c) Caùt trung: laø ñaát coù löôïng caùc haït coù ñöôøng kính d ≥ 0,25mm chieám treân 50% khoái löôïng khoâ. d) Caùt mòn: laø ñaát coù löôïng caùc haït coù ñöôøng kính d ≥ 0,1mm chieám treân 75% khoái löôïng khoâ. e) Caùt buïi: laø ñaát coù löôïng caùc haït coù ñöôøng kính d ≥ 0,1mm chieám döôùi 75% khoái löôïng khoâ. BAI GIANG: CO HOC DAT TEÂN GOÏI CAÙC HAÏT ÑAÁT Nhöõng haït coù ñöôøng kính d töø 2 mm ñeán 0,05 mm goïi laø haït caùt. Nhöõng haït coù ñöôøng kính d töø 0,05 mm ñeán 0,005 mm goïi laø buïi. Nhöõng haït coù ñöôøng kính d nhoû hôn 0,005 mm goïi laø haït seùt BAI GIANG: CO HOC DAT 2.Ñaát dính Khi haøm löôïng caùc haït seùt chieám treân 3% khoái löôïng haït thoâ thì ñaát coù tính deûo dính. Ñoù laø caùc loaïi ñaát caùt pha seùt, seùt pha caùt hoaëc ñaát seùt Moâi tröôøng ñaát laø moâi tröôøng rôøi, khoâng coù tính dính keát giöõa caùc haït hoaëc coù tính dính keát yeáu. BAI GIANG: CO HOC DAT 7
ÑÖÔØNG CONG TÍCH LUÕY THAØNH PHAÀN HAÏT Ñöôøng cong tích luõy thaønh phaàn haït (ñöôøng cong caáp phoái) cuûa ñaát laø ñöôøng bieåu dieãn quan heä giöõa ñöôøng kính caùc haït ñaát vaø phaàn traêm khoái löôïng cuûa chuùng trong maãu ñaát BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT P% Cuoäi Soûi Caùt Buïi Seùt 100- 90- 80- 70- 60- 50- 40- 30- 20- 10- D = 7 D = 0.22 D = 0,005 100 2 60 D30= 0.04 10 D (mm) 10 1 0.1 0.01 0.001 BAI GIANG: CO HOC DAT 8
HEÄ SOÁ KHOÂNG ÑOÀNG ÑEÀU Coefficien t of curvature d60 2 K = (D30 ) C c = d10 (D10 )( D60 ) Ê d60 laø ñöôøng kính côõ haït maø caùc haït nhoû hôn chuùng chieám 60% troïng löôïng haït. Ê d30 laø ñöôøng kính côõ haït maø caùc haït nhoû hôn chuùng chieám 30% troïng löôïng haït. Ê d10 laø ñöôøng kính côõ haït maø caùc haït nhoû hôn chuùng chieám 10% troïng löôïng haït BAI GIANG: CO HOC DAT YÙ NGHÓA CUÛA HEÄ SOÁ KHOÂNG ÑOÀNG ÑEÀU K Ê Khi heä soá khoâng ñoàng Well − graded soil ñeàu K lôùn thì ñaát khoâng ñoàng ñeàu vaø ngöôïc laïi. 1 (3 ÷ 4): ñaát coù caùc haït khoâng ñoàng ñeàu ( for sands) BAI GIANG: CO HOC DAT MOÄT SOÁ NHAÄN XEÙT VEÀ ÑÖÔØNG CONG CAÁP PHOÁI 1. ĐCCP caøng doác thì ñaát caøng ñoàng ñeàu vaø ngöôïc laïi ĐCCP caøng thoaûi thì ñaát caøng khoâng ñoàng ñeàu. 2. K caøng lôùn thì ñaát caøng khoâng ñoàng ñeàu do ñoù ñaát caøng deã ñaàm chaët hôn. 3. Döïa vaøo ĐCCP ta xaùc ñònh ñöôïc caùc thoâng soá d60, d30, d10. Töø caùc thoâng soá naøy ta suy ra moät soá chæ tieâu veà tính chaát vaät lyù cuûa ñaát nhö khaû naêng ñaàm chaët, khaû naêng xaûy ra hieän töôïng caùt chaûy, heä soá thaám, tính biếndạng v.v BAI GIANG: CO HOC DAT 9
BAI GIANG: CO HOC DAT NÖÔÙC TRONG ÑAÁT Trong ñaát toàn taïi hai loaïi nöôùc coù ñaëc ñieåm, tính chaát khaùc nhau: NÖÔÙC TRONG ÑAÁT NÖÔÙC MAØNG NÖÔÙC TÖÏ DO MOÛNG (NÖÔÙC LOÃ ROÃNG) BAI GIANG: CO HOC DAT HAI LOAÏI NÖÔÙC TRONG ÑAÁT 1. Nöôùc maøng moûng: Laø nöôùc bao boïc quanh caùc haït khoaùng, nöôùc naøy coù ñaëc ñieåm laø khoâng hoaøn toaøn chuyeån ñoäng ñöôïc döôùi taùc duïng cuûa gradien thuûy löïc. 2. Nöôùc töï do: Laø nöôùc naèm trong caùc khe roãng cuûa ñaát. Coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán tính chaát cô hoïc, vaät lyù cuûa ñaát ñaëc bieät laø caùc loaïi ñaát dính. Ê Nöôùc töï do coù theå chuyeån ñoäng döôùi taùc duïng cuûa gradien thuûy löïc vaø söï chuyeån ñoäng naøy taïo ra caùc doøng thaám. Ê Nöôùc töï do trong ñaát coù hai daïng laø nöôùc mao daãn vaø nöôùc baõo hoøa ngaäp trong ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT 10
HAI DAÏNG NÖÔÙC TÖÏ DO Maët ñaát töï nhieân MNN hmd Mao daãn Nöôùc töï do Ê Ñoái vôùi ñaát caùt hmd khoaûng töø vaøi ñeán vaøi chuïc cm. Ê Ñoái vôùi ñaát seùt hmd raát lôùn coù theå leân ñeán haøng traêm cm BAI GIANG: CO HOC DAT KHÍ TRONG ÑAÁT KHÍ TRONG ÑAÁT DAÏNG KÍN DAÏNG HÔÛ Ê Khoâng thoâng vôùi khí quyeån Ê Thoâng vôùi khí quyeån Ê Coù aûnh höôûng tôùi tính chaát Ê Ít aûnh höôûng tôùi tính cuûa ñaát ñaëc bieät laø tính bieán chaát cô lyù cuûa ñaát daïng cuûa ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ VAØ PHAÂN LOAÏI ÑAÁT 1. CAÙC CHỈ TIEÂU VAÄT LYÙ CÔ SÔÛ: DUNG TROÏNG DUNG TROÏNG ÑOÄ AÅM CUÛA ÑAÁT CUÛA ÑAÁT HAÏT KHOAÙNG Tyû soá giöõa troïng Troïng löôïng Troïng löôïng cuûa löôïng nöôùc chöùa moät ñôn vò theå moät ñôn vò theå trong loã roãng vaø tích cuûa ñaát. tích haït raén troïng löôïng cuûa haït raén cuûa ñaát BAI GIANG: CO HOC DAT 11
DUNG TROÏNG CUÛA ÑAÁT G Coâng thöùc tính: γ = V G -Troïnglöôïngcuûamaãuñaát: G = Gh + Gn + Gk Gk ≈ 0G = Gh + Gn V - Theå tích maãu ñaát: V = Vh + Vr G + G γ = h n V h + V r BAI GIANG: CO HOC DAT DUNG TROÏNG HAÏT KHOAÙNG Coâng thöùc tính: G h γ h = V h Dung troïng haït γh coù giaù trò thay ñoåi trong phaïm vi töø 2,6 ñeán 2,8 T/m3 BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ AÅM CUÛA ÑAÁT Coâng thöùc tính: G W = n 100% G h BAI GIANG: CO HOC DAT 12
TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ VAØ PHAÂN LOAÏI ÑAÁT 2. ÑOÄ ROÃNG, ÑOÄ ÑAËC, HEÄ SOÁ ROÃNG: V Ñoä roãng: • n = r V V • Ñoä ñaëc: m = h V n Loã roãng V n • Heä soá roãng:e = r = 1 V h m m Haït raén BAI GIANG: CO HOC DAT MOÄT SOÁ ÑIEÅM CAÀN LÖU YÙ • m + n = 1 e Loã roãng • Ñoái vôùi ñaát caùt thoâng thöôøng 1+e e = 0,3 ÷ 0,8. 1 Haït raén • Ñoái vôùi ñaát seùt thoâng thöôøng e = 0,3 ÷ 2. Coù theå • Ñoái vôùi buøn non, than buøn tính m,n,e e = 2 ÷ 10. khi bieát W, γ γ ? h, BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH m, n, e THEO γh, W, γ e G γ Loã roãng G = W h = W h n 100 100 1+e 1 Haït raén G + G γ + 0 ,01 W γ γ (1 + 0 ,01 W ) γ = n h = h h → e = h − 1 V h + V r 1 + e γ 1 1 m = n = 1 − m = 1 − 1 + e 1 + e BAI GIANG: CO HOC DAT 13
3. DUNG TROÏNG KHOÂ, DUNG TROÏNG BAÕO HOØA VAØ DUNG TRONG ÑAÅY NOÅI •Dung troïng khoâ cuûa G h ñaát “γkh” laø dung troïng γ kh = cuûa ñaát khi ñoä aåm cuûa V h + V r ñaát W = 0 %. (G n = 0 ) e Loã roãng 1+e γ h 1 Haït raén γ kh = 1 + e r BAI GIANG: CO HOC DAT 3. DUNG TROÏNG KHOÂ, DUNG TROÏNG BAÕO HOØA VAØ DUNG TRONG ÑAÅY NOÅI G + G bh •Khi taát caû loã roãng trong ñaát γ = h n ñöôïc chieám choã bôõi nöôùc thì bh V + V ñaát ôû traïng thaùi baõo hoøa, r h dung troïng cuûa ñaát luùc naøy GVbh = γ ñaït ñeán giaù trò dung troïng nnr? baõo hoøa γ + e γ γ = h n bh 1 + e BAI GIANG: CO HOC DAT 3. DUNG TROÏNG KHOÂ, DUNG TROÏNG BAÕO HOØA VAØ DUNG TRONG ÑAÅY NOÅI •Khi maãu ñaát ñöôïc ñaët trong G + G − F nöôùc thì maãu ñaát seõ chòu taùc h n dn γ dn = duïng cuûa löïc ñaåy Acsimet, V r + V h laøm cho dung troïng cuûa ñaát giaûm ñi. Dung troïng naøy goïi Fñn = (Vh +Vr)γn laø dung troïng ñaåy noåi cuûa ? ñaát γ +−eeγγ(1 + ) γγ − γ ==hnn hn dn 11++ee BAI GIANG: CO HOC DAT 14
4.ÑOÄ BAÕO HOØA Ñoä baõo hoøa ‘Gbh‘ laø tyû soá giöõa troïng löôïng cuûa nöôùc chöùa trong loã roãng cuûa ñaát vaø troïng löôïng cuûa nöôùc trong loã roãng cuûa ñaát khi ñaát ôû traïng thaùi baõo hoøa. W aohoøa baõo chöa ñaát Maãu G = Khí bh W Nöôùc bh Nöôùc Maãu ñaát baõo Haït ñaát Haït ñaát hoøa nöôùc BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ BAÕO HOØA e Loã roãng W γ 1+e h G bh = 1 Haït raén γ n × e • Gbh thay ñoåi töø 0 ñeán 1 + Gbh = 0 → ñaát khoâng baõo hoøa nöôùc. + Gbh = 1 → ñaát baõo hoøa nöôùc hoaøn toaøn. • Ñoä baõo hoøa nöôùc coù lieân quan ñeán moät soá tính chaát cô hoïc cuûa ñaát ñaëc bieät laø ñoái vôùi ñaát caùt. BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ BAÕO HOØA CUÛA ÑAÁT CAÙT Khoâ Gbh = 0 Ít aåm Gbh = 0 ÷0,5 Aåm Gbh = 0,5 ÷0,8 Baõo hoøa Gbh = 0,8 ÷1 BAI GIANG: CO HOC DAT 15
5. ÑOÄ CHAËT CUÛA ÑAÁT RÔØI: Ñoä chaët cuûa ñaát rôøi coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán tính chaát cô hoïc cuûa ñaát Döïa vaøo heä soá roãng e cuûa ñaát rôøi ngöôøi ta phaân loaïi ñaát rôøi thaønh nhöõng loaïi sau: CHAËT ÑAÁT CHAËT VÖØA CAÙT XOÁP BÔØI RÔØI BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ CHAËT CUÛA ÑAÁT RÔØI HEÄ SOÁ ROÃNG e LOAÏI CAÙT Xoáp (bôøi Chaët Chaët vöøa rôøi) Caùt haït thoâ, haït 0,70 trung, soûi Caùt haït nhoû 0,75 Caùt buïi 0,80 BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ CHAËT CUÛA ÑAÁT RÔØI ÑOÄ CHAËT TÖÔNG ÑOÁI CUÛA ÑAÁT RÔØI : e − e D = Max e Max − e min e - heä soá roãng cuûa ñaát ôû traïng thaùi xem xeùt eMax,emin - heä soá roãng cuûa ñaát ôû traïng thaùi xoáp nhaát, chaët nhaát xaùc ñònh baèng thí nghieäm theo caùc quy trình nhaát ñònh. BAI GIANG: CO HOC DAT 16
ÑOÄ CHAËT TÖÔNG ÑOÁI CUÛA ÑAÁT RÔØI e = eMax → D = 0: ñaát ôû traïng thaùi xoáp nhaát. e = emin → D = 1: ñaát ôû traïng thaùi chaët nhaát. * Caùt xoáp: D = 0,33 ÷ 0. * Caùt ôû traïng thaùi chaët vöøa: D = 0,67 ÷ 0,33. * Caùt ôû traïng thaùi chaët: D = 0,67 ÷ 1,0. * Caùt ôû traïng thaùi quaù chaët: D > 1,0. BAI GIANG: CO HOC DAT ÑOÄ CHAËT CUÛA ÑAÁT RÔØI Ñoä chaët cuûa ñaát caùt e (traïng thaùi töï nhieân) Maãu ñaát caùt nguyeân daïng ? ÔÛ ñoä saâu lôùn khoù laáy maãu ñaát caùt nguyeân daïng. Xaùc ñònh ñoä chaët cuûa ñaát caùt baèng caùc thí nghieäm hieän tröôøng Thí nghieäm xuyeân ñoäng SPT , Thí nghieäm xuyeân tónh CPT BAI GIANG: CO HOC DAT PHÖÔNG PHAÙP LEØN CHAËT ÑAÁT Khi ñaát ñöôïc ñaàm chaët, thì khaû naêng chòu taûi cuûa ñaát taêng leân, khaû naêng neùn chaët cuûa ñaát giaûm, heä soá thaám cuûa ñaát giaûm do ñoù trong xaây döïng neàn moùng ngöôøi ta thöôøng duøng phöông phaùp ñaàm ñeå caûi thieän neàn ñaát. Hieäu quaû ñaàm chaët ñaát ñöôïc ñaùnh giaù thoâng qua dung troïng khoâ ñaït ñöôïc cuûa ñaát sau khi ñaàm. Khi dung troïng khoâ cuûa ñaát ñaït ñöôïc caøng lôùn thì hieäu quaû ñaàm chaët cuûa coâng taùc ñaàm chaët caøng cao BAI GIANG: CO HOC DAT 17
PHÖÔNG PHAÙP LEØN CHAËT ÑAÁT Ñeå ñaùnh giaù hieäu quaû ñaàm chaët ngöôøi ta duøng moät chæ tieâu goïi laø heä soá ñaàm chaët: γ k γk – dung troïng khoâ cuûa ñaát sau k = Max khi ñaõ daàm chaët ôû hieän tröôøng. γ k Max γk – dung troïng khoâ cuûa ñaát sau khi ñaõ ñöôïc ñaàm chaët trong ñieàu kieän tieâu chuaån (ôû phoøng thí nghieäm). BAI GIANG: CO HOC DAT PHÖÔNG PHAÙP LEØN CHAËT ÑAÁT Ñoái vôùi moãi loaïi ñaát coù 1 giaù trò ñoä aåm goïi laø ñoä aåm toái öu. ÖÙng vôùi ñoä aåm naøy khi ñaàm ñaát seõ cho dung troïng khoâ lôùn nhaát. Giaù trò ñoä aåm toái öu ñoái vôùi moãi loïai ñaát ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc thí nghieäm ñaàm chaët ñaát ôû phoøng thí nghieäm. Vieäc löïa choïn maùy ñaàm hôïp lyù cuõng laø yeáu toá quan troïng laøm taêng hieäu quaû ñaàm chaët ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM LAÊN BAÙNH LAÙNG (SMOOTH WHEELED ROLLER) Boä phaàn ñaàm bao goàm 2 baùnh troøn baèng theùp roãng ruoät. Ñeå thay ñoåi trong löôïng cuûa ñaàm ngöôøi ta duøng caùt hoaëc nöôùc bôm ñaày vaøo hai baùnh. Troïng löôïng cuûa ñaàm töø 2000-54000kg. Söû duïng ñeå ñaàm taát caû caùc loaïi ñaát tröø ñaát caùc loaïi ñaát caùt, caùt buïi coù ñoä ñoàng nhaát cao. Cöôøng ñoä cuûa taûi troïng ñöôïc xaùc ñònh treân 1m beà roâng baùnh laêng cuûa loaïi ñaàm naøy laø 1.7-17T/m. BAI GIANG: CO HOC DAT 18
ÑAÀM LAÊN BAÙNH LAÙNG (SMOOTH WHEELED ROLLER) BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM LAÊN KEÁT HÔÏP RUNG SMOOTH WHEELED VIBRATORY ROLLER Laø loaïi ñaàm maùy, trong löôïng töø 270 ñeán 5000kg. Hieäu quaû ñaàm chaët ñöôïc caûi thieän ñaùng keå nhôø taùc ñoäng rung. Coù taùc duïng ñaàm chaët toát ñoái vôùi caùc loaïi ñaát seùt naëng vaø caùc loaïi ñaát hoøn lôùn ñaëc bieät laø khi taàn soá rung cuûa baùnh laêng laø 2200-2400voøng/phuùt. Ñoái vôùi caùc loaïi ñaát seùt pha hoaëc caùt pha thì hieäu quaû ñaàm chaët ñaát seõ taêng leân 2 laàn. Chieàu daøy toái toái öu cuûa caùc lôùp ñaát khi ñaàm laø 200 mm BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM LAÊN KEÁT HÔÏP RUNG SMOOTH WHEELED VIBRATORY ROLLER BAI GIANG: CO HOC DAT 19
ÑAÀM BAÙNH HÔI PNEUMATIC – TYRED ROLLER Loaïi ñaàm naøy coù hai truïc baùnh xe, moãi truïc coù töø 2 ñeán 5 baùnh, troïng löôïng cuûa loaïi ñaàm naøy coù troïng löôïng thay ñoåi töø 1000 ñeán 12000kg. Coù theå thay ñoåi trong löôïng cuûa ñaàm baèng caùch cheøn caùc vaät naëng vaøo thuøng xe. Hieäu quaû ñaàm chaët cuûa loaïi ñaàm naøy coù theå ñieàu chænh baèng caùch bôm hôi vaøo caùc baùnh laên. Loaïi ñaàm naøy coù taùc duïng ñaàm hieäu quaû ñoái vôùi moïi loaïi ñaát vaø ñaëc bieät hieäu quaû ñoái vôùi caùc loaïi ñaát dính aåm öôùt. BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM BAÙNH HÔI PNEUMATIC – TYRED ROLLER BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM CHAÂN CÖØU (SHEEPSFOOT ROLLER) Gioáng nhö ñaàm laêng baùnh laùng nhöng ôû troáng laên ngöôøi ta cheá taïo theâm caùc caùc chaân theùp. Coù hai loaïi ñaàm daïng naøy laø loaïi töï vaän haønh vaø loaïi vaän haønh duøng xe keùo. Caùc chaân theùp coù daïng hình thaùp kích thöôùc 100*75mm, vôùi soá löôïng 64-88 chaân theùp/500kg. Loaïi ñaàm naøy chæ duøng phuø hôïp ñeå ñaàm caùc loaïi ñaát dính trong ñieàu kieän ñoä aåm thaáp. BAI GIANG: CO HOC DAT 20
ÑAÀM CHAÂN CÖØU (SHEEPSFOOT ROLLER) BAI GIANG: CO HOC DAT ÑAÀM CHAÂN CÖØU (SHEEPSFOOT ROLLER) BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙC LOAÏI ÑAÀM RUNG ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG TAY (RAMMER AND VIBRATORS) Coù kích thöôùc nhoû, nheï (khoaûng 100kg) neân duøng ôû nhöõng ñieàu kieän chaät heïp. Bao goàm boä phaân taïo rung baèng maùy . Ñeå ñaàm thì phaûi coù coâng nhaân keùo di chuyeån. Loaïi ñaàm naøy thích hôïp ñoái vôùi caùc loaïi ñaát rôøi ít aåm. BAI GIANG: CO HOC DAT 21
CAÙC LOAÏI ÑAÀM RUNG ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG TAY (RAMMER AND VIBRATORS) BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM SPT 1. Khoan ñeán ñoä saâu lôùp ñaát caàn thí nghieäm SPT. 2. Laép ñaët oáng maãu chuaån vaøo caàn khoan. 3. Ñaët oáng maãu chaïm vaøo ñaùy hoá khoan. 4. Ñoùng oáng maãu chuaån xuyeân vaøo trong ñaát 15 cm baèng buùa tieâu chuaån. 5. Duøng buùa tieâu chuaån (troïng löôïng 63,5 Kg, chieàu cao rôi 76 cm) ñoùng vaøo ñaát vaø ñeám soá laàn ñaäp buùa N ñeå oáng maãu xuyeân theâm vaøo ñaát 30 cm. 6. Trò soá N caøng lôùn thì ñaát caøng chaët vaø ngöôïc laïi. BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙC ÑÒNH TRAÏNG THAÙI CUÛA ÑAÁT CAÙT DÖÏA VAØO CHÆ SOÁ SPT Traïng thaùi chaët N D (I ) D cuûa caùt 1 ÷ 4 ≤ 0,2 Raát xoáp 5 ÷ 9 0,20 ÷ 0,33 Xoáp 10 ÷ 20 0,33 ÷ 0,67 Chaët vöøa 30 ÷ 50 0,67 ÷ 1,0 Chaët > 50 ≥ 1 Quaù chaët BAI GIANG: CO HOC DAT 22
THÍ NHIEÄM XUYEÂN TÓNH Duøng löïc tónh aán chuøy xuyeân baèng kim P (KG) loaïi ngaäp saâu töø töø vaøo trong ñaát. Ño löïc eùp P vaø tính söùc khaùng muõi xuyeân theo coâng thöùc: P q = 2r F F = π r2 (Thöôøng F = 10 cm2 ÷ 20 cm2) •q caøng lôùn thì ñaát caùt thí nghieäm caøng chaët vaø ngöôïc laïi. BAI GIANG: CO HOC DAT PHAÂN LOAÏI ÑAÁT THEO GIAÙ TRÒ CUÛA SÖÙC KHAÙNG XUYEÂN MUÕI q (kG/CM2): Ñoä Caùt haït thoâ Caùt haït trung Caùt haït mòn xuyeân Chaët Chaët Chaët saâu (m) Chaët Chaët Chaët vöøa vöøa vöøa 5 ≥ 15 10 ÷ 15 ≥ 10 10 ÷ 6 ≥ 6 6 ÷ 3 10 ≥ 22 22 ÷ 15 ≥ 15 15 ÷ 9 ≥ 9 9 ÷ 4 BAI GIANG: CO HOC DAT TEÂN VAØ TRAÏNG THAÙI CUÛA ÑAÁT DÍNH Xaùc ñònh traïng thaùi cuûa ñaát dính döïa vaøo chæ soá deûo IP (Plastic Index), vaø ñoä seät B. IP = Wnh –Wd B = (W – Wd)/Ip traïng thaùicöùng traïng thaùi deûo traïng thaùinhaõo W d W nh W (%) IP 01Ñoä seät B BAI GIANG: CO HOC DAT 23
TEÂN VAØ TRAÏNG THAÙI CUÛA ÑAÁT DÍNH + Khi Wd ≤ W ≤ Wnh → ñaát ôû traïng thaùi deûo. + Khi W ≥ Wnh → ñaát ôû traïng thaùi chaûy. + Khi W ≤ Wd → ñaát ôû traïng thaùi cöùng. + Khi IP caøng lôùn → ñaát caøng deûo vaø ngöôïc laïi. Ngöôøi ta duøng chæ soá IP ñeå ñònh teân cuûa ñaát. + Ñaát seùt IP ≥ 17 + Ñaát aù seùt (seùt pha) IP = 17 ÷ 7 + Ñoái vôùi ñaát caùt pha seùt Ip ≤ 7 BAI GIANG: CO HOC DAT TRAÏNG THAÙI CUÛA ÑAÁT DÍNH ÑOÄ SEÄT B (IL) - Ñoái vôùi ñaát caùt pha seùt: + Khi B 1 → ñaát ôû traïng thaùi nhaõo. - Ñoái vôùi ñaát seùt vaø ñaát seùt pha caùt: + Khi 0 ≤ B ≤ 0,25 → ñaát ôû traïng thaùi nöûa cöùng. + Khi 0,25 < B ≤ 0,50 → ñaát ôû traïng thaùi deûo cöùng. + Khi 0,50 < B ≤ 0,75 → ñaát ôû traïng thaùi deûo meàm. + Khi 0,75 < B ≤ 1,0 → ñaát ôû traïng thaùi deûo nhaõo. + Khi 1,0 < B BAI→ GIANG:ñaát CO HOC ôû traïngDAT thaùi nhaõo. BAØI TAÄP CHÖÔNG 1 Baøi1: Cho4 maãuñaátcoùcaùcchætieâutheobaûng sau: 3 3 Maãu soá γ (kN/m ) γh (g/cm ) Ñoä aåm W (%) 1 17,0 2,66 12,0 2 20,0 2,77 23,0 3 18,0 2,72 42,0 4 19,8 2,67 19,0 Yeâu caàu: Tính heä soá roãng “e”, ñoä roãng “n” ñoä baõo hoøa “Gbh” dung troïng khoâ “γk”. BAI GIANG: CO HOC DAT 24
BAØI TAÄP CHÖÔNG 1 Baøi 2: Cho 3 maãu ñaát coù caùc chæ tieâu theo baûng sau: 3 Maãu soá Heä soá roãng e γh (g/cm ) Ñoä baõo hoøa Gbh 1 0,93 2,66 0,75 2 0,85 2,77 0,85 3 0,95 2,72 0,90 Yeâu caàu: Xaùc ñònh ñoä aåm töï nhieân “W”, vaø dung troïng töï nhieân γ . BAI GIANG: CO HOC DAT BAØI TAÄP CHÖÔNG 1 Baøi 3: Cho 4 maãu ñaát coù caùc chæ tieâu theo baûng sau: Maãu Ñoä aåm giôùi haïn Ñoä aåm giôùi haïn Ñoä aåm töï soá deûo Wd (%) nhaõo Wnh (%) nhieân W (%) 1 15,1 31,2 12,5 2 19,6 25,4 23,0 3 34,5 38,5 42,0 4 19,8 54,2 55,6 Yeâu caàu: Xaùc ñònh teân vaø traïng thaùi cuûa ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 25
Do ngoc tu pham cong trong nguyen dinh hanh pham ngoc bao pham van huan pham ba linh cao van dung to qui thao bui hoang phuong BAI GIANG: CO HOC DAT 26
CHÖÔNG 2 NHÖÕNG QUY LUAÄT CÔ BAÛN TRONG CÔ HOÏC ÑAÁT GIAÛNG VIEÂN: ThS. TRAÀN MINH TUØNG 98 NGOÂ TAÁT TOÁ QUAÄN BÌNH THAÏNH Tp HCM email: tranminhtung@tut.edu.vnBAI GIANG: CO HOC DAT ÑT: 8405795 MÔÛ ÑAÀU Trong cô hoïc ñaát ngöôøi ta söû duïng roäng raõi caùc keát quaû cuûa caùc moân cô hoïc öùng duïng khaùc nhö cô hoïc lyù thuyeát, cô hoïc chaát rôøi, lyù thuyeát daøn hoài, lyù thuyeát deûo Ñaát laø vaät theå raát khaùc bieät so vôùi caùc vaät theå khaùc. Do ñoù ta khoâng theå laáy caùc keát quaû cuûa caùc moân khoa hoïc khaùc aùp duïng tröïc tieáp, nguyeân veïn cho ñaát maø phaûi naém vöõng caùc tính chaát cô hoïc ruùt ra töø baûn chaát vaät lyù cuûa ñaát ñeå aùp duïng vaøo vieäc giaûi quyeát caùc baøi toùan cô hoïc ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT NHÖÕNG QUY LUAÄT CÔ BAÛN TRONG CÔ HOÏC ÑAÁT CAÙC TÍNH CHAÁT CÔ BAÛN CUÛA ÑAÁT TÍNH THAÁM TÍNH BIEÁN ÑOÄ BEÀN CÔ DAÏNG HOÏC Qui luaät Caùc qui luaät Qui luaät veà thaám Darcy bieán daïng söùc choáng caét BAI GIANG: CO HOC DAT 1
TÍNH THAÁM NÖÔÙC CUÛA ÑAÁT, QUY LUAÄT THAÁM DARCY Thaám trong ñaát laø hieän töôïng chuyeån ñoäng cuûa nöôùc töï do trong caùc loã roãng cuûa ñaát döôùi taùc duïng cuûa gradien thuûy löïc tính chaát rôøi cuûa moâi tröôøng ñaát. ΔH BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM DARCY Trình töï thí nghieäm BAI GIANG: CO HOC DAT TRÌNH TÖÏ THÍ NGHIEÄM •Giöõ cho möïc nöôùc trong beå nöôùc khoâng ñoåi, Sau moät khoaûng thôøi gian Δti ño löôïng nöôùc thaám qua khoái ñaát laø ΔVi . •Gradien thuûy löïc ñöôïc tính theo coâng thöùc : ΔH i= ΔL = tgα •Thay ñoåi ñoä cao beå nöôùc Æ thay ñoåi Gradien thuûy löïc i1, i2, i3, BAI GIANG: CO HOC DAT 2
TÍNH TOAÙN KEÁT QUAÛ Löu löôïng nöôùc thaám ΔVi 3 Qi = (cm / s) qua maãu ñaát laø Δti Vaän toác thaám cuûa Q vcms= i (/) nöôùc qua maãu ñaát i A A - dieän tích maët caét 2 ngang maãu ñaát. A = π.D /4 D BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM Gradien thuûy löïc vaän toác thaám nöôùc trong ñaát Vaän toác thaám nöôùc trong v (cm/s) 2 1 ñaát “v” tyû leä thuaän vôùi v 4 Gradien thuûy löïc i. v 3 v = k × i v2 3 t v 1 heä soá thaám phuï thuoäc i1 i2 i3 i4 i vaøo baûn chaát cuûa ñaát BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM THAÁM ÑOÁI VÔÙI MOÄT SOÁ LOÏAI ÑAÁT -3 -6 Ñaát caùt pha seùt kt 10 ñeán 10 cm/s. -5 -8 Ñaát seùt pha caùt kt 10 ñeán 10 cm/s. -7 -12 Ñaát seùt: kt 10 ñeán 10 cm/s k < 10-10 cm/s xem nhö ñaát khoâng thaám nöôùc. k = 10-6 ÷ 10-10 cm/s ñaát coù tính thaám raát thaáp. k = 10-3 ÷ 10-6 cm/s ñaát coù tính thaám thaáp. k = 10-1 ÷ 10-3 cm/s ñaát coù tính thaám trung bình. k ≥ 10-1 cm/s ñaát coù tính thaám cao. BAI GIANG: CO HOC DAT 3
MOÄT SOÁ COÂNG THÖÙC THÖÏC NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH HEÄ SOÁ THAÁM 2 a. Coâng thöùc HaZen (1930): k = C .d10 (cm/s). C - haèng soá thöïc nghieäm coù giaù trò töø 1 ñeán 1,5. 2. b. Coâng thöùc Casagrande: k = 1,4 e k0,85 e - heä soá roãng cuûa ñaát. k0,85 heä soá thaám cuûa ñaát öùng vôùi heä soá roãng e = 0,85. c. Coâng thöùc Cozeny-Carman: e 3 k = C 1 1 + e e – heä soá roãng cuûa ñaát; C1 – heä soá thöïc nghieäm BAI GIANG: CO HOC DAT HEÄ SOÁ THAÁM CUÛA KHOÁI ÑAÁT GOÀM NHIEÀU LÔÙP ÑAÁT KHAÙC NHAU 1. Thaám ngang k1 h1 Caùc lôùp ñaát naèm song k2 h2 H song nhau vaø song k h3 song vôùi doøng thaám 3 1 k = (k h + k h + k h + + k h ) H 1 1 2 2 3 3 n n H = h1 + h2 + h3 + + hn BAI GIANG: CO HOC DAT HEÄ SOÁ THAÁM CUÛA KHOÁI ÑAÁT GOÀM NHIEÀU LÔÙP ÑAÁT KHAÙC NHAU 2. Thaám ñöùng h Caùc lôùp ñaát naèm song k1 1 song nhau vaø vuoâng k2 h2 H goùc vôùi doøng thaám h k3 3 H k = td h h h h 1 + 2 + 3 + + n k 1 k 2 k 3 k n H = h1 + h2 + h3 + + hn BAI GIANG: CO HOC DAT 4
LÖÏC THAÁM, HIEÄN TÖÔÏNG XOÙI NGAÀM Löïc thaám laø löïc maø doøng thaám taùc duïng leân phaàn ñaát maø noù thaám qua. Löïc thaám treân moät ñôn vò theå tích ñaát ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: 3 3 f t = γ n × i (kN/m ; γn = 10 kN/m ) BAI GIANG: CO HOC DAT LÖÏC THAÁM, HIEÄN TÖÔÏNG XOÙI NGAÀM Phöông vaø chieàu cuûa löïc thaám nhö phöông vaø chieàu cuûa doøng thaám. • Khi Gradien thuûy löïc i taêng leân thì giaù trò löïc thaám ft taêng, khi ft taêng ñeán moät giaù trò ft giôùi haïn naøo ñoù thì coù theå laøm cho haït ñaát chaûy theo doøng thaám. Hieän töôïng naøy goïi laø hieän töôïng xoùi ngaàm. Giaù trò ft giôùi haïn ñoái vôùi caùc loaïi ñaát khaùc nhau thì khaùc nhau, phuï thuoäc vaøo tính chaát cô lyù cuûa ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT - QUY LUAÄT COULOMB 1. Môû ñaàu 9 Söï phaù hoaïi khoái ñaát laø phaù hoaïi tröôït coøn goïi laø phaù hoaïi caét. Treân dieän tröôït öùng suaát tieáp (öùng suaát caét) lôùn hôn söùc choáng caét cuûa ñaát (τ≥τs). 9 Neáu öùng suaát trong ñaát vöôït qua moät trò soá giôùi haïn naøo ñoù thì ñaát bò phaù hoaïi. BAI GIANG: CO HOC DAT 5
SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT - QUY LUAÄT COULOMB 9Tuøy theo ñieàu kieän taùc duïng cuûa taûi troïng, tuøy theo khaû naêng chòu löïc cuûa ñaát maø söï phaù hoaïi cuûa neàn ñaát döôùi coâng trình seõ xaûy ra theo nhieàu kieåu khaùc nhau. BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT - QUY LUAÄT COULOMB 9 Söï phaù hoaïi cuûa neàn ñaát coù theå gaây cho coâng trình bò suïp ñoå hoaëc gaây ra söï coá laøm moùng coâng trình bò chìm vaøo ñaát. 9 Vieäc nghieân cöùu xaùc ñònh khaû naêng chòu löïc (söùc choáng caét) vaø nhöõng quy luaät bieán ñoåi cuûa söùc choáng caét cuûa ñaát laø caàn thieát. BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT =? 2. Thí nghieäm caét tröïc tieáp THÍ NGHIEÄM XAÙC ÑÒNH SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT HIEÄN TRÖÔØNG TRONG PHOØNG THÍ NGHIEÄM Thöïc hieän taïi Thöïc hieän ñoái vôùi maãu hieän tröôøng ñaát laáy töø hieän tröôøng taïi phoøng thí nghieäm BAI GIANG: CO HOC DAT 6
SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT =? •Thí nghieäm trong phoøng vôùi hoäp caét Casagrande laø thí nghieäm ñôn giaûn vaø thöôøng duøng nhaát Sô ñoà thí nghieäm caét tröïc tieáp vôùi hoäp caét Casagrande P (KG) Taám neùn cöùng Voøng treân A A T = G Voøng döôùi 2rτ Daây meàm Taám ñaùy Quaû caân P σ = i τ i F Ñóa ñaët taûi (KG/cm2) MC A-A F = π r2 BAI GIANG: CO HOC DAT TRÌNH TÖÏ THÍ NGHIEÄM 9 Chuaån bò maãu ñaát thí nghieäm: Maãu H ñaát hình truï, caét goït thaúng, phuø hôïp vôùi hình daïng cuûa hoäp caét. 2r 9 Chuaån bò ít nhaát ba boán maãu ñaát nhö nhau 9 Laép ñaët maãu ñaát vaøo hoäp caét vaø gia taûi theo phöông ñöùng P1 (kG) suy ra öùng suaát thaúng ñöùng σ1 P σ = i i F BAI GIANG: CO HOC DAT TRÌNH TÖÏ THÍ NGHIEÄM 9Taêng töø töø löïc caét T ñeán khi thôùt döôùi cuûa hoäp caét baét ñaàu tröôït theo maët caét A-A ta ghi ñöôïc Tgh. Giaù trò öùng suaát caét giôùi haïn τ : gh T τ = g h i F 9Thay maãu ñaát thöù hai vaøo hoäp caét vaø tieán haønh thí nghieäm töông töï nhö ñaõ laøm ôû maãu ñaát thöù nhaát nhöng laàn naøy ta gia taûi öùng vôùi caáp taûi P2 khaùc P1 . 9Cuõng laøm nhö vaäy vôùi maãu 3, maãu 4. BAI GIANG: CO HOC DAT 7
LÖU YÙ KHI THÍ NGHIEÄM 9Löu yù: Giaù trò cuûa P1, P2 ñöôïc xaùc ñònh döïa vaøo traïng thaùi cuûa ñaát. Neáu ñaát caøng cöùng thì giaù trò P caøng lôùn vaø ngöôïc laïi. (Thoâng thöôøng caùc giaù trò cuûa P ñöôïc laáy sao cho caùc giaù trò σ laø 0,25 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 ; 4 ; 8 (kG/cm2)) BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOAÙN KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM 9Theå hieän keát quaû thí nghieäm: Bieåu dieãn keát quaû thí nghieäm döôùi daïng ñoà thò τgh σ 2 τg (kG/cm ) τ3 τ2 τgh = σtgϕ + c τ1 c ϕ σ1 σ2 σ3 (kG/cm2) BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM ÑOÁI VÔÙI MOÄT SOÁ LOAÏI ÑAÁT a. • Ñoái vôùi ñaát rôøi (caùt) : τgh = σ tgϕ • Ñoái vôùi ñaát dính baõo hoøa nöôùc (seùt, seùt pha caùt, caùt pha seùt) : Quan heä giöõa τgh vaø σ ñoái vôùi ñaát dính raát phöùc taïp tuøy thuoäc vaøo sô ñoà thí nghieäm vaø traïng thaùi cuûa ñaát. Trong tröôøng hôïp toång quaùt quan heä giöõa τgh vaø σ ñöôïc bieåu dieãn nhö sau : τgh = (σ - u )tgϕ + c ϕ thay ñoåi phuï thuoäc vaøo baûn chaát cuûa ñaát ñöôïc goïi goùc ma saùt trong BAI GIANG: CO HOC DAT 8
KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM ÑOÁI VÔÙI MOÄT SOÁ LOAÏI ÑAÁT 2 τg (kG/cm ) u - aùp löïc nöôùc τ = σtgϕ loã roãng (kG/cm2) gh τ3 τgh = (σ-u)tgϕ + c σ’= σ -u-öùng τ2 suaát coù hieäu c τ1 giöõa caùc haït ñaát ϕ 2 (kG/cm ) σ1 σ2 σ3 (kG/cm2) BAI GIANG: CO HOC DAT σ’= σ -u =? • Caét nhanh ñaát dính khoâng baõo hoøa nöôùc: ta xem nhö thaønh phaàn aùp löïc nöôùc loã roãng u ≈ 0 do ñoù lieân heä giöõa τgh vaø σ ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng: τgh = σ tgϕ + c • Ñaát dính baõo hoøa nöôùc: Tuøy theo sô ñoà caét maø giaù trò cuûa aùp löïc nöôùc loã roãng u thay ñoåi töø 0 ñeán σ. Neáu caét nhanh khoâng coá keát khoâng thoaùt nöôùc thì aùp löïc nöôùc loã roãng u ≈σdo ñoù lieân heä giöõa τgh vaø σ ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng: τgh = Cu BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 9
SÖÙC CHOÁNG CAÉT CUÛA ÑAÁT =? •Thí nghieäm caét giaùn tieáp maãu ñaát trong maùy neùn ba truïc BAI GIANG: CO HOC DAT TRIAXIAL SHEAR TEST BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 10
BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 11
BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 12
TRIAXIAL SHEAR TEST BAI GIANG: CO HOC DAT TRIAXIAL SHEAR TEST (RESULTS) BAI GIANG: CO HOC DAT TRIAXIAL SHEAR TEST (RESULTS) BAI GIANG: CO HOC DAT 13
TRIAXIAL TEST RESULTS OF LOOSE AND DENSE SAND BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 14
BAI GIANG: CO HOC DAT TRIAXIAL SHEAR TEST Maãu ñaát duøng ñeå thí nghieäm σ1 coù daïng hình laêng truï troøn thoâng thöôøng coù kích thöôùc D = 38 mm vaø H = 76 mm. σ3 σ3 Maãu ñaát phaûi ñöôïc bao boïc baèng moät voû boïc baèng cao su moûng ñeå khoâng haáp thu nöôùc trong quaù trình thí nghieäm. BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 15
BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 16
BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH BIEÁN DAÏNG CUÛA ÑAÁT – QUI LUAÄT BIEÁN DAÏNG TUYEÁN TÍNH 1. Thí nghieäm neùn ñôn: MUÏC ÑÍCH THÍ NGHIEÄM: xaùc ñònh Eo, μo, vaø σev SÔ ÑOÀ THÍ NGHIEÄM: P (kG) ¾Maãu ñaát thí nghieäm coù hình laêng truï troøn, chieàu cao h, ñöôøng kính 2r. Δh 2r ¾Taûi troïng gia taûi P ñöôïc taêng daàn ôû h Δr moãi laàn thí nghieäm. 2 ¾ÖÙng suaát σi = Pi/F (kG/cm ) BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM NEÙN ÑÔN CAÙC THOÂNG SOÁ CAÀN ÑO: ¾Bieán daïng theo phöông ñöùng Δh P (kG) ¾Bieán daïng theo phöông ngang Δr Δh 2r ¾Taûi troïng taùc duïng P (kG) h Δr ¾Bieán daïng ñöùng tyû ñoái λz: Δh λz = h Δ r ¾bieán daïng ngang tyû ñoái λ : λ = r r r BAI GIANG: CO HOC DAT 17
THÍ NGHIEÄM NEÙN ÑÔN (KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM) λr λ r4 ¾Thay ñoåi giaù trò λ cuûa P ñeán caùc giaù r3 A * trò P , P , P λ 1 2 3 r2 σ λr1 σ 1 2 Ta coù caùc giaù trò σ , λ σ2 σ3 σ (kG/cm ) 1 λz1 ev z2 σ2, σ3, A λz3 ¾Ño vaø tính toaùn ra ñöôïc λz, λr λz4 λz BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM NEÙN ÑÔN (KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM – KEÁT LUAÄN) · Quan heä giöõa öùng suaát vaø bieán daïng laø phi tuyeán. · Ñeå ñôn giaûn tính toaùn trong tröôøng hôïp öùng suaát do coâng trình neùn leân ñaát khoâng quaù lôùn ta xem ñaát laø vaät theå bieán daïng tuyeán tính (thoûa maõn ñònh luaät Hook). σ A AÙp duïng ñònh luaät Hook cho ñoaïn OA ta coù : E0 = λZA E0 - moâ ñun bieán daïng toång quaùt cuûa ñaát. μ = λr/λz - Heä soá bieán daïng ngang (heä soá Poisson). Ñoái vôùi ñaát giaù trò μ thay ñoåi trong khoaûng töø 0,2 ñeán 0,45. BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM NEÙN ÑÔN (KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM – KEÁT LUAÄN) σev - cöôøng ñoä cuûa öùng suaát neùn taùc duïng leân maãu ñaát khi bò neùn vôõ. + Ñaát caøng cöùng thì moâ ñun bieán daïng toång quaùt E0 vaø cöôøng ñoä eùp vôõ σev caøng lôùn vaø ngöôïc laïi. Giaù trò moâ ñun E0 cuûa moät soá loaïi ñaát 2 Loaïi ñaát E0 (kG/cm ) Ñaù > 1000 Ñaát seùt cöùng, caùt chaët 300 ÷ 500 Ñaát seùt ôû traïng thaùi deûo meàm 50 ÷ 70 Ñaát seùt, seùt pha caùt traïngBAI GIANG: thaùi CO HOC nhaõo DAT 10 ÷ 30 18
TÍNH BIEÁN DAÏNG CUÛA ÑAÁT – QUI LUAÄT BIEÁN DAÏNG TUYEÁN TÍNH 2. Thí nghieäm neùn eùp – ñöôøng cong neùn eùp: MUÏC ÑÍCH THÍ NGHIEÄM: xaùc ñònh öùng xöû (bieán daïng) cuûa ñaát khi bò neùn eùp. Voøng cöùng nöôùc baèng kim SÔ ÑOÀ THÍ NGHIEÄM: P (kG) loaïi Maãu ñaát thí nghieäm Taám neùn coù hình laêng truï troøn, Ñaù thaám ¾H = 2÷3cm, H Maãu ñaát 2r = 6 ÷8cm. 2r Ñaù thaám BAI GIANG: CO HOC DAT THÍ NGHIEÄM NEÙN EÙP – ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP (THÍ NGHIEÄM OEDOMETER) ¾Taûi troïng gia taûi P ñöôïc taêng σ daàn ôû moãi laàn thí nghieäm. Caáp i taûi sau gaáp ñoâi caáp taûi tröôùc ñoù. 2 ¾ÖÙng suaát σi = Pi/F (kG/cm ) ¾ Caáp öùng suaát ñaàu tieân neân: 2 σ1 = 0.25 ÷ 0.5(kG/cm ) tuyø thuoäc vaøo töøng loaïi ñaát. ¾ÔÛ moãi caáp taûi troïng sau khi ñaët taûi ñôïi ñeán khi maãu ñaát oån ñònh ta ño bieán daïng ñöùng Δhi vaø tính bieán daïng tyû ñoái λi = Δhi /h BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM OEDOMETER λ λ3 λ2 λ1 σ λ 2 σ1 σ2 σ3 (kG/cm ) Quan heä σ↔λ Quan heä σ↔λ (log10 scale) Neáu theå hieän treân heä toaï ñoä logarit thì quan heä 1 σ λ = lg( ) σ↔λ coù daïng tuyeán tính: BAI GIANG: CO HOC DAT c σ 1 19
KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM OEDOMETER Neáu theå hieän treân heä toaï ñoä logarit thì quan heä σ↔λ coù daïng tuyeán tính: 1 σ 1 σ λ = ln( ) λ = lg( ) C σ 1 C10σ 1 C = 2.3xC10 λ C - heä soá neùn (compression constants) BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM OEDOMETER Tröôøng hôïp khi neùn maãu vôùi taûi troïng naøo ñoù roài sau ñoù dôõ taûi ñeán taûi troïng ban ñaàu roài tieáp tuïc taêng taûi thì: λ λ BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM OEDOMETER ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Ñöôøng cong neùn eùp laø ñöôøng quan heä giöõa öùng suaát phaùp “σ” vaø heä soá roãng cuûa ñaát “e”. σ > σ σ ≠0 2 1 σ = 0 1 e Loã roãng 0 Loã roãng e1 Loã roãng e2 Vh = 1 Haït raén Vh = 1 Haït raén Vh = 1 Haït raén BAI GIANG: CO HOC DAT 20
ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Giaû thieát theå tích haït raén Vh khoâng thay ñoåi khi taêng öùng suaát phaùp σ . Ñieàu kieän khoâng nôû hoâng laø λr = 0. → Khi maãu ñaát bò luùn thì heä soá roãng e cuûa ñaát giaûm. Vôùi chieàu cao ban ñaàu sô ñoà ñaát laø 1 + e0 thì ñoä luùn xuoáng cuûa sô ñoà khi chòu taùc duïng cuûa taûi troïng thaúng ñöùng P laø (e –e). e − e i 0 i λ = o i e - heä soá roãng cuûa ñaát khi öùng suaát i 0 1+ eo thaúng ñöùng laø σ = 0. ei - heä soá roãng cuûa ñaát khi öùng suaát thaúngBAI GIANG: ñöùng CO HOC laø DATσ = σi= Pi/ F ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Trong thí nghieäm neùn eùp ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc e ÑÖÔØNG CONG e0 bieán daïng tyû ñoái theo e1 NEÙN EÙP phöông ñöùng λi öùng vôùi e2 caáp taûi pi → ta tính e3 ñöôïc ei theo coâng thöùc e4 σ treân vaø veõ ñöôïc ñöôøng 2 σ1 σ2 σ3 σ4 (kG/cm ) cong neùn eùp (ñöôøng quan heä σ -e) QUAN HEÄ e σ BAI GIANG: CO HOC DAT ) mm ( height vs time plots Height Height Load increment from 12.5 to 25 kPa 20 hi = 20 : ei = 2.15 19 13.65 2.15 1.72 10.87 20.00 17.22 1.00 6.35 1.00 6.35 18 time (mins) hf = 17.22 : ef = 1.72 17 0 250 500BAI GIANG: 750 CO HOC 1000 DAT 1250 1500 1750 21
height vs time plots height typically take measurements at 15s, 30s, 1m, 2m, 3m, 5m, 10m, 15m, 30m, 1h, 2h, h o 3h, 6h, 12h, 24h, 36h, 48h, 60h .etc. elastic primary consolidation secondary compression typically repeat for 12.5, 25, 50, 100, 200, 400, 800 and 1600 KPa BAI GIANG: CO HOC DAT log time Stress-strain behaviour Preconsolidation eo pressure, pc' Void Ratio Reconsolidation Virgin consolidation curve line 1 10100 1000 Effective stress, p'(kPa) - log scale BAI GIANG: CO HOC DAT Overconsolidation Ratio Preconsolidation pressure, pc' Overconsolidated Underconsolidated Void Ratio Soil : Soil : Current vertical Current vertical effective stress effective stress is less than pc’ is greater than pc’ OCR = pc' / σv' > 1 OCR = pc' / σv' < 1 Normally consolidated soil : current vertical effective stress is equal to pc’ OCR = pc' / σv' = 1 Effective stress, p'(kPa) - log scale BAI GIANG: CO HOC DAT 22
Compression indices Compression Index Cc = e1 -e2 log(p'2 / p'1) Void Ratio Reconsolidation Virgin consolidation curve line Recompression Index Cr = e1 -e2 log(p'2 / p'1) 1 10100 1000 Effective stress, p'(kPa) - log scale BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÛ DUÏNG ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Khi tính toaùn ñoä luùn cuûa coâng trình ngöôøi ta thöôøng duøng giaû thuyeát: e e Δe = eA –e B 0 = - a Trong khoaûng öùng eA Δσ = σA – σ B suaát neùn bieán ñoåi e nhoû thì bieán thieân heä B soá roãng tyû leä baäc σ nhaát vôùi bieán thieân 2 σA σB (kG/cm ) aùp löïc neùn: Δe= -a Δσ a – heä soá neùn eùp BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÛ DUÏNG ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Heä soá neùn eùp cuûa ñaát laø a = -Δe/Δσ e − e a = 1 2 (cm2/kG). σ −σ Nhaän xeùt: 2 1 Giaù trò heä soá neùn eùp a cuûa ñaát caøng lôùn thì ñaát caøng yeáu vaø ngöôïc laïi. Trong tính toaùn ngöôøi ta thöôøng hay duøng heä soá neùn eùp töông ñoái a a o 2 ao = (cm /kG). 1+ eo BAI GIANG: CO HOC DAT 23
SÖÛ DUÏNG ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Trong quaù trình maãu ñaát thí nghieäm ñöôïc laáy töø hoá khoan ñem veà phoøng thí nghieäm thì maãu ñaát coù theå bò phaù hoaïi keát caáu do ñoù daïng cuûa ñuôøng cong neùn eùp coù söï thay ñoåi. e e maãu ñaát nguyeân daïng maãu ñaát bò phaù hoaïi keát caáu σ(kG/cm2) 2 σ (kG/cm ) BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÛ DUÏNG ÑÖÔØNG CONG NEÙN EÙP Ví duï tính toùan q = 80 kN/m2 Tính ñoä luùn oån ñònh cuûa γ = 20 kN/m3 neàn ñaát döôùi taùc duïng cuûa 4m taûøi troïng cuûa lôùp caùt ñaép phaân boá ñeàu roäng khaép 2 Ñoä luùn oån ñònh: ao = 0,03 cm /kG 10m S = λz . H = ao.σ.H S = 0,03 × 0,8× 1000 = ao = 0(lôùp ñaát khoâng 24 cm. bò neùn luùn) BAI GIANG: CO HOC DAT QUAN HEÄ GIÖÕA a0, EO VAØ μO Duøng ba bieåu thöùc cô baûn cuûa Hook môû roäng cho tröôøng hôïp neùn eùp (λz > 0, λx = λy = λr = 0 ) ta suy ra: βo Eo = ao 2μ 2 β 0 = 1− Laø moät heä soá khoâng thöù nguyeân. 1− μ 0 BAI GIANG: CO HOC DAT 24
XAÙC ÑÒNH EO BAÈNG THÍ NGHIEÄM BAØN NEÙN Thí nghieäm xaùc ñònh moâ ñun bieán daïng toång quaùt Eo baèng baøn neùn ñöôïc thöïc hieän ôû hieän tröôøng. Baøn neùn laø taám kim loaïi cöùng coù daïng hình vuoâng hoaëc hình troøn dieän tích baøn neùn F = 0,1 m2 ; 0,25 m2 hoaëc 0,5 m2(trò giaù thöôøng duøng). AÙp suaát neùn σ = P/F (kG/cm2) . BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙC ÑÒNH EO BAÈNG THÍ NGHIEÄM BAØN NEÙN P (kG) S 3 d Khoái ñaát ÷ chòu neùn H = 2 H = 2 d BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙC ÑÒNH EO BAÈNG THÍ NGHIEÄM BAØN NEÙN Caùch thöùc thí nghieäm: + Gia taûi leân baøn neùn vôùi taûi troïng P (kG), ñôïi cho baøn neùn luùn ñeán oån ñònh vaø ño ñöôïc ñoä luùn cuûa baøn neùn laø S (cm). + Duøng coâng thöùc cuûa lyù thuyeát ñaøn hoài ta coù P E = (1− μ 2 ) 0 Sd BAI GIANG: CO HOC DAT 25
XAÙC ÑÒNH EO BAÈNG THÍ NGHIEÄM BAØN NEÙN P E = (1− μ 2 ) 0 Sd d - ñöôøng kính cuûa taám neùn hình troøn. Tröôøng hôïp taám neùn hình vuoâng: Eo = 0,88(1 - μ2)P/(S.b) b – caïnh cuûa taám neùn hình vuoâng. μo: heä soá poisson xem nhö ñaõ bieát (ñaát caùt μo = 0,3; ñaát seùt traïng thaùi cöùng μo = 0,2 ; ñaát seùt traïng thaùi deûo μo = 0,35÷0,40 . BAI GIANG: CO HOC DAT BAØI TAÄP CHÖÔNG 2 Baøi 1: Tính heä soá thaám kt cho caùc maãu ñaát coù keát quaû thí nghieäm tính thaám nhö sau: Maãu Dieän tích Chieàu Coät Thôøi Löôïng soá maët caét daøi maãu nöôùc H gian Δt nöôùc ño ngang maãu ñaát L (cm) (phuùt) ñöôïc (cm2) (cm) V(cm3) 1 103 15 60 6 37 2 103 20 55 6 14,5 3 103 26 45 4 1070 BAI GIANG: CO HOC DAT BAØI TAÄP CHÖÔNG 2 Baøi 2: Laøm thí nghieäm caét tröïc tieáp cho hai maãu ñaát gioáng nhau ta coù keát quaû cho trong baûng. Haõy xaùc ñònh giaù trò goùc ma saùt trong ϕ, vaø löïc dính c cuûa ñaát. Dieän tích maët caét Löïc caét giôùi Aùp löïc thaúng Maãu ngang maãu haïn T ñöùng P soá (cm2) (kG) (kG) 1 103 17,3 30 2 103 20,5 60 BAI GIANG: CO HOC DAT 26
BAØI TAÄP CHÖÔNG 2 Baøi 3: thí nghieäm neùn moät maåu ñaát cho keát quaû sau: Maãu Dieän tích maët caét Löïc neùn Heä soá roãng e soá ngang maãu (cm2) (kG) 0 0.950 15 0.921 1 30 30 0.899 60 0.865 120 0.836 240 0.821 Xaùc ñònh a0, EO öùng vôùi töøng caáp taûi troïng giaû thuyeát heä soá μ = 0.30 O BAI GIANG: CO HOC DAT KIEÅM TRA 15 PHUÙT Baøi 1: Keát quaû thí nghieäm raây saøn cho 1 maãu ñaát nhö sau: Yeâu caàu: maãu ñaát treân laø ñaát gì? Xaùc ñònh d60, d10 Vaø heä soá khoâng ñoàng ñeàu K BAI GIANG: CO HOC DAT KIEÅM TRA 15 PHUÙT Baøi 2: Laøm thí nghieäm caét tröïc tieáp cho hai maãu ñaát gioáng nhau ta coù keát quaû cho trong baûng. Haõy xaùc ñònh giaù trò goùc ma saùt trong ϕ, vaø löïc dính c cuûa ñaát. Dieän tích maët caét Löïc caét giôùi Aùp löïc thaúng Maãu ngang maãu haïn T ñöùng P soá (cm2) (kG) (kG) 1 30 7 15 2 30 12 30 BAI GIANG: CO HOC DAT 27
Lop 07CD Ho ngoc vinh Do tu khoi BAI GIANG: CO HOC DAT 28
CHÖÔNG 3 ÖÙNG SUAÁT TRONG KHOÁI ÑAÁT GIAÛNG VIEÂN: ThS. TRAÀN MINH TUØNG 98 NGOÂ TAÁT TOÁ QUAÄN BÌNH THAÏNH Tp HCM email: tranminhtung@tut.edu.vnBAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU BAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU Stable ? Why ? BAI GIANG: CO HOC DAT 1
MÔÛ ÑAÀU Coâng trình taùc duïng leân neàn ñaát moät taûi troïng. ÊTính toaùn neàn caùc coâng trình xaây döïng: ÖÙng suaát phaân boá trong ñaát neàn döôùi coâng trình ? ÖÙng suaát do troïng ÖÙng suaát do taûi troïng löôïng baûn thaân ñaát coâng trình gaây ra ÖÙng suaát trong neàn ñaát Giaù trò öùng suaát thay ñoåi theo thôøi gian keå cuoái cuøng = ? töø khi xaây döïng coâng trình. BAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU •ÖÙng suaát phaân boá taïi moät ñieåm naøo ñoù trong neàn ñaát phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa ñieåm ñoù A(x, y, z) → baøi toaùn khoâng gian. •Neáu taûi troïng phaân boá traûi daøi voâ haïn theo moät phöông thì caùc thaønh phaàn öùng suaát taïi moät ñieåm baát kyø trong neàn ñaát seõ khoâng phuï thuoäc vaøo toïa ñoä phöông coù taûi troïng phaân boá voâ haïn (öùng suaát chæ phuï thuoäc vaøo hai toïa ñoä x,y hoaëc y,z ), → baøi toaùn phaúng. BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TROÏNG LÖÔÏNG BAÛN THAÂN ÑAÁT Moät lôùp ñaát ñoàng nhaát 2 z ×γ σz (kN/m ) 0 z σz γ σx σy Z (m) BAI GIANG: CO HOC DAT 2
ÖÙNG SUAÁT DO TROÏNG LÖÔÏNG BAÛN THAÂN ÑAÁT Moät lôùp ñaát ñoàng nhaát z ×γ σ (kN/m2) ÖÙng suaát theo 0 phöông ngang do troïng löôïng z σz baûn thaân laø σx σx = σy = σr = k0 ×σz σy Z (m) σx = σy σz BAI GIANG: CO HOC DAT HEÄ SOÁKEÁT AÙP LÖÏCQUAÛ THÍNGANG NGHIEÄM KO σ σx = σy = σr = k0 ×σz z σx μo k0 = σy 1− μo Giaù trò k0 thay ñoåi tuøy theo traïng thaùi cuûa ñaát, ñoái vôùi ñaát buøn nhaõo ko = 0,95 coøn ñoái vôùi ñaát ôû traïng thaùi cöùng thì giaù trò k0 = 0,3 (chaát loûng ko = 1). k0 = 1 – sin ϕ BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁTÖÙNG QUAÛ SUAÁT THÍ DO NGHIEÄM TROÏNG THAÁM ÑOÁI LÖÔÏNGVÔÙI BAÛN MOÄT THAÂNSOÁ LOÏAI ÑAÁT ÑAÁT Nhieàu lôùp ñaát song song σ γ1 h1 z h σx γ2 h2 h σy n γ h γ 3 3 σ z = ∑γ i × hi i=1 Z (m) BAI GIANG: CO HOC DAT 3
ÖÙNG SUAÁT DO TROÏNG LÖÔÏNG BAÛN THAÂN ÑAÁT Tröôøng hôïp coù möïc nöôùc ngaàm γ1 h1 n γ2 h2 γ ' σ z = ∑γ i × hi i=1 γ3 h3 Z (m) Z (m) BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 1. Taûi troïng ñöùng taäp trung taùc duïng treân maët ñaát ¾ Tröôøng hôïp coù 1 löïc taäp trung ¾ Tröôøng hôïp coù nhieàu löïc taäp trung 2. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän chöõ nhaät 3. Taûi troïng thaúng ñöùng treân dieän troøn ¾ Tröôøng hôïp taûi troïng coù daïng hình vaønh khuyeân 4. Taûi troïng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän hình baêng BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 1. Taûi troïng ñöùng taäp trung taùc duïng treân maët ñaát P ¾Taát caû caùc thaønh phaàn 0 x öùng suaát taïi moät ñieåm X baát kyø ñaõ ñöôïc Bussinesq y giaûi töø naêm 1885 z σ ¾Trong thöïc teá tính toaùn z thöôøng hay duøng thaønh Y M σt σ phaàn öùng suaát thaúng Z r ñöùng σz BAI GIANG: CO HOC DAT 4
ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 1. Taûi troïng ñöùng taäp trung 3 P 3P z x σ z = 0 2π R 5 r X y 3 1 Ñaët k = R 2π 2 5 / 2 z σ ⎡ ⎛ r ⎞ ⎤ z ⎢1 + ⎜ ⎟ ⎥ Y ⎣⎢ ⎝ z ⎠ ⎦⎥ M σθ σr kP Z σ = z z 2 Giaù trò k phuï thuoäc vaøoBAI tyûGIANG: soá CO r/z HOC (tra DAT baûng) ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 1. Taûi troïng ñöùng taäp trung 3 2 2 P P 3z r (1− 2υ)z x σ r = ( − ) 0 z 2 2πR5 R(R + z) r X y P 2υ −1 z 3 z 2 R σ θ = × × ( − ) z σ z 2 2π R 3 R(R + z) z Y M σθ σ υ - heä soá poisson, neáu khoâng coù Z r söï thay ñoåi theå tích thì υ = 0.5 BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI ¾ Coù nhieàu Taûi troïng thaúng ñöùng taäp trung p1, p2, p3 Khi treân maët ñaát coù n löïc taäp trung taùc duïng, thì trò soá σz ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch coäng taùc duïng: 1 n σ = k × P z 2 ∑ i i z i=1 BAI GIANG: CO HOC DAT 5
ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI Ví duï 1: P = 800(KN/) Tính öùng suaát X O σz taïi caùc vò 2 m * A trí A,B,C,D ; 2 m X 2 m 2 m 2 m 2 m X’ E, G, H, I * * * B * * E G 2 m H I * C 2 m * D 10 ñ Z 10 ñ BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN kP ÑIEÅM r (m) z (m) r/z k σ = z z 2 A 0 2 0 0,4775 95.55 B 0 4 0 0,4775 23.90 C 0 6 0 0,4775 10.50 D 0 8 0 0,4775 6.00 E 4 4 1 0.0844 4.70 G 2 4 0.5 0.2733 13.70 H 2 4 0.5 0.2733 13.70 I 4 4 1 0.0944 4.70 BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁT QUAÛ TÍNH TOAÙN ¾ÖÙùng suaát σz taét raát nhanh theo chieàu saâu. ¾ÖÙng suaát σz taét daàn ôû vò trí caùch xa ñieåm ñaët löïc. BAI GIANG: CO HOC DAT 6
ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 2. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän chöõ nhaät. q (kN/m2) l Tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta xem taûi troïng phaân boá laø b toång hôïp cuûa nhieàu taûi 0 X troïng taäp trung vaø baèng G caùch tích phaân bieåu thöùc Y Boussinesq treân dieän chöõ nhaät thì coù theå tìm ñöôïc caùc thaønh phaàn öùng suaát caàn tìm. Z Z BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 2. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän chöõ nhaät. q (kN/m2) l ¾Treân truïc OZ: σz = k0 × q ko = f(l/b, z/b) b (tra trong baûng tra3.2 ). 0 X G Y ¾Treân truïc GZ: σz = kg × q kg = f(l/b, z/b) (tra trong baûng 3.3). Z Z BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 2. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän chöõ nhaät. ¾ÖÙng suaát taïi moät ñieåm baát kyø ? Phöông phaùp ñieåm goùc M σzM = [ kg1+ kg2 + kg3 + kg4 ] × q BAI GIANG: CO HOC DAT 7
ÖÙNG SUAÁTTRÌNH DO TAÛI TÖÏ TROÏNG THÍ NGHIEÄM NGOAØI 2. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän chöõ nhaät. ¾ÖÙng suaát taïi moät ñieåm baát kyø ? Phöông phaùp ñieåm goùc σ = [ k -k -k + k ] × q M’ zM’ g1 g2 g3 g4 BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁTLÖU DO YÙ TAÛI KHI TROÏNG THÍ NGHIEÄM NGOAØI 3. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän hình troøn. q (kN/m2) ¾ÖÙng suaát σz cuûa nhöõng ñieåm a coù toïa ñoä (r,z): σz = (kA+kB) × q o Heä soá kA, kB = f(z/a, r/a) tra trong baûng 3.4 z r ¾Taïi nhöõng ñieåm naèm treân truïc OZ: Z M z 2 σ = q{ 1− } z (z 2 − a 2 )3 / 2 BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁTLÖU DO YÙ TAÛI KHI TROÏNG THÍ NGHIEÄM NGOAØI 3. Taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu treân dieän hình vaønh khuyeân. q (kN/m2) Duøng phöông phaùp coäng taùc o a duïng ñeå tính öùng suaát σz z σz gaây ra do r taûi troïng hình vaønh khuyeân Z M σ gaây ra do taûi σ gaây ra do taûi z - z troïng hình troøn lôùn troïng hình troøn nhoû BAI GIANG: CO HOC DAT 8
ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 4. Taûi troïng thaúng ñöùng hình baêng Neáu taûi troïng laø moät baêng daøi b voâ haïn thì ta coù baøi toaùn q (kN/m2) phaúng. x 0 X Trong thöïc teá khi dieän ñaët taûi coù [l ≥ (6 ÷ 7) b] ngöôøi ta xem nhö baøi toaùn phaúng ñeå tính toaùn cho ñôn giaûn vaø thieân veà z M an toaøn. Z BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 4. Taûi troïng thaúng ñöùng hình baêng ¾Caùc öùng suaát chính: b σ β β π q (kN/m2) 1 = q ( + sin )/ x σ3 = q (β -sin β)/π 0 X α ¾Caùc öùng suaát theo caùc phöông θ β tröïc giao: σx σ = q {β + sin β.cos(2α + β)}/π z z M σx=q {β -sin β cos(2α + β)}/π Z σz σ1 τxz=q {sin β cos(2α + β)}/π BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 4. Taûi troïng thaúng ñöùng hình baêng Trong thöïc teá ñeå ñôn b giaûn trong tính toùan q (kN/m2) ngöôøi ta hay duøng baûng x caùc heä soá laäp saün ñeå tính 0 X öùng suaát do taûi troïng θ α phaân boá hình baêng β σ = k × q σx z z z σx = kx × q M τ = k × q Z xz τ σz σ1 kz, kx, kτ = f(z/b, x/b) tra trong baûng 3.5 BAI GIANG: CO HOC DAT 9
VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN 200 (kN/m2) 250(kN/m2) 10m 3m 6m * M Tính öùng suaát do caùc taûi troïng hình baêng gaây ra taïi ñieåm M, bieát M naèm ôû ñoä saâu 4m keå töø maët ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN 2 2 P2=250(kN/m ) P1=200 (kN/m ) Ñoái vôùi taûi troïng p1: x/b = 5/10 = 0.5; 10m 3m 6m z/b = 4/10 = 0.4 * M kz = 0.485; kx = 0.260; kτ = 0.270 Ñoái vôùi taûi troïng p2: x/b = 6/6 = 1; z/b = 4/6 = 0.66 kz = 0.125; kx = 0.216; kτ = 0.14 BAI GIANG: CO HOC DAT VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN 2 2 P2=250(kN/m ) P1=200 (kN/m ) Caùc thaønh phaàn öùng suaát taïi M do caû hai taûi troïng 10m 3m 6m gaây ra laø: * M 2 σz = (0.485x200) + (0.125x250) = 128.25 kN/m 2 σx = (0.260x200) + (0.216x250) = 106 kN/m 2 τxz = (0.270x200) + (0.14x250) = 89 kN/m BAI GIANG: CO HOC DAT 10
ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 5. Taûi troïng baêng daïng tam giaùc b© ¾ÖÙng suaát theo caùc phöông 2 tröïc giao: q (kN/m ) x q x 1 ⎡ ⎤ 0 σ z = ⎢ β − sin 2α ⎥ X + π ⎣c 2 ⎦ α 2 2 q⎡x 1 z x −z ⎤ β σx = ⎢ β + sin2β− ln( 2 2 2 )⎥ π c 2 c x −c −z ⎣ ⎦ σx z M ¾ÖÙng suaát tieáp thaúng ñöùng: Z q ⎡ z ⎤ σz σ1 τ xz = ⎢1+ cos 2β − 2 α ⎥ π ⎣ c ⎦ BAI GIANG: CO HOC DAT ÖÙNG SUAÁT DO TAÛI TROÏNG NGOAØI 6. Taûi troïng ngang hình baêng phaân boá ñeàu b ’ σz = kn × q q (kN/m2) ’’ σx = kn × q ’’’ τxz = kn × q 0 X ’ ’' ’’’ kn kn , kn = f(z/b, x/b) Z BAI GIANG: CO HOC DAT BAØI TAÄP CHÖÔNG 3 Baøi 1: Cho ba löïc taäp trung B P1 = 500 kN, P2 = 600 kN, 4m P3 = 800 kN taùc duïng thaúng 4m goùc vôùi maët ñaát taïi ba A ñieåm A, B, C taïo thaønh moät 4m 2m C tam giaùc ñeàu caïnh baèng 2m * E 4m. Tính öùng suaát σz do caùc löïc treân gaây ra taïi D ñieåm D, E BAI GIANG: CO HOC DAT 11
BAØI TAÄP CHÖÔNG 3 Baøi 2: Moät moùng hình chöõ nhaät kích thöôùc b × l = 4 × 6 m. ÖÙng suaát ôû ñaùy moùng phaân boá ñeàu 2 cöôøng ñoä q = 200 kN/m . Tính öùng suaát σz do taûi troïng ñeá moùng gaây ra ôû caùc ñieåm A, B, C treân * truïc qua taâm moùng, ôû caùc ñieåm D, E, G treân truïc qua goùc moùng vaø coù ñoä saâu zA,D = 2 m; zB,E = 4 m; zC,G = 6 m. BAI GIANG: CO HOC DAT BAØI TAÄP CHÖÔNG 3 Baøi 3: Moät taûi troïng hình baêng b = 5 m coù cöôøng ñoä q = 500 kN/m2 . Tính öùng suaát σz, σx , τxz taïi caùc ñieåm M, N, P 5 m q = 500(kN/m2) 2m X P * 2m 2.5 m N * * M Z BAI GIANG: CO HOC DAT 12
CHÖÔNG 4 DÖÏ TÍNH ÑOÄ LUÙN CUÛA NEÀN MOÙNG COÂNG TRÌNH GIAÛNG VIEÂN: ThS. TRAÀN MINH TUØNG 98 NGOÂ TAÁT TOÁ QUAÄN BÌNH THAÏNH Tp HCM email: tientung2020@yahoo.com BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄ LUÙN CUÛA NEÀN MOÙNG COÂNG TRÌNH 1. MÔÛÛ ÑAÀU.À 2. DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA THEO KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØØN HOÀI.À 3. DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁ.Á 4. DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN. BAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU T = 0 T = 2 naêm T = 10 naêm BAI GIANG: CO HOC DAT 1
MÔÛ ÑAÀU Thaùpù piza: ¾Xaây döïng töø theá kyû 12 (naêm 1173). ¾Tôùi ngaøy nay (hôn 800 naêm) vaãn coøn bò luùn leäch vaø nghieâng raát nguy hieåm ¾8 taàng, cao 55m roäng 16m, ñoâ nghieâng 5m, moãi naêm nghieâng theâm 1mm. BAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU Coâng trình taùc duïng leân neàn ñaát moät taûi troïng. ÊTính toaùnù neànà caùcù coâng trình xaây döïng: Döï tính ñoä luùn cuûa coâng trình ? Ñoää luùnù cuûaû coâng trình Ñoää luùnù oånå ñònh cuûûa < theo thôøiø gian “St “ coâng trinh “S” ¾Quaù trình luùn cuûa neàn moùng coâng trình xaûy ra raát phöùc taïp vaø phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá (chuû yeáu laø ñieàu kieän taûi troïng taùc duïng vaø ñieàu kieän ñaát neàn) BAI GIANG: CO HOC DAT MÔÛ ÑAÀU Ñoáiá vôùiù neànà ñaátá rôøiø : t t (thaùng) •Ñoä luùn nhoû, xaûy ra nhanh Soâñcaùt •Vì heä soá thaám cuûa ñaát rôøi lôùn Ñaát caùt Ñaát dính Ñoáiá vôùiù neànà ñaátá dính: •Ñoä luùn lôùn, xaûy ra chaäm S (cm) •Vì heä soá thaám cuûa ñaát dính nhoû BAI GIANG: CO HOC DAT 2
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ 1.Baøiø toaùnù cô sôû:û (baøiø toaùnù Boussinesq) ¾Giaû thuyeát tính toùan: Neàn ñaát laø moät baùn khoâng gian ñaøn hoài P r ¾AÙp duïng coâng thöùc tính x chuyeån vò cuûa moät ñieåm trong w(r) neàn ñaát cuûa Boussinesq ñeå tính ñoä luùn cuûa neàn döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng taäp trung P. z BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ 1.Baøiø toaùnù cô sôû:(û baøiø toaùnù Boussinesq) Ñoä luùn cuûa moät ñieåm naøo ñoù P r caùch vò trí ñaët löïc taäp trung P moät khoaûng r: w(r) P W (r) = πCr E C = o - haèng soá bieán 1− μ 2 daïng cuûa ñaát . z E, μ - moâ ñun bieán daïng vaø heä soá Poisson cuûa ñaát. BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ 2. Taûiû troïngï ñöùng ñeàuà treân dieänä chöõõ nhaätä Ñeá moùng hình chöõ nhaät q (kN/m2) l chòu taûi troïng phaân boá ñeàu ñoä luùn cuûa moùng = ? b ω qb 0 X S = i G C Y ω- phuï thuoäc vaøo: ¾Hình daïng, kích thöôùc. ¾Loaïi moùng (moùng cöùng hay meàm). ¾Vò trí tính luùn laø taâm hay goùc moùng. Z Heä soá ω ñöôïc laäp thaønh baûng BAI GIANG: CO HOC DAT Z 3
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ 2. Taûiû troïngï ñöùng ñeàuà treân dieänä chöõõ nhaätä ωo – tính ñoä luùn taïi taâm moùng q (kN/m2) l meàm. ωc – tính ñoä luùn taïi goùc moùng b 0 X meàm. G ωm – tính ñoä luùn trung bình Y cuûa moùng meàm. ωconst – tính ñoä luùn cuûa moùng cöùng chòu taûi ñuùng taâm Z BAI GIANG: CO HOC DAT Z DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ 2. Taûiû troïngï ñöùng ñeàuà treân dieänä chöõõ nhaätä 9Tính ñoä luùn cuûa ñieåm baát kyø treân maët Z = 0.→ phöông phaùp ñieåm goùc. 9Öu ñieåm: ñôn giaûn, deã tính toaùn. 9Nhöôïc ñieåm: chæ söû duïng khi hôïp lyù khi neàn ñaát chæ coù moät lôùp khaù daøy (h > 2,5 b). BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ DÖÏA VAØOØ KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ ÑAØNØ HOÀIÀ Ví duï:ï Moät moùng meàm kích 2 6m thöôùc 6x3m ñaët treân neàn 100 (kN/m ) ñaát coù c = 100 kG/cm2,chòu 3m taùc duïng cuûa taûi troïng phaân 0 X G boá ñeàu q = 100kN/m2. B Y Tính ñoä luùn taïi O, taïi G, ñoä Z luùn trung bình vaø ñoä luùn taïi B cuûa moùng? BAI GIANG: CO HOC DAT 4
KEÁTÁ QUAÛÛ TÍNH TOAÙNÙ ÑOÄ LUÙN TAÏI: ω qb ¾Taïi O: S = 0 0 C Ta coù l/b = 6/3 = 2 ;tra baûng 4.1 ta ñöôïc ωo = 1,53, ω m = 1,3, ω qb 1,53×× 100 3 Sm==0 =0,0459( ) 0 C 10000 ¾Taïi G: 11 SS==0,0459 = 0,023( m ) co22 Ñoä luùn trung bình cuûa moùng: ω qb Sm = m ω qb 1, 3×× 100 3 C Sm==m =0,039( m ) C 10000 BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁÁT QUAÛÛ TÍNH TOAÙÙN ÑOÄ LUÙN TAÏI B: 40 (kN/m2) 6m 3m 0 X B G ? Y NGUYEÂN LYÙ Z COÄNG TAÙC DUÏNG Nhaän xeùt: Ñoä luùn taïi taâm moùng meàm lôùn hôn ñoä trung bình vaø baèng hai laàn ñoä luùn taïi goùc moùng (trong moïi tröôøng hôïp). BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ Khi neàn ñaát goàm nhieàu lôùp ñaát khaùc nhau: 1 S 1 2 2 3 3 BAI GIANG: CO HOC DAT 5
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ Noäi dung: chia neàn ñaát döôùi moùng coâng trình trong phaïm vi vuøng chòu neùn thaønh nhieàu lôùp, tính ñoä luùn cuûa töøng lôùp roài coäng keát quaû laïi n S = ∑ Si i=1 BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 1. Xaùcù ñònh taûiû troïngï gaây luùnù taïïi cao trình ñeáá moùùng ¾Xaùc ñònh aùp suaát taïi ñeá moùng: N tc G σ = + m G = b.l.h.γ . bl bl m tb γtb – dung troïng trung bình cuûa khoái ñaát vaø beâ toâng ôû 3 treân ñaùy moùng (thöôøng γtb = 20 ÷ 22 kN/m ). N tc σ = + γ h bl tb BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 1. Xaùcù ñònh taûiû troïngï gaây luùnù taïïi cao trình ñeáá moùùng ¾Öùng suaát do troïng löôïng baûn Ntc thaân σbt: h γ1 σbt = γ1.h ¾Aùp suaát gaây luùn taïi ñaùy moùng: γ2 N tc σ = σ −σ = + γ h −γ h γ3 gl bt bl tb 1 BAI GIANG: CO HOC DAT 6
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 2. Veõ bieåuå ñoàà phaân boáá öùng suaátá gaây luùùn σz treân truïcï OZ ¾Aùp suaát gaây luùn taïi ñeá moùng taïo ra öùng suaát σ theo ñoä Ntc z h γ1 saâu z. O γ2 (bieåu ñoà öùng suaát σz xaùc ñònh nhö ñaõ bieát ôû chöông 3). γ3 BAI GIANG: CO HOC DAT Z DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 3. Veõ bieåuå ñoàà phaân boáá öùng suaáát σz do troïïng löôïngï baûnû thaân caùcù lôùpù ñaátá gaây ra ÖÙng suaát gaây ra do troïng Ntc γ löôïng baûn thaân caùc lôùp ñaát h 1 (xem chöông 3 phaàn II) O γ2 n σ = γ h bt ∑ i i γ i=1 3 BAI GIANG: CO HOC DAT Z DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 4. Xaùcù ñònh phaïmï vi gaây luùnù : Döïa vaøo bieåu ñoà öùng suaát Ntc h γ1 gaây luùn vaø öùng suaát do O troïng löôïng baûn thaân. γ2 Vuøng gaây luùn laø vuøng coù öùng suaát gaây luùn lớn hôn γ3 Phaïm vi luùn σ >5 σ hay baèng 1/5 laàn öùng suaát bt z do troïng löôïng baûn thaân Z BAI GIANG: CO HOC DAT 7
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ 5. Chia phaïmï vi gaây luùnù thaøønh töøng lôùpù phaân toáá ¾Nguyeân taéc phaân chia caùc lôùp phaân toá: + Trong moät lôùp phaân toá khoâng chöùa hai lôùp ñaát + Chieàu daøy moät lôùp phaân toá khoâng quaù 0,2b (b laø beà roäng moùng) 6. Tính ñoää luùnù do neùnù chaëtë cuûaû töøng lôùpù phaân toáá Si = aoi. δi.σitb σitb – öùng suaát trung bình trong ñaát cuûa lôùp ñaát phaân toá ñang xeùt. δi - chieàu daøy cuûa lôùp ñaát phaân toá ñang xeùt. aoi – heä soá neùn eùp töôngBAI ñoái GIANG: cuûa CO ñaát HOC ôû DAT lôùp ñang xeùt DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ Moätä soáá ñieåmå löu yù:ù 1.Caùc heä soá aoi ñöôïc xaùc ñònh heát söùc gaàn ñuùng neân: ¾Keát quaû tính luùn chæ laø gaàn ñuùng. ¾Khoâng chia vuøng gaây luùn thaønh quaù nhieàu caùc lôùp ñaát? 2.Thöôøng duøng phöông phaùp naøy ñeå döï tính ñoä luùn cuûa moùng. 3.Neáu dieän chòu taûi b × l lôùn vaø lôùp ñaát gaây luùn moûng (H << b) thì xem öùng suaát gaây luùn σz khoâng thay ñoåi theo chieàu saâu (ko = 1). Ñoä luùn cuûa neàn: S = ao ×σz × H σz - laø öùng suaát gaây luùn taïi ñaùy moùng. BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ OÅNÅ ÑÒNH CUÛAÛ ÑAÁTÁ NEÀNÀ BAÈNGÈ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ PHAÂN TOÁÁ Ví duï:ï q = 72 kN/m2 Moät saân vaän ñoäng γ = 18 kN/m3 coù dieän tích 500 × 500 m2 4m ñöôïc ñaép toân neàn baèng lôùp ñaát caùt daøy 4 m coù dung troïng töï nhieân γ = 18 2 kN/m3. Caáu taïo ñòa chaát ao = 0,03 cm /kG 10m cuûa ñaát neàn ñöôïc cho treân hình. Yeâu caàu döï tính ñoä luùn oån ñònh cuûa maët ñaát ao = 0 (lôùp ñaát thieân nhieân? khoâng bò neùn luùn) S = ao × q × H BAI GIANG: CO HOC DAT = 0,03 × 0,72 × 1000 = 21,6 (cm) 8
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛÛA NEÀNÀ ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN q (kN/m2) q (kN/m2) S nöôùc Haït ñaát BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN ¾Neàn ñaát no nöôùc khi chòu taùc duïng taûi troïng thì quaù trình luùn (quaù trình neùn chaët ñaát) xaûy ra töø töø. ¾Toác ñoä luùn phuï thuoäc vaøo toác ñoä thoaùt cuûa nöôùc loã roãng. ¾Hai giai ñoaïn coá keát xaûy ra trong quaù trình ñaát bò neùn chaët: Quaù trình coá keát do thaám. Quaù trình coá keát do töø bieán BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN Coáá keátá thaámá xaûyû ra do: ¾Nöôùc loã roãng bò eùp thoaùt ra döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng coâng trình. Coáá keátá do töø bieáná xaûyû do: ¾Caùc phaân töû nöôùc lieân keát trong ñaát vaø caùc haït keo döôùi bò neùn chaët vaø saép xeáp laïi theo höôùng laøm giaûm theå tích. BAI GIANG: CO HOC DAT 9
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN Khi taùc duïng moät taûi troïng coù cöôøng ñoä p leân neàn ñaát dính baõo hoøa nöôùc thì moät phaàn cuûa p taùc duïng vaøo keát caáu ñaát (taïo ra aùp suaát höõu hieäu) moät phaàn gaây ra aùp löïc nöôùc loã roãng. p = σ’+ u Neàn ñaát luùn xuoáng laøm thay ñoåi cuûa öùng suaát höõu hieäu σ’. Muoán döï tính ñoä luùn theo thôøi gian St ta phaûi tính ñöôïc öùng suaát höõu hieäu σ’t taïi thôøi ñieåm t. BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN q Tröôøngø hôïpï 0: S Ñoä coá keát U = t t S → St = Ut × S q H 8 −N 1 −9N U t = 1− 2 (e + e + ) π 9 ao, kt Moät caùch gaàn ñuùng ta coù: 8 a = 0 (lôùp ñaát khoâng bò neùn U = 1− e −N o t π 2 luùn vaø khoâng thaám nöôùc) Z π 2C k v C = t N = 2 t v BAI GIANG: CO HOC DAT 4H aoγ n 10
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN q Tröôøngø hôïpï 0: Tröôøng hôïp thoaùt nöôùc hai chieàu: q Thoùat nöôùc trong ñaát xaûy 2H ra nhanh hôn 2 laàn do ñoù ao, kt chieàu daøy thoaùt nöôùc giaûm ao = 0 (lôùp ñaát khoâng bò neùn ñi 2 laàn. luùn vaø thaám nöôùc toát) Z BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN S Ñoä coá keát U = t t S → St = Ut × S 32 −N 1 −9N U =1− (e − e + ) H t π 3 27 Moät caùch gaàn ñuùng ta coù: ao, kt q 32 −N U = 1− e a = 0 (lôùp ñaát khoâng bò neùn t π 3 o 2 luùn vaø khoâng thaám nöôùc) π Cv N = 2 t Z kt 4H Cv = aoγ n heä soá coá keát. BAI GIANG: CO HOC DAT DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN Ví duï1:ï q = 150 kN/m2 Döï tính ñoä luùn cuûa neàn theo thôøi gian t = 1 naêm 2 , t = 5 naêm, t = 10 ao = 0,015 cm /kG -8 naêm, t = ∞ cho baøi toaùn kt = 10 cm/s 10m cho treân hình ao = 0 (lôùp ñaát khoâng bò neùn luùn khoâng thaám nöôùc) BAI GIANG: CO HOC DAT 11
Khi t = ∞→S = a0 × q × H = 0,015×1.5×1000 = 22.5 (cm). -8 kt = 10 cm/s = 0,3 cm/naêm -N St = S ( 1 – 0,81 e ). kt 0.3 2 Cv = = = 20000cm / q = 150 kN/m2 aoγ n 0.015×0.001 2 2 π Cv π 20000 N = 2 t = 2 t = 0.05t 2 4H 4.1000 ao = 0,015 cm /kG -8 kt = 10 cm/s Khi t = 1 naêm → N = 0.05*1 = 10m γ = 18kN/m3 0.05. 8 −N Ñoä coá keát : Ut =1− 2 e π ao = ∞ (lôùp ñaát khoâng bò = 0.239 = 23.9% neùn luùn khoâng thaám nöôùc) Ñoä luùn sau 1 naêm: S (t=1)BAI GIANG:= 0.239*22.5 CO HOC DAT = 5.38 (cm) Khi t = 5 naêm → N = 0.05*5 = 0.25. 8 Ñoä coá keát : U = 1 − e − N = 0.377 = 37.7% t π 2 Ñoä luùn sau 5 naêm: q = 150 kN/m2 S (t=5) = 0.377*22.5 = 8.48 (cm) Khi t = 10 naêm → 2 ao = 0,015 cm /kG -8 N = 0.05*10 = 0.5. kt = 10 cm/s 8 3 10m Ñoä coá keát : − N γ = 18kN/m U t = 1− 2 e = 0.5148 = 51.48% π ao = ∞ (lôùp ñaát khoâng bò Ñoä luùn sau 10 naêm: neùn luùn khoâng thaám nöôùc) S (t=10) = 0.377*22.5 = 11.58 (cm) BAI GIANG: CO HOC DAT KEÁTÁ QUAÛÛ T (naêm) Ñoä luùn (cm) 1 5.38 25 ) 20 5 8.48 15 10 11.58 10 DO LUN (CM LUN DO 5 20 15.88 0 30 18.48 050100 50 21.02 THOI GIAN (NAM) 10000 22.5 BAI GIANG: CO HOC DAT 12
DÖÏ TÍNH ÑOÄÄ LUÙNÙ CUÛAÛ NEÀÀN ÑAÁTÁ THEO THÔØIØ GIAN Ví duïï 2: Moät lôùp ñaát môùi laéng ñoïng nhö hình veõ. Ngöôøi ta cho haï 2 möïc nöôùc ngaàm töø cao trình ao = 0,05 cm /kG k = 2 cm/naêm maët ñaát xuoáng cao trình ñaùy t 15m lôùp ñaát . Tính ñoä luùn cuûa lôùp γ = 18kN/m3 ñaát sau khi haï möïc nöôùc ao = 0 (lôùp ñaát khoâng bò ngaàm moät thôøi gian t = 1 neùn luùn khoâng thaám nöôùc) naêm, t = 3 naêm, t = 5 naêm BAI GIANG: CO HOC DAT BAØØI TAÄPÄ CHÖÔNG 4 Baøiø 1: Moät moùng ñôn coù kích thöôùc 2m × 3m, taûi troïng taùc duïng leân moùng laø Ntc = 60 T (ñaët ñuùng taâm) tc neàn ñaát goàm hai lôùp coù chieàu daøy N = 60T laàn löôït laø 4m vaø10m. Caùc chæ tieâu 1.8m 4m cuûa hai lôùp ñaát nhö sau: Lôùp 1 Lôùp 1: γ = 17 kN/m3 ; W = 20% ; ao = 0,04 cm2/kG. 3 Lôùp 2: γbh = 19,5 kN/m ; W = 40% ; 2 ao = 0,03 cm /kg. Ñoä saâu ñaët moùng laø h = 1,8 m. Döï Lôùp 2 tính ñoä luùn cuûa moùng theo phöông 10m phaùp tổng phaân tố BAI GIANG: CO HOC DAT BAØØI TAÄPÄ CHÖÔNG 4 Baøiø 2: Moät lôùp ñaát ñaép nhö hình veõ. Ngöôøi ta cho haï möïc nöôùc ngaàm töø cao 2 ao = 0,04 cm /kG trình maët ñaát xuoáng cao k = 2 cm/naêm t 10m trình daùy lôùp ñaát. Tính ñoä γ = 18kN/m3 luùn cuûa lôùp ñaát sau khi haï möïc nöôùc ngaàm moät thôøi ao = ∞ (lôùp ñaát khoâng bò gian t = 1 naêm, t = 5 naêm, neùn luùn khoâng thaám nöôùc) t = 10 naêm. BAI GIANG: CO HOC DAT 13
BAØØI TAÄPÄ CHÖÔNG 4 Baøiø 3: Moät dieän chòu taûi hình chöõ nhaät kích thöôùc l × b = 4 × 6 m. Cöôøng ñoä taûi troïng phaân boá ñeàu q = 200 kN/m2. Döï tính ñoä luùn taïi taâm taïi goùc vaø ñoä luùn trung bình cuûa moùng bieát neàn ñaát goàm moät lôùp ñaát coù chieàu daøy lôùn coù, C = 10000 kN/m2(C – haèng soá bieán daïng) BAI GIANG: CO HOC DAT 14
CHÖÔNG 5 GIAÛNGÛ VIEÂN: ThS. TRAÀÀN MINH TUØØNG 98 NGOÂ TAÁTÁ TOÁÁ QUAÄNÄ BÌNH THAÏNHÏ Tp HCM email: tientung2020@yahoo.com BAI GIANG: CO HOC DAT KHAÛÛ NAÊNG CHÒU TAÛÛI CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG COÂNG TRÌNH 1. BA GIAI ÑOAÏNÏ LAØMØ VIEÄCÄ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁTÁ KHI CHÒU TAÛIÛ . 2. SÖÙC CHÒU TAÛIÛ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁT,Á CAÙCÙ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ QUAÙTÙ ÑEÅÅ XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛIÛ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁTÁ 3. XAÙCÙ ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛIÛ PGH CUÛAÛ NEÀNÀ MOÙNGÙ 4. THÍ NGHIEÄMÄ HIEÄNÄ TRÖÔØNGØ XAÙCÙ ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛIÛ CUÛAÛ NEÀNÀ MOÙNGÙ COÂNG TRÌNH. BAI GIANG: CO HOC DAT BA GIAI ÑOAÏÏN LAØØM VIEÄÄC CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Taûiû troïngï taùcù N duïngï leân moùngù laøø N, dieänä tích cuûaû moùngù laøø F thì aùpù suaátá trung bình taïiï ñeáá moùngù laøø p = N/F Taêng töø töø taûiû troïïng N; ño ñoää luùùn oåån ñònh S öùng vôùiù töøng caápá aùùp suaátá taïiï ñeáá moùùng ta coùù quan BAIhe äGIANG:ä S ≈ PCO nh HOCö DAThình veõ 1
BA GIAI ÑOAÏÏN LAØØM VIEÄÄC CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Giai ñoïan 1: P P(kN/m2) Giai ñoïan 1: P1 GH Neùnù chaëtë Giai ñoïanï 2 Giai ñoïan 1 Tröôïtï cuïcï boää Giai ñoïan 2 Giai ñoïanï 3 S (cm) Tröôïtï toångå theåå Giai ñoïan 3 BAI GIANG: CO HOC DAT BA GIAI ÑOAÏÏN LAØØM VIEÄÄC CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Khi p pGH thì neàn ñaát bò phaù hoaïi, giai ñoaïn naøy goïi laø giai ñoaïn phaù hoaïi toång theå. Ñöôøng cong s ∼ p doác ñöùng BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙÙC DAÏÏNG MAÁÁT OÅÅN ÑÒNH CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Tröôïtï toångå theåå General shear failure BAI GIANG: CO HOC DAT 2
CAÙÙC DAÏÏNG MAÁÁT OÅÅN ÑÒNH CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Tröôïtï cuïcï boää Local shear failure BAI GIANG: CO HOC DAT CAÙÙC DAÏÏNG MAÁÁT OÅÅN ÑÒNH CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT KHI CHÒU TAÛÛI Tröôïtï tröïc tieáp Punching shear failure BAI GIANG: CO HOC DAT SÖÙC CHÒU TAÛIÛ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁT,Á CAÙCÙ PHÖÔNG PHAÙPÙ TOÅNGÅ QUAÙTÙ ÑEÅÅ XAÙCÙ ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛIÛ CUÛAÛ NEÀNÀ ÑAÁTÁ Taêng p ñeáná giaùù trò pGH thì neànà seõ maátá oånå ñònh: ¾Moätä vuøngø ñaátá (goïiï laøø laêng theåå tröôïtï ) bò tröôïtï ñi theo moätä maëtë tröôïtï naøoø ñoù.ù ¾Ñoää luùnù taêng ñoätä ngoätä . ¾Ñaátá bò eùpù troàià leân hai beân moùùng ¾Neànà ñaátá luùcù naøyø xem nhö khoâng coønø khaûû naêng tieápá thu taûiû troïngï theâm nöõaõa. Tính toaùnù söùc chòu taûiû cuûaû ñaátá laøø tính toaùnù giaùù trò pGH taûiû troïngï cho pheùpù taùcù duïngï leân neànà ñaátá . Giaùù trò pGH 2 (kN/m ) hoaëcë NGH = pGH.F ñöôïcï goïiï laøø khaû naêng chòu taûi cuûa neàn moùng. BAI GIANG: CO HOC DAT 3
CAÙÙC PHÖÔNG PHAÙÙP TOÅÅNG QUAÙÙT ÑEÅÅ XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI CUÛÛA NEÀÀN ÑAÁÁT Coùù nhieàuà taùcù giaûû ñeàà xuaátá phöông phaùpù tính toaùnù xaùcù ñònh söùc chòu taûiû cuûaû neànà ñaátá nhöng nhìn chung ta coùù ba nhoùmù phöông phaùpù sau: 1.Tính toaùn döïa treân maët tröôït giaû ñònh vaø xem xeùt söï caân baèng cuûa laêng theå tröôït. 2.Tính toaùn duøng keát quaû cuûa lyù thuyeát ñaøn hoài xem ñaát laø baùn khoâng gian bieán daïng tuyeán tính. 3.Tính toaùn döïa treân lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn cuûa moâi tröôøng rôøi. BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Phöông phaùp Terzaghi b pGH Thöïc nghieämä cho thaáyá q = γh khi moùng laøm vieäc coù khi moùng laøm vieäc coù π/4- ϕ/2 ϕϕ π/4- ϕ/2 moätä khoáiá ñaátá bò neùnù chaëtë neâm ñaátá . Töø thí nghieämä Terzaghi ñaõ xaùcù ñònh ñöôøngø tröôït.Terzaghiï ñaõ xeùtù caân baèngè tónh hoïcï cuûaû taátá caûû caùcù löïc taùcù duïngï leân heää vaøø suy ra ñöôïcï coâng thöùc tính taûiû troïngï giôùiù haïnï pGH cho tröôøngø hôïpï moùngù baêng: PGH = 0,5NBAI GIANG:γ b γ CO+ HOCNq DATq + Nc c XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Phöông phaùp Terzaghi b pGH q = γh π/4- ϕ/2 ϕϕ π/4- ϕ/2 PGH = 0,5Nγ b γ + Nq q + Nc c Nγ , Nq, Nc laøø ba heää soáá söùc chòu taûiû phuïï thuoäcä vaøoø goùcù ma saùtù trong ϕ cuûaû ñaátá BAI GIANG: CO HOC DAT 4
XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Caùchù laømø cuûaû Beâreâzantxev b (döïa theo phöông phaùpù Terzaghi): pgh q = γh Beâreâzantxev cuõng baèng 45o 45o thöïc nghieäm phaùt hieän 90o 90o thaáy khi bò tröôït: Ñaùy moùng gaén lieàn vôùi moät neâm ñaát, ñoái vôùi moùng noâng (h/b < 0,5) thì khoái ñaát naøy coù daïng hình tam giaùc vuoâng caân. Töø ñoù Beâreâzantxev ñöa ra coâng thöùc tính taûi troïng giôùi haïn pGH cho tröôøng hôïp moùng noâng nhö sau: PGH = NBAIγ bGIANG: γ CO+ HOCNq DATq + Nc c XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Caùchù laømø cuûaû Beâreâzantxev (döïa theo phöông phaùpù Terzaghi): PGH = Nγ b γ + Nq q + Nc c Nγ , Nq, Nc laø ba heä soá söùc chòu taûi phuï thuoäc vaøo goùc ma saùt trong ϕ (tra baûng 5.3). Tröôøng hôïp moùng hình troøn caùc heä soá Nγ , Nq, Nc ñöôïc cho trong baûng 5.4. BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Ví duï 1: MoùngVí duï baêng1: coù beà roäng b = 3 m ñaët saâu h = 1m. Neàn ñaát coù caùc chæ tieâu cô lyù nhö sau: γ = 18,5 kN/m3; c = O 10 kPa; ϕ = 20 . Tính pGH theo Terzaghi, theo Berezantxev ứng vớitrường hợpmựcnướcngầm ở độ saâu -1.0m vaø độ saâu -0.5m 1m 3m γ= 18,5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT 5
XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Baøiø giaûiû : Ta coù h/b = 1/3 < 0,5 (moùng noâng). Tra baûng 5.3 ta ñöôïc: Nγ = 3, Nq = 6.5, Nc =15,1. → PGH = Nγ bγ + Nq q + Nc C = 3x3x8,5 + 6,5x1x18,5 + 15,1x10 = 347,75 Kpa. P = 347,75 Kpa GH Theo Terzaghi ? BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Ví duïï 2: Moùng troøn coù ñöôøng kính 2r = 3 m ñaët saâu h = 1m. Neàn ñaát coù caùc chæ tieâu cô lyù nhö sau: γ = 18,5 KN/m3; c = 10 Kpa; ϕ = 20O. Tính pgh theo Beâreâzanxev 1m 3m γ= 18,5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙÙC ÑÒNH SÖÙC CHÒU TAÛÛI PGH CUÛÛA NEÀÀN MOÙÙNG Baøiø giaûiû : Ta coù h/2r = 1/3 < 0,5 (moùng noâng). Tra baûng 5.4 ta ñöôïc: Nγ = 3.65, Nq = 8.5, Nc =20,9. → Pgh = Nγ bγ + Nq q + Nc c = 3x3,65x18,5 + 6,5x1x18,5 + 20,9x10 = 568,525 Kpa. PGH = 568,525 Kpa BAI GIANG: CO HOC DAT 6
PHÖÔNG PHAÙPÙ XAÙCÙ ÑÒNH PGH THEO KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ CAÂN BAÈNGÈ GIÔÙIÙ HAÏNÏ XOÂCOÂLOVXKI Xoâcoâlovxki xeùtù baøiø toaùnù δ phaúngú : gh (b) q = γh (o) p gh Xeùtù nöûa maëtë phaúngú caân P baèngè giôùiù haïnï giaûû Y b thuyeátá moïiï ñieåmå trong neààn ñaátá ñeàuà ñaïtï ñeáná Z traïngï thaùiù giôí haïnï (caùcù thaønhø phaànà öùng suaátá Thaønh phaàn thaúng ñöùng cuûa thoûaû maõn ñieààu kieänä taûi troïng giôùi haïn laø: Morh–Rankin). Döïa vaøoø PGH(y) = Nγ y γ + Nqγh+ Nc c ñieàuà kieänä caân baèngè tónh Nγ, Nq, Nc = f(ϕ, δ)baûng5.1. hoïcï ñeåå giaûiû baøiø toaùnù BAI GIANG: CO HOC DAT PHÖÔNG PHAÙPÙ XAÙCÙ ÑÒNH PGH THEO KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ CAÂN BAÈNGÈ GIÔÙIÙ HAÏNÏ XOÂCOÂLOVXKI PGH (b) = Nγ b γ + Nqγ h + Nc c δ gh (b) q = γh (o) p P (0) = N γ h + N c gh GH q c P Thaønh phaàn theo phöông ngang Y b cuûa taûi troïng giôùi haïn: Z PGH(h) (y) = PGH(y) x tg δ δ - goùc nghieâng cuûa taûi troïng BAI GIANG: CO HOC DAT PHÖÔNG PHAÙPÙ XAÙCÙ ÑÒNH PGH THEO KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ CAÂN BAÈNGÈ GIÔÙIÙ HAÏNÏ XOÂCOÂLOVXKI Ví duïï 1: Moùng baêng coù beà roäng b = 3m, ñoä saâu ñaët moùng laø h = 1 m, taûi troïng nghieâng δ = 10o. Neàn ñaát coù caùc chæ tieâu cô lyù nhö sau: γ = 18,5 kN/m3; c = 10 kPa; O 10o ϕ = 20 . Tính NGH, TGH NGH 1m 3m γ= 18,5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT 7
PHÖÔNG PHAÙPÙ XAÙCÙ ÑÒNH PGH THEO KEÁTÁ QUAÛÛ CUÛAÛ LYÙÙ THUYEÁTÁ CAÂN BAÈNGÈ GIÔÙIÙ HAÏNÏ XOÂCOÂLOVXKI Giaûiû : T = N .sin δ = ϕ= 20O, δ = 10o tra baûng 5.1 ta ñöôïc: GH GH o Nγ = 1,51, Nq = 4,65, Nc =10 694,2 x sin10 = Taïi y = o m: 120.5 kN/m PGH (0) = Nqγ h + Nc c = 4,65x18,5x1 + 10x10 = 186 Kpa Taïi y = 3 m: PGH (3) = Nγ b γ + Nqγ h + Nc c = 1,51x3x18,5 + 4,65x18,5x1 + 10x10 = 269,8 Kpa Pgh (o) + Pgh (3) 186 + 269,8 N gh = 0 b = 0 3 = 694.2kN / m 2cos10 BAI GIANG:2cos CO10 HOC DAT XAÙCÙ ÑÒNH GIÔÙÙI HAÏÏN TUYEÁÁN TÍNH PM VAØØ P1/4 THEO GIAÛÛ THUYEÁÁT NEÀÀN LAØØ MOÄÄT BAÙÙN KHOÂNG GIAN BIEÁÁN DAÏÏNG TUYEÁÁN TÍNH ¾Giaû thuyeát neàn laø moät baùn khoâng gian bieán daïng tuyeán tính, xaùc ñònh ñöôïc öùng suaát taïi moïi ñieåm trong neàn ñaát döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng vaø troïng löôïng baûn thaân. ¾Döïa vaøo ñieàu kieän caân baèng giôùi haïn cuûa phaân toá ñaát ta xaùc ñònh ñöôïc vuøng caân baèng cöïc haïn (vuøng bieán daïng deûo). ¾Tröôøng hôïp taûi troïng hình baêng ngöôøi ta ñaõ vieát ñöôïc phöông trình ñöôøng bieân giôùi haïn vuøng bieán daïng deûo: p − γh sin 2β C z = ( − 2β ) − cot gϕ − h πγ sinϕ γ Z, 2β-ñoä saâu vaø goùc nhìn cuûa ñieåm ôû bieân vuøng bieán daïng deûo BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙCÙ ÑÒNH GIÔÙÙI HAÏÏN TUYEÁÁN TÍNH PM VAØØ P1/4 THEO GIAÛÛ THUYEÁÁT NEÀÀN LAØØ MOÄÄT BAÙÙN KHOÂNG GIAN BIEÁÁN DAÏÏNG TUYEÁÁN TÍNH b Ñoää saâu vuøngø bieáná daïngï deûoû P p − γh π C z = (cot gϕ + ϕ − ) − cot gϕ − h q = γh Max πγ 2 γ Taûiû troïngï giôùiù haïnï theo ñoää 2β z saâu vuøngø giôùiù haïnï deûoû Max Vuøng bieán C z daïng deûo πγ (z + h + cot gϕ) Max γ p = + γh Z max π cot gϕ + ϕ − 2 Chuùù yù:ù Nhöõngõng tính toaùnù treân chæ laøø gaààn ñuùngù vì ta ñaõ giaûû thuyeátá neànà laøø nöûa khoâng gian bieáán daïïng tuyeáná tính nhöng khi xeùtù thì laïiï BAI GIANG: CO HOC DAT xeùtù khi neànà bò bieáán daïngï deûûo 8
XAÙCÙ ÑÒNH GIÔÙÙI HAÏÏN TUYEÁÁN TÍNH PM VAØØ P1/4 THEO GIAÛÛ THUYEÁÁT NEÀÀN LAØØ MOÄÄT BAÙÙN KHOÂNG GIAN BIEÁÁN DAÏÏNG TUYEÁÁN TÍNH b P ÖÙng vôùi zMax = 0 (vuøng giôí haïn deûo baét ñaáu xuaát q = γh hieän taïi hai meùp moùng), taûi troïng öùng vôùi zMax = 0 2β z Max Vuøng bieán coøn ñöôïc goïi laø taûi troïng z daïng deûo giôùi haïn meùp ⎡ C ⎤ πγ ⎢h + cot gϕ⎥ ⎣ γ ⎦ p = + γh m π cot gϕ +ϕ − 2 BAI GIANG: CO HOC DAT XAÙCÙ ÑÒNH GIÔÙÙI HAÏÏN TUYEÁÁN TÍNH PM VAØØ P1/4 THEO GIAÛÛ THUYEÁÁT NEÀÀN LAØØ MOÄÄT BAÙÙN KHOÂNG GIAN BIEÁÁN DAÏÏNG TUYEÁÁN TÍNH b ÖÙng vôùi zMax = 0 (vuøng giôí P haïn deûo baét ñaáu xuaát hieän q = γh taïi hai meùp moùng), taûi troïng öùng vôùi zMax = 0 coøn 2β z Max Vuøng ñöôïc goïi laø taûi troïng giôùi z bieán haïn meùp ⎡ C ⎤ daïng deûo πγ ⎢h + cot gϕ ⎥ ⎣ γ ⎦ p = + γh m π cot gϕ + ϕ − 2 Giaù trò Pghmeùp naøy quaù beù, vìBAI thöïc GIANG: chaát CO HOC neàn DAT ñaát luùc naøy chöa bò bieán daïng deûo XAÙCÙ ÑÒNH GIÔÙÙI HAÏÏN TUYEÁÁN TÍNH PM VAØØ P1/4 THEO GIAÛÛ THUYEÁÁT NEÀÀN LAØØ MOÄÄT BAÙÙN KHOÂNG GIAN BIEÁÁN DAÏÏNG TUYEÁÁN TÍNH b Giaù trò aùp suaát khi P q = γh zMax = 1/4b kyù hieäu laø “p1/4” ⎡1 C ⎤ πγ ⎢ b + h + cot gϕ⎥ ⎣4 γ ⎦ 2β z p1/ 4 = + γh Max Vuøng bieán π z cot gϕ +ϕ − daïng deûo 2 Caû hai giaù trò taûi troïng (pm, p1/4) ñeàu xem laø taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính cuûa neàn ñaát, trong tính toùan ngöôøi ta xem p1/4 laø taûi troïng giôùi haïn tuyeán tính. BAI GIANG: CO HOC DAT 9
BAØØI TAÄÄP CHÖÔNG 5 Baøiø 1: Moät moùng baêng coù beà roäng b = 3,0 m, chieàu saâu ñaët moùng h = 1,0m. Ñaát neàn coù goùc ma saùt trong ϕ = 20o, löïc dính c = 10 kPa, dung troïng γ = 18.5 3 kN/m .Tính aùp suaát giôùi haïn tuyeán tính p1/4 vaø Pgh theo k.Terzaghi öùng vôùi tröôøng hôïp möïc nöôùc ngaàm ôû taïi maët ñaát vaø tröôøng hôïp möïc nöôùc ngaàm ôû ñoä saâu – 1m. ±0m -1m 3m 1.0m γ= 18.5 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT BAØØI TAÄÄP CHÖÔNG 5 Baøøi 2: Moätä moùngù baêng beàà roängä b = 2,5 m, chieàuà saâu ñaëtë moùngù laøø h = 1,5 m. Ñaátá neànà coùù goùcù ma saùtù trong ϕ = 20o , löïc dính c = 10 Kpa, dung troïngï γ = 19 kN/m3. Taûiû troïngï ñaëtë nghieâng 10o so vôùiù phöông thaúngú ñöùng. Xaùcù ñònh löïc tôùiù haïnï theo phöông ñöùng (Nth), vaøø theo phöông ngang (Tth) trong tröôøngø hôïpï möïc nöôùcù ngaàmà ôûû ñoää saâu 1m 10o Pth 1.5 m 2.5m γ= 19 kN/m3 ϕ= 20O c = 10 kPa BAI GIANG: CO HOC DAT BAØØI TAÄÄP CHÖÔNG 5 Baøiø 3: Moätä truïï caàuà coùù beàà roängä b = 6 m, choân saâu vaøoø ñaátá h = 4 m chịu tai N = 300T\m, ñaëtë treân neànà ñaátá seùtù pha caùùt coùù goùcù ma saùtù trong ϕ = 18o, löïc dính c = 300 Kpa, dung troïngï ñaåyå noåiå γñn = 9 kN/m3.Haõy kieåmå tra ñoää oånå ñònh cuûaû neànà . BAI GIANG: CO HOC DAT 10
CHÖÔNG 6 GIAÛNGÛ VIEÂN: ThS. TRAÀÀN MINH TUØØNG 98 NGOÂ TAÁTÁ TOÁÁ QUAÄNÄ BÌNH THAÏNHÏ Tp HCM email: tientung2020@yahoo.com BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN 1. NHÖÕNGÕNG KHAKHAÙIÙ NIEÄMÄ CÔ SÔÛÛ ¾ Ñònh nghóa töôøngø chaéné – ba daïngï töôøngø chaéné chính ¾ Ba daïngï aùpù löïc leân töôøngø chaéné -quan heää giöõaõa aùpù löïc vaøø dòch chuyeånå ngang löng töôøngø 2. AÙPÙ LÖÏC CHUÛÛ ÑOÄNGÄ ÑAÁÁT RÔØIØ TAÙCÙ DUÏNGÏ LEÂN TÖÔØNGØ CHAÉNÉ -LYÙÙ THUYEÁTÁ COULOMB ¾ Caùcù giaûû thuyeáná cô sôûû ¾ Tính toaùnù aùpù löïc ñaátá rôøøi leân töôøngø chaéné theo lyùù thuyeátá Coulomb BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN 3. AÙPÙ LÖÏC CHUÛÛ ÑOÄNGÄ CUÛAÛ ÑAÁTÁ LEÂN TÖÔØNGØ CHAÉNÉ ¾ Khaùi nieäm veà traïng thaùi töông ñöông Caquot (Cacoâ) ¾AÙp löïc chuû ñoäng cuûa ñaát dính leân töôøng chaén 4. AÙPÙ LÖÏC BÒ ÑOÄNGÄ CUÛAÛ ÑAÁTÁ RÔØIØ LEÂN TÖÔØNGØ - PHÖÔNG PHAÙÙP COULOMB BAI GIANG: CO HOC DAT 1
NHÖÕNGÕNG KHAKHAÙÙI NIEÄÄM CÔ SÔÛÛ KHAÙIÙ NIEÄMÄ TÖÔØNGØ CHAÉNÉ ĐẤT– BA DAÏNGÏ TÖÔØNGØ CHAÉNÉ CHÍNH Töôøngø chaéné đất laøø coâng trình duøngø ñeåå giöõõ oånå ñònh maùiù doácá ñaátá thaúngú ñöùng hoaëcë gaànà thaúngú ñöùng. Töôøngø chaéné ñöôïcï söû duïngï roängä raõi trong caùcù coâng trình xaây döïng daân duïngï CAÙCÙ DAÏNGÏ TÖÔØNGØ CHAÉNÉ TÖÔØNGØ NAËNGË TÖÔØNGØ BAÙNÙ TÖÔØNGØ (TÖÔØNGØ TROÏNGÏ LÖÏC ) TROÏNGÏ LÖÏC COÏCÏ BAÛNÛ BAI GIANG: CO HOC DAT TÖÔØØNG NAËËNG (TÖÔØØNG TROÏÏNG LÖÏC ) C Loaïiï töôøngø naøyø giöõõ oånå Ñaát ñaép ñònh khoáiá ñaátá chuûû yeáuá Thaân töôøng laïi E1 laøø döïa vaøoø troïngï löôïngï Gñaáát chính baûnû thaân. G Töôøngø thöôøngø ñöôïcï E3 E2 laømø baèngè beâ toâng hoaëcë ñaùù xaây. A B BAI GIANG: CO HOC DAT TÖÔØØNG KIEÅÅU THÖÔÙÙC THÔÏÏ (TÖÔØØNG BAÙÙN TROÏÏNG LÖÏC) C Loaïiï töôøngø naøyø giöõõ oånå ñònh khoáiá ñaátá chuûû yeáuá Thaân töôøng Ñaát ñaép laø döïa vaøo troïng löôïng laïi laø döïa vaøo troïng löôïng E1 cuûûa chính khoáiá ñaátá beân Gñaát treân baûnû ñaùyù G Töôøngø thöôøngø ñöôïcï E3 E2 laømø baèngè beâ toâng coátá A B Baûn ñaùy theùpù . BAI GIANG: CO HOC DAT 2
TÖÔØØNG KIEÅÅU COÏÏC BAÛÛN Loaïiï töôøngø naøyø giöõõ oånå ñònh khoáiá ñaátá chuûû yeáuá Thaân laøø döïa vaøoø phaûnû löïc E1 töôøngø cuûaû ñaátá ôûû chaân töôøngø . Töôøngø thöôøngø ñöôïcï laømø baèngè beâ toâng coátá E2 theùpù , baèngè theùpù hay baèèng goã. BAI GIANG: CO HOC DAT NHÖÕNGÕNG KHAKHAÙÙI NIEÄÄM CÔ SÔÛÛ BA DAÏNGÏ AÙPÙ LÖÏC LEÂN TÖÔØNGØ CHAÉNÉ -QUAN HEÄÄ GIÖÕAÕA AÙPÙ LÖÏC VAØØ DÒCH CHUYEÅNÅ NGANG LÖNG TÖÔØNGØ Khi töôøngø chaéné ñöôïcï xaây döïng ñeåå giöõõ oånå ñònh maùiù ñaátá thì giöõaõa ñaátá vaøø töôøngø seõ töông taùcù vôùiù nhau baèngè moätä aùpù löïc E. Tuøyø theo chuyeånå vò töông ñoáiá giöõaõa löng töôøngø ñaátá maøø daïngï aùpù löïc maùiù ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø chaéné seõ khaùcù nhau. Coùù ba daïngï aùpù löïc leân töôøngø chaéné laøø aùpù löïc chuûû ñoängä (Ecñ), aùpù löïc bò ñoängä (Ebñ) vaøø aùpù löïc tónh (Et). BAI GIANG: CO HOC DAT BA DAÏNGÏ AÙPÙ LÖÏC LEÂN TÖÔØNGØ CHAÉNÉ -QUAN HEÄÄ GIÖÕAÕA AÙPÙ LÖÏC VAØØ DÒCH CHUYEÅNÅ NGANG LÖNG TÖÔØNGØ E (kN/m) Ebñ U 0 ñaát bò töôøng eùp ñaåy U >ubñ Et Ecñ U = 0 ucñ O ubñ u (cm) BAI GIANG: CO HOC DAT 3
BA DAÏNGÏ AÙPÙ LÖÏC LEÂN TÖÔØNGØ CHAÉNÉ -QUAN HEÄÄ GIÖÕAÕA AÙPÙ LÖÏC VAØØ DÒCH CHUYEÅNÅ NGANG LÖNG TÖÔØNGØ AÙpÙ löïc tónh ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø chaéné laøø aùpù löïc ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø khi chuyeåàåàn dòch cuûaû töôøngø u = 0. AÙpÙ löïc chuûû ñoängä ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø chaéné laøø aùpù löïc ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø khi chuyeåàåàn dòch cuûaû töôøngø ra xa maùiù ñaátá u ≥ ucñ. AÙpÙ löïc bò ñoängä ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø chaéné laøø aùpù löïc ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø khi chuyeånå dòch cuûaû töôøngø veàà phía maùiù ñaátá u ≥ ubñ BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC CHUÛÛ ÑOÄÄNG ÑAÁÁT RÔØØI TAÙÙC DUÏÏNG LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN-LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB Caùcù giaûû thuyeátá cô sôûû C Xeùtù moätä meùtù theo chieàuà daøiø A β töôøngø . α Khi ñaátá ñaåyå töôøngø chaéné dòch G Maët tröôït chuyeånå thì trong ñaáát xuaátá hieänä maëtë H phaúng tröôïtï phaúngú BC. δ R ϕ E θ E Laêng theåå tröôïtï (ABCx1) ôûû traïngï B G thaùiù caân baèngè tónh (traïngï thaùiù caân R baèngè giôùiù haïnï ). Vieäcä tính toaùnù aùpù löïc ñaátá leân töôøngø döïa treân cô sôûû xeùtù caân baèngè tónh cuûaû laêng theåå tröôïtï (ABCx1). BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB Tính toaùnù aùpù löïc ñaátá rôøiø leân töôøngø chaéné theo lyùù thuyeátá Coulomb C A β Xeùtù söï caân baèngè cuûaû laêng theåå tröôïtï (söï caân baèngè cuûaû α G Maët tröôït caùcù löïc G, E, R) ta ruùtù ra H phaúng δ R ϕ ñöôïcï bieåuå thöùc xaùcù ñònh E E θ E E = f(θ) B G R dE = 0 → θ = θ löïc chuûû ñoängä cuûaû ñaátá leân töôøngø dθ o BAI GIANG: CO HOC DAT 4
TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB Coâng thöùc ñeåå tính aùpù löïc chuûû ñoängä cuûaû ñaátá laø:ø 2 Ea = 0,5.λa.γ.H γ - troïngï löôïngï rieâng cuûaû ñaátá . C A β λa- heää soáá aùpù löïc chuûû ñoängä 2 α G cos (ϕ −α) Maët tröôït λ = a 2 H phaúng 2 ⎡ sin(ϕ + δ )sin(ϕ − β ) ⎤ cos α cos(δ +α)⎢1+ ⎥ ⎣ cos(δ +α)cos(β −α) ⎦ δ R ϕ E θ E ϕ - goùcù ma saùtù trong cuûaû ñaátá . B G R δ - goùcù ma saùtù giöõaõa ñaátá BAIva GIANG:øø tö ôCOøngø HOCcha DAT éné TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB cos 2 (ϕ −α) λa = 2 2 ⎡ sin(ϕ + δ )sin(ϕ − β ) ⎤ cos α cos(δ +α)⎢1+ ⎥ ⎣ cos(δ +α)cos(β −α) ⎦ C Trong ñieàuà kieänä ñôn giaûnû A β nhaátá : α = β = δ = 0 ta coù:ù α G Maët tröôït λ = tg2(45o - ϕ/2) a H phaúng Phaân boá aùp löïc ñaát theo chieàu δ R ϕ Phaân boá aùp löïc ñaát theo chieàu E E cao töôøngø : θ B G R pa = λa. γ.z BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB •Tröôøng hôïp treân maët ñaát coù taûi troïng thaúng ñöùng phaân boá ñeàu cöôøng ñoä q: q Bieåuå ñoàà aùpù suaátá ñaátá taùcù duïngï leân löng töôøngø trong tröôøngø hôïpï α = β λa.q = δ = 0 nhö hình veõ H E AÙpÙ löïc chuûû ñoängä cuûaû ñaátá laø:ø a 2 Ea = 0,5.λa.γ.H + q .λa.H Heä soá λ xaùc ñònh nhö treân. Heä soá λa xaùc ñònh nhö treân. λa.γ.(H + q/γ) BAI GIANG: CO HOC DAT 5
TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB Tröôøng hôïp ñaát sau löng töôøng goàm nhieàu lôùp ñaép laïi song song Giaûû thuyeátá lôùpù ñaátá döôùiù ϕ1 khoâng aûnhû höôûngû ñeáná lôùpù γ Lôùpù h1 Ea1 γ1 ñaátá vaøø töôøngø beân treân. ñaátá 1 H λa1.γ1.h1 Bieåuå ñoàà aùpù suaátá do ϕ Ea2 2 Lôùpù h2 γ ñaátá ôûû lôùpù ñaátá beân treân γ2 ñaátá 2 taùcù duïngï leân töôøngø λa2.γ2.h2 2 E = 0,5.λ .γ .h λa2.γ1.h1 a1 a1 1 1 BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB •Tröôøng hôïp coù möïc nöôùc ngaàm tónh Khi ñaátá ôûû löng töôøngø coùù möïc nöôùcù ngaàmà tónh Xem ñaátá phía löng töôøngø goààm coùù hai lôùpù ñaátá (lôùpù ñaátá treân möïc nöôùcù ngaàmà vaøø lôùpù ñaátá döôùiù möïc nöôùcù ngaàmà ) AÙpÙ duïngï tröôøngø hôïpï löng töôøngø coùù hai lôùpù ñaátá ñaépé ñeåå xaùcù ñònh aùpù löïc ñaátá vaøø töôøngø . BAI GIANG: CO HOC DAT TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB •Tröôøng hôïp coù möïc nöôùc ngaàm tónh . Bieàuà ñoàà aùpù suaátá ϕ1 ñaátá taùcù duïngï leân h1 Ea1 γ1 löng töôøngø trong Lôùpù H λa1.γ1.h1 tröôøngø hôïpï α = β = ñaátá 1 Ea2 δ = 0 nhö hình veõ h2 λa2.γ2.h2 λa2.γ1.h1 BAI GIANG: CO HOC DAT 6
TÍNH TOAÙÙN AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT RÔØØI LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN THEO LYÙÙ THUYEÁÁT COULOMB Tröôøngø hôïpï löng töôøngø gaõy khuùcù Xem ñaátá löng Ea1 α1 töôøngø goàmà coùù h1 δ p = λ . γ .h nhieàuà phaànà (moãi 1 a1 a1 1 1 E phaànà öùng vôùiù moãi a2 ñoaïnï töôøngø thaúngú ) α δ2 h 2 vaøø aùpù duïngï tröôøngø 2 p = λ . γ .h + hôïpï löng töôøngø coùù a2 a2 1 1 λa2. γ2.h2 nhieàuà lôùpù ñaátá . BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT DÍNH LEÂN TÖÔØØNG CHAÉNÉ Khaùiù nieämä veàà traïngï thaùiù töông ñöông Caquot AÙpÙ duïngï keátá quaûû cuûaû baøiø toaùnù tính aùpù löïc chuûû ñoängä ñaátá rôøiø taùcù duïngï leân töôøngø chaéné cho tröôøngø hôïpï ñaátá dính, ta xem ñaátá dính (C,ϕ soil) nhö ñaátá rôøiø (ϕ soil) coängä vôùiù σc taùcù duïngï nhö trong chaátá loûngû Bieåuå thöùc söùc choángá caété cuûaû ñaátá dính quy ñoåiå veàà ñaáát rôøiø laø:ø τgh = σ.tgϕ + c = (σ + c/tgϕ).tgϕ Ñaëtë c/ tgϕ = σc: - öùng suaátá dính töông ñöông. BAI GIANG: CO HOC DAT KHAÙÙI NIEÄÄM VEÀÀ TRAÏÏNG THAÙÙI TÖÔNG ÑÖÔNG CAQUOT τgh KPa τgh KPa τgh = (σ + σc).tgϕ τgh = (σ + c/tgϕ).tgϕ c ϕ ϕ σc O σ (Kpa) O’ σ (Kpa) BAI GIANG: CO HOC DAT 7
AÙÙP LÖÏC CHUÛÛ ÑOÄÄNG CUÛÛA ÑAÁÁT DÍNH LEÂN TÖÔØØNG CHAÉÉN AÙpÙ löïc chuûû ñoängä ñaátá dính taùcù duïngï leân töôøngø chaéné ñöôïcï tính toaùnù baèngè caùchù thay ñaátá dính baèngè ñaátá rôøiø töông ñöông σc (λa-1).σc ho ho H σc ϕ soil + + = = E C, ϕ soil a σc σc.λa λa.γ.H (λa-1).σc+γ.H. λa BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC BÒ ÑOÄÄNG CUÛÛA ÑAÁÁT RÔØØI - PHÖÔNG PHAÙÙP COULOMB Caùcù giaûû thuyeátá cuûaû Coulomb C - Khi töôøngø chaéné ñaåyå ñaátá löng A töôøngø dòch chuyeånå thì trong ñaátá β xuaátá hieänä maëtë tröôïït phaúngú BC G Maët tröôït α E phaúng Laêng theåå tröôïtï ôûû traïngï thaùiù caân R H δ ϕ baèngè tónh (traïngï thaùiù caân baèngè giôùiù haïnï ). θ Vieäcä tính toaùnù aùpù löïc ñaátá taùcù B duïngï leân töôøngø chaéné döïa treân cô sô xeùtù caân baèngè tónh cuûaû laêng theåå tröôïtï ABC. BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC BÒ ÑOÄÄNG CUÛÛA ÑAÁÁT RÔØØI - PHÖÔNG PHAÙÙP COULOMB Keátá quaûû tính toaùnù cuûaû Coulomb Xeùtù caân baèngè cuûaû caùcù löïc theo phöông ngang vaøø phöông ñöùng ta ñöôïcï E = f(θ). Giaùù trò lớn nhaátá cuûaû E(θ) chính laøø aùpù löïc bò ñoängä ñaátá taùcù duïngï leân töôøngø : Max E(θ) = Ebñ Theo Coulomb ta coù:ù 2 Ebñ = 0,5.λbñ.γ.H λbñ – heää soáá aùpù löïc bò ñoängä phuïï thuoäcä vaøoø α, β, δ vaøø goùcù ma saùtù trong ϕ cuûaû ñaátá ôûû löng töôøngø . 2 o Trong tröôøngø hôïpï ñôn giaûnû α = β = δ = 0 ta coù:ù λbñ = tg (45 + ϕ/2) BAI GIANG: CO HOC DAT 8
AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT VAØØ TÖÔØØNG CHAÉÉN - LYÙÙ THUYEÁÁT CAÂN BAÈÈNG GIÔÙÙI HAÏÏN BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT VAØØ TÖÔØØNG CHAÉÉN - LYÙÙ THUYEÁÁT CAÂN BAÈÈNG GIÔÙÙI HAÏÏN BAI GIANG: CO HOC DAT AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT VAØØ TÖÔØØNG CHAÉÉN - LYÙÙ THUYEÁÁT CAÂN BAÈÈNG GIÔÙÙI HAÏÏN BAI GIANG: CO HOC DAT 9
AÙÙP LÖÏC ÑAÁÁT VAØØ TÖÔØØNG CHAÉÉN - LYÙÙ THUYEÁÁT CAÂN BAÈÈNG GIÔÙÙI HAÏÏN BAI GIANG: CO HOC DAT BAI GIANG: CO HOC DAT 10