Bản chất, nhiệm vụ, các yếu tố ảnh hưởng đến xuyên tiêu chuẩn, trình bày kết quả và ứng dụng số liệu xuyên tiêu chuẩn trong xác định đặc trưng cơ lý đất nền

Câu 1 : Bản chất, nhiệm vụ, các yếu tố ảnh hưởng đến xuyên tiêu chuẩn, trình bày kết quả và ứng dụng số liệu xuyên tiêu chuẩn trong xác định đặc trưng cơ lý đất nền.. Thí nghiệm xuyên ti

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ

THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ

---

THI CUỐI KÌ ĐỊA KĨ THUẬT 2

Giảng viên : Thầy Đào Hồng Hải

Họ và tên : Phạm Gia Nghĩa

MSSV : 1914324

Câu 1 : Bản chất, nhiệm vụ, các yếu tố ảnh hưởng đến xuyên tiêu chuẩn, trình

bày kết quả và ứng dụng số liệu xuyên tiêu chuẩn trong xác định đặc trưng cơ lý đất nền.

1 Bản chất

SPT là phương pháp thí nghiệm hiện trường sử dụng rộng rãi nhất Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn là thí nghiệm được tiến hành bằng đóng mũi xuyên hình ống vào trong đất ở đáy lỗ khoan đến một độ sâu quy ước và đếm số tạ (búa) đóng để đưa mũi xuyên vào

độ sâu quy ước đó Số tạ (búa) đóng để đưa mũi xuyên vào độ sâu quy ước gọi là sức kháng xuyên tiêu chuẩn

Tiến hành đóng một ống mẫu vào đáy hố khoan bằng một quả tạ nặng 63,5kg, rơi tự

do với chiều cao là 76cm, rồi tiến hành đếm số búa đập theo các khoảng chiều sâu thâm nhập quy ước

2 Nhiệm vụ

Thí nghiệm dùng để đánh giá:

- Sức chịu tải của đất nền

- Độ chặt tương đối của nền đất cát

- Trạng thái của đất loại sét

- Độ bền nén một trục (qu) của đất sét

- Kết hợp lấy mẫu để phân loại đất

3 Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm ta các yếu tố sau có thể ảnh hưởng đến kết quá :

- Lỗ khoan chưa được làm sạch hoàn toàn

- Các mùn khoan có thể bị giữ trong ống mẫu và bị nén khi đóng làm tăng số búa

- Kết cấu tự nhiên của đất bị phá hoại do áp lực cột nước trong hố khoan hoặc sử dụng bơm dung dịch quá mạnh

- Búa không rơi tự do

- Sử dụng mũi không đúng tiêu chuẩn

4 Trình bày kết quả thí nghiệm

Chỉ số SPT sau khi thí nghiệm được xác định theo công thức sau tùy theo kết quả đếm

số búa thực tế sẽ được hiệu chỉnh tùy theo loại đất và theo độ sâu.:

- Hiệu chỉnh cát mịn lẫn bụi theo Terzaghi & Peck:

N ' =15+0,5(N−15)

Trong đó : N : chỉ số búa đóng thực tế ; N' : chỉ số búa hiệu chỉnh ;h : chiều sâu thí nghiệm

(m)

Chú ý : Khi N<15 thì không cần thiết hiệu chỉnh

5 Ứng dụng kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm SPT được ứng dụng để giải quyết các nhiệm vụ ĐCCT như sau:

1) Cùng với kết quả khoan, lập hình trụ lỗ khoan theo chỉ số N30

2) Xác định các đặc trưng về trạng thái vật lý của đất:

- Xác định độ chặt tướng đối D của đất rời

- Xác định độ sệt của đất dính rời

3) Xác định tính chất cơ học của đất

- Xác định góc nội ma sát φ của đất rời :

Trong đó : C là hệ số thực nghiệm thay đổi từ 15, 17 - 20

- Lực dính kết không thoát nước Cu của đất dính:

Cu= N

30 (kG/cm 2 )

10−20 Giá trị 10 – 20 được tùy chọn theo bảng sau

Đất sét, sét pha dẻo cao Đất sét, sét pha dẻo vừa Đất sét, sét pha dẻo thấp

- Xác định mô đun tổng biến dạng E0

E0 =C(N 30+6)+ a kG/cm 2 )

4) Xác định sức chịu tải của đất mềm rời

Sức chịu tải của nền đất: Các tác giả Trung Quốc đã xác định sức chịu tải R của đất rời và đất dính theo chỉ số N30 như sau:

Độ chặt

Loại đất

Cát nhỏ, cát vụn 1.4 - 1.8 1.8 - 2.5 2.5 - 3.4

5) Sức chịu tải cho phép của móng.

- Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm móng băng trên nền đất rời với độ lún móng gần 3cm, T.P.Tassios và A.G.Anagnostopoulos đã xác định sức chịu tải Rf của móng băng theo giá trị N30 bằng công thức:

Trong đó K là hệ số kinh nghiệm lấy bằng 1 khi đất rời không chứa nước và lấy bằng 2/3 khi đất rời bão hòa nước

- Sức chịu tải của móng nông bất kỳ trên nền đất rời được K.Terzaghi và R.B.Peck nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện như 2 tác giả người Hy Lạp, tức là đã xây dựng toán đồ để xác định sức chịu tải của đất rời khi móng có bề rộng b khác nhau

Sức chịu tải cho phép của móng cọc Rp

G.G.Meyerhof đã đưa ra phương pháp xác định sức chịu tải Rp của móng cọc trong nền đất rời từ chỉ số SPT N30 như sau:

Rp = 0.25(m.N 30 Sp +n N 30 Ss ) Tấn

Trong đó : m,n là hệ số phụ thuộc vào hình thức thi công

N 30 : Giá trị xuyên tiêu chuẩn trung bình xác định theo công thức :

N 30 = N 30 h 1+ + N

30 hi

h1 + +h i

Sp là diện tích tiết diện ngang của mũi cọc (m2)

Ss là diện tích bề mặt của cọc (m2 )

Câu 2 : Sử dụng phương pháp thống kê chỉnh lý số liệu, tính toán giá trị tiêu chuẩn và

giá trị tính toán C và φ theo tiêu chuẩn TCXD - 74-1987

a) Loại trừ sai số theo tiêu chuẩn TCXD - 74-1987

Sau khi kiểm tra với hệ số ϑ = 2.73 khi n = 18 Thì mọi giá trị đều thỏa mãn

b)Tính giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán Theo tiêu chuẩn TCXD -

74-1987 ta có :

∆=n ∑n P2 −(∑n P )2 = 72*117 – 256.5 = 4779

Trong đó : P là giá trị cấp áp lực

Ta có công thức tính giá trị tiêu chuẩn sau:

n ∑ r i P i−∑ r i ∑ P i

∆

 φ = 0.334

∑ r i ∑ P i 2−∑ P i ∑ r i P i = 59.544∗256.5−117∗119.7935 = 0.263

∆

Câu 3: Tính toán mô đun biến dạng theo kết quả thí nghiệm nén ngang trong hố khoan

Biểu đồ 2 – Thay đổi thể tích V60” theo áp suất.

Từ biểu đồ ta xác định được:

P2 = 1300 kPa; P1 = 150 kPa;

V2 = 142 cm3; V1 = 65 cm3;

V0 = 456 cm3; μ = 0.33

V = 559,5 cm3; ∆V = 77 cm3; ∆P = 1.150 kPa

Ep = 22.234,75 kPa

Câu 4: Cho kết quả thí nghiệm 30 số liệu quan trắc chiều sâu mực nước dưới đất ở

các vị trí khác nhau như bảng sau:

Lập đồ thị phân tán, xác định khoảng chia đều (bề rộng lớp), lớp biến lượng m, giá trị trung bình số học x , sai số quân phương σ, hệ số biến đổi

- Thống kê các đặc trưng của tập số liệu:

- Loại trừ sai số thô

Sử dụng phương pháp loại trừ theo TCXD 74-1987

|x i −x|<v× σ

=> |x i −x|<2.96 × 0.039

=> |x i −x|<0.11544

Với:

x - Giá trị trung bình tập hợp mẫu

v - Chỉ số thống kê được tra theo bảng 1 và phụ thuộc vào N

Từ bảng kết quả, ta không loại giá trị nào.

- Lập đồ thị phân tán

Xác định khoảng chia đều:

b=

x

max −x

min

= 2.69−2.52

Xác định lớp biến lượng:

m= x max −x

min =2.69−2.52 =5,6

Lập bảng phân phối: dựa vào khoảng chia đều b và lớp biến lượng trên, ta lập

được bảng phân phối sau

Đồ thị phân tán:

- Giá trị trung bình:

1 N

1

x = ∑ x i= 30 × 78.01=2.6

∑

i=1 (x i− x )2 =0.039

N

- Hệ số biến đổi

V = σ

x ×100%= 0

2.0396 × 100%=1.51%

Với:

V - Hệ số biến đổi

σ - Độ lệch quân phương x - Giá trị trung bình

Câu 5 :

Biểu đồ quan hệ S = f(t)

1600 1400 1200

1000

n 800

600 400 200

Thời gian t Biểu đồ quan hệ S = f(P)

1600 1400 1200 1000

800

600 400 200

Tải Trọng P

Vì là đất dẻo cứng nên = 0.53, R = 19.95 cm

Với P0 = 105 Kpa, Pn = 410

Xác định Modun biến dạng :

E0 = 1.57*(1 - 2 ).R. ∆ ∆ P S (kG/cm2 )

= 1.57* (1 – 0.352)*19.95* (410−105)∗0.0102

= 0.113 kG/cm2 864−108

Sức chịu tải cho phép của đất

Với Pmax = 4 kG/cm2, lấy hệ số an toàn F = 2

Ra = Rmax

= 4

= 2 kG/cm2

Sức chịu tải cho phép của móng nông Rfa : Đối với đất dính ta có công thức

sau Rfa= Ra (0.77B + 0.23a ) (kG/cm2 )

= 2* (0.77*2 + 0.23*3) = 4.46 kG/cm2