TIỂU LUẬN LÚN TỪ BIẾN CỦA ĐẤT

Lún từ biến xảy ra trong giai đoạn cố kết thứ hai của đát. Trong giai đoạn này, quá trình ép đẩy nước ra khỏi đất đã ngưng lại do tương quan giữa gradien nén và gradien ban đầu trong đất. Trong trường hợp này biến dạng từ biến nén lún của đất xảy ra dưới tác dụng của tải trọng bản thân đất và tải trọng ngoài chủ yếu là do sự tăng cao độ chặt của các màng nước liên kết xung quanh các hạt rắn, do đó làm tăng cao theo thời gian độ nhớt của đất.

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

CƠ HỌC ĐẤT NÂNG CAO

ĐỀ TÀI: ĐỘ LÚN TỪ BIẾN CỦA ĐẤT

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Phần 1: Tổng quan về lún của đất

Phần 1: Tổng quan về lún của đất

• Khi nền đất chịu tác dụng của tải trọng (công trình, mực nước ngầm hạ…) dẫn đến thay đổi ứng suất của đất nền làm gây ra biến dạng theo phương đứng, gọi là độ lún

• Đất bị nén lại dưới sự gia tăng của ứng suất, do biến dạng và sự sắp xếp lại của các hạt đất, sự tiêu tán của khí và nước trong các lỗ rỗng

• Lún cố kết sơ cấp: lún do kết quả của sự thay đổi thể tích dưới sự

thoát đi của nước trong lỗ rỗng

• Lún cố kết thứ cấp (lún từ biến): lún gây ra do sự biến dạng dẻo của

đất, sau quá trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư hoàn toàn

• Độ lún tổng cộng:

S = S + + S S

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Tính nén lún của đất:

• Tính nén lún của đất là khả năng giảm thể tích (do giảm độ rỗng, biểu hiện

ở sự giảm chiều cao) dưới tác dụng của tải trọng ngoài

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Thí nghiệm nén cố kết:

• Là thí nghiệm xác định độ lún trong quá trình thoát nước lỗ rỗng của một mẫu đất dưới tải trọng thẳng đứng và không bị nở hông.

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Thí nghiệm nén cố kết:

• Thực hiện trên mẫu đất có kết cấu nguyên hoặc chế bị, ở độ ẩm tự nhiên hoặc hoàn toàn bảo hoà nước

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

• Mục 3.7 (TCVN 4200-2012): Trị số các cấp áp lực nén tùy theo tính chất của đất và yêu cầu thực tế của công trình trong từng trường hợp cụ thể

• Thông thường, cấp sau lớn gấp hai lần cấp trước

• Đất sét ở trạng thái dẽo chảy và chảy

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Trình tự thí nghiệm:

• Đặt hộp chứa mẫu vào máy, hiệu chỉnh đồng hồ đo biến dạng về 0, cân bằng cánh tay đòn, đặt cấp tải đầu tiên, sau đó bắt đầu đọc thời gian và biến dạng

• Thời gian đọc biến dạng 15s, 30s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 phút; 1, 2, 3, 6,12, 24 giờ kể từ lúc bắt đầu thí nghiệm đến lúc đạt ổn định quy ước

• Sau khi đã đạt ổn định lún ở cấp cuối cùng thì thấm và hút hết nước trong hộp nén, lấy dao vòng có mẫu đất đem cân để xác định khối lượng thể

tích và độ ẩm; sau đó sấy khô toàn bộ mẫu để xác định khối lượng khô

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

• Xác định biến dạng khôi phục của đất, sau khi mẫu đã ổn định với cấp tải cuối cùng, ta dỡ tải từng cấp và lấy số đọc trên đồng hồ đo biến dạng

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

• Từ thí nghiệm, đối với một cấp tải thì biểu đồ biến dạng theo thời gian có thể quan sát được ba giai đoạn sau:

• GD1: Đất bị nén trước, do đã

chịu gia tải trước đó

• GD2: Cố kết sơ cấp, trong giai

đoạn này áp lực nước lỗ rỗng thặng

dư từ từ chuyển sang ứng suất có

hiệu do nước trong lỗ rỗng thoát ra

• GD3: Cố kết thứ cấp (từ biến): Sau

khi quá trình phân tán nước lỗ rỗng

thặng dư hoàn toàn, biến dạng xảy ra

do sự sắp xếp lại cấu trúc khung hạt,

các hạt nhỏ chui vào lỗ rỗng dưới

tác dụng của một ứng suất hữu hiệu

Phần 2: Giới thiệu lún từ biến

Phần 3: Mô tả hệ số Cα

Phần 3: Mô tả hệ số Cα

• Như đã nói ở phần trên thì ở giai đoạn 3, sau khi tiêu tán hết áp lực nước

lỗ rỗng thặng dư, thì kết cấu khung hạt tiếp tục chịu biến dạng dẻo, các hạt đất sắp xếp lại nên thể tích đất giảm tiếp gây ra lún, gọi là lún cố kết thứ cấp hay lún từ biến

• Ở giai đoạn này thì có thể thấy độ dốc của biểu đồ biến dạng theo thời

gian gần như là tuyến tính Từ số đọc trên đồng hồ biến dạng, ta có thể xây dựng tương tự đồ thị quan hệ giữa hệ số rỗng và thời gian (e-logt), và xác định độ dốc của đoạn đường nén thứ cấp:

Phần 3: Mô tả hệ số Cα

• Định nghĩa này cũng tương tự như chỉ số nén sơ cấp

c

e C

Phần 3: Mô tả hệ số Cα

gian tương đối)

1 p

C C

e



  =

+

• Đối với đất sét vô cơ: 0.04 ± 0.01

• Đối với đất sét hữu cơ: 0.05 ± 0.01

• Đất bùn: 0.075 ± 0.01

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

• Công thức tính lún từ biến có thể được mô tả dưới dạng :

ở phần trên)

• Dưới đây là một ví dụ về một công trình nền đường đắp Các thông số

gồm bề rộng đường B=16.16m, độ dốc mái ta luy m=1.5, dung trọng đất

• Các thông số đất nền:

2 1

Chiều sâu đáy lớp

Dung trọng

γ w

Hệ số rỗng e0

Hệ số cố kết Cv

Chỉ số nén Cc

Chỉ số nén lại Cr

Áp lực tiến

cố kết Pc

Góc ma sát trong φ

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

Lớp hi

(m)

Z (m) Cc i C r e oi γ i

σ pz (T/m2)

σ zA Tim (T/m2)

σ zB Vai (T/m2)

σ zC Chân (T/m2)

γ i x h i

σ vz (T/m2)

Độ lún S Tim (m)

Độ lún S Vai (m)

Độ lún S Chân ta luy (m)

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

• Các thông số của mẫu thí nghiệm

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

• Tính toán để xây dựng biểu đồ e-log(t)

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

• Tính toán để xây dựng biểu đồ e-log(t)

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

Nhận xét:

• Độ lún cố kết thứ cấp sau khi kết thúc độ lún cố kết sơ cấp chỉ thật sự có ý

• Độ lún cố kết thứ cấp đôi khi rất nhỏ so với lún sơ cấp và không đáng kể

dụ tính toán là hợp lý

Phần 4: Cách tính lún từ biến và ví dụ

• Có nhiều quan điểm trước đây chỉ xem lún từ biến là xảy ra sau khi kết

thúc quá trình cố kết sơ cấp hay xảy ra đồng thời

• Trong thực tế hiện tượng từ biến và chùng ứng suất trong đất sét không những phụ thuộc vào yếu tố thời gian mà còn phụ thuộc vào tính nhớt của biến dạng không phục hồi tích luỹ theo thời gian

• Các mô hình từ biến như của Gibson và Lo (1961) gồm một lò xo biến

dạng tuyến tính (tương đương với phần biến dạng đàn hồi của cấu trúc đất, nối nối tiếp với một mô hình lò xo và

nhớt đều biến dạng tuyến tính, xem hiện tượng

cố kết và từ biến xảy ra đồng thời

Tài liệu tham khảo

• Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004

• Trần Quang Hộ, Công trình trên đất yếu, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ