Bài giảng cơ học đất chương 3 ứng suất trong đất

CHƯƠNG III ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT (STRESSES IN SOIL) §3 1 Các loại ứng suất trong đất và các giả thiết cơ bản để tính toán Nội Dung §3 2 Xác định ứng suất bản thân §3 4 Ứng suất tăng thêm trong nền công t[.]

CHƯƠNG III: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT

(STRESSES IN SOIL)

§3.1 Các loại ứng suất trong đất và các giả thiết cơ bản để tính toán

Nội Dung

§3.2 Xác định ứng suất bản thân

§3.4 Ứng suất tăng thêm trong nền công trình

§3.3 Xác định áp suất đáy móng

§3.1 Các loại ứng suất trong đất và các

giả thiết cơ bản để tính toán

I Các loại ứng suất trong đất

I Các loại ứng suất trong đất

Trọng lượng bản thân đất

Tải trọng công trình Ứng suất trong đất

Để xét ổn định về cường độ & biến dạng của nền công trình, khối đắp (đê, đập…) & mái dốc

cần nghiên cứu & tính toán trạng thái ứng suất

sinh ra trong khối đất trước và sau khi xây dựng

công trình

Phân biệt:

Ứng suất bản thân: Ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra

Ứng suất tăng thêm: Ứng suất trong đất do áp suất đáy móng (tải trọng công trình) gây ra

Chú ý KN áp suất đáy móng : Áp suất tại mặt tiếp

giáp giữa nền & đáy móng do tải trọng công trình

truyền xuống thông qua móng

Ứng suất thấm: Ứng suất trong đất do dòng thấm gây ra gọi là ứng suất thấm (ứng suất thủy động).

I Các loại ứng suất trong đất

II Các giả thiết để tính toán

II Các giả thiết để tính toán

Trong cơ học đất, lý thuyết đàn hồi thường được dùng để nghiên cứu và tính toán quy luật phân bố ứng suất trong đất (trừ ứng suất thấm) Do đất là môi trường rời rạc, phân tán, không liên tục khi dùng lý thuyết đàn hồi tính toán ứng suất đã đưa vào 1 số giả thiết sau:

+ Coi đất là 1 bán không gian vô hạn biến dạng tuyến tính (vật thể chỉ GH bởi 1 mp) còn vô hạn theo các phương khác

+ Đất là 1 vật thể liên tục, đồng nhất và đẳng hướng (VD sét dẻo hoặc cát chặt thuần nhất)

+ Coi trạng thái ứng suất – biến dạng của đất là trạng thái lúc cố kết đã kết thúc

§3.2 Xác định ứng suất bản thân

I Ứng suất bản thân trong nền đất

I Ứng suất bản thân trong nền đất

Phân tích các giả thiết:

Coi đất là 1 vật thể bán không gian vô hạn biến dạng tuyến tính : khối đất có mặt giới hạn là

mặt đất nằm ngang, chiều sâu & bên hông là vô

hạn

Trên mọi mặt phẳng thẳng đứng & nằm ngang,

không tồn tại ứng suất cắt ( = 0), chỉ có thành phần

ứng suất pháp (σx; σy; σz) Căn cứ vào tính đồng nhất

của nền, xét các TH sau:

1 Trường hợp nền đồng chất

Xét phân tố đất M cách mặt nền độ sâu z với các thành phần ứng suất như hình.

I Ứng suất bản thân trong nền đất

1 Trường hợp nền đồng chất

M

σx, σy, σz được tính

như sau:

Trong đó:

Ko: hệ số áp lực hông

𝛍o: hệ số nở hông

σzđ =

I Ứng suất bản thân trong nền đất

1 Trường hợp nền đồng chất

Hình 1: Quy luật phân bố ứng suất bản thân theo chiều sâu

(đất nền đồng nhất, không phân lớp)

I Ứng suất bản thân trong nền đất

2 Trường hợp nền nhiều lớp

I Ứng suất bản thân trong nền đất

Trong đó:

Ko: hệ số áp lực hông

𝛍o: hệ số nở hông

2 Trường hợp nền nhiều lớp

I Ứng suất bản thân trong nền đất

Hình 2: Biểu đồ ứng suất bản thân TH nền gồm nhiều lớp

3 Trường hợp có mực nước ngầm trong nền

I Ứng suất bản thân trong nền đất

Trong trường hợp đất nền có mực nước ngầm, các tính toán ứng suất bản thân tương tự như trường hợp nền

có nhiều lớp và trọng lượng riêng của các lớp đất nằm dưới mực nước ngầm được tính bằng trọng lượng riêng đẩy nổi

(γ γ’ γsat- γw

II Ứng suất bản thân trong công

trình đất

II Ứng suất bản thân trong nền công trình đất

lưu & hạ lưu nên biến dạng của mái đập và thân đập khác với biến dạng của nền đập Tuy nhiên khi tính toán, để đơn giản vẫn giả thiết ứng suất bản thân tại 1 điểm bất kỳ trong thân đập bằng trọng lượng cột đất phía trên điểm đó

VD1

Một bình chứa đất có khối lượng riêng bão hòa là 2.0 Mg/m3 Tính ứng suất tổng, trung hòa & hiệu quả tại cao trình A khi: (a) mực nước tại cao trình A

(b) mực nước dâng lên đến cao trình B