+ Khi W > 0,75Wnh thì với tải trọng trùng phục rất nhỏ đất mới có thể biến cứng được.. =>Như vậy đất càng ẩm thì khả năng bị phá hoại càng lớn và khả năng biến cứng càng ít... Phan Cao T
Trang 105/28/14 By TS Phan Cao Tho 1
Ch ươ ng 9
CH Ế ĐỘ TH Y NHI T C A N N Ủ Ệ Ủ Ề ĐƯỜ NG & CÁC BI N Ệ
PHÁP C I THI N CH Ả Ệ Ế ĐỘ THU NHI T C A N N Ỷ Ệ Ủ Ề
NG Ô TÔ
ĐƯỜ
Trang 205/28/14 By TS Phan Cao Tho 2
§9.1 ẢNH HƯỞNG CỦA TRẠNG THÁI ẨM
ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CỦA NỀN
ĐƯỜNG
9.1.1 Đặc trưng về cường độ và biến dạng của nền đường:
+ Lực dính C (daN/cm2, MPa), góc nội ma sát ϕ(độ)đặc trưng cho cường độ của đất NĐ
+ Môđun đàn hồi E (MPa , daN/cm2) đặc trưng cho biến dạng của nền đường
Các thông số : C, ϕ, E phụ thuộc vào :
- Loại đất, điều kiện chịu tải
- Độ chặt của NĐ, độ ẩm của đất NĐ
Trang 305/28/14 By TS Phan Cao Tho 3
9.1.2 Aính hưởng của độ ẩm đến cường độ, biến dạng của nền đường :
* Theo kết quả nghiên cứu của bộ môn Đường ô tô và Đường thành phố trường ĐHXD thì quan hệ giữa mô đun đàn hồicủa đất với độ ẩm tương đối như sau :
Đối với đất á sét : Etn=24( )-5
Đối với đất á cát : Etn=74( )-3
nh
W W
nh
W W
Trang 405/28/14 By TS Phan Cao Tho 4
Từ kết quả trên cho thấy :
- Độ ẩm của nền đường càng lớn thì cường độ của nó càng giảm và đất biến dạng nhiều
- Nếu nền đường có độ ẩm a= = 0,5 -> 0,7 đất ở trạng thái dẻo cứng
- Nếu nền đường có độ ẩm = 0,75 -> 1 đất chuyển sang trạng thái dẻo mềm và nhão
- Khi thiết kế người ta thường tìm các biện pháp giữ cho trạng thái ẩm 0,6 -> 0,65≤
nh
W W
nh
W W
nh
W W
Trang 505/28/14 By TS Phan Cao Tho 5
* Theo kết quả nghiên cứu của GS A.M.Krivitski ( hình vẽ) :
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Đường ranh giới
phạm vi mẫu đất
bị biến cứng
0,5 0,6 0,7 08 w/wnh
(độ ẩm tương đối)
p/pgh
Trang 605/28/14 By TS Phan Cao Tho 6
Từ kết quả này cho thấy :
+ Khi đất tương đối khô (W < 0,7Wnh) dưới tác dụng của tải trọng trùng phục có trị số tương đối lớn p (0,45 -> 0,55) P≤ gh nền đất vẫn trở nên biến cứng
+ Khi W > 0,75Wnh thì với tải trọng trùng phục rất nhỏ đất mới có thể biến cứng được
=>Như vậy đất càng ẩm thì khả năng bị phá hoại càng lớn và khả năng biến cứng càng ít
Trang 705/28/14 By TS Phan Cao Tho 7
Biến cứng (rigidation) là hiện tượng nền đất dưới tác dụng của tải trọng trùng phục, lâu dài trở nên không tích lũy biến dạng
dư mà chỉ làm việc ở giai đoạn đàn hồi Như vậy nếu khống chế được độ ẩm của nền đường trong phạm vi nhất định thì tức là tạo điều kiện để biến tác dụng bất lợi của tải trọng xe chạy trùng phục nhiều lần thành tác dụng có lợi cho cường độ chung của nền đường
Trang 805/28/14 By TS Phan Cao Tho 8
§9.2 CHẾ ĐỘ THUỶ NHIỆT CỦA
NỀN ĐƯỜNG
9.2.1 Định nghĩa: Chế độ thuỷ nhiệt của nền đường là quy luật thay đổi và phân bố độ ẩm tại các điểm khác nhau trong khối đất nền đường theo thời gian
Quy luật thay đổi và phân bố độ ẩm trong nền đường chịu ảnh hưởng rất lớn của sự thay đổi nhiệt độ và phụ thuộc vào các nguồn ẩm, các điều kiện tự nhiên, kết cấu nền- mặt đường
Trang 905/28/14 By TS Phan Cao Tho 9
9.2.2 Các nguồn ẩm:
Mực nước ngầm cao 3
Trang 1005/28/14 By TS Phan Cao Tho 10
Học Hải đề nghị sử dụng
lời giải của phương tình
Trang 1105/28/14 By TS Phan Cao Tho 11
W : Độ ẩm tại điểm tính toán
Để giải phương trình (*) và (**) ta xác định các điều kiện ban đầu và điều kiện biên của bài toán :
2
2
x
W
a T
a T
Trang 1205/28/14 By TS Phan Cao Tho 12
+ Điều kiện ban đầu:
T , L x
( x
T , H z
( z
Trang 1305/28/14 By TS Phan Cao Tho 13
W0 : độ ẩm ban đầu của đất nền đường
Wmax: độ ẩm lớn nhất của đất nền đường
+ Giải phương trình (*) với các điều kiện (a1), (a2), (a3) ta được :
W W
T x
W ( , ) = max + 4 ( 0 − max ).
π
wzK W
W W
T z
W ( , ) = max + 4 ( 0 − max ).
π
Trang 1405/28/14 By TS Phan Cao Tho 14
x, z : tọa độ của điểm tính toán
=> Từ (***) và (****) ta có thể xacï định được trạng thái ẩm của các điểm trong thân nền đường
x f
z f
Kwz
Trang 1505/28/14 By TS Phan Cao Tho 15
9.3.2 Xác định kích thước của nền đường
* Xác định bề rộng của lề đường Blề :
Trang 1605/28/14 By TS Phan Cao Tho 16
+ Độ ẩm cho phép của đất nền đường
W = W0 + ε = W0+ 2%W0
W(xmax,T) = W0 + 0,02W0 = 1.02W0 (a4)
Cần xác định xmax để độ ẩm tại đó bằng độ ẩm cho phép
Từ phương trình (***) và (a4) xác định được
xmax= 3,08
a- hệ số truyền dẫn ẩm theo phương ngang
T- thời gian tồn tại nước ngập
Từ xmax => xác định bề rộng của lề đường
T a
Trang 1705/28/14 By TS Phan Cao Tho 17
* Xác định chiều cao của nền đường tính từ mực nước ngầm (H) :
H z≥ a + zmax
Zmax: Chiều cao mao dẫn của nước ngầm(tính tương tư như xmax)
Zmax = 3,08
a :hệ số truyền dẫn ẩm theo phương đứng
T :thời gian tồn tại nước ngầm
za :khu vực tác dụng của nền đường
T a
Trang 1805/28/14 By TS Phan Cao Tho 18
§9.4 KHU VỰC TÁC DỤNG CỦA NỀN
ĐƯỜNG & CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN
CHẾ ĐỘ THỦY NHIỆT CỦA NỀN
ĐƯỜNG
9.4.1 Khu vực tác dụng
của nền đường :
+ Ứng suất tại mỗi điểm
trong nên đất do trọng
Trang 1905/28/14 By TS Phan Cao Tho 19
+ Ứng suất thẳng đứng do tải trọng bánh xe gây ra:
- Khi thì ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của tải trọng động
- Chiều sâu (za) thỏa mãn được gọi là khu vực tác dụng của nền đương :
2
z
P k
z =
σ
b z
n σ
b z
n σ
3a
a
2a
P n
k z
z
n
1 z
P k
γ
=
⇒ γ
=
Trang 2005/28/14 By TS Phan Cao Tho 20
Trong đó :
γ : trọng lượng đơn vị đất đắp (T/m3)
z : Chiều sâu tính toán ứng suất (m)
1 n
1
÷
=
Trang 2105/28/14 By TS Phan Cao Tho 21
9.4.2 Các biện pháp cải thiện chế độ thủy
nhiệt của nền đường
1 Đầm nén chặt đất nền đường
2 Đắp cao nền đường
Hđắp Z≥ max + Za
3 Những biện pháp thoát nước và ngăn chặn các nguồn ẩm
4 Chọn và thiết kế kết cấu áo đường và lề đường thích hợp
