Chuong 5 (mac) SV

Dự báo độ lún cuối cùng theo mô hình nén lún một chiều phương pháp cộng lún từng lớp §2.. Dự báo độ lún cuối cùng theo mô hình nén lún một chiều phương pháp cộng lún từng lớp §3.. Dự báo

Trang 1

CHƯƠNG 5:

LÚN CỦA NỀN ĐẤT

CHƯƠNG 5: LÚN CỦA NỀN ĐẤT

§1 Khái niệm chung

§3 Dự báo độ lún cuối cùng theo mô hình nén lún một chiều (phương pháp cộng lún từng lớp)

§2 Dự báo độ lún cuối cùng theo mô hình LTĐH

§4 Dự báo độ lún theo thời gian

* Tải trọng CT tác dụng  nền bị biến dạng

- Biến dạng nén theo phương đứng dẫn đến chuyển vị đứng là quan trọng và được quan tâm hơn cả

- Chuyển vị đứng của mặt đất  chuyển vị đứng của CT

lún

- Do độ rỗng của đất khá lớn  độ lún của nền đáng kể

- Nền bị lún  ảnh hưởng đến CT:điều kiện sử dụng giảm sút;ảnh hưởng đến kết cấu CT

 Việc dự báo độ lún cuối cùng, độ lún tại một thời điểm nào đó rất quan trọng và không thể bỏ qua

* Các mô hình dự báo lún:

- Mô hình nền biến dạng tuyến tính theo LTĐH;

- Mô hình nén lún 1 chiều

§2 Dự báo độ lún cuối

cùng theo mô hình LTĐH

N n t được coi như môi ng liên c, ng t, đàn hồi tuyến tính Quan hệ tải trọng – độ lún là tuyến tính

c trưng của mô hình (hay tham số của mô hình):

• Mô đun n ng, E0,

• Hê sô n ng ngang, 0

Xuất phát từ thí nghiệm bàn nén: khi tải trọng đủ bé Lún của nền đất tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng

Trang 2

1 Nội dung phương pháp

a Lún do tải trọng tập

trung thẳng đứng P ở

P

x

z

R r

x y

z

2 2

2

z y

x

R   

- R: khoảng cách từ điểm

đặt lực đến điểm đang xét

M(x, y, z)















R R

z E

P z y x

2

) 1 ( ) , ,

2







- Chuyển vị theo phương đứng wtại M(x, y, z) bất kỳ trong nền đất:

r E

P y x S y x w

o

.

) 1 ( ) , ( ) 0 , , (

2











- Chuyển vị đứng của 1 điểm trên mặt đấtw(x, y, z)chính

là độ lúnS(x, y)của điểm đó Thayz = 0 vào (1):

(1)

- r: khoảng cách trên mặt đất từ điểm cần tính lún đến điểm đặt lực

2 2 2

y x

(2)

Kết quả BT Boussinesq

b Lún do tải trọng phân bố trên mặt đất gây ra

dF y

x

p E

y

x

S

o



2 2

2

) ( ) (

) , (

1 )

,

(













Lấy 1 diện tích chịu tải vô cùng nhỏdF = ddvà

coi tải trọng tác dụng trên đó bằng 1 lực tập trung

tương đương dP= p(, )dF = p(, )dd Tích

phân trên toàn bộ diện tích F ta có độ lún tại M:

+ (x, y):tọa độ của điểm cần tính lún;

+ (, ):tọa độ bất kỳ trong phạm vi đặt tải trọng

có cường độ là p(, )

* TH tải trọng phân bố đều p trên diện chữ nhật lxb

) , , , (

* 1 ) , (

2

y x b l f p E y x S

o o





















b

l f o



c o

o p b E y x

S( , ) 1  

2





(4)

- M ở tâm diện chịu tải:(x = 0, y = 0):

f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.o (o: bảng V.1)

o o

o p b E y x

2





- Độ lún của nền trong TH tải trọng phân bố đều

- M ở góc diện chịu tải:(x =  l/2, y =  b/2):

f(l, b, x, y) = f(l, b) = b.c (c= 2o: bảng V.1)















b

l f c



c Lún dưới móng công trình















b

l f

const



- Móng CT thường có độ cứng tương đối lớn so

với nền đất  coi độ lún tại mọi điểm dưới 1 móng

là như nhau nếu tải trọng phân bố đều Độ lún của

móng:

const gl

o

o b p E

2





+ const:hệ số phụ thuộc hình dạng móng;

+ pgl:tải trọng gây lún,pgl= ptx- gtb.hm

2 Xác định đặc trưng biến dạng Eo, o

* Các đặc trưng Eo, ocủa đất được xác định bằng TN

- TN xác định Eo: + TN hiện trường: TN bàn nén (kết quả tương đối tin cậy); dự báo dựa theo kết quả SPT, CPT…

+ TN trong phòng: TN nén 1 chiều trên mẫu nguyên dạng với hệ số hiệu chỉnh theo công thức: Eo= k.En

k = f(hệ số rỗng ban đầu của đất);

- Xác định o: + TN trong phòng: nén 3 trục;

+ tra bảng

Trang 3

3 Phạm vi áp dụng

* Dự báo độ lún cuối cùng của nền bằng cách áp dụng

trực tiếp kết quả LTĐH được sử dụng trong trường hợp

nền đồng nhất biến dạng tuyến tính

- Nền được coi là đồng nhất khi đất trong phạm vi chịu

lún (phạm vi chịu ảnh hưởng của tải trọng) chỉ có 1 loại

đất

- Sơ bộ, phạm vi chịu lún của nềnHn= (2  3)b, b là bề

rộng móng

§3 Dự báo độ lún cuối cùng theo

mô hình nén lún một chiều (phương pháp cộng lún từng lớp)

§3 Dự báo độ lún cuối cùng theo mô hình nén lún

một chiều (phương pháp cộng lún từng lớp)

1 Mô hình tính lún một chiều

a TN nén một chiều không nở ngang

* Ban đầu: mẫu có chiều cao ho, hệ số rỗng eo

* Gia tăng tải trọng Ds: mẫu lún 1 đoạn S, hệ số rỗng e1

Với giả thiết Vh= const Độ lún của mẫu xác định theo:

o v o o o o

e

a h e

e e

1 1











b BT nén một chiều thực tế

BT nén 1 chiều: nền có chiều dày hữu hạn h nằm trên tầng đá cứng chịu tải trọng phân bố đều khắp bề mặt

































2 2

2

h f

e h h

s

- Trước khi tác dụng p:nền chịu tác dụng của trọng lượng bản thân

+ Ứng suất nén theo phương đứngso(z) = g.z = f(z)  hệ số rỗng ban đầueo(z) = f(s) = f(so(z)) = f(z)

+ Đơn giản: coi hệ số rỗng ban đầu như nhau và bằng hệ

số rỗng của đất ở độ sâu giữa lớp chịu ứng suất nén

h

p

b BT nén một chiều thực tế (tiếp)



































2 2

s

- Sau khi tác dụng p và đã ổn định:ứng suất nén thẳng

đứng tăng thêm 1 lượngDs(z) = p(do nền có chiều dày

hữu hạn chịu tải phủ kín khắp bề mặt) và trở thành:

s1(z) = so(z) + Ds(z) = g.z + p = f(z)

 hệ số rỗnge1(z) = f(s) = f(s1(z)) = f(z)

+ Đơn giản: cũng coi hệ số rỗng sau khi chịu tải là như

nhau và bằng hệ số rỗng của đất ở độ sâu giữa lớp chịu

ứng suất nén:

h m h m h e

a h e

e

o o

o

1 1









* Độ lún của nền

2 Tính lún của nền do tải trọng phân bố đều trên mặt đất gây ra

Tính lún dựa theo đường cong nén e = f(s)

* Trước khi tác dụng tải: nền chịu tác dụng của trọng lượng bản thân

Ứng suất nénso(z) = f(z, g(z))

 hệ số rỗng ban đầueo(z) = f(so(z))

* Sau khi tác dụng tải:ứng suất nén thẳng đứng trong đất:s1(z) = so(z) + Ds(z)

 hệ số rỗnge1(z) = f(s1(z))

Trang 4

Để áp dụng kết quả BT 1 chiều, chia nền thành

nhiều lớp phân tố mỏng sao cho trong phạm vi

mỗi lớp phân tố sự thay đổi Ds đủ bé để coi là

phân bố đều và cóđường cong nén là duy nhất

- Chiều dày lớp phân tố hi b/4 (b: bề rộng diện

chịu tải) trong ít nhất 1 lần bề rộng móng kể từ đáy

móng

i i vi i i oi i oi i oi

e

a h e e e

1 1















n

i i

S S

1

* Gọi số lớp phân tố làn, chiều dày mỗi lớp làhi, độ lún mỗi lớp phân tốSixác định theo

* Độ lún của nền

eoi, e1i:lần lượt là hệ số rỗng của đất ở giữa lớp phân tố thứ i trước khi có tải trọng CT và sau khi có tải trọng CT;

eoivà e1ixác định trên đường cong nén tương ứng vớis’oi

vàs’1i= s’oi+ Dsi;

s’oi, s’1i:lần lượt là ứng suất nén ở giữa lớp phân tố thứ i trước khi có tải trọng và sau khi có tải trọng;

) ( 5 )





n

i i

H

1

Dsi:ứng suất ở giữa lớp phân tố thứ i do tải trọng

gây ra

Dsi= ki.p;

ki:hệ số ứng suất ở giữa lớp phân tố thứ i:

ki= f(a =l/b; zi/b)

zi: độ sâu kể từ đáy móng đến giữa lớp phân tố

thứ i;

n:số lớp phân tố dự báo lún

lấy sao cho:

Hn:chiều dày vùng chịu nén

của nền là chiều dày kể từ

đáy móng đến độ sâu thỏa

mãn điều kiện:

so(z) ³ 10. s (z)

s

e

oi

e

1i

e

Tra hệ số rỗng theo đường cong nén e = f(s)

3 Lún dưới móng công trình

Quy ước:z = 0 ở mức đáy móng

- Ứng suất trước khi có CT:soi(z) = gtb.hm+ f(z, g(z))

eoi(z) = f(soi(z))(tra theo đường cong nén);

- Ứng suất sau khi có CT: s1i(z) = soi(z) + sgl-i(z) 

e1i(z) = f(s1i(z))(tra theo đường cong nén);

sgl-i(z) = ki.pgl

gtb: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy

móng trở lên;

hm:độ sâu đặt móng

so (z) ³ 5.s gl (z)





n

i i

H

1

Tính lún dựa theo đường cong nén e = f(s) (tiếp)

si:ứng suất ở giữa lớp phân tố thứ i do tải trọng gây rasi= ki.p;

ki:hệ số ứng suất ở giữa lớp phân tố thứ i:

ki= f(a =l/b; zi/b)

zi: độ sâu kể từ đáy móng đến giữa lớp phân tố thứ i;

n:số lớp phân tố dự báo lún lấy sao cho:

Hn: chiều dày vùng chịu nén của nền là chiều dày kể từ đáy móng đến độ sâu thỏa mãn điều kiện:

so (z) ³ 10.s gl (z)

Trang 5

Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng

i

soi

s1i

sgl-i

zi

z

sz

h1

h2

g1

g2

(e,s)1

(e,s)2

(e,s)3

0

so

sgl

Biểu đồ ứng suất dưới đáy móng

i

z

h1

h2

g1

g2 (e,s)1

(e,s)2

(e,s)3

zi

sz

soi sgl-i

s1i

so

s1

Trình tự các bước tính toán như sau:

• B1 Tính áp lực gây lún mức đáy móng, pgl= ptx– g.hm

• B3 Xác định chiều dày vùng nén lún Hn

• B4 Chia vùng nén lún thành các lớp phân tố có chiều dày

hi(b/4 i i c p n y ng)

là chiều dày kể từ đáy móng đến độ sâu thỏa mãn điều kiện:

( ) 5 ( )

bt z gl z

s ³ s sbt( ) 10.z³ sgl( )z

• B6 Sử dụng đường cong nén c nh đô n riêng a

ng p, Si, và đô n a n n, S

• B5 Xác định soi, s1i: lần lượt là ứng suất nén ở giữa lớp

phân tố thứ i trước khi có tải trọng và sau khi có tải trọng;

s1i= soi+ sgli

soi= sbti= gi.zi

Hoặc

• B2 Vẽ biểu đồ ứng suất: so, sgl

BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG

so

i

Dsgl-i

zi

s z

h 2 , g 2

e 2 , s 2

h 1 g1

s1

i

Dsgl

s 0

i

z

Mặt đất tự nhiên

i

PHÂN CH N NG CÔNG NH

zi

s1

i

s1

s 0

Ds

gl-i

so

i

O

s z

z

Mặt đất tự nhiên

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600

e

s (KPA)

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600

e

s (kPa)

h 2, g2

h1, g 1

1

oi i

oi

e e

e







O N

Dư o n a ng BTCT ch c y2.5 x 4.0 (m) t sâu1.5mtrong n hai (02) p như nh ve

o i ng p c trung nh y ng,ptx= 210 kPa

o c nh t cơ ly cơ n a t cho trong ng sau

Tên t

u

y (m)

g (kN/m 3 ) D W (%)

e 1 e 2 e 3 e 4

t 4.0 17.0 2.68 25 0.850 0.800 0.770 0.755

t - 20.0 2.65 - 0.550 0.510 0.495 0.480

Trang 6

 Đối với đất hạt rất mịn  vài tháng đến vài năm để đạt được độ lún tổng này

o Nước đã dừng thoát ra

o Toàn bộ tải trọng do các hạt đất chịu

 Độ lún tính trên  đó là độ lún tổng cộng của đất

 Lún theo thời gian St?

 Sau bao lâu thì đạt được độ lún tổng ?

Cô t a t t o a c

Cố kết là hiện tượng biến dạng của

đất kéo dài theo thời gian.

Hai dạng cố kết:

o Cố kết sơ cấp chủ yếu liên quan đến thoát nước lỗ rỗng;

o Cố kết thứ cấp chủ yếu liên quan đến sự sắp xếp lại vị trí tương đối các hạt đất

t S U

S



Lún tại thời điểm t

Lún ổn định

Độ cố kết

BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN§4 Dự báo độ lún theo thời gian

 Giả thiết cơ bản:

4 Nền đất đàn hồi tuyến tính : E oed = const

5.1 Lý thuyết cố kết thấm một chiều của terzaghi

 Mô tả vấn đề :

h Lớp đất chịu nén

Lớp đất không thấm

Lớp đất thấm Ds

• Nền đất chịu nén chiều dày hữu hạn h

• Dưới lớp đất thoát nước tốt (cát,…)

• tải trọng phân bố đều trên toàn bộ bề mặt

• Xác định độ lún của nền ở thời điểm t: S(t)

2 Đất sét đồng nhất bão hòa nước

1 Cố kết chỉ do thoát nước

3 Hạt đất và nước không nén được

6 Đặc trưng thấm không thay đổi k v = const

5 Định luật Darcy nghiệm đúng với I 0 = 0

Trong đo:

2

v v C

h



5.2 Độ lún của nền đất ở thời điểm t -Độ cố kết U của nền

• Độ lún của nền ở thời điểm t

2

4 2

8







• Đô cô t U(Tv) a n

2

4 2

8 ( v) 1 T v





  BÀI 5: DỰ BÁO LÚN THEO THỜI GIAN§4 Dự báo độ lún theo thời gian

2

v v C

h



5.3 Thời gian lún (Thời gian đạt độ cố kết U yêu cầu)

• Đô cô t U yêu cầu

2

4 2

8 ( ) 1 T v

v





 

T v từ mối quan hệ U=f(T v ) t= v 2

v

T h C

h

Lớp đất không thấm

Thấm

Ds

h/2

Thấm

Thấm Ds

h/2 Phân biệt 2 trường hợp thường gặp

5.4 Trình tự tính toán lún theo thời gian (trường hợp thấm 1 chiều)

B1 Tìm p gl  tính toán độ lún ổn định S  (các phương pháp đã nêu)

B2 Cho 1 số thời gian t 1 , t 2 …t n Tính ra T v

Từ T v  tra ra U

 Cho trước S

   t

S t U S

 Cho trước U (t) ở 10%, 20% 90% Tính ta T v  t

   t .

Trang 7

Dự báo độ lún theo thời gian của nền đất dưới

CT

* Độ lún tại một thời điểm bất kỳ t được dự báo

bằng cách áp dụng gần đúng mô hình cố kết một

chiều mở rộng coi biểu đồ phân bố ứng suất gây

lún theo độ sâu có dạng tam giác:

sz

z z

2h

s

* Chiều dài đường thoát nước và tốc độ cố kết của nền phụ thuộc vào điều kiện địa chất cụ thể mà áp dụng một trong các sơ đồ sau:

- Sơ đồ a:Đỉnh của biểu đồ ứng suất nằm ở mặt không thoát nước, tính thấm càng xuống sâu càng bé: lấy chiều dài đường thoát nước (chiều dài đường thấm)h = 2hs Độ cố kết U(t) lấy theo sơ đồ

mở rộng 2 với hệ số cố kết tương đương

Cvm=ΣCvi.hi/2hs

- Sơ đồ b:Đỉnh của biểu đồ ứng suất gây lún nằm

ở lớp cát có tính thấm cao, nước sẽ thoát 2 chiều:

chiều dài đường thoát nướch = hs

Sơ đồ a

2hs

hs

Sơ đồ b

- Sơ đồ c:Lớp đất có tính thấm thấp nằm giữa 2 lớp có tính thấm cao, cố kết chỉ xảy ra ở lớp nằm giữa và được coi như thoát nước 2 chiều: chiều dài đường thoát nước bằng 1/2 chiều dày lớp ở giữa:h = ho/2

- Sơ đồ d:Đỉnh của biểu đồ ứng suất gây lún nằm trong tầng cứng không nén được thì lún chỉ xảy ra

ở phần còn lại Trường hợp tầng cứng đồng thời không thấm nước, cố kết xảy ra với chiều thoát nước lên trên, chiều dài đường thoát nước bằng chiều dày lớp đất cố kết; ngược lại: chiều dài đường thoát nước bằng 1/2 chiều dày lớp đất

2h

s

h

o

2h

s

z z

Định dạng
Số trang	7
Dung lượng	431,95 KB