SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN

CHƯƠNG 6 : SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO PHƯƠNG PHÁP CBGH BÀI 3: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO MẶT TRƯỢT CÓ DẠNG GIẢ ĐỊNH BÀI 4: ỔN ĐỊN

Trang 1

CHƯƠNG 6 :

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO PHƯƠNG PHÁP CBGH

BÀI 3: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO MẶT TRƯỢT CÓ DẠNG GIẢ ĐỊNH

BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY) CHƯƠNG 6 : SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN

* Sức chịu tải giới hạn của nềnlà khả năng tiếp

nhận tải trọng từ CT của nền mà không gây ra

hiện tượng mất ổn định chung cho nền và CT bên

trên

BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG

* Nghiên cứu sự phá hoại trượt:TN bàn nén hiện trường

Tùy vào tính chất của đất, độ cứng bàn nén và độ sâu thí nghiệm mà bàn nén có các hình thức phá hoại như sau:

- Độ lún của bàn nén tăng liên tục với tốc độ không giảm

- Bàn nén bị lún nhiều (độ lún của bàn nén quá lớn);

- Hệ thống thí nghiệm bị mất ổn định: đất dưới đáy bàn nén bị đẩy trồi về một phía theo một mặt trượt nào đó

Trang 2

Kết quả TN bàn nén hiện trường

S

t 1 2

3

Quan hệ S = f(p) Quan hệ S = f(t) với các giá

trị p khác nhau

pgh p(kPa)

p1

S

Vùng nén chặt

P 1

pg h p(kPa)

p1

S

* Các giai đoạn làm việc của đất nền (theo Gherxevanov)

P 2 > P 1

Vùng BD

dẻo

pg h p(kPa)

p1

S

P = P gh

Mặt trượt

Xuất hiện sự mất ổn định của

hệ thống Đất dưới bàn nén bị đẩy trồi về một phía

Độ lún của bàn nén tăng liên tục

Tải trọng ứng với sựxuất hiện sự phá hoạinói trên được gọi làsức chịu tải giới hạn của nền, kí hiệu

pgh, gọi tắt là sức chịu tải của nền

pgh p(kPa)

p1

S BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG

Trang 3

p

p ] = gh [

* Tải trọng cho phép tác dụng lên nền [p]

- Tải trọng cho phép tác dụng lên nền

ứng [p] với mức độ an toàn Fs

ptb, pmax:tải trọng tiếp xúc trung bình và tải trọng tiếp xúc

lớn nhất ở đáy móng

* Các phương pháp xác định sức chịu tải của nền

- Phương pháp CBGH:ứng dụng rộng rãi cho môi trường

rời nền đồng nhất, mặt đất nằm ngang;

- Phương pháp giả định mặt trượt:đánh giá mức độ ổn

định thông qua dạng một mặt trượt nào đó giả định trước

ptb [p] pmax 1,2[p]

- Kích thước đáy móng chọn sao cho:

I Điều kiện CBGH của một điểm Nền đất bị mất ổn định là do cường độ của đất đã bị phá hoại (mất khả năng chống cắt)

* Khảo sát TTƯS tại M trong bài toán phẳng sau:

x

z

M(x, z) s

a t

p - TTƯS tại M = f(p, g, M).

BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO PHƯƠNG PHÁP CBGH

- Theo thuyết bền Mohr – Coulom: Điều kiện bền được

thiết lập trên cơ sở so sánh ứng suất cắt và sức

chống cắt trên cùng một mặt phẳngnào đó:

+ Trạng thái cân bằng bền khi: t < s;

+ Trạng thái CBGH khi: t = s = s.tgj + c (1)

s, t: ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên một mặt

phẳng nào đó qua M;

j, c:đặc trưng chống cắt của đất

Điểm M đạt trạng thái CBGH khi chỉ cần có một mặt

phẳng nào đó qua M thỏa mãn điều kiện(1)

I Điều kiện CBGH của một điểm (tiếp)

BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO

PHƯƠNG PHÁP CBGH

j

s

tg

c

t

j

Điểm M: ở TT CBGH

Điểm M: ở TT ổn định

* Tương quan đồ thị biểu diễn TT CBGH của 1 điểm BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO

PHƯƠNG PHÁP CBGH

Trang 4

a Đất rời

* Điều kiện CBGH của đất dưới các dạng khác nhau

b Đất dính

PHƯƠNG PHÁP CBGH

s C

j

B

D

 O

a H

s C

j

B

D

1

 O

a O’

j s

tg

c

c=

a Đất rời

- Giả sử điểm M ở TT CBGH: vòng tròn Mohr ứng suất tiếp xúc với đường sức chống cắt Coulomb

s C

j

B

D

 O

a H

 s

t a

a tg OH

HB B O

- Mỗi điểm trên vòng tròn Mohr biểu diễn ứng suất trên một

mặt phẳng nào đó qua M

+ Nếu mặt phẳng a qua M không phải là mặt trượt thì điểm

đó nằm thấp hơn đường sức chống cắt(điểm B)

+ Nếu mặt phẳng a qua M là mặt trượt thì điểm đó là điểm

tiếp xúc giữa vòng tròn Mohr ứng suất với đường sức chống

cắt(điểm A)

:góc nghiêng giữa ứng suất toàn phần so với phương pháp

tuyến của mặt phẳng đang xét qua điểm M (góc lệch ứng

suất)

a Đất rời (tiếp)

PHƯƠNG PHÁP CBGH

3 1

3 1 max

sin

s s



+



=

OC AC

 các điểm trên vòng tròn Mohr ứng suất ứng với các mặt phẳng không phải là mặt trượt có góc lệch  < j

- Khi B  A thì mặt phẳng a trở thành mặt trượt  góc lệch ứng suất đạt giá trị cực đạimax

 điểm M sẽ ở TT CBGH khi max= j

- Điều kiện CBGH Mohr – Rankine tại một điểm có dạng

Trang 5

2 2 3

,

2

1 ) (

2

1

xz z

x z

s

Trường hợp tổng quát, điều kiện CBGH còn biểu diễn dưới

dạng khác trong đó các ứng suất chính s1, s3, được thay

bằng các ứng suất thành phần sx, sz, txz:

Vậy, điều kiện CBGH tại một điểm có dạng

PHƯƠNG PHÁP CBGH

j s s

s s



tg

c C

O

AC

2 '

sin

3 1

3 1 max

+ +



=

- Giả sử điểm M ở TT CBGH

b Đất dính

s C

j

B

D

 O

a O’

j s

tg

c

c=

- Điều kiện CBGH Mohr – Rankine tại một điểm có

dạng

hoặc:

* Lưu ý: s = so+ s

PHƯƠNG PHÁP CBGH

z xz x

z

s

=

¶

¶ +

¶

z xz z

x

s

=

¶

¶ +

¶

Khảo sát TT CBGH tại phân tố tách ra lân cận điểm M(x,z) trong nền đất dưới bài toán phẳng:

II Hệ phương trình VP CBGH của nền

b p BÀI 2: XÁC ĐỊNH SCT GIỚI HẠN PGHTHEO PHƯƠNG PHÁP CBGH

Trang 6

¶ sx

¶x +

¶ txz

¶z = gx

z xz

z

x

s

=

¶

+

¶

- Viết PT CB theo 2 phương x, z ta có liên hệ vi phân

II Hệ phương trình VP CBGH của nền (tiếp)

- gx, gz:lực thể tích có trong phân tố

+ gx= 0

+ gzchính là trọng lượng riêng của đất

 Ta có hệ PT VP CBGH Koetter (1903)

PHƯƠNG PHÁP CBGH

1 C©n b»ng giới hạn:

2 C©n b»ng Z:

3 C©n b»ng X:

 2 2

4 sin sin

2

c tg

j

0

z

x

g









GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH TRÊN + Đ/K BIÊN ĐỂ TÌM RA P gh

* Giả sử tải trọng tác dụng ở độ sâu hmlà tải trọng giới hạn

của nền pgh:

III Lời giải của Prandtl cho trường hợp g = 0

b

pgh

hm b

pgh

q = g.hm q

III

II

II ro r

a1

a2

a1

’

B

C

D

C

’

D

’

PHƯƠNG PHÁP CBGH

a2= (/4 + j/2)

a1= (/4 – j/2)

* Giả thiết:

- Trọng lượng riêng dưới đáy móngg = 0;

- Tất cả các điểm thuộc khối ABCDA thỏa mãn điều kiện CBGH Mặt trượt ABCD là mặt trượt cuối cùng;

- Khối lăng thể trượt ABCD chia làm 3 vùng:

+ Vùng CB chủ động (khu vực I);

+ Vùng CB bị động (khu vực III);

+ Vùng chuyển tiếp (khu vực II);

III Lời giải của Prandtl cho trường hợp g = 0

Trang 7

j j

j



tg

c e

tg

c

q



+













+

sin 1

* Sức chịu tải giới hạn xác định theo

j, c:đặc trưng chống cắt của đất;

q: phụ tải 2 bên phạm vi đặt tải trọng giới hạn (tải

trọng thay thế cho đất từ độ sâu đặt tải trở lên),q =

g.hm



























+ +



+

sin 1

sin 1 1 sin

1

sin

j

j j

j

tg c e

q

p

hay: pgh= Nq.q + Nc.c

Nq, Nc:hệ số sức chịu tải= f(j)

PHƯƠNG PHÁP CBGH

* Terzaghi thay góc giới hạn chủ độnga2bằng gócj

IV Lời giải của Terzaghi

b

pg

q

III

II

II ro r

a1 j

* Giả thiết:đất trong phạm vi CBGH là cố thể, điều kiện CBGH xảy ra trên biên

A D

’ C

’

A

’

B

C D

* Sức chịu tải giới hạn xác định theo công thức

q:tải trọng tương đương của đất trên đáy móng

(phụ tải): q = gtb.hm;

gtb: trọng lượng riêng trung bình của đất từ đáy

móng trở lên;

g:trọng lượng riêng của đất dưới đáy móng;

Ng, Nq, Nc:hệ số sức chịu tải= f(j);

dưới đáy móng;

PHƯƠNG PHÁP CBGH

* Bài toán không gian

Móng tròn: a1= 1,2; a2= 1; a3= 1,3;

Móng chữ nhật:

a1, a2, a3: hệ số hiệu chỉnh hình dạng móng = f(a)

Trang 8

* Hình dạng mặt trượt đa dạng phụ thuộc vào cấu trúc

địa tầng

- Nếu cấu trúc địa tầng cócác lớp đất khác hẳn nhau về

đặc trưng chống cắt,mặt trượt là các mặt phẳng nối tiếp

nhau hoặc các mặt phẳng nối tiếp mặt cong

- Nếuđặc trưng chống cắt các lớp đất khác nhau không

đáng kểthìmặt trượt có dạng mặt cong

BÀI 3: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO

MẶT TRƯỢT CÓ DẠNG GIẢ ĐỊNH

Giả thiết cơ bản của phương pháp:

a Mặt trượt giả định là phẳng, trụ tròn hay hỗn hợp phẳng-tròn (phù hợp một cách tương đối với hiện trường)

b Khối trượt là vật rắn ở trạng thái cân bằng giới hạn (có nghĩa là chỉ có các điểm trên mặt trượt đã giả thiết là cân bằng giới hạn )

Xét cân bằng khối trượt rắn, ở trạng thái cân bằng giới hạn với hệ số ổn định được định nghĩa như sau:

K =

Lực giữ

Lực gây trượt, lật

HỆ SỐ AN TOÀN VỀ TRƯỢT

Fs=

sức chịu cắt giới hạn

ứng suất cắt

ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH TRƯỢT NGANG

Fs=

Qchống trượt

Q trượt

Đối với mặt trượt hay tâm trượt giả định

Đối với mặt trượt giả định

Đối với mặt phẳng đáy móng hay mặt trượt giả định

HỆ SỐ AN TOÀN VỀ ỔN ĐỊNH LẬT

Các hệ số ổn định K hoặc hệ số an toàn Fsphải lớn hơn giá trị cho phép theo tiêu chuẩn, quy phạm ban hành:

Fs=

Mgiữ

M lật

Đối với tâm trượt giả định

Fs(min)> [ Fs ]

K(min)> [ K ]

Trang 9

1 Ổn định mái đất

Mái đấtlà phần nền đất có mặt giới hạn là mặt nghiêng

H:chiều cao mái đất

H

Mặt đỉnh mái

Mái đất

Vai



:góc mái

BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY)

2 Phương pháp giả thiết mặt trượt phẳng

a TRONG NỀN ĐẤT CÁT

A

C D

B E

F

R

z

P1



 W

t

sn

Giả thiết:

Mặt trượt phẳng FE (trượt từ FE)

Khối trượt ABCD rắn , ở trạng thái CBGH

Xét cân bằng khối trượt ABCD z cos sin

2

n z cos

Hệ số an toàn của phân tố đất:

2

n s

tg

F

b TRONG NỀN ĐẤT SÉT

Xác định độ sâu h để mái đất không bị trượt

A

C

h

B

a

T N

Giả thiết:

- Mặt trượt phẳng BA

- Khối trượt BAC  rắn, CBGH

Xét cân bằng khối trượt:

- Lực giữ : N.tgj + c.BA

- Lực trượt : T

Hệ số ổn định:

c h

G tg cos

sin K

G sin

a a



=



Trong đó:

Khảo sát hàm số (1):

max 4

s

c

g



2 1 2

h G tg

g a

=

2

c h



2

1

K

(1)

Đạt cực đại tại a = 450+ j/2

max

4.c h

g

=

Sét thuần túy (j=0) BÀI 4: ỔN ĐỊNH MÁI ĐẤT (MÁI DỐC-TALUY)

Trang 10

3 Phương pháp giả thiết mặt trượt cung tròn

Pi

Pi+1

Xi O

O’

h

b

Wi

Ni

Ti

Giả thiết:

- Mặt trượt là trụ tròn

- Khối trượt là rắn, CBGH

Xét cân bằng khối trượt:

- Phân mảnh khối trượt

Hệ số an toàn Fs

Một số tác giả Bishop, Fellenius, Terzaghi…đã đưa ra biểu

thức xác định hệ số an toàn Fsnhư sau:

Phương pháp Fellenius

A

C B

a

E 2

O

D b

d c

E1

X2

X1 W

a b

d c

a

W

F R

a

Fellenius giả thiết là các lực giữa các mảnh bằng nhau và ngược chiều nên triệt tiêu lẫn nhau, có nghĩa là Ei+1= Eivà Xi+1= Xi

1 1

tan

F

= =

i i i

i

b u

U

a

cos

=

i i

u r

. g

= với

1 1 1

tan

= = =

sin

=

 



=

= n

i

D

n

i

R

S

F

1

Trong đó:

Sử dụng hai phương trình cân bằng tĩnh: Theo

phương đứng và phương dọc mảnh trượt

A

C B

a

E2

O

D b

d c

E1

X2

X 1

W

a b

d c

a

W

F R

a

Phương pháp Bishop’s

Bishop’sgiả thiết là các lực tiếp tuyến giữ các mảnh bằng nhau và ngược chiều, có nghĩa Xi+1= Xinhưng Ei+1 Ei

Trang 11

  1

i

1

1 cos 1

n

i

F

tg tg F

j a

a =

=

+



 C i và j i : lực dính đơn vị và góc nội ma sát trong của đất

 Li : chiều dài đáy dải thứ i ;

 bi : chiều rộng dải thứ i ,

 Wi: trọng lượng bản thân dải đất thứ I;

 a i : góc giữa tiếp tuyến với đáy dải thứ i với phương ngang ;

 Ni : lực pháp tuyến trên đáy của dải có chiều dài Li;

4 Cách xác định mặt trượt cung tròn

Đối với các nền đất thông thường j  0; c 

0, khi đó ta phải tìm đúng dần

Theo kinh nghiệm,

để cho nhanh chóng ta

có thể tìm tâm trượt nguy hiểm như sau:

A

O

H

4.5H

C B

H

a A



a B

Mặt trượt

Đường cong hệ số

an toàn

C

O 1

O n

Hệ số mái dốc : m 1 2 3

Trước tiên tìm tâm của cung trượt nguy hiểm nhất với giả thiết đất chỉ có

lực dính kết (j = 0, c0):

Xác định thông qua góc aA , aB và

dựa vào bảng sau:

A

O

H

C B

a A



a B

Mặt trượt

ỨNG DỤNG P.M ĐỂ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ AN TOÀN

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	515,92 KB