Bai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếu

Bai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếuBai tap nhiem vu 3 Bài tập lớn công trình trên nền đất yếu

Trang 1

Nhiệm vụ 3: Phương pháp gia tải trước

Câu 1:

(1) Người ta muốn xây dựng nhà kho có tải trong phân bố đều q 1 =40kPa Hãy dự báo lún cuối cùng:

Chia đất thành các lớp nhỏ như hình của bài toán gồm: lớp 1 dày 2m, lớp 2 dày 2.5m và lớp 3 dày 3m

Lớp 1:

1/ Ứng suất hữu hiệu trước khi chất tải:

- Ứng suất hữu hiệu trước khi chất tải tại điểm giữa:

2/ Ứng suất hữu hiệu sau khi chất tải:

3/ Đường quan hệ ứng suất – biến dạng:

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p1 = ’01(1/2) =9 kN/m2

5/ Chập ’01(1/2) và ’1 lên đường e - lg’, tính được e1: so sánh ta có ’1’p1

6/ Lún cuối cùng:

Lớp 2:

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 = ’02(1/2) =25.5 kN/m2

Nhóm học viên thực hiện: Nhóm 4 Lớp: D01701 Trang 1

1 1 1 19* 2 10*2 18 /

1 o1(1/2) z 9 40 49kN m/

      

'

1(1/2)

18

o

e - lg’

1 c1*(log( ) log(1 01(1/2))) 0.012*(log(49) log(9)) 0.0088

�

1

01

0.0088

c

e



2 1 ( 2 2) 18 (16*2.5 10*2.5) 33 /

2 o2(1/2) z 25.5 40 65.5kN m/

' '

2(1/2)

18 33

25.5 /

2 c2*(log( 2) log( 02(1/2))) 0.4*(log(65.5) log(25.5)) 0.1639

�

e - lg’

Trang 2

Lớp 3:

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p3 = ’03(1/2) =42 kN/m2

Vậy độ lún cuối cùng của mặt nền tự nhiên:

S c = S c1 + S c2 + S c3 = (0.0117 + 0.1951 + 0.166)m = 0.373 m

Bảng tổng hợp độ lún cuối cùng

(2) Cao trình mặt đất thay đổi so với nền tự nhiên:

Để giảm lún sau khi xây dựng kho, người ta dùng giải pháp gia tải trước với

q2=60kPa Sau một thời gian, khi mà cố kết hoàn toàn tức là công trình đã đạt độ lún cuối cùng tương ứng với gia tải q 2, người ta tiến hành dỡ tải.

Tương tự như phần (1) ta thay q1 bằng q2 ta được độ lún cuối cùng theo bảng tổng hợp sau:

2

02

0.1639

c

e



3 2 ( 3 3) 33 (16*3 10*3) 51 /

3 o3(1/2) z 42 40 82kN m/

' '

3(1/2)

33 51

42 /

3 c3*(log( 3) log( 03(1/2))) 0.4*(log(82) log(42)) 0.1162

�

3

03

0.1162

c

e



e - lg’

Trang 3

Sau khi dỡ tải:

- Lớp 1: bỏ qua (vì không xác định Cr)

- Lớp 2: e2 = Cr*(log'o(1/2) – log’) = 0.08*(log25.5-log85.5) = -0.042

Nền đàn hồi lại một khoảng:

Hệ số rỗng thay đổi: e02 = e0 - e02 = 1.1 – 0.21 = 0.89

=>

- Lớp 3: e3 = Cr*(log'o(1/2) – log’) = 0.08*(log42-log102) = -0.031

Nền đàn hồi lại một khoảng:

Hệ số rỗng thay đổi: e03 = e0 - e03 = 1.1 – 0.154 = 0.946



 Cả 2 lớp sét đàn hồi lại là: H = H1 + H2 = -0.05+(-0.044) = -0.094 m

Vậy sau khi dỡ tải cao trình mặt đất tự nhiên lún xuống một khoảng bằng:

h = S c + H = 0.485-0.094 = 0.391m

(3) Ứng suất tiền cố kết tại độ sâu:

+ Tại độ sâu 3.25m: vì khi gia tải sau một thời gian đến khi cố kết hoàn tất, nên

ứng suất tiền cố kết tại độ sâu 3.25m chính là USHH tại điểm giữa lớp sét 1 sau khi gia tải q2

=> 'p =' = 85.5 kPa

+ Tại độ sâu 6m: vì khi gia tải sau một thời gian đến khi cố kết hoàn tất, nên ứng

suất tiền cố kết tại độ sâu 6m chính là USHH tại điểm giữa lớp sét 2 sau khi gia tải q2

=> 'p =' = 102 kPa

(4) Sau khi dỡ tải q 2 , người ta xây dựng kho Khi đó độ lún cuối cùng do tải nhà kho q 1 là:

Lớp 1: bỏ qua

2

02

* 1

e





3

03

* 1

e





2

02

0.042

e

3

03

0.031

e

Trang 4

Lớp 2:

Sau khi dỡ tải:

+ Hệ số rỗng thay đổi: e2 = e0 - e02 - e2 = 1.1 – 0.21 + 0.042 = 0.932

+ Chiều dày thay đổi: H02 = H - S2 - H1 = 2.5 – 0.25+ 0.05 = 2.3m

1/ Ứng suất hữu hiệu trước khi chất tải tại điểm giữa: không đổi

2/ Ứng suất hữu hiệu sau khi chất tải: không đổi

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 = 85.5 kN/m2

5/ Chập ’02(1/2) và ’2 lên đường e - lg’, tính được e2: so sánh ta có ’2’p2

Lớp 3:

Sau khi dỡ tải:

+ Hệ số rỗng thay đổi: e3=- e03 - e3 = 1.1 – 0.154 + 0.031 = 0.977

+ Chiều dày thay đổi: H03=H – S3 - H2 = 3 – 0.22+ 0.044 = 2.824m

1/ Ứng suất hữu hiệu trước khi chất tải tại điểm giữa: không đổi

2/ Ứng suất hữu hiệu sau khi chất tải: không đổi

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p3 =  kN/m2

5/ Chập ’03(1/2) và ’3 lên đường e - lg’, tính được e3: so sánh ta có ’3’p3

2 o2(1/2) z 25.5 40 65.5kN m/

' '

2(1/2)

18 33

25.5 /

'

2 r2*(log( ' ) log(2 02(1/2))) 0.08*(log 65.5 log 25.5) 0.033

�

2

0.033

c

e



e - lg’

3 o3(1/2) z 42 40 82kN m/

' '

3(1/2)

33 51

42 /

3 r3*(log( 3) log( 03(1/2))) 0.08*(log(82) log(42)) 0.023

�

3

0.023

c

e



e - lg’

Trang 5

S c = S c2 + S c3 = (0.039 + 0.033)m = 0.072 m

Bảng tổng hợp độ lún cuối cùng

Câu 2:

(1) Dự báo độ lún cuối cùng: (bỏ qua biến dạng của 2 lớp cát)

Chia đất thành các lớp nhỏ như hình vẽ

Lớp Cát 1:

Lớp sét 1:

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p2 =  kN/m2

5/ Chập ’02(1/2) và ’2 lên đường e - lg’, tính được e2: so sánh ta có ’2>’p2>’02(1/2)

1 1 1 16*1 0 16 /

1 o1(1/2) z 8 40 48kN m/

      

'

1(1/2)

16

8 /

o

2 2*(log( 2) log( 2)) 2*(log( ' ) log(2 02(1/2))) 0.55*(log 66.6 log 50) 0.06*(log 50 log 26.6) 0.085

�

2 1 ( 2 2) 16 (20.6*2 10*2) 37.2 /

2 o2(1/2) z 26.6 40 66.6kN m/

' '

2(1/2)

16 37.2

26.6 /

e - lg’

2

01

0.085

c

e



Trang 6

Lớp cát 2:

Lớp sét 2:

4/ Ứng suất tiền cố kết: ’p4 =  kN/m2

5/ Chập ’04(1/2) và ’4 lên đường e - lg’, tính được e4: so sánh ta có ’4>’p4>’04(1/2)

S c = S c3 + S c4 = (0.11 + 0.209)m = 0.319 m

3 2 ( 3 3) 37.2 (19*1.5 10*1.5) 50.7 /

3 o3(1/2) z 43.95 40 83.95kN m/

' '

3(1/2)

37.2 50.7

43.95 /

4 4*(log( 4) log( 4)) 4*(log( ' ) log(4 04(1/2))) 0.6*(log104.5 log 65) 0.07*(log 65 log 64.5) 0.124

�

4 3 ( 4 4) 50.7 (19.2*3 10*3) 78.3 /

4 o4(1/2) z 64.5 40 104.5kN m/

' '

4(1/2)

50.7 78.3

64.5 /

e - lg’

4

02

0.124

c

e



Trang 7

(2) Vẽ biểu đồ lún cố kết theo thời gian Mất khoảng bao lâu thì nền lún ổn định:

Chọn các mốc thời gian: t1= 0.2 năm, t2= 0.4 năm, t3= 0.75 năm, t4= 1 năm,

t5= 1.5 năm, t6= 2 năm, t7= 3 năm, t8= 4 năm và t9= 6 năm

- Lớp sét 1: Thoát nước 2 chiều => Chiều dài đường thấm: Hdr = H/2 = 2/2 = 1m

- Lớp sét 2: Thoát nước 1 chiều => Chiều dài đường thấm: Hdr = H = 3m

+ Tính tham số thời gian của 2 lớp sét:

+ Tính độ cố kết trung bình Uavg1 của 2 lớp sét: dựa vào T vừa tính, nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan và Das 2010) ta được Uavg1 theo bảng tổng hợp sau:

+ Tính lún theo thời gian của 2 lớp sét: Sti = Uavgi * Sc

+ Tính lún theo thời gian cả 2 lớp sét: Sti (cả 2 lớp) = St (lớp sét 1)* Sti (lớp sét 2)

Kết quả theo bảng tổng hợp sau:

2 *

vi

dri

C

H



Trang 8

Do lớp sét 1 nền quá cố kết nên trong khoảng hơn 2 tháng thì nền lún ổn định, còn lớp sét 2 sau hơn 6 năm thì nền lún ổn định Khi đó U avg ≈ 100% => St ≈ S ∞ Lấy

U avg ≈ 99% tra bảng T = 1.781

(3) Vẽ biểu đồ phân bố ALNLR và USHH theo độ sâu sau 2 tháng Các giá trị

ALNLR và USHH tại giữa mỗi lớp sét

* Vẽ biểu đồ phân bố ALNLR và USHH theo độ sâu sau 2 tháng:

- Sau 2 tháng:

- Lớp sét 1: Thoát nước 02 chiều => Hdr =1m

Tham số thời gian:

+ Tại Z=1m:

- Tham số hình học:

- Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan và Das, 2010) được Uz = 0.99

- Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.99*40 = 0.4 kN/m2

- Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 0.4 = 39.6 kN/ m2

1

13

* *0.1667 2.1667 1

v v dr

C

H

2 0.1667 12

t 

1 1 1

dr

Z

H  

2

2.5

T

t

Trang 9

- Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+1*(20.6-10) + 39.6 = 66.2 kN/ m2

- Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = 10 + 0.4 = 10.4 kN/ m2

+ Tại Z=2m:

- Tra bảng hình 8.9 (a) trang 157 (Sivakugan và Das, 2010) được Uz = 1

- Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 1*40 = 0 kN/m2

- Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 0 = 40 kN/ m2

- Ứng suất hữu hiệu: '=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10) + 40 = 77.2 kN/ m2

- Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = 2*10 + 0 = 20 kN/ m2

- Lớp sét 2: Thoát nước 01 chiều => Hdr =3m

Tham số thời gian:

+ Tại Z=1.5m:

- Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.1*40 = 36 kN/m2

- Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 36 = 4 kN/ m2

- Ứng suất hữu hiệu:

'=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10)+1.5*(19-10)+1.5*(19.2-10) + 4 = 68.5 kN/ m2

- Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = (2+1.5+1.5)*10 + 36 = 86 kN/ m2

+ Tại Z=3m:

- Áp lực nước lổ rỗng dư: u = u0 - Uz*u0 = 40 – 0.004*40 = 39.84 kN/m2

- Lượng thay đổi ứng suất hữu hiệu: ' =-u = 40 – 39.84 = 0.16 kN/ m2

- Ứng suất hữu hiệu:

'=’0 + ' = 16*1+2*(20.6-10)+1.5*(19-10)+3*(19.2-10) + 0.16 = 78.46 kN/ m2

- Áp lực nước lổ rỗng: u = u0 + u = (2+1.5+3)*10 + 39.84 = 104.84 kN/ m2

2 2 1

dr

Z

H  

2

2.5

* *0.1667 0.046 3

v v dr

C

H

1.5 0.5 3

dr

Z

H  

3 1 3

dr

Z

H  

Trang 10

Biểu đồ phân bố ALNLR và USHH theo độ sâu ’(z)

* Giá trị ALNLR tại giữa mỗi lớp sét: Dựa vào biểu đồ phân bố ALNLR và USHH

+ Lớp sét 1: u 1 = 10.4 kPa

+ Lớp sét 2: u 2 = 86 kPa

* USHH tại giữa mỗi lớp sét: Dựa vào biểu đồ phân bố ALNLR và USHH

+ Lớp sét 1: ’ 1 = 66.2 kPa

+ Lớp sét 2: ' 2 = 68.5 kPa

(4) Người ta chất tải đồng thời q 1 + q 2 lên mặt nền Để lún 0.2m trong tháng 4.5 tháng thì lượng gia tải q 2 :

- Lớp sét 1:

+ Tham số thời gian:

Vì lớp sét 1 quá cố kết nên Uavg1 = 1

+ Độ lún theo thời gian:

t avg

S S

U

�

1

v v dr

C

H

1

t

S   S�

�

Trang 11

- Lớp sét 2:

+ Nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan và Das 2010) ta được:

Uavg2 = 0.363

+ Độ lún theo thời gian:

Theo đề bài ta có: 1 2 1 2

(q q) (q q ) 0.2

S S  S   m

Giải phương trình trên được q2 = ………kPa

Vậy để nền lún 0.2m trong 4.5 tháng thì cần lượng gia tải q 2 = ………….kPa

(5) Người ta dùng pp gia tải trước (q 3 ) để xử lý nền trước khi xây dựng công trình.

Để loại bỏ hoàn toàn độ lún cố kết sau 6 tháng thì cần q 3 ? (S q3, t=6tháng ) = ( Sq1 ,t=∞)

- Lớp sét 1:

2

v v dr

C

H

1 2

2

1 2

2

1 2

2

02(1/2) 02

64.5 1 0.783 104.5 q

0.366*log

64.5

q q

t

q q

t

e S

S







�





�





�

1

v v dr

C

H

1

1 2 1

01(1/2) 01

26.6 1 0.54 66.6 q

0.714*log

26.6

q q

t

q q

t

e S

S



�



�





�





�

2

0.2

q q q q

S  S   S  

�

Trang 12

Vì lớp sét 1 quá cố kết nên trong thời gian 6 tháng đạt đến độ lún cuối cùng nên chỉ xét đến lớp sét 2

- Lớp sét 2:

+ Nội suy từ bảng hình 8.9 (b) trang 157 (Sivakugan và Das 2010) ta được:

Uavg2 = 0.414

Vậy cần gia tải q 3 = 139.47 (kPa) để loại bỏ hoàn toàn lún cố kết sau 6 tháng

2

v v dr

C

H

1 2

2

3

( )

2

( )

3

0.209

0.414

64.5 q

6

.5

:

4

q t

t avg

avg avg

q

c

Ta có

M

S S

e

k a

à

P



�

�



�



Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	0,95 MB