Bài giảng Cơ học đất - TS.Nguyễn Minh Tâm

Bài giảng Cơ học đất có cấu trúc gồm 6 chương cung cấp cho người học các kiến thức: Bản chất vật lý của đất đá, phân bố ứng suất trong đất, biến dạng và độ lún của đất nền, cường độ và sức chịu tải của đất nền, ổn định của mái đất, áp lực của đất lê tường chắn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 1

CƠ HỌC ĐẤT

Presented By Nguyen Minh Tam

BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

September 2006

Trang 2

Principles of geotechnical engineering (5th Edition, Das)

Advanced Soil Mechanics (2nd edition, Das)

Essentials of Soil Mechanics and Foundation (6th Edition, McCarthy)

Soil Mechanics, SI version (Lambe and Whitman)

Soil Mechanics in Engineering Practice (Terzaghi, Peck, Mesri)

Soil Mechanics and Foundations (Budhu)

Fundamentals of soil mechanics (Taylor)

Element of soil mechanics (7th edition, Smith and Smith)

English

BM Đị a C ơ N ề n Móng

TS Nguy ễ n Minh Tâm

Trang 3

Trang 4

BM Đị a C ơ N ề n Móng 4

Trang 5

5

Trang 7

7

Chapter 1 Bản Chất Vật Lý Của Đất Đá

Chapter 2 Phân Bố Ứng Suất Trong Đất

Chapter 3 Biến Dạng và Độ Lún Của Đất Nền Cường Độ và Sức Chịu Tải của Đất Nền Chapter 4

Trang 8

Chapter 1

1.1 Nguồn góc và quá trình hình thành của đất

1.2 Thành phần của đất

1.3 Xác định các chỉ tiêu cơ bản của đất

1.4 Xác định các chỉ tiêu đánh giá trạng thái của đất

1.5 Phân lọai đất

1.6 Đầm chặt đất

Trang 9

9

Đất được hình thành bởi sự phong hóa của đá

Đá có thể được phân lọai

1.1 Nguồn góc và quá trình hình thành của đất

Ø Do cơ học: do nhiệt độ, nước, gió, sống, etc không có sự thay đổi thành phần hóa học

Ø Do hóa học: khóang của đá góc bị thay đổi do các phản ứng hóa học giữa nước,

CO2 và khóang

Trang 10

10

Bản Chất Vật Lý của Đất

Ø Glacial Soil : do sự dịch chuyển và lắng động của băng

Ø Alluvial soil : lắng động dọc theo sông suối

Ø Lacustrine Soil : lắng động ở hồ

Ø Marine Soil : lắng động ở biển

Ø Aeolian : dịch chuyển và lắng động bởi gió

Ø Colluvial soil : do trọng lực như landslides

Trang 14

) 1 (

30 )

(

t

cm L G

mm D

) 1 (

(min) 60

) ( )

/ (

cm

η γ

Nhiệt độ Hệ số nhớt Nhiệt độ Hệ số nhớt Nhiệt độ Hệ số nhớt

Trang 17

17

Ø Phần trăm của những hạt có đường kính nhỏ hơn D

ü Đặt P% là tỉ số giữa trọng lượng của những hạt có đường kính nhỏ hơn D và

trọng lượng của tất cả các hạt của mãu đất ban đầu

ü Trọng lượng của hạt đất trên đơn vị thể tích ở độ sâu z và thời gian t là PW/N

và dung trọng là:

V

PW G

Gs w

1

− +

= γ

V G

Trang 18

Ø Điều chỉnh giá trị dung trọng của tỷ trọng kế

0,9985 0,9990

0005

0 9985

0 9990

=

MC

Trang 21

21

Đường cong cấp phối hạt

4 thông số được xác định từ đường cong cấp phối hạt

1 Đường kính hiệu quả D10 (effective size)

2 Hệ số đồng đều Cu (uniformity coefficient)

10 60

2 30

D D

) ( 85

) (

15 < −

BS

F D

D

Ngăn ngừa bị xói mòn

54

) ( 15

) (

15 > −

BS

F D

Trang 24

M

M W

W w

Tỷ trọng

w sat γ γ

w

s w

s s

G

γ

γ ρ

Trang 32

32

Mối quan hệ giữa các chỉ tiêu

Trang 45

45

Giới hạn co (SL, WS)

Trang 50

50

PL LL

PL w

Trang 60

60Khi w% < wopt: tăng w% hạt trượt và sắp xếp chặt hơn

Trang 62

s d

Trang 78

Chapter 2 Phân bố ứng suất trong đất

2.1 Khái niệm

2.2 Ứng suất do trọng lượng bản thân

2.3 Ứng suất do tải trọng ngòai

2.4 Ứng suất trong nền không đồng nhất

2.5 Phân bố ứng suất dưới đế móng

Trang 80

p p p

z zy

zx

yz y

yx

xz xy

x

σ τ

τ

τ σ

τ

τ τ

σ σ

0 0

3

z y

Trang 82

2 2

−

− +

+ +

−

xy z xz

y yz

x xz

yz xy z

y x

xz yz

xy z

x z

y y

x z

y x

τ σ τ

σ τ

τ τ σ

σ σ

σ τ τ

τ σ σ σ

σ σ

03 2

2 1

3 − I σ + I σ − I =

σ

z y

x

I1 = σ + σ + σ

2 2

2

2 x y y z x z xy yz xz

I = σ σ + σ σ + σ σ − τ − τ − τ

2 2

Trang 86

9

Ứng suất

Ø Cực Vòng tròn Mohr ứng suất là điểm nắm trên vòng tròn Mohr sao cho

từ điểm đó vẽ đường song song với mặt phẳng cần xác định ứng suất,

đường thẳng này cắt vòng tròn Mohr tại giá trị σ, τ cần tìm

BM Địa Cơ Nền Móng

TS Nguyễn Minh Tâm

Trang 91

14

Ứng suất

2.2 Ứng suất do trọng lượng bản thân

2.2.1 Ứng suất theo phương đứng

Trang 110

33

Ứng suất

2.3 Ứng suất do tải trọng ngòai

2.3.1 Ứng suất do tải trọng tập trung

3

r

z y pzy

π

2

3

r

z x pzx

)

2 ( 3

2 1

2

3

z R r

z r y x r

z y x pxy

µ π

τ

Trang 114

2 2 2

3

2 2 2

z x

qz

z x

z qx

z x

qz

zx x z

π σ

Trang 123

R B

z B

x q

Trang 140

tan

LBz zR

LB q

x

π σ

1

tan

LBz zR

LB q

y

π σ

2

B z R

B q

zx

π τ

2 2

Trang 142

65

Ứng suất

2.3.9 Ứng suất do tải trọng đều phân bố trên diện tích hình tròn

Bên dưới tâm của tải trọng tác dụng

+

− +

=

2 2

/ 1 2

/ 1

1 /

1

) 1 ( 2 2

σ

Trang 164

87

Ứng suất

2.3.12 Ứng suất do tải trọng đường thẳng nằm

ngang bên trong khối đất

Trang 169

92

Ứng suất

2.4 Ứng suất trong nền không đồng nhất

Sự thay đổi ứng suất bên dưới móng tròn (H = R)

Trang 173

Ø Đất rời chịu tải trọng rung động

Ø Đất co lại do khô đi

3.1.1 Các nguyên nhân gây ra lún

Trang 176

B S

S

Trang 180

Nén của đất

) (

2 ) ( tâm I go c

848 0 ) ( Trung bi nh I tâm

ü Móng cứng chữ nhật

1

57 1 )

1 ln

1 )

2

B L B

L B

L

B L B

L goc

IP

π

P s

s

E

v B

Trang 185

3

Công thức sửa đổi (Mayne and Poulos, 1999)

Đưa vào tính tóan

Trang 190

3

Ø Hệ số ảnh hưởng độ sô chôn móng

Ø Hệ số ảnh hưởng từ biến và nén lâu dài

Ø Modulus đàn hồi Es

Trang 202

Nguyên nhân gây ra hiện tượng cố kết trước

BM Địa Cơ Nền Mĩng

ü Áp lực đất bên trên bị dời di do bào mòn hay do công trình củ

ü Áp lực băng hà đã mất đi

ü Do áp lực thủy động

ü Do lực kiến tạo địa chất thí dụ mảng địa chất trôi giạt

ü Do dao động mực nước ngầm

ü Do đất trầm tích theo thời gian

ü Do nước trong đất bị bốc hơi hay bị hút bởi rể cây

3

Trang 207

) 1

( '

e e

a a

H e

e H

Trang 208

ν σ

σ σ

ν σ

ε

−

= +

−

=

E E

z x

y z

ε

1

2 1

E H

1

2 1

2

H E

Sc = β ∆ σ '

Trang 217

i i

S

21

i i

e

e S

1

21

−

=

b b

Hi = 0 4 − 0 6

Trang 218

Tỉ trọng Gs = độ ẩm w% =

Chiều cao mẩu ban đầu h0 =

Hệ số rỗng ban đầu eo = Chiều cao mẩu ban đầu h0 =

Dung trọng ẩm γω♦ϕ

Tỉ trọng Gs = độ ẩm w% =

Dung trọng ẩm γω♦ϕ

Hệ số rỗng ban đầu eo =

Trang 219

121.46100.0758.81

34.4121.73

Trang 221

50

3

149.3 (KN/m 2 ) 121.46 (KN/m 2 )

áp lực đáy móng p =

áp lực gây lún p =

64.38

43.5 53.94

0.914 0.531

0.765 0.638 17.43074 77.28 94.7107 0.927

0.760 1.052 28.07191 92.4519 0.784

0.791 46.60839 100.548

1

143.826 122.94

0.6 0.6

1

0.6 0.6

2 5 0.8

Chiều sâu chôn móng D f =

chiều rộng móng b =

chiều dài móng l =

0.798

0.805

0.749

2.232 1.657

0.738 33.06

110.7665 79.43982

ÐƠ? LU´N S =

1 2 3 4

Trang 246

Ø Đất bảo hòa hoàn tòan

Ø Hạt Đất và Nước xem như không nén

Ø Thấm của nước theo một chiều thẳng đứng

Ø Thấm của đất tuân theo định luật Darcy

Trang 259

a) Thời gian để độ lún đạt được 50% cố kết là bao nhiêu?

b) Giá trị độ lún sau 1 năm là bao nhiêu?

Trang 266

t C

T =

w

er

r

n =

w v

h h

m

k c

Trang 268

1 (

Trang 269

4.6 Sức chịu tải giới hạn của nền đất

4.7 Sức chịu tải cho phép của nền đất

Trang 276

8

Sức chị hị u tải của nền đất

4.2 Ứng xử của đất khi chịu cắt

Trang 281

13

) ' tan( φ

Trang 282

14

' )

' tan(

Trang 285

17

4.4 Điều kiện căn bằng giới hạn Mohr-Columb

Trang 288

) ' cot '.

2 '

' (

' 4 )

' '

( '

sin

φ σ

σ

τ σ

σ φ

g c

x z

zx x

z

+ +

Trang 291

σ σ

θ

g

c cot 2

sin

3 1

max + +

−

=

1 ,

0 ' 10 5 cot 8 2 34 , 138 63

, 188

34 , 138 63

, 188

0 = +

Trang 292

24

4.5 Thí nghiệm xác định sức chống cắt của đất trong phòng

Trang 295

11

i

i n

i

i i

n

σ σ

σ τ

σ

τ ϕ

2

11

2

11

1

21

i

i n

i

i n

σ τ σ

σ τ

- Xác định giá trị c và ϕ bằng hàm LINEST trong Excel

Trang 296

28

p cv

Trang 298

' tan(

Trang 299

Trang 304

23

1

ϕ

ϕ σ

tg c tg

o

a artg 90

2 3

1 1

3 1

1

3 1

n

n a

σ σ

2

1

3 1

2 3

3 1 3

1

1 1

2 3

n n

n

b

σ σ

σ σ σ

σ σ

Trang 313

45

4.5.2 Ngòai hiện trường

Trang 324

N

cu =

N a

cu = ×

31 0

~ 8

1

< a N

8

1

~ 063 0

> a N

; 5

32 4

1

10 4

; 7

26 6

5

N N

N

N φ

Trang 325

57

Rất bời rời Bời rời Chặt vừa Chặt Rất chặt

< 4 4-10 11-30 31-50

> 50

Rất mềm Mềm Dẻo mềm Dẻo cứng Nửa cứng Cứng

< 0.25 0.25-0.50 0.50-1.00 1.00-2.00 2.00-4.00

> 4.00

< 2 2-4 5-8 9-15 16-30

> 30

ĐỘ CHẶT

TRỊ SỐ CHÙY TIÊU CHUẨN

N

TRẠNG THÁI

SỨC CHỐNG NÉN ĐƠN (KG/cm2)

Trang 331

σ φ

Trang 332

qc > 70

20 < qc < 70

qc < 20 Cát bụi bão hoà

Chặt Chặt vừa Rời

qc > 100

30 < qc < 100

qc < 30 Cát lẫn bụi

qc > 120

40 < qc < 120

qc < 40 Cát hạt mịn

qc > 150

50 < qc < 150

qc < 50 Cát hạt thô và trung

Độ chặt

qc (105 Pa) Loại cát

Trang 333

3 < αo < 5

10 < qc < 35 Cát pha

Trang 334

66

4.6 Sức chịu tải giới hạn của nền đất

4.6.1 Dựa trên mức độ phát triển của dùng biến dạng dẻo

)2sin2

(

1 = p− D f β + β +γ D f + z

π

γ σ

)(

)2sin2

(

3 = p− D f β − β +γ D f + z

π

γ σ

φ σ

σ

σ σ φ

g

c cot 2

sin

3 1

3 1+ +

−

=

) ( cot

) 2 sin

2 sin

γ

β φ

β πγ

γ

f g

c D D

p

0

= β

γ

g

c D g

D p

g

γ π

φ φ

−+

2cot

max max

Trang 335

π φ φ πγ

γ

g

c D g

D p

2 (cot

+

− +

φ φ

π α

g

Trang 336

tg

c D

b

p

φ φ

φ γ

πγ

+

− +

cot

;

2 cot

1

;

2 cot

25 ,

0

π ϕ ϕ

ϕ

π π

ϕ ϕ

π π

ϕ ϕ

π

− +

=

− +

+

=

− +

=

g

g D

g

B g

A

m = 0.6 khi nền là các bột dưới mực nước ngầm

m = 0.8 khi nền là các mịn dưới mực nước ngầm

m = 1 cho các trường hợp khác

Trang 338

70

Sức chịu tải tính tóan theo trạng thái giới hạn 2 theo qui phạm XD 45-78

của Việt Nam

Xét thêm điều kiện làm việc đồng thời giữa nền và công trình

)

2 1

II II

f II

tc

k

m m

ktc = 1 khi các đặc trưng tính tóan lấy trực tiếp từ các thí nghiệm

ktc = 1.1 khi các đặc trưng tính tóan lấy trực tiếp từ bảng thống kê

m1; m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và của công trình tác động qua lại với nền đất

Trang 339

- bão hòa nước

1,3 1,2

1,1 1,1

1,3 1,3 Cát bụi – ít ẩm và ẩm

- bão hòa nước

1,2 1,1

1,0 1,0

1,2 1,2 Đất hòn lớn lẫn sét và sét có độ sệt 0,5 ≥ IL 1,2 1,0 1,1 Đất hòn lớn lẫn sét và sét có độ sệt IL > 0,5 1,1 1,0 1,0

L là chiều dài công trình

H là chiều cao công trình

Trang 340

72

4.6.2 Dựa trên tính tóan căn bằng giới hạn điểm

σx +

x

δ δσ

δσ + δ δτ

γ

= δ

δτ + δ δσ

0 x

z

x z

x zx

zx z

2

2 2

2

) cot 2 (

4 ) (

sin

ϕ σ

σ

τ σ

σ φ

g c

x z

zx x

z

+ +

' sin 1

cot

φ

φ φ

g c

e g

c D

−

+ +

=

c q

f

' 4

2 π φ π tg φ tg

Trang 346

Móng tròn

Trang 349

81

Ø Hệ số anh hưởng của hình dạng

Ø Hệ số anh hưởng của độ sâu chôn móng

Ø Hệ số anh hưởng của độ nghiêng

Trang 350

4 Sức chị hị u tải của nền đất

4.6.3 Dựa trên thí nghiệm bàn nén hiện trường

Trang 352

84

4.7 Sức chịu tải cho phép của nền đất

FS

q

f ult

Trang 355

q

Trang 358

' sin 1

) (

0 NC = − φ K

Jaky (1944)

2 0

0

2

1

H K

P = γ

Mayne & Kulhawy (1982)

) (

0 1 sin φ OCR ' φ

K OC = −

Trang 364

Áp lực đất lên tường chắn

5

12

5.4 Xác định áp lực chủ động và bị động theo thuyết Rankine

5.4.1 Áp lực chủ động

Trang 367

a = γ zK − 2 c K σ

γ

2

=

Trang 368

5

16

Trong ĐK không thóat nước

c

Trang 372

p p

Trang 375

5

23

5.5 Xác định áp lực chủ động và bị động theo thuyết Coulomb

5.5.1 Áp lực chủ động

c’ = 0; φ’

Trang 376

' sin(

' cos

cos '

sin

δ φ φ

Trang 378

5

26

0 sin

Pa

θ θ

γ

cos sin

2

o a

H

s H

Trang 379

2 2

22

= +

H c

z

H P

u

w o

u

o a

γ

0 1

2 2

22

>

+

− +

H c

z H

q

z

H P

u

w o

u o

o a

γ

Trang 381

' sin(

' cos

cos '

sin

δ φ φ

Pp = pγ

Trang 383

c

c H

c qH

Trang 384

5

32

5.6 Kiễm tra ổn định trượt phẳng và lật

5.6.1 Ổn định trượt phẳng

Trang 385

5 1

Tính theo ứng suất có hiệu

Tính theo ứng suất tổng

Khi θb = 0

Định dạng
Số trang	387
Dung lượng	11,63 MB