Nhằm phục vụ quá trình học tập cũng như chuẩn bị cho kì thi học kì sắp đến. TaiLieu.VN gửi đến các bạn tài liệu “Đề thi học kì 1 môn Cơ học đất nâng cao năm 2003-2004 - Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM”. Đây sẽ là tài liệu ôn tập hữu ích, giúp các bạn hệ thống lại kiến thức đã học đồng thời rèn luyện kỹ năng giải đề. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Thi cuối học kỳ 1, Năm học 2003-2004
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Môn thi: Cơ Học Đất Nâng Cao
Ghi chú: SV làm 4 bài và được mở tài liệu Bài 1
a) Chứng minh rằng đối với đất sét quá cố kết thì lộ trình ứng suất có hiệu trong thí nghiệm không thoát nước song song với trục q trước khi gặp đường cong dẻo ban đầu ( initial yield locus )
b) Mô hình sét Cam là mô hình chảy dẻo kết hợp ( associated flow ) hãy chứng minh rằng đường cong dẻo của mô hình sét Cam có phương trình như sau:
p
p p M
với p’0 là áp lực tiền cố kết; hoặc có phương trình như sau:
1
ln
p p
M q
với p’x là hoành độ đỉnh đường cong dẻo ban đầu
c) Sự tiêu hao năng lượng biến dạng dẻo qua ma sát trong mô hình sét Cam được diễn tả qua phương trình sau đây:
p s p
s p
d
Địng nghĩa:
p s
p v d
d
Suy ra:
M Gọi g (p’,q, p’0) = 0 là phương trình mặt thế năng dẻo ( plastic potential ) Hãy chứng minh rằng:
0 ln
0
p
p p M q g
Bài 2
a) Một mẫu sét kaolin bão hòa nước (Gs=2,61) chịu nén cố kết trong thí nghiệm ba trục với áp lực bình là 200kPa Vào lúc này thể tích mẫu là 86x103mm3 và độ ẩm của mẫu là 61,28% Ap lực bình tăng đến 400kPa thì thể tích nước thoát ra từ mẫu đất là 5956 mm3 Sau đó áp lực bình giảm đến 300kPa thì thể tích mẫu tăng thêm 476mm3 Dùng số liệu của thí nghiệm ở trên để tính các thông số của sét Cam:, và
Trang 2b) Sau khi giảm áp lực bình tới 300 kPa khoá tất cả các van thoát nước và tiến hành nén mẫu trong điều kiện không thoát nước theo thí nghiệm ba trục chuẩn Sử dụng
mô hình sét Cam với M = 1,02 hãy tìm giá trị qy và p’y lúc mẫu chảy dẻo và tìm qc
và p’c và p’0c lúcmẫu đạt đến trạng thái tới hạn từ đó vẽ lộ trình ứng suất tổng và
có hiệu trong q,p’; q, p và lộ trình trạng thái trong v, lnp’ suốt trong quá trình thí nghiệm
c) Một mẫu đất sét kaolin cùng loại cũng được xử lý tương tự như mẫu ở trên nhưng tiến hành nén mẫu trong điều kịện thoát nước hãy thử lại giá trị qy lúc chảy dẻo là
70 kPa và xác định p’y lúc mẫu chảy dẻo và tìm qc và p’c lúcmẫu đạt đến trạng thái tới hạn; hãy so sánh và cho nhận xét sự khác nhau từ hai thí nghiệm
d) Hãy giãi thích tại sao mô hình sét Cam sẽ tiên đoán không tốt kết quả thí nghiệm nếu cho mẫu giỡ tải về 50 kPa trước khi làm thí nghiệm
Bài 3
Lấy hai mẫu ký hiệu là A và B từ một loại đất sét có M = 0,91, = 0,16; = 0,062;
= 2,656 Đem hai mẫu A và B nén cố kết đẳng hướng trong thí nghiệm ba trục lên đến áp lực p’ = 200 kPa với u = 0 Sau đó mẫu A với điều kiện thoát nước ( u = 0 ) được tăng tải sao cho ứng suất tổng theo phương dọc trục tăng đến a = 220 kPa và ứng suất theo phương bán kính r = const; mẫu B với điều kiện không thoát nước ( v
= 0 ) cũng được tăng tải sao cho ứng suất tổng theo phương dọc trục tăng đến a =
220 kPa và ứng suất r = const Hãy vận dụng lý thuyết mô hình sét Cam tính biến dạng thể tích tương đối, biến dạng trượt tương đối và sự thay đổi áp lực lổ rỗng của hai mẫu
Bài 4
Có hai mẫu sét cố kết thường bão hòa nước giống nhau hoàn toàn được nén cố kết đẳng hướng trong thí nghiệm ba trục và sau đó nén hai mẫu trong điều kiện không thoát nước Mẫu A được nén theo trục đứng (AC), áp lực bình giữ không thay đổi, cho đến khi mẫu phá hoại Mẫu B được cho do nở ngang (LE) với áp lực bình giảm dần cho đến lúc mẫu phá hoại trong khi đó ứng suất trục đứng không đổi Số liệu thí nghiệm A cho ở bảng
1) Tính toán và vẽ đường quan hệ ứng suất biến dạng, áp lực lỗ rỗng biến dạng của thí nghiệm mẫu A (theo giá trị chuẩn hóa)
2) Vẽ lộ trình ứng suất tổng TSP và và lộ trình ứng suất có hiệu ESP trong hệ trục q,p’ và q, p ( vẽ cùng một biểu đồ) theo cách mô tả lộ trình ứng suất của Lame cho cả hai thí nghiệm
3) Xác định ’ vàT cho cả hai thí nghiệm
4) Chứng tỏ rằng đường cong ứng biến trong hai thí nghiệm hoàn toàn giống nhau
5) Xác định số liệu áp lực lổ rỗng theo biến dạng trong thí nghiệm mẫu B từ đường ứng suất của mẫu của thí nghiệm LE
6) Tính hệ số áp lực lỗ rỗng A cho hai thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm AC
Trang 31 0,35 0,19
Ghi chú:
: Độ gia tăng ứng suất theo phương dọc trục trong thí nghiệm AC hoặc độ giảm ứng suất theo phương bán kính trong thí nghiệm LE Lưu ý rằng = 1 - 3
’c : Ứng suất có hiệu trong mẫu sau khi cố kết