1. CƠ HCƠ HỌỌC ĐC ĐẤẤTT
TS. NguyTS. Nguyễễn Sn Sĩĩ HHùùngng
sihung.nguyen@hcmute.edu.vnsihung.nguyen@hcmute.edu.vn
2. 2
NHẬP MÔN CƠ ĐẤTNHNHẬẬP MÔN CƠ ĐP MÔN CƠ ĐẤẤTT
Đặc điểm môn học
I. Hiểu biết Cơ học đất là bắt buộc để xử lý tốt các
vấn đề về thiết kế và thi công Nền Móng
II. Cơ học đất liên quan đến nhiều lĩnh vực Địa chất
công trình + Cơ học kết cấu + Sức bền vật liệu +
Thủy lực + Phương pháp thống kê.
III. Đất là loại vật liệu rời rạc, đa nguyên và phức tạp
IV. Cơ học đất là môn học có tính thực tế và ứng
dụng cao
4. 4
Mục đích môn học (Michel Dysly)
NÊN:
Học Cơ học đất để Hiểu Cơ học đất, Sử dụng, vận
dụng nó để giải quyết các vấn đề, Nhận biết các điểm
đặc trưng
KHÔNG NÊN:
Học thuộc lòng các công thức mà người ta có thể tra
cứu dễ dàng trong các sách giáo khoa, chuyên ngành
5. 5
Phương pháp học (Roy Whitlow)
Nắm vững nguyên lý cơ bản và
một số bài toán thực tế
6. 6
Sách tham khảo:
1. Cơ học đất – Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng
2. Cơ học đất – Phan Hồng Quân
3. Cơ học đất – Châu Ngọc Ẩn
4. Cơ học đất - Roy Whitlow
8. 8
Nội dung
I. Chỉ tiêu vật lý của đất và phân loại đất
II. Tính chất cơ học của đất
III. Thí nghiệm hiện trường
IV. Tính ứng suất dưới đáy móng và trong nền đất
V. Tính lún cho nền đất
VI. Sức chịu tải của nền
VII. Tường chắn đất
9. 9
Phần 1: CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA
ĐẤT & PHÂN LOẠI ĐẤT
PhPhầần 1: CHn 1: CHỈỈ TIÊU VTIÊU VẬẬT LÝ CT LÝ CỦỦAA
ĐĐẤẤT & PHÂN LOT & PHÂN LOẠẠI ĐI ĐẤẤTT
Các chỉ tiêu vật lý của đất
(, W, , n, e, S)
Phân loại đất
(Đất rời : theo cấp phối – Đất dính : theo chỉ số dẻo)
Trạng thái của đất
(Đất rời : độ chặt, độ bão hòa; Đất dính :độ sệt )
10. 10
I1. CÁC THÀNH PHẦN ĐẤTI1. CI1. CÁÁC THC THÀÀNH PHNH PHẦẦN ĐN ĐẤẤTT
Kết cấu trái đất
Nhân trongNhân trong
(cứng, nhiệt độ cao)
Nhân ngoNhân ngoààii
Nóng chảy
LLớớp php phủủ rrắắnn
LLớớp php phủủ mmềềmm
VVỏỏ trtráái đi đấấtt (rắn)
11. 11
Chi tiết cấu tạo trái đất
VVỏỏ
llụụcc
đđịịaa
VVỏỏ
đđạạii
dươngdương
Nhiệt độ trái đất tăng theo độ sâu : 1°/35m
12. 12
9. Nhân trong9. Nhân trong
(cứng, nhiệt độ cao)
8. Nhân ngo8. Nhân ngoààii
Nóng chảy
6. L6. Lớớp php phủủ rrắắnn
4. L4. Lớớp php phủủ mmềềmm
1. V1. Vỏỏ trtráái đi đấấtt
(rắn)
13. 13
Hoạt động kiến tạo địa tầng
Vỏ đại dương luôn chuyển động và tạo ra các đứt gãy, tạo ra
sự dịch chuyển các lục địa, động đất, núi lửa, sóng thần…vv
17. 17
Đất khác với thép, bê tông ở những điểm nào?
1. Đất là một loại vật
liệu rời rạc
2. Đất hầu như không
có giai đoạn làm việc
đàn hồi tuyến tính
(không tuân theo
định luật Hook)
3. Cường độ chịu nén
của đất có thể tăng
theo ứng suất tác
dụng
18. 18
4. Bê tông chịu kéo kém, thép chịu kéo và nén như
nhau. Đất hầu như không có khả năng chịu kéo
và dễ dàng bị phá hoại do chịu cắt
5. Đất bị phá hoại do chịu cắt sẽ kèm theo sự
tăng về thể tích (dilatation)
6. Đất có tính biến dạng lớn. Biến dạng phụ thuộc
vào thời gian tác dụng lực và lịch sử của đất
19. 19
7. Đất có lỗ rỗng
và có thể chứa
nước. Nước
ảnh hưởng rất
lớn đến tính chất
của đất.
8. Đất có tính thấm
(đặc biệt đối với
đất cát)
20. 20
8. Đất được tạo ra do quá trình kiến tạo phức tạp.
Do đó khó xác định trạng thái ứng suất ban
đầu, đặc biệt là ứng suất ngang
9. Đất có thể thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào vị
trí, độ sâu
21. 21
Đất là loại vật liệu
rời rạc bao gồm hạt
đất và lỗ rỗng (
nước+khí)
Đá
Đất
Đá tạo bởi các khoáng
chất có liên kết chặt
chẽ với nhau
Thấu kính
nước
Nước +
Hơi nước
Hạt
đất
Các thành phần đất
• Rắn
+
• Lỏng
+
• Khí
Khoáng vật
+
Nước tự do, mao dẫn,
nước lỗ rỗng
+
Nước + hơi nước
Vỡ ra
Nếu nước lấp đầy lỗ rỗng thì đất bão hòa nước
I.3. KẾT CẤU ĐẤTI.3. KI.3. KẾẾT CT CẤẤU ĐU ĐẤẤTT
22. 22
Màng
nước
liên kết
Nước
tự do
Hạt
đất
Nước trong đất bao
gồm ba loại : nước
tự do, nước liên kết
và nước trong hạt
đất
Nước trong Đất
Nước mao
dẫn
Nước tự
do
Nước liên kết
Hạt đất
Mực
nước
Nước mao
dẫn có thể
cao đến 3m.
Với đất cát
(>20m, do lỗ
rỗng lớn nên
hầu như
không có mao
dẫn
23.
24. 24
Hình dáng
hạt đất
Kích thước
hạt đất
Đất thô Đất mịn
Cuội Sỏi Cát to Cát bé Limon Sét
Hạt đất có nhiều hình dáng và kích cỡ khác nhau
Hạt đất càng to, tính thấm của đất càng lớn. Hạt bé đến
mức nào đó (< 20m) sẽ tạo hiệu ứng bề mặt, gây tính
dính, dẻo cho đất và cản trở dòng thấm
26. 26
Đất hạt to hơn
20mm (đất
rời)
Đất hạt nhỏ
hơn 20mm
- Hầu như không có mao dẫn
- Không có tính dẻo, tính dính
- Các hạt sắp xếp hỗn độn, không
quy luật
- Có mao dẫn;
- Có tính dẻo, tính dính;
- Ứng xử phụ thuộc sự sắp xếp,
định hướng có quy luật;
- Ứng xử phụ thuộc vào thành
phần khoáng chất
- Trạng thái phụ thuộc vào hàm
lượng nước;
Đất rời thường là đất tốt để xây dựng
Đất dính có tính chất phức tạp hơn đất rời
27. 27
Kết cấu bông Kết cấu tổ ong Kết cấu hạt đơn
Các dạng kết cấu đất dính
28. 28
I2. CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤTI2. CI2. CÁÁC CHC CHỈỈ TIÊU VTIÊU VẬẬT LÝ CT LÝ CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
Q
Vr
Thể tích và trọng
lượng nước
Thể tích và Trọng
lượng mẫu đất
Thể tích và trọng
lượng hạt
QV;
nn QV ;
Thể tích và trọng
lượng khí
hh QV ;
kk QV ;
Lỗ rỗng
nkr VVV
29. 29
Trọng lượng thể
tích đất tự nhiên :
Trọng lượng thể
tích hạt :
Trọng lượng thể
tích đất khô :
Các chỉ tiêu có thứ nguyên
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
Q
Vr0
hn QQQ
hnkhr VVVVVV
nkr VVV
V
Q
h
h
h
V
Q
V
Qh
k
= 7÷22 kN/m3
30. 30
Các chỉ tiêu không thứ nguyên
Khí
Lỏng
Rắn
Độ rỗng
Hệ số rỗng
Mức bão hòa
Độ ẩm
Khí
Lỏng
Rắn
Qk
Qn
Qh
Vk
Vn
Vh
Q
Vr0
V
V
n r
h
r
V
V
e
r
n
V
V
S
%100.
h
n
Q
Q
W
31. 31
Ý nghĩa các chỉ tiêu vật lý
• , W, : Mô tả trạng thái của đất, phân loại đất
• k : Đánh giá độ chặt của đất
• e, n : Đặc trưng biến dạng của đất, trạng thái đất cát
• S : Trạng thái bão hòa của đất
• : Liên quan đến trạng thái ứng suất của đất
37. 37
Cấp phối đất, hệ số đồng đều Cu
• Cu < 5: Đất rất đồng nhất;
• 5 ≤ Cu ≤ 15 : Đất đồng nhất trung bình;
• Cu > 15 : Đất rất không đồng nhất10
60
D
D
Cu
Đất đồng
nhất là
đất có
đường
kính các
hạt xấp
xỉ bẳng
nhau và
ngược
lại
• Cu tăng
38. 38
Trục
tung :
trọng
lượng
hạt lũy
kế lọt
qua
sàng
(%);
Trục hoành : đường kính hạt (logarit)
Trục
tung :
trọng
lượng
hạt lũy
kế lọt
qua
sàng
(%);
Trục hoành : đường kính hạt (logarit)
60
D60
39. 39
Đất có cấp phối tốt là đất có hàm lượng hạt bé nhiều,
hạt lớn ít, đễ đầm nén, làm chặt và ngược lại
Đánh giá cấp phối đất, độ cong cấp phối Cc
1 ≤ Cc ≤ 3 : Đất có cấp phối tốt;
• Cc tăng
1060
2
30
.
)(
DD
D
Cc
42. 42
Phân loại đất
Đất rời Đất dính
Xác định trạng thái theo:
•Độ chặt D, độ rỗng e
• Độ bão hòa S
Xác định trạng thái theo:
• Độ ẩm W
• Độ sệt B
• Đất cát (Wd <1) • Đất sét
• Á cát, á sét
I.4. CÁC TRẠNG THÁI CỦA ĐẤTI.4. CI.4. CÁÁC TRC TRẠẠNG THNG THÁÁI CI CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
(Wd>1)
43. 43
Phân loại đất rời theo cấp phốiĐẤT RỜI
TCVN 9362:2012
• Xét các điều kiện từ trên xuống dưới (1 đến 8). Điều kiện
nào thỏa mãn đầu tiên thì đất có tên gọi tương ứng.
45. Trạng thái đất rời theo độ chặt tương đối D
D
• D <= 1/3 : Đất cát rời
• 1/3 < D < 2/3 : Đất cát chặt vừa
• 2/3 < D < 1 : Đất cát chặt
•Thông thường độ chặt của cát được xác định bằng thí
nghiệm hiện trường (vì khó lấy mẫu nguyên dạng để thí
nghiệm trong phòng)
46. 46
•Nếu đất chỉ có một
loại cỡ hạt thì emin =
0,35 và emax =0.92
48. 48
Trạng thái ẩm đất rời theo độ
bão hòa nước S
Phân loại trạng thái ẩm đất cát
S
S
S
• Đất ở trạng thái bão hòa nước sẽ chịu lực đẩy Archimet (lực
đẩy nổi.
0 bhđn
49. 49
Trạng thái đất dính theo độ ẩm W
Cứng Nửa Cứng Dẻo Nhão
Wd Wch W
W<Wd
W=Wch
W=Wd
BIẾN DẠNG
ỨNG SUẤT
Trạng thái chảy : Không có khả năng chịu lực;
Trạng thái dẻo : Biến dạng lớn, biến dạng chảy dẻo;
Trạng thái nửa cứng : Biến dạng đàn hồi, bị co ngót
khi W giảm;
Trạng thái cứng : Biến dạng đàn hồi, không bị co
ngót khi W giảm
ĐẤT DÍNH
50. 50
Trạng thái chảy Trạng thái dẻo Trạng thái cứng
Màng nước
Trạng thái của đất sét phụ thuộc vào lượng
nước trong đất (độ ẩm W)
• Khi lớp nước bao quanh hạt đất dày, các hạt đất không
còn tiếp xúc trực tiếp với nhau đất sẽ mất đi khả năng chịu
cắt.
51. 51
Xác định giới hạn dẻo Wd
- Đất ở trạng thái dẻo khi ta có thể tạo hình từ mẫu
đất mà vẫn giữ được hình dạng đó;
- Đất cát : Wd<1, đất dính Wd>1
52. 52
Xác định giới hạn chảy Wch
Đất ở trạng thái chảy khi không
thể giữ được hình dạng
56. 56
Ví dụ 1a
Bảng I.5
%39W
213758 dch WWA
095,0
3758
3739
dch
d
WW
WW
B
Cho đất có : %37dW
%58chW
Đánh giá tính xây
dựng của đất
Chỉ số dẻo
Độ sệt
Đất sét
Dẻo cứng
Đất sét Dẻo cứng có tính xây dựng tốt
66. 66
Các câu hỏi ôn tập chương 1
1. Tại sao dùng các thí nghiệm hiện trường như (SPT,
CPT) để xác định độ chặt của cát lại chính xác hơn các
thí nghiệm thực hiện trong phòng?
2. Nêu phương pháp xác định giới hạn dẻo của đất sét.
3. Nêu phương pháp xác định giới hạn chảy (nhão) của đất
sét.
4. Kể tên các trạng thái của đất sét ? (trang 35). Để xác
định trạng thái của đất sét ta có thể dùng những chỉ số
nào?
5. Kể tên các trạng thái của cát theo hệ số rỗng và độ ẩm.
(trang 32).
6. Nêu các phương pháp để phân biệt đất rời và đất dính.
7. Định nghĩa cấp phối đất, nêu phương pháp thí nghiệm
xác định cấp phối.
8. Nêu cách phân loại đất hạt thô và đất hạt mịn thông qua
cấp phối. Đất hạt thô được phân ra thành những nhóm
nào, đất hạt mịn được phân ra thành những nhóm nào?
67. 67
Kiểm tra 1:
1. Định nghĩa giới hạn dẻo và giới hạn chảy (nhão) của đất
sét. Nêu các phương pháp xác định giới hạn dẻo và giới
hạn nhão. Nêu các trạng thái của đất sét theo độ ẩm.
Nêu công thức tính hệ số dẻo và độ sệt.
2. Nêu tên các thí nghiệm trong phòng để xác định tính
kháng cắt của đất. Vẽ đồ thị thí nghiệm sức kháng cắt
của đất. Nêu các đại lượng đặc trưng cho sức kháng cắt
của đất. Sức kháng cắt của đất cát phụ thuộc vào những
yếu tố nào ? Sức kháng cắt của đất sét phụ thuộc những
yếu tố nào ?
3. Nêu sơ lược nguyên lý và cách thí nghiệm SPT. Dựa vào
chỉ số N của SPT, ta có thể xác định được các đặc trưng
cơ lý nào của đất ? Nêu các ưu nhược điểm của thí
nghiệm SPT.?
4. Nêu sự khác nhau giữa tải trọng tiếp xúc ptx và tải trọng
gây lún pgl. Viết công thức quan hệ giữa ptx và pgl.
68. 68
Kiểm tra 2:
1. Nêu các trạng thái của đất rời theo độ chặt. Nêu lý do tại sao
việc xác định độ chặt của đất rời bằng thí nghiệm trong
phòng thường không chính xác bằng các thí nghiệm ở hiện
trường (SPT, CPT) ? Nêu công thức tính độ chặt tương đối ;.
2. Nêu tên các loại thí nghiệm xác định tính nén lún của đất. Hệ
số nào đặc trưng cho biến dạng nén lún của đất ? Khi đất bị
lún, hệ số rỗng của đất thay đổi như thế nào ?
3. Nêu sơ lược nguyên lý và cách thí nghiệm CPT. Dựa vào chỉ
số qc của CPT, ta có thể xác định được các đặc trưng cơ lý
nào của đất ? Nêu các ưu nhược điểm của thí nghiệm CPT.
4. Nêu các nguyên nhân gây ra ứng suất trong đất. Nêu các
thành phần ứng suất trong đất dưới đáy công trình. Ứng suất
do trọng lượng bản đất nền gây ra tăng hay giảm theo chiều
sâu ? Ứng suất gây lún do tải trọng công trình gây ra tăng
hay giảm theo chiều sâu ? Viết công thức quan hệ giữa ptx và
pgl.
69. 69
Chương 2: TÍNH CHẤT
CƠ HỌC CỦA ĐẤT
ChươngChương 2: T2: TÍÍNH CHNH CHẤẤTT
CƠ HCƠ HỌỌC CC CỦỦA ĐA ĐẤẤTT
Tính thấm (hệ số thấm k, Gradien thủy lực I)
Tính lún (hệ số nén lún a, mô đun biến dạng E, hệ số
nở ngang 0)
Tính cắt (lực dính c, góc ma sát trong )
Đầm chặt
70. 70
“Nước chảy chỗ trũng”. Điều kiện để có dòng
chảy là có chênh lệch về cao độ, áp lực nước
72. Nước ngầm bị giới hạn và chảy dưới tầng sét không thấm
nước
73. 73
Nước mao dẫn trong đất sét có thể lên đến 3m, trong đất
cát nước mao dẫn không đáng kể
74. 74
Ứng suất hữu hiệu, áp lực nước lỗ rỗng
Lực pháp tuyến toàn phần
Lực pháp tuyến hạt-hạt
Áp lực nước lỗ rỗng
Diện tích toàn phần
Diện tích tiếp xúc hạt-hạt
rất nhỏ so với nên
ứng suất tổng ứng suất hữu hiệu
Từ đó
Chất lỏng
chỉ truyền
được ứng
suất pháp
mà không
truyền
được ứng
suất tiếp.
Khi không
có sự tiếp
xúc hạt -
hạt, sẽ có
hiện
tượng cát
chảy
78. 78
Gradient thủy lực I, hệ số thấm k
Vận tốc dòng thấm (biểu kiến): V= k.I
Gradien thủy lực : I = H/L
Lưu lượng dòng thấm : q = k.i.A
Tiết diện ngang dòng thấm (biểu kiến): A
Vận tốc dòng
thấm thực qua lỗ
rỗng:
n
v
e
e
vvth
1
A
1
e
e
AAth
79. 79
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Định luật Darcy – Hệ số thấm
v = k.I
• v : Vận tốc thấm (mm/s)
• k : Hệ số thấm (mm/s)
80. 80
Thí nghiệm xác định hệ số thấm k
Pp cột nước không đổi (thường áp dụng cho đất cát)
• A : Diện tích ngang của mẫu (mm2)
• Q : lượng nước thoát ra (mm3)
• q = Q/t : lưu lượng nước (mm3/s)
• H : độ chênh cao mực nước (mm)
• L : khoảng cách hai ống đo áp (mm)
Mô hình thí nghiệm thấm
Mực
nước
cố định
Xả tràn
Cấp
nước
liên tục
Van khóa 2
Van khóa 1
H
L
82. 82
Pp cột nước thay đổi (thường áp dụng cho đất sét)
Mực nước
ở thời gian
t1 : h1 (t1)
Mực nước ở thời gian
t2: h2 (t2)
Các ống có tiết diện a khác nhau
83. 83
Sự khác nhau giữa pp cột nước không đổi và thay đổi
Cột nước không đổi H=const Cột nước thay đổi H≠const
Cho đất
thấm nhiều
Cho đất
thấm ít
•Lưu ý rằng trên thực tế Hệ số thấm k
của đất không phải là một hằng số !!!
84. 84
Điều kiện đủ của dòng thấm : Gradient thủy lực ban đầu I0
•Đất cát
thấm nước
tốt, còn đất
sét thì
ngược lại
• Đất rời v=k.I
• Đất dính v=k.(I-I0)
85. •Đào hố đến độ sâu nào sẽ có dòng thấm
(có nước ở đáy hố đào)?
88. Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng)
thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Khi bơm hoặc hút nước sẽ tạp ra áp lực thủy động j =I.0.
Nếu lực j > đn, tức i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi.
Với đất cát sẽ mất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
89. Khi j =I.0 > đn, sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi hay “Cát chảy”
90. 1
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Khi bơm hoặc
hút nước sẽ tạp
ra áp lực thủy
động.
Áp lực thủy
động có chiều
cùng chiều dòng
chảy
dt uu '
0.ij
00.Hut
zjud .
0H
z
A
91. Thí nghiệm hút nước trong tầng bị chặn, D=const
Mức độ hạ chiều cao cột nước tại các điểm phụ
thuộc vào lưu lượng bơm nước và khoảng cách đến
giếng bơm
92. r
D
12
12 )/ln(
2 hh
rr
D
q
k
dr
dh
i
dr
dh
kDrikAq ....2..
dhk
q
D
r
dr
..
.2
-Tại r1 và r2, chiều
cao D = const;
- Lưu lượng nước
thấm vào vòng
thấm tại các điểm
là như nhau và
bằng lưu lượng
máy bơm q
A = 2.r.D : Diện
tích ướt
95. 95
Dòng thấm hai chiều
0
y
v
x
v yx
02
2
2
2
yx
hk.
96. Hiện tượng khai thác nước ngầm
(không có dòng chảy – không có áp lực thủy động)
Đề 1997:
- Mực nước ngầm hạ thấp
3m từ cốt tự nhiên
- Độ bão hòa của đất
trên mực nước ngầm
giảm 20%.
- Tính ứng suất hữu hiệu
ở phân tố đất nằm giữa
lớp sét trước và sau khi
hạ nước ngầm;
- Nhận xét ảnh hưởng của
việc khai thác nước ngầm
đối với các công trình đô
thị
98. kPa93,99.81)-(18x49.81)-6x(20.'
1
)1(
z
n
i
iizzz uhu
Trước khi hạ mực nước ngầm
Ứng suất hữu hiệu z
n
i
iizzz uhu 1
.'
Sau khi hạ nước ngầm:
Trọng lượng riêng đất trên nước
ngầm thay đổi:
γ = 17 + (1 – 0.2)(20 – 17) = 19.4
kN/m3;
kPa120.2
9.81)-4x(189.81)-x(20319.4x3
.'
1
)2(
z
n
i
iizzz uhu
98
00.Huz
99. Khai thác nước ngầm làm
tăng ứng suất hữu hiệu (có
hiệu), làm đất bị lún
Chênh lệch ứng suất hữu hiệu trước và sau khi hạ nước
ngầm:
24,1kPa93,9)-120.2('' )1()2( zz
100. Thí nghiệm thấm đứng (có áp lực thủy động)
III keA ;;
IIIIII keA ;;
Đề 2010:
- a) Hãy xác định vận tốc thực của dòng thấm ổn định qua
đất trong thí nghiệm. Biết AI = 0.38m2, kI = 1 cm/s và eI =0.8;
phần II có AII = 0.19m2; kII = 0.5 cm/s và eII = 0.6.
- b) Cho đất có bh =20 kN/m3. Hãy xác định và ’ tại A – A.
101. 101
Đất
Đá xốp
Mẫu đất chịu gradient thủy lực
Định luật Darcy – Hệ số thấm
v = k. I
• v : Vận tốc thấm (mm/s)
• k : Hệ số thấm (mm/s)
Vận tốc dòng thấm
thực qua lỗ rỗng: n
v
e
e
vvth
1
102. 1H
2H
H
Thấm vuông
góc qua nhiều
lớp đất khác
nhau:
1). q =const;
2). H =Hi
1). q1 = q2 hay AI.vI = AII.vII hay AI.I1.kI = AII.I2.kII
2). ΔH1 + ΔH2 = ΔH hay I1.ΔL1 + I2.ΔL2 = ΔH.
Giải ta được: I1 = 1; I2 = 4
+ Vận tốc thấm qua phần I: v1 = 1 x 1 = 1 (cm/s)
– vận tốc thực của dòng thấm vth = v/n = v (1+e)/e
= 1 x 1.8 / 0.8 = 2.25 cm/s
+ Vận tốc thấm qua phần II: v2 = 4 x 0.5 = 2 (cm/s)
– vận tốc thực v* = 2 x (1 + 0.6)/0.6 = 5.33 cm/s
103. 1H
2H
H
dt uu '
Ứng suất hữu hiệu
ut: Áp lực tĩnh
00.Hut
ud: Áp lực động
dd Hiu .. 0
Ứng suất tổng tại A:
2
0 /6022 mkNbh
Áp lực tĩnh tại A : 2
00 /40410. mkNHut
Áp lực động tại A : 2
101 /202101.. mkNHiu dd
2'
/40 mkNuu dt Ứng suất hữu hiệu tại A
104. Đóng van
Trường hợp van đóng lại thì ứng suất hữu hiệu tại A-A thay
đổi thế nào (không còn áp lực động)?
106. 106
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng)
thấm:
•Áp lực thấm tới
hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽ
mất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
107. 107
Lưu ý : Lời giải trên chưa
tính đến áp lực thủy động
dt uu '
Ứng suất hữu hiệu
ut: Áp lực tĩnh
00.Hut
ud: Áp lực động
ziud .. 0
0.ijd
0.ij
ud dương nếu hướng xuống dưới và
âm nếu hướng lên trên. z trong công
thức ud tính từ mặt đất
111. 111
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng)
thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽ
mất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
Khi bơm hoặc hút nước sẽ
tạp ra áp lực thủy động: 0.ij dt uu '
115. 115
Hiện tượng đẩy nổi, cát chảy
•Thế lực (thế năng)
thấm:
•Áp lực thấm tới hạn:
Nếu i=H/L > ic sẽ xẩy ra hiện tượng đẩy nổi. Với đất cát sẽ
mất tính chống cắt và có hiện tượng “Cát chảy”
Khi bơm hoặc hút nước sẽ
tạp ra áp lực thủy động: Wij . dt uu '
123. 123
Pp cột nước thay đổi (thường áp dụng cho đất sét)
Mực nước
ở thời gian
t1 : h1 (t1)
Mực nước ở thời gian
t2: h2 (t2)
Các ống có tiết diện a khác nhau
131. Đề 2002:
1. Hãy xác định góc dốc giới hạn của mái
2. Nếu yêu cầu hệ số an toàn Fs = 1.5 thì góc mái dốc phải là
bao nhiêu?
Cho biết cát bão hòa có trọng lượng riêng γ = 18 kN/m3,
φ= 300 , Cho phép dùng γ0 = 10 kN/m3.
Thấm qua mái dốc
132. cos..cos. dVdQN dnLực pháp tuyến :
Lực tiếp tuyến : )sin.cos..(.sin. 0 dndVdVjdQT
tgdVtgNT dngh .cos... Lực tiếp tuyến tới hạn:
Điều kiện không trượt : 1
)sin.cos..(
.cos..
0
dn
dngh
s
dV
tgdV
T
T
F
134. TÍNH NÉN LÚN CỦA ĐẤT, CỐ KẾT THẤM
TERZAGHI
Khác với bê
tông, cốt thép.
Muốn biết biến
dạng của đất
cần biết thời
gian tác dụng
lực và quá khứ
chịu lực của
đất
135. v 1
v 1
h
32
h
32
Trạng thái ứng suất điển hình trong đất
: Ứng suất nén chính lớn nhất
: Ứng suất nén chính bé nhất
139. Đất có độ lún dư, như vậy làm việc không
đàn hồi
140. Xác định mô đun biến dạng E0. (mô đun biến
dạng khác mô đun đàn hồi)
Đất càng tốt, hệ số 0 càng nhỏ và E càng lớn
b : bề rộng bàn nén
: hệ số phụ thuộc hình dạng
bàn nén
0 : hệ số nở ngang
141. 141
Quan hệ độ lún – thời gian
So sánh tốc độ lún của đất cát và đất sét có nước ?
P =25kPa
P =50kPa
P =75kPa
P =100kPa
P =120kPa
P =150kPa
P =175kPa
15 60
142. Xác định tải trọng cho phép từ đường cong Sđt = f(p)
Pcd
[P] =0,8.Pcd
Thế nào gọi là trạng thái phá hoại của đất ?
143. Thí nghiệm nén một chiều
không nở hông
p
Đất
Đá xốp
p
t
s
145. si
i
Chiều cao
ban đầu
của mẫu
Độ lún
mẫu dưới
ứng suất
i
0 =0 H0 s0 =0 e0
i ≠0 Hi si =H0-Hi ei
)1( 0
0
0 e
H
s
ee i
i
Chu trình xuôi
1
)1(
1
)0(
)0(0
)0(
0
0
W
e
k
Tại thời điểm ban đầu, thí nghiệm
xác định W, để tính e0:
146. 0 =0 H0 s0 =0 e0
i ≠0 Hi si =H0-Hi ei
Chu trình ngược
n ≠0 Hn sn =H0-Hn en
1
)1(
1
)(
0
)(
0
nnk
n
W
e
Tại thời điểm n, thí nghiệm xác
định W, để tính en:
148. si
i
Chiều cao ban
đầu của mẫu
Độ lún
mẫu dưới
ứng suất
i
01 e
e
H
H
V
V
ae
VmV
e
a
V v ....
1 0
01 e
a
mv
Hệ số nén thể tích Mô đun nén của đất
1
2
1.
1 2
v
n
m
E
149. Khái niệm về sự cố kết
1. Khi mẫu nằm trong
đất mẫu chịu ứng suất
thẳng đứng v, dưới
ứng suất này đất
không bị biến dạng.
Đất có hệ số rỗng ev
si
i
2. Mẫu đem lên mặt
đất, mẫu không còn
chịu v mà chịu 0 = 0.
Mẫu có hệ số rỗng
e0 ≠ ev
3. Thực tế e0 ~ ev. Vậy
trong khoảng 0 đến
v mẫu hầu như không
biến dạng
150. 00
1. Đoạn A-B,
trong khoảng 0
đến v mẫu hầu
như không biến
dạng
3. Đoạn B-C, trong khoảng
> v mẫu bị biến dạng,
2. Tại B, = v
151. v
c
OCR
00 vc
Nếu ứng suất tại B là c ≠ v :
> 1 : Quá cố kết
= 1 : Cố kết
thường
< 1 : Chưa cố kết
v : Ứng suất
đất chịu hiện tại
c : Ứng suất
lớn nhất đất đã
chịu trong quá
khứ
159. 159
Mô hình Terzaghi
Mô hình Terzaghi:
Đất bão hòa nước được
thay thế bằng lò xo trong
nước
Nước
Lò xo (đất)
Đất bão hòaMô hình
Nước
160.
161. zd
1. Sét bão hòa nước, lún chỉ
do thoát nước;
2. Hạt đất và nước không thay
đổi thể tích;
3. kv = const; a = const
Các giả thiết
Sét bão hòa
nước
Nền đá
162. t
u
z
u
Cv
2
2
.
Phương trình cố
kết thấm một
chiều Terzaghi
Hệ số cố kết
0.v
v
v
m
k
C
t=0, u = p với mọi z,
t≠0, z=h 0
z
u
t=∞, u=0 với mọi z
Đất hoàn toàn chưa cố kết
Đất cố kết hoàn toàn
0' ),( tz
ptz ),('
Các điều kiện biên (sơ đồ 1)
Tại z=h, u=umax
163. Ứng suất hữu hiệu của phân tố
Lời giải Terzaghi
0.v
v
v
m
k
C
164. Độ lún toàn bộ nền tại thời điểm t:
Biến dạng lún của phân tố
165. t=0, u = p với mọi z,
Đất hoàn toàn chưa cố kết
0' ),( tz
t=∞, u=0 với mọi z
Đất cố kết hoàn toàn
ptz ),('
t≠0, z=h 0
z
u
0S
HpmS v ..
167. HpmS v ..
0.v
v
v
m
k
C
01 e
a
mv
Như vậy để biết độ lún tại thời điểm t, cần biết
kv, a, e0, p, H
168. )(.),('.),('.
00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
h
dztzt
0
),(')(
01 e
a
mv
0.v
v
v
m
k
C
Hệ số thấm kv càng lớn, chiều dài dòng thấm h càng
bé thì đất càng nhanh cố kết. Giảm h rất có lợi vì
U phụ thuộc vào h2
N
etU .
8
1)( 2
169. Có thể xem đất cố kết hoàn toàn khi U(t)~1 (có thể
lấy U(t)=0.9). Từ đó tính ra thời gian đất cố kết
hoàn toàn
t=∞, u=0 với mọi z
Đất cố kết hoàn toàn
ptz ),(' HpmS v ..
LÝ THUYẾT
THỰC TẾ
99,0.
8
1)( 2
N
etU
tCó thể xem như
Đất cố kết hoàn toàn
170. Gia cố nền đất yếu : tăng hệ số thấm, giảm
chiều dài đường thoát nước
173. Xác định Cv từ thí nghiệm nén cố kết
si
i
Thời điểm đất cố kết hoàn toàn
const
m
k
C
v
v
v
0.
Cv trên thực tế thay đổi do kv và mv thay đổi
trong quá trình đất cố kết
Lấy U = 50% để tính Cv:
50
2
197,0
t
h
Cv
174. Đề 2011:
- Tải trọng nén trước p = 150 kPa
- Độ lún của tầng sét sau 2 tháng là 200mm; sau 4 tháng là
278.8mm. Yêu cầu:
a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;
b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
175.
S
tS
tU
)(
)(
)(
)(
tU
tS
S
2
2
1
1
U
S
U
S
kPap 150
thángt 21
mmS 2001
thángt 42
mmS 8,2782
2
1
2
1
U
U
S
S
)(
2
.
8
1)( tN
etU
1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
1
.
8
1
.
8
1
.
8
1
.
8
1
N
N
N
N
e
e
e
e
S
S
1N
e
t
h
C
tN v
.
4
.
)( 2
2
S
177. Đề 2004:
- p = 100 kPa trên lớp sét dày 5m,
- Lún của tầng sét sau 1 tháng là 100mm; sau 2 tháng là
139.4mm. Yêu cầu:
- a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;
- b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
178.
S
tS
tU
)(
)(
)(
)(
tU
tS
S
2
2
1
1
U
S
U
S
2
1
2
1
U
U
S
S
)(
2
.
8
1)( tN
etU
1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
1
.
8
1
.
8
1
.
8
1
.
8
1
N
N
N
N
e
e
e
e
S
S
1N
e
t
h
C
tN v
.
4
.
)( 2
2
S
Do t2 = 2t1 nên N2 = 2.N1
HpmS v ..
0.v
v
v
m
k
C
vk
a) Xác định độ lún ổn định của lớp sét;
b) Xác định hệ số thấm k của lớp sét.
179. Đề 2011:
- Gia tải nén trước p0 = 150 kPa. Sau 1 năm thì dỡ tải;
- Xây dựng công trình có móng lớn, p =100 kPa. Nền
- Đất sét dày 6m mv = 0.001 m2/kN; k = 5x10-10 m/s). Nằm
trên đá thấm nước
- a) Tính chiều dày vùng quá nén sau khi dỡ tải
- b) Tính độ lún ổn định sau khi xây dựng công trình
namt
kPap
1
,150
t
kPap ,100
180. namtkPap 1,150 tkPap ,100
Vùng
ứng
suất
quá
cố kết
do p
=150
kPa
Vùng
ứng
suất
(sẽ)
cố kết
do p =
100
kPa
184. Đề 1998:
- Đất gia tải trước có bấc
thấm đến 2p.
- Biết mv = a0 = (e1 - e2)/(p2 -
p1)/(1 + e1) ; Cv
- Sau khi chất tải đến thời
gian t1 thì dỡ tải trọng.
- Công trình có tải trọng p
Tính độ lún ổn định
186. Thấm cả hai chiều, h = 8m
Đề 1998:
- Sơ đồ A : Sau 72
ngày nền lún
24cm.
- kB = 2kA
Hãy xác định thời
gian để nền Sơ đồ
B lún 48cm.
187. Sơ đồ A : mmSA 48
Sơ đồ B : mmSB 96
mmS tAA 24)72(
mmS tBB 48?)(
HpmS v ..
01 e
a
mv
0.v
v
v
m
k
C
5.0
)(
)72(
A
tA
tAA
S
S
U 5.0
)(
?)(
B
tB
tBB
S
S
U
mhA 8 mhB 8
189. Đề 2005:
- Sơ đồ A: e0 = 1.4; hệ số nén a = 14.4 cm2/kN; hệ số thấm
k = 1.2 x10-6 cm/s, p = 100 kN/m2. Sau khi gia tải 72 ngày
lớp sét đạt độ lún 24 cm.
- Sơ đồ B, Sét như trên, hệ số thấm k = 2.4x10-6 cm/s. Sau
khi gia tải 72 ngày cũng đạt độ lún 24cm. Điều đó có đúng
không và tại sao?
- Tính thời gian t cần thiết để lớp sét dày 16m có hệ số
thấm k = 2.4 x 10-6 cm/s đạt độ lún 48cm.
190. Đề 2003:
- 2SA = SB.
a) Hệ số thấm của lớp B, kB, phải bằng bao nhiêu để có kết
quả quan trắc trên (2SA =SB);
b) Nếu lớp đất B nằm trên tầng cuội sỏi thì kB bằng bao nhiêu
để vẫn có kết quả SB = 2SA? Giá trị CvA và CvB khi ấy bằng
bao nhiêu?
191. HpmS v ..
01 e
a
mv
0.v
v
v
m
k
C
N
v
t
h
C
vt eHpmeHpmS
v
.
8
1....
8
1.. 2
4
2)(
2
2
t
h
C
tN v
.
4
.
)( 2
2
AB SS 2
AB HH 2
AB NN 22
B
vB
A
vA
h
C
h
C
BA kk 4
Xác định kB =? để (2SA =SB);
192. Đề 2000:
- H1= 6m, Bơm hút nước H2= 3m sau 6 tháng.
- mv = 0.94*10-3 m2/kN,
- hệ số cố kết Cv = 1.4 m2/năm, γ0 = 9.81kN/m3.
- Tính độ lún của lớp sét sau 3 năm kể từ khi bắt đầu bơm hút (xem như thời
điểm bắt đầu cố kết giữa thời gian hút nước)
- b, Nếu có một lớp cát mỏng thoát nước tự do nằm trên, cách đáy lớp sét 2m,
thì độ lún tính theo câu a, sẽ là bao nhiêu?
Cát
Cát
Cát
Nước ngầm trong lớp cát 2
hạ 3m sau 6 tháng bơm
hút
193. Cát
Cát
Cát
Nước ngầm trong lớp cát
2 hạ 3m sau 6 tháng
bơm hút
Hiện tường hạ mực nước ngầm:
constu ' u '
Nước ngầm hạ 3m, umax = -3.0; u = umax/2 = -1,5.0
0.5,1' u hmS v '.
194.
195. Đề 2000:
- Cát dày 3m, γ = 16.66 kN/m3
- Đất sét có e0 = 1.4, hệ số nén lún
a = 12cm2/kN, hệ số thấm k = 10-
7 cm/s
- Sau thời gian t, áp lực nước lỗ
rỗng xác định được như ở bảng
sau.
1. Xác định độ lún của tầng sét tại
thời điểm t và độ cố kết Ut tương
ứng.
2. Nếu cần đợi để tầng sét lún xong
mới khởi công thì thời gian chờ
đợi là bao lâu?
196. )(.),('.),('.
00
tmdztzmdztzmS v
h
v
h
vt
zz up ' kPap 5066,16.3
kNcm
e
a
mv /5
1
2
0
kPap 5066,16.3 mkN /200
mS 1,0
99,0.
8
1)( 2
N
etU
namt 54,2
197. Đề 2000:
- Chỉ tiêu cơ - lí của hai nền giống nhau: e0 = 0.8; a = 0.0025
cm2/N; Cv = 144*103 cm2/năm.
- Bỏ qua độ lún của lớp cát ở nền B (vì quá nhỏ)
1. Xác định độ lún cuối cùng của mỗi nền
2. Xác định thời gian cần thiết để độ lún của mỗi nền đạt 7cm.
198. Đề 2002:
- Sét dẻo mềm bão hòa nước, W = 30%, Δ = 2.70, a = 0.002
cm2/N, k = 2.10-9 cm/s.
1. Xác định thời gian cần thiết để lớp sét lún gần xong (tương
đương với Ut = 0.96)
2. Nếu giả sử dưới đáy lớp sét là lớp cứng không thấm thì thời
gian để lớp sét lún gần
xong là bao nhiêu? Giả thiết biểu đồ ứng suất không thay đổi.
199. 1. Xác định thời gian cần thiết để lớp sét lún gần xong (tương
đương với Ut = 0.96)
)(
2
.
8
1)( tN
etU
t
h
C
tN v
.
4
.
)( 2
2
0.v
v
v
m
k
C
96,0)( tU
96,0tmh 1
200. Đề 2005:
- p = 120 kN/m2
- Sét bão hòa nước a01 = 0.045 cm2/kg;
- Cát có a02 = 0.0085 cm2/kg. Yêu cầu:
- a) Tính u ở các độ sâu 0; -2; -4 và -6 (m) tại thời điểm độ cố
kết của lớp sét đạt 50%;
- b) Tính độ lún của nền tại thời điểm đó.
208. ctg .
Mặt cắt
Lỗ thoát nước
Đá bọt
TN
cắt
đất
trực
tiếp
209. 209
Thí nghiệm cắt trực tiếp trong điều kiện thoát nước
ĐẤT RỜI ĐẤT DÍNH
Đất rời : c = 0
Đất dính : c > 0
210. SÉT BÃO HÒA NƯỚC
ugh c
Thí nghiệm cắt đất sét bão hòa nước, không thoát nước
'').('''. ctguctgs
Chất lỏng không có sức kháng cắt, ứng suất cắt
được truyền đi nhờ ma sát tiếp xúc hạt-hạt
Ứng suất hữu hiệu ’ được đo một cách gián tiếp
qua ứng suất tổng và áp lực nước lỗ rỗng u
)(' u
213. Điều kiện cân bằng : tgs .
tgQQ .cos.sin. tgtg
Cát khô có góc nghỉ bằng góc ma sát trong
214. 214
•Sức chống cắt của đất cát phụ thuộc chủ yếu:
- Cấp phối hạt
- Độ chặt ban đầu (e0)
•Sức chống cắt của đất sét thuộc chủ yếu:
- Áp lực nước lỗ rỗng (W)
- Mối liên kết giữa các hạt đất (Lực dính c)
219. 33
3
3
u
Bước 1 : Tạo áp lực
buồng 3, đo áp
lực nước lỗ rỗng u
33
1
1
u
Bước 2 : Giữ nguyên 3, tăng áp
lực 1 đến khi mẫu phá hoại, đo
áp lực nước lỗ rỗng u
u 33 ' u 11'
220. Thí nghiệm cố
kết (thí nghiệm
chậm) thoát
nước hoàn
toàn (u=0) CD
)2('1 Tn)2('3 Tn )1('1 Tn)1('3 Tn
333 ' u 111' u
231. Đề 2007:
- Tiến hành 3 thí nghiệm trên cùng mẫu đất
- Xác định các đặc trưng chống cắt của đất, xác định áp lực
nước lỗ rỗng
1'
1'
3'3'
kPa245'1
kPa100
'3
3'
0
54
kPa245'1
Thí nghiệm 1:
Cố kết, thoát
nước (CD)
1'
1'
3'3'
kPa3201
03
03
kPa3201
Thí nghiệm 2:
Không Cố kết,
Không thoát
nước (UU)
1'
1'
3'3'
1
kPa200
3
3
1
Thí nghiệm 3:
Không Cố kết,
Không thoát
nước (UU)
235. Đề 2003:
- Tiến hành 2 thí nghiệm CU trên cùng mẫu đất
- Tìm đặc trưng kháng cắt của đất và nhận xét đất này thuộc
loại quá cố kết hay cố kết bình thường.
236. Thí nghiệm thuộc loại CU
cu
cu
.cotg
cu
2.c3σ1σ
3σ
1
σ
sin
Giải hệ hai phương trình hai ẩn (số liệu từ hai thí nghiệm)
0cuc
0cu
237. Đề 2005:
- Thí nghiệm CD, đất cố kết thường 3 = 200 kN/m2, độ lệch
ứng suất =200 kN/m2. Xác định
- Mẫu cố kết ở 3 = 200 kPa, tiến hành CU, xác định biết u
=50kN/m2.
Đất cố kết thường c’=0
1'3'
2.c'.cotg3σ1σ
3σ
1
σ
'sin
'
238. Quan hệ CU, CD
2003
'
150200'3 u
0'c 3σ'1σ'
3σ'
1
σ'
'sin
1' u 11 '
239. 239
Các câu hỏi ôn tập chương 2
1. Hệ số nào đặc trưng cho tính thấm của đất. Đất cát và
đất sét, đất nào có tính chống thấm tốt hơn?
2. Cho ba lớp đất gồm hai lớp cát và một lớp đất sét có
chiều dày như nhau. Đặt ba lớp đất này song song hay
vuông góc với dòng thấm để có hệ số thấm tương đương
nhỏ nhất?
3. Nêu các thí nghiệm về tính nén lún của đất. Đại lượng
nào đặc trưng cho tính nén lún của đất? (trang 65) Khi
đất bị lún, hệ số rỗng tăng lên hay giảm đi?
4. Định nghĩa hiện tượng cố kết, các nguyên nhân gây ra
hiện tượng cố kết? (trang 74). Dưới tác dụng của tải
trọng, đất sét hay đất cát cố kết nhanh hơn và tại sao?
5. Nêu tên các thí nghiệm trong phòng về tính chống cắt
của đất. Từ thí nghiệm cắt trực tiếp có thể xác định được
các giá trị đặc trưng kháng cắt nào của đất?
240. 240
Các câu hỏi ôn tập chương 2
6. Sức kháng cắt của đất cát phụ thuộc vào những yếu tố
nào? (trang 102)
7. Sức kháng cắt của đất sét phụ thuộc vào những yếu tố
nào? (trang 103)
8. Nêu các tính chất biến dạng lún của đất nền dựa trên kết
quả thí nghiệm bàn nén hiện trường (trang 61)
241. Chương 3: KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT
và THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
ChươngChương 3: KH3: KHẢẢO SO SÁÁT ĐT ĐỊỊA CHA CHẤẤTT
vvàà THTHÍÍ NGHINGHIỆỆM HIM HIỆỆN TRƯN TRƯỜỜNGNG
Khảo sát địa chất và các phương pháp khảo sát
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (chỉ số N)
Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (chỉ số qc và fs)
242. Các tiêu chuẩn khảo sát:
- TCXD 4419:1987 Khảo sát cho xây dựng-Nguyên tắc cơ
bản.
- TCVN 9363:2012 Nhà cao tầng-Công tác khảo sát địa kỹ
thuật.
243. - Khoảng cách các hố khoan < = 30m
- Hố khoan thăm dò : không lấy mẫu nguyên dạng, dùng để
xác định địa tầng
- Hố khoan kỹ thuật : dùng để lấy mẫu nguyên dạng;
- Hố xuyên : Dùng để thí nghiệm SPT hoặc CPT
Bố trí điểm khảo sát
245. 245
Thí nghiệm xuyên
tiêu chuẩn SPT (Standard
Penetration Test)
• Trọng lượng búa : 63,5 kg
• Chiều cao rơi búa : 76 cm
• Số nhát búa lần 1 để xuyên
sâu 15 cm : N0 ( dùng để dự phòng)
• Số nhát búa lần 2 để xuyên sâu 15 cm : N1
• Số nhát búa lần 3 để xuyên sâu 15 cm : N2
• N = (N1 + N2)
(TCVN9351:2012)
247. 247
• SPT kết hợp với khoan và lấy
mẫu, xác định cấu trúc địa tầng
thuận lợi;
• SPT có thể thực hiện ở độ sâu
lớn, thí nghiệm được cho các loại
đất cứng;
• Thí nghiệm SPT dễ thực hiện, rẻ
và nhanh chóng;
• SPT không thực hiện được liên
tục theo độ sâu;
• Độ chính xác của SPT không cao
(so với CPT);
248. 248
Xử lý số liệu :
NCCN NE ..60
- N : Số nhát búa rơi để xuyên qua 30cm;
- : N tương ứng với 60% năng lượng búa rơi
- k : Hệ số phụ thuộc loại đất
- E0 : Mô đun biến dạng CE = 0,5 – 0,9: Hiệu chỉnh
năng lượng hữu ích (máy càng cũ, năng lượng mất
mát càng nhiều thì CE càng bé;
- CN : Hiệu chỉnh độ sâu thí nghiệm;
- v : ứng suất hữu hiệu tại độ sâu thí nghiệm
'
76.95
v
NC
600 kNE
249. Thí nghiệm SPT cho phép đánh giá nhanh phẩm chất của
đất nền, xác định được các đặc trưng quan trọng như , c,
E và hay được dùng để thiết kế móng cọc
253. Ví dụ:
Địa tầng gồm 3 lớp:
- Lớp 1, đất bùn sét A=20, =bh =21kN/m2
- Lớp 2, cát mịn, bh =18kN/m2
- Lớp 2, cát trung, bh =18kN/m2
2
21
N
bh
18N
34N
mh 4
mh 7
Giải:
Chọn máy có chất lượng trung
bình CE = 0.7:
Với lớp 1, đất bùn sét A=20, =bh
=21kN/m2:
kPazdn 222).1021(.'
15,1
'
76,96
NC
92,22.09,2.7,0..60 NCCN NE
Lấy N60 =3
254. Tra bảng tương ứng với N60 =3
2
21
N
bh
18N
34N
mh 4
mh 7
mh 7
kPaqu 30 kPaqc uu 152/
kPaNAEn 1680)15860( 60
Với lớp 2, cát mịn, bh =18kN/m2 :
1560 N
18N 0
37
kPaNEn 15000.1000 60
Với lớp 3, làm tương tự :
Tra bảng
255. 255
Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT
(Cone penetration test)
Tube
Câble de transmission
Joint torique
Jauge -> frottement latéral fs
Manchon de frottement (aire = 15.000 mm²)
Jauge -> résistance à la pointe qc
Cône (aire = 1.000 mm²)
Joint torique
Corps
134 mm
256. 256
• CPT cho kết quả thí nghiệm tin
cậy, độ chính xác cao;
• CPT thực hiện được liên tục theo
độ sâu;
• CPT có giá thành tương đối cao
và phức tạp hơn so với SPT;
• CPT không thí nghiệm được ở độ
sâu lớn, không xuyên qua được
đất cứng;
257. 257
Qt
Qst = [Qt-Qc] (kN)
= résistance totale
au frottement latéral
qc
Tại sao lại gọi là xuyên tĩnh?
263. ĐĐáánhnh gigiáá ttíínhnh xâyxây ddựựngng ccủủaa đđấấtt quaqua
ccáácc ssốố liliệệuu đđịịaa chchấấtt
1. Rây để phân loại cát
2. Xác định độ chặt đất cát theo hệ số rỗng e
- Cát to, chứa hạt lớn hơn 0,50mm trên 50% trọng lượng
- Cát trung, chứa hạt lớn hơn 0,25mm trên 50% trọng lượng
- Cát nhỏ, chứa hạt lớn hơn 0,10mm trên 75% trọng lượng
- Cát bụi, chứa hạt lớn hơn 0,10mm trên 75% trọng lượng.
264. 4. Xác định trạng thái đất dính theo độ sệt B (IL)
3. Phân loại đất dính theo chỉ số dẻo A
Đất
yếu
265. 6. Đánh giá đất qua mô đun tổng biến dạng E0
5. Đánh giá đất qua hệ số nén a
- Khi có a < 0,001 cm2/KG thì đất cứng, rất tốt.
- Khi có 0,001 < a < 0,01 cm2/KG thì đất dẻo cứng, tốt.
- Khi có 0,01 < a < 0,05 cm2/KG thì có tính nén trung bình.
- Khi có a > 0,05 cm2/KG thì đất có tính nén lún mạnh, đất
yếu.
- Khi đất có E0 < 50KG/cm2 (hoặc E0 < 5000 KPa) là đất
yếu.
- Khi đất có 50 < E0 < 100KG/cm2 (hoặc 5000 < E0 < 10.000
KPa) là đất trung bình.
- Khi đất có E0 > 100 KG/cm2 (hoặc E0 > 10.000KPa) là đất
tốt.
- Khi đất có E0 > 300KG/cm2 (hoặc E0 > 30.000KPa) là đất rất
tốt.
266. 8. Đánh giá đất qua chỉ số SPT (N)
7. Đánh giá đất qua góc ma sát trong
- Đất rất yếu < 50
- Đất yếu 50 < < 100
- Đất trung bình 100 < < 200
- Đất tốt 200 < < 300
- Đất rất tốt > 300
268. 268
Các câu hỏi ôn tập chương 3
1. Mô tả sơ lược thí nghiệm SPT. Sức chịu tải phụ thuộc
như thế nào vào chỉ số N? Từ giá trị N có suy ra được
trạng thái của đất cát và sét không?
2. Với đất cát, chỉ số N>? thì chúng ta có đất tốt để đặt
móng (trạng thái chặt vừa trở lên) ? Câu hỏi tương tự đối
với đất sét (trạng thái dẻo cứng trở lên). (trang 117)
3. Mô tả sơ lược thí nghiệm xuyên tĩnh, các giá trị thu được
từ thí nghiệm?
4. Nêu ưu nhược của thí nghiệm CPT, so sánh với thí
nghiệm SPT? Từ giá trị N (thí nghiệm SPT) có suy ra
được khoảng giá trị sức kháng xuyên tĩnh qc (thí nghiệm
CPT) tương đương không?
5. Nêu nguyên lý thí nghiệm bàn nén hiện trường. Từ thí
này, chúng ta có thể xác định được những giá trị đặc
trưng nào của đất? (trang 133)
269. 269
Các câu hỏi ôn tập chương 3
6. Nêu các nội dung chính của báo cáo khảo sát địa chất
công trình? (trang 112)
7. Nêu trình tự các bước khảo sát địa chất? (trang 113)
8. Chỉ số N60 trong thí nghiệm SPT là gì, viết công thức liên
hệ giữa N và N60. (trang 116)
270. 270
Chương 4: ỨNG SUẤT TRONG
ĐẤT NỀN VÀ DƯỚI ĐÁY MÓNG
ChươngChương 4:4: ỨỨNG SUNG SUẤẤT TRONGT TRONG
ĐĐẤẤT NT NỀỀN VN VÀÀ DƯDƯỚỚI ĐI ĐÁÁY MY MÓÓNGNG
Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền 0
Ảnh hưởng của mực nước ngầm
Ứng suất phụ thêm do tải trọng công trình
Tải trọng gây lún pgl
Áp lực dưới đáy móng (pmin, ptb, pmax)
271. 271
GIẢ THIẾT ĐẤT LÀ MỘT BÁN KHÔNG GIAN ĐÀN
HỒI (Để áp dụng định luật Hooke)
Nền đất rất rộng
lớn so với công
trình
∞
∞
∞
Mặt phẳng
giới hạn
của bán
không gian
Đất giả thiết
là môi
trường đàn
hồi
Ngoại lực
tác dụng lên
đất chính là
ứng suất
dưới đáy
móng
272. z
x
y
z
x
y
Cần xác định trạng thái ứng
suất tại M khi:
1. Chưa có tải trọng công trình;
2. Khi có tải trọng công trình;
3. Khi thay đổi mực nước
ngầm
273. 273
CÁC LOẠI ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG và
TRONG NỀN ĐẤT
Điểm M trong
nền đất
Ứng suất
dưới đế móng
274. ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT DO TRỌNG
LƯỢNG BẢN THÂN CỦA ĐẤT 0(M)
Ứng suất tổng trong
nền đất đồng nhất
Với nền đất ổn định, ứng suất do trọng lượng
bản thân đất nền z không gây lún.
zvz .
zyx ..
1 0
0
275. Ứng suất tổng trong nền đất nhiều lớp
1 1h
2 2h
3 3h
z
276. Ứng suất hữu hiệu trong nền đất nhiều lớp
ii hu .''
Ứng suất hữu hiệu
Với đất không bão hòa nước
ii '
Với đất bão hòa nước
0' ibhidni
1 1h
2 2h
bh3 3h
z
’
277. 277
= 18 x 3
= 18 x 3 + 17 x 1
111 = 71 + (20-10) x 4
= 71 + 20 x 4
= 151 + 21 x 4
Mực nước ngầm ở độ sâu 4m
Sét cứng
Cát mịn chặt vừa
Cát pha
Ví dụ:
Tại sao lớp đất sét nằm dưới mực nước
ngầm mà không dùng đn nhỉ?
)/(' 2
mkNz
278. = 18 x 3
= 18 x 3 + 17 x 1
111 = 71 + (20-10) x 4
= 71 + 20 x 4
= 151 + 21 x 4
Mực nước ngầm hạ từ độ sâu -4m xuống -7m
Sét chặt
Cát mịn chặt vừa
Cát pha
(132)
(142)
)/(' 2
mkNz
Hạ mực nước ngầm (giảm u) gây tăng ứng suất
hữu hiệu
ii hu .''
282. Bài toán Boussinesq cho một lực tập trung
y
x
z
M (x, y, z)
P
5
3
.2
..3
R
zP
z
222
zyxR
ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT DO TRỌNG
TẢI TRỌNG NGOÀI GÂY RA
291. *),,*,(*),,*,( *** DDAADCBA zAzAzA
Áp dụng linh hoạt khi tính ứng suất tại các
trục không đi qua điểm góc hay tâm của
vùng tải trọng
*A B
CD
2
/150 mkNp
A
*D
292.
293. p
b
l
B A
Tải chữ nhật
phân bố tam gíac
pkAzA .
pkBzB .
kA, kB : Có thể
tra bảng lập sẵn
theo (l/b, z/b)
300. 300
ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG ptx (ptb, pmin, pmax)
Áp lực dưới đáy móng tùy thuộc vào độ cứng của móng, tải
trọng tác dụng, độ sâu chôn móng
Thực tế
Giả thiết
Móng tuyệt đối
cứng
Ứng suất phân
bố tuyến tính
301. 301
Tải tác dụng đúng tâm móng (N)
ptx = N0/F + tbhm
tb = 20 kN/m3
302. Tải tác dụng lệch tâm một chiều (N, M)
ptb = N/F
pmin = N/F – M/W
pmax = N/F + M/W
W = bl2/6
N = N0 + Ftbhm
pmin ptb
pmax
b
l
hm
303. Khái niệm tải trọng gây lún mgl hpp .
mM h.0 0* M pM 1
z
mM h.0
m
MMM
hp .
01
)(.1 MmM fh
mh
Tải
trọng
đất
lấy đi
Tải
trọng
thêm
vào (tải
công
trình)
Chênh lệch tải trọng
= Tải thêm vào- Tải
lấy đi
304. ỨNG SUẤT PHỤ THÊM TRONG ĐẤT NỀN
DO TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH (M)
z= k.pgl
k tra bảng
theo (l/b,
z/b)
M) giảm theo độ sâu
Pgl = ptx - hm
pmin ptb
pmax
M
z
)/(' 2
mkNz
mh
305. ỨNG SUẤT TỔNG TRONG ĐẤT NỀN 1 (M)
= ƯS DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN 0 (M)
+ ƯS PHỤ THÊM DO TẢI TRỌNG CÔNG TRÌNH (M)
pmin ptb
pmax
M
z
= 0 (M) + (M)
M) tiệm cận với M)
khi độ sâu lớn
0
0
1
z
mh
306. z
v
01
0
Ứng suất
gây lún
Khái niệm ứng suất gây lún (Ứng suất phụ thêm
do tải trọng công trình)
307. Đề 1998:
- Lực tập trung
thẳng đứng P =
2000 kN
- Tải trọng phân bố
q = 500 kPa trên
diện tích 2x2 (m)
308. m2
m2
m8
cát
2
/16 mkN
2
/4,20 mkNbh
2
/22; mkNSét bh
Đá
m6
Đề 1998:
- a) Tại sao nước
trong lớp cát không
dâng cao hơn nữa
- Hãy tính và vẽ biểu
đồ , ’, u theo độ
sâu trong các trường
hợp sau:
- Trong điều kiện ban
đầu;
- Bơm hút làm áp lực
nước trong tầng đá
phong hóa giảm ,cột
nước xuống dưới
mặt đất 2m trong khi
mực nước trong đất
cát vẫn giữ không
đổi.
309. Đề 2011:
- Cừ chắn đất – nước
được cắm xuống đến
tận đáy lớp sét thành
hai hàng song song.
- Xác định độ sâu đào
tối đa không gây ra
hiện tượng bùng đáy
hố đào trong điều
kiện đó hạ nước
ngầm có áp ở câu
b2. Với hệ số an
toàn bằng 1.25 thì
chiều sâu đào sẽ là
bao nhiêu. Bỏ qua
ma sát giữa đất với
tường cừ.
m2
m2
m8
Đá
m6
?H
310. m2
m2
m8
cát
2
/16 mkN
2
/4,20 mkNbh
2
/22; mkNSét bh
Đá
m6
Trong điều kiện ban đầu:
- Tại z = 0: σ = 0; u = 0;
σ’ = 0;
- Tại z = 2: σ = 2 x 16 =
32 kPa; u = 0; σ’ = σ – u
= 32 kPa;
- Tại z = 4: σ = 2 x 16 + 2
x 20.4 = 72.8 kPa; u = 2
x 10 = 20 kPa; σ’ = σ – u
= 52.8kPa;
- Tại z = 12: σ = 72.8 + 8
x 22 = 248.8 kPa;
u = 18 x 10 = 180 kPa;
σ’ = σ – u = 68.8 kPa;.
311. m2
m2
m8
cát
2
/16 mkN
2
/4,20 mkNbh
2
/22; mkNSét bh
Đá
- tại z = 0:
σ = 0; u = 0; σ’ = 0;
- tại z = 2:
σ = 2 x 16 = 32 kPa;
u = 0;
σ’ = σ – u = 32 kPa;
- tại z = 4:
σ = 2 x 16 + 2 x 20.4 = 72.8
kPa;
u = 2 x 10 = 20 kPa;
σ’ = σ – u = 52.8kPa;
- tại z = 12:
σ = 72.8 + 8 x 22 = 248.8
kPa;
σ’ = 68.8 kPa;
u = σ – σ’ = 18 x 10 = 180
kPa;
Mực nước ngầm hạ 8m:
Ngay sau khi thay đổi, ứng suất
hữu hiệu trong đất sét chưa
thay đổi:
312. m2
m2
m8
cát
2
/16 mkN
2
/4,20 mkNbh
2
/22; mkNSét bh
Đá
Mực nước ngầm hạ 8m:
- Khi nền đã ổn định:
- tại z = 0: σ = 0; u = 0; σ’
= 0;
- tại z = 2: σ = 2 x 16 = 32
kPa; u = 0; σ’ = σ – u =
32 kPa;
- tại z = 4: σ = 2 x 16 + 2 x
20.4 = 72.8 kPa; u = 2 x
10 = 20 kPa; σ’ = σ – u =
52.8kPa;
- tại z = 12: σ = 72.8 + 8 x
22 = 248.8 kPa;
u = 10 x 10 = 100 kPa;
σ’ = σ – u = 148.8 kPa;
313. m2
m2
m8
Đá
m6
?H
Đào hố xuống bao nhiêu
để không bùng nền?
- Ứng suất tổng tại đáy
lớp sẽ là:
σ = 22 x (12 – H)(kPa)
- Áp lực nước ở đáy hố là
u = 10 x 10 = 100 (kPa)
- Giải phương trình:
22(12 – H) = 100 theo H
ta được: H = 7.45m
- Với hệ số an toàn Fs =
1.25, chiều sâu đào là
nghiệm của phương
trình:
22 (12 – H) = 100 x 1.25
Hay H = 6.32 m
2
/22; mkNSét bh
314. Đề 1997:
- Khảo sát sự ổn định của
các phân tố đất nằm trên
trục ngang ở độ sâu 1m
và tìm điểm có nguy cơ
mất ổn định nhất, điểm an
toàn nhất.
• Cho công thức Michelle
tính ứng suất chính trong
bài toán phẳng có dạng:
m1
kPap 200
m2
kPa30=c;20=kN/m3;18.5= 0
m1
315. m1
kPap 200
m2
kPa30=c;20=kN/m3;18.5= 0
m1
Giải:
- Ứng suất gây lún:
kPahpp mgl 5.1815.18200.
- Xét điểm A nằm trên trục
đối xứng: 2=900
- Ứng suất chính tại A:
AAbtAbtA
)2sin2(
.
.
m
A
hp
z
- Lưu ý: trong công thức
đơn vị của là radiankPaA 5.1851
kPaA 9.693
317. - Xét điểm B nằm ở góc:
2=63.30
- Ứng suất chính tại B:
m1
kPap 200
m2
kPa30=c;20=kN/m3;18.5= 0
m1 2
B
kPaB 7.1521
kPaB 3.493
00
203.16 B
00
209.15 A
AB
- Điểm B không an toàn
bằng điểm A
318. Đề 1999:
- Do khai thác nước ngầm,
mực nước trong đất hạ
nhanh xuống độ sâu 6m
và ổn định tại đó.
- Hãy xác định định ứng
suất hữu hiệu tại các
điểm A (ở độ sâu 8m) và
B (ở độ sâu 12m),
Sét bão hòa nước
MNN1
Cát
MNN2
319. Sét bão hòa nước
MNN1
Cát
MNN2
Giải:
Trước khi hạ mực nước ngầm:
- Tại A:
σ = 16 x 3 + 19 x 5 = 143 kPa
u = 10 x 5 = 50 kPa
σ’ = σ – u = 143 – 50 = 93 kPa
- Tại B:
σ = 16 x 3 + 19 x 6 + 20 x 3 =
222 kPa
u = 10 x 9 = 90 kPa
σ’ = 222 – 90 = 132 kPa
320. Sét bão hòa
nước
MNN1
Cát
MNN2
Do thay đổi mực nước ngầm ứng suất
trong đất thay đổi theo thời gian. Hai
thời điểm đặc trưng cần được khảo
sát:
a) Ngay sau khi nước ngầm thay đổi
- Tại điểm A,
σ = 16 x 6 + 19 x 2 = 134 kPa
u = 10 x 2 = 20 kPa
σ’ = s – u = 134 – 20 = 114 kPa.
- Tại điểm B, ứng suất tổng thay đổi làm
thay đổi áp lực nước lỗ rỗng nhưng
chưa làm thay đổi ứng suất hữu hiệu:
σ = 16 x 6 + 19 x 3 + 20 x 3 = 213
kPa
σ’ = 132 kPa
u = σ – σ’ = 213 – 132 = 81 kPa
321. Sét bão hòa
nước
MNN1
Cát
MNN2
Khi thời gian đủ dài, nền ổn định dưới
sự thay đổi của mực nước:
tại điểm B:
+ σ = 213 kPa
+ u = 10 x 6 = 60 kPa
+ σ’ = σ – u = 213 – 60 = 153 kPa
Như vậy: ứng suất hữu hiệu tại điểm A
thay đổi ngay sau khi mực nước
ngầm trong đất bị hạ thấp (Do A
nằm trong đất cát)
ứng suất hữu hiệu tại điểm B không
thay đổi ngay sau khi mực nước
ngầm bị hạ. Sự thay đổi ứng suất hữu
hiệu tại B chỉ xảy theo thời gian và khi
thời gian đủ lâu để nước lỗ rỗng trong
đất có thể thoát hết ra ngoài (Do B
nằm trong đất sét)
322. Đề 2002:
- Một lớp cát e = 0.5, tỉ trọng
Δ = 2.67. Mực nước ngầm ở
độ sâu 3.9m. Trên mực
nước ngầm là đới bão hòa
mao dẫn với mực bão hòa
G = 1. Trên đới bão hòa
mao dẫn đất ở trạng thái
khô.
- Hãy tính và vẽ biểu đồ
phân bố ứng suất tổng, ứng
suất trung hòa và ứng suất
hữu hiệu σ’ theo chiều sâu
qua các điểm ABCD.
323. Giải:
Ứng suất tổng:
- tại A: σA = 0
- tại B: σB = γ.h1 = 17.8 x 2.5 =
44.5 kN/m2
- tại C: σC = σB + γbh.h2 = 44.5 +
21.13 x 1.4 = 44.5 + 29.58 =
74.1 kN/m2
- tại D: σD = σC + γbh.h3 = 74.1 +
21.13 x 5 = 179.8 kN/m2
Áp lực nước lỗ rỗng:
- tại A: uA = 0
- tại B: uB = - γ0.h1
= - 10 x 1.4 = - 14 kN/m2
- tại C: uC = 0
- tại D: uD = γ0.h3 = 10 x 5 = 50
kN/m2
u
u
325. Nước mao dẫn gây ra áp
lực nước lỗ rỗng u có giá
trị âm
326. Đề 2003:
- Một móng băng rộng 5m chôn
sâu 1m, tải trọng đáy móng p =
280 kN/m2. Nền đất có γ = 20
kN/m3, φ = 200, c = 25.5 kN/m2.
- Chấp nhận lời giải đàn hồi của
Michelle
- a) Khảo sát sự ổn định của các
điểm M1(x = 0; z = 1.25m); M2
(x = 0.28; z = 1.25m);
- b) Phân tích để xác định vị trí
tương đối của M1, M2 so với
vùng biến dạng dẻo phát triển
trong nền;
- c) Nhận xét phân tích về tính
hợp lí, xác thực của việc xác
định vùng biến dạng dẻo theo
cách làm trên.
1M
330. 330
Với nền đất ổn định,
tải trọng gây lún :
Pgl = ptx - hm
• Móng lxb = 2x3m
• Độ sâu : hm= 1,5 m
• Tải tập trung : N = 528 kN
• Đất = 18 kN/m3
331. 331
Các câu hỏi ôn tập chương 4
1. Các nguyên nhân gây ra ứng suất trong nền đất? (trang
137)
2. Nêu các thành phần ứng suất dưới đáy công trình. (trang
163). Nêu công thức tính tải trọng gây lún (công thức
IV.26)
3. Ứng suất trong đất nền gây ra bởi trọng lượng bản thân
tăng hay giảm theo chiều sâu?
4. Ứng suất gây lún tăng hay giảm theo chiều sâu?
332. 332
Chương 5: ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀNChươngChương 5:5: ĐĐỘỘ LLÚÚN CN CỦỦA ĐA ĐẤẤT NT NỀỀNN
Khái niệm độ lún – Tải trọng gây lún
Dự tính lún theo phương pháp đàn hồi
Dự tính lún theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố
333. LÚN VÀ CÁC KHÁI NIỆM
- Lún : Chuyển vị thẳng đứng của mặt đất hoặc đáy móng
- Lún lệch : Lún khác nhau ở các vị trí khác nhau
335. 335
Các thành phần lún. Sự phụ thuộc tốc độ lún
với hệ số thấm của đất
Lún tức thời : Do biến dạng nén đàn hồi của nước và đất
khi nước chưa kịp thoát đi (thường bỏ qua trong dự báo
lún)
- Lún cố kết : Do sắp xếp lại các hạt đất, thoát nước
- Lún từ biến (lún thứ cấp) khi ứng suất và áp lực lỗ rỗng
không đổi
-Thoát nước trong
đất càng nhanh
(giảm áp lực nước
lỗ rỗng u, tăng ứng
suất hữu hiệu) độ
lún phát triển càng
nhanh
336. Đất rời : lún tức thời = lún cuối cùng
Độ lún
Thời gian
lún tức thời = lún cuối cùng
Đất dính bão hòa nước :
lún cuối cùng = lún tức thời + lún cố kết + lún thứ cấp
Độ lún
Thời gian
lún cuối
cùng
lún thứ
cấplún cố kết
Lún tức thời rất bé
337. 337
DỰ TÍNH LÚN THEO MÔ HÌNH ĐÀN HỒI
- Phạm vi áp dụng :
+ Nền đồng nhất hoặc gần đồng nhất trong phạm vi chịu
lún (độ sâu từ 2-3 lần bề rộng móng);
+ Quan hệ tải trọng –lún gần tuyến tính (đất cát chặt vừa
trở lên, đất sét dẻo cứng trở lên);
- Có thể áp dụng để dự báo lún sơ bộ
338. 338
•Trường hợp tổng quát
•Khi M nằm trên mặt đất (z = 0)
Mô hình đàn hồi: Lún do lực tập trung P
y
x
z
M (x, y, z)
P
339. 339
Mô hình đàn hồi :
Lún do tải phân bố đều trên diện tích chữ nhật
• Độ lún tại góc :
• Độ lún tại tâm : 0
0
2
0 )1(
E
pb
ZO
c 20
b
l
2/l
p
x
y
),,( zyxM
cA
E
pb
Z
0
2
0 )1(
A
2/b
340. 340
Mô hình đàn hồi : Lún dưới đáy móng
Xem như móng tuyệt đối cứng, các điểm dưới móng lún
như nhau
const
gl
E
bp
s
0
2
0 )1(
- E0 có thể xác định bằng:
+ thí nghiệm bàn nén hiện
trường
+ nén một chiều trong phòng
thí nghiệm
+ thí nghiệm SPT, CPT
- 0 tra bảng theo tỷ số l/b
mh
txp
bl
343. Mô hình đàn hồi : Lún của một lớp đất giới hạn
k
E
bp
s
gl
.
)1(
0
2
0
)/;/( bhblfk
00 ,E
bl
p
h
344. Mô hình đàn hồi : Lún của nhiều lớp đất
0201, E
bl
p
1h
0202 , E
0303 , E
2h
3h
1H
1H
3H
1
01
2
01
1 .
)1(
k
E
bp
s
gl
n
isS
1
).(
)1(
12
02
2
02
2 kk
E
bp
s
gl
).(
)1(
23
03
2
03
3 kk
E
bp
s
gl
)/;/( 11 bHblkk
)/;/( 22 bHblkk
)/;/( 33 bHblkk
345. TÍNH LÚN THEO
MÔ HÌNH NÉN
LÚN MỘT
CHIỀU
0 0eKhi chưa xây
dựng công trình
1 1eKhi đã xây
dựng công trình
Độ lún h
e
ee
s .
1 0
10
ae
0 1
)( 0101 aee
O
00 ,E
p
h
Áp dụng cho móng
có bề rộng lớn, nền
đất đồng nhất có
chiều dày nhỏ
346. PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG
LỚP PHÂN TỐ
z
v
01
0
Ứng suất
gây lún
ih
i0 ie0
Khi chưa xây
dựng công trình
i1 ie1
Khi đã xây
dựng công trình
Độ lún phân tố
i
i
ii
i h
e
ee
s .
1 0
10
Độ lún móng
n
i
isS
1
347. 347
PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN
TỪNG LỚP PHÂN TỐ
Chia đất dưới đáy móng
ra thành các lớp chiều dầy
nhỏ (xấp xỉ = 1/4b), xem
trong mỗi lớp ứng suất
phân bố đều (lớp phân
tố). Độ lún của nền = tổng
độ lún các lớp phân tố
1. Tính, vẽ biểu đồ ứng suất theo
độ sâu do trọng lượng bản thân
gây ra:
3. Tính, vẽ biểu đồ ứng suất do tải
trọng gây ra :
4. Tính vẽ biểu đồ ứng suất tổng
cộng:
5. Xác định ứng suất ở giữa các lớp
phân tố:
6. Tính :
7. Tính độ lún từng lớp
8. Tính độ lún nền
),()(0 zfz
glkp
)()()( 01 zzz
i0 i1
)( 00 ii fe )( 11 ii fe
z
v
01
0
Ứng suất
gây lún
ih
z
v
01
0
Ứng suất
gây lún
ih
348. - Trường hợp các lớp đất không có thí nghiệm nén lún e-p, ta
xác định độ lún theo công thức:
i
n
i i
i
H
E
S
1 0
.
- E0i có thể xác định từ các thí nghiệm SPT, CPT
- Đối với đất thường, móng được xem là tắt lún ở độ sâu z
khi:
0.2,0
- Đối với đất yếu (E< 5 MPa), móng được xem là tắt lún ở độ
sâu z khi:
0.1,0
8,0
350. 350
• lxb = 4 x 2,5 (m); = l/b = 1,6
• Tại điểm giữa móng, cường độ tải tiếp xúc :
• Tải trọng gây lún tương ứng:
2. Tính ứng suất dưới đáy móng
358. 358
Các câu hỏi ôn tập chương 5
1. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra biến dạng nền. Định
nghĩa thế nào là lún công trình. (p.165)
2. Nêu các thành phần các thành phần lún của nền đất.
(p.165);
3. Với một móng chữ nhật có kích thước lxb, phạm vi chịu
lún của nền có chiều dày bao nhiêu?
4. Tại sao trong phương pháp dự tính lún theo phương
pháp lớp phân tố, chúng ta phải chia nhỏ các lớp đất
dưới đáy móng trong vùng chịu lún
359. Đề 1999:
Hãy xác định độ sâu
đặt móng để không gây
lún tầng đất sét
2
3
/200
;/20,
mkN
mkNSét
c
Cát
mh 32
3
/19, mkNCát
mh 61
2
/200 mkNp
mH5.7
mH
)2sin2(
.
mhp
mgl hpp .
Chiều sâu tắt lún – chỉ số OCR
361. Đề 2005:
Lớp sét không thấm nước, e = 0.55, Δ = 2.78, W =15%. Hỏi:
a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?
b) Xác định u tại điểm N khi gia tải ở mức đáy móng p = 100
kN/m2 với chiều sâu đặt móng hm = 1.5m.
Ổn định đẩy trồi hố móng
362. a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?
Điều kiện ổn định: tổng ứng suất do trọng lượng đất = áp lực
nước đẩy nổi:
γ.(6 - hm) ≥γ0.hw; γ = Δ.0 (1 +w)/(1 + e) = 20.8 kN/m3
hw = 8 → hm ≤ 2.12m. Vậy chiều sâu đào tối đa là 2.12m
363. b). Xác định um khi p =
100kPa, hm =1.5m
Ngay sau khi gia tải
toàn bộ tải trọng gây
ra áp lực nước lỗ
rỗng dư: Δu = Δσ1.
Tổng áp lực nước lỗ
rỗng u = Δu + u0
Khi nền đã ổn
định, áp lực nước tại N;
uN = 80 kN/m2.
)2sin2(
.
mhp
2
00 /808.10. mkNhu w
364. Đề 2005:
Lớp sét không thấm nước, e = 0.55, Δ = 2.78, W =15%. Hỏi:
a) Hmmax =? để đáy móng ổn định?
b) Xác định u tại điểm N khi gia tải ở mức đáy móng p = 100
kN/m2 với chiều sâu đặt móng hm = 1.5m.
365. 365
Chương 6: SỨC CHỊU TẢI ĐẤT NỀNChươngChương 6:6: SSỨỨC CHC CHỊỊU TU TẢẢI ĐI ĐẤẤT NT NỀỀNN
Khái niệm sức chịu tải đất nền
Công thức Terzaghi
366. 366
KHÁI NIỆM VỀ SỨC CHỊU TẢI
Sức chịu tải của nền là khả năng nhận tải mà không gây ra
hiện tượng mất ổn định cho nền và công trình
367. 367
Thí nghiệm nén hiện trường
Các trường hợp phá hoại : a) Phá hoại hoàn toàn; b) Phá
hoại cục bộ; c) Pháp hoại do ép lún
369. 369
Các giai đoạn phá hoại đất nền: giai đoạn nén chặt, giai
đoạn trượt cục bộ, giai đoạn phá hoại hoàn toàn
Các giai đoạn chịu tải
370. Phương pháp cân bằng giới hạn
- Điểm M ở trạng thái cân bằng
giới hạn khi hai đồ thị tiếp xúc
nhau;
- Điểm M ở trạng thái cân bằng
bền khi đồ thị nằm thấp hơn
đường giói hạn
ctggh .
c
tgcc /
Điểm M ở trạng
thái ổn định
Điểm M ở trạng thái cân
bằng giới hạn
3 1
371. ctggh .
c
tgcc / Điểm M ở trạng
thái ổn định
Điểm M ở trạng thái cân
bằng giới hạn
3 1
2.c.cotg3σ1σ
3σ
1
σ
sin
- : Điểm M ở trạng thái cân bằng bền
- : Điểm M ở trạng thái cân bằng giới hạn
379. [p] theo TCVN 9362 : 2012 (áp lực tính toán
không phụ thuộc l)
Giải hệ có :
Độ sâu
vùng biến
dạng dẻo z
380. - m1, m2 : hệ số điều kiện làm việc của đất và công trình;
- ktc : hệ số tin cậy các chỉ tiêu cơ lý của đất ( ktc = 1 nếu thí
nghiệm thực hiện trên mẫu nguyên dạng, ktc = 1,1 nếu thí
nghiệm lấy theo thống kê)
- A, B, D là các hệ số phụ thuộc
).....(
.
][ 21
cDhBbA
k
mm
pR
tc
TCVN : Nếu độ sâu khu vực biến dạng dẻo không quá 1/4
chiều rộng b của đáy móng băng, thì biến dạng của nền có
thể kiểm tra theo công thức tính lún của lý thuyết nền biến
dạng tuyến tính.
Có nghĩa là, khi tính toán biến dạng của nền theo công thức
tính lún của lý thuyết nền biến dạng tuyến tính phải thỏa mãn
điều kiện:
][ pptx
381. Ví dụ:
1). Dữ liệu thiết kế (công trình, tải trọng, địa chất):
- Tên công trình : Trường ...
- Đặc điểm kết cấu : Kết cấu nhà khung ngang BTCT, kết
hợp tường chịu lực
- Tải trọng tính toán dưới chân cột:
Cột C1 (0,3x0.5m):
N0
tt = 82T ; M0
tt = 10,5 Tm ; Q0
tt = 3,2 T
- Tải trọng tiêu chuẩn dưới chân cột:
N0
tc = N0
tt /n; M0
tc = M0
tt /n; Q0
tc = Q0
tt /n
(n là hệ số vượt tải gần đúng có thể lấy chung n = 1,1 - 1,2 ở
đây chọn n = 1,15).
N0
tc = 71,3T ; M0
tc = 9,1Tm; Q0
tc = 2,8 T
b). Công trình, tải trọng
a). Các tiêu chuẩn sử dụng : TCVN 9362:2012,
TCVN 5574 : 2012
382. ∞1003
4.24002
1.22001
độ dày (m)số hiệuLớp đấtc). Địa chất
- Số lớp đất : 3 lớp
- Mực nước ngầm : 10m
Lưu ý: Trong
ví dụ này
các số liệu
địa chất chỉ
có một giá trị
duy nhất,
trong thực tế
phải dùng
các giá trị
tiêu chuẩn
và tính toán
theo TCVN
9362:2012
383. - Tên đất : Chỉ số dẻo A = Wnh – Wd = 30 -23.5 = 6.5 < 7, đất
thuộc loại cát pha
- Trạng thái : Độ sệt B = (W – Wd)/A = 0.77, đất trạng thái
dẻo
- Sức kháng xuyên tĩnh qc: qc = 0.4 MPa
- Chỉ số SPT N: N = 3
- Hệ số rỗng tự nhiên: e0
193.01
8.1
)285,01.(1.68,2
1
)1(
0
W
e n
Lớp đất 1 là đất yếu
384. - Tên đất : Chỉ số dẻo A = Wnh – Wd = 16, đất thuộc loại sét
pha
- Trạng thái : Độ sệt B = (W – Wd)/A = 0.19 <0.25, đất trạng
nửa cứng
- Sức kháng xuyên tĩnh qc: qc = 2,9 MPa
- Chỉ số SPT N: N = 14
- Hệ số rỗng tự nhiên: e0
845.01
)1(
0
W
e n
Lớp đất 2 là đất tốt
385. - Tên đất : Lượng hạt có cỡ > 0,5 mm chiếm 1+ 2+ 21 + 36 =
60% >50% Đất cát thô (cát to)
- Trạng thái : Có qc = 7,8 MPa = 780 T/m2 , đất cát thô ở
trạng thái chặt vừa ( 50 < qc < 150 kG/cm2 ). Lấy e0 = 0.67
- Góc ma sát trong : Tra bảng ứng với qc = 780 T/m2, =
300 ÷ 330 (lấy giá trị nhỏ ứng với cát bụi và trạng thái độ chặt
nghiêng về phía xốp, giá trị lớn ứng với cát thô chặt vừa)
Lớp đất 3 là đất tốt
386. Một số chỉ tiêu khác:
- Hệ số nén lún:
200100
200100
21
pp
ee
a
- Mô đun biến dạng: cs qE 0
: Tra bảng phụ thuộc loại đất và qc
Độ lún cho phép Sgh= 8cm
Tra tiêu chuẩn TCVN 9362:2012, Độ lún cho phép đối với
nhà khung chèn tường Sgh = 8 cm & chênh lún tương đối cho
S = 0,2%
387. - Mô đun biến dạng: cs qE 0
: Tra bảng phụ thuộc loại đất và qc
388.
389. 1.2m
Lớp đất 3 là đất tốt
Lớp đất 2 là đất tốt
Lớp đất 1 là đất yếu
4.2m
390. 2). Chọn phương án nền móng
Tải trọng công trình không lớn, nền đất nếu bóc bỏ lớp trên
có thể coi là tốt. Vì vậy đề xuất phương án móng nông trên
nền tự nhiên (đặt móng lên lớp đất 2).
3). Vật liệu móng, giằng
- Chọn bê tông 250#, Rb = 1100 T/m2, Rbt =88 T/m2.
- Thép chịu lực: AII, Ra =28000 T/m2.
- Lớp lót: bê tông nghèo, mác thấp 100#, dày 10cm.
- Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày > 3cm.
391. 3). Chọn chiều sâu chôn móng h
Ở đây lớp 1 yếu dày 1,2 m, chọn h =1,4 m. Chú ý: móng nên nằm trên mực
nước ngầm, nếu mực nước ngầm nông thì phải có biên pháp thi công thoát
nước hợp lý.
1.2m1.2m
Lớp đất 3 là đất tốt
Lớp đất 2 là đất tốt
Lớp đất 1 là đất yếu
1.4m
4.2m
QMN ;;
392. 3). Chọn kích thước đáy móng lxb
Chọn b = 1,8m
Cường độ tính toán của đất nền:
- Xem công trình có kết cấu cứng, lấy m1=1.2, m2 = 1. Do sử
dụng kết quả thí nghiệm lấy từ mẫu đất nơi xây dựng nên lấy
ktc =1. Do không có tầng hầm nên h0 =0.
- Với = 160, tra bảng A = 0.36, B = 2.43, D = 5.
3
21
2211
/81,1
2,02,1
2,0.88,12,1.8,1
mT
hh
hh
2
/451,24)6,2.581,1.4,1.43,288,1.5,1.36,0(
1
2,1.1
mTRtc
).....(
.
][ 21
cDhBbA
k
mm
pR
tc
393.
394.
395. Diện tích sơ bộ đáy móng:
202
25,3
4,1.81,1451,24
3,71
m
hR
N
bF
m
tc
Chọn KF = 1.2 với KF = 1.1÷1.5
8.1
FK
b F
Chọn =l/b = 1.2 trong khoảng (1+e) đến (1+2e), với e =
M/N =0,13
Chọn b =1.8m, l = 2.2m
396. 4). Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng
200
/26,214,1.2
2,2.8,1
1,73
mTh
lb
N
lb
WN
F
N
p m
tctctc
tc
tb
2
22
00
max /756,27
2,2.8,1
)5,0.8,21,9.(6
26,21
).(6
mT
bl
hQM
pp m
tctc
tc
tb
tc
Sơ bộ chọn chiều cao đài móng hm = 0.5m
Thỏa mãn các điều kiện:
2
22
00
min /02,14
2,2.8,1
)5,0.8,21,9.(6
26,21
).(6
mT
bl
hQM
pp m
tctc
tc
tb
tc
tc
tc
tb Rp tc
tc
Rp 2.1max 0min tc
p
397. Kiểm tra điều kiện kinh tế:
05.0053,0
451,24.2,1
765,27451,24.2,1
.2,1
.2,1 max
tc
tc
tc
R
pR
398. 5). Kiểm tra biến dạng nền Áp lực gây lún:
2
'
/73,184,1.81,126,21 mT
hpp II
tc
tbgl
Chia lớp phân tố:
Chia nhỏ các lớp đất
với chiều dày hi ≤ b/4.
Càng gần đáy móng
chia càng bé
Công thức tính lún:
