Ví dụ bài tập lớn cơ đất

1. tr­êng ®¹i häc ..........
bé m«n c¬ häc ®Êt - nÒn mãng
------------- --------------
bµi tËp lín
c¬ häc ®Êt
Gi¸o viªn h­íng dÉn:
Sinh viªn thùc hiÖn:
M· sè sinh viªn:
Líp qu¶n lý:
Líp cò (nÕu cã):
§Ò sè:
2013

2. 1
bµi tËp lín
m«n häc : c¬ häc ®Êt
Hä vµ tªn : M· sè :
Líp :
I. Sè LIÖU :
Mãng ®¬n cøng d­íi cét ( t¶i träng cã vÞ trÝ nh­ h×nh vÏ )
II. yªu cÇu :
1. Ph©n lo¹i ®Êt (x¸c ®Þnh tªn ®Êt vµ tr¹ng th¸i), chän chiÒu s©u ch«n mãng h
2. X¸c ®Þnh s¬ bé kÝch th­íc mãng ( a x b ) theo ®iÒu kiÖn p  [p] .
- ¸p lùc trung b×nh d­íi mãng p =
ba
N0

+ tbγ .h ( tbγ = 2 T/m3
)
- Søc chÞu t¶i cña nÒn [p] =
s
u
F
p
, trong ®ã pu – t¶i träng cùc h¹n cña nÒn .
Fs – hÖ sè an toµn.
3. TÝnh vµ vÏ biÓu ®å øng suÊt hiÖu qu¶ ph©n bè trong nÒn do t¶i träng b¶n
th©n vµ t¶i träng ngoµi g©y ra.
4. TÝnh lón æn ®Þnh t¹i t©m mãng.
gi¸o viªn h­íng dÉn
Nguyễn Đình Cảnh
Trô ®Þa chÊt ( nÒn 3 líp)

3. 2
I. Tµi liÖu thiÕt kÕ:
I.1. Tµi liÖu c«ng tr×nh:
T¶i träng tÝnh to¸n d­íi ch©n c«ng tr×nh t¹i cèt mÆt ®Êt:
;0,16;117 TmMTN tt
o
tt
o 
T¶i träng tiªu chuÈn:
n
N
N
tt
otc
o 
n
M
M
tt
otc
o 
( n: HÖ sè v­ît = 1,1 ®Õn 1,25; ë ®©y lÊy = 1,15)
KÕt qu¶:
TN tc
o 102 TmM tc
o 91,13
I.2 Tµi liÖu ®Þa chÊt c«ng tr×nh:
Ph­¬ng ph¸p kh¶o s¸t: Khoan lÊy mÉu thÝ nghiÖm trong phßng
ThÝ nghiÖm hiÖn tr­êng: CPT; SPT
Khu vùc x©y dùng, nÒn ®Êt gåm 3 líp nh­ sau:
Líp 1: Sè hiÖu 200 dµy h1=1,3m
Líp 2: Sè hiÖu 400 dµy h2= 4m
Líp 3: Sè hiÖu 100 rÊt dµy.
Mùc n­íc ngÇm ë ®é s©u 10 m
II. §¸nh gi¸ nÒn ®Êt
Líp 1: Sè hiÖu 200 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau:
TÝnh c¸c chØ tiªu kh¸c:
- HÖ sè rçng tù nhiªn:
913,01
8,1
)285,01.(1.68,2
1
)1(.






 W
e n
o
- HÖ sè nÐn lón: 21a ?
kpa
a
1
10.031,0
100200
741,0772,0 2
21

 



- ChØ sè dÎo:
A= %5,6%5,23%30  dnh WW
→ ®Êt c¸t pha
W
%
Wnh
%
Wd
%

T/m3


®é
c
Kg/cm2
KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi
P(Kpa)
qc
(MPa)
N60
50 100 150 200
28,5 30 23,5 1,80 2,68 100
0,08 0,819 0,772 0,755 0,741 0,4 3

4. 3
- §é sÖt: 77,0
5,6
5,235,28





A
WW
B d → tr¹ng th¸i: dÎo
- KÕt qu¶ CPT: 2
/404,0 mTMpaqc 
- KÕt qu¶ SPT: 360 N
- M« ®uyn biÕn d¹ng: co qE .
C¸t pha cã 2
/40 mTqc  gÇn ®óng ta chän 5 vËy : 22
/200/40.5. mTmTqE co  
NhËn xÐt: ®Êt c¸t pha cã: 913,0oe 77,0B
2
/200 mTEo 
2
/08,0 cmkgc  ; o
10
2
/404,0 mTMpaqc 
360 N
§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng kh«ng tèt
Líp 2: Sè hiÖu 400 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau:
TÝnh c¸c chØ tiªu kh¸c:
- HÖ sè rçng tù nhiªn:
845,01
88,1
)28,01.(1.71,2
1
)1(.






 W
e n
o
- HÖ sè nÐn lón: 21a
kpa
a
1
10.021,0
100200
792,0813,0 2
21

 



- ChØ sè dÎo: %16%25%41  dnh WW
→ ®Êt sÐt pha
- §é sÖt: 19,0
16
2528





A
WW
B d → tr¹ng th¸i: nöa cøng
- KÕt qu¶ CPT: 2
/2002 mTMpaqc 
- KÕt qu¶ SPT: 1460 N
- M« ®uyn biÕn d¹ng: co qE .
SÐt pha cã 2
/200 mTqc  gÇn ®óng ta chän 6 vËy : 22
/1200/200.6. mTmTqE co  
NhËn xÐt: ®Êt sÐt pha cã: 845,0oe ; 19,0B
2
/1200 mTEo 
2
/28,0 cmkgc  ; o
17
2
/2002 mTMpaqc 
1660 N
§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng t­¬ng ®èi tèt
W
%
Wnh
%
Wd
%

T/m3


®é
c
kg/cm2
KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi
P(Kpa) qc
(Mpa)
N60
100 200 300 400
28 41 25 1,88 2,71 170
0,28 0,813 0,792 0,778 0,768 2,0 16

5. 4
Líp 3: Sè hiÖu 100 cã c¸c chØ tiªu c¬ lý nh­ sau:
L­îng cì h¹t > 0,5mm chiÕm: 1+2+21+36=60%>50% c¸t th«
KÕt qu¶ CPT: 2
/7808,7 mTMpaqc 
Tra b¶ng ch­¬ng thÝ nghiÖm hiÖn tr­êng – s¸ch c¬ ®Êt
c¸t ë tr¹ng th¸i chÆt võa
Do c¸t ë s©u kh«ng lÊy ®­îc mÉu nguyªn d¹ng do ®ã dung träng tù nhiªn cña c¸t cã thÓ tÝnh
dùa vµo e trong ®ã e gÇn ®óng chän dùa vµo b¶ng ph©n lo¹i ®é chÆt cña c¸t Th¹ch anh:
B¶ng ch­¬ng 1 – S¸ch C¬ ®Êt
C¸t chÆt võa 2
/780 mTqc 
67,0oe
1
)1(.




 W
e n
o  3
/89,1
67,01
)2,01.(1.63,2)1.(.
mT
e
W
o
n 







§é b·o hoµ: 785,0
67,0
2,0.63,2.



oe
W
G ®Êt Èm gÇn no n­íc
M« ®uyn biÕn d¹ng: co qE .
2
/780 mTqc 2 2
/1560780.2 mTEo 
ë ®é s©u >5m cã thÓ chän o
33
C¸t th«, chÆt võa: 2
/7808,7 mTMpaqc 
1760 N
o
33
2
/1560 mTEo 
§Êt cã tÝnh chÊt x©y dùng tèt
Trong ®Êt c¸c cì h¹t d(mm) chiÕm (%)
W
%
 qc
Mpa
N60
>10 10 5 5  2
2
1
1 
0,5
0,5
0,25
0,25
0,1
0,1
0,05
0,05
0,02
<0,0
2
- 1 2 21 36 25 7 3 3 2 20 2,63 7,8 17

6. 5
Trô §Þa chÊt:
C¸t pha
200dÎo
SÐt pha
Nöa cøng
C¸t th«
ChÆt võa
400
100
13004100
NhËn xÐt chung:
Líp ®Êt trªn kh¸ yÕu, nh­ng máng, chØ dµy 1,3m; líp 2 vµ 3 tèt dÇn cã kh¶ n¨ng lµm nÒn cho
c«ng tr×nh.
II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ:
II.1. Ph­¬ng ¸n nÒn mãng:
II.3.Chän chiÒu s©u ®Æt mãng:
Líp 1: §Êt xÊu, víi t¶i träng c«ng tr×nh nh­ trªn cã thÓ ®Æt mãng vµo líp 2.
hm: tÝnh tõ mÆt ®Êt tíi ®¸y mãng (kh«ng kÓ líp bª t«ng lãt mãng)
ë ®©y líp ®Êt yÕu 1 dµy 1,3m ta chän hm=1,4m
II.4.S¬ bé x¸c ®Þnh kÝch th­íc cét vµ ®¸y mãng:
Gi¶ thiÕt mãng cã kÝch th­íc: b =2,0m; hm=1,4m; l = .b;
trong ®ã: )21()1( ee  ; e: lµ ®é lÖch t©m
136,0
117
16

N
M
e
Chän  trong kho¶ng tõ:1+e=1,16 ®Õn 1+2.e=1,32
 = 1,2; vËy l = .b = 1,2 . 2m = 2,4m. Chän l=2,4m
C¸t pha, dÎo : =1,8T/m3
; =2,68 ;  = 100
; c=0,8 T/m2
,
B = 0,77; e0 =0,913 ; qc = 40 T/m2
; N60=3; Eo = 200T/m2
SÐt pha,nöa cøng : =1,88T/m3
; =2,71 ; = 170
; c=2,8 T/m2
,
B = 0,19; e 0 =0,845 ; qc = 200 T/m2
; N60=16; Eo=1200T/m2
C¸t to, chÆt võa: =1,89T/m3
; =2,63 ;  = 330
e0 =0,67; E0 = 2
/1560 mT ; qc = 780 T/m2
; N60=17

7. 6
1.TÝnh to¸n ¸p lùc tiÕp xóc d­íi ®¸y mãng:
1, Do t¶i träng tiªu chuÈn g©y ra:
2
/248,225,21
4,1.2
4,2.2
102
.
mT
h
F
N
p mtb
tc
o




2
2max /25,31
4,2.2
6.91,13
24 mT
W
M
pp
tc
o


2
2min /75,16
4,2.2
6.91,13
24 mT
W
M
pp
tc
o


2, ¸p lùc g©y lón:
2
1 /5,2152,2244,1.8,124. mThpp mgl 


2. KiÓm tra kÝch th­íc ®¸y mãng:
2.1: KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn søc chÞu t¶i cña nÒn:
§iÒu kiÖn kiÓm tra: Rp 

Rp 2,1max 
GÇn ®óng coi lµ t¶i th¼ng ®øng ( tøc lµ 0 ) Søc chÞu t¶i cña nÒn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc
cña Terzaghi:
ccqqgh NcSNqSNbSP ........5,0   
Trong ®ã: 83,0
4,2
2
.2,012,01 
l
b
S
1qS
17,1
4,2
2
2,012,01 
l
b
Sc
o
17 tra b¶ng s¸ch c¬ ®Êt: 14,3N ; 77,4qN ; 3,12cN
2
/2,573,40129,43,12.8,2.17,177,4.4,1.8,1.114,3.2.88,1.83,0.5,0 mTPgh 
;
s
gh
F
P
R  2sF ;  2
/6,28
2
2,57
mTR 
22
/6,28/24 mTRmTp 

222
max /3,34/6,28.2,1.2,1/25,31 mTmTRmTp 
VËy kÝch th­íc trªn ®¹t vÒ yªu cÇu c­êng ®é.
2.2.KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng cña nÒn:
Dïng ph­¬ng ph¸p céng lón tõng líp ®Ó tÝnh ®é lón tuyÖt ®èi cña mãng.
Víi ®Êt cã kÕt qu¶ nÐn Ðp - §Êt dÝnh: 
 


n
i
i
i
ii
n
i
i h
e
ee
SS
1 1
21
1 1
Qo
No
Mo
2400
2000
±0.000
-1.400

8. 7
Víi ®Êt cã kh«ng kÕt qu¶ nÐn Ðp - §Êt rêi: 


n
i
gl
zi
oi
ii
E
h
S
1


Chia c¸c líp ®Êt d­íi ®¸y mãng trong ph¹m vi chiÒu dµy nÐn lón thµnh c¸c líp ph©n tè cã
chiÒu dµy
4
b
hi  ; ë ®©y mãng cã b=2m ta chia c¸c líp ®Êt dµy 0,5m
¸p lùc g©y lón trung b×nh t¹i ®¸y mãng: 2
/5,21 mTpgl 
VÏ biÓu ®å ¸p lùc b¶n th©n: )( imibti zh  
VÏ biÓu ®å øng suÊt phô thªm: pkozi 
C¸t pha
200dÎo
SÐt pha
Nöa cøng
C¸t th«
ChÆt võa
400
100
13004100
tc
Qo
tc
No
tc
Mo ±0.000
-1.400
500500500500500500500500500500
2,52T/m2
3,46T/m2
4,4T/m2
5,34T/m2
6,28T/m2
7,22T/m2
8,16T/m2
9,1T/m2
10,04T/m2
10,985T/m2
21,5T/m2
20,19T/m2
15,91T/m2
11,46T/m2
8,15T/m2
5,29T/m2
4,47T/m2
3,46T/m2
2,73T/m2
2,13T/m2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
 bt Z
KÕt qu¶ tÝnh to¸n øng suÊt lËp thµnh b¶ng sau:
Líp §iÓm
tÝnh
)(mzi )/( 2
mTbt
b
a
b
z ok pkozi
I 0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
2,52
3,46
4,4
5,34
6,28
7,22
8,16
9,1
10,04
1,2
-
-
-
-
-
-
-
-
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
1
0,939
0,74
0,533
0,379
0,246
0,208
0,161
0,127
21,5
20,19
15,91
11,46
8,15
5,29
4,47
3,46
2,73
II 9 4,5 10,985 - 2,25 0,099 2,13

9. 8
TÝnh ®é lón:
a, X¸c ®Þnh chiÒu s©u vïng chÞu nÐn: ë chiÒu s©u z=4,5m ( øng víi ®iÓm 9)
øng suÊt b¶n th©n 2
9 /985,10 mTbt 
øng suÊt phô thªm 2
9 /13,2 mTz 
Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: btz 
5
1
 ; VËy ta lÊy chiÒu s©u vïng chÞu nÐn mHc 5,4
b, TÝnh ®é lón:
Líp 1: §Êt dÝnh: 
 


n
i
i
i
ii
n
i
i h
e
ee
SS
1 1
21
1 1
ii ee 21 ; hÖ sè rçng cña ®Êt øng víi ii pp 21 ;
2
)1(
1
btiibt
ip
 


; ziii pp

 12
2
)1( ziiz
zi





ih chiÒu dµy tÇng ®Êt thø: i
Líp 2: §Êt c¸t: 



n
i
zi
oi
ii
E
h
S
1


; 8,0
KÕt qu¶ tÝnh to¸n tr×nh bµy trong b¶ng sau:
TÇng )(mhi ip1
zi

 ziii pp

 12
ie1 ie2 )(mSi
1
2
3
4
5
6
7
8
0,5
-
-
-
-
-
-
-
2,99
3,93
4,87
5,81
6,75
7,69
8,63
9,57
20,845
18,05
13,685
9,805
6,72
4,88
3,965
3,095
23,835
21,98
18,555
15,615
13,47
12,57
12,565
12,545
0,824
0,823
0,822
0,821
0,820
0,819
0,817
0,814
0,788
0,790
0,796
0,802
0,806
0,808
0,811
0,812
0,009
0,009
0,007
0,005
0,004
0,003
0,002
0,0006
S1= 0,0396m
TÇng )(mhi
zi


oE )(mSi
9 0,5 2,43 1560 0,0001
S2= 0,0001m
S=S1+S2 4cm <  cmS 8