Bai tap Dia chat cong trinh 2009 docx

BÀI TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH
Bài 1
Mẫu đất rời có độ ẩm 22,5%, trọng lượng thể tích 18,6kN/m
3
, trọng lượng riêng
27kN/m
3
. Trọng lượng thể tích khô ở trạng thái chặt nhất là 17,1kN/m
3
, ở trạng thái xốp nhất
là 13,6kN/m
3
. Xác định trạng thái của mẫu đất.
Bài 2
Chứng minh công thức:
W
c
+
=
1
γ
γ
và
)1( n
sc
−=
γγ
Mẫu đất ở trạng thái tự nhiên cân nặng 119,4g, sau khi sấy khô hoàn toàn cân nặng 98g. Giới
hạn chảy và giới hạn dẻo của đất lần lượt là 31% và 19%. Xác định tên và trạng thái của đất.
Bài 3:
Hai mẫu đất thí nghiệm cho các kết quả sau:

∆ γ
C
(kN/m
3
)
W (%) W
L
(%) W
P
(%)
Mẫu 1 2,7 16,5 21 45 25,8
Mẫu 2 2,68 15,8 20,5 38,7 20
1. Hãy so sánh hàm lượng hạt sét của hai mẫu đất.
2. Tính độ rỗng, độ bão hòa, độ sệt của hai mẫu đất.
Bài 4
Một tầng sét pha có hệ số rỗng 0,8; trọng lượng thể tích tự nhiên 17,6kN/m
3
. Hãy tính
thể tích nước cần thêm vào 500m
3
để đất đạt trạng thái bão hòa nước (S
r
=1).
Bài 5:
Chứng minh công thức:
n
n
e
−
=

1
;
1−=
C
S
e
γ
γ
Hãy tính hệ số rỗng và độ rỗng của mẫu đất có thể tích 60cm
3
, sau khi sấy khô hoàn
toàn mẫu có khối lượng 89,9g. Tỷ trọng của đất là 2,72, cho g = 10m/s
2
.
Bài 6
Thí nghiệm mẫu đất mùa khô cho biết trọng lượng riêng 27kN/m
3
, trọng lượng thể tích
tự nhiên 16,5kN/m
3
, trọng lượng thể tích khô 14,6kN/m
3
, giới hạn chảy 43,2%, giới hạn dẻo
20%.
1. Xác định tên và trạng thái của đất.
2. Vào mùa mưa, khi nước chứa đầy lỗ rỗng của đất thì trọng lượng thể tích của đất tăng
bao nhiêu? Trạng thái của đất thay đổi như thế nào?
Bài 7:
Một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên cân nặng 120g, thể tích 65cm
3

. Thêm 10ml nước vào
mẫu đất, đất đạt trạng thái giới hạn chảy. Sấy đất đến trạng thái giới hạn dẻo, khối lượng mẫu
đất còn 96g. Khi sấy khô hoàn toàn khối lượng mẫu đất còn lại 90g. Tỷ trọng của đất là 2,68.
Xác định trọng lượng thể tích tự nhiên của đất, trọng lượng thể tích khô, trọng lượng thể tích
no nước, trọng lượng thể tích đẩy nổi của đất, gọi tên và xác định trạng thái của đất.
Bài 8
Bộ môn Địa kỹ thuật
1
Thí nghiệm nén đất trong phòng, mẫu đất cao 20mm, độ lún theo đồng hồ đo biến
dạng là 6mm. Mẫu đất thí nghiệm có trọng lượng thể tích tự nhiên 18,6kN/m
3
, độ ẩm tự nhiên
21%. Giả sử độ ẩm của đất không đổi khi bị nén, hãy xác định trọng lượng thể tích khô của
mẫu đất trước và sau khi thí nghiệm nén như trên.
Bài 9
Mẫu đất có tiết diện 105cm
2
, cao 25cm. Thí nghiệm cho nước thấm qua mẫu dưới tác
dụng của áp lực nước thấm không đổi là 85cm. Sau 5 phút, lượng nước thấm qua mẫu đất thu
được là 700cm
3
. Hỏi hệ số thấm của mẫu đất là bao nhiêu mét/ngày (1ngày=24h).
Bài 10
Mẫu đất sét có chiều cao h
0
=2,54cm, tiết diện ngang 50cm
2
. Thí nghiệm nén không nở
hông cho kết quả sau:
Áp lực nén (kN/m

2
) 0 50 100 200 400
Độ lún (µm)
0 1220 1590 2020 2210
Nén xong, sấy khô mẫu đất, khối lượng còn lại là 180g, tỷ trọng của đất là 2,68.
1. Vẽ đường cong nén của đất.
2. Xác định hệ số nén lún (a), môđun biến dạng (E
o
) của đất trong khoảng áp lực 50-
100kN/m
2
, lấy hệ số Poisson ν=0,35.
Bài 11:
Trong khu đất xây dựng bố trí 2 giếng
khoan. Cao trình miệng các giếng khoan là 28m.
Đáy cách nước ở cao trình 0m. Mực nước ổn định
trong giếng khoan (1) và (2) cách mặt đất 2m và
6m. Hệ số thấm của đất đá k = 19m/ngày.
1. Tính lưu lượng riêng của dòng ngầm.
2. Vẽ đường cong hạ thấp mực nước bằng các
giá trị tại x = 9; 12; 15; 30; 45m.
3. Cách mặt cắt (1) 30m đào hố móng sâu
5,5m. Hỏi nước có chảy vào hố móng
không? Nếu có tính vận tốc nước chảy vào
hố móng và kiểm tra xem có thể xảy ra cát
chảy vào hố móng không. Biết tỷ trọng của
đất là 2,7. Độ rỗng là 40,5%.
Bài 12
2
Dòng chảy ngầm trong tầng cát pha lẫn

sỏi sạn từ hồ ra sông. Hệ số thấm của đất đá
k=20m/ngày.
1. Cách sông một đoạn 200m, nền đường
đặt ở cao trình +14m, có bị ngập nước
không?
2. Tính lưu lượng riêng của dòng ngầm
và lượng nước chảy ra trên nền đường
trên 1 đoạn dài 400m.
3. Vẽ đường cong hạ thấp mực nước qua
các điểm cách hồ 150; 200; 300 và
450m.
Bài 13:
Hút nước từ một giếng khoan có đường
kính d = 176mm. Cao trình đường mực nước
ban đầu là 32m, cao trình đáy cách nước là
10m, cao trình mực nước khi hút là 22m. Hệ số
thấm của đất đá chứa nước k = 18m/ngày.
1. Xác định lưu lượng nước hút ở giếng
khoan.
2. Viết phương trình biểu diễn đường cong
của phễu hạ thấp mực nước.
Bài 14
Khu đất xây dựng có mặt đất được coi là nằm ngang cao độ +28m. Tầng nước không
áp chứa trong đất cát lẫn cuội sỏi có đáy cách thủy nằm ngang cao độ 0m. Bố trí giếng khoan
hoàn chỉnh đường kính 150mm để hút nước. Mực nước ban đầy trong giếng sâu 3m. Khi hút
nước trong giếng, mực nước hạ thấp 5m. Chiều sâu tại mực nước giếng quan sát cách giếng
khoan 100m là 24,6m.
1. Xác định lưu lượng chảy vào giếng khi hút.
2. Xác định lưu lượng nước tối đa có thể hút trong giếng.
Bài 15:

Cho mặt cắt địa chất thủy văn (Hình
vẽ). Các giếng (1) và (2) cùng đường kính
d = 152mm khoan đến đáy cách thủy và
nằm cách nhau 80m. Tiến hành bơm hút
nước ở giếng (1) cho đến khi mực nước ở
giếng ổn định ở độ sâu 5m, thì ở giếng (2)
mực nước sâu 4,5m. Hãy xác định hệ số
thấm của tầng chứa nước và lưu lượng
nước đã hút từ giếng (1).
Bài 16
Bộ môn Địa kỹ thuật
3
Trong khu đất xây dựng bố trí 3 giếng
khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp mực nước
ngầm.
1. Xác định cao độ mực nước tại A biết:
Q
1
=900m
3
/ngày R
1
=110m
Q
2
=1000m
3
/ngày R
2
=130m

Q
3
=1100 m
3
/ngày R
3
=150m
2. Tại A đặt hầm tại vị trí có cao độ 17m.
Hỏi nước có chảy vào công trình
không?
3. Xác định lưu lượng Q tại mỗi giếng để
hạ thấp mực nước tại A thêm 0,7m nữa
(cho rằng Q tại các giếng bằng nhau).
Bài 17:
Trong khu đất xây dựng bố trí 3 giếng
khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp mực nước
ngầm.
1. Xác định cao độ mực nước tại A. Biết
rằng
Q
1
=Q
2
=Q
3
=1000m
3
/ngày
R
1

=R
2
=R
3
=150m
k=12 m/ngày
2. Cần phải tăng lưu lượng mỗi giếng lên
bao nhiêu để hạ thấp mực nước tại A
thêm 0,3m.
Bài 18
Một hố móng đào ở ven sông đến cao
trình (-1,75m). Trọng lượng thể tích của các
lớp đất sét pha, sét và cát pha lần lượt là
16,2kN/m
3
; 17,8kN/m
3
; và 14,5kN/m
3
.
Xét khả năng ổn định của đáy móng
nếu cao trình của nước sông mùa lũ là (+2m),
mùa kiệt là 0,0m. Khi tính, coi mực nước áp
lực tại hố móng bằng mực nước sông.
4
Bài 19
Trong khu đất xây dựng bố trí 4
giếng khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp
mực nước dưới đất. Biết rằng:
Q

1
=400 m
3
/ngày R
1
=160m
Q
2
=500 m
3
/ngày R
2
=150m
Q
3
=450 m
3
/ngày R
3
=160m
Q
4
=500 m
3
/ngày R
4
=150m
K=15m/ngày
1. Xác định cao độ mực nước tại A.
2. Tại A đào một hố móng có chiều sâu

5,5m. Đánh giá khả năng an toàn đáy
móng. Biết tầng đất sét có trọng
lượng thể tích 18,5 kN/m
3
.
Cho g =10 m/s
2
.
Bài 20
Mái dốc đường ô tô đào trong tầng
sét sườn tích.
Ranh giới giữa tầng phủ và tầng đá
gốc có dạng như hình vẽ. Tại mặt ranh giới,
điều kiện bền của đất theo Coulomb là
τ=0,48σ+0,029 (MPa). Trọng lượng thể tích
tự nhiên của đất 18,5 kN/m
3
. Khối đất có thể
trượt chạy dài 25m. Tính hệ số ổn định của
bờ dốc.
Bài 21
Đập đặt trên nền cát lẫn cuội sỏi, tỷ
trọng của đất 2,68; Trọng lượng thể tích khô
15,5kN/m
3
. Chiều cao mực nước tại thượng
và hạ lưu: H
1
=100m, H
2

=20m.
Nền đập có bị xói ngầm không?
Nếu có, phải tăng chiều rộng đáy đập tối
thiểu bao nhiêu mét?
Bài 22:
Tính góc nghiêng ổn định của một bờ dốc đá có góc ma sát trong ϕ=30° để chịu được
động đất cấp VIII theo thang MCS (có gia tốc của sóng động đất a=25-50cm/s
2
). Cho gia tốc
rơi tự do g = 10m/s
2
.
Bộ môn Địa kỹ thuật
5