Bai tap lop co_hoc_dat daihockt.tk

Trường Đại Học Kiến Trúc Hà nội
Khoa Xây Dựng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên thực hiện :Mr JaG Lớp :06D2
Đề bài:
Một móng đơn có kích thước đáy móng
bl ×
,độ sâu chôn móng h được đặt trên
nền dất gồm hai lớp đất dính.Mực nước ngầm nằm sâu hơn mức đáy móng 3m.
Nội lực tại đỉnh móng,tổ hợp cơ bản,tải trọng tiêu chuẩn gồm
tctctc
QMN
000
,,
.
Kết quả khoan khảo sát và thí nghiệm trong phòng đối với các mẫu đất có chiều
cao 20mm cho các giá trị tiêu biểu thể hiện trong Bảng 1.
Kết quả của đường cong nén lún một chiều cho mẫu đất nguyên dạng tiêu biểu
cho mỗi lớp đất xem Bảng 2.
Yêu cầu:
 Xác định các chỉ tiêu vật lý chưa biết và đánh giá trạng tháI đất.Vẽ đường
cong nén lún của mẫu đất ,dựa trên kết quả thí nghiệm nén không nở
hông.
 Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng .
 Tính toán độ lún tại tâm móng theo phương pháp cộng lún các lớp phân
tố.
 Nếu phía dưới lớp cát pha là lớp đá cát kết có tính thấm nước tốt và cho
rằng nước chỉ thoát được xuống phía dưới.Hãy xác định khoảng thời gian
để lớp cát pha đạt tới độ cố kết là 90%.
 Tính độ lún của nền đất theo thời gian _sau 5 năm(theo phương pháp

tầng tương đương).
Số liệu tính toán

l(m) b(m) h(m)
tc
N
0
(kN)
tc
M
0
(kNm)
tc
Q
0
(kN)
3,6 2,9 1,6 580 120 40

Bảng 1:Số liệu về nền đất

ST
T
Lớp đất
H

(m)
w
γ

(kN/m
3
)
W
(%)
∆


W
nh

(%)
W
d

(%)
K
(m/s)
II
ϕ

(
0
)

II
c

(kPa
)

1 Sét pha 4,5 18,5 32 2,72
40,
5
27 1,2.10
-9

2
8
14
2 Cát pha 8 19,2 28 2,68 32 24 2,2.10
-8
3
3
6

Bảng 2:Số liệu thí nghiệm tư đường cong nén lún Oedometer

Tải trọng
(kPa)
Số đọc đồng hồ đo lún
(0.01mm)
Sét pha Cát pha
0 0 0
50 34 17
100 62 31
Tr
ườ
ng
Đạ
i H

ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2
200 105 54
300 138 72
400 162 84




Bài làm:
1) Các chi tiêu cơ lý của đất, đánh giá trạng thái của đất.Vẽ đường cong nén
lúncủa mẫu đất, dựa trên kết quả nén không nở hông.
a)Các chỉ tiêu cơ lý của đất:

SÐt pha C¸t pha
27,2 26,8
0,94 0,79
0,48 0,44
14,144 15,008
0,925 0,954
8,866 9,385
18,866 19,385
Lo¹i ®Êt
Th«ng sè
h n
γ γ
=∆
1
)01,01(
−
+∆
=
W
n
W
e
γ
γ
1
e
n
e
=

+
( )
1
k h
n
γ γ
= −
( )
Wn
n
W
W
G
γγ
γ
−+∆
×∆
=
01,01
01,0
( )
1
1
n
dn
e
γ
γ
∆ −
=

+
bh dn n
γ γ γ
= +


-Đất sét pha:

37,0
275,40
2732
=
−
−
=
−
−
=
dnh
d
s
WW
WW
I
⇒
Đất ở trạng thái dẻo.

-Đất cát pha:

5,0

2432
2428
=
−
−
=
−
−
=
dnh
d
s
WW
WW
I

⇒
Đất ở trạng thái dẻo.
c)Vẽ đường cong nén lún của đất:
Tính hệ số rỗng e tương ứng với các cấp áp lực nén:
Công thức:
( )
0
0
1
i
i
s e
e e
h

+
= − với h=20mm
Bảng kết quả tính toán:

Cấp tải Tải trọng
(kPa)
e Sét pha Cát pha
Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2

0 0
0
e

0.94 0.787
1 50
1
e

0.907 0.772
2 100
2
e

0.879 0.759
3 200
3
e

0.838 0.739
4 300
4
e

0.806 0.723
5 400
5
e

0.783 0.712

0,94
0,783
0,806
0,838
0,879
0,907
50 100 200 3000 400

Biểu đồ đường cong nén lún của sét pha

Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2

0,723
0,712
0,739
0,772
50 100 200 3000
0,759
400

Biểu đồ đường cong nén lún của cát pha



2)Kiểm tra điều kiện áp lực tại đáy móng :
a.Xác định ứng suất dưới đáy hố móng hình chữ nhật b
l
×
=2,9
×
3,6
-Coi móng là tuyệt đối cứng .
-Nội lực tiêu chuẩn xác định điểm cos đáy móng
N

tc
=N
0
tc
+ F
×
h
m
’

×
tb
λ

=580+2,9
×
3,6
×
1,2
×
20=830,56(kN)
M
tc
=M
0
tc
+Q
0
tc

×
h
m
’

=120 + 40
×
1,2 =168 (kNm)
Q
tc
= Q
0
tc
=40 ( kN )
Trong đó :F =l
×
b là diện tích đáy móng

tb
λ
là trọng lượng riêng trung bình của vật liệu làm móng và đắp
trên móng
Móng chị tải lệch tâm theo 1 phương,áp suất tiếp xúc tại mức đáy móng phân
bố theo quy luật phẳng.

2
min
max
6,39,2
6168

6,39,2
56,830
×
×
±
×
=±=
W
M
F
N
P
tc
tc
tc







=
=
⇒
kNP
kNP
tc
tc
735,52

375,106
min
max

kN
PP
P
tctc
tc
tb
555,79
2
minmax
=
+
=⇒
Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng

BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2
Để đảm bảo giả thuyết tính lún theo phương pháp thường dùng ta xem đất là
1 vật thể tuyến tính .Ta có ứng suất tác dụng lên mỗi lớp đất phải nhỏ hơn áp
lực tiêu chuẩn của lớp đất ấy R
tc.

-ứng suất tác dụng :
+ứng suất tác dụng lên lớp thứ nhất bằng ứng suất trung bình ở đáy móng (do
móngnằm trong lớp thứ nhất)
kNP
tc
tbz
555,79
1
==
σ

+ứng suất tác dụng lên lớp thứ 2 bằng ứng suất bản thân cộng với ứng suất
gây lún tại điểm có độ sâu 4,5mtừ mặt đất từ trục qua tâm móng.

)(45,4
¦2

hPK
setpha
W
tc
tbg
Setpha
Wz
×−×+×=
γγσ

Tìm
g
K :Chia diện tích đáy móng ra làm 4 phần bằng nhau .

Tính cho 1 phần và nhân kết quả với 4
Z =4,5 m
b’=1,45m
l’ =1,8 m

1,45
1,8
3,6
2,9


1,3
45,1
5,4
'
==

b
Z
;
24,1
45,1
8,1
'
'
==
b
l

Tra bảng III-3, có:
g
K =0,0506

36,93)6,15,18555,79(0506,045,185,4 =×−××+×=⇒
z
σ
(kN/m
2
)
-áp lực tiêu chuẩn của các lớp đất tính theo công thức :
R
tc
=
⋅
tc
21
K

mm .
(A.b.
γ
II
+ B.h.
γ
II
’ + D.C
II
-
γ
II
’.h
o
)

Trong đó:m
1
, m
2
: Hệ số điều kiện làm việc của nền và móng.
K
tc

= 1,1: Hệ số độ tin cậy.
+Lớp thứ nhất sét pha ,có: C
II
=14 (kPa)

0

28
=
ϕ

Tra bảng V-5 ta có: A=0,98 ; B= 4,93 ; D =7,4

=
⇒
tc
R
1

⋅
1,1
0,1.2,1
(0,98.2,9.18,5 + 4,93.1,6.18,5 + 7,4.14) = 219,9 (kN/m
2
)

+Lớp thứ hai cát pha ,có: C
II
=6 (kPa)
Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế

n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2

0
33
=
ϕ

Tra bảng V-5 ta có: A=1,445 ; B= 6,78 ; D =8,88

=
⇒
tc
R
2

⋅

1,1
0,1.2,1
(1,445.2,9.18,5 +6,78.4,5.18,5 + 8,88.14) =835,9 (kN/m
2
)
So sánh:
σ
tc
< R
tc

⇒ Đất nền dưới đáy móng chịu được tải trọng từ móng tác dụng lên (Nền đất
tốt).
3. Tính toán độ lún tại tâm móng theo phương pháp cộng lún các lớp phân tố.
Nội dung của phương pháp này là chia nền đất dưới móng công trình trong
phạm vi vùng chịu nén thành nhiều lớp, tính độ lún của từng lớp sau đó cộng kết
quả lại.
h
Q
M
N
tc
o
tc
o
tc
o

a) Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất trong nền đất:
* áp lực gây lún:

- Nội lực tiêu chuẩn:
N
tc
= N
0
tc
+ F
×
h
m
’

×
tb
λ

=580 +2,9
×
3,6
×
1,2
×
20 = 830,56(kN)
M
tc
=M
0
tc
+Q
0

tc

×
h
m
’

=120 + 40
×
1,2 =168 (kNm)
Q
tc
= Q
0
tc
=40 ( kN )
Trong đó :F =l
×
b là diện tích đáy móng

tb
λ
là trọng lượng riêng trung bình của vật liệu làm móng và
đắp trên móng
* Với móng chịu tải theo một phương:
- áp lực tiếp xúc tại mức đế móng: max, min:






=
=
⇒
kNP
kNP
tc
tc
735,52
375,106
min
max

Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th

ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2
Khi đó ứng suất tại đáy móng là:
P
Max
=
tc
Max
P
-
γ
wlớp 1
.h = 106,375 - 18,5.1,6 = 76,775 (kN/m
2
)
P
Min
=
tc
Min
P
-
γ
wlớp 1
.h = 52,735 - 18,5.1,6 = 22,775 (kN/m
2

)
⇒ ứng suất gây lún trên trục qua tâm móng là:
P
TB
=
=
+
=
+
2
775,22775,76
2
PP
MinMax
49,775 (kN/m
2
)
* ứng suất trong nền đất trên trục qua tâm móng gồm:
=
==
bt
1,6mhz
σ
1,6.18,5 = 29,6 (kN/m
2
)
=
=
bt
mz 5,4

σ
4,5.18,5 = 83,25 (kN/m
2
)
Tại mực nước ngầm:
=
=
bt
mz 6,4
σ
83,25 + 0,1.19,2 = 85,17 (kN/m
2
)
Tại các điểm cách mực nước ngầm khoảng cách a (m) xuống phía dưới:

=
=
bt
mz 6,4
σ
85,17 + a.
γ
đn lớp 2
(
γ
đn lớp 2
= 9,4 kN/m
2
)

H
1
= 4,5 m
h
H
2
= 8 m
1. Líp sÐt pha
2. Líp c¸t pha
3 m
Mùc n íc ngÇm
0,1 m
u




Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D

ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2
Bảng tính ứng gây lún:
Ta chia chiều cao nền đất thành các lớp nhỏ, mỗi lớp có chiều cao thoả
mãn: h
i
≤
b/4 = 0,725 ⇒ chọn h
i
= 0,48 m
§iÓm l/b z 2*zi/b Ko gl = Ko.p bt
0 1.24 0 0 1 49.775 29.6
1 1.24 0.48 0.33 0.97426 48.494 38.48
2 1.24 0.96 0.66 0.88092 43.848 47.36
3 1.24 1.44 0.99 0.75019 37.341 56.24
4 1.24 1.92 1.32 0.61156 30.44 65.12
5 1.24 2.4 1.66 0.48562 24.172 74
6 1.24 2.88 1.99 0.38893 19.359 82.88
7 1.24 3.36 2.32 0.31736 15.797 88.554
8 1.24 3.84 2.65 0.261075 12.995 93.066
9 1.24 4.32 2.98 0.2169 10.796 97.578

10 1.24 4.8 3.31 0.182085 9.063 102.09
11 1.24 5.28 3.64 0.15436 7.683 106.602
12 1.24 5.76 3.97 0.13258 6.599 111.114
σσ


Chiều cao vùng nén giới hạn bởi điều kiện sau:
Nhìn trên biểu đồ ứng suất ta thấy:
σ
gl
= 0,2.
σ
bt

⇔
15,797
≈
0,2.88,554 = 17,71
ở độ sâu H
o
= z + h =3,36 + 1,6 =4,96 (m) (Theo TCXN 45-78)
Có thể coi tại đây là chấm dứt phạm vi chịu lún (nén), H
o
chính là phạm vi
vùng chịu lún nén, giới hạn đến điểm7, chiếm 3,96 m của chiều sâu lớp 1 có H
1

= 4,5 m.
Chia nền đất trong phạm vi chịu lún ra thành 7 lớp phân tố nhỏ, các lớp có
chiều dày đều nhau là h

i
= 0,48 m.
Độ lún của mỗi lớp phân tố xác định theo công thức.
S
i
=
i
1i
2i1i
h
e
ee
⋅
+
−
1

Trị số P
1i
của mỗi lớp là ứng suất bản thân: P
1i
=
σ
bt

Trị số P
2i
của mỗi lớp tương ứng là tổng cộng của ứng suất bản thân và
ứng suất gây lún: P
2i

=
σ
bt
+
σ
gl

Các trị số P
1i
xác định theo biểu đồ phân bố ứng suất ứng với điểm giữa
của mỗi lớp.


Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th

ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2






24,172
30,44
12,995
15,797
10,796
9,063
19,359
0,48
0.0
1,44
0,96
3,0
2,4
1,92
3,84
3,36
4,8
4,32

85,17
102,09
97,58
93,07
88,554
74
65,12
56,24
47,36
38,48
5,76 111,11
5,28
106,6
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
48,494
49,775
37,314
43,848

29,6





Biểu đồ ứng suất gây lún




Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi

ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2


Biết P
1i
và P
2i
của mỗi lớp, dựa vào đường cong nén lún ta xác định trị số e
1i
và
e
2i
của mỗi lớp phân tố nhỏ, từ đó tính ra trị số độ lún của mỗi lớp phân tố theo
bảng sau:
σ
gl
(kN/m
2
) m cm
29.6 49.775
38.48 48.494
38.48 48.494
47.36 43.848
47.36 43.848
56.24 37.341
56.24 37.341
65.12 30.44

65.12 30.44
74 24.172
2.C¸t pha 74 24.172
85.17 19.359
1 SÐt
pha
Líp ®Êt
Líp
ph©n tè
h
i
(m)
σ
bt
(kN/m
2
)
P
1i
(kN/m
2
)

(kN/m
2
)
P
2i
(kN/m
2

)
e
1i
e
2i
S
i
1 0.48 34.04 49.1345 83.17 0.918 0.888 0.0075 0.75
2 0.48 42.92 46.171 89.09 0.912 0.885 0.0068 0.68
3 0.48 51.8 40.5945 92.39 0.906 0.883 0.0058 0.58
4 0.48 60.68 33.8905 94.57 0.901 0.882 0.0048 0.48
5
6
0.48
0.48
96.87 0.896 0.88 0.0041 0.4169.56 27.306
79.585 21.7655 0.878 0.003 0.3101.35 0.89
tb
gl
σ

7 0.48
85.1
7
86.8
6
19.35
9
17.5
78

104.4
4 0,89 0,877 0,003 0,3
88.5
5
15.79
7


Vậy độ lún tổng cộng tại tâm móng là:
S =
∑
=
4
1i
i
S
= 0,75 + 0,68 + 0,58 + 0,48 + 0,41 + 0,3 + 0,3 = 2,58 (cm)
Độ lún cho phép là: [S] = S
gh
= 8 cm ⇒ S < S
gh

⇔
Thoả mãn điều kiện nén lún
của móng đơn.
4. Nếu phía dưới lớp cát pha là lớp đá cát kết có tính thấm nước tốt và cho
rằng nước chỉ thoát được xuống phía dưới. Hãy xác định khoảng thời gian để lớp
cát pha đạt tới độ dốc cố kết là 90%:
Có thể coi nền đất chịu tải trọng phân bố đều có giá trị:
q = P

TB
= 49,775 (kN/m
2
).
Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D
ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2
Biểu đồ ứng suất có dạng hình chữ nhật. Vậy áp dụng sơ đồ O, khi đó độ
cố kết được tính theo công thức:
U =

N
e
−
⋅−
2
8
1
π
= 90% = 0,9
⇒ N = -ln
)
8
1,0(
2
π
⋅
= 2,09 là nhân cố kết.
Ta có N =
t
h
C
v
⋅
2
2
4
.
π
⇒
v

C
hN
t
.
4.
2
2
π
=

Với: C
v
=
n
tb
a
ek
γ
.
)1.( +

Do mực nước ngầm thuộc lớp thứ 2 (cát pha)
→
k = k
cát pha
= 2,2.10
-8
(m/s)
e
tb

= 0,611 ;
γ
n
= 10 (kPa/m) ;
Do nước thấm theo một chiều nên h tính từ mự c nước ngầm xuống : h = 8
- 0,1 = 7,9 m
a =
5
0
10.17,1
775,49.9,7
)787,01.(0258,0
.
)1.(
−
=
+
=
+
TB
Ph
eS

⇒ C
v
=3,03.10
-4
⇒ t = 175303 (s) = 48,69 (giờ) = 2,02 (ngày).
5. Tính độ lún của nền đất theo thời gian - sau 5 năm (theo phương pháp
tầng tương đương).

a = tg
α
=
4
1
1
10.3
50
772,0787,0
−
+
+
=
−
=
−
−
ii
ii
PP
ee

⇒ C
v
=
5
4
8
10.184,1
10.10.3

)611,01(10.2,2
.
)1.(
−
−
−
=
+
=
+
n
tb
a
ek
γ

⇒ N =
73,7310.68,157
9,7.4
10.184,1.14,3
4
.
6
2
52
2
2
=⋅=⋅
−
t

h
C
v
π

⇒ U =
73,73
22
718,2
14,3
8
1
8
1
−−
⋅−=⋅−
N
e
π

≈
1 = 100%
S =
01,062,74.9,7.
787,01
10.3
.
1
4
=

+
=
+
−
TB
o
Ph
e
a
(m) = 10 mm
Tổng độ lún sau 5 năm là:
⇒ S
tổng
= U.S = 10 mm




Tr
ườ
ng
Đạ
i H
ọ
c Ki
ế
n Trúc Hà n
ộ
i
Khoa Xây D

ự
ng
BÀI TẬP LỚN CƠ HỌC ĐẤT

Sinh viên th
ự
c hi
ệ
n :Mr JaG L
ớ
p :06D2