Tính toán và thiết kế xử lý nền đất yếu bằng cọc cát chương 3

Đồ án môn học GVHD: TS. Võ Đại Nhật
CHƯƠNG III
ỨNG DỤNG CỌC CÁT TRONG XỬ LÝ NỀN
III.1/ ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH:
Thiết kế móng dưới cột có tiết diện 60*60 cm, tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng
N
tc
= 100 t, móng cột đặt trên lớp cát bụi có chiều dày 20 m, dưới lớp cát bụi lả lớp sét pha
cát nhão. Mức nước ngầm nằm ở độ sâu cách mặt đất 1.5 m. Lớp cát bụi có các chỉ tiêu sau:
γ = 1.8 g/cm
3
, G
s
= 2.65 g/cm
3
, W = 30 %, φ
tc
= 24
0
, c
tc
= 0, e
max
= 0.96, e
min
= 0.56, W
1
= 12
%.
III.2/ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ:
 Hệ số rỗng ε lớp cát bụi là

e =
( )
1
01.01
−
+
γ
γ
WG
ns
=
( )
1
8.1
30*01.011*65.2
−
+
= 0.92
e = 0.92 > 0.8.Đất ở trạng thái rời.
 Độ ẩm của cát:
W
c
=
e
WG
s
01.0
=
92.0
65.2*30*01.0

= 0.87
W
c
= 0.87 > 0.8. Cát bão hòa nước.
Giả thiết móng có kích thước 2.5*2.5 m, đặt tại chiều sâu h = 1 m
 Ứng suất dưới đế móng là:
σ
0
=
1*2
5.2*5.2
100
+=+
h
F
N
tb
tc
γ
= 18 t/m
2
 Áp lực tiêu chuẩn dưới đế móng:
c
tc
= 0
φ
tc
= 24
0

⇒
A= 0.72, B = 3.87, D = 6.45
R
tc
= m[(Ab + Bh)γ + Dc
tc
]= 1(0.72 * 2.5 + 3.87 * 1)1.8 = 10.2 t/m
2
SVTH: Trương Tấn Đạt Page 28
Đồ án môn học GVHD: TS. Võ Đại Nhật
Như vậy: σ
0
= 18 t/m
2
> R
tc
= 10.2 t/m
2

Từ đó nhận xét rằng, móng không thể đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên được, ta sử dụng
phương pháp nén chặt đất bằng cọc cát.
Hệ số rỗng ε
nc
của đất khi dùng cọc cát, chọn D = 0.75
e
nc
= e
max
– D(e
max

– e
min
)= 0.96 – 0.75(0.96 – 0.56) = 0.66
Diện tích nền được nén chặt:
F
nc
= 1.4b(a + 0.4b) = 1.4*2.5(2.5 + 0.4*2.5) = 12.25 m
2
Chiều rộng nền được nén chặt:
b
nc
=
25.12
=
nc
F
= 3.5 m.
Số lượng cọc cát. Chọn d
c
= 0.4m:
Ω =
0
0
1 e
ee
F
F
nc
nc
c

+
−
=
=
92.01
66.092.0
+
−
= 0.135
N =
c
nc
f
F
Ω
=
4
*4.0
25.12*135.0
2
π
= 13.166 cọc
Ta chọn 14 cọc
Trọng lượng thể tích của đất nén chặt:
γ
nc
=
( )
W
e

G
s
01.01
1
+
+
=
( )
30*01.01
66.01
65.2
+
+
= 2.07 g/cm
3
Xác định khoảng cách giữa các cọc cát:
L = 0.952d
c
γγ
γ
−
nc
nc

= 0.952*0.4*
8.107.2
07.2
−
= 1.05 m
Trọng lượng cát trên 1m dài. Cát trong cọc có các đặc tính như sau: G

s
= 2.65 g/cm
3
,
W
1
= 12 %.
SVTH: Trương Tấn Đạt Page 29
Đồ án môn học GVHD: TS. Võ Đại Nhật
G =






+
+
100
1
1
1
W
e
Gf
nc
sc
=
( )
12.01

66.01
65.2*
4
4.0*
2
+
+
π
= 0.224 t
Chiều sâu nén chặt:
h
s
= Aωb.
Đối với cát và móng là móng cứng tuyệt đối có hình vuông, ứng với μ = 0.25,
b
a
= 1
⇒

Aω = 0.99
h
s
= 0.99*2.5 = 2.49 m
Chiều dày vùng chịu nén:
H = 2h
s
= 2*2.49 = 4.98 m
Để xét đến hiện tượng đất bị tơi ra ở phần trên khi đóng cọc cát thì chiều dài toàn bộ của
cọc cát sẽ lấy kể từ mặt đất thiên nhiên đến giới hạn chiều sâu vùng chịu nén, tức là:
l

c
= 4.98 + 1 = 5.98 m.
Kiểm nghiệm sức chịu tải ở dưới đế móng sau khi nén chặt bằng cọc cát.
Dựa vào bảng 2-1 và hệ số e
nc
, xác định được các trị số c
tc
, E
0
, φ
tc
.
Khi e
nc
= 0.66, ta có c
tc
= 0.4 t/m
2
, E
0
= 180 g/cm
2
, φ
tc
= 30
0
.
Đối với φ
tc
= 30

0
, ta có A = 1.15, B = 5.59, D = 7.95.
Áp lực tiêu chuẩn của đất nền khi có cọc cát:
R
tc
= m[(Ab + Bh)γ + Dc
tc
] = 1[(1.15*2.5 + 5.59*1)2.07 + 7.95*0.4] = 20.68 t/m
2
.
Ta có: σ
0
= 18 t/m
2
< R
tc
= 20.68 t/m
2
.
Như vậy thỏa mãn điều kiện ứng suất trung bình dưới đế móng nhỏ hơn áp lực tiêu chuẩn
trên nền khi có cọc cát, nên phương pháp nén chặt đất bằng cọc cát ở đây là hợp lý.
SVTH: Trương Tấn Đạt Page 30
Đồ án môn học GVHD: TS. Võ Đại Nhật
Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát:
S
c
= a
0
ph
s

.
Ta có: a
0
=
180
8.0
0
=
E
β
= 0.00445 cm
2
/kg.
β – Hệ số xét đến nở hông của đất, β =








−
−
µ
µ
1
2
1
2

.Do trong trường hợp bài toán ta xét
thì β = 0.8(cát)
μ – Hệ số nở hông của đất hay hệ số Poisson,
p = σ
0
– γh = 18 – 1.8*1 = 16.2 t/m
2
= 1.62 kg/cm
2
.
S
c
= 0.00445*1.62*249 = 1.8 cm.
Độ lún dự tính rất nhỏ so với độ lún cho phép, vì vậy phươnng pháp nén chặt đất bằng
cọc cát áp dụng ở đây là có hiệu quả rõ rệt và hoàn toàn hợp lý.
SVTH: Trương Tấn Đạt Page 31