BÀI TẬP LỚN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
BÀI TẬP LỚN
XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
ĐỀ BÀI:
Thiết kế một nền đắp trên nền đất yếu với các số liệu cho dưới đây:
- Cho hoạt tải xe H=30, taluy đất đắp m = 1,6; B = 14 m
- Số liệu theo mã đề CD05DL037 như sau:
YÊU CẦU TÍNH TOÁN:
1. Xác định hệ số ổn định theo phương pháp mặt trước trụ tròn
2. Thiết kế bệ phản áp và kiểm tra lại lại độ ổn định của nền đường (Tính
tay và sử dụng chương trình Slope)
3. Nêu nhận xét
14000
1

:

1
,
6
1

:

1
,
6
Ñaát ñaép
12000 14000
58800
Ñaát seùt

BÀI LÀM
1. Xác định hệ số ổn định theo phương pháp mặt trước trụ tròn
1.1 Xác định tải trọng tính toán:
Tải trọng tính toán là H30
Tải trọng xe H30 được quy đổi tương đương thành đất có chiều cao H
x
được
xác định bằng công thức:
x
n.G
H =
γ.B.l
Trong đó:
G = 30 T: trọng lượng của xe H30
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -1-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
n: Số xe được xếp trên mặt đường sao cho thoả tiêu chuẩn sau:
B = n.b + (n-1).d + 2 < 14m
γ = 1850 kG/m3
: dung trọng của đất đắp nền đường
Ñaát caùt
Ñaát seùt
14000
H30 H30 H30 H30
2000
b d b d b d b
b/2b/2
2000
12000 14720
l = 6600

b = 1,9 m
e/2 = 0,3 m
d = 1,3 m
l = 6,6 m xe tải H30 chiều dài khoảng cách gầm trước và
sau.
• Giả sử ta xếp được 5 làn xe n = 5
B 5.1,9 (5 1).1,3 2 16,7 14m m⇒ = + − + = >
không thoả điều kiện
• Giả sử ta xếp được 4 làn xe n = 4
B = 4.1,9+(4-1).1,3+2 = 13,5m < 14m⇒
thoả điều kiện
Vậy ta lấy n = 4 làn xe để tính toán
3
x
n.G 4.30.10
H = = 0,72m
γ.B.l 1870.13,5.6,6
⇒ =
Sau khi đã quy đổi tải trọng xe H30 thành 1 lớp đất đắp tương đương ta
được nền đắp như sau:
'
x
H = H +H = 14 + 0,72 = 14,72 m⇒
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -2-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1

,
6
1

:

1
,
6
Ñaát ñaép
Ñaát seùt
12000 14720
14000
11696
720
58800
1.2 Xác định hệ số ổn định:
Chọn tâm trượt tính toán như hình vẽ bên cạnh, với các tâm trượt O
1
, O
2
, O
3

tương ứng như trên 3 hình vẽ
Trong đó: O
1
, O
2
= O

2
, O
3
= 0,25.H’ = 0,25.14,72 = 3,18 m
Áp dụng để tính toán diện tích và chiều dài cung trượt của các mảnh nhỏ
được chia ứng với từng tâm trượt đã vẽ.
Công thức xác định hệ số ổn định :
i i i i
1
i
(w . os .t . ) w .sin
k
w .sin
n
i i i
i
i
c g C l
α ϕ α
α
=
+ +
=
∑ ∑
∑
Trong đó:
W
i
: trọng lượng mảnh thứ i tính cho 1 m dài
α

i
: góc hợp bởi phương w
i
và tiếp tuyến của mảnh thứ i
ϕ
i
: góc ma sát trong phụ thuộc đất nền đường và nền đất
C
i:
: Lực dính của đất
L
i
: chiều dài cung trượt mảnh thứ i
Các mảnh được chia thành 2 m theo chiều ngang nền đường.
Dùng phần mềm AutoCAD để vẽ và tính toán diện tích cũng như chiều dài
cung trượt từng mảnh ( F
i
L
i
), đo và tính góc α
i
.
1.3 Các bảng tính chi tiết cho từng tâm trượt:
Hình vẽ và kết quả tính toán thể hiện các bảng :
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -3-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6
14000
O
1
4.H=58880
1
22'
23'
24'
25'
26'
27'
28'
10' 11' 12' 13' 14' 15' 16' 17' 18' 19' 20' 21'
22
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

15
16
17
18
19
20
21
3
7
6
3
6
,
5
6
TÂM TRƯỢT O
1
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -4-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6
14000
O2
4.H=58880
1

18'
19'
20'
21'
22'
23'
24'
6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14' 15' 16' 17'
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17 18
3
2
6
6
0
,

7
9
TÂM TRƯỢT O
2
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -5-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6
14000
O3
4.H=58880
1
14'
15'
16'
17'
18'
19'
20'
2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13'
2 14
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12 13
2
7
7
4
4
,
9
8
TÂM TRƯỢT O
3
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -6-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6
14000
O
1
4.H=58880
1

23'
24'
25'
26'
27'
28'
29'
11' 12'
13'
14'
15' 16'
17'
18' 19' 20'
21' 22'
2
O
2
O
3
O
4
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22 23 24
3
6
0
7
1
,
5
3
TÂM TRƯỢT O
4
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -7-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6

14000
O
1
4.H=58880
1
16'
17'
18'
19'
20'
21'
22'
4' 5' 6' 7' 8' 9' 10' 11' 12' 13' 14'
15'
2
O
2
O
3
O
5
3
4
5
6 7 8 9 10
11
12
13
14
3

4
4
8
4
,
1
4
TÂM TRƯỢT O
5
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -8-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
1

:

1
,
6
14000
O
1
4.H=58880
1'
O
2
O
3
O
6
2'

3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
10'
11'
12'
13'
14'
15'
16'
17'
18'
3
4
1
1
1
,
3
TÂM TRƯỢT O
6
Từ kết quả tính toán ta nhận xét:
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -9-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
min 1 2 3 4 5 6
k = Min(k ;k ;k ;k ;k ;k ) =

= Min(1,240; 1,185; 1,357; 1,146; 1,358; 0,860) = 0,860
Dựa trên tâm nguy hiểm lớn nhất có
min
k 0,860=
này và bán kính
R = 34,1113 m
để thiết kế bệ phản áp:
2. Thiết kế bệ phản áp:
2.1 Thông số chọn:
- Bệ Phản áp có tác dụng tăng cường lực giữ cho nền đắp không bị trượt sâu
bởi lớp đất yếu bên dưới.
- Chọn chiều cao bệ phản áp: H
pa
= 7 m
- Chiều dài bệ phản áp chạy dọc theo tuyến đường và bố trí 2 bên mái taluy.
- Bề rộng bệ phản áp: Chọn L
pa
= 14,609 m ( tính từ mép ta luy nền đắp)
- Đất đắp bệ phản áp có các chỉ tiêu cơ lý như sau:
Sau khi có các thông số thiết kế, ta vẽ được hình vẽ bên dưới và lấy tâm O
6

làm tâm trượt.
2.1 Kiểm toán bệ phản áp:
Hình vẽ và kết quả tính toán thể hiện các bảng :
k
min min = 0,860
1

:

1
,
6
14000
O
1
4.H=58880
O
2
O
3
O
5
O
6
O
4
§êng cong hÖ sè k
ĐƯỜNG CONG HỆ SỐ k
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -10-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
14608,7
1

:

1
,
6

14000
O
1
4.H=58880
6'
O
2
O
3
O
6
7'
8'
9'
10'
11'
12'
13'
14'
15'
16'
17'
18'
19'
20'
21'
22'
23'
3
4

1
1
1
,
3
1#
2#
3#
4# 5# 6# 7# 8# 9# 10#
14608,7
THIẾT KẾ BỆ PHẢN ÁP VỚI TÂM TRƯỢT O’
6
SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -11-
Bài tập lớn: Công Trình trên Nền Đất yếu GVHD: TS Nguyễn Thành Đạt
3. Nhận xét:
Các tâm O
1,
O
2
, O
3
,O
4,
O
5
có các giá trị lần lượt là (k
1
= 1,240, k
2
= 1,185, k

3
=
1,357, k
4
= 1,146, k
5
= 1,358) > 1, do đó các tâm trượt giả định này không
gây trượt đối với nền đắp.
Sau khi kiểm tra bằng chương trình Slope/w ta thấy đạt yêu cầu.
Thiết kế bệ phản áp thỏa mãn yêu cầu ổn định nền đắp.

SVTH: Trần Thị Hồng Loan Lớp CĐ05ĐL Trường ĐH GTVT TP HCM -12-