BÀI tập lớn cơ học đất số LIỆU CHO TRONG BẢNG mực nước NGẦM CAO hơn đáy MÓNG là 0,3b=0,51(m) đại học KIẾN TRÚC hà nội

Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
Bài tập lớn cơ học đất
Bài tập lớn cơ học đất
Sinh viên: nguyễn văn Cờng
Lớp: 2005XN
Bài 1:
Số liệu:
Lớp
h(m)
(rad)
c(kPa) Eo(MPa) W

w
(/m3)
đn
(kN/m3)
1 3 0.262 2.62 18 10 0.28 18 8.695
2 4 0.122 2.68 10 4.5 0.42 17.6 7.770
3 7 0.436 2.7 4 18 0.19 19.1 10.106
4 2 0.209 2.66 20 12 0.19 18.3 9.597
5 6 0.558 2.71 2 25 0.15 19.3 10.59
Mực nớc ngầm cao hơn đáy móng là 0.3b = 0.51(m)
1.1
Các chỉ tiêu : w=15% ; = 2.62 ; =15

0
; c = 18 kPa;
W
= 18
a) Kiểm tra hệ số an toàn về cờng độ của đất nền với [k] = 3:
* Mực nớc ngầm trên đáy móng 0.3b:
Ta có: e = 0,01.w. = 0,01.28. 2,62 = 0.73
- Trọng lợng riêng đẩy nổi của đất:

dn
= 8.695
Với q =
đn
.h = 8.695.1,1 = 9.565 (kN/m
2
)
- Theo Terzaghi, với móng băng thì:

cNqNbNP
cqgh
2/ ++=



với =15
0
tra bảng ta đợc N

=2.32; N
q

= 3.94 ; N
c
=11
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
h(m) l(m) b(m)
1.3 2.6 1.7
1


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
P
gh
= 2,32. 8,695.1,1.1,7/2 + 3,94. 9,565 + 11.18 = 254.55 (kPa)
k =
==
77.126
55.254
p
Pgh
2.01 <3 vậy nền đất không an toàn về cờng độ .
khi K<3 ta phải hạ mực nớc ngầm dới đáy móng xuống để tăng Pgh tới khi
3

k

, tăng chiều sâu chôn móng, gia cố nền
1.2.Bảng phân bố ứng suất đứng bản thân (ứng suất tổng và hiệu quả) và áp lực
nớc lỗ rỗng.
điểm

z
'
z
U
z
0 0.00 0.00 0
1 10.62 10.62 0
2 55.68 31.58 24.1
3 126.75 62.65 64.1
4 267.49 133.39 134.1
5 306.69 152.59 154.1
6 430.23 216.13 214.1
Vẽ biểu đồ ứng suất.
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
2


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
1.3.Tính lún tại tâm móng theo phơng pháp cộng lún các lớp phân tố.

1.3.1. Xác định ứng suất gây lún theo hệ số k
o
(tra bảng).
áp lực trung bình tại đáy móng:
P=R=Ab+Bh +Dc
Với : trọng lợng riêng hiệu quả của đất tại đáy móng
: trọng l ợng riêng hiệu quả trung bình của đất từ đáy móng
trở nên đến cốt tự nhiên.
)/(695,8
3
mkN
dn
==

=
)/(05.12
1.1
.51,0).51,01(
2
11
mkN
dnw
=
+

324,0
2
262,015cot
14,3.25,0
2

cot
25,0
=
+
=
+
=



o
gg
A
31,2
2
262,015cot
14,3
1
2
cot
1 =
+
+=
+
+=



o
gg

B
84,4
2
262,015cot
14,3.73,3
2
cot
cot
=
+
=
+
=



o
gg
g
D
P= 0,324.3,1.8,695+2,31.4.12,05+4,84.18=126.77 (kPa)
ứng suất bản thân tại đáy móng:
)/(05,15695,8.51,018.59,0.51,0).51,01.1(
211
3,1
mkN
dnw
bt
hz
=+=+=

==

áp lực gây lún tại đáy móng:
)/(72,11105,1577,126
2
mkNPP
bt
hz
gl
===
=

gl
o
gl
Pk .=

SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
3


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
Chia lớp, chiều dày lớp h=0,2b=0,2.1.7=0,34(m)
Bảng

độ sâu

K
o

gl
0.2
bt

bt
0
1 1
1
111.72 10.62
0.34 1.5294118 0.4 0.96 106.78 0.00 18.01
0.68 0.8 0.86 95.53 4.19 20.97
1.02 1.2 0.69 77.02 4.78 23.92
1.36 1.6 0.54 60.46 5.38 26.88
1.7


2 0.42 47.32 5.97 29.84
hết
lớp 1
1.9 2.23529 0.39 43.22 6.32 31.58
2.04 2.4 0.33 37.37 6.53 32.66
2.38 2.8 0.27 29.99 7.06 35.30
2.72 3.2 0.22 25.12 7.59 37.95
3.06 3.6 0.18 20.08 8.12 40.59
3.4 4 0.15 16.83 8.65 43.23

3.74 4.4 0.13 14.22 9.17 45.87
4.08 4.8 0.11 12.24 9.70 48.51
4.42 5.2 0.09 10.60 10.23 51.15
4.76 5.6 0.08 9.22 10.76 53.80
có thể tắt
lún
5.1 6 0.07 8.14 5.64 56.44
5.44 6.4 0.06 7.24 5.91 59.08
5.78 6.8 0.06 6.42 6.17 61.72
hết
lớp 2
5.9 6.94 0.06 6.70 6.27 62.65
6.12 7.2 0.05 5.75 6.44 64.36
tắt lún
6.46

7.6

Tại z=4.76 m so với đáy móng thì có
btgl
z

2,0
có thể coi là ổn định(tắt
lún).Nhng do nền đất ở đây là nền yếu cho nên ta phảI kéo dài chiều
sâu vùng lún xuống vị trí có
btgl
z

1,0

và kết quả tính đợc là tại độ sâu z
= 5.9 m ta có thể coi nền đã tắt lún hoàn toàn.
Tính độ lún:
i
gl
z
oi
i
i
h
E
SS .
3
1


==

=
Ta có kết quả tính lún cho từng lớp và tổng độ lún:
S
1
= 0.0121 (m)
S
2
= 0.001003 + 0.01061 + 0.0002798 = 0.011895448 (m)
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
4

Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
S = S
1
+ S
2
= 0.024025154 (m) = 2.4 (cm)
1.3.2.Xác định ứng suất gây lún với quan điểm ứng suất dới đáy móng
phân bố với góc mở rộng là 30
o
.
)/(72,111
2
2
)2)(2(

2
mkNP
ztglL
ztgbB
ztglztgb
blP
gl
gl
gl

=
+=
+=
++
=




z
b+2tg l+ 2tg
gl

bt
0.1
bt
0.2
bt
0.00 1.70 2.60 111.72
10.62
2.12
0.34 2.09 2.99 78.87 18.01 3.60
0.68 2.48 3.38 58.72 20.97 4.19
1.02 2.88 3.78 45.44 23.92 4.78
1.36 3.27 4.17 36.22 26.88

5.38
1.70 3.66 4.56 29.56 29.84

5.97

hếtlớp 1
1.90 3.89 4.79 26.47 31.58

6.32
2.04 4.05 4.95 24.59 32.66

6.53
2.38 4.45 5.35 20.77 35.30

7.06
2.72 4.84 5.74 17.78 37.95

7.59
3.06 5.23 6.13 15.40 40.59

8.12
3.40 5.62 6.52 13.46 43.23

8.65
3.74 6.02 6.92 11.87 45.87

9.17
4.08 6.41 7.31 10.54 48.51

9.70
4.42 6.80 7.70 9.43 51.15

10.23
có thể tắt
lún

4.76 7.19 8.09 8.48 53.80
0.1
bt
5.38
5.10 7.59 8.49 7.67 56.44 5.64
5.44 7.98 8.88 6.97 59.08 5.91
5.78 8.37 9.27 6.36 61.72 6.17
hết lớp 2
5.90 8.51 9.41 6.17 62.65 6.27
tắt lún
Tại z=4.42 m so với đáy móng thì có
btgl
z

2,0
có thể coi là ổn định(tắt
lún).Nhng do nền đất ở đây là nền yếu cho nên ta phảI kéo dài chiều
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
5


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
sâu vùng lún xuống vị trí có
btgl

z

1,0
và kết quả tính đợc là tại độ sâu z
= 5.9 m ta có thể coi nền đã tắt lún hoàn
Tính độ lún:
i
gl
z
oi
i
i
h
E
SS .
3
1


==

=
Ta có bảng kết quả tính lún cho từng lớp và tổng độ lún:
s=s1+s2 .0174
s1 .0079 .0083
.0004
s2= .0005 .0091
.0083
.0003
1.4.Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu trong lớp sét pha sau thời

gian t từ khi mực nớc ngầm hạ xuống 2m và tính độ lún của móng tại các
thời điểm ấy do hạ mực nớc ngầm gây ra.
Thoát nớc hai chiều, ta có sơ đồ cố kết thấm 0
SUS
mhPaS
eU
m
h
h
t
h
C
N
sm
a
ek
C
E
eaa
mkNhP
tt
set
gl
N
t
set
v
n
v
dnw

gl
.
)(01323,04.61,18.
4500
8,0

8
1
)(2
2
4
2
4
.
)/(10.531,2
10.10.88,2
)62,01(10.5,4
.
)1(
10.88,262,1.
4500
8,0
)62,01()1(
)/(61,18)695.818.(2)(
0
0
2
0
2
2

27
4
10
0
4
02
00
211
=
===
=
===
=
=
+
=
+
=
==+=+=
===

Ta có bảng tính lún sau thời gian t:
P
gl
(kN) 18.610
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
6


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
C
v
= 5.625E-07
N
1
= 2.995
N
2
= 5.990
N
3
= 8.985
Uot1 = 0.959471504
Uot2 = 0.997975628
Uot2 = 0.999898884

St1 = 0.0127
St2 = 0.0132
St3 = 0.0132
Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu
'
),( tz

trong lớp sét pha sau thời
gian t kể từ khi mực nớc ngầm hạ.
h
z
e
P
U
mkNP
U
N
gl
tz
gl
tz
tztz
tz
2
.
sin
4
)/(61,18
,
2

,
,,
),(
'





=
==
=
Ta có bảng:

z sin(3.14*z/4) U
zt
e^(-N)
t(ngày)
=10
0
0.5 0.3824995 0.45293 0.05
1
0.7068252 0.836975

1.5
0.9236508 1.093725

2
0.9999997 1.184132

t(ngày)
=20
0
0.5
0.382 0.022624 0.002
1 0.707 0.041806
1.5 0.924 0.054631
2 1.000 0.059147
t(ngày)=300
0.5
0.382 0.00113 1E-04
1 0.707 0.002088
1.5 0.924 0.002729
2 1.000 0.002954
Vẽ biểu đồ:
Bài 2.
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
7


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
áp lực nền:
)/(369,11
57

)79()67()56(
)/(11,10
3
322
,
33
,
mkN
mkN
DcBhAbRp
dndnw
dn
=

++
=
==
++==




776,0
2
436,025cot
14,3.25,0
2
cot
25,0
=

+
=
+
=



o
gg
A
11,4
2
436,025cot
14,3
1
2
cot
1 =
+
+=
+
+=



o
gg
B
65.6
2

436,025cot
14,3.14,2
2
cot
cot
=
+
=
+
=



o
gg
g
D
)(68,1004.65,6369,11.3,1.11,411,10.7,1.776,0
,
kPaDcBhAbRp =++=++==

2.1.Kiểm tra điểm A ở độ sâu z=0.25b có bị biến dạng dẻo hay không.
a.Bỏ qua trọng lợng bản thân đất.
00
0
21
21
2
1
2,1

2536
595,0
25
4.2
57,1276,74
57,1276,74
2
sin
)(57,12)97,0362,1(06,32
)(76,74)97,0362,1(06,32
)(06,32
14,3
68,100
97,0sin
362,1
25,0
7,1
)sin(
>=
=
++

=
++

=
==
=+=
==
=

==
=













tg
tg
c
kPa
kPa
kPa
p
b
actg
p
Với là góc lệch ứng suất.
Mất ổn định
b.Kể đến trọng lợng cuả đất.
Giả sử đất bị biến dạng dẻo tại A.
SVTH: GVHD:

Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
8


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất

++++

= )}25,0.2.1.1.(sin{
3322
,
2,1
b
hp
dndndnw




2.2.Xác đinh sức chịu tải của nền theo công thức Xoloko với tải trọng tác
dụng lên tờng là
0
15=

Có:

cNhNNxP
cq
gh
x

,
++=


cNhNP
cq
gh
x

,
0
+=
=

cNhNNbP
cq
gh
bx

,
++=
=


Tổng lực giới hạn:

2
)(
0
b
PPP
gh
bx
gh
x
gh
==
+=
=
=+=
=
===
=
=
=
==
=
=
gh
ghgh
bx
gh
x
c
q
P

NbPP
P
hq
N
N
N





0
0
,
00
)59(396,11.
25,2
11
13,6
15,25
2.3.Nêu các giả thiết, vẽ biểu đồ cờng độ, tính trị số và xác định điểm
đặt của áp lực đất chủ động, bị động của áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên t-
ờng.
a.Các giả thiết:
- Tờng tuyệt đối cứng
- Mặt đất sau lng tờng phẳng
- Bỏ qua ma sát đất t ờng
- Quan niệm đất sau lng tờng ở trạng tháI cân bằng giới hạn
b.Tính toán và vẽ biểu đồ
Tính trị số và xác định điểm đặt

589,0)
2
15
45(
2.
0
02
1
1,
==
=
tgk
kckP
c
cczc

738,0)
2
7
45(
0
02
2
== tgk
c
406,0)
2
4
45(
0

02
3
== tgk
c
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
9


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
Bài 3.
p(N/cm
2
) 0 5 10 20 30 40
s
i
(0,1cm)
0 0.158 0.228 0.27 0.31 0.34
3.1.Tính các trị số e tơng ứng với mỗi cấp áp lực nén.

h
=
n
. = 10.2,71=27.1(kN/m
3

) = 2,71(N/cm
2
)
h
s
=
)(01,0
1.27.10.50
10.355,1
.
4
3
m
F
Q
h
h
==



= 1(cm)
s
si
i
h
hsh
e

=

)(
0
h
i
= h
0
-
si
Chiều cao mẫu đất ở cấp áp lực i
h
0
: Chiều cao ban đầu của mẫu đất
h
s
: Chiều cao hạt

si
: độ lún tổng cộng của mẫu đất ở cấp áp lực i
Hệ số rỗng của mẫu đất ở mỗi cấp áp lực nén là:
2,1
1
12,2
0
=

=e
042,1
1
1158,02,2
1

=

=e
972,0
1
1228,02,2
2
=

=e
93,0
1
127,02,2
3
=

=e
89,0
1
131,02,2
4
=

=e
86,0
1
134,02,2
5
=

=e
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
10


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN
ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
3.2.Xác định hệ số nén a và môđun biến dạng E
0
ứng với khoảng áp lực
nén từ trị số ban đầu là ứng suất bản thân của đất ở độ sâu lấy mẫu đến
trị số bằng tổng của ứng suất bản thân và lợng ứng suất tăng thêm do
đắp đất gây ra tại độ sâu đó.
Lớp sét pha có:
)/(07,9
)28,01.(71,2
4,18).171,2(
)1(
)1(
3
mkN
W
w
dn
=

+

=
+

=


Tại độ sâu lấy mẫu có:

)/(14,1807,9.2.
2
mkNh
dn
bt
z
===

=1,814(N/cm
2
)
Lợng ứng suất tăng thêm do đắp đất gây ra:
)/(424,7)/(24,7414,181,56
)/(1,567,18.3.
22
21
1
cmNmkNp
mkNhp
bt

z
w
==+=+
===


Với áp lực nén p
1
=1,814(N/cm
2
) có e
1
=
143,1)0814,1.(
5
042,12,1
2,1 =


Với áp lực nén p
2
=7,424(N/cm
2
) có e
2
=
008,1)5424,7.(
5
972,0042,1
042,1 =

Hệ số nén:
024,0
814,1424,7
008,1143,1
12
21
=


=


=
pp
ee
a
(cm
2
/N)=0,0024(m
2
/N)
Môđun biến dạng: E=
)/(43,718,0.
024,0
143,11
.
1
2

1
cmN
a
e
=
+
=
+

=714,3(kN/m
2
)
3.3.Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu trong lớp sét tại thời điểm 1
năm sau khi đắp đất, tính lún tại thời điểm đó.
Sơ đồ cố kết thấm 0, chiều dài đờng thấm h=4/2=2m.
t=1 năm=365.24.3600=3153600(s)

=

=
n
i
N
gl
Ni
gl
tz
h
z
e

P
h
iz
e
P
U
3,1
,
2
sin
4
2
sin
4
2





SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
11


Khoa Xây Dựng
Khoa Xây Dựng
Tr
Tr
ờng Đại Học Kiến Trúc HN

ờng Đại Học Kiến Trúc HN Bài tập lớn cơ học đất
SVTH: GVHD:
Nguyễn văn Cờng_05XN Phạm Ngọc Thắng
12