do an địa chất công trình chuyên môn : Đánh giá điều kiện địa chất công trình đoạn từ Km 73+330 đến Km 74+330 trên tuyến đường quốc lộ 10 đi qua thành phố Hải Phòng. Thiết kế khảo sát địa chất công trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến trên.”
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (719.85 KB, 78 trang )
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng nâng cao
kéo theo việc xây dựng cơng trình diễn ra ở khắp mọi nơi và không ngừng
phát triển để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Sự phát triển của công tác xây dựng
cả về số lượng, quy mơ và tính chất đã đặt ra nhiều vấn đề cần phải giải quyết
liên quan đến điều kiện xây dựng ở một khu vực cụ thể. Do vậy, việc tiến
hành khảo sát trước khi xây dựng là rất quan trọng. Khảo sát địa chất cơng
trình là một bộ phận của khảo sát xây dựng. Nó là tài liệu không thể thiếu
được khi thiết kế xây dựng cơng trình, đặc biệt là các cơng trình có quy mơ
lớn. Các tài liệu địa chất cơng trình ngồi việc cho phép chọn vị trí xây dựng
hợp lý, cịn là những tài liệu không thể thiếu được khi chọn giải pháp móng
và tính tốn thiết kế cơng trình, chọn và thiết kế các giải pháp cơng trình phục
vụ thi công xây dựng.
Qua gần 5 năm học ở trường từ những môn học cơ sở đến những môn
học chuyên sâu, nhằm giúp cho chúng em củng cố, mở rộng những kiến thức
lý thuyết cơ bản đã học, bộ môn Địa chất cơng trình đã có kế hoạch cho
chúng em học mơn “Địa chất cơng trình chun mơn” kết hợp với việc làm đồ
án với đề tài: “Đánh giá điều kiện địa chất cơng trình đoạn từ Km 73+330
đến Km 74+330 trên tuyến đường quốc lộ 10 đi qua thành phố Hải Phịng.
Thiết kế khảo sát địa chất cơng trình phục vụ cho thiết kế kỹ thuật đoạn
tuyến trên.”
Sau một thời gian làm đồ án môn học, với sự hướng dẫn tận tình chu
đáo của thầy Nguyễn Văn Hùng, đến nay em đã hồn thành đồ án mơn học
với nội dung sau:
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I: Đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực nghiên cứu.
CHƯƠNG II: Dự báo các vấn đề địa chất cơng trình.
CHƯƠNG III: Thiết kế phương án khảo sát địa chất khu vực.
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
1
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
KẾT LUẬN
CÁC PHỤ LỤC KÈM THEO:
Phụ lục 01: Mặt cắt địa chất cơng trình khu vực xây dựng;
Phụ lục 02: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất khu vực xây
dựng;
Phụ lục 03: Mặt bằng bố trí các cơng trình thăm dị khu vực xây dựng.
Với kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên bản
đồ án này còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô
giáo. Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hùng cùng các
thầy cô trong bộ mơn Địa chất cơng trình đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
2
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
CHƯƠNG 1
ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ĐOẠN
KM 73+330 ĐẾN 74+330 TRÊN QUỐC LỘ 10 ĐI QUA
THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
Điều kiện ĐCCT là tổng hợp các yếu tố địa chất tự nhiên ảnh hưởng
đến công tác thiết , xây dựng và và sử dụng cơng trình. Nội dung của điều
kiện ĐCCT bao gồm tổng hợp các yếu tố khác nhau như:
- Địa hình địa mạo;
- Địa tầng và tính chất cơ lý của đất đá ;
- Cấu tạo địa chất và các đặc điểm kiến tạo khu vực ;
- Yếu tố địa chất thủy văn ;
- Các quá trình và hiện tượng địa chất động lực cơng trình ;
- Các yếu tố về vật liệu xây dựng khoáng tự nhiên.
Tùy thuộc vào đặc điểm và tính chất của cơng trình cụ thể cũng như giai
đoạn khảo sát mà các yêu tố điều kiện ĐCCT có ý nghĩa và tầm quan trọng
khác nhau. Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, công tác khảo sát địa chất
cơng trình sơ bộ đã tiến hành lập sơ bộ tài liệu thực tế, khảo sát địa chất cơng
trình ,địa chất thủy văn,bố trí mạng lưới khoan thăm dị. Số lỗ khoan bố trí
trên mỗi đoạn là 3 lỗ khoan, lỗ khoan sâu nhất là 20m (R5-12 và R5-13), lỗ
khoan nông nhất là 15m(R5-11). Cũng trong giai đoạn này, cơ quan khảo sát
đã tiến hành thí nghiệm hiện trường như SPT; lấy các mẫu đất để tiến hành thí
nghiệm trong phòng.
Dựa vào các tài liệu khảo sát sơ bộ thu thập được tiến hành đánh giá
điều kiện địa chất công trình khu vực xây dựng như sau:
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
3
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
1.1. Đặc điểm địa hình địa mạo.
Quốc lộ 10 là tuyến đường liên tỉnh chạy dọc theo vùng duyên hải Bắc
bộ qua 6 tỉnh , thành phố, bắt đầu từ thành phố ng Bí – tỉnh Quảng Ninh
cho đến thành phố Thanh Hóa. Đoạn tuyến nghiên cứu đi qua thành phố Hải
Phịng có địa hình ít bằng phẳng , đồng bằng xen lẫn với đồi núi thấp .Cao độ
thay đổi từ +1,36 đến +2m, trung bình +1,68 m . Chính vì vậy để tạo thuận lợi
cho cơng tác khảo sát và thi cơng cơng trình cần phải có các biện pháp xử lý
hợp lý như san bằng.. ..tùy vào điều kiện nhất định của từng khu vực.
1.2 Đặc điểm địa tầng và tính chất cơ lý của các loại đất đá
a) Đặc điểm địa tầng
Các tầng đất đá được phân chia thành từng lớp đồng nhất về ngun tắc
địa chất cơng trình. Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất cơng trình sơ bộ, địa
tầng khu vực xây dựng thành 2 lớp theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau:
o Lớp 2 : Bùn sét lẫn hữu cơ màu xám, xám đen, trạng thái chảy;
o Lớp 5 : Sét pha màu xám vàng, loang nâu đỏ, xám xanh, trạng thái nửa
cứng.
b) Đặc điểm tính chất cơ lý của đất đá
Đất đá là yếu tố quan trọng hàng đầu của điều kiện ĐCCT. Đất đá
tham gia vào cấu trúc địa chất lãnh thổ, có ý nghĩa xác định đối với đặc
điểm địa của một khu vực, liên quan đến điều kiện phát sinh và phát
triển của các quá trình và hiện tượng địa chất động lực cơng trình. Do
vậy, nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá có ý nghĩa rất quan trọng,
cần phải tiến hành xác định nó một cách cẩn thận, chi tiết.Một số chỉ
tiêu cơ lý cơ bản của đất đá như độ ẩm của đất W, khối lượng thể tích
tự nhiên γw, khối lượng thể tích khơ γ c, khối lượng riêng γs, hệ số rỗng
e, độ lỗ rỗng n, độ bão hòa G, độ ẩm giới hạn chảy W L, độ ẩm giới hạn
dẻo WP, chỉ số dẻo IP, độ sệt Is, lực dính kết c, góc ma sát trong φ, mô
đun biến dạng E0, sức chịu tải quy ước R0.
-Tính tốn 1: số chỉ tiêu cơ bản :
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
4
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
+ Khối lượng thể tích khơ : γc=
Trong đó : γw: Khối lượng thể tích tự nhiên (g/cm3)
W: Độ ẩm tự nhiên (%)
+ Độ lỗ rỗng : n = 1 γc: Khối lượng thể tích khơ (g/cm3)
γs: Khối lượng riêng (g/cm3)
+ Hệ số rỗng : e0 =
n : độ lỗ rỗng (%)
+ Mô đun tổng biến dạng : E0 =β
k
(TCVN 4200:2012)
Trong đó: β là hệ số phụ thuộc vào từng loại đất, hệ số lỗ rỗng của từng loại
đất.
Cụ thể như sau: - β =0,8 đối với cát
β = 0,74 đối với cát pha
- β = 0,4 đối với sét
β = 0,62 đối với sét pha
e0: Là hệ số rỗng tự nhiên của đất.
a1-2: Hệ số nén lún của lớp đất được xác định theo đường cong
nén lún với áp lực tương ứng là P = 1-2 kG/cm2
mK: Hệ số chuyển đổi từ điều kiện không nở hơng trong phịng
sang
nở hơng ngồi thực địa.Tra bảng phụ thuộc vào hệ số rỗng e 0 và
độ sệt Is:
- Khi Is ≥ 1 thì lấy mk=1
-Khi Is ≥0,75 thì lấy mk=1,5
-Khi Is < 0,75 thì lấy theo bảng 1.1:
Các giá trị trung gian được xác định theo phương pháp nội suy.
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
5
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Bảng 1.1: Hệ số chuyển đổi mk
Loại
Đất
cát
pha
sét
pha
mk
e0=0.45 e0=0.55 e0=0.65 e0=0.75 e0=0.85 e0=0.95 e0=1.05
4.00
3.50
3.00
2.00
-
-
5.00
5.00
4.50
4.00
3.00
2.50
2.00
-
Sét
4.00
-
6.50
6.00
5.50
5.00
4.50
+ Tính sức chịu tải quy ước R0 (TCVN 936:2012)
- Với đất dính:
R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D
(1-3)
Trong đó:
+ m: hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1.
+ A, B, D: hệ số khơng thứ ngun, phụ thuộc vào góc ma sát
+
+
+
+
+
trong φ
b: chiều rộng móng quy ước, lấy bằng 1
h: chiều sâu đặt móng quy ước, lấy bằng 1
C: lực dính kết của đất dưới đáy móng (kG/cm2).
γw: khối lượng thể tích tự nhiên của đất (kG/cm2).
Với đất rời R0 được tính dựa vào TCVN 9362:2012 bằng cách tra
bảng 1.2 :
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
6
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Bảng 1.2: Giá trị R0
Loại đất
R0 (kG/cm2)
Đất hòn lớn:
- Đất cuội (dăm) lẫn cát
6
- Đất sỏi (sạn) từ những mảnh
vụn:
+ Kết tinh
+ Trầm tích
Đất cát
5
3
chặt
chặt vừa
6
5
5
4
4
3
3
2
3
2,5
2
1,5
1,5
1,0
- Cát hạt thô không phụ thuộc
độ ẩm
- Cát hạt vừa khơng phụ thuộc
độ ẩm
- Cát hạt nhỏ:
+ Ít ẩm
+ Ẩm và no nước
- Cát hạt mịn và bụi:
+ Ít ẩm
+ Ẩm
+ No nước
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
7
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Các chỉ tiêu cơ lý của từng lớp đất trong khu vực xây dựng được mô tả cụ thể
như sau :
- Lớp 2 : Bùn sét lẫn hữu cơ màu xám , xám đen :
Lớp này có mặt ở tất cả các lỗ khoan, thành phần chủ yếu là bùn sét , có
lần hữu cơ màu xám , xám đen. Đây là lớp có bề dày lớn , dao động từ 9,5m
(HK R5-11) đến 13m(HK R5-13), trung bình 11,25m . Tại lớp đất này đã tiến
hành lấy 3 mẫu đất để tiến hành thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý.
Bảng 1.3 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2
Giá
1
Các chỉ tiêu cơ lý
Độ ẩm tự nhiên
Khối lượng thể tích tự
2
nhiên
hiệu
Đơn vị
Giá trị
trị lớn trị
TB
Lớn
nhỏ
nhất
STT
Ký
Giá
nhất
70.20
62.30
W
%
67.47
γw
g/cm3
1.53
1.54
1.52
3
Khối lượng riêng
γs
g/cm3
2.69
2.69
2.69
4
5
6
7
8
9
10
Khối lượng thể tích khơ
Độ lỗ rỗng
Hệ số lỗ rỗng
Độ ẩm giới hạn chảy
Độ ẩm giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Độ sệt
γc
n
e0
WL
WP
IP
IS
g/cm3
%
0.91
0.66
1.94
52.10
31.66
20.46
1.76
0.94
0.67
2.01
52.36
32.17
21.11
1.94
0.89
0.65
1.85
51.64
31.25
19.47
1.48
11
Lực dính kết
C
kG/cm2
0.085
0.09
0.08
12
Góc ma sát trong
φ
Độ
4ᴼ27′30 5ᴼ00
3ᴼ55
13
Hệ số nén lún
a1-2
cm2/kG
1.225
1.20
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
%
%
%
1.25
8
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
14
Sức chịu tải quy ước
R0
kG/cm2
0.409
15
Mơ đun tổng biến dạng
E0
kG/cm2
9.56
- Ta có E0 =β
=>
-
-
K
=9,56 kG/cm2.
E0 =0,4
- Sức chịu tải quy ước R0 : R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D
A B D tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong φ , ta được :
A=0,05 ; B=1,2 ; D=2,565
=> R0= 1( 0,05.1+1,2.1).1,53+0,085.2,565=0,409 kG/cm2
- Lớp5: Sét pha màu xám vàng ,loang nâu đỏ , xám xanh , trạng thái nửa
cứng
Lớp đất có thành phần sét pha , màu xám vàng , loang nâu đỏ, xám xanh.
Đất trạng thái nửa cứng. Cả 3 lỗ khoan trong đoạn nghiên cứu đều gặp lớp
đất này. Lớp đất có bề dày dao động từ 5,5m(tại HK R5-11) đến 9,1m( HK
R5-12) . Bề dày trung bình lớp đất là 7,3m.Cao độ mặt lớp dao động từ 9,5m (
HK R5-11)đến 13m(HK R5-13), trung bình là 11,25m. Tại lớp đất này ta tiến
hành lấy 2 mẫu tại lỗ khoan (HK R5-12 và R5-13) để tiến hành xác định chỉ
tiêu cơ lý.
Bảng 1.4: Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5
STT
Các chỉ tiêu cơ lý
1
Độ ẩm tự nhiên
2
Khối lượng thể tích tự
nhiên
Ký
Trung
Lớn
Nhỏ
Bình
Nhất
Nhất
%
24.75
25.2
24.3
γw
g/cm3
1.96
1.97
1.95
g/cm3
1.5
1.56
1.44
0.45
0.47
0.43
hiệu
W
3
Khối lượng thể tích khơ
γc
4
Độ lỗ rỗng
n
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
Đơn vị
9
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
5
Hệ số rỗng tự nhiên
e0
6
7
8
9
10
Khối lượng riêng
Độ ẩm giới hạn chảy
Độ ẩm giới hạn dẻo
Chỉ số dẻo
Độ sệt
γs
WL
WP
IP
IS
11
Lực dính kết
C
12
Góc ma sát trong
φ
13
14
15
Hệ số nén lún
Sức chịu tải quy ước
Mơ đun tổng biến dạng
- Ta có E0 =β
=>
E0 =0,62
a1-2
R0
E0
0.81
g/cm3
%
%
%
0.88
0.74
2.71
35.53
21.63
13.40
0.225
2.71
35.64
22.08
14.46
0.23
2.71
35.42
21.18
12.34
0.22
0.24
0.22
21ᴼ26’
21ᴼ12’
0.026
-
0.025
-
kG/cm2 0.23
Độ
21ᴼ19′
cm2/kG 0.0255
kG/cm2 0,31
kG/cm2 119,7
K ,
=119,7 kG/cm2.
-Sức chịu tải quy ước R0 : R0 = m(Ab + Bh) γw + C.D
A B D tra bảng phụ thuộc vào góc ma sát trong φ , ta được :A=0,035 ;
B=1,14 ; D=0.359
=> R0 =1(0,035.1+1,14.1).1,96+0,23.0,359 = 0,31 kG/cm2.
1.3. Đặc điểm địa chất thủy văn
Trong phạm vi chiều sâu nghiên cứu của tuyến khơng tìm thấy tầng chứa
nước .
Nhìn chung , nước dưới đất nghèo , chủ yếu tồn tại dưới dạng nước hấp phụ
do các
lớp đất khơng có khả năng chứa nước. Nguồn cung cấp là nước mưa và nước
mặt.
Hiện tại chưa có tài liệu phân tích thành phần hóa học của nước.
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
10
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
Nhận xét:
- Về địa hình địa mạo : do địa hình địa mạo khơng bằng phẳng , chính
vì vậy cần phải có biện pháp xử lý để thuận lợi cho việc xây dựng cơng
trình .
- Các chỉ tiêu cơ lý : Cả lớp đất 2 và lớp đất 5 đều có sức chịu tải quy
ước R0 lần lượt là 0,409 và 0,31 , nhỏ hơn 1 . Chính về vậy theo tiêu chuẩn
đây là 2 lớp đất yếu , không thuận lợi cho việc xây dựng cơng trình .Vì vậy
cần phải có biện pháp gia cố nên đất trước khi tiến hành xây dựng.
- Về địa chất thủy văn : do không chịu ảnh hưởng lớn của nước ngầm
nên thuận lợi cho việc xây dựng công trình . Đảm bảo các tính chất cơ lý của
đất đá không bị thay đổi dưới tác dụng của nước ngầm.
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
11
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
CHƯƠNG 2
DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH
Vấn đề địa chất cơng trình (ĐCCT) là vấn đề địa chất bất lợi về mặt ổn
định, về mặt kinh tế cũng như khả năng xây dựng và sử dụng cơng trình, phát
sinh do điều kiện ĐCCT khơng đáp ứng được các u cầu làm việc bình
thường của cơng trình. Do đó vấn đề ĐCCT khơng chỉ phụ thuộc vào các yếu
tố của điều kiện ĐCCT mà còn phụ thuộc vào loại cũng như đặc điểm và quy
mơ xây dựng cơng trình.
Tùy thuộc vào loại cơng trình xây dựng mà có thể phát sinh các vấn đề
ĐCCT khác nhau. Vì vậy, việc dự báo các vấn đề ĐCCT có ý nghĩa rất quan
trọng, cho phép biết được những vấn đề bất lợi của điều kiện ĐCCT đến việc
xây dựng một cơng trình cụ thể, từ đó cho phép đề ra các giải pháp thích hợp
để khắc phục, bảo đảm cơng trình xây dựng kinh tế và ổn định lâu dài.
2.1. Đặc điểm của cơng trình:
Quốc lộ 10 Hải Phòng được xây dựng theo tiêu chuẩn đường cấp 3 đồng
bằng.
-
Chiều rộng mặt đường: 24m;
Cao độ mặt đường: +3,6m;
Số làn xe ô tô: 6 làn;
Chiều rộng làn xe: 3,5m;
Tải trọng: H30-XB80 ( tải trọng xe 30 tấn);
- Đất đắp: Cát hạt nhỏ (
d
=1,85 T/m3,
= 32° );
- Hệ số mái dốc: 1:2.
2.2. Khả năng phát sinh các vấn đề ĐCCT đối với đường giao thông:
Qua tài liệu đánh giá sơ bộ điều kiện ĐCCT, nhìn chung khu vực xây
dựng có địa tầng khá phức tạp, gồm nhiều lớp đất có các tính chất cơ lý khác
nhau, có bề dày biến đổi.
Với cấu trúc nền như trên, khi xây dựng công trình có tải trọng vừa có
thể phát sinh các vấn đề ĐCCT như sau:
- Vấn đề mất ổn định do lún trồi;
- Vấn đề mất ổn định do trượt nền: trượt sâu và trượt cục
bộ;
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
12
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
- Vấn đề phát sinh lún dưới nền đường đắp.
2.2.1. Vấn đề mất ổn định do lún trồi:
Cơng trình xây dựng trên đất nền, đặc biệt là đất nền có khả năng chịu
tải thấp, thường phát sinh về các vấn đề biến dạng lún, nếu biến dạng lún này
vượt quá giới hạn cho phép sẽ làm biến dạng và hư hỏng cơng trình. Khi đắp
nền đường trên đất yếu, phần giữa nền đường bị lún xuống và đất yếu bị đẩy
trồi lên ở hai chân mái dốc, gây nên hiện tượng lún trồi. Hình thức phá hoại
này thường xảy ra khi đất yếu kẹp giữa hai lớp đất tốt hơn và phân bố ngay
dưới nền đường đắp. Việc đánh giá khả năng biến dạng lún, đặc biệt là lún
khơng đều có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp kết cấu tốt
nhất, bảo đảm sự ổn định lâu dài và làm việc bình thường của cơng trình.
2.2.2. Vấn đề mất ổn định do trượt nền:
Vấn đề này thường xảy ra đối với nền đường đắp có độ cao và độ dốc mái
lớn, hoặc nền đường được đắp trên sườn dốc. Việc đánh giá ổn định trượt của
nền đường có thể được thực hiện theo các phương pháp cung trịn hình trụ…
2.2.3. Vấn đề mất ổn phát sinh vùng biến dạng lún dưới nền đường đắp:
Việc xác định khả năng phát sinh vùng biến dạng lún dưới nền đường xây
dựng trên đất yếu sẽ cho phép đánh giá được khả năng làm việc thực tế của
đất nền cũng như chọn phương pháp xử lý đất yếu thích hợp.
2.3. Các thơng số kỹ thuật về thiết kế đoạn đường:
Đoạn tuyến Km73+330 đến 74+330 thuộc quốc lộ 10 được xây dựng theo tiêu
chuẩn đường cấp 3 đồng bằng với các thơng số cần tính tốn sau:
+ Chiều cao đất đắp = cao độ mặt đường thiết kế- cao độ mặt đường tự
nhiên;
+ Độ dốc taluy: m=1:2 ;
+ Hệ số ổn định mái dốc:
= A tg + B
Trong đó: A,B - là hệ số tra bảng phụ thuộc vào góc dốc và vị trí mặt trượt
H – chiều cao đất đắp
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
13
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
tg – hệ số ma sát
+ Đất đắp đường là đất cát hạt nhỏ với: Khối lượng thể tích
c
= 1,85 T/m3
Lực dính kết: c = 0
Góc ma sát trong: = 32°
- Nền đường trước khi thi công mặt đường, lượng lún cố kết nền
đường được quy định theo TCVN 263-2000 như sau :
+ ≤ 10cm với vị trí gần mó cầu :
+ ≤ 20cm với chỗ có cống hoặc đường dân sinh chui dưới
+ ≤ 30cm với các đoạn nền đắp thông thường
- Tổng tải trọng tác dụng lên đường :
Ptt=Pd+Pht (T/m2)
Trong đó : Pd : tải trọng đất đắp ; Pd = H
d
Pht : tải trọng do phương tiện giao thông gây ra
Pht =
(1.10)
Với : G – trọng lượng 1 xe (G=30 tấn)
d
– khối lượng thể tích đất đắp nền:
d
=1,85 (T/m3)
n – số xe tối đa có thể xếp trên phạm vi bề rộng nền đường, n = 6
l – phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, l = 6,6 với G=30T
B – bề rộng phân bố ngang của các xe : B = nb + (n-1)d + 2e
Với: n là số xe tối đa có thể xếp trên phạm vi bề rộng mặt đường, n =6
b: bề rộng ô tô là khoảng cách tối thiểu giữa 2 tâm bánh xe, b= 1,8
m
d: khoảng cách tối thiểu giữ các xe (m), d= 1,3m
e: bề rộng lốp đôi (m), chọn e = 0,5m
B = 6.1,8 +( 6-1) 1,3 + 2.0,5 = 18,3
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
14
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
Pht =
1,49 (T/m2) (theo cơng thức 1.10)
Vậy chiều cao nền đắp tương đương htd là:
htd =
=
= 0,805 (m)
2.4. Các thông số kỹ thuật của nền đất đắp được chọn:
2.4.1. Mặt cắt ngang tại LK R5-13
Đây là mặt cắt ngang có bề dày đất yếu lớn nhất.
Cao độ mặt đường tự nhiên : +1,51m ;
Cao độ mặt đường thiết kế : +4,59 ;
Địa tầng gồm các lớp đất:
Chiều cao đất đắp tính tốn thiết kế là: Htk = 3,08 (m)
Với chiều rộng mặt đường là 24 m, chiều cao đất đắp là 3,08m , hệ số mái
dốc là 1:2 thì bề rộng nền đường là:
B’ = 24 + 3,08.1,85.2 = 35,396 (m)
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
15
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
Chiều rộng trung bình của nền đường là B = (24 +35,396)/2 = 29,698(m)
2.4.2. Mặt cắt ngang tại LK R5-11
Cao độ mặt đường tự nhiên : +1,36;
Cao độ mặt đường thiết kế : +5,001 ;
Địa tầng gồm các lớp đất:
Chiều cao đất đắp tính tốn thiết kế là: Htk = 3,641 (m)
Với chiều rộng mặt đường là 24 m, chiều cao đất đắp là 3,641m , hệ số mái
dốc là 1:2 thì bề rộng nền đường là:
B’ = 24 + 3,641.1,85.2 = 37,47 (m)
Chiều rộng trung bình của nền đường là B = (24 +37,47)/2 = 30,735(m)
2.5.Kiểm toán ổn định cho nền đất yếu :
2.5.1. Kiểm tra ổn định lún trồi :
Tại mặt cắt tính tốn được ở trên, do cấu trúc nền đất yếu bao gồm 2 lớp đất
yếu nên có khả năng xảy ra hiện tượng lún trồi, vì vậy tiến hành kiểm tốn
lún trồi với các mặt cắt trên.
Để tính tốn ta sử dụng công thức của J.Mandel :
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
16
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
K=
Trong đó:
- áp lực giới hạn của nền đất yếu
q- ứng suất do nền đường đắp gây ra ở tim đường
Trường hợp nền đường có chiều rộng nhỏ so với chiều dày lớp đất yếu (B/H <
1,49) có thể áp dụng tính
theo cơng thức sau:
=( + 2) Cu
Trường hợp nền đường có chiều rộng lớn hơn so với chiều dày lớp đất yếu
(B/H > 1,49), có thể áp dụng tính
theo cơng thức:
Nc Cu
Trong đó: Cu – lực dính kết khơng thốt nước của đất yếu (T/m2).
Nc – hệ số thay đổi theo tỷ số B/H tra theo toán đồ Pilot- Moreau
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
17
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
Hình 1: Tốn đồ Pilot - Moreau
H – chiều dày tầng đất yếu
B – chiều rộng nền đường đắp ( tính trung bình giữ mặt và đáy nền đường )
Nếu hệ số an toàn K > 1,2 thì nền đường ổn định
Nếu hệ số an tồn K < 1,2 thì nền đường mất ổn định
a.Tại mặt cắt LK R5-13
- Ứng suất do nền đường đắp gây ra ở tim đường:
q = Pd + Pht = 5,698 + 1,49 =7,188 (T/m2)
Trong đó: Pd – tải trọng đât đắp
Pht – tải trọng xe cộ;
Pd = 3,08. 1,85 = 5,698 (T/m2)
Pht = 1,49 (T/m2)
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
18
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Áp lực giới hạn của nền đất yếu:
Chiều rộng trung bình của nền đường là 29,698m
Suy ra:
=
= 1,48 < 1,49
Vậy áp lực giới hạn trên nền đất yếu được tính theo cơng thức sau:
=( + 2) Cu = 5.1,2=6,0
Suy ra:
K=
=
= 0,83< 1,2 (theo 22TCN 262-2000)
Do đó nền đường xảy ra hiện tượng lún trồi.
b.Tại mặt cắt LK R5-11
- Ứng suất do nền đường đắp gây ra ở tim đường:
q = Pd + Pht = 6,736 + 1,49 =8,226 (T/m2)
Trong đó: Pd – tải trọng đât đắp
Pht – tải trọng xe cộ;
Pd = 3,641. 1,85 = 6,736 (T/m2)
Pht = 1,49 (T/m2)
Áp lực giới hạn của nền đất yếu:
Chiều rộng trung bình của nền đường là 30,735m
Suy ra:
=
= 2,049 > 1,49
Vậy áp lực giới hạn trên nền đất yếu được tính theo cơng thức sau:
qgh = Cu . Nc = 1,2 . 5,15 = 6,18
Suy ra:
K=
=
= 0,75< 1,2 (theo 22TCN 262-2000)
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
19
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUN MƠN
Do đó nền đường xảy ra hiện tượng lún trồi
2.5.2. Kiểm tra ổn định trượt cục bộ:
Mất ổn đinh do trượt một bộ phận của nền đắp và một phần của nền đất yếu là
hình thức phá hoại thường gặp nhất. Dưới tác dụng của tải trọng cơng trình,
trong nền đất phát sinh ứng suất cắt, nếu ứng suất cắt vượt quá độ bền kháng
cắt của đất thì sẽ phát sinh trượt cục bộ. Hiện tượng này xảy ra trong trường
hượp lớp đất yếu nằm trên lớp đất có sức chịu tải cao, biểu hiện được nhận
thấy là một phần đoạn đường bị sụt lún tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnh nền
đường bị đẩy trồi lên.
Tại các mặt cắt tính tốn đã chọn ở trên, nhận thấy cấu trúc nền đất gồm lớp
các lớp đất yếu. Vì vậy trượt cục bộ có khả năng xảy ra tại các mặt cắt này.
Do đó ta sẽ tiến hành kiểm toán ổn định trượt cục bộ đối với các mặt cắt trên.
Việc tính tốn ổn đinh do trượt được tiến hành theo phương pháp của
Goldstein có hệ số an tồn F được tính theo cơng thức sau:
F = A.f + B.
(1.10)
Trong đó: A,B là các hệ số tra bảng , phụ huộc vào goc mái dốc và vị trí mặt
trượt;
f= tg
– hệ số ma sát trong của đất nền tự nhiên;
Cu – lực dính khơng thốt nước của đất nền tự nhiên;
d
– khối lượng thể tích đất đắp;
Hr - chiều cao đất đắp quy đổi (bao gồm chiều cao đất đắp và chiều cao
quy đổi từ tải trọng xe cộ)
Khi F < Fgh thì nền đường bị trượt;
Khi F > Fgh thì nền đường khơng bị trượt;
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
20
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Bảng 2.1. Bảng tra hệ số A,B
Độ
dốc
mái
taluy
1:m
Mặt trượt đi qua nền đất yếu và có tiếp xúc với mặt nằm ngang tại độ
sâu h
Chân mái
dốc
A
1:1.0
B
h = 0.25 H
A
2.34 5.79 2..56
h = 0.5 H
h=H
h = 1.5 H
B
A
B
A
B
A
B
6.10
3.17
5.92
4.32
5.80
5.78
5.75
1:1.25 2.64 6.0
5
2.66
6.32
3.24
6.02
4.43
5.86
5.36
5.80
1:1.5
2.64 6.5
0
2.80
6.53
3.32
6.13
4.54
5.93
5.94
5.85
1:1.75 2.87 6.5
8
2.93
6.72
3.41
6.26
4.66
6.00
6.02
5.90
3.10
6.87
353
6.40
4.78
6.08
6.10
5.95
1:2.25 3.19 7.27
3.26
7.23
3.66
6.56
4.90
6.16
6.18
5.98
1:2.5
3.53 7.3
0
3.46
7.62
3.82
6.74
5.03
6.26
6.26
6.02
1:2.75 3.59 8.0
2
3.68
8.00
4.02
6.95
5.17
6.36
6.34
6.05
3.93
8.40
4.24
7.20
5.31
6.47
6.44
6.09
1:2
1:3
3.23 6.7
0
3.59 8.8
1
a. Tại mặt cắt LK R5-13
- Khối lượng thể tích đất đắp:
d
= 1,85( t/m3)
- Chiều cao đất đắp quy đổi: Hr = Hd + htd = 3,08+0,805 =3,885 (m)
Lực dính khơng thốt nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết quả thí
nghiệm nén nhanh khơng thốt nước trong phịng thí nghiệm): Cu = 1,2 (T/m2)
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
21
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
- Hệ số ma sát trong của đất nền:
f = tg
II
u
= tg 4°27’30’’= 0,078
Tại chân mái dốc với hệ số mái dốc 1:m=1:2 tra bảng 1.8 ta có: A= 3,23; B=
6,7
Thay các giá trị vào cơng thức ( 1.10) ta có:
F = 3,23.0,078 + 6,7.
= 1,37> 1,1
Vậy nền đường tại mặt cắt LK R5-13 không xảy ra hiện tượng trượt cục bộ.
b. Tại mặt cắt LK R5-11
- Khối lượng thể tích đất đắp:
d
= 1,85( t/m3);
- Chiều cao đất đắp quy đổi: Hr = Hd + htd = 3,641+0,805 =4,446 (m);
Lực dính khơng thốt nước của đất dưới nền đường ( lấy theo kết quả thí
nghiệm nén nhanh khơng thốt nước trong phịng thí nghiệm): C u = 1,2
(T/m2).
- Hệ số ma sát trong của đất nền:
f = tg
II
u
= tg 4°27’30’’= 0,078
Tại chân mái dốc với hệ số mái dốc 1:m=1:2 tra bảng 1.8 ta có: A= 3,23; B=
6,7
Thay các giá trị vào công thức ( 1.10) ta có:
F = 3,23.0,078 + 6,7.
= 1,23> 1,1
Vậy nền đường tại mặt cắt LK R5-11 không xảy ra hiện tượng trượt cục bộ.
2.6. Kiểm toán lún nền thiên nhiên dưới nền đường đắp:
Độ lún của nền đường đắp trên nền đất yếu là độ lún của toàn bộ nền đường
sau khi kết thúc lún dưới tác dụng của tải trọng, gồm độ lún của bản thân nền
đắp và độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp.Ở đây không xét tới độ lún của
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
22
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
bản thân nền đường đắp, xem như khi đắp đã được đầm chặt tốt.Vì vậy, việc
tính tốn lún trở thành việc tính độ lún của nền đất yếu dưới nền đường đắp
theo phương pháp phân tầng lấy tổng:
Độ lún của tồn bộ móng:
S=
=
Trong đó:
hi
(1.11)
- Hệ số nén lún tương đối của lớp phân tố thứ i
hi-chiều dày lớp phân tố thứ i
- ứng suất phụ thêm ở giữa lớp thứ i, tính bằng trung bình cộng giữ ứng
suất phụ thêm ở đỉnh và ở đáy lớp phân tố thứ i
Áp lực bản thân của đất tại các điểm đáy lớp được tính theo cơng thức:
=
hi
(1.12)
Ứng suất phụ thêm tại các điểm đáy lớp được tính theo cơng thức:
= K0 . pgl
Trong đó: pgl – áp lực gây lún : pgl = pđ =
(1.13)
.Hđ
Độ lún S được tính đến lớp phân tố cuối cùng nằm trong vùng hoạt động nén
ép. Vùng hoạt động nén ép được xác định đến độ sâu mà tại đó 0,2
≥
a.Tại mặt cắt LK1 R5-13
Áp lực bản thân của đất tại các điểm đáy lớp được tính như theo cơng thức
(1.12) ;
Ứng suất phụ thêm tại các điểm tại đáy lớp được tính theo cơng thức (1.13) ;
Trong đó:
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
23
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
= 1,85 . 3,08 = 5,698 (T/m2)
Để đơn giản trong việc tính tốn, tải trọng đất đắp tác dụng lên nền đường
được quy về tải trọng là dải phân bố đều với chiều rộng trung bình là
29,698m.
Trong phạm vi chiều sâu lỗ khoan, phân chia nền đất thành các phân lớp nhỏ :
Lớp 2 : có bề dày 13 m được chia thành 13 lớp phân tố có bề dày 1m ;
Lớp 5 : có bề dày 7 m được chia thành 7 lớp phân tố, mỗi lớp dày 1m ;
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
24
ĐỒ ÁN ĐCCT CHUYÊN MÔN
Bảng 2.2: Trị số ứng suất bản thân và ứng suất phụ thêm của các lớp đất.
Lớp
2
5
điểm tính
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
độ
sâu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
z/b
0.034
0.067
0.101
0.135
0.168
0.202
0.236
0.269
0.303
0.337
0.37
0.404
0.438
0.471
0.505
0.539
0.572
0.606
0.64
0.673
ϒw
1.53
1,96
K0
0.995
0.989
0.984
0.979
0.974
0.969
0.964
0.952
0.935
0.916
0.902
0.884
0.862
0.834
0.816
0.802
0.788
0.764
0.738
0.706
Ϭz
5.67
5.635
5.607
5.578
5.55
5.521
5.493
5.424
5.328
5.219
5.14
5.037
4.912
4.752
4.65
4.57
4.49
4.353
4.205
4.023
Ϭbt
1.53
3.06
4.59
6.12
7.65
9.18
10.71
12.24
13.77
15.3
16.83
18.36
19.89
27.44
29.4
31.36
33.32
35.28
37.24
39.2
• Xác định chiều dày vùng hoạt động nén ép:
Tại độ sâu 14 m có σz=4,572 (T/m 2 ); σbt = 27,44 (T/m 2) thỏa mãn điều
kiện σz < 0,2σbt nên chiều dày vùng hoạt động nén ép là 14 m.
Vậy độ lún cuối cùng là:
n
n
i =1
i =1
Áp dụng công thức : S = ∑ S i = ∑ a 0i .hi .δ i
SV:Nguyễn Thành Huy-1221020071
25
