CHƯƠNG 6 ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT

6.2. PHƯƠNG PHÁP MOHR – RANKINE

CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN

6.4. TÍNH TÓAN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN
CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

•6.1.1. Mở đầu
Có rất nhiều công trình, bộ phận công trình xây dựng chòu các loại
áp lực ngang của đất

•6.1.1. Mở đầu

TƯỜNG CHẮN ĐẤT

TƯỜNG CHẮN ĐƯỜNG RAY

MỐ CẦU

TƯỜNG TẦNG HẦM

1


6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

•6.1.1. Mở đầu

•6.1.1. Mở đầu

TƯỜNG CHẮN RỜI RẠC

HẦM CHUI
TƯỜNG BẢO VỆ

ĐƯỜNG VÀO CẦU

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

•6.1.2. Phân loại áp lực ngang của đất
p lực tónh: Tường hoàn toàn không chuyển vò Ỵ khối đất sau
lưng tường ở TT cân bằng tónh Ỵ áp lực đất lên tường là áp lực tónh,
Eo (po) và bằng ứng suất do tải trọng bản thân đất sinh ra theo phương
ngang.
p lực chủ động: Tường chuyển vò ngang hoặc quay ra khỏi khối
đất Ỵ khối đất bò giãn nở ngang và áp lực ngang lên tường giảm. Khi
biến dạng đủ lớn (Theo Terzaghi: 0.1% – 0.5% H) thì khối đất sau
tường đạt trạng thái cân bằng dẻo giới hạn, áp lực đất đạt tới trò số
nhỏ nhất và được gọi là áp lực chủ động, Ea (pa)
p lực bò động: Tường chuyển vò ngang hoặc quay vào khối đất Ỵ
khối đất bò nén ép lại, áp lực ngang lên tường tăng. Khi biến dạng đủ
lớn (Theo Terzaghi: 1% – 5% H) thì khối đất sau tường đạt trạng
thái cân bằng dẻo giới hạn áp lực đất đạt tới trò số lớn nhất và được
gọi là áp lực bò động, Ep (hay pp)

•6.1.2. Phân loại áp lực ngang của đất

2


6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.2. Phân loại áp lực ngang của đất

•6.1.3. Các PP xác đònh áp lực chủ động và bò động lên tường
Xác đònh áp lực chủ động và bò động có nghóa là xác đònh áp lực
giới hạn tại vò trí lưng tường khi khối đất bò trượt, có hai phương pháp:

E
Ep

Dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn
Phương pháp W.T.Renkine: Xét đến trạng thái mất ổn đònh
của tất các điểm trong vùng bò trượt. Các điểm trượt theo
hai họ đường trượt khác nhau trong toàn bộ vùng trượt.

Eo

Dựa vào lý thuyết cân bằng khối trượt với mặt trượt giả đònh trước
Ea

Chuyển vò ra khỏi khối đất

Phương pháp Coulomb: Chỉ xét đến trạng thái mất ổn đònh
của các điểm trên mặt trượt và lăng thể trượt là một cố thể
không bò biến dạng.

Chuyển vò vào khối đất

6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

po = σ,xbt = K o σ,zbt

•6.2.1.p lực tónh
τ

s=

•6.2.2.p lực chủ động
•Giả thiết bỏ qua ma sát giữa đất và tường, mặt đất nằm ngang, tường
thẳng đứng

c’
ϕ’+
σ’tg

σ’3= σ’x = po

6.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT

τ

σ’1=

σ’btz

σ
s=

ϕ’
’tg

σ
s=

’tgϕ

’+c’

σ

Ko: Hệ số áp lực tónh của đất, được tính theo công thức sau:
+ Lưng tường thẳng đứng, mặt đất nằm ngang: Ko=1-sinϕ (Đất rời cố kết thường)
Ko=0,19 + 0,233logIP (Đất dính CKT)
+ Lưng tường thẳng đứng và mặt đất nghiêng: Ko=1- sinϕ + (cosϕ + sinϕ - 1)

σ’3=pa

σ’1= σ’btz
σ

α
ϕ

3


6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

•6.2.2.p lực chủ động

•6.2.2.p lực chủ động

Đất cát:

Đất dính:
ϕ' ⎞
ϕ' ⎞
⎛
⎛
pa = σ1, .tg2 ⎜ 45o − ⎟ = σ'zbt .tg2 ⎜ 45o − ⎟
2⎠
2⎠
⎝
⎝

ϕ' ⎞
ϕ' ⎞
⎛
⎛
pa = σ'z .tg2 ⎜ 45o − ⎟ − 2c.tg⎜ 45o − ⎟
2⎠
2⎠
⎝
⎝

6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

•6.2.3.p lực bò động
•Giả thiết bỏ qua ma sát giữa đất và tường, mặt đất nằm ngang, tường
thẳng đứng
gϕ’

c’
σ ’t
ϕ’+
τ
s=
σ’tg
s=

•6.2.3.p lực bò động
Đất cát:

ϕ' ⎞
⎛
pp = σ'zbt .tg2 ⎜ 45o + ⎟
2⎠
⎝

σ’1= pp
σ’3= σ’z

σ

4


6.2. PHƯƠNG PHÁP W.T. RANKINE

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

•6.2.3.p lực bò động

•6.3.1. Các giả thiết:
Mặt trượt phẳng

Đất dính:

Khối trượt đượt coi là một vật thể rắn ở trạng thái cân bằng giới
hạn. Hướng của áp lực đất lên tường là xác đònh.

ϕ' ⎞
ϕ' ⎞
⎛
⎛
pp = σ'zbt .tg2 ⎜ 45o + ⎟ + 2c'.tg⎜ 45o + ⎟
2⎠
2⎠
⎝
⎝

Trò số thực tế của áp lực chủ động là trò số lớn nhất trong tất cả
các trò số áp lực chủ động có thể có từ các khối trượt chủ động.
Trò số của áp lực bò động là trò số nhỏ nhất trong tất cả các trò số
áp lực bò động có thể có từ các khối trượt giả đònh.

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

•6.3.2. p lực chủ động của đất rời

•6.3.2. p lực chủ động của đất dính

ψ

Ea =

W sin (θ − ϕ )
= f (θ )
sin (θ − ϕ + ψ )

1
Ea (max) = γ H 2 .
2

Ea (max) khi

cos2 (ϕ − β )

dEa
=0
dθ

⎡
sin(ϕ + ϕa ).sin(ϕ − α ) ⎤
cos2 β .cos(β + ϕa ). ⎢1+
⎥
cos(β + ϕa ).cos(β − α ) ⎦
⎣

2

Ea =

W sin(θ − ϕ) c.BC sin(π / 2 − ϕ)
−
= f(θ)
sin(θ − ϕ + ψ )
sin(θ − ϕ)

5


6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB

•6.3.2. p lực bò động của đất rời

•6.3.2. p lực bò động của đất dính

Ep =

W sin(θ + ϕ)
= f (θ)
cos(β − ϕa − θ − ϕ)

1
Ep (min) = γ H 2 .
2

Ep (min) khi

dEa
=0
dθ

cos2 (ϕ + β )
⎡
sin(ϕ + ϕa ).sin(ϕ + α ) ⎤
cos2 β .cos(β − ϕa ). ⎢1+
⎥
cos(
β − ϕa ).cos(β − α ) ⎦
⎣

2

6.3. PHƯƠNG PHÁP COULOMB
•Lưu ý:
• + Trong trường hợp tường thẳng đứng (β=0), mặt đất nằm ngang
(α=0), bỏ qua ma sát giữa tường và đất (ϕa =0) thì kết quả xác đònh
áp lực đất lên tường chắn theo phương pháp Coulomb trùng với kết
quả của phương pháp W.T.Rankine

Ep =

W sin(θ + ϕ)
c.CB cos ϕ
+
= f (θ)

cos(β − ϕa − θ − ϕ) cos(β − ϕa − θ − ϕ)

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN
•6.4.1. Một số trường hợp đặc biệt: Lưng tường thẳng đứng, mặt đất
nằm ngang, bỏ qua ma sát giữa tường và đất.
a. Trong nền có mực nước ngầm

+ Kết quả nghiên cứu cho thấy, sử dụng lý luận Coulomb để tính
ALĐBĐ với giả thiết mặt trượt phẳng cho sai số rất lớn, bởi vì mặt
trượt thực tế rất cong, khác xa mặt trượt giả thiết. Kết quả tính
toán lớn hơn nhiều so với thực tế.
Với đất đắp:
ϕ = 16o, sai số 17%; ϕ = 30o, sai số 200%;
ϕ = 40o, sai số 700%
+ Góc ma sát giữa tường và đất càng lớn ϕa > ϕ/3 sai số càng nhiều

6


6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

•6.4.1. Một số trường hợp đặc biệt

•6.4.1. Một số trường hợp đặc biệt

b. Nền không đồng nhất

c. Trên mặt đất có tải trọng phân bố đều kín khắp

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

•6.4.1. Một số trường hợp đặc biệt

•6.4.1. Một số trường hợp đặc biệt

d. Trên mặt đất có tải trọng phân bố hữu hạn
A

e. Trên mặt đất có tải trọng phân bố bất kỳ
A

po

B

p dụng kết quả của bài
toán Boussinesq để tính ứng
suất theo phương ngang σx
do tải trọng gây ra lên tường

po

∞
θ

π/4 + ϕ/2

π/4 + ϕ/2

σx =

H

H

+ Lực tập trung P
1,77.P m2 .n 2
H 2 (m2 + n2 )3

+ Lực hình băng rộng b

σx =
z

γH.Ka

q.Ka

z

γH.Ka

q.Ka

2q

π

(2β − sin2β .cos2α )

7


6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN
•6.4.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến trò số áp lực đất
nh hưởng của ma
sát giữa tường và đất

ϕa càng lớn pa càng
nhỏ và ngược lại pp
càng lớn

nh hưởng của
dạng mặt cắt tường:
tấm phản áp, lưng
tường

•6.4.3. p lực đất lên công trình thực
p lực chủ động
và bò động là áp lực
đất lên tường khi khối
đất sau tường đạt
trạng thái cân bằng
giới hạn dẻo, tức là
khi chuyển vò của
tường là đủ lớn

σh/
σh
Kp

nh hưởng của đất
đắp: chỉ tiêu γ, c,
ϕ… lọai đất có tính
trương nở

Ko
Ka
da

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

dp

σh/ σh
Kp

Ko
Ka

d
da

dp

d

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

6.4. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

•6.4.3. p lực đất lên công trình thực

•6.4.4. Kiểm tra ổn đònh tường chắn

Khi tính toán áp lực của đất lên tường chắn phải kể đến biến dạng
thực của tường, trạng thái ban đầu của đất sau lưng tường, quá trình
thi công đất sau lưng tường
+ Cạnh chủ động:

pa = po - Kh.uy > pa

+ Cạnh bò động:

pp = po + Kh.uy < pp

Kh: hệ số nền theo phương ngang của đất sau lưng tường
uy: chuyển vò của tường ở vò trí tính tóan
Để tính toán đầy đủ các yếu tố trên phải sử dụng các phần mềm
máy tính với các mô hình nền phức tạp hơn mô hình Morh –
Coulomb như: Soft soil, Soft soil creep, Jointed rock, Hardening soil…

Ổn đònh kết cấu thân tường
+ Kiểm tra khả năng chòu cắt và uốn của thân tường
Ổn đònh lật quanh chân tường
+ Kiểm tra hệ số ổn đònh lật quanh 1 điểm ở chân tường:

kl > 1.5
Ổn đònh trượt ở đáy móng
+ Kiểm tra lực ma sát ở đáy móng phải lớn hơn tổng áp lực
đất tác dụng lên tường
ktr(cụcbộ) > 1.5
Ổn đònh trượt tổng thể khi có đất yếu dưới nền tường, tường gần bờ
sông, tường
ktr(tổng thể) > 1.5

8