Xác Định Độ Lún Của Nền Công Trình

Chương VI
Xác Định Độ Lún Của
Nền Công Trình

13/06/2013 11:03 SA

Tr 1


Bài 6.1
Các Khái Niệm Cơ Bản

13/06/2013 11:03 SA

Tr 2


Hiện tượng lún của đất nền khi chịu tải
• Đất là một môi trường rời rạc, phân tán, có tính rỗng cao,
dưới tác dụng của ứng suất thì đất nền sẽ bị biến dạng làm
cho công trình xây dựng trên nền bị thay đổi độ cao (lún).
• Độ lún của nền là chuyển vị thẳng đứng của mặt nền,
bằng tổng biến dạng theo phương thẳng đứng của
toán bộ khối đất trong nền đó.
VĐ:Cần tính lún đến độ sâu nào, tính cho lớp đất nào?

Tr 3


Ảnh hưởng của sự lún của nền đất
• Lún làm hạ thấp cao trình đáy móng, làm thay đổi chiều

cao của công trình. Sự chênh lệch lún gây ra sự chênh lệch
độ cao giữa các bộ phận của công trình ….
• Trong nhiều trường hợp tuy
tải trọng ngoài tác dụng lên nền
chưa vượt quá sức chịu tải của
nó nhưng do biến dạng quá lớn
của khối đất cũng gây ra sự cố
cho công trình ....

Settlement

Foundation
13/06/2013 11:03 SA

Tr 4


Ảnh hưởng của sự lún của nền đất

Đánh giá biến dạng, lún, chênh lún của nền móng có ý
nghĩa thực tiễn trong thiết kế công trình, và là một hạng
mục quan trọng trong hồ sơ thiết kế công trình.
13/06/2013 11:03 SA

Tr 5


Các vấn đề trong tính lún
 Tải trọng gây lún:
− Tải trọng ngoài với đất quá cố kết hoặc cố kết bình thường.

− Tải trọng ngoài và tải trọng bản thân với đất chưa cố kết.

e

OC
Cr

NC

UC

 p’

Cc

13/06/2013 11:03 SA

lg

Tr 6


Các vấn đề trong tính lún
 Hiện tượng lún của nền không xảy ra tức thời, quá trình
lún xảy ra trong một thời gian sau đó mới kết thúc. Cần
xác định được:
− Độ lún ổn định cuối cùng: Độ lún khi quá trình lún kết
thúc (S).
− Độ lún theo thời gian: độ lún ở một thời điểm nào đó
trong quá trình nền đất đang lún St.

13/06/2013 11:03 SA

Tr 7


Các vấn đề trong tính lún
 Độ lún tổng của nền đất (S) gồm 3 thành phần:

S = Si + Sc + Ss
 Độ lún tức thời: là độ lún do sự biến dạng tức thời
của hạt đất và của nước. Độ lún tức thời rất nhỏ.
 Cố kết thấm: là cố kết liên quan đến thoát nước khỏi
lỗ rỗng, làm giảm áp lực nước lỗ rỗng dư, gây ra độ lún
cố kết.

 Cố kết thứ cấp: là cố kết không liên quan đến thoát
nước khỏi lỗ rỗng. Cố kết thứ cấp chiếm phần nhỏ, và
gây ra độ lún từ biến.

13/06/2013 11:03 SA

Tr 8


Bài 6.2
XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN

CỐ KẾT ỔN ĐỊNH

13/06/2013 11:03 SA

Tr 9


I. Tính toán độ lún cố kết một hướng.
Trường hợp áp dụng:
Các nền đất cố kết một hướng (nén không nở hông) có thể
gặp khi mặt nền chịu tải trọng phân bố đều trải ra vô hạn.

Trong thực tế: Nếu thỏa mãn H/b< 0,5, thì ứng suất cũng gần
như phân bố đều theo chiều sâu.

13/06/2013 11:03 SA

Tr 10


I. Tính toán độ lún cố kết một hướng.
Tính lún dựa vào quan hệ giữa các pha: 1 lớp đất dày Ho:
Ban đầu: lớp đất có : Ho , Vvo , eo
Sau khi lún: lớp đất có : H1 , Vv1 , e1

V H.F s
v 


Vo H o .F H o
V
e

v 

Vo 1  eo

13/06/2013 11:03 SA

S=∆H=Ho-H1
∆V = Vvo- Vv1

Ho
s  e
1  eo

Tr 11


I. Tính toán độ lún cố kết một hướng.
a) Dùng hệ số ép co av:

∆e = av ∆σv

H0
Sc  a v
 v
1  e0
• Quan hệ giữa modun biến
dạng Eo và hệ số ép co av:

1  e0
Eo  

av

 v .H o
Sc  
E
13/06/2013 11:03 SA

Tr 12


I. Tính toán độ lún cố kết một hướng.
b) Dùng quan hệ e với log(σ’), ta có chỉ số nén Cc

Do 2 quan hệ này có
hai đường thẳng nối
với nhau, tại điểm
gẫy khúc, là điểm
thể hiện ứng suất
tiền cố kết σ’p.

Cần xét trạng thái
cố kết của đất.

13/06/2013 11:03 SA

σ’p

Tr 13

b) Dùng quan hệ e với log(σ’)
 Trường hợp đất cố kết bình thường (σ’vo = σ’p)
σ’vo = σ’p

vo   v
'2
e  Cc .log
 Cc . log
'1
vo

e

Ho
vo   v
s c  Cc
log
1  eo
vo

eo

Cr

σ’vo + Δσv
Δσv

Δe
NC
Cc

H/2

M

Ho
H/2

13/06/2013 11:03 SA

lg

σ’vo là ứng suất bản thân
hiệu quả tại điểm giữa lớp
cần tính lún (điểm M)
Tr 14


b) Dùng quan hệ e với log(σ’)


Tr/Hợp đất quá cố kết: đất có σ’vo < σ’p .

Kiểm tra tổng ứng suất (σ’vo + Δσv) có vuợt quá áp lực cố kết
trước σ’p hay không?
σ’vo

• Trường hợp:
e

σ’vo + Δσv ≤ σ’p
Dùng chỉ số nén lại Cr:

Ho
   v
sc  Cr
log
1  eo
'vo
,
vo

Cr

Δσv

σ’vo + Δσv

eo

Δe
OC

σ’p
Cc
lg

13/06/2013 11:03 SA

Tr 15

b) Dùng quan hệ e với log(σ’)
• Trường hợp:

Δσv + σ’vo > σ’p
Biến dạng gồm 2 phần:
+ Sự thay đổi hệ số rỗng
hay biến dạng trên đường
cong nén lại từ ’vo tới ’p.

σ’vo
e

Δσv

σ’vo + Δσv

Cr

eo

Δe1

OC

σ’p

+ Sự thay đổi hệ số rỗng
hay biến dạng trên đường

cong nén nguyên sinh từ
’p tới (’vf = σ’vo + Δσv)

Δe2

Cc
lg

'
'

Ho
H

p
o
vo   v
s c  Cr
log '  Cc
log
1  eo
 vo
1  eo
'p
13/06/2013 11:03 SA

Tr 16


II. Tính toán độ lún cố kết

Khi có biến dạng hông.

13/06/2013 11:03 SA

Tr 17


1. Thành lập CT tính lún cho một phân tố đất
Bài toán: Xét một nền đất biến dạng tuyến tính, xét phân tố
ở độ sâu z có chiều cao h ở trong đất nền.

• Dưới tác dụng của các thành phần
ứng suất pháp, phân tố bị biến dạng
ba hướng: εx ≠ 0, εy ≠ 0, εz ≠ 0
• Độ lún của phân tố S = εz.h.

13/06/2013 11:03 SA

h

Tr 18


1. Thành lập CT tính lún cho một phân tố đất
 Áp dụng định luật Hookes mở rộng:

εx = (1/Eo)[x - 0(y + z)]

v  x   y  z

1  2 o
εy = (1/Eo)[y - 0(z + x)]

( x   y   z )
E0
εz = (1/Eo)[z - 0(x + y)]
1  2 o


E0
V
e

Với ∆e = e1 – e2
 Đặc tính ép co của đất:  v 
V1 1  e1

1  e1
E o  (1  2o )

e1  e 2
13/06/2013 11:03 SA

Tr 19


1. Thành lập CT tính lún cho một phân tố đất
 Biến dạng thẳng đứng: s



  z .h







1
1
s
z  o ( x   y ) .h 
(1  o )z  o ( x   y  z ) .h
Eo
Eo

1
(1  o )z  oh
s
Eo
Với:
Thay lại (b)
vào (a):
13/06/2013 11:03 SA

(a)
1 
z


s  .(1   0 )   0 ..h
Eo 



1  e1
E o  (1  2o )

e1  e 2

1
s
1  20

(b)

z

 e1  e2
(1  0 )   0  1  e .h
1

(*)

Tr 20


1. Thành lập CT tính lún cho một phân tố đất

1

s
1  20

z

 e1  e2
(1  0 )   0  1  e .h
1

(*)

 Tr/Hợp biến dạng hai hướng (bài toán biến dạng phẳng):
Bài toán có: εx ≠ 0 , εz ≠ 0, εy = 0
εy = (1/Eo)[y - 0(z + x)] = 0

y = 0(x + z)

 = x + y + z = x + 0(x + z) + z = (1+ 0)(x + z)
Đặt:

’ = x + z

Thay lại PT (*) :
13/06/2013 11:03 SA

1
s
1  20

 = (1 + 0)’

 z
 e1  e2
 '  0  1  e h
1

(**)
Tr 21


1. Thành lập CT tính lún cho một phân tố đất
Chú ý: xác định e1, e2 trong các công thức tính lún có xét
đến nở hông bằng đường cong nén lún không nở hông
(e~σvc) sử dụng các giá trị σ1 và σ2 như sau:
Bài toán không gian (*)

 z1   zđ

1  0

 z 2   zđ  1   
0


z1  e1

z 2  e 2

Bài toán phẳng (**)

z1  zđ

z 2  zđ  (1   0 )'
13/06/2013 11:03 SA

Tr 22


2. Tính lún cho nền
Trường hợp đât nền có chiều dày lớn, có nhiều lớp cần áp
dụng phương pháp cộng lún từng lớp theo công thức:

• TH biến dạng ba hướng:

 e1i  e2i
1  (1  0i )zi
S  Si 
  0i 
hi

i
i 1
i 1 1  20i 
 1  e1i
n

n

• TH bài toàn
phẳng:

1
S  Si 
i 1
i 1 1  20i

• Btoán tính
lún 1 hướng:

zi .h i
Si  
Ei

13/06/2013 11:03 SA

n

n

 zi
 e1i  e2i
hi
   0i 
 'i
 1  e1i


2 2o  (1  e1i ).(2i  1i )

E oi  1 

 1  o 
e1i  e 2i


Tr 23


2. Tính lún cho nền
Khi cần xác định độ lún của nền đất tại một vị trí nào
đó cần làm theo trình tự tính toán gồm 8 bước:
1. Xác định tải trọng công trình, tính và vẽ biểu đồ phân bố
áp suất đáy móng.
2. Tính và vẽ biểu đồ phân bố ứng suất bản thân thẳng
đứng zđ dọc theo đường thẳng đứng đi qua điểm tính
lún (vẽ từ đáy móng).
3. Xác định áp suất gây lún ptl.
Do thời gian đào hố móng lâu, hố móng của công trình
thủy lợi luôn bị ngập nước nên đất nền đã bị phình nở khi
đào hố móng. Như vậy áp suất đáy móng chính là áp suất
gây lún: ptl = p.

13/06/2013 11:03 SA

Tr 24


2. Tính lún cho nền
4. Vẽ biểu đồ phân bố ứng suất tăng thêm do áp suất gây
lún ptl gây ra theo chiều sâu trên đường thẳng đứng đi
qua điểm cần tính toán độ lún. (vẽ từ đáy móng).

Ta có biểu đồ (z ~ z)
5. Xác định chiều dày chịu nén của nền Ha.
Ở một độ sâu đủ lớn nào đó ứng suất tăng thêm sẽ rất bé
và tác dụng gây lún của nó không đáng kể. Vậy có thể coi độ
sâu đó là chiều dày chịu nén của nền, gọi là Ha. Theo quy
phạm TCVN 4253-86 , tại chiều sâu Ha : z = 0,5zđ

13/06/2013 11:03 SA

Tr 25