Tài liệu cơ học đất phan6

CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN,
LÊN ỐNG CHÔN
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐẤT
CHƯƠNG 3: PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG ĐẤT
CHƯƠNG 4: BIẾN DẠNG VÀ ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT
CHƯƠNG 5: SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT VÀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC ĐẤT
CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN, LÊN ỐNG CHÔN


CHƯƠNG 6: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN,
LÊN ỐNG CHÔN

6.1. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN
6.2. ÁP LỰC ĐẤT LÊN ỐNG CHÔN


6.1. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
6.1.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.3. PHƯƠNG PHÁP ĐỒ GIẢI XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.1.1. Mở đầu
Có rất nhiều công trình, bộ phận công trình xây dựng chòu các
loại áp lực ngang của đất

TƯỜNG CHẮN ĐƯỜNG RAY

TƯỜNG TẦNG HẦM


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.1.1. Mở đầu

TƯỜNG CHẮN ĐẤT

MỐ CẦU


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.1.1. Mở đầu

HẦM CHUI
TƯỜNG BẢO
VỆ


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.1.1. Mở đầu

TƯỜNG CHẮN RỜI RẠC

ĐƯỜNG VÀO CẦU


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
6.1.1.2. Phân loại tường chắn đất theo độ cứng
a) Tường mềm: Là loại tường sinh ra biến dạng uốn khi chòu tác

dụng của áp lực đất.
b) Tường cứng: Là loại tường không có biến dạng uốn khi chòu áp
lực đất mà chỉ có chuyển vò tònh tiến và xoay.
c) Tường bán trọng lực: Loại tường này thường được cấu tạo bởi các
cấu kiện bêtông cốt thép hoặc nhiều tấm bêtông cốt thép ghép
lại với nhau.


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
•6.1.1.3. 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 (Ec)
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 Eb)


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

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

Chuyển vò ra khỏi khối đất

Chuyển vò vào khối đất


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
6.1.1.4. Các lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn
Xác đònh áp lực đất lên tường chắn có thể chia làm hai loại cơ
bản: Loại không xét đến độ cứng của tường và loại có xét đến độ
cứng của tường.
Loại không xét đến độ cứng của tường giả thiết tường tuyệt đối
cứng và chỉ xét đến các trò số áp lực đất ở trạng thái giới hạn là
áp lực chủ động và áp lực đất bò động. Thuộc loại này có thể
phân thành hai nhóm:
Nhóm 1: Dựa vào lý thuyết cân bằng khối trượt với mặt trượt giả
đònh trước.
Nhóm 2: Dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn phân tố (điểm)


6.1.1. TỔNG QUAN VỀ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
6.1.1.4. Các lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn
Nhóm 1: Dựa vào lý thuyết cân bằng khối trượt với mặt trượt giả
đònh trước: mặt phẳng (C.A.Coulomb), mặt cong (W.Fellenius),
mặt hỗn hợp giữa phẳng và cong (L.Rendulic).
Hai giả thiết cơ bản của Coulomb:
1. Tường chắn tuyệt đối cứng
2. Đất đắp sau tường ở trạng thái cân bằng giới hạn chủ động hay bò

động, bò trượt theo các mặt trượt phẳng gây nên áp lực chủ động
và bò động lên tường.
Nhóm 2: Dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn phân tố (điểm)
- PP của Rankine: bỏ qua ma sát đất – tường
- PP của Xôcôlôvxki: kể đến ma sát đất – tường


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•6.1.2.1. p lực tónh
•- Xét bài toán mặt đất sau tường phẳng, nằm ngang, đất sau tường
đồng nhất nằm trong trạng thái cân bằng bền, lưng tường phẳng
thẳng đứng.
•- Cường độ áp lực đất tónh: po = σ,xbt = K o σ,zbt
•- Tổng áp lực đất tónh:

1
Eo = γ H 2 ⋅ K o
2


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.2.2. p lực chủ động
Giả thiết bỏ qua ma sát giữa đất và tường, mặt đất nằm ngang,
lưng tường thẳng đứng.
• Đất cát:

σ 1' = γ ⋅ z
ϕ'⎞
⎛
pa = σ 3' = σ 1' .tg 2 ⎜ 45o − ⎟ = γ z.K a

2⎠
⎝
2
H
γ
H
ϕ'⎞
max
2⎛
o
Ea = pa . =
tg ⎜ 45 − ⎟
2
2
2⎠
⎝

H
ea =
3


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•6.1.2.2.p lực chủ động
Đất dính:

c
Pε =
tgϕ

c
h=
γ tgϕ

⎛ o ϕ'⎞
pa = σ = γ ( z + h ) tg ⎜ 45 − ⎟ − Pε
2⎠
⎝
'
3

2

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

Ha =

2c
⎛ o ϕ'⎞
γ tg ⎜ 45 − ⎟
2⎠
⎝

Ea = p

max
a

ea =

H − Ha
2

H − Ha
3


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.2.2. p lực chủ động
Theo Morh – Rankine:

τ
s

σ’3=pa

=σ

’
ϕ
g
’t

s=

c’
+
’
ϕ
σ’tg

σ’1= σ’btz
σ


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.2.3. p lực bò động
• Giả thiết bỏ qua ma sát giữa đất và tường, mặt đất nằm ngang,
lưng tường thẳng đứng
Đất cát:

σ 3' = γ ⋅ z
⎛ o ϕ'⎞
p p = σ = σ .tg ⎜ 45 + ⎟ = γ z.K p
2⎠
⎝
'
1

E p = p max
p
H
ep =

3

'
3

2

H γH2 2⎛ o ϕ ⎞
tg ⎜ 45 + ⎟
=
2
2
2⎠
⎝


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.2.3. p lực bò động
Đất dính:

c
Pε =
tgϕ

c
h=
γ tgϕ

⎛ o ϕ'⎞
⎛ o ϕ'⎞

p p = γ z.tg ⎜ 45 + ⎟ + 2c '.tg ⎜ 45 + ⎟ = pϕp + p cp
2⎠
2⎠
⎝
⎝
2

E p1 = p cp ⋅ H
Ep2

E p = E p1 + E p 2

(

)

H
= p p (max) + 2 p ⋅
2
c
p

H
= p p (max) ⋅
2
ϕ


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
6.1.2.3. p lực bò động

Theo Morh – Rankine:
s=

τ

’
ϕ
g
t
σ’

s=

c’
+
’
ϕ
σ’tg

σ’1= pp
σ’3= σ’z

σ


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•6.1.2.4. Một số trường hợp đặc biệt
a. Trong nền có mực nước ngầm

6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•6.1.2.4. Một số trường hợp đặc biệt
b. Nền không đồng nhất


6.1.2. PP GIẢI TÍCH XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•6.1.2.4. Một số trường hợp đặc biệt
c. Trên mặt đất có tải trọng phân bố đều kín khắp


6.1.3. PP ĐỒ GIẢI XÁC ĐỊNH ÁP LỰC ĐẤT
•- Giả thiết mặt trượt là mặt phẳng
•- Đất sau lưng tường có độ dốâc bất kỳ
•- Lưng tường có độ dốc bất kỳ


6.2. ÁP LỰC ĐẤT LÊN ỐNG CHÔN

6.2.1. KHÁI NIỆM
6.2.2. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT THẲNG ĐỨNG
6.2.3. TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT NẰM NGANG