BÀI tập CHƯƠNG 4 GIA cố nền

Chơng 4:
Gia cố nền
Bài 1
Xác định kích thớc lớp đệm cát dới móng băng khi biết:
b =1,6m; hm=1,5m.
Với tổ hợp tải trọng tính toán ở mức mặt đất:
Nott =10T/m; Mott = 2Tm/m; Qott= 1T/m.
Lớp đất dới móng là lớp sét dẻo nhão có các tính chất nh sau:
1 = 1,8T/m3; c = 0,12 kg/cm2; = 8o
Vật liệu đệm: Cát vàng hạt trung đầm đến chặt vừa: 2 = 1,9T/m3

Bài làm:
Giả sử chọn chiều dày đệm cát: hđ = 2m
Kiểm tra chiều dày lớp đệm cát theo điều kiện:
z + bt Rđy trong đó Rdy =

Pu
Fs

bt : ứng xuất thờng xuyên do trọng lợng bản thân đất nền và đệm cát tác dụng lên mặt
lớp đất yếu dới đáy đệm.
bt = 1 . hm + 2 . hđ
bt = 1,8.1,5 + 1,9.2 = 6,5T / m 2

z : ứng xuất do tải trọng ngoài gây ra tại bề mặt lớp đất yếu tính theo giáo trình Cơ đất.
N tt
10
+ tb .hm 1.hm =
+ 2.1,5 1,8.1,5 = 6,25 + 3 2,7 = 6,55T / m 2
F
1,6.1

z 2
x 0
Tại M: = = 1,25 ; = = 0 z = 0,46 z = 0,46.6,55 = 3T / m2
b b
b 1,6
p
p=

Vậy: z + bt= 3 + 6,5 = 9,5T / m 2

14


tt
No
tt
Mo

tt
Qo

P =6,55t/m2
tb
Pmin

Pmax
2,7T/m2

6,55T/m2

=30

=30





6,5T/m2

3T/m2

Để tính Pghđy ta tạo ra móng quy ớc với bề rộng móng khối quy ớc nh sau:
b q = b +2 hđ .tg
: có thể lấy bằng - góc ma sát trong của lớp đệm ( với cát vàng hạt trung đầm đến
chặt vừa có thể lấy bằng 30o)
tg 30o = 0,58
bq = 1,6 +2. 2 .tg30o = 1,6+2.2.0,58 =1,6+2,32=3,92m
hq = hm + hđ = 1,5 + 2 = 3,5m

Sức chịu tải của nền đợc tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:
Pu = 0,5.N ..b + N q .q + N c .c

Với = 8o, tra bảng ta có N = 1; Nq= 2,118; Nc= 7,658
Thay số: Pu = 0,5.1.1,8.3,5 + 2,118.(1,5.1,8 + 2.1,9) + 7,658.1,2 = 26,1T / m 2
R=

So sánh:

Pu 26,1
=
= 13T / m 2
Fs
2

z + bt = 9,5T / m 2 < Rdy = 13T / m 2

Vậy chiều dày đệm cát 2m là hợp lý.
15


Bài 2:
Thiết kế móng dới cột tiết diện (30. 40) cm2; tải trọng tính toán tác dụng tại lên móng tại
cos 0,0: No = 120T; Mo= 8Tm; Qo=1,2T
Móng đặt trên lớp đất cát bụi có chiều dày 20m; dới lớp cát bụi là lớp sét pha nhão, mực
nớc ngầm nằm ở độ sâu cách mặt đất 1,5m.
Đặc trng của lớp cát bụi nh sau:
= 1,80g/cm3; =2,65; w = 30%; = 20o ; c = 0,0;
emax = 0,96; emin = 0,56; qc=30kg/cm2
Bài làm:
- Xác định trạng thái của lớp cát bụi dựa vào độ chặt:
Trong đó:

=

o =

1

1+W
1,8
=
= 1,38G / cm 3
30
1+
100
2,65
o =
1 = 0,92
1,38
emax e
0,96 0,92
D=
=
= 0,1 cát ở trạng thái rời.
emax emin
0,96 0,56

Xác định mức độ ẩm của cát:
G=

W
30.2,65

=
= 0,864
on
100.0,92.1

G = 0,864 > 0,8 nên cát bụi ở trạng thái bão hoà nớc.
Đất yếu nên dùng biện pháp gia cố nền:
ở đây dùng biện pháp gia cố nền bằng cọc cát
Giả thiết móng có kích thớc: b = 2m; hm=1m; l = .b;
trong đó: = 1+2e; e: là độ lệch tâm
e=

M
;
N

M = M o + Q.hm = 8 + 1,2.1 = 9,2Tm e =

M 9,2
=
0.1
N 110

l = .b = (1+2. 0,1) . 2m = 1,2 . 2m =2,4m.

16


áp lực dới đáy móng:
No

110
+ hm =
+ 2.1 25T / m 2
(ab)
2.2.4
M
9,2.6
Pmax = ptb + o = 25 +
= 29,8T / m 2
2
W
2.2,4
M
9,2.6
Pmin = ptb + o = 25
= 20,2T / m 2
2
W
2.2,4

Ptb =

Đ/k kiểm tra:
ptb Rđ
Pmax 1,2Rđ
Trong đó: Rđ đợc tính gần đúng theo công thức của Terzaghi:
Pu = s i N b + sqiq N q q + scic N c c
N ; N q ; N c các hệ số sức chịu tải của nền phụ thuộc vào Tra bảng.

Hệ số hình dạng

s = 1- 0,2/ = 1- 0,2/1,2 = 0,83
sq = 1
sc = 1+ 0,2/ = 1+0,2/1,2 = 1,17
Hệ số điều chỉnh độ nghiêng của tải trọng:

i = 1


2



iq = ic = 1 2



2

(gần đúng coi là tải đứng tức là = 0 nên

i = iq = ic = 1 )

Với = 20o, tra bảng ta có N = 4,97; Nq= 6,40; Nc= 14,8

Pu = {0,5.0,83.4,97.1,8.2 + 1.6,40.1,8.1 + 1,17.14,8.0} = 26,37T / m 2
P 26,37
Chọn Fs = 2 ; R = u =
= 13,2 / m 2
Fs
2

Giả định: sau khi gia cố Rgc = 2R cha gia cố vậy: Rgc = 2 .13,2 = 26,4T/m2
So sánh:
Ptb= 25T/m2 < R = 26,4 T/m2
Pmax= 29,8 T/m2 < 1,2 R = 1,2 . 26,4 = 31,68 T/m2
Điều kiện hợp lý về kích thớc: {1,2[R ] pmax } 10%[R ]
1,2R-p max = 31,68 29,8 =1,88T/m2 < 10%R= 2,64T/m2

Vậy lựa chọn sơ bộ b = 2,0m và a = 2,4m là hợp lý.
Kích thớc của móng là: a ì b = (2,0 ì 2,4) m2

17


18


+ Nếu so sánh trên lệch nhau quá nhiều chọn lại.
Xác định enc khi dùng cọc cát:
enc = emax D(emax emin ) chọn D = 0,75 ta sẽ có:
enc = 0,96 0,75(0,96 0,56) = 0,66

Xác định diện tích nền đợc nén chặt theo công thức:
Fnc=1,4.2(2,4+0,4.2,4)=9,4m2
Xác định số lợng cọc cát: d = 0,4m
Fc
e e
= = o nc
Fnc
1 + eo

eo - Hệ số rỗng của đất thiên nhiên trớc khi nén chặt bằng cọc cát.
Thay số:
=
n=

0,92 0,66
= 0,135
1 + 0,92
0,135.9,4

3,14.0,4 2
4

10 cọc

Căn cứ vào mặt bằng móng ta bố trí: 14 cọc.
+Xác định trọng lợng thể tích của đất nén chặt theo công thức:
nc =


(1 + 0,01w)
1+ e

w: Độ ẩm thiên nhiên của đất trớc khi nén chặt
: Trọng lợng thể tích của đất thiên nhiên trớc khi đợc nén chặt.
nc =

2,65
(1 + 0,01.30) = 2,08G / cm 3

1 + 0,66

Xác định khoảng cách giữa các cọc cát:
L = 0,952dc

L = 0,952.0,4

1
1



nc

2,08
= 1,04m
2,08 1,80

19


Xác định trọng lợng cát trên 1m dài:
Theo kết quả thí nghiệm, cát trong cọc có đặc tính sau:
= 2,65G/cm3; W1= 12%
G=

fc
W
(1 + 1 )
1 + enc

100

W1: Độ ẩm của cát trong thời gian thi công.
: Tỷ trọng của cát trong cọc.
3,14.0,4 2
2,65
12

4
G=
= 0,224t
1 +
1 + 0,66 100

Xác định chiều sâu nén chặt:
Chiều sâu nén chặt ở đây lấy bằng chiều dày vùng chịu nén, áp dụng phơng pháp
lớp tơng đơng ta có:
Đối với cát và với móng tuyệt đối cứng tiết diện hình chữ nhật tra bảng:
l/b = 1,2;
=0,25 Aconst = 1,08
Vậy chiều dày lớp tơng đơng là:
Hs =1,08.2 =2,16m
Chiều dày vùng chịu nén kể từ đáy móng:
H = 2.2,16 = 4,32m 4,5m.
Tính toán độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.
Độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể xác định theo công thức:
S=

pb(1 o2 )
vì lúc đó hc=4,5m > 2.b (b=2m)

Eo

áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng
Ptb =


No
110
+ hm =
+ 2.1 22T / m 2
1,15.2.2,4
n(ab)

n: Hệ số vợt tải lấy = 1,15
áp lực gây lún:
p = po-.hm = 22- 1,8.1=20,2 T/m2
Eo= .qc; chọn = 2 Eo= 2. 30= 60kg/cm2
Sau khi gia cố giả thiết Egc = 2Eo = 2.60 =120kg/cm2
S=

20,2.2.0,96(1 0,25 2 )
=0,028m=2,8cm
1200

Độ lún tính ra nhỏ hơn độ lún cho phép.

20


Bài 3:

Một con đờng đất đắp trên nền đất sét bão hòa nớc cố kết chậm có cu = 1,0T/m2
(lực dính không thoát nớc) và = 1,7T/m3 .

3m

20m

=1,8T/m3
24m

Coi đờng là băng chữ nhật rộng 22m, đất đắp có đ = 1,8T/m3 )
Yêu cầu tính toán sơ bộ phơng án chiều cao bệ phản áp với hệ số an toàn là 1,5.
Đất đắp bệ phản áp cũng nh đất đắp đờng.
Bài làm:

Hđ

p = d ì hd = 1,8 ì 3 = 5,4T / m 2

Đất có:

Cu = 1T / m 2 ; = 1,7T / m3

= 0o Do đó N = 0 ; N q = 1 ; N c = 5,14
Pgh = N q .q + N c .c = 1. d .H d + 5,14.1 = (1,8.H d + 5,14)T / m 2

1,8.H d + 5,14
T / m2
Fs
1,5

1,5. p 5,14 1,5.5,4 5,14 8,1 5,14
=
=
= 1,6m
Rút ra: H d
1,8
1,8
1,8
p

Pgh

=

Bề rộng bệ phản áp tính toán nh kiểm tra ổn định nền đờng

21