Bài tập lớn LẬP TRỤ ĐỊA CHẤT,ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤTXÂY DỰNG CỦA ĐẤT1

MỤC LỤC
PHẦN 1 : DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU..............................................................2
PHẦN 2 : DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.......................................................3
PHẦN 3 : DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...............................................................5
PHẦN 4 : DANH MỤC CÁC TIÊU CHUẨN VIỆT NAM..................................5
PHẦN 6 : NỘI DUNG...........................................................................................8
CHƯƠNG 1: LẬP TRỤ ĐỊA CHẤT,ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT XÂY DỰNG
CỦA ĐẤT..........................................................................................................8
1.

Xác định tên và trạng thái từng lớp đất :...........................................8

2.

Đánh giá sơ bộ tính chất xây dựng của đất:.......................................9

3.

Trụ cắt địa chất...................................................................................10

4.

Biểu đồ e-p và hệ số nén lún của từng cấp áp lực............................10

CHƯƠNG 2: CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG,XÁC ĐỊNH VÀ KIỂM TRA
ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG...................................................................13
1.

Các căn cứ, yêu cầu khi chọn chiều sâu chôn móng........................13

2.

Bề rộng móng ban đầu và Cường độ tính toán đất nền ban đầu...14

3.

Diện tích sơ bộ của đáy móng............................................................15

4.

Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng....................................................15

5.

Kiểm tra điều kiện kinh tế.................................................................15

CHƯƠNG 3: KIỂM TRA ĐỘ LÚN MÓNG...................................................16
1.

Dự kiến vùng tính lún,phân chia các lớp phân tố............................16

2.

Ứng suất và Độ lún.............................................................................16

3.

Hệ số rỗng – Biểu Đồ e-p....................................................................17

CHƯƠNG 4 : BẢN THU HOẠCH VÀ KẾT LUẬN..................................21
1.

Những kiến thức thu được sau khi làm bài tập lớn.........................21

1


2.

Những kiến thức thu được sau khi học môn cơ học đất.................21

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................22
PHỤ LỤC.............................................................................................................23

PHẦN 1 : DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU



















: tải trọng ban đầu
: tải trọng ban đấu
A : chỉ số dẻo
B : độ sệt
e : độ rỗng
: chỉ số thí nghiệm xuyên động
: sức kháng xuyên (MPa)
φ : góc ma sát trong
γ : dung trọng tự nhiên của đất (T/)
P : tải trọng (KN)
a : hệ số lún
: cường độ tính toán đất nền
: diện tích sơ bộ của đáy móng
: ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền gây ra (T/)
: ứng suất tăng thêm do tải trọng công trình gây ra (T/)
: ứng suất tổng (T/)
: độ lún

PHẦN 2 : DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1 : Tiêu chuẩn phân loại đất dính

2


Tên đất
Đất sét
Á sét
Á cát

Chỉ số dẻo A
A > 17
17 ≥A>7
7 ≥A≥ 1

Bảng 2 : Tiêu chuẩn đánh giá trạng thái đất dính

Tên đất và trạng thái
Á cát
Sét và Á sét

Rắn
Dẻo
Chảy
Rắn
Nửa rắn
Dẻo
Dẻo mềm
Dẻo chảy
Chảy

Độ sệt
B<0
0≤B≤1
1B<0
0 ≤ B ≤ 0.25
0.25 < B ≤ 0.5
0.5

0.75 < B ≤ 1
1
Bảng 3 : Trạng thái đất theo độ rỗng

Loại cát
Cát sỏi, thô và
thô vừa
Cát mịn
Cát bụi

Độ chặt của cát
Chặt
e < 0.55

Chặt vừa
0.55 ≤ e ≤ 0.7

Rời
e > 0.7

e < 0.6
e < 0.6

0.6 ≤ e ≤ 0.75
0.6 ≤ e ≤ 0.8

e > 0.75
e > 0.8

Bảng 4 : Xác định tên đất của nhóm đất rời

Loại đất hòn lớn và đất cát

Phân bố của hạt theo độ lớn tính bằng
phần tram trọng lượng của đất hong
khô

A. Đất hòn lớn.
Đất tảng lăng ( khi có hạt sắc
cạnh gọi là địa khối )

Trọng lượng của các hạt lớn hơn
200mm chiếm trên 50%

3


Đất cuội ( khi có hạt sắc cạnh
gọi là đất dăm )

Trọng lượng các hạt lớn hơn 10mm
chiếm trên 50%

Đất sỏi ( khi có hạt sắc cạnh
gọi là đất sạn )
B. Đất cát
Cát sỏi

Trọng lượng cát hạt lớn hơn 2mm

chiếm trên 50%
Trọng lượng các hạt lớn hơn 2mm
chiếm trên 25%

Cát thô

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.5mm
chiếm trên 50%

Cát thô vừa
Cát mịn

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.25mm
chiếm trên 50%

Cát bụi

Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.1mm
chiếm trên 75% hoặc hơn
Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.1mm
chiếm dưới 75%

PHẦN 3 : DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ








Hình 1 : Trụ cắt địa chất
Hình 2 : Chiều sâu đặt và kích thước móng
Hình 3 : Biểu đồ ứng suất tại các lớp phân tố
Hình 4: Mặt bằng móng
Hình 5 : Góc ma sát trong và các hệ số A,B,D tương ứng
Hình 6. Loại đất và hệ số m1, m2 tương ứng
Hình 7. Bảng tra K0

4


PHẦN 4 : DANH MỤC CÁC TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
 Tiêu chuẩn TCSPT
 Tiêu chuẩn TCCPT
 Tiêu chuẩn TCVN 9362 : 2012

PHẦN 5 : ĐỀ BÀI

Đề Số
75

Số
hiệu

Số liệu địa chất của các lớp
Lớp 3
Lớp 1
Lớp 2
Số hiệu Dày

Số
Dày
Số
(m)
hiệu
(m)
hiệu
50
4.3
21
3.4
101

Hạt sỏi

>10

105

52

101

MNN (từ
mặt đất)
(m)

Tải trọng tính toán tại
chân cột

5.6

(T)

(Tm)

62.6

7.6

Thành phần(%) tương ứng với các cỡ hạt
Hạt cát
Hạt bụi
Thô To Vừa Nhỏ Mịn
Đường kính hạt (mm)
1- 0.5- 0.25- 0.1- 0.05- 0.012-1
0.5 0.25
0.1
0.05 0.01 0.002
14.5 38
17
12
5.5
7
4

Số hiệu

21

50

101

Độ ẩm tự nhiên
W%

45.6

25.6

17.4

5

Hạt sét

<0.002
2


Giới hạn nhão
%
Giới hạn dẻo
%
Dung trọng tự nhiên y(T/)
Tỷ trọng hạt
Góc ma sát trong
φ(độ)
Lực dính c

Kg/

Kết quả thí nghiệm nén ép
e-p với áp lực nén p (KPa)

Kết quả xuyên tĩnh (MPa)
Kết quả xuyên tiêu chuẩn
N

50
10
0
15
0
20
0

49.3

31.2

29.6

24.8

1.75

1.89

1.95

2.71

2.64

2.64

0.13

0.22

1.190

50

0.722

1.139

100

0.701

1.099

200

0.683

1.067

400

0.667

0.84

3.09

9.3

5

21

28

PHẦN 6 : NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: LẬP TRỤ ĐỊA CHẤT,ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT
XÂY DỰNG CỦA ĐẤT

1. Xác định tên và trạng thái từng lớp đất :
- Lớp 1 :
Đây là lớp đất thuộc nhóm đất dính.
Xác định tên đất: (dựa vào chỉ số dẻo A) :

6


Ta có: 7 A1 = 6.4≥ 1 : Đất Á cát

Xác định trạng thái đất: ( dựa vào độ sệt)

Ta có: 0≤ B1 = 0.125≤ 1 : Trạng thái dẻo.

- Lớp 2:
Đây là lớp đất thuộc nhóm đất dính.
Xác định tên đất: (dựa vào chỉ số dẻo A) :

Ta có: A3 = 19.7> 17 : Đất sét
Xác định trạng thái đất: ( dựa vào độ sệt)

Ta có: 0.75 < B1 = 0.812≤ 1 : Trạng thái Rắn
- Lớp 3:
Đây là lớp đất thuộc nhóm đất rời.
Xác định tên đất ( dựa vào sự phân bố đường kính cỡ hạt)
Lượng hạt có đường kính d>2mm chiếm:
25%
Lượng hạt có đường kính d> 0.5mm chiếm:
14.5% + 38% = 52.5% >50%
 Cát thô
Xác định trạng thái đất cát bụi ( dựa theo độ rỗng e)
Ta có: 0.55≤ e=0.589≤ 0.7 : Trạng thái chặt vừa

7


2. Đánh giá sơ bộ tính chất xây dựng của đất:
Đất được xem là có tính chất xây dựng tốt cần thỏa mãn một số chỉ tiêu sau:
- Chỉ số thí nghiệm xuyên động NSPT 5
- Sức kháng xuyên qc ≥ 500KPa ( 0.5 MPa)

- Góc ma sát trong φ ≥ 10
Lớp 1 (50):
Đất Á cát trạng thái dẻo.
γ = 1.89 T/m3
qc= 3.09 MPa > 0.5MPa
N=21 ≥ 5
φ= 22˚10 > 10˚
Đất rất tốt

Lớp 2 ( 21):
Đất sét trạng thái rắn
γ = 1.75 T/m3
qc= 0.84 MPa > 0.5MPa
N=5 ≥ 5
φ= 5˚55 < 10˚
Đất không tốt

3. Trụ cắt địa chất

8

Lớp 3 (101):
Đất cát thô chặt vừa
γ = 1.95 T/m3
qc= 9.3 MPa > 0.5MPa
N=28 ≥ 5
φ= 34˚30 > 10˚
Đất rất tốt

Hì
nh 1 : Trụ cắt địa chất

4. Biểu đồ e-p và hệ số nén lún của từng cấp áp lực

9


4.1.Lớp 1

P
50
100
200
400

e
0.722
0.701
0.683
0.667

e= -0.026ln(P) + 0.823

Độ rỗng e

Biểu Đồ e-p
0.73
0.72
0.71

0.7
0.69
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63

0

50

100

150

200

250

Tải trọng P

Hệ số nén lún cho từng cấp áp lực:

4.2.Lớp 2

10

300

350

400

450


P
50
100
150
200

e
1.19
1.139
1.099
1.067

e= -0.093ln(P) + 1.566

Đỗ rộng e

Biểu Đồ e-p
1.2
1.18
1.16
1.14
1.12

1.1
1.08
1.06
1.04
1.02
1

40

60

80

100

120

140

Tải Trọng P

Hệ số nén lún cho từng cấp áp lực:

11

160

180

200

220


CHƯƠNG 2: CHỌN KÍCH THƯỚC MÓNG,XÁC ĐỊNH VÀ
KIỂM TRA ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MÓNG
1. Các căn cứ, yêu cầu khi chọn chiều sâu chôn móng
- Móng nôn: hm ≤ 3m
- Nên đặt vào trong nền đất tốt sâu tối thiểu là 0.2m.Trong trường hợp
lớp đất bên dưới lớp đất đặt móng là lớp đất yếu thì nên chọn hm sao
cho ảnh hưởng của tải trọng công trình lên lớp đất yếu bên dưới là
nhỏ nhất.
- Ngoài ra,nên đặt trên mực nước ngầm tối thiểu là 0.5m.
Thông số ban đầu: Lớp 1 là lớp đất có tính chất xây dựng tốt-dày 4.2m,lớp
2 là lớp đất yếu-dày 2.7m và mực nước ngầm ở độ sâu là 5.6,.Tải trọng và
 Chọn (đặt trên lớp đất 1)

12


Hình 2 : Chiều sâu đặt và kích thước móng

Hình 3 : Mặt bằng móng

2. Bề rộng móng ban đầu và Cường độ tính toán đất nền ban đầu

13


-

Chọn
Cường độ tính toán đất nền ban đầu

Trong đó: Xem công trình có kết cấu cứng,lấy ;
Với φ= , tra bảng ta được A=0.61 ; B=3.44 ; C=6.04

3. Diện tích sơ bộ của đáy móng
Ta có: suy ra =
Chọn trong khoảng (1+e) đến (1+2e)
Chọn với
Do đó: , chọn b=1.5m , l=1.8m
4. Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng
Ta có:

Thỏa mãn các điều kiện:
5. Kiểm tra điều kiện kinh tế

Kết luận: đảm bảo khả năng tiết kiệm chi phí

CHƯƠNG 3: KIỂM TRA ĐỘ LÚN MÓNG
1. Dự kiến vùng tính lún,phân chia các lớp phân tố
Để tính toán chính xác đảm bảo sự biến dạng trong đất nền và lực tác
dụng là quan hệ tuyến tính ta cần chia đất thành từng lớp nhỏ-phân
tố với chiều dày mỗi lớp
Yêu cầu
 Mỗi lớp phân tố phải nằm hoàn toàn trong một lớp đất
 Mỗi lớp phân tố phải nằm hoàn toàn trên hoặc hoàn toàn dưới
mực nước ngầm

14


 Chia các lớp phân tố càng nhỏ càng chính xác
 Với nên ta chọn
 Thông thường sẽ tắt lún ở độ sâu 3b,tuy nhiên có thể dừng ở độ sâu:
 σ=0.2σ đối với đất tốt
 đối với đất yếu hơn
 Nếu sau hơn 3b mà vẫn không thỏa thì ta cần tính them một
số lớp nữa
P
e
 Độ lún cho phép là 8cm
50
0.722
2. Ứng suất và Độ lún
100
0.701
 Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền gây
200
0.683
ra
400
0.667
Trong đó: : là ứng suất của đất tại độ sâu z
: là dung trọng tự nhiên của từng lớp
: là chiều dày của mỗi lớp đất
 Ứng suất tăng thêm do tải trọng công trình gây ra
Trong đó:
Áp lực gây lún : = 23.045 T/

tra bảng và nội suy theo z/b và l/b
 Ứng suất tổng:
=
 Độ lún:
3. Hệ số rỗng – Biểu Đồ e-p
 Lớp 1

e= -0.026ln(P) + 0.823

15


Độ rỗng e

Biểu Đồ e-p
0.73
0.72
0.71
0.7
0.69
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63

0

50

100

150

200

250

Tải trọng P

 Lớp 2

16

300

350

400

450


P
50
100
150
200

e
1.19
1.139
1.099
1.067

e= -0.093ln(P) + 1.566

Đỗ rộng e

Biểu Đồ e-p
1.2
1.18
1.16
1.14
1.12
1.1
1.08
1.06
1.04
1.02
1

40

60

80

100

120

140

Tải Trọng P

17

160

180

200

220


Bảng : Tính lún trong đất
Lớp
đất

STT
lớp
phân
tố

Chiều
dày 1
lớp

phân
tố (m)

Độ
sâu
tính
từ
mặt
đất
(m)

Độ sâu
tính từ
đáy
móng
(m)

Ứng
suất
bản
thân
tại
đáy
lớp
phân
tố
(T/)

Ứng
suất

tăng
thêm
tại
đáy
lớp
phân
tố

Ứng
suất
bản
thân
tại
tâm
lớp
phâ
n tố
(T/)

(T/)

Lớp
1

Lớp
2

1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3

1

1.3
1.6
1.9
2.2
2.5
2.8
3.1
3.4
3.7
4.0
4.3
4.6
4.9
5.2
5.5

0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
3.3
3.6
3.9

4.2
4.5

1.89
2.457
3.024
3.591
4.158
4.725
5.292
5.859
6.426
6.993
7.56
8.127
8.05
8.575
9.1
9.625

23.045
22.303
19.127
15.011
11.435
8.732
6.768
5.346
4.302
3.521

2.929
2.468
2.106
1.815
1.580
1.389

Ứng
suất
tăng
thêm
tại
tâm
lớp
phân
tố

Ứng
suất
tổng
tại
tâm
lớp
phân
tố
(T/)

(T/)

2.173

2.740
3.307
3.874
4.441
5.008
5.575
6.142
6.709
7.276
7.843
8.088
8.312
8.837
9.362

22.674
20.716
17.069
13.223
10.083
7.749
6.057
4.823
3.911
3.225
2.698
2.287
1.961
1.699
1.485

 Tại lớp phân tố thứ 15: nên ta dừng độ lún tại đây
 Độ lún của đất nền là S=0.127<8cm THỎA

18

24.848
23.456
20.376
17.098
14.525
12.758
11.632
10.966
10.621
10.501
10.542
10.376
10.274
10.536
10.848

0.803
0.797
0.792
0.788
0.784
0.781
0.778
0.776

0.773
0.771
0.769
1.371
1.369
1.363
1.358

0.739
0.741
0.745
0.749
0.753
0.757
0.759
0.761
0.761
0.762
0.762
1.348
1.349
1.347
1.344

0.000
1.065
0.935
0.787
0.654
0.521

0.404
0.321
0.253
0.203
0.152
0.119
0.291
0.253
0.203
0.178


Hình 4 : BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT TẠI CÁC LỚP PHÂN TỐ

CHƯƠNG 4 : BẢN THU HOẠCH VÀ KẾT LUẬN
1. Những kiến thức thu được sau khi làm bài tập lớn
 Xác định tên đất và trạng thái của đất
 Tính toán , thiết kế móng và đảm bảo về giá thành kinh tế
 Tính được ứng bản thân,ứng suất tăng thêm,ứng suất tổng tại tâm
các lớp phân tố

19


 Tính toán,kiểm tra được độ lún của móng
2. Những kiến thức thu được sau khi học môn cơ học đất
 Nắm được các chỉ tiêu vật lý của đất và phân loại đất
 Nắm được tính chất cơ học của đất
 Hiểu được các thí nghiệm ngoài hiện trường
 Tính được ứng suất dưới đáy móng và trong đất nền

 Xác định tính lún cho nền đất
 Xác định sức chịu tải của nền
 Tường chắn đất

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
 Phan Hồng Quân, Cơ học đất, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2006
 Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia, TP Hồ Chí Minh, 2010
 Nguyễn Uyên, Cơ học đất, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2005
 Nguyễn Sỹ Hùng, Giáo trình Cơ học đất file PDF

20


PHỤ LỤC

21


Hình 5 . Góc ma sát trong và các hệ số A,B,D tương ứng

22


Hình 6. Loại đất và hệ số m1, m2 tương ứng

23


Hình 7. Bảng tra K0

24