Đại học xây dựng hướng dẫn đồ án nền móng thầy quân part 1

PHẦN 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
Đồ án thiết kế Nền móng là một nhiệm vụ bắt buộc đối với mọi sinh viên ngành cơng trình. Tại
trường Đại học Xây dựng, đồ án Nền móng bao gồm hai phần riêng: thiết kế móng nơng cho một
cơng trình cụ thể và thiết kế móng cọc cho một cột độc lập. Việc bố trí nội dung như vậy một phần
để sinh viên có điều kiện thực hành thiết kế cả hai loại móng cơ bản đồng thời hình dung được tồn
bộ móng của một cơng trình hồn chỉnh mà khơng làm tăng nhiều khối lượng thực hiện.
Để hồn thành đồ án mơn học Nền móng sinh viên cần phải vận dụng được kiến thức về các môn
học liên quan trực tiếp như Cơ học đất và Kết cấu bê tông cốt thép. Kiến thức về Địa chất cơng trình
và Sức bền vật liệu cũng là nh ững môn học được vận dụng trong thiết kế Nền móng. Trong q trình
thực hiện đồ án sinh viên phải chủ động tìm kiếm, liên kết các kiến thức liên quan để hoàn thành
nhiệm vụ dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
Cũng cần phải nói rõ giáo viên chỉ là người hướng dẫn, cùng thảo luận và trợ giúp cho sinh viên
trong việc cân nhắc, lựa chọn phương án, giải pháp nền móng, thảo luận và giải đáp những thắc
mắc của sinh viên trong quá trình thực hiện đồ án. Việc thông qua đồ án thực chất là thông qua các
lựa chọn do sinh viên đề xuất. Công việc này trước hết là điều bắt buộc để giáo viên có thể kiểm
sốt và thúc đẩy q trình học tập của sinh viên nhưng cũng là đi ều cần thiết cho sinh viên trong
bước đầu làm quen với cơng việc thiết kế nền móng. Sinh viên được quyền thay đổi phương án ngay
cả khi đã được giáo viên thông qua nhưng phải bảo vệ được ý kiến của mình. Các ý kiến riêng của
sinh viên, dù cho đã là hợp lý hay chưa h ợp lý cũng rất được trân trọng, miễn là có cơ sở để nêu lên
và bảo vệ nó.
Cuối cùng, đồ án mơn học là sản phẩm của từng sinh viên. Sản phẩm này bao gồm tập thuyết minh
tính tốn, lựa chọn các thơng số cho giải pháp nền và móng, thể hiện các lựa chọn đó lên bản vẽ đủ
để có thể triển khai thi công được. Từng sinh viên phải bảo vệ sản phẩm của mình một cách tự tin và
thuyết phục trước Hội đồng đánh giá của Bộ môn.

1


Chương 1: Số liệu và các qui định trong Đồ án
1.1

Số liệu đồ án

Mỗi sinh viên có một tập hợp số liệu riêng bao gồm dữ liệu về cơng trình và tải trọng, dữ liệu về địa
chất cơng trình. Tập số liệu này được xác định theo số hiệu đầu bài đồ án. Trong tổng hợp đầu bài
hiện nay của bộ mơn có hơn 200 đầu bài cho mỗi phần. Nội dung chi tiết đầu bài sinh viên lấy từ
trang theo số đầu bài của mình (được gọi là số đề bài)
1.1.1 Phần móng nơng
Đầu bài phần thiết kế móng nơng bao gồm:
 Mặt bằng cơng trình trên đó ba c ấu kiện tiếp đất dạng cột/tường cơ bản được đánh dấu C1, C2
và C3/T3. Tải trọng tính tốn (tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất) ở cao trình
mặt đất của hai cấu kiện tiếp đất (C1 và T3) được cho trong bảng “số liệu đồ án nền móng –
phần móng nơng”. Mỗi số đề bài ứng với một dòng trong bảng.
 Cấu trúc địa tầng được cho gồm ba lớp đất với chiều dày khác nhau cũng đư ợc cho trên cùng
một dịng nói trên. Mỗi lớp đất được kí hiệu bởi một con số. Kết quả thí nghiệm đối với từng
lớp đất (ứng với mỗi số hiệu) bao gồm thí nghiệm mẫu và thí nghiệm hiện trường (SPT và
CPT) được cho ở “bảng số liệu địa chất” trên dịng có cùng số hiệu.
1.1.2 Phần móng cọc
Đầu bài phần thiết kế móng cọc bao gồm:
 Tải trọng thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ nhất ở cao trình mặt đất (chân cột) cũng như ti ết
diện cột được cho trong dòng số liệu ứng với số đề bài của sinh viên trong bảng “số liệu đồ án
nền móng – phần móng cọc”.
 Cấu trúc địa tầng của đồ án bao gồm 4 lớp có số hiệu lớp và chiều dày khác nhau được cho
trên cùng một dịng tương tự phần móng nơng. Kết quả thí nghiệm đất cho ở cùng “bảng số
liệu địa chất” với phần móng nơng.
Sau khi thu thập được dữ liệu đầu bài, sinh viên phải trình với giáo viên hướng dẫn để xác nhận đã
có số liệu đúng của mình.
1.2

Một số qui định cụ thể

1.2.1 Về tính trung thực học đường:
Sinh viên phải tự mình hồn thành nhiệm vụ, thông qua từng phần theo qui định của giáo viên trực
tiếp hướng dẫn. Sinh viên được quyền tham khảo các đồ án cũ, tài liệu liên quan nhưng tuyệt đối
không sao chép đồ án/ví dụ mẫu một cách máy móc. Bất kì nội dung nào mà khơng lý giải được một
cách có lý sẽ được coi là sao chép và được coi là không hợp lệ. Những đồ án tồn tại các nội dung
như vậy sẽ được đánh giá rất thấp và bị buộc phải làm lại.
1.2.2 Trình bày thuyết minh:
Thuyết minh tính tốn thiết kế được trình bày trên giấy A4, viết tay trên một mặt theo trình tự chung
(mục lục) như sau
2


 Bìa: (xem bố trí chung bìa đồ án mơn học) cần có các thơng tin quan trọng sau:
o
o
o
o

Tên sinh viên ;
Số đề ;
Tên giáo viên hướng dẫn ;
Niên khoá thực hiện.

 Phần móng nơng: gồm các tờ theo thứ tự:
o
o
o
o
o
o

o
o
o
o
o
o

Tờ đề đồ án có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn ;
Tờ thơng qua từng phần có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn ;
Tờ mặt bằng cơng trình ;
Tờ tổng hợp số liệu ban đầu ;
Phần I: Xử lý số liệu ;
1.1 Cơ sở thiết kế ;
1.2 Xử lý số liệu về tải trọng ;
1.3 Xử lý số liệu địa chất;
1.4 Đưa ra phương án nền và móng, đặc biệt là nền ;
Phần II: Tính tốn thiết kế móng nơng ;
2.1 Xác định kích thước móng ;
2.2 Thiết kế kết cấu móng.

 Phần móng cọc: gồm các tờ theo thứ tự:
o
o
o
o
o
o
o
o
o

o

Tờ đề đồ án có chữ kí xác nhận của giáo viên hướng dẫn;
Tờ tổng hợp số liệu ban đầu;
Phần I: Xử lý số liệu;
1.1 Cở sở thiết kế;
1.2 Xử lý số liệu về tải trọng;
1.3 Xử lý số liệu địa chất;
1.4 Đưa ra các phương án móng cọc đài thấp;
Phần II: Thiết kế móng cọc;
2.1 Thiết kế sơ bộ;
2.2 Tính tốn kiểm tra móng cọc.

 Bản vẽ thể hiện:
Bản vẽ được thể hiện cho hai phần của đồ án trên giấy khổ (297 x 840 mm) bao gồm các nội dung
sau và được đính kèm vào thuyết minh ở cuối phần tương ứng.
Đối với phần móng nơng
o
o
o
o
o

Trụ địa chất đặc trưng ;
Mặt bằng móng cơng trình ;
Chi tiết xử lý nền (nếu có) ;
Chi tiết móng C1 và T3 ;
Cấu tạo khe lún (nếu có) ;
3

o Các ghi chú cần thiết về vật liệu, biện pháp thi công đặc biệt ;
o Thống kê thép cho hai móng đã thiết kế chi tiết (C1 và T3) (chỉ thống kê tương đối cho
1m dài) ;
o Cấu tạo giằng móng.
Đối với phần móng cọc
Trụ địa chất đặc trưng kèm sơ đồ phương án móng cọc đài thấp ;
Cấu tạo chi tiết các đoạn cọc ;
Cấu tạo chi tiết đài cọc và liên kết cọc – đài ;
Chi tiết liên kết các đoạn cọc ; chi tiết mũi cọc, lưới đầu cọc ;
Ghi chú về vật liệu, tổ hợp đoạn cọc thành cọc, biện pháp và hướng dẫn thi công cọc, sức
chịu tải cho phép của cọc. Tải trọng ép (nếu là thi cơng ép cọc) ; búa đóng cọc (nếu là thi
cơng đóng cọc) ;
o Thơng kê thép.
o
o
o
o
o

4


PHẦN 2 : XỬ LÝ SỐ LIỆU

5


Chương 2: Xử lý số liệu
2.1

Cơ sở thiết kế

Móng được thiết kế phải đáp ứng các yêu cầu của:
 Tiêu chuẩn hiện hành (Ví dụ : TCVN 9362 – 2012)
 Yêu cầu của chủ đầu tư nêu trong thoả thuận nhiệm vụ thiết kế (nếu có).
Sinh viên căn cứ kiểu loại cơng trình và điều kiện địa chất cụ thể để xác định các yêu cầu cụ thể đối
với các trạng thái giới hạn bao gồm các nội dung cụ thể tối thiểu sau đây:
 Hệ số an toàn cho phép, [Fs] =
 Độ lún cho phép, [S] =
 Độ lún lệch cho phép, [S] =
2.2

Xử lý số liệu về tải trọng

2.2.1 Tải trọng tính tốn (thiết kế theo trạng thái giới hạn nhứ nhất)
Móng cho cột C1: N1 =; M1 =; Q1 =
Móng cho tường T1: N1 =; M1 =; Q1 =
(các giá trị tải trọng đã cho trong đ ầu bài của đồ án)
2.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn (thiết kế theo trạng thái giới hạn thứ hai)
Móng cho cột C1: N2 = N1/; M2 = M1/; Q2 = Q1/
Móng cho tường T1: N2 = N1/; M2 = M1/; Q2 = Q1/
( là hệ số an toàn chung về tải trọng, có thể chọn  = 1.1 ÷ 1.2, thông thường  = 1.15 )
2.3

Xử lý số liệu địa chất

2.3.1 Dữ liệu ban đầu
Cấu trúc địa tầng trong đồ án mơn học Nền móng của Trường Đại học Xây dựng, phần móng nơng
gồm ba (03) lớp đất đại diện cho toàn bộ mặt bằng khu vực xây dựng (được coi là có chiều dày

khơng thay đổi), phần móng cọc của đồ án gồm 4 lớp. Chiều dày của từng lớp và bản chất vật lý –
cơ học của chúng thay đổi khác nhau đổi với từng đầu bài đồ án cụ thể. Tuỳ theo số hiệu đề bài, sinh
viên sẽ tìm thấy cấu trúc địa tầng cụ thể cho đồ án của mình. Tồn bộ phần số liệu địa chất cơng
trình bao gồm:
 Số hiệu và chiều dày các lớp đất: sinh viên lấy từ bảng “Số liệu đồ án nền móng - Phần móng
nơng” theo số đề bài đã đư ợc chỉ định. Mỗi đề bài (cho một sinh viên) ứng với một dịng trong
bảng trong đó. Các lớp đất được sắp xếp theo thứ tự từ mặt đất trở xuống được gọi là lớp 1,
lớp 2 và lớp 3 với hai (02) chỉ số quan trọng là chiều dày lớp và số hiệu lớp.
 Kết quả thí nghiệm đối với từng lớp được cho trong một (01) dòng của bảng “Số liệu địa chất”
ứng với số hiệu của nó. Ví dụ, đối với lớp đất có số hiệu 15: tìm trên cột đầu tiên của bảng “Số
liệu địa chất” đến số 15. Dòng số liệu tương ứng cho kết quả thí nghiệm đối với đất có số hiệu
6


15 bao gồm các kết quả thí nghiệm trong phịng và hai thí nghiệm hiện trường phổ biến, CPT
và SPT:
o Các chỉ tiêu vật lý cơ bản (, , W); các chỉ tiêu trạng thái vật lý của đất dính (Wch, Wd);
kết quả phân tích hạt đối với đất rời;
o Đối với các đặc trưng cơ học, phân biệt các nhóm đất sau:
 Đất bùn: khơng xác định được bằng các thí nghiệm trong phịng (vì khơng lấy
được mẫu ngun dạng bằng các dụng cụ lấy mẫu thông dụng);
 Đối với đất dính thơng thường: có được đặc trưng cường độ của đất (, c) và
quan hệ e –  từ thí nghiệm nén một chiều;
 Đối với đất rời: chỉ có đặc trưng cường độ  của đất (vì không lấy được mẫu
nguyên dạng).
2.3.2 Xác định tên và trạng thái của đất
Đất dính là loại đất có hàm lượng hạt mịn tương đối cao, có thể nhận biết bằng trực giác khi kiểm
tra mẫu đất trong quá trình khoan. Trong phịng thí nghiệm, mẫu đất dính cho phép làm được thí
nghiệm tạo trạng thái giới hạn dẻo do đó, đối với người tiếp nhận kết quả thí nghiệm (khơng trực
tiếp thí nghiệm) có thể dựa vào kết quả thí nghiệm xác định giới hạn dẻo để nhận biết đất dính. Đất

rời, ngược lại, khơng thể tạo trạng thái giới hạn dẻo được. Dựa vào đặc điểm này, phân loại đất
dính/đất rời trước hết dựa vào kết quả các thí nghiệm Atterberg:
 có kết quả thí nghiệm Atterberg (có Wch; Wd): đất dính;
 khơng làm được thí nghiệm Atterberg: đất rời
a. Tên đất
 Đất rời = Cát các loại ={cát bụi; cát nhỏ; cát vừa; cát thô; cát sạn; sỏi sạn}
Ngồi ra, thuộc nhóm đất rời cịn một số loại đất hạt thô khác.
Để xác định tên đất rời, cần phải xác định hàm lượng của các nhóm hạt có kích thước lớn hơn kích
thước định danh, p(d > d*) sau đó đối chiếu với qui định trong Error! Reference source not found.
– Phụ lục I theo thứ tự từ trên xuống và dừng ở vị trí/dịng đầu tiên thoả mãn. Kích thước định danh
của đất rời, d* = {0.1; 0.25; 0.50; 2.00}.
 Đất dính = Sét các loại = {Sét; á sét; á cát}
Để xác định tên đất dính, cần xác định chỉ số dẻo, A = (Wch – Wd) sau đó đối chiếu với qui định
trong Error! Reference source not found. (Phụ lục I) để gọi tên theo qui ước.
 Bùn là trường hợp riêng của đất dính ở trạng thái chảy ( có W > Wch) đồng thời có e > 1, cụ
thể:
o Bùn sét, bùn á sét có e > 1.5;
o Bùn á cát có e > 1.1
b. Trạng thái của đất
7


 Trạng thái của đất rời = {Chặt; Chặt vừa; Rời}
Trạng thái của đất rời được xác định dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường. Khi sử dụng kết quả
CPT, trạng thái của đất xác định theo Error! Reference source not found. Phụ lục I hoặc theo
Error! Reference source not found. Phụ lục I. Error! Reference source not found. Phụ lục I
cũng cho xác định trạng thái của đất rời theo kết quả SPT. Nếu kết quả xác định theo hai phương
pháp trên có khác nhau, ưu tiên chọn theo kết quả CPT.
 Trạng thái của đất dính = {Cứng; Dẻo; Chảy}.
Trạng thái của đất dính xác định dựa vào giá trị độ sệt theo phân loại trong Error! Reference

source not found. Phụ lục I . Đối với đất sét, á sét, trạng thái của đất có thể phân biệt chi tiết hơn
theo bảng 3b Phụ lục I .
Độ sệt của đất tính theo cơng thức sau:

B

W Wd
Wch Wd

(0.1)

Khi sử dụng kết quả thí nghiệm hiện trường, trạng thái của đất dính có thể tham khảo Error!
Reference source not found. Phụ lục I theo kết quả SPT.
Ví dụ 1.1. Dựa vào kết quả thí nghiệm sau đây hãy xác đ ịnh tên và trạng thái của đất theo hệ thống
phân loại Nga (theo TCVN 9362 – 2012):
 Độ ẩm tự nhiên W = 22%.
 Độ ẩm giới hạn dẻo Wd = 17%.
 Độ ẩm giới hạn chảy Wch = 42%.
Giải:
Chỉ số dẻo của đất:
A = Wch – Wd = 42 – 17 = 25 (%)
Theo TCVN 9362 – 2012, đất có A  1 thuộc nhóm đất dính.
A = 25 ( 17) thuộc loại đất sét.
B=

W  Wd
22  17

 0, 2
Wch  Wd 42  17

Theo bảng 3a (phụ lục I), đất sét có B = 0,2 thuộc trạng thái nửa cứng.
Kết luận: Mẫu đất có kết quả thí nghiệm trên là đất sét nửa cứng.
Ví dụ 1.2. Dựa vào kết quả phân tích hạt của mẫu đất cát cho dưới đây, hãy xác đ ịnh tên đất.
Nếu kết quả thí nghiệm CPT đối với lớp đất đó cho giá trị trung bình qc = 4700 kPa thì đất đó có
trạng thái gì? Kết quả thí nghiệm phân tích hạt (trọng lượng trên rây):
Rây (di)

10

5

2

1

0,5

8

0,25

0,1

 0,1


Q (gr)

6,2

18,9

22,9

33,8

37,7

44,6

29,4

6,5

Giải:
a) Xác định tên đất
Bảng sau đây cho hàm lượng của từng nhóm (trên rây) và hàm lượng tích luỹ (đến kích thước
rây) dựa vào các tính tốn hàm lượng nhóm theo cơng thức:
p(d1 d  d2) =

Q( trên rây d1 )
 100%
Q

Kết quả lần lượt là:
p(d  0,1) =

6,5
 100% = 3,25%

200

p(0,1  d  0,05) =

29, 4
 100% = 14,7%
200

p(0,25  d  0,5) =

37,7
 100% = 18,85%
200

Bảng xử lý số liệu phân tích hạt:
Nhóm
hạt (mm)

10

(5;10]

(2;5]

(1;2]

(0,5;1,0]

(0,25;0,05]

(0,1;0,25]

 0,1

p (%)

3,1

9,45

11,45

16,9

18,85

22,30

14,7

5,25

Bảng hàm lượng tích lũy:
Dr(mm)

10

5

2

1

0,5

0,25

0,1

p (d  dr) %

96,90

87,45

76,00

59,10

40,25

17,95

3,25

Bảng hàm lượng dung dịch (xây dựng theo bảng 5)
*

D (mm)

10

2

0,5

0,25

0,1

p (d  d )

3,1

24,0

59,75

82,15

96,75

*

Theo bảng 5 (Phụ lục I):
p(d  2) = 24%  25%  Không phù hợp.
p(d  0,5) = 59,75%  50%  Phù hợp với đất cát thơ.
Kết luận: Kết quả phân tích hạt phù hợp vói định nghĩa đ ất cát thô, vậy mẫu là đất cát thô.
b) Xác định trạng thái tự nhiên của đất
Trạng thái của đất cát thô xác định dựa vào giá trị qc trung bình. Theo kết quả CPT, qc = 14700

kPa do đó theo bảng 10 (Phụ lục I) ứng với trạng thái chặt vừa.
Kết luận: Trạng thái tự nhiên của đất theo kết quả CPT là chặt vừa.
Ví dụ 1.3. Mẫu đất nguyên dạng có các chỉ tiêu vật lý xác định được như sau:
9


W = 68%; Wd = 29%; Wch = 56%;  = 2,66;  = 15,84 kN/m3.
Hãy xác định tên và trạng thái của đất. Tính tốn bổ sung các chỉ tiêu vật lý cần thiết khác.
Giải:
(W = 68%)  (Wch = 56%)  Đất ở trạng thái chảy.
A= Wch – Wd = 56 – 29 = 27 (%)  Đất sét.

k 

e


15,84

 9, 43 kN/m3
1  W 1  0, 68

h
2, 68 x 10
1 
 1  1,82
r
9, 49

Đất sét có W  Wch và e = 1,82  1,5. Vậy đây là đất bùn sét.

S

W 2, 66x0, 68

 0, 993  1  S = 100%
e
1,82

Mẫu bão hòa nước, do đó:
 = bh = 15,84 kN/m3
Trọng lượng riêng hữu hiệu:

 = 15,84 – 10,00 = 5,84 kN/m3
Độ rỗng của đất:

n

e
1,82

 0, 645
1  e 1  1,82

n = 64,5%
2.3.3 Tính tốn bổ sung các chỉ tiêu vật lý của đất khơng được thí nghiệm
Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng khác cho phép đánh giá trực tiếp hơn trạng thái và tính chất của đất
cũng như ph ục vụ một số tính tốn về sau cần được bổ sung nhờ tính tốn theo các cơng thức sau.
Bảng 2-1 Cơng thức tính tốn các chỉ tiêu cơ lý bổ sung


1W

k 

Trọng lượng riêng khô
Độ rỗng
Hệ số rỗng

n

e
1 e

e

h
1
k

S

Mức bão hoà

10

W
e


 đn 

Trọng lượng riêng đẩy nổi

11

   1  0
1  e 


2.4

Xác định các đặc trưng cơ học của đất

Các đặc trưng cơ học của đất chủ yếu được quan tâm trên hai phương diện: khả năng tiếp nhận tải
trọng – đặc trưng về độ bền và khả năng xuất hiện lún – đặc trưng về biến dạng. Hai đặc tính
cơ học nói trên của đất bị chi phối bởi khả năng thốt/giảm nước trong lỗ rỗng của đất. Do đó,
trong thực tế, đặc trưng thoát/thấm nước của đất cũng đư ợc coi là một yếu tố cơ học quan trọng.
Trong đồ án mơn học, ảnh hưởng sự có mặt của nước lỗ rỗng đến các quá trình cơ h ọc xảy ra
trong đất không được xét đến.
2.4.1 Đặc trưng độ bền của đất
Độ bền của đất được chi phối bởi hai yêu tố: ma sát trong () và lực dính kết giữa các hạt đất
(c). Mơ hình Coulomb mơ tả độ bền của đất thông qua hai yếu tố trên được gọi là sức kháng cắt
của đất biểu diễn bằng cường độ lực cắt tới hạn trên một đơn vị diện tích chịu cắt theo phương
trình sau:

s   .tg  c

(0.2)

trong đó:  – góc kháng cắt của đất (cịn gọi là góc ma sát trong của đất) và c – lực dính trên một

đơn vị diện tích (cịn gọi là lực dính của đất). Ở mức độ gần đúng, dựa theo giá trị của  và c, có
thể phân biệt ba loại đất như sau:
 Đất khơng có lực dính – đất rời: sức kháng cắt của đất chỉ được đặc trưng bởi góc ma sát
trong ;
 Đất khơng có ma sát – đất bùn yếu: sức kháng cắt của đất chỉ được đặc trưng bởi lực dính
đơn vị, c;
 Đất có cả lực dính đơn vị và ma sát trong – đất , c: sức kháng cắt của đất được đặc trưng
bởi cả hai yếu tố.
a. Đối với đất rời (c = 0):
Góc ma sát trong  được xác định dựa vào thí nghiệm SPT hoặc/và CPT sau đó lựa chọn cho tính
tốn.
 Theo kết quả SPT: Giá trị góc ma sát trong của đất rời có thể tham khảo theo Error!
Reference source not found. (Phụ lục hướng dẫn) hoặc dựa vào theo công thức sau đây
được xấp xỉ từ tổng kết của Peck & all và hiệu chuẩn (Phan Hồng Quân):

  26.5  0.365N60

(0.3)

Trong đó: N60 là số chuẩn hoá của giá trị N, N60 = CE.CN.N
o CE – hệ số hiệu quả phụ thuộc vào loại và chất lượng thiết bị, CE = 0.5 ÷ 1.0. Đối với
các thiết bị hiện có phổ biến tại Việt nam, có thể chọn CE = 0.5 ÷ 0.7;
o CN – hệ số hiệu chỉnh theo độ sâu, có thể lấy C N 

95.76
 'v

o ’v - ứng suất lớp phủ hữu hiệu trên vị trí thí nghiệm, có thể lấy giá trị trung bình ở độ
sâu giữa lớp đất (đối với lớp cuối cùng, có thể lấy theo độ sâu đỉnh lớp).
12

 Theo kết quả CPT: giá trị góc ma sát trong của đất rời có thể tham khảo theo đồ thị trên
hình PL02 của Phụ lục I hoặc theo Error! Reference source not found. - Phụ lục I.
b. Đối với đất bùn yếu (= 0):
Mặc định  = u = 0 và c = cu dựa vào kết quả thí nghiệm hiện trường như sau:
 Theo kết quả SPT: dựa vào Error! Reference source not found. - Phụ lục I để xác định sức
kháng nén đơn, qu. Lực dính khơng thoát nước, cu 
 Theo kết quả CPT: cu =

qu
2

qc -σv
Nk

Trong đó v - ứng suất tổng do trọng lượng bản thân tại độ sâu thí nghiệm; Nk – hệ số phụ thuộc
vào tính dẻo của đất, xác định theo đồ thị trên hình PL01 của Phụ lục I.
Khi xác định v trong cơng thức trên có thể lấy giá trị trung bình ứng với độ sâu ở giữa lớp đất.
c. Đất dính ( , c ≠ 0):
Các giá trị của  và c được xác định trực tiếp từ thí nghiệm cắt được mặc định là cắt chậm cố kết
do đó các giá trị cho trong bảng số liệu địa chất được coi là giá trị của ’ và c’. Giá trị của cu
được xác định tương tự đất bùn yếu nói trên.
Ví dụ 1.4. Thí nghiệm ở tầng cát hạt mịn cho kết quả trị trung bình: qc = 8600kPa và N = 18.
Hãy xác đ ịnh giá trị thích hợp góc ma sát trong của đất.
Giải:
Từ kết quả CPT, theo bảng 11(phụ lục I):  = 32o  36o tùy thuộc độ sâu của lớp đất.
Theo đồ thị (hình 35 trang 122 sách Cơ học đất),  = 28o  38o với giá trị trung bình  = 33o
Từ kết quả SPT, theo bảng 7(phụ lục I):  = 35o  40o
Từ các kết quả trên ta có thể chọn  = 34o.

Ví dụ 1.5. Lớp bùn sét dày 12m ở ngay trên bề mặt. Thí nghiệm CPT cho kết quả trung bình
qc = 400kPa trong khi giá trị trung bình từ thí nghiệm SPT là N = 3.
Thí nghiệm mẫu cho kết quả Wd = 18%, Wch = 42%, W = 46% và  = 16,02 kN/m3.
Hãy lựa chọn đặc trưng kháng cắt thích hợp cho tính tốn theo chế độ gia tải nhanh.
Giải:
Khi nền đất yếu chịu gia tải nhanh, sự làm việc của nền phù hợp vói sơ đồ UU trong thí
nghiệm cắt do đó đặc trưng kháng cắt của đất là u = 0 và c = cu.
Từ kết quả SPT, theo bảng 9 (phụ lục I) ta có:
qu = 0,25  0,50 kg/cm2.
13


 Chọn qu = 0,4kg/cm2  cu
=

qu
= 0,2 kg/cm2 (= 20kPa).
2

Từ kết quả CPT:
cu =

qc  v
= 17,9 kPa
NK

Trong đó: v = 6. 16,02 = 96,1 kPa
NK = f(A) = 17
Vậy, chọn cu = 18 kPa
2.4.2 Đặc trưng biến dạng của đất

Đặc trưng biến dạng của đất bao gồm Cr, Cc, OCR, E0 và µ0 và được sử dụng tuỳ theo mơ hình
dự báo lún. Hai mơ hình biến dạng phổ biến được áp dụng trong Cơ học đất là mơ hình nén lún
một chiều và mơ hình bán khơng gian biến dạng tuyến tính.
 Trong mơ hình nén lún một chiều, sự thay đổi thể tích của đất dưới tác dụng của tải trọng
được mô tả một cách hữu hiệu qua sự thay đổi hệ số rỗng của đất theo ứng suất. Đồ thị
quan hệ ứng suất – hệ số rỗng của đất và các phương trình mơ t ả có dạng như dưới đây

a) Đối với đất UC và đất NC, phương trình đường cong nén có dạng:
e = en + Cc lg(/n)
trong đó en là hệ số rỗng của mẫu đất thí nghiệm ở cấp tải trọng cuối cùng; n là ứng
suất (hữu hiệu) ở với cấp tải trọng thí nghiệm cuối cùng. Đồ thị đường cong nén có dạng
như hình vẽ.
b) Đối với đất OC, phương trình đư ờng cong nén bao gồm hai giai đoạn
+ Với  > c:

e = en + Cc lg(/n)

trong đó en là hệ số rỗng của mẫu đất thí nghiệm ở cấp tải trọng cuối cùng; n là ứng
suất (hữu hiệu) ở với cấp tải trọng thí nghiệm cuối cùng; c = c.mẫu.OCR; c.mẫu và OCR
xác định tự thí nghiệm nén mẫu cụ thể.
+ Với ≤ c:

e = ec +Cr lg(/c)

trong đó ec = en + Cc lg(c/n) xác định từ phương trình ứng với >c ở trên. Cr, Cc, và
OCR ,do vậy, được gọi là đặc trưng biến dạng của đất và được xác định từ thí nghiệm
nén. Tuỳ thuộc vào loại đất các đặc trưng đó hoặc chỉ là Cc hoặc bao gồm cả ba giá trị
nêu trên.

14

e

Cc

lg
Đường cong nén đất NC và UC

e
Cr
ec
Cc

lg

lgc
Đường cong nén đất OC

 Mơ hình bán khơng gian biến dạng tuyến tính mô tả quan hệ ứng suất – biến dạng bằng
phương trình
λ =

σ −μ σ +σ

=

[1 − 2μ K ] =

σ

trong đó E0 và 0 là các đặc trưng biến dạng của nền và được xác định bằng thí nghiệm.
Mơ hình nén lún một chiều được sử dụng phổ biến hơn vì cho phép dự báo tốt hơn được độ lún
của nền.
a. Đối với đất rời:
Việc xác định chỉ số nén của đất rời trong thực tế nói chung khơng thuận lợi, hơn nữa, phần lớn
các loại đất rời có thời gian lún nhanh, có thể áp dụng mơ hình bán khơng gian/lớp khơng gian
biến dạng tuyến tính để mơ tả tính biến dạng của đất. Trong trường hợp này, cần xác định E0
và 0. Giá trị của mô đun biến dạng E0 xác định theo kết quả thí nghiệm hiện trường, giá trị của
hệ số biến dạng ngang, 0 lấy theo trạng thái của đất có giá trị trong khoảng (0.25 ÷ 0.30).
 Xác định E0 theo kết quả SPT: E0 = kN60 (kPa)
Trong đó, k – hệ số phụ thuộc loại đất
15


o đối với cát lẫn bụi/sét, k = 500;
o đối với cát sạch, cố kết bình thường (OCR =1), k = 1000;
o đối với cát sạch, quá cố kết, k = 1500.
N60 – giá trị kháng xuyên đã hiệu chỉnh

N 60  C E .C N . N  CE 



95.76
σ'v


 .N


(0.4)

Với CE = 0.5 ÷ 0.9 (các thiết bị thí nghiệm ở Việt nam nên lấy CE = 0.5 ÷ 0.7); ’v là ứng suất
hữu hiệu của đất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại độ sâu thí nghiệm (cịn gọi là ứng suất lớp
phủ hữu hiệu), tính theo kPa.
 Xác định E0 theo kết quả CPT: E0 = qc
Trong đó,  – hệ số phụ thuộc vào loại đất và khoảng giá trị qc, lấy theo Error! Reference source
not found. - Phụ lục I hoặc xác định theo độ chặt tương đối D (%) theo công thức sau:
α =10 1.09-0.0075D 

(0.5)

b. Đối với đất dính :
Trường hợp có thể lấy được mẫu nguyên dạng đảm bảo tin cậy để có thể thực hiện được thí
nghiệm nén cố kết, đặc trưng biến dạng được thể hiện qua đường cong nén. Thông số của đường
cong nén trong đồ án (mặc định OCR = 1), Cc, được xác định như sau :
=

−
−
=
( / )
.

Trong đó, e2 – hệ số rỗng của mẫu ở cấp tải trọng nén cuối cùng và e1 ứng với cấp tải trọng bằng
một nửa cấp cuối cùng nói trên (ví dụ, e2 lấy với cấp tải trọng  = 400 kPa thì e1 lấy ứng với  =
200 kPa).
c) Xác định mô đun biến dạng của đất dính và đất bùn yếu.
- Xác định theo kết quả SPT:

+ Đất dính có chỉ số dẻo thấp (A < 30): E0 = k(860 – 15A).N60 (kPa)
+ Đất dính có chỉ số dẻo cao (A≥ 30): E0 = k(410).N60 (kPa)
Trong đó, k – hệ số điều chỉnh theo hệ số rỗng ban đầu của đất, lấy theo Error! Reference
source not found. - Phụ lục I
- Xác định theo kết quả CPT: E0 = qc
trong đó  phụ thuộc loại đất và khoảng giá trị qc, lấy theo Error! Reference source not found.
(Phụ lục hướng dẫn)
c) Xác định mô đun biến dạng của đất dính và đất bùn yếu.
Ví dụ 1.6. Xác định mô đun biến dạng của đất từ kết quả thí nghiệm hiện trường sau:
+ Kết quả SPT: N = 26.
16


+ Kết quả CPT: qc = 2460 kPa.
Biết rằng đất á sét dẻo với A = 16% và áp lực lớp phủ trung bình ’v = 168 kPa.
Giải:
a) Chuẩn hóa kết quả thí nghiệm
 Kết quả SPT:
N60 = CE.CN.N = 0, 6.

95, 76
x26 = 11,8
168

N60 = 12
Trong đó, CE = 0,6 là hệ số hiệu quả, lấy theo thiết bị chung ở Việt Nam
CN =

95, 76
v

 Kết quả CPT: qcn =

qc
2460

=190 kPa
v
168

b) Xác định Eo
 Từ kết quả SPT:
Eo = (860 – 15A).N60 = (860 – 15 x 16) x 12 = 7440 kPa
 Từ kết quả CPT:
Eo = qc = (5  8) 2460 = 12300  19680
Trong đó  = f (loại đất, qc) theo bảng 12 (Phụ lục I).
Chọn Eo = 10000 kPa = 10MPa
Ví dụ 1.7. Xác định mô đun biến dạng của đất cát hạt mịn sạch từ kết quả SPT và CPT sau
đây: N = 38; qc = 8250 kPa. Biết rằng ứng suất lớp phủ hữu hiệu trung bình v = 174 kPa.
Giải:
1. Chuẩn hóa số hiệu thí nghiệm
+ Số liệu SPT:
N60 = CE. CN.N = 0, 6.

95, 76
.38  16.9
174

N60 = 17
+ Số liệu CPT:

qcn =

qc
8250

 625 kPa
v
174
17


2. Xác định mô đun biến dạng Eo
+ Từ kết quả SPT:
Eo = k.N60 = 10000 x 17 = 17000 kPa
+ Từ kết quả CPT:
Eo = qc = (1,5  3) 8250 = 12375  24750 kPa
Chọn Eo = 17000 kPa = 17 Mpa.
Ví dụ 1.8. Một mẫu đất cát có độ ẩm tự nhiên W = 21,5% và tỉ trọng hạt  = 2,64. Kết quả
phân tích hạt cho trong bảng sau. Kết quả thí nghiệm hiện trường cho giá trị trung bình qc =
10400kPa và N = 39. Hãy xác định tên, trạng thái và các đặc trưng cơ lý của đất ứng với ứng suất
lớp phủ trung bình v = 76kPa.
Kết quả thí nghiệm phân tích mẫu
Dr (mm)
p(d  Dr)%

10

5

2

1

0,5

0,25

0,1

96,1

83,5

77,9

68,2

34,3

18,6

2,5

Giải:
a) Xác định tên và trạng thái của đất
Hàm lượng định danh (p  d*) được xác định theo công thức:
p(d d*) = 100 – p (d d*) %
Bảng hàm lượng định danh
*

d (mm)

10

2

0,5

0,25

0,1

p(d  d )%

3,9

22,1

65,7

81,4

97,5

*

Theo bảng phân loại đất rời (bảng 5 Phụ lục I):
p(d  2) = 22,1% ( 25%): không phù hợp
p(d  0,5) = 65,7% ( 50%): phù hợp với cát thô  đây là đất cát thô.
Theo bảng 7 Phụ lục I, với N = 39 đất thuộc loại chặt, D = 0,7.

Theo bảng 10 (Phụ lục I), với qc = 10400, đất thuộc loại chặt vừa, D = 0.60. Vậy đất ở trạng
thái chặt vừa, D = 0,60.
b) Chuẩn hóa kết quả thí nghiệm
+ Chuẩn hóa kết quả SPT:
N60 = CE. CN.N = 0, 6

95, 76
.39 = 26,3
76

N60 = 26
Trong đó, CE = 0,6 (chọn theo thiết bị phổ biến tại Việt Nam).
18


CN =

95, 76
v

+ Chuẩn hóa kết quả CPT
Qcn =

qc
10400

 1093 kPa
v
76

c) Các đặc trưng vật lý hữu ích khác
Với D = 0,60, cát thô chặt vừa theo bảng 1 ta có: 0,55  e  0,70

e

0,15
(0, 67  0, 60)  0,55  0,582
0,33

 o (1  W) 2, 64x10(1  0, 215)

 20,3
1 e
1  0,582
W 2, 64x0, 215
S

 0, 975  S = 97,5%
e
0,582



 

(  1)
x o  10, 4 kN/m3
(1  e)

n

e
0,582

 0,368  n = 36,8%
1  e 1  0,582

d) Các đặc trưng cơ học
1. Góc ma sát trong
 Theo kết quả SPT, từ bảng 7 (Phụ lục I), với N = 39,  = 42o.
Theo cơng thức giản hóa từ Peck & all:
 = 26,5 + 0,365 N60 = 36o
 Theo kết quả CPT, từ bảng 11(Phụ lục I) với qc = 10400 kPa,  = 33o. Chọn ’ = 35o
2. Mô đun biến dạng
 Theo kết quả SPT:
Eo = k. N60 = 1000. 26 = 26000 kPa
 Theo kết quả CPT:
Eo = .qc = (1,5  3)4860 = 7290  14500 kPa
Chọn Eo = 15000 kPa = 15 MPa.

19

kN/m3


2.5

Đề xuất phương án xử lý nền – độ sâu đặt móng

2.5.1 Tổng hợp kết quả - trụ địa chất đặc trưng

Việc xử lý số liệu địa chất cần được tiến hành theo từng lớp. Kết quả xử lý đối với tất cả các lớp
được tổng hợp lại dưới dạng bảng và/hoặc sơ đồ được gọi là trụ địa chất đặc trưng. Đồ án mơn
học u cầu phải có trụ địa chất đặc trưng.
2.5.2 Đánh giá chung về điều kiện địa chất cơng trình – địa chất thuỷ văn
Trên cơ sở kết quả tổng hợp và trụ địa chất đặc trưng ở trên, phân tích đặc điểm địa chất cơng
trình của từng lớp có mặt trong trụ địa chất kết hợp với giá trị tải trọng của cơng trình phải thiết
kế để qui điều kiện địa chất cụ thể về một trong các dạng cơ bản và phân tích khả năng đặt móng
của các lớp đất trong phạm vi độ sâu đến 2 – 3m kể từ mặt đất.
2.5.3 Đề xuất phương án xử lý nền và độ sâu đặt móng.
 Trụ địa chất cơ bản dạng a: Đặt móng trên nền tự nhiên với độ sâu hm ≤ 1 ÷ 2(m).
 Trụ địa chất cơ bản dạng b1 – chiều dày lớp đất yếu khơng q 2 ÷ 3 (m): đào bỏ toàn bộ
lớp đất yếu, thay bằng cát hạt trung, chọn hm ≤ 1 ÷ 1.5 (m).
 Trụ địa chất dạng b2 – chiều dày lớp đất yếu lớn/trung bình, tải trọng cơng trình nhỏ: dùng
đệm cát (đảo bỏ một phần lớp đất yếu, thay bằng cát hạt trung), hm ≤ 1 ÷ 1.5m.
 Trụ địa chất dạng b3 – chiều dày lớn đất yếu lớn, tải trọng trung bình: xử lý nền bằng cọc
cát nén chặt, cọc xi măng đất, hm ≤ 1 ÷ 1.5(m).
 Trụ địa chất dạng b4 – chiều dày lớn đất yếu lớn, tải trọng lớn: xử lý nền bằng cọc đất xi
măng, cọc BTCT, hm ≤ 1 ÷ 1.5(m).
 Trụ địa chất dạng c1 – chiều dày lớp đất trên cùng không quá 1 ÷ 1.5(m): lựa chọn như trụ
địa chất dạng b.
 Trụ địa chất dạng c2 – chiều dày lớp trên cùng đủ lớn: chọn hm càng nhỏ càng “tốt” (hm ≥
0.3m).
Ví dụ 1.9. Kết quả khảo sát địa chất cơng trình được tổng hợp trong bảng dưới đây:
u cầu: Xử lý số liệu địa chất để xác định bổ sung các thông số cần thiết và lập trụ địa chất.
Giải:
1. Xác định tên và trạng thái của đất
a) Lớp 1:
A = Wch – Wd = 40,3 – 20,9 = 19,4  đất sét

B

W  Wd 45,8  20, 9

 1, 28  trạng thái chảy
A
19, 4

b) Lớp 2:
A = 52,1 – 31,5 = 20,6  đất sét

20


B

30,8  31,5
 0, 03  trạng thái cứng
20, 6

21


c) Lớp 3:
p(d  2) = 25% (không phù hợp)
p(d  0,5) = 25 + 19,5 + 26 = 70,5% ( 50%)  cát thô lẫn sạn
Theo bảng 7 (Phụ lục I), N = 36  đất ở trạng thái chặt, D = 0,6  0,8
qc = 5,65 MPa  đất ở trạng thái chặt vừa, D = 0,4  0,6
Chọn D = 0,6, trạng thái chặt vừa.
2. Một số chỉ bền vật lý khác
a) Lớp 1:

e

 o (1  W)
2,68  10(1  0, 458)
1 
 1  1,23

17,5

n

e
1, 23

 0,55 ; n = 55%
1  e 1  1, 23

S

W 2, 68x0, 458

 1 ; đất bão hòa nư ớc.
e
1, 23

đn 

(   1)
(2, 68  1)

3
x o 
x10  7,5 kN/m
(1  e)
1  1, 23

b) Lớp 2:

e

2, 70x10(1  0,308)
 1  0,878
18,8

n

0,878
 0, 47 ; n = 47%.
1  0,878

S

2, 70x0,308
 0, 95 ; S = 95%.
0,878

c) Lớp 3: Cát hạt thô chặt vừa, theo bảng 1(Phụ lục I), 0,55  e  0,70, với D = 0,6

e

(0, 70  0,55)
(0, 67  0, 60)  0,55  0,58
0,33



 o (1  W) 2, 63x10(1  0,14)

 19, 0 kN/m3
1 e
1  0,58

S

W 2, 63x0,14

 0, 63 ;
e
0,58

S = 63%
22


n

e
0,58

 0,37 ;

1  e 1  0,58

n = 37%.
3. Chuẩn hóa thí nghiệm hiện trường
a) Lớp 1: (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)
’v = 2 x 7,5 = 15 kPa
+ Kết quả SPT:
N60 = CE.CN.N = 0,6

95, 76
x1= 1,52;
15

N60 = 2
+ Kết quả CPT:

q cn 

qc
250

 64,5 kPa
v
15

b) Lớp 2: (Chuẩn hóa theo độ sâu giữa lớp)
’v = 7,5 x 4 + 18,8

6
= 93,9 kPa

8/2

+ Kết quả SPT:
N60 = CE.CN.N = 0,6

95, 76
x18= 10,8; N60 = 11
93, 9

+ Kết quả theo CPT:

q cn 

qc
1300

 134 kPa
v
93,9

c) Lớp 3: (Chuẩn hóa theo độ sâu đỉnh lớp)
’v = 7,5. 4 + 18,8.6,8 + 19.1 = 177kPa
+ Theo kết quả SPT:
N60 = CE.CN.N = 0,6

95, 76
x34= 15,0; N60 = 15
177

+ Theo kết quả CPT:

q cn 

qc
5650

 425 kPa
v
177

4. Đặc trưng kháng cắt theo thí nghiệm hiện trường
23


a) Lớp 1:
+ Theo kết quả SPT (xác định theo bảng 9 phụ lục I)
N = 1; qu = 25kPa  Cu =

qu
=12,5 kPa
2

+ Theo kết quả CPT:
cu =

q c   v q c   v 250  35

=
=14,3kPa
NK

15
15

Chọn cu = 12 kPa.
b) Lớp 2:
+ Theo kết quả SPT:
qu = 200kPa; cu = 100 kPa.
+ Theo kết quả CPT:
cu =

1300  94
= 80 kPa
15

 chọn cu = 100kPa
c) Lớp 3:
+ Theo kết quả SPT, từ bảng 7 (phụ lục I) với N = 36;  = 40o. Theo Peck & all (Phan Hồng
Quân)  = 26,5 + 0,365 N60 = 32o.
+ Theo kết quả CPT, từ bảng 11 (phụ lục I),  = 31o. Chọn  = 31o.
5. Mơ đun biến dạng theo thí nghiệm hiện trường.
a) Lớp 1:
+ Theo kết quả SPT:
Eo = (860 – 15A)N60 = (860 – 15. 19,4).2 = 1138 kPa
+ Theo kết quả CPT:
Eo = qc = (3  6).250 = 750  1500 kPa
Trong đó  lấy theo bảng 12 (phụ lục I).
Chọn Eo = 1200 kPa = 1.2 MPa.
b) Lớp 2:
+ Theo kết quả SPT:
Eo = (860 – 15.20,6).11 = 6061 kPa

+ Theo kết quả CPT:
24


Eo = (5  8).1300 = 6800  10400 kPa
Chọn Eo = 6500 kPa = 6,5 MPa
c) Lớp 3:
+ Theo kết quả SPT:
Eo = kN60 = 1000. 15 = 15000 kPa
+ Theo kết quả CPT:
Eo = qc = (1,5  3,0).5650 = 8470  16950 kPa
Chọn Eo = 15000 kPa = 15 MPa.

Sét chảy, B = 1,28;  = 17,5kN/m ; ’ = 7,5 kN/m ;
3

3

S = 100%.
qc = 250 kPa; N = 1 ; N60 = 20
cu = 12 kPa; Eo = 1,2 MPa

Sét chảy, B = 0,03;  = 18,8kN/m ; ’ = 18,8 kN/m ;
3

3

S = 95%.
qc = 1300 kPa; N = 18 ; N60 = 11
’ = 14 30’ ; c’ = 25 kPa

o

cu = 100 kPa; Eo = 6,5 MPa

Cát vừa, chặt vừa, D = 0,60;  = 19,0kN/m ; ’ = 19,0 kN/m ;
3

S = 63%.
qc = 5650 kPa; N = 36 ; N60 = 15
’ = 31 ; Eo = 15 MPa
o

Hình 1 Trụ địa chất đặc trưng (của ví dụ 9)

25

3