Bài giảng Cơ học đất Chương 6 Xác định độ lún của nền công trình

CHƯƠNG VI

XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA NỀN CƠNG
TRÌNH
(Settlement in Soil)

“Remember Yesterday, Dream about Tomorrow but Live Today”


NỘI DUNG
§6.1. Mở đầu
§6.2. Xác định độ lún cố kết
§6.3. Xác định độ lún ổn định của nền đất
theo phương pháp cộng lún từng lớp
§6.4. Tốc độ cố kết của đất
§6.5. Đánh giá q trình lún thứ cấp


3

§6.1. Mở đầu


Mở đầu

4

Đất là mơi trường rời rạc, có tính rỗng cao, khi chịu tải
trọng gây lún (tải trọng do công trình & trọng lượng bản
thân đất) gây ra, nền sẽ bị ép co & biến dạng ⇒ Mặt nền bị
hạ thấp ⇒ Sự hạ thấp đáy móng cơng trình so với vị trí ban

đầu.
Độ lún của khối đất là phần chuyển vị thẳng đứng của nó

Lún trong đất


5


Mở đầu

6

Nguyên nhân gây lún ???
1. Với đất quá cố kết hoặc đất
cố kết bình thường?
Tải trọng ngồi
2. Với đất chưa cố kết
Cả tải trọng ngoài và
trọng lượng bản thân
Settlement

Foundation


Mở đầu
Thời gian lún
Với đất, dưới tác dụng của tải trọng, phải mất 1 thời gian dài mới
kết thúc biến dạng. Vì vậy phải xét biến dạng lún theo thời gian
Khoảng thời gian lún dài hay ngắn phụ thuộc:

1.Quá trình phá vỡ liên kết của đất,
2.Quá trình dịch chuyển của các hạt & thu hẹp lỗ rỗng,
3.Q trình thốt nước lỗ rỗng… nhanh hay chậm
Phân loại lún theo thời gian:
1.Lún ổn định: Độ lún của nền lúc quá trình lún kết thúc
2.Lún theo thời gian: Lún ở 1 thời điểm nào đó trong q trình
nền đất đang lún (độ lún chưa ổn định)

7


Mở đầu
Độ lún tổng của đất nền (S)
gồm 3 thành phần:
Độ lún tức thời (độ lún đàn
hồi)
Độ lún cố kết (cố kết sơ cấp)
Độ lún từ biến (cố kết thứ
cấp)

S T = SC + SS + SE

8


9

§6.2. Xác định độ lún cố kết ổn định

I. Tính tốn lún cố kết một hướng
1. Tính độ lún cố kết ổn định
Nền đất cố kết 1 hướng (chịu nén không nở hông):
 Mặt nền chịu tải trọng phân bố đều rải ra vô hạn  Ứng
suất tăng thêm 𝜎z sẽ phân bố dọc theo chiều sâu, đất nền chỉ
chuyển vị thẳng đứng chứ khơng có chuyển vị ngang

10


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
Theo quan hệ giữa các pha của đất, sau khi kết thúc cố
kết, thể tích phần hạt rắn vẫn khơng đổi, thể tích phần rỗng
giảm 1 lượng e, nếu dùng kết quả thí nghiệm nén không
nở hông:

11


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số
rỗng, có thể lập các cơng thức tính lún:
Dùng hệ số ép co (nén lún) av

∆e = av ∆σ’v

12


I. Tính tốn lún cố kết một hướng

Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số rỗng,
có thể lập các cơng thức tính lún:
Dùng chỉ số nén Cc

Ho
 2,
sc  C c
log '
1  eo
1

13


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
Dựa vào quan hệ giữa ứng suất tác dụng & biến đổi hệ số
rỗng, có thể lập các cơng thức tính lún:
Dùng chỉ số nén cải biến Cc𝜀

14


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
2. Tính lún cố kết ổn định cho đất cố kết bình thường
Đất cố kết bình thường
𝜎’1: giá trị ứng suất lớp phủ thẳng đứng đang tồn tại 𝜎’vo
𝜎’2: bao gồm cả ứng suất lớp phủ thẳng đứng đang tồn tại 𝜎’vo và
ứng suất tăng thêm 𝛥𝜎’v do cơng trình
,
Ho

  v
 vo
sc  Cc
log
'
1  eo
 vo

,
  v
 vo
s c  C c H o log
,
 vo

15


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
Ta mới chỉ nghiên cứu cách tính lún với đất cố kết
thường. Điều gì sẽ xảy ra nếu đất là quá cố kết? Thực
tế xây dựng, ta thường gặp đất quá cố kết nhiều hơn
so với đất cố kết thường

Kiểm tra loại cố kết như thế nào?
So sánh áp lực tiền cố kết ’p với ứng suất hiệu quả
thẳng đứng hiện tại ’vo (hệ số quá cố kết OCR)

16

I. Tính tốn lún cố kết một hướng
3. Tính lún cố kết cho đất quá cố kết
a. Trường hợp

’vo+ v  ’p

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

,
  v
 vo
sc  C r H o log
,
 vo

17


I. Tính tốn lún cố kết một hướng
b. Trường hợp

’vo+ v > ’p

Trường hợp này, PT tính lún
bao gồm 2 phần:
+ Sự thay đổi hệ số rỗng hay
biến dạng trên đường cong
nén lại từ điều kiện hiện trường
ban đầu (eo; ’vo) hay (εvo, ’vo).
+ Sự thay đổi hệ số rỗng hay
biến dạng trên đường cong
nén nguyên sơ từ giá trị ’p tới
các giá trị cuối cùng của (ef,
’vf) hoặc (εvf, ’vf)

18


I. Tính tốn lún cố kết một hướng

19

Vậy







'

'
'
  'p   vo
  v   'p
 vo
 'p   vo
Ho
Ho
sc  Cr
log
log
 Cc
'
1  eo
1  eo
 vo
 'p

Rút gọn ta được:
'

'
p
  v
 vo
Ho
Ho
log '  C c
log
sc  C r

1  eo
1  eo
 vo
 'p




II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hơng
Thực tế rất ít gặp đất nền chịu nén khơng nở hơng. Chỉ
trong TH tải trọng cơng trình tương đối bé, kích thước
móng tương đối lớn và chiều dày chịu nén của nền tương
đối mỏng thì mới có thể coi gần đúng nền bị nén không nở
hông. Khi mặt nền chịu tải trọng cơng trình,1 điểm bất kỳ
trong nền sẽ chịu 3 thành phần ứng suất tăng thêm pháp
tuyến x, y, z có tác dụng gây biến dạng 3 hướng: biến
dạng thẳng đứng & biến dạng nở hông

20


II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hông
Theo định luật Hooke, biến dạng tương đối theo các
phương của phân tố đất có kích thước dx, dy, dz do 3
thành phần ứng suất tăng thêm pháp tuyến x, y, z gây
ra sẽ là:

21

II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hơng

22

Biến dạng thể tích tương đối

 = x + y + z , gọi là tổng ứng suất tăng thêm
Trong chương 4, khi xét mẫu đất bị ép co do thu hẹp lỗ
rỗng là chủ yếu thì

Biến dạng theo phương đứng


II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hơng
Lớp đất có chiều dày H, độ lún sẽ là: S = ezH, hay
(6.14)

(6.14) là cơng thức tính độ lún ổn định của 1 lớp đất nền có
chiều dày H trong điều kiện biến dạng 3 hướng (bài tốn
khơng gian)

Để tính lún theo cơng thức (6.14), cần có giá trị e2 xác
định từ thí nghiệm nén có nở hơng. Tuy nhiên thí nghiệm
này khá phức tạp, nên thường vẫn dùng kết quả thí
nghiệm nén khơng nở hơng để xác định e2;

23


II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hơng

Xét kết quả thí nghiệm nén khơng nở hơng

Vậy tính hệ số rỗng theo

p1 = zđ

24


II. Tính tốn độ lún cố kết có xét đến BD hơng
Trong trường hợp biến dạng 2 hướng (bài tốn biến
dạng phẳng) ex  0, ez  0 và ey = 0, độ lún ổn định S
của đất nền chiều dày H:
(6.16)
Trong đó ’  = x + z

25