1

ÑEÀ MUÏC HÖÔÙNG DAÃN DAÏY & HOÏC

1. THOÂNG TIN VEÀ GIAÛNG VIEÂN

• Giaûng vieân: Tieán só Döông Hoàng Thaåm • Ñòa chæ lieân laïc: Vp Khoa Kyõ thuaät vaø coâng ngheä, phoøng 312, soá 97 Voõ vaên

Taàn; • Ñieän thoaïi: 9.300.948 ; Di ñoäng: 0903.708.360 • Email: thamduong @ hcm.fpt.vn

2. THOÂNG TIN VEÀ MOÂN HOÏC • Teân moân hoïc : Cô hoïc ñaát • Phaân boá : 45 tieát – 4 (3:1:4) • Moân hoïc tröôùc: Ñòa chaát cô sôû & ñòa chaát coâng trình; Söùc beàn Vaät lieäu • Muïc tieâu

Trang bò cho hoïc vieân naêm thöù 2 nhöõng kieán thöùc cô baûn cuûa moân hoïc Cô hoïc ñaát, chuaån bò ñeå hoïc moân neàn moùng (laø moân chuyeân ngaønh veà keát caáu haï taàng) lieàn sau ñoù (naêm 3). Muïc tieâu chính laø sau khi hoïc xong, sinh vieân coù kyõ naêng tính toaùn caùc baøi toaùn thöïc haønh veà kyõ thuaät neàn moùng;

• Hình thöùc giaûng daïy Sinh vieân ñöôïc trao taäp höôùng daãn moân hoïc töø ñaàu hoïc kyø, nghe giaûng treân lôùp, keát hôïp töï ñoïc vaø laøm baøi taäp ôû nhaø. Moät soá baøi giaûng ñöôïc thöïc hieän treân maùy chieáu (overhead vaø projector).

• Giaùo trình chính vaø taøi lieäu tham khaûo: - Giaùo trình chính: 1. Buøi anh Ñònh (1994), Cô hoïc ñaát, NXB ÑH Xaây Döïng Haø Noäi. 2. Taäp taøi lieäu höôùng daãn hoïc moân Cô ñaát, do giaûng vieân phaùt haønh. - Taøi lieäu tham khaûo (cuûa sinh vieân vaø giaûng vieân):

(Xeáp theo thöù töï ñeà nghò tham khaûo) 1. Peck, Hanson & Thornburn (1976), Foundation Engineering, John Wiley&

Son, New York 2. Whitlow, Cô hoïc ñaát, NXB Giaùo duïc,1996 3. Taylor, D.W.(1970), Fundamentals of soil mechanics, Modern Asia, Tokyo,

Japan 4. Craig, R.F.(1995), Soil mechanics, Chapman & Hall, London, UK 5. Txötoâvit, Cô hoïc ñaát, NXB Mir 6. Trang web : http//www.eng.fsu.edu-~tawfiq-soilmech-lecture.html

2

3. NOÄI DUNG MOÂN HOÏC:

Chöông môû ñaàu

- Ñoái töôïng moân hoïc : Ñaát xaây döïng traïng thaùi baõo hoøa nöôùc. - Caùc baøi toùan thöôøng gaëp cuûa boä moân khoa hoïc naøy (Moät kieåu ñaët vaán ñeà) - Muïc ñích – yeâu caàu cuûa ngaønh cô hoïc naøy:

Muïc ñích Naém vöõng caùc ñaëc tính cô lyù cuûa ñaát, caùch söû duïng caùc chæ tieâu cô lyù ñeå tính toaùn ñoä beàn cuûa ñaát, ñoä bieán daïng cuûa ñaát (veàø ñoä lôùn vaø thôøi gian hoaøn taát % ñònh tröôùc cuûa bieán daïng), laøm cô sôû ñeå hoïc moân neàn moùng veà sau; Yeâu caàu Coù kieán thöùc veà söùc beàn vaät lieäu ñeå hieåu ñöôïc traïng thaùi öùng suaát bieán daïng cuûa maãu ñaát; phaân bieät ñöôïc caùc ñaëc tính cô lyù cuûa neàn ñaát caùt vaø neàn ñaát dính;

- Lòch söû phaùt trieån cuûa moân cô hoïc ñaát. Xu höôùng nghieân cöùu cô hoïc ñaát hieän nay.

Chöông 1: ÑAËC TRÖNG CÔ BAÛN CUÛA ÑAÁT XAÂY DÖÏNG - CAÙC CHÆ TIEÂU VAÄT LYÙ VAØ CÔ HOÏC CUÛA ÑAÁT. PHAÂN LOAÏI ÑAÁT

Ñaát laø saûn phaåm cuûa quaù trình phong hoùa ñaù, do caùc taùc nhaân thieân nhieân maø thaønh.

1.1 Chæ tieâu vaät lyù 1.2 Chæ tieâu cô hoïc 1.3 Phaân loaïi ñaát Döïa vaøo chæ tieâu Cô, döïa vaøo chæ tieâu Lyù. Caùc caùch phaân loïai khaùc (Phaân loaïi döïa vaøo traïng thaùi ñoä chaët ñoä aåm – Caùc caùch phaân loïai khaùc nhau) 1.4 Nhöõng moái lieân heä veà pha 1.5 Toaùt yeáu – Baøi taäp. Troïng taâm: Caùc thoâng soá veà tính chaát

- vaät lyù - cô hoïc - neùn eùp cô baûn cuûa cô hoïc ñaát.

Ñaùnh giaù caùc ñaëc tính vaø phaân loaïi ñaát döïa vaøo ñöôøng cong phaân boá côõ haït: - Tính ñoàng ñeàu: ñaùnh giaù theo heä soá ñoàng ñeàu Cu

- Tính phaân caáp côõ haït Cg

3

CHÖÔNG 2: ÖÙNG SUAÁT TRONG ÑAÁT

2.1 Khaùi nieäm Coù 3 loaïi aùp löïc phaân boá trong ñaát :

- Aùp löïc do troïng löôïng baûn thaân (aùp löïc ñòa tónh): taêng daàn, tuyeán tính theo ñoä saâu; - Aùp löïc do taûi troïng ngoaøi (aùp löïc phuï theâm): Giaûm daàn, phi tuyeán theo ñoä saâu. - Aùp löïc thuûy ñoäng : Do coù doøng thaám cuûa nöôùc trong loã roãng (nöôùc töï do)

2.2 ÖÙng suaát theo lyù thuyeát ñaøn hoài: Phaân boá öùng suaát trong ñaát do taûi troïng baûn thaân vaø taûi troïng ngoaøi. Ñoái vôùi caùc daïng taûi troïng ngoøai: Löïc taäp trung, dieän hình chöõ nhaät...Voøng

Mohr öùng suaát bieåu thò traïng thaùi öùng suaát taïi 1 ñieåm. Caùch xaùc ñònh aùp löïc phuï theâm do taûi troïng ngoaøi baèng phöông phaùp ñoà thò Newmark, phöông phaùp ñieåm goùc tra baûng vaø phöông phaùp ñieåm goùc ñoà thò Fadum.

2.2 ÖÙng suaát höõu hieäu vaø öùng xöû cuûa noù theo söï thay ñoåi cuûa öùng suaát toång coäng Ñònh nghóa veà troïng löôïng ñaåy noåi cuûa ñaát döôùi möïc nöôùc ngaàm. (Sinh vieân löu yù khoâng xeùt ñaåy noåi vôùi ñaát coù heä soá thaám < k = A. 10 -6: seùt chaët).

2.3 ÖÙng suaát thuûy ñoäng trong neàn ñaát ( ngaønh thuûy lôïi - Chuaån bò daãn nhaäp veà doøng thaám döôùi neàn ñeâ ñaäp )

Ñöôøng doøng vaø löôùi thaám: Ñeå xaùc ñònh aùp löïc thuûy ñoäng Löôùi thaám vaø caùch xaùc ñònh theo Casagrande löôùi thaám Caùc vaán ñeà quan troïng lieân quan ñeán baøi toaùn thaám:

Ñöôøng doøng ∆h laø ñoä cheânh theá naêng; ∆q laø löu löôïng qua keânh löu ñang xeùt; k laø heä soá thaám Coâng thöùc löu löôïng doøng thaám

Keânh löu

Ñöôøng ñaúng theá

∆q

keânh löu

∆h1

∆h2

∆q =k∆h1.b/l

l

b

4

Döôùi ñaây laø löôïc ñoà veà caùc moái lieân heä veà pha:

Vε

ε+1

Daãn ñeán coâng thöùc caàn nhôù S

Gωε =

Trong ñoù G laø tyû troïng haït; ω laø ñoä aåm; S (%) ñoä baõo hoøa. Vì vaäy, khi coù keå ñeán doøng thaám, ngöôøi hoïc ruùt ra 2 tröôøng hôïp chính:

2.5 ÖÙng suaát tieáp xuùc vaø söï phaân boá öùng suaát döôùi ñaùy moùng: Vuøng neàn döôùi moùng (pressure bulb) coù bieân laø ñöôøng ñoàng aùp löïc, trò soá 0.1p

(Treân ñaát meàm hay cöùng söï phaân boá khaùc nhau ra sao – treân ñaát loaïi caùt hay loaïi

seùt söï phaân boá khaùc nhau ra sao – aûnh höôûng cuûa ñoä cöùng keát caáu beân treân ñoái vôùi söï phaân boá öùng suaát cuûa ñaát taïi ñaùy moùng – aûnh höôûng cuûa taûi troïng keá beân...)

∆h

σv

σH

H ∆h σV

σH

Doøng thaám höôùng xuoáng γγσ .hHñnhh ∆+=

AL höõu hieäu khi coù doøng thaám ↓

Doøng thaám höôùng leân γγσ .hHñnhh ∆−=

(AL höõu hieäu khi coù doøng thaám↑

∆q =k∆h1.b/l

wn VSW γ

εε

+=

1.

Vε+1

1

V

Swn VGVW γε

γε

.1

11

1+

=+

=

wVSGW γε

ε++

=1

5

2.6 Toaùt yeáu - Baøi taäp Troïng taâm: Söï phaân boá öùng suaát do troïng löôïng baûn thaân vaø do taûi ngoaøi. Aùp löïc höõu hieäu laø aùp löïc ñaåy noåi cuûa ñaát beân döôùi möùc nöôùc ngaàm. Caùc ñöôøng cong phaân boá öùng suaát. Ñöôøng ñoàng öùng suaát vaø giôùi haïn hình hoïc cuûa pressure bulb. Caùch tính öùng suaát phuï theâm duøng baûng vaø khoâng duøng baûng (Newmark, Fadum…)

CHÖÔNG 3: BIEÁN DAÏNG VAØ ÑOÄ LUÙN CUÛA NEÀN ÑAÁT

Muïc tieâu cuûa chöông hoïc naøy:

Baøi toaùn tính luùn neàn coâng trình goàm coù hai nhieäm vuï (task): Ø Tính ñoä lôùn cuûa ñoä luùn tuyeät ñoái ( khoâng lieân quan thôøi gian); Ø Tính toác ñoä luùn coá keát ( lieân quan thôøi gian) – Noùi theâm veà neùn thöù

caáp hay coøn goïi laø töø bieán (töø töø bieán daïng). Coâng thöùc tính caùc loaïi ñoä luùn khaùc nhau theo caùc phöông phaùp khaùc nhau:

• Phöông phaùp phaân lôùp coäng luùn • Phöông phaùp lôùp töông ñöông • Phöông phaùp tính luùn theo ñaøn hoài

3.1 Khaùi nieäm veà Bieán daïng. Ñoä luùn

Bieán daïng ñaøn hoài, bieán daïng dö. Bieán daïng goùc (ñoä nghieâng) cuûa moùng – Ñoä luùn leäch

B

3B-5B

1.5B

0.1p

p

6

- Coâng trình chòu taûi ngoaøi ñöông nhieân coù luùn: Döôùi taûi troïng coâng trình caùc haït chòu taûi troïng xích gaàn nhau laïi, thu heïp loã roãng --> nöôùc loã roãng thoaùt ra ngoaøi.

- Taûi ngoaøi gaây aùp löïc phuï theâm cuøng vôùi aùp löïc baûn thaân ñaát gaây ra luùn. Quan troïng vaãn laø ñoä luùn chieàu thaúng ñöùng. Ñoä luùn 10-20 % beà roäng moùng ñöôïc xem laø neàn ñaõ bò phaù hoaïi.

- Luùn quaù möùc cho pheùp seõ gaây hö hoûng ( veõ hình caùc loaïi ñöôøng nöùt sinh ra treân coâng trình do caùc kieåu luùn voõng hay voàng, hay nghieâng, gaõy...)

- Do ñoù, phaûi öôùc tính caøng ñuùng theo ñoä luùn thöïc teá cuûa neàn coâng trình. 3.2 Tính chòu neùn cuûa neàn ñaát – Ñònh luaät cuûa ñaát veà tính neùn.

Ñaát luùn ñöôïc caøng nhieàu thì ta noùi ñaát ñoù coù tính chòu neùn caøng cao. Thoâng soá veà tính chòu neùn cuûa neàn ñaát laø heä soá neùn ( truïc hoaønh laø aùp löïc

neùn ) vaø chæ soá neùn (truïc hoaønh laø Log cuûa aùp löïc neùn).

3.3 Tính toùan ñoä luùn tuyeät ñoái cuûa neàn ñaát baèng caùc phöông phaùp phaân lôùp coäng luùn & lôùp töông ñöông. Giôùi haïn aùp duïng cuûa caùc phöông phaùp tính luùn.

Xuaát phaùt töø caùc keát quaû cuûa thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng, bieåu ñoà heä soá roãng (truïc tung) quan heä vôùi aùp löïc neùn (truïc hoaønh); Ñoä luùn = toång bieán daïng ñöùng theo ñoä saâu;

3.3.1 Cô sôû lyù thuyeát cho baøi toaùn tính ñoä luùn tuyeät ñoái - thí nghieäm neùn

khoâng nôû hoâng Ø Nhaéc laïi thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng ( ñaõ giaûng ôû chöông 2) vaø bieåu

ñoà pha minh hoïa tính neùn cuûa ñaát (laø chìa khoùa ñeå vieát ra bieåu thöùc bieán daïng ñöùng _ coâng thöùc ñoä luùn)

σ Logσ

ε ε a =

12

21

σσεε

−−

Cc =12

21

σσεεLogLog −

−

∆σ’

ε0

1 1

V V1

∆h

H1

∆V ∆ε

ε1

7

Sô ñoà pha minh hoaï tính neùn cuûa ñaát

à Sinh vieân taäp luyeän thuaàn thuïc caùch vieát coâng thöùc ñoä luùn vaø caùc moái lieân heä veà pha töø sô ñoà treân.

Ø Caùc thoâng soá ruùt ra töø thí nghieäm laø ñoä luùn cuûa maãu ( coâng thöùc ñoä luùn, xeùt bieán daïng hoâng+chieàu cao cuûa maãu+duøng Moâñuyn toång bieán daïng, coâng thöùc ñoä luùn theo Log+chæ soá neùn) ; Nhaán maïnh taàm quan troïng haøng ñaàu cuûa coâng thöùc ñoä luùn (nhôù thuoäc loøng ); Nhaén laïi caùch phaân bieät 2 ñöôøng cong neùn: ε~p (loõm ) vaø ε ~Logp (loài); töø 2 ñöôøng cong ñoù deã daøng ruùt ra coâng thöùc heä soá neùn a, chæ soá neùn CC ;

Coâng thöùc ñoä luùn ruùt ra töø lyù thuyeát ñaøn hoài ( giôùi thieäu chìa khoùa laø bieåu thöùc ban ñaàu cuûa bieán daïng ñöùng λz, duøng pheùp hoaùn vò voøng quanh ñeå vieát λX λY)

3.1.2 Ruùt ra keát quaû laø coâng thöùc ñoä luùn theo keát quaû thí nghieäm neùn 1 chieàu

> Ñoä luùn khoâng xeùt bieán daïng ngang

Baøi toaùn neùn khoâng nôû hoâng, λx=λy=0, Töø 2 coâng thöùc : Bieán daïng phöông ñöùng

)]([1

0yxzz E

σσµσλ +−= vaø z

x

σσ

ξ = = µ

µ−1

σ Logσ

ε ε a =

12

21

σσεε

−−

Cc =12

21

σσεεLogLog −

−

01 εε

+∆

=∆Hh

8

theá vaøo coâng thöùc treân cuûa λz,ta coù coâng thöùc ñoä luùn:

s = )121(

2

µµ

σ−

−zH = βσz.H

> Ñoä luùn coù xeùt bieán daïng ngang cuûa neàn: toång öùng suaát θ =σx + σy +σz vaø λy=0 à σy=µ (σx+σz);

)]([1

)]([1

)]([1

0

0

0

yxzz

zxyy

zyzx

E

E

E

σσµσλ

σσµσλ

σσµσλ

+−=

+−=

+−=

à E0 = (1-2µ) θεεε

21

11−+

kyù hieäu θ’i = ziσµ−1

1

Ta coù coâng thöùc ñoä luùn coù xeùt bieán daïng ngang:

s = ii

iii

n

iI

i

zi

i

h1

21

1 1][

211

εεε

µθσ

µ +−

−−∑

=

3.1.3 Phöông phaùp phaân lôùp coäng luùn:

- Neàn ñöôïc chia ra töøng lôùp ñeå coù theå vaän duïng ñöôïc keát quaû cuûa lyù thuyeát tröôùc (giaûi thích: Xem bieán thieân cuûa aùp löïc ñòa tónh vaø aùp löïc phuï theâm laø khoâng ñoåi trong suoát chieàu daøy phaân lôùp);

- Veõ ñöôøng phaân boá aùp löïc ñòa tónh po (nhaéc laïi yù : taêng daàn theo ñoä saâu); - Veõ ñöôøng phaân boá aùp löïc phuï theâm do taûi ngoaøi ∆p (giaûm theo ñoä saâu); - Quy öôùc chieàu saâu vuøng tính luùn: laø nôi coù trò soá po~5 ñeán 10 laàn ∆p

>>> Coâng thöùc tính luùn töøng lôùp thöù i: Caàn chuù yù sau ñaây: § Giaù trò cuûa heä soá roãng luùc ñaàu : do po (TL Baûn thaân ñaát); § Giaù trò cuûa heä soá roãng luùc sau : do toång coäng caû po+ ∆p

(Aùp löïc do TL Baûn thaân ñaát + AL phuï theâm) § Laáy trò soá heä soá roãng taïi ñoä saâu ñang xeùt cuûa lôùp phaân toá i

- Ñoä luùn tuyeät ñoái sau cuøng = Toång ñaïi soá ñoä luùn cuûa phaân lôùp BAÛNG TÍNH TOAÙN ÑOÄ LUÙN THEO P2PHAÂN LÔÙP COÄNG LUÙN

ÖÙng suaát do TLBT p0 taïi bieân caùc phaân

ÖÙng suaát do TLBT trung bình ,

ÖÙng suaát phuï theâm ∆p do taûi

Heä soá roãng ε1i öùng vôùi trò soá aùp

ÖÙng suaát do caû po + ∆p,

Heä soá roãng ε2i öùng vôùi tròsoátoång

Ñoä luùn phaân lôùp thöù i Kyù hieäu

9

hi (1)

lôùp (2)

laáy taïi giöõa caùc phaânlôùp (3)

ngoaøi (4)

löïc ôû coät (2) (5)

töùc coät (3) +(4) (6)

aùp löïc coät (6) (7)

si= ii

ii h1

21

1 εεε

+−

(8)

Ñoä luùn toång coäng S = ∑si

Sau khi tính ñoä luùn, caàn xem söï hôïp lyù cuûa vieäc tính ñoä luùn laø: Ñoä luùn cuûa caùc lôùp beân döôùi coù trò soá beù hôn caùc lôùp treân gaàn ñaùy moùng.

Cuõng töø ñaëc ñieåm naøy, sinh vieân ruùt ra ra èng coù moät soá giaûi phaùp giaûm luùn trong thöïc teá thöôøng duøng laø : ñaøo boû caùc lôùp phía treân (coù trò soá ñoä luùn

lôùn), haï thaáp ñoä saâu ñaët moùng, bôm phuït hoùa chaát, vi coïc vaø laøm moùng buø ñaép (coøn goïi laø moùng noåi: Troïng löôïng ñaát ñaøo moùng buø baèng troïng löôïng coâng trình à giaûm luùn).

3.1.4 Phöông phaùp tính luùn theo lôùp töông ñöông cuûa Txötoâvitch:

Phöông phaùp naøy xaây döïng töø caùc xuaát phaùt ñieåm sau:

- Xuaát phaùt ñieåm thöù nhaát: Vaán ñeà ñaët ra cuûa Txötoâvitch veà vieäc thay theá vieäc tính luùn cuûa neàn döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng cuïc boä trong ñieàu kieän bieán daïng nôû hoâng, baèng vieäc tính luùn cuûa moät taûi troïng phaân boá kín khaép coù cuøng cöôøng ñoä (ñeå khaû dó coù theå aùp duïng heä quaû cuûa baøi toaùn tính luùn moät chieàu).

- YÙ thöù nhaát: Xem hai hình veõ, döôùi moãi hình laø coâng thöùc ñoä luùn :

Hình 1: Taûi troïng cuïc boä, beà roäng b, cöôøng ñoä taûi troïng p

- ∞ p + ∞

Cpbs ω

=

2

)121(pH

seq µ

µ−

−=

H

p

10

Dieän tích xuyeân ñoà: Heq.p p

(Tuaân theo ñieàu kieän cuûa baøi toaùn neùn luùn moät chieàu) Hình 2: Taûi troïng phaân boá kín khaép, cuõng coù cöôøng ñoä p vaø chieàu saâu tính ñoä luùn khoâng theå voâ haïn ñöôïc maø coù chieàu saâu höõu haïn kyù hieäu laø Heq

- YÙ thöù hai: Laäp pheùp ñaúng caáu hai coâng thöùc ñoä luùn ôû döôùi hai hình treân. Bieán ñoåi ñaïi soá ñeå ruùt ra bieåu thöùc sau cuøng cuûa Heq goïi laø chieàu saâu lôùp töông ñöông. p Dieän tích cuûa xuyeân ñoà: 2Heq.p / 2 - YÙ thöù ba: Coâng thöùc ñoä luùn tính theo lôùp töông ñöông ñöôïc vieát laïi theo soá haïng Heq. ( Ñeán ñaây giaûi thích töông ñöông laø ôû 2 ñieåm chính:

+ töông ñöông veà ñoä lôùn vieát theo giaûi tích; + töông ñöông veà dieän tích xuyeân ñoà aùp löïc (treân hình hình 1 nhöng

chieàu saâu vuøng tính luùn laø 2Heq). - YÙ thöù tö:

bHeq ωµ

µ21

1 2

+−

= 2Heq

11

Ø Coù theå xem raèng, lôùp töông ñöông laø lôùp ñaát maø ñoä luùn cuûa noù döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng phaân boá ñeàu kín khaép (tieán ra ∞) baèng vôùi ñoä luùn cuûa moùng coù kích thöôùc giôùi haïn, cöôøng ñoä taûi troïng töông töï, treân neàn baùn khoâng gian bieán daïng tuyeán tính.

Ø Chæ khi xem neàn laø baùn khoâng gian bieán daïng tuyeán tính môùi aùp duïng coâng thöùc naøy. Vaø ñaây laø phöông phaùp tính luùn tra baûng laäp saün, cuûa ngöôøi Nga, ít aùp duïng taïi caùc nöôùc chaâu Aâu do ít khi chính xaùc so vôùi caùc phöông phaùp phaân lôùp coäng luùn.

- Neâu caùc tröôøng hôïp aùp duïng khaùc (sinh vieân töï ñoïc trong giaùo trình ).

- YÙ thöù naêm: Tröôøng hôïp ñaëc bieät: Neàn nhieàu lôùp:

Veõ hình, coù chieàu saâu 2Heq . Neâu leân yù quan troïng caàn nhôù laø : Chæ coù trò soá ao bò aûnh höôûng bôûi yeáu toá phaân lôùp trong neàn. Neàn vöøa caùt vöøa seùt laáy ñeàu baèng µ=0.3 vaø löu yù zi laø khoaûng caùch töø ñaùy chieàu saâu lôùp töông ñöông ñeán ñieåm giöõa moãi lôùp.

Bieåu thöùc tính toaùn heä soá neùn trung bình aom = 22 eq

iioi

H

zha vaø coâng

thöùc tính luùn nhö cuõ.

3.4 Lyù thuyeát coá keát – tính luùn theo thôøi gian

Thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng (OEDOMETER), nhöng theo thôøi gian. Nghóa laø cuõng töø caùc keát quaû cuûa thí nghieäm neùn khoâng nôû hoâng, nhöng truïc hoaønh ghi döõ lieäu theo thôøi gian t. Tính toùan ñoä luùn do coá keát. Möùc ñoä coá keát. Lyù thuyeát coá keát moät chieàu cuûa Terzaghi- Xaùc ñònh heä soá coá keát Cv

Tính toùan thôøi gian hoaøn taát luùn t = f(Tv, d) 3.4.1 Ñònh nghóa ñoä coá keát Uz.

3.4.2 YÙ nghóa § Ñoä luùn taïi thôøi ñieåm t, kyù hieäu St = Uz. S § Uz ñöôïc suy töø ñöôøng cong neùn coá keát, hai phöông phaùp xaùc

ñònh t90 (phöông phaùp § Heä soá coá keát Cv trong phöông trình coá keát cuûa Terzaghi

Caùc coâng thöùc quan troïng:

12

Wv

V mkCγ

=

Toác ñoä luùn t = 2dCT

V

V (d laø ñöôøng ñi cuûa doøng thaám)

§ Töø ñöôøng cong neùn coá keát (Uz, t), tính ra thoâng soá yeáu toá thôøi gian TV cuûa baøi toaùn coá keát, tuøy theo 1 trong hai tröôøng hôïp:

Uz < 60% Uz > 60%

3.6 Toaùt yeáu vaø baøi taäp

Troïng taâm : Tính toùan ñöôïc ñoä luùn tuyeät ñoái cuûa neàn baèng phöông phaùp phaân lôùp coäng luùn vaø phöông phaùp lôùp töông ñöông (3.3). Tính toùan ñoä luùn theo thôøi gian (muïc 3.4).

Chöông 4 : Söùc choáng caét (SCC) cuûa ñaát

4.1 Ñoä beàn cuûa ñaát – Phaân bieät vôùi ñoä beàn keát caáu cuûa ñaát. Ñònh luaät ca ét Ñoä beàn hay söùc choáng caét cuûa ñaát laø ñaëc tröng cô hoïc quan troïng nhaát cuûa ñaát.

c+= ϕστ tan.

4.2 Giôùi thieäu ñieàu kieän caân ba èng giôùi haïn cuûa ñaát – Coâng thöùc Terzaghi veà söùc choáng ca ét cuûa ñaát – Coâng thöùc Coulomb veà oån ñònh ( Lieân heä ñeán caùc thaønh phaàn öùng suaát ). Ñieàu kieän caân baèng Mohr – Rankine (vieát theo caùc öùng suaát chính):

Maët phaúng baát kyø trong moâi tröôøng ñaát

θ = goùc nghieâng

σ

σ τ

R

θ

22)2

(sin)cot.22

( xzzxzx c τ

σσϕϕ

σσ+

−=+

+

ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR - COULOMB

CAÂN BAÈNG TÔÙI HAÏN ⇔ ϕ = θ

13

ϕσσ

σσϕ

cot.2sin

31

31

c++−

=

4.3 Khaû naêng chòu taûi cuûa neàn. Caùc loïai phaù hoïai ( cuïc boä vaø toång theå ).

Caàn naém vöõng caùc kieåu phaù hoïai ñoä beàn caét: toång theå (xuaát hieän cung tröôït ñaày ñuû), cuïc boä (xuaát hieän cung tröôït chöa ñaày ñuû) vaø caét luùt thaúng ñöùng vaøo neàn.

Moãi kieåu phaù hoaïi neàn tuaân theo moät coâng thöùc rieâng veà khaû naêng chòu taûi, vaø coù nhieàu coâng thöùc veà khaû naêng chòu taûi cuûa neàn, tuy nhieân, coâng thöùc chung veà khaû naêng chòu taûi cuûa neàn laø : qult = cu. Nc + γDf. Nq + ½ γB. Nγ (thöù nguyeân [Löïc/[chieàudaøi)2] trong ñoù Nc, Nq, Nγ laø caùc heä soá, tuyø thuoäc goùc ma saùt trong ϕ cuûa ñaát (tra baûng). Caùc taûi troïng cho pheùp leân neàn duøng ñeå thieát keá, thöôøng kyù hieäu laø qa, nhö sau:

qa = HSAT

Dq fult γ−

trong moïi ñieàu kieän laøm vieäc cuûa moùng, buoäc phaûi thoûa:

qb ≤ qa

Phaù hoaïi toång theå

Phaù hoaïi cuïc boä

Phaù hoaïi caét luùt vaøo neàn

22)2

(sin)cot.22

( xzzxzx c τ

σσϕϕ

σσ+

−=+

+

ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG MOHR - COULOMB

CAÂN BAÈNG TÔÙI HAÏN ⇔ ϕ = θ

14

vôùi qb laø aùp löïc cuûa moùng coâng trình leân neàn, HSAT laø heä soá an toaøn, >1.

4.4 Caùc yeáu toá chính daãn ñeán söï taêng hoaëc giaûm KNCT cuûa neàn - Söï thay ñoåi ñoä aåm ñoä chaët (do möa keùo daøi, luõ luït, daâng cao möùc nöôùc

ngaàm) - Söï xuaát hieän caùc thaønh phaàn öùng suaát phuï theâm ( do caùc taùc ñoäng beân

ngoøai) - AÙp löïc nöôùc keõ roãng vaø aûnh höôûng cuûa trò soá thaëng dö cuûa loïai aùp löïc naøy

leân ñoä beàn cuûa ñaát ( lieân heä trôû laïi veà söôøn caáu truùc vaø öùng suaát höõu hieäu); - Aûnh höôûng do rung hoaëc chaán ñoäng thöôøng xuyeân, keùo daøi.

4.5 Toaùt yeáu vaø baøi taäp.

Troïng taâm : Coâng thöùc söùc choáng caét cuûa ñaát. Coâng thöùc söùc choáng caét cuûa Terzaghi. Caùch vieát vaø nhôù coâng thöùc khaû naêng chòu taûi cuûa neàn toång quaùt vaø caùch xaùc ñònh KNCT caù bieät cho caùc loaïi neàn ñaát dính vaø ñaát rôøi.

CHÖÔNG 5 : OÅN ÑÒNH CUÛA NEÀN ÑAÁT & SÖÔØN DOÁC MAÙI DOÁC.

5.1 Khaùi nieäm veà oån ñònh – Bieåu thöùc ñaùnh giaù tính oån ñònh cuûa neàn. Caùc kieåu maát oån ñònh ( cuïc boä vaø toång theå ) – Maát oån ñònh do giaûm söùc choáng caét (chæ giôùi thieäu sô)

Baèng caùch laáy toång moâmen xung quanh taâm xoay O, ta coù:

W.d = rLFc

au .

Ta coù coâng thöùc sô ñaúng cuûa heä soá an toaøn oån ñònh:

cu W

d

r

O

15

F = dr

WLc au

Suy luaän: - Baát cöù taùc ñoäng naøo laøm gia taêng maãu soá, hoaëc giaûm löïc dính cu hoaëc khe nöùt laøm giaûm La (töû soá) à F giaûm xuoáng; vaø ngöôïc laïi. - Möa luõ keùo daøi, laøm gia taêng W, gaây saït lôû do heä soá an toaøn oån ñònh giaûm, - Treân löng maùi doác coù taûi troïng, dó nhieân heä soá an toaøn oån ñònh giaûm xuoáng. 5.2 Tính toaùn caùc thaønh phaàn trong coâng thöùc oån ñònh, theo:

- Baøi toaùn maùi doác phöông phaùp maët truï troøn xoay; - Nhö treân, phöông phaùp caân baèng giôùi haïn . - Giôùi thieäu caùc phöông phaùp khaùc (Chæ ñeå khaùi quaùt caùc hình thöùc maát oån

ñònh khaùc nhau ) 5.3 Caùc coâng thöùc kinh nghieäm vaø moät soá coâng thöùc ñôn giaûn duøng trong thöïc

haønh kieåm tra oån ñònh maùi doác, söôøn doác vaø neàn moùng coâng trình 5.4 Caùc giaûi phaùp thöïc teá ñeå naâng cao oån ñònh cuûa coâng trình caùc loïai:

Hoaëc laøm cho maùi doác thoaûi hôn

r

O Giaûi phaùp cuûa Thuïy Ñieån

16

5.5 Toùat yeáu vaø Baøi taäp.

Troïng taâm : Caàn naém vöõng trình töï cuûa coâng taùc ñaùnh giaù oån ñònh : Laäp caùc thaønh phaàn choáng xoay/tröôït vaø caùc thaønh phaàn gaây xoay/tröôït. Hieåu veà caùch tính laëp xaùc ñònh heä soá oån ñònh trong baøi toùan ñaùnh giaù heä soá oån ñònh.

CHÖÔNG 6 : AÙP LÖÏC ÑAÁT LEÂN TÖÔØNG CHAÉN

6.1 Khaùi nieäm 6.2 Caùc loïai aùp löïc (AL) ñaát leân töôøng chaén ( AL Chuû ñoäng – AL bò ñoäng ) 6.2.1 Heä soá aùp löïc traïng thaùi nghæ K0: 6.2.2 Traïng thaùi öùng suaát xung quanh moät phaân toá vi caáp cuûa ñaát sau töôøng chaén –

voøng Mohr öùng suaát vaø vò trí veà goùc cuûa caùc maët phaúng phaù hoaïi so vôùi phöông cuûa öùng suaát keùo chính

6.2.3 Töø phöông trình caân baèng theo Mohr – Coulomb (vieát theo soá haïng öùng suaát

keùo chuû σ1 vaø σ3), vieát caùc bieåu thöùc cuûa aùp löïc chuû ñoäng vaø bò ñoäng Ø Khi ñaát ñaåy töôøng, ñaït trò soá aùp löïc toái thieåu ñeå ñaït ñeán traïng thaùi caân baèng

Mohr – coulomb: - ÖÙng suaát chính thaúng ñöùng σ1 trôû thaønh öùng suaát ngang - ÖÙng suaát chính na èm ngang σ3 trôû thaønh öùng suaát neùn chính

σ1 σ3

σ

τ

Phöông cuûa maët tröôït

σ

τ

17

- Töø phöông trình ϕσσ

σσϕ

cot.2sin

31

31

c++−

= , vieát bieåu

thöùc cuûa σ3 theo caùc soá haïng coøn laïi, ta ñöôïc coâng thöùc :

ϕϕ

σϕϕ

σsin1sin12

sin1sin1

13 +−

−+−

= c

- σ3 laø aùp löïc chuû ñoäng leân töôøng chaén; kyù hieäu Ka = ϕϕ

sin1sin1

+− vaø goïi soá ñoù laø heä

soá aùp löïc chuû ñoäng cuûa ñaát leân töôøng chaén.

Ø Khi ñaåy töôøng vaøo ñaát , ñaït trò soá aùp löïc toái ña ñeå ñaït ñeán traïng thaùi caân baèng Mohr – coulomb:

- ÖÙng suaát chính thaúng ñöùng σ1 trôû thaønh öùng suaát neùn chính - ÖÙng suaát chính na èm ngang σ3 trôû thaønh öùng suaát ngang

- Töø phöông trình ϕσσ

σσϕ

cot.2sin

31

31

c++−

= , vieát bieåu

thöùc cuûa σ1 theo caùc soá haïng coøn laïi, ta ñöôïc coâng thöùc :

ϕϕ

σϕϕ

σsin1sin12

sin1sin1

311 −+

+−+

= c

Chuyeån vò

Heä soá aùp löïc

Kp

Ka

Ko

Neùn ñaát laïi Daõn ñaát ra

18

- σ3 laø aùp löïc bò ñoäng leân töôøng chaén; kyù hieäu Kp = ϕϕ

sin1sin1

−+ vaø goïi soá ñoù laø heä

soá aùp löïc bò ñoäng cuûa ñaát leân töôøng chaén, hay coøn goïi laø söùc choáng ñaåy ngang cuûa ñaát sau töôøng chaén.

Ghi nhôù - Trò soá aùp löïc bò ñoäng ∼10 laàn Trò soá aùp löïc chuû ñoäng - Aùp löïc bò ñoäng laø trò soá aùp löïc choáng ñaåy cuûa ñaát sau töôøng chaén; trong khi

aùp löïc chuû ñoäng laø aùp löïc ñaåy töôøng

6.2.4

Phöông cuûa öùng suaát neùn chính σ3 naèm ngang

θ = 450 - 2ϕ

σ1

σ3

Chuyeån vò ε ñuû beù

z

19

6.3 AÙp löïc ñaát : Theo lyù thuyeát Coulomb vaø Theo lyù thuyeát caân baèng giôùi haïn. 6.4 Caùc trình töï tính toaùn aùp löïc ñaát leân töôøng cha én : Kieåm tra oån ñònh ( laät vaø tröôït ) – kieåm tra cöôøng ñoä cuûa keát caáu vaät lieäu töôøng chaén. 6.5 AÙp löïc ñaát leân Cöø baûn ( Lyù thuyeát tính toùan khaùc hôn caùc loïai töôøng chaén

khaùc) 6.6 Caùc keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm veà töôøng chaén vaø cöø baûn (Caùc kích thöôùc

kinh nghieäm cuûa Sanglerat.) 6.7 Toùm taét vaø Baøi taäp.

Troïng taâm : AÙp löïc chuû ñoäng (~ bò ñoäng) laø trò min (Max). Caùch tính aùp löïc leân töôøng chaén khi coù taûi caùc loïai sau löng töôøng chaén. Tính toaùn choáng laät vaø oån ñònh tröôït noâng tröôït saâu. Veõ ñöôïc caùc vuøng aùp löïc doïc theo chieàu daøi cuûa cöø baûn.

Ngöôøi laäp ñeà daãn Tieán só DÖÔNG HOÀNG THAÅM

θ = 450 + 2ϕ

σ3

σ1

Chuyeån vò ε ñuû beù