Bài tập cơ học đất chương 4 có lời giải năm 2024

1. CƠHỌC ĐẤT TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN: CƠ HỌC ĐẤT VÀ NỀN MÓNG GVHD: Thầy NGUYỄN SỸ HÙNG SVTH: Hồ Thái Duy MSSV: 12149019
2. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 1 I. SỐ LIỆU: 1. Công trình: Tải trọng tính toán dưới chân công trình tại cốt mặt đất: N0 = 51.6 (T) M0= 6.3 (Tm) 2. Nền đất: Chiều sâu mực nước ngầm tính từ mặt đất: Hnn= 6.3m II. YÊU CẦU: 1. Lập trụ địa chất (xác định tên và trạng thái đất), chọn chiều sâu đặt móng. 2. Xác định kích thước đáy móng (bxl) theo điều kiện bền ptb< [p]. - Áp lực tiếp xúc trung bình dưới đáy móng ptb: - Tải trọng cho phép của nền [p] 3. Tính và vẽ biểu đồ ứng suất hữu hiệu phân bố trong nền do: - tải trọng bản thân. - tải trọng ngoài. 4. Dự báo độ lún ổn định tại tâm móng. Lớp đất Số hiệu Chiều dày (m) 1 59 4.2 2 16 2.7 3 99 6.3
3. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 2 CÂU 1:  Xác định tên – trạng thái đất: Bảng 1: BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT Số hiệu địa chất 59 (Lớp 1) 16 (Lớp 2) 99 (Lớp 3) Độ ẩm tự nhiên W(%) 30,9 36,8 13,12 Giới hạn nhão Wnh(%) 48,8 37,4 - Giới hạn dẻo Wd(%) 27,6 33,7 - Dung trọng tự nhiên γ(T/m3 ) 1,91 1,71 1,96 Tỷ trọng hạt ∆ 2,73 2,66 2,64 Góc ma sát trong φ 16o 40 9o 40 36o 10 Lực dính c(Tg/m2 ) 3,3 8 - Kq thí nghiệm nén ép e-p với áp lực nén p (KPa) 50 0,835 50 1,063 - 100 0,810 100 1,012 - 200 0,787 200 0,972 - 400 0,768 400 0,940 - Kết quả xuyên tĩnh qc(MPa) 2,59 1,10 16,10 Kết quả xuyên tiêu chuẩn N 18 6 33 Bảng 2: THÀNH PHẦN % ỨNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH CỠ HẠT(MM) – SỐ HIỆU 99 2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05-0,01 0,01-0,002 <0,002 15,5 23 19 16,5 12 6 6,5 1,5
4. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 3 Dựa vào dữ liệu đề bài ta thấy:  Lớp 1 &lớp 2 thuộc nhóm đất dính.  Lớp 3 thuộc nhóm đất rời. Cơ sở lý thuyết xác định tên &trạng tháitừng nhóm đất: - Nhóm đất dính:  Tên đất được xác định dựa vào chỉ số dẻo A: (1.1) W Wnh dA Bảng 3: Tiêu chuẩn phân loại đất dính Tên đất Chỉ số dẻo A Đất sét Á sét Á cát A>17 17≥A>7 7≥A≥1  Trạng thái đất được xác định dựa vào độ sệt B: (1.2) W Wd B A Bảng 4: Tiêu chuẩn đánh giá trạng thái đất dính Tên đất và trạng thái của nó Độ sệt Á cát Rắn B<0 Dẻo 0≤B≤1 Chảy 1
5. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 4 - Nhóm đất rời:  Xác định tên đất: Bảng 5: Tiêu chí xác định tên đất (TCVN 9362:2012) Loại đất hòn lớn và đất cát Phân bố của hạt theo độ lớn tính bằng phần trăm trọng lƣợng của đất hong khô 1 2 A. Đất hòn lớn Đất tảng lăn (khi có hạt sắc cạnh gọi là địa khối) Đất cuội (khi có hạt sắc cạnh gọi Ià đất dăm) Đất sỏi (khi có hạt sắc cạnh gọi là đất sạn) Trọng lượng của các hạt lớn hơn 200 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 10 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 2 mm chiếm trên 50 % B. Đất cát Cát sỏi Cát thô Cát thô vừa Cát mịn Cát bụi Trọng lượng các hạt lớn hơn 2 mm chiếm trên 25 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,5 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,25 mm chiếm trên 50 % Trọng lượng các hạt lớn hơn 0,1 mm chiếm trên 75 % hoặc hơn Trọng lượng hạt lớn hơn 0,1 mm chiếm dưới 75 % CHÚ THÍCH: Để định tên đất theo Bảng phải cộng dần phần trăm hàm lượng hạt của đất nghiên cứu: Bắt đầu từ các hạt lớn hơn 200 mm, sau đó là các hạt lớn hơn 10 mm, tiếp đến là các hạt lớn hơn 2 mm ... Tên đất lấy theo chỉ tiêu đầu tiên được thỏa mãn trong thứ tự tên gọi ở Bảng.  Xác định trạng thái đất theo độ rỗng: Bảng 6: Tiêu chí phân loại cát Loại cát Độ chặt của cát Chặt Chặt vừa Rời Cát sỏi thô và thô vừa e<0,55 0,55≤e≤0,7 e>0,7 Cát mịn e<0,6 0,6≤e≤0,75 e<0,75 Cát bụi e<0,6 0,6≤e≤0,8 e>0,8
6. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 5 Xác định tên &trạng thái từng lớp đất: Dựa vào số liệu địa chất có được trên cơ sở lý thuyết đã có ta tiến hành xác định tên và trạng thái cho từng lớp đất. Lớp 1: Đây là lớp đất thuộc nhóm đất dính. - Xác định tên đất: (dựa vào chỉ số dẻo A): 1 nh(1) (1)W W 48,8 27,6 21,2dA ☺Ta thấy A1>17 :đất sét - Xác định trạng thái đất (dựa vào độ sệt): (1) 1 (1) (1) W W 30,9 27,6 0,156 W W 48,8 27,6 d ch d B ☺Ta thấy: 1B =0,156<0,25: trạng thái nửa rắn Lớp 2: Đây là lớp đất thuộc nhóm đất dính. - Xác định tên đất (dựa vào chỉ số dẻo): 2 ch(2) (2)W W 37,4 33,7 3,7dA ☺Ta thấy A2<7 :đất á cát - Xác định trạng thái đất (dựa vào độ sệt): (2) 2 (2) (2) W W 36,8 33,7 0,84 W W 37,4 33,7 d ch d B ☺Ta thấy: B2=0.84<1: trạng thái dẻo Lớp 3:
7. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 6 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 0%<25% Lượng hạt có đường kính d>0,5mm chiếm 15,5+23=38,5% < 50% Lượng hạt có đường kính d>0.25mm chiếm: 15,5+23+19=57,5% > 50% => đất cát vừa. - Xác định trạng thái đất cát (dựa và hệ số rỗng e): 0 (1 W) 2.46 1 (1 0,132) 1 0,52 1,96 x x e  Đất cát vừa có hệ số rỗng e<0,55 – trạng thái chặt Đánh giá sơ bộ tính chất xây dựng của đất: Đất được xem là có tính chất xây dựng tốt cần có một số tiêu chí cơ bảng sau: - Chỉ số thí nghiệm xuyên động NSPT≥ 5 - Sức kháng xuyên qc≥ 500KPa (0,5MPa) - Góc ma sát trong φ≥ 100 (Ngoài ra tùy từng loại đất mà còn một số tiêu chí khác như hệ số rỗng,hệ số cấp phối,dung trọng riêng, độ ẩm, khả năng chống cắt…) Lớp 1 Đất sét trạng thái nửa rắn  γ = 1,91 T/m3  qc=2,59 > 0,5 MPa  N=18 > 5  φ=160 40 > 100  Đất tốt Lớp 2  Đất á cát trạng thái dẻo  γ =1,71 T/m3  qc=1,1 >0,5 MPa  N=6 > 5  φ=90 40 ≈ 100  Đất tương đối Lớp 3  Đất cát vừa trạng thái chặt  γ = 1,96 T/m3  qc=16,1 >0,5 MPa  N=33 > 5  φ=360 10 > 100  Đất tốt
8. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 7 Lập hình trụ địa chất: Đất sét, trạng thái nửa rắn γ=1,91(T/m3 ) ∆=2,73 B=0,156 Nspt=18 Qc=2,59 MPa φ=160 40 Lớp 1: đất tốt cho xây dựng Đất á cát, trạng thái dẻo γ=1,71(T/m3 ) ∆=2,66 B=0,84 Nspt=6 Qc=1,1 MPa φ=90 40 Lớp 2: có tính chất xây dựng tƣơng đối. Đất cát vừa, trạng thái chặt γ=1,96(T/m3 ) ∆=2,64 Nspt=33 Qc=16,1 MPa φ=360 10 Lớp 3: là lớp đất tốt cho xây dựng Hình : Trụ cắt địa chất
9. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 8  Chọn chiều sâu đặt móng (hm):  Thông số đầu vào: lớp trên cùng là lớp đất có tính chất xây dựng tương đối tốt – dày 4.2m, bên dưới là lớp đất yếu hơn (dày 2.7m) và mực nước ngầm ở độ sâu là 6.3m. Tải trọng M0 = 6.3 Tmvà N0 = 51.6 T.  Nguyên tắc cơ sở: o Móng nông: hm ≤ 3m. o 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. o Ngoài ra, nên đặt trên mực nước ngầm tối thiểu 0.5m.  Chọn hm=1m(đặt trên lớp đất 1). Hình : Chiều sâu đặt và kích thước móng
10. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 9 CÂU 2: Chọn kích thước đáy móng (bxl):  Tải trọng tính toán dưới chân cột: M0 = 6.3 Tmvà N0 = 51.6 T 1. Chọn b=1.5m 2. Cường độ tính toán của đất nền:  Đất sét có B≤0.5 nên m1=1.2; Giả sử đây là công trình nhà ở gia đình có kết cấu cứng thì m2=1.  Với φ=160 4 tra bảng và nội suy ta có A=0.36, B=2.43, D=5.  ktc=1. 1 2 1 1( ) tc m m R p Ab Bh Dc k  1,2 1 (0,36 1,5 1.91 2,43 1 1,91 5 3,3) 26,61 1 tcR p (T/m2 ) 3. Diện tích sơ bộ đáy móng: 2 0 1 51,5 2,1 26,61 1,91 1m N F b R h (m2 )  Ta có: 0,122Me N suy ra [(1+e);(1+2e)] = [1,12;1,24] Chọn α trong đoạn ra [(1+e);(1+2e)] => 1,2l b Chọn KF=1,2 trong đoạn 1,1 – 1,5 Vậy 1,4FK F b (thỏa vì chọn b ban đầu là b=1.4m) Chọn b=1.5m và l=1.8m
11. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 10 4. Kiểm tra ứng suất dưới đáy móng: Để đảm báo móng làm việc tốt theo kích thước đã chọn ta tiến hành kiểm tra các điều kiện sau: 26,61tb tcp R (T/m2 ) max 1,2 31,92tcp R (T/m2 ) min 0p (T/m2 ) Với: 2 2 1,5 1,8 0,81 6 6 bl W (m3 ) ta có:  2 51,6 2 1 21,11 26,61 1,5 1,8 o tb m NN p h F bl x (T/m2 )  max 6.3 21,11 28,89 31,92 0.81 tb M p p W (T/m2 )  min 6.3 21,11 13,33 0 0,81 tb M p p W (T/m2 ) KẾT LUẬN: Móng với bxl=1.5x1.8 đảm bảo khả năng làm việc tốt.(có thể xem lún bên dưới đáy móng với áp lực là quan hệ tuyến tính khi tính lún) 5. Kiểm tra điều kiện kinh tế: Nhầm giúp tiết kiệm chi phí 1 cách tối ưu ta phải chọn móng sao cho an toàn cho công trình với mức chi phí thấp Ta có: max1,2 9.5% 10% 1,2 tc tc R p R KẾT LUẬN: đảm bảo khả năng tiết kiệm chi phí.
12. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 11 Tải trọng cho phép của đất nền: Tải trọng giới hạn của đất nền được tính theo công thức: 1 3 1 . . 2 gh q cp N b N q N c Trong đó: - Pgh: sức chịu tải của đất nền - γ = 1,91: dung trọng của lớp đất đặt móng (T/m3 ) - q = γ *hm =1,91: trọng lượng trung bình của các lớp đất phía trên - c =3,3 T/m2 : lực dính của lớp đất đặt móng - α=l/b = 1,8/1,5 = 1,2; α1=1-0,2/ α=0,83;α2=1+0,2/ α=1,67 - Nγ Nq Nc là các hệ số tra bảng dựa vào góc ma sát trong φ của l ớ p đ ất đặt móng lên. Vậy: 21 0,83 .3,33.1,5.1,91 5,4.1,91 2,67. 14,5.3,3 70,1( / m ) 2 ghp T Hệ số an toàn là: 70,1 3,3 21,11 gh s tx P F P φ Nγ Nq Nc 150 2,5 4,4 12,9 φ =16o 40 nội suy 3,33 5,4 14,5 200 5,0 7,4 17,7
13. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 12 CÂU 3+4: Tính và vẽ biều đồ ứng suất hữu hiệu phân bố trong đất nền do tải trọng bản thân-σ, tải trọng công trình-∆σ  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 hi≤ b/4 (tính toán theo mô hình cộng lún từng phân tố)  Yêu cầu: o Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trong cùng một lớp đất o Mỗi lớp phân tố phải nằm hoàn toàn trên, hoặc hoàn toàn dưới mực nước ngầm o Chia lớp phân tố càng nhỏ thì sự chính xác sẽ càng cao  Với b/4=0,375 nên ta chọn hi=0,3 (việc chọn chiều dày lớp phân tố cần chú ý sao cho tránh phải nội suy). Có thể thay đổi chiều dày một lớp phân tố có thế thay đổi nếu cần thiết cho sự tiện lợi trong tính toán nhưng cần phải đảm bảo hợp lý sao cho không quá dày.  Thông thường sẽ tắt lún ở độ sâu 3b, tuy nhiên có thể dừng ở độ sâu có o ∆σ=0,2σ đối với đất tốt o ∆σ=0,1σ đối với đất yếu hơn o Nếu sau hơn 3b mà vẫn không thỏa thì ta cần tính thêm một số lớp nữa.  Độ lún cho phép là 8cm.  Ứng suất hữu hiệu trong đất nền do tải trọng bản thân: ' z i ih Trong đó: - σ’z là ứng suất của đất tại độ sâu z - γi là dung trọng tự nhiên của từng lớp, trong trường hợp lớp đất nằm bên dưới mực nước ngầm thì ' z z zu - hi là chiều dày của mỗi lớp đất
14. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 13  Ứng suất tăng thêmtrong đất nền do tải trọng công trình gây ra: 0 glK p Trong đó: - Áp lực gây lún pgl được tính: ' 2 21,11 1,91.1 19,20( /m )gl tx mp p h T Với γ’ là dung trọng riêng trung bình phần đất bị lấy đi - K0 tra bảng và nội suy theo z/b và l/b Bảng: bảng tính ứng suất trong đất nền do trọng lượng bản thân và tải trọng công trình Lớp đất STT lớp phân tố Độ sâu tính từ mặt đất z0i(m) z1i/b l/b K0 tra bảng Ứng suất bản thân σ (T/m2) Ứng suất tăng thêm ∆σ (T/m2) Ứng suất bản thân P1i=σ (T/m2) Ứng suất tăng thêm ∆σ (T/m2) Ứng suất tổng P2i=(σi+ ∆σi) (T/m2) 0 1 0.00 1 1.91 19.20 - - 1 1.3 0.20 0.968 2.48 18.59 2.20 18.89 21.09 2 1.6 0.40 0.830 3.06 15.94 2.77 17.26 20.03 3 1.9 0.60 0.651 3.63 12.50 3.34 14.22 17.56 4 2.2 0.80 0.496 4.20 9.52 3.92 11.01 14.93 5 2.5 1.00 0.379 4.78 7.28 4.49 8.40 12.89 6 2.8 1.20 0.294 5.35 5.65 5.06 6.46 11.52 7 3.1 1.40 0.232 5.92 4.45 5.63 5.05 10.68 8 3.4 1.60 0.187 6.49 3.59 6.21 4.02 10.23 9 3.7 1.80 0.153 7.07 2.94 6.78 3.26 10.04 10 4 2.00 0.127 7.64 2.44 7.35 2.69 10.04 11 4.2 2.13 0.114 8.02 2.19 7.83 2.31 10.14 12 4.3 2.20 0.107 8.19 2.05 8.11 2.12 10.23 13 4.6 2.40 0.091 8.71 1.75 8.45 1.90 10.35 14 4.9 2.60 0.079 9.22 1.52 8.96 1.63 10.59 15 5.2 2.80 0.069 9.73 1.32 9.48 1.42 10.90 16 5.5 3.00 0.060 10.25 1.15 9.99 1.24 11.23 17 5.8 3.20 0.053 10.76 1.02 10.50 1.08 11.59 18 6.1 3.40 0.047 11.27 0.90 11.01 0.96 11.97 19 6.3 3.53 0.044 11.61 0.84 11.44 0.87 12.32 Tại đáy lớp phân tố Tại tâm lớp phân tố lớp 1 Lớp 2 1.2  Dự báo độ lún ổn định tại tâm móng
15. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 14 e = -0.032ln(p) + 0.96 0.76 0.78 0.8 0.82 0.84 0 100 200 300 400 500 Độrỗnge Tải trọng P Biều Đồ e-p của lớp 1 e= -0.059ln(P) + 1.2889 0.92 0.94 0.96 0.98 1 1.02 1.04 1.06 1.08 0 100 200 300 400 500 Độrỗnge Tải trọng P Biểu đồ e-p lớp 2 (tính theo phương pháp cộng lún từng phân tố) 1 2 11 i i i i i e e S S h e Trong đó: - e1i độ rỗng của đất ở tải trọng P1 - e2i độ rỗng của đất ở tải trọng P2 Tính độ rỗng của đất nền dựa vào biểu đồ e-p vẽ được từ thí nghiệm nén lún: ♠Lớp 1: p e 50 0.835 100 0.81 200 0.787 400 0.768 Lớp 1 ♠Lớp 2: Lớp 2 p e 50 1.063 100 1.012 200 0.972 400 0.94
16. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 15 Bảng :Tính lún trong đất Tại tâm lớp phân tố Lớp đất STT lớp phân tố Chiều dày 1 lớp phân tố hi(m) Độ sâu tính từ mặt đất z0i(m) Độ sâu tính từ đáy móng z1i(m) Ứng suất bản thân P1i=σ (T/m2) Ứng suất tăng thêm ∆σ (T/m2) Ứng suất tổng P2i=(σi +∆σi) (T/m2) e1i (ứng với P1i) e21 (ứng với P2i) Si (cm) 0 - 1 0 - - 0.000 lớp 1 1 0.3 1.3 0.3 2.20 18.89 21.09 0.935 0.862 1.122 2 0.3 1.6 0.6 2.77 17.26 20.03 0.927 0.864 0.986 3 0.3 1.9 0.9 3.34 14.22 17.56 0.921 0.868 0.829 4 0.3 2.2 1.2 3.92 11.01 14.93 0.916 0.873 0.670 5 0.3 2.5 1.5 4.49 8.40 12.89 0.912 0.878 0.530 6 0.3 2.8 1.8 5.06 6.46 11.52 0.908 0.882 0.414 7 0.3 3.1 2.1 5.63 5.05 10.68 0.905 0.884 0.323 8 0.3 3.4 2.4 6.21 4.02 10.23 0.902 0.886 0.252 9 0.3 3.7 2.7 6.78 3.26 10.04 0.899 0.886 0.199 10 0.3 4 3 7.35 2.69 10.04 0.896 0.886 0.158 11 0.2 4.2 3.2 7.83 2.31 10.14 0.894 0.886 0.087 Lớp 2 12 0.1 4.3 3.3 8.11 2.12 10.23 1.165 1.152 0.063 13 0.3 4.6 3.6 8.45 1.90 10.35 1.163 1.151 0.166 14 0.3 4.9 3.9 8.96 1.63 10.59 1.160 1.150 0.137 15 0.3 5.2 4.2 9.48 1.42 10.90 1.156 1.148 0.115 16 0.3 5.5 4.5 9.99 1.24 11.23 1.153 1.146 0.096 17 0.3 5.8 4.8 10.50 1.08 11.59 1.150 1.144 0.081 18 0.3 6.1 5.1 11.01 0.96 11.97 1.147 1.142 0.069 Tại lớp phân tố thứ 18 0,96 0,1 1,101 nên ta dừng tính lún tại đây. Độ lún của đất nền là S=6,296 < 8 cm THỎA
17. CƠHỌC ĐẤT 2014 Page 16

Bài tập cơ học đất chương 4 có lời giải năm 2024

Bài Viết Liên Quan

Quảng Cáo

Có thể bạn quan tâm

Toplist được quan tâm

Quảng cáo

Xem Nhiều

Quảng cáo

Chúng tôi

Điều khoản

Trợ giúp

Mạng xã hội