Giáo trình Cơ học đất: Phần 2 - GS. TSKH. Bùi Anh Định

Để hạn chế các hiện tượng lún, nghiêng lệch, hoặc nứt nẻ, thậm chí sụp đổ cả công trình, phần 2 cuốn sách đem lại các kiến thức về: Sức lún, sức chịu tải của nền đất, áp lực đất lên tường chắn, ổn định của mái đất. Đây là tài liệu học tập, tham khảo dành cho sinh viên và giảng viên ngành Xây dựng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cơ học đất: Phần 2 - GS. TSKH. Bùi Anh Định Chưoiiịí 4 L Ú N CỦ A NỂN ĐẤT K hi x â y d ự n g c ô n g trìn h ở một địa diém nào đó th I Vvc m ậl cơ h ọc đ ất có n g h ĩa là người la đã tác d ụ n g lên m ặt dất ớ đó một lực. Lực nav lu\y độ lớn m à có thể gây ra lún nhiều hay ít của đất nền. N ếu lực quá lón. ncn khỏim chịu nổi thì công trình sẽ bị n g h iê n g đổ. H iện tượng lún của đất nền thuộc \c \ấ o đló biến dạng, còn hiện tượng n g h iê n g đổ thuộc về ổn định hay cường độ. T ron g chương này ch ún g ta sc nohièn cứu các bài ĩoáin xác định biến dạng hay độ lún của nền. Bất cứ cô n g trình lớn, nhỏ nào khi xây dưng xong c ũmg déu bị lún, nếu độ lún nhỏ thì công trình sử dụn g bình thường, nhưng nếu độ lún quá lon sẽ gây khó khăn cho việc sử dụng. T hư ờ ng khi nền đất bị lún nhicu lai kéo theo sự lún không đều làm cho công trình bị n g h iên g lệch, thậm ch í các bộ phận két cáu bi nirt nc không thể sử dụng an toàn dược nữa. C hính vì vậy các q u y trình thiết kế cầu cóng lidậc nh.à cưa đều có quy định độ lún giới hạn cho m ỗi loại.công trình. Người thict kè phai d a n l;-)uo (ỉiểu kiện: S4.1. CÁC M Ô H ÌN H BIẾN DẠNCỈ C Ủ A NỂN Đ Ấ T Q u a các điều trình bày trong các phần trên, ta thấy rằng biến d ạn g của đất là một h iện tượng cơ học rất phức tạp. C hính vì thế, để xác đ ịn h c h u y ể n vị lún của đấi, hiện nay có rất nhiều lí thuyết k hác nhau, trong đ ó có thể phân biệt lí thuyết biến dạng đàn hồi cục bộ, lí thuyết tổ ng biến d ạ n g đ à n hồi, lí th uy ết tổ n g q u át và lí thuyết nền biến dạng tu yến tính. 4.1.1. Lí thuyết biến dạng đàn hồi cục bộ L í thuyết biến d ạn g đ à n hồi cục bộ được viện sĩ Fuss kiến nghị từ nãm 1801 và sau đó được V in k le r áp d ụ n g để tính toán các dầm trên nền đất đ àn hồi n ă m 1807. Đ ặc điểm c ủ a lí thuyết n ày là chỉ xét đ ế n biến d ạn g đàn hồi n g a y tại nơi có tải trọng ngoài tác d ụ n g , m à k h ô n g xét đến biến dạng đàn hồi của đất ở vùn g lân cận, bỏ qua đặc điể m của đất nh ư m ộ t vật liệu có tính dính và tính m a sát. M ô hình biến d ạn g tưcmg ÚTig với lí thuyết này là m ộ t nền đ à n hổi g ồ m m ộ t hệ lò xo có biến d ạ n g luôn luôn tỉ lệ với áp lực tác d ụ n g trên chúng. G iả thiết c ơ bản củ a lí th uy ết này là cho rằng áp lực tại một đ iểm bất kì trên nển đất tỉ lệ với độ lún cục bộ tại đ iể m ấy tức là: p = c,z; Tro ng đó; p - áp lực trên đơ n vị diện tích; z - c h u y ể n vị đ à n hồi theo chiều thẳng đứng (độ lún) củ a điể m đ an g xét; Q - hệ số tí lệ, thường gọi là hệ số nền. Dựa vào biểu thức ấy, c ó thế dễ d à n g xác định bì được độ lún củ a nền, nhất là khi m ó n g có thể x em là tuyệt đối cứng. Lúc này, đối với trường hợp tải trọng trun g tâm, và giả thiết phản lực của nền có dạng phân c) bỏ' đều, ta có; Sh z= c. N ếu tải trọng trên m ó n g tuyệt đối cứng tác dụn g ơ) lệch tâm thì đ ế m ó n g sẽ xoay đi m ộ t g óc a , xác định T ^ T ^ T ^ r ^ th eo biểu thức: M Hình 4.1: a = a) B iểu dổ nén và n ỏ của dất; T ro n g đó: h) Sơ d ồ Ỉíỉìh Ỉoàỉỉ nền đất; - m ốm en quán tính của móng đối với trọng tâm. c) V ị trí m ặt nén sau khi íú n ^ íải; tỉ) Vị trí m ặt nén sau khi cìâ ĩải. M q - m ô m e n củ a lực lệch tâm 144 N h ư thực tế ch o thấy, phương pháp trên đây, áp d ụ n g vào tính toán, thường d ẫn đ ến nh ữ ng kết quâ k h ô n g hợp lí. Trừ ở nh ữ n g đ ất Ihật yếu c ó tính d ín h và tính m a sát rất nhỏ, d o đó đ ộ lún c ủ a n h ữ n g đ iể m tro n g v ù n g lân c ậ n x u n g q u a n h d iệ n c h ịu tải có thể x e m g ẩ n bằng 0, c ò n n g o à i ra thì ở c á c đ ấ t k h á c , đ ộ lú n ấy c ó g iá trị n h ấ t đ ịn h , k h ô n g thể bỏ q ua. Hệ số nền d ù n g trong phương ph á p này cần được x e m là m ột đặc trưng đàn hồi q u y ước, khôrií’ có ý ng hĩa vật lí chặt chẽ. T ính c hất q u y ước đó thể h iện ở chỗ hộ sô' này k hôno có giá trị nhất địn h đối với m ỗi loại đất nhất đ ịnh và ở m ộ t trạng thái nhất định, nià pliụ ihuộc vào kích thước d iệ n chịu tải, c ũ n g n h ư vào cư ờ ng đ ộ c ủ a tải trọng trên diện ãy. 4.1.2. L í th iiy é t tổ n g b iế n d ạ n g đ à n hồi K hác với ií thuyếl biến d ạng đàn hồi cục bộ, lí th uy ết tổ ng biến dạ n g đàn hồi xét cả các biến dạng tại những vùng lân c ận x u n g q u a n h d iện chịu tải, do đó nói lên được vai trò của ina sát và lực d ính đối với biến dạ n g của đất. Lí thu y ế t này do B oussinesq khởi xư ớ na nãm 1885 đc)i với trườim h ọ p nền đất là m ột nửa k h ô n g gian đ àn hồi, và sau đó được phái triển trono các cò n g trình củ a nhiều n hà k h o a h ọc kh ác, bao g ồ m c ả những cô n g liình, trong đó đề c ập đến trường hợp nền c ó ch iều d ày giới hạn. N h ư n h iều tài liệu đã cho thấy, khi có xét đến chiều dày giới h ạn củ a lóp đất. lí thuyết tổ ng biến d ạ n g đàn hồi đ e m lại những kết q uả phù hợp với thực tế hơn và biến d ạ n g của m ặt đất ở các vùng lân c ậ n chịu tải tắt n h a n h hơn so với khi x e m nền đất là m ột nửa k h ô n g gian đ àn hồi có ch iều d ày \'ò ...