Giáo trình địa cơ - Chương 7

SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT I. Các loại tải trọng giới hạn và các pha làm việc của đất nềnMột trong những điều kiện tiên quyết đảm bảo cho công trình xây dựng được làm việc bình thường là nền đất dưới đáy móng được làm việc bền vững, ổn định. Để tìm hiểu sự làm việc của nền đất người ta đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm nén đất qua tấm nén (được xem như móng của công trình). Cho tải trọng tác dụng tăng dần theo từng cấp và quan sát nền đất người ta...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình địa cơ - Chương 7 CHƯƠNG VII SỨC CHỊU TẢI CỦA NỀN ĐẤT I. Các loại tải trọng giới hạn và các pha làm việc của đất nền Một trong những điều kiện tiên quyết đảm bảo cho công trình xây dựng được làm việc bìnhthường là nền đất dưới đáy móng được làm việc bền vững, ổn định. Để tìm hiểu sự làm việc của nền đất người ta đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm nén đất quatấm nén (được xem như móng của công trình). Cho tải trọng tác dụng tăng dần theo từng cấp và quan sát nền đất người ta thấy nền đất trảiqua những gai đoạn làm việc như sau (hình VII.1). 1. Các giai đoạn làm việc của nền đất Giai đoạn I: Khi tải trọng tác dụng p nhỏ độ lún của nền s cũng nhỏ; tăng dần tải trọng tácdụng thì độ lún của nền đất cũng tăng. Quan hệ giữa tải trọng và độ lún gần như tuyến tính.Nền bị lún do đất trong nền bị nén chặt lại, hệ số rỗng giảm đi tạo nên biến dạng thể tích củađất. Khi tải trọng tăng đến một giá trị pIgh nào đó thì thấy xuất hiện những vùng biến dạngdẻo cục bộ ngay dưới đáy móng. Đất trong vùng này mất trạng thái ổn định, các hạt đất bịtrượt lên nhau, biến dạng thể tích nhường chỗ cho biến dạng hình dạng. Nếu vẫn tiếp tục tăng tải trọng tác dụng thì vùng biến dạng dẻo cục bộ (hay trượt cục bộ)này càng phát triển thêm. Quan hệ giữa biến dạng và tải trọng trở nên phi tuyến tính. Tuy nhiên, phần lớn nền đấtvẫn nằm trong trạng thái nén chặt. Người ta gọi giai đoạn này là giai đoạn bị nén chặt và trượtcục bộ của nền đất. Giai đoạn II: Tiếp tục gia tải với những cấp p > pIgh thì nền đất bị lún nhiều hơn và quanhệ giữa s và p có tính phi tuyến tính rõ rệt. Vùng trượt cục bộ lan rộng trong nền. Khi tải trọngtăng đến giá trị p = pIIgh thì móng bị lún mạnh (hình VII.1b). Hình VII.1 Đối với các loại móng đặt nông trên nền đất cát chặt, khi p = pIIgh nền bị lún mạnh mộtcách đột ngột và xảy ra hiện tượng đất đẩy trồi lên xung quanh móng (h.VII.2a). Đối với nền là đất rời xốp hoặc móng đặt sâu thì đất bị đẩy dồn về phía dưới là chính đấttrồi lên không đáng kể (h.V.2b). Trong hai trường hợp phát hiện thấy một lõi đất bị nén chặt hình thành ngay dưới đáymóng như một cái nêm và gắn với móng như một cố thể. 2. Tải trọng giới hạn Nền đất mất ổn định và trượt cũng làm cho móng bị mất ổn định theo. Người ta nói rằngnền đất bị mất sức chịu tải hoàn toàn và giá trị tải trọng p = PIIhg gọi là tải trọng giới hạn, ghới hạn này chính bằng súc chịu tải giới hạn của nền đất và thường ký hiệu là pghthay cho pIIgh. Hình VII.2 Việc nghiên cứu, xác định tải trọng giới hạn (đồng nghĩa với việc xác định sức chịu tải)của nền rất phong phú, đa dạng và đựơc tiến hành theo cả ba hướng: Nghiên cứu lý thuyết,thực hiện các thực nghiệm và quan trắc thực tế. Về lý thuyết hiện nay tồn tại nhiều phương pháp xác định tải trọng giới hạn và ta cóthể gộp chúng lại thành ba nhóm chính như sau: Nhóm 1- Các phương pháp dùng mặt trượt giả định. Nhóm 2-Dựa vào lời giải các bài toán đàn hồi hoặc đàn hồi-dẻo. Nhóm 3-Dựa vào lý thuyết cân bằng gới hạn. II Thuyết bền Cuolomb 1. Thí nghiệm cắt đất trực tiếp:Thí nghiệm cắt đất trực tiếp được tiến hành trên máy cắt trong phòng thí nghiệm. Các máy cắtcấu tạo trên cơ sở cho mẫu đất trực tiếp chịu tác dụng của một lực, làm cho nó bị cắt theo mộtmặt phẳng đã định trước. Sơ đồ thiết bị dùng để cắt đất trực tiếp gồm một hộp cắt bằng kimloại, có hai thớt có thể trượt lên nhau dễ dàng, trong đó một thớt được Hình VII.3 giữ yên không cho chuyển động, còn thớt kia có thể chuyển động song song với mặt tiếpxúc giữa hai thớt (hình VII.3). Ở các máy khác nhau thớt trượt có thể là thớt trên hay thớt dưới của hộp. Tuỳ theo cách tác dụng của lực cắt khác nhau, có thể phân máy cắt thành hai loại: máy cắtứng biến và máy cắt ứng lực. Khi thí nghiệm cắt, mẫu đất được đặt trong hộp cắt, với phía trên và phía dưới mẫu đất cólót giấy thấm và đá thấm.* >Đối với đất rời: Sau khi nén mẫu đất trên với tải trọng thẳnh đứng P nhất định, đợi cho mẫu đất hoaön toànổn định về biến dạng lún ( tiêu chuẩn quy định biến dạng là 0,01mm trong 30 giây đối với đất cát, 3-4 giờ đối với đất cát pha, 12 giờ đối với đất sét pha và 24 giờ đối với đất sét). Rồiđem cắt mẫu đất với tải trọng ngang tăng dần đến một trị số tối đa nào đó (Q), mẫu đất bị cắthoàn toàn. Trị số ứng suất cắt τ tại mọi thời điểm trên mặt trượt khi đất bị trượt dưới áp lựcnén σ được xác định bằng cách lấy lực cắt chia cho diện tích mặt cắt của mẫu đất đó. Q P τ= σ= F ; tương tự (7.1) F Trong đó F - diện tích tiết diện của mẫu đất. Cứ làm ...