Giáo trình địa cơ - Chương 8

ÁP LỰC ĐÁT LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ CÔNG TRÌNG NGẦM I. Các Loại Áp Lực Đất Và Điều Kiện Sản Sinh Ra Chúng Tường chắïn là loại kết cấu công trình dùng để giữ khối đất đắp hoặc mái hố đào sau tường khỏi bị sạt trượt. Tường chắn được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủy lợi, giao thông. Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối đất sau tường và chịu tác dụng của áp lực đất. Ví dụ: trong xây dựng dân dụng và công nghiệp tường chắn thường được dùng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình địa cơ - Chương 8 CHƯƠNG VIII ÁP LỰC ĐÁT LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ CÔNG TRÌNG NGẦMI. Các Loại Áp Lực Đất Và Điều Kiện Sản Sinh Ra Chúng Tường chắïn là loại kết cấu công trình dùng để giữ khối đất đắp hoặc mái hố đào sautường khỏi bị sạt trượt. Tường chắn được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủylợi, giao thông. Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khối đất sau tường và chịu tác dụng của áp lựcđất. Ví dụ: trong xây dựng dân dụng và công nghiệp tường chắn thường được dùng trong cáctầng nhà hầm. Trong xây dựng cầu đường dùng để chống đỡ nền đường đắp hay nền đường đào sâu,dùng để làm mố cầu, tường cố bảo vệ các sườn dốc tự nhiên và nhân tạo khỏi bị trượt, sạthoặc sụt lở trong các công trình xây dựng thủy lợi, tường chắn thường được dùng trong cáccông trình trạm thủy điện trên sông, làm bộ phận nối tiếp giữa đập tràn hoặc nhà của trạmthủy điện với các công trình đất và sườn bờ.... Các loại mặt cắt của tường chắn thường gặp: a) tường hầm; b) tường đắp; c) tường đào;d) mố cầu (Hình VIII.1) Hình VIII.1 Tùy thuộc vào chuyển vị tường đối giữa tường và mái đất sau tường. Cơ học đất phân ralàm 3 loại áp lực đất. 1. Áp lực đất tĩnh (E0) Nếu tường tuyệt đối cứng và hoàn toàn không có chuyển vị, thì khối đất sau tường ở trạngthái cân bằng tĩnh (hoặc còn gọi là cân bằng đàn hồi), áp lực đất lên tường lúc này gọi là áplực tĩnh và được kí hiệu là E0. 2. Áp lực đất chủ động (Ea) Khi tường chuyển dịch về phía trước (hình VIII.2a) hoặc quay một góc rất nhỏ quanh méptrước của chân tường (hình VIII.2b), thì khối đất sau lưng tường sẽ giãn ra, do đó áp lực tĩnhsẽ giảm dần đến một trị số giới hạn, thì lớp đất sau tường sẽ trượt theo một mặt trượt nào đó.Aïp lực đất tương ứng với thời điểm ấy gọi là áp lực đất chủ động và kí hiệu là Ea. Hình VIII.2 *> ÁP lực bị động (Ep): Nếu do tác dụng của lực ngoài hoặc do một nguyên nhân nào đó (hình VIII.2c), tườngdịch ngang hoặc ngã về phía sau (hình VIII.2d) thì khối đất sau tường sẽ bị ép laiû, do đó màáp lực tĩnh sẽ tăng dần lên đến một trị số giới hạn nào đo.ï Aïp lực đất tương ứng với thờiđiểm ấy gọi là áp lực đất bị động, kí hiệu là Eb.II. Áp lực đất tĩnh Hình VIII-3 Aïp lực nén theo phương thẳng đứng được xác định ở chương V theo công thứcσz = γ.z. Áp lực nén theo phương ngang: σx = σy = ξ σz . Gọi P0 là cường độ áp lực đất tĩnh: P0 = σx = ξ γ.z (8.1)Trong đó: + ξ: hệ số nén ngang của đất + μ : hệ số nở hông μ + ξ = 1− μ Cách vẽ biểu đồ áp lực đất: (xem hình bên) + Tại đỉnh tường: z=0 P0 = 0 P0 = σx = ξ γ.H (kN/m2) + Tại chân tường: z= H Từ (8.1) ta thấy biểu đồ cường độ áp lực là biểu đồ dạng hình tam giác. Xác định trị số và điểm đặt của Eo + Trị số Eo: là áïp lực đất tác dụng lên tường, E0 được xác định bằng diện tích của biểuđồ áp lực đất. ξγ H 2 E0 = (kN/m) (8-2) 2 H + Điểm đặt của E0 :là trọng tâm của biểu đồ áp lực đất, cách chân tường một đoạn là 3 .Cách giải bài toán tìm áp lực đất tĩnh E0*> Đối với đất sau lưng tường chắn có một lớp: μ B1: Tìm ξ = 1 − μ B2: Tính cường độ áp lực đất tĩnh P0 tại những điểm cần thiết + Tại đỉnh tường: z=0 P0 =0 P0 = σx = ξ γ.H (kN/m2) + Tại chân tường: z=H B3: Vẽ biểu đồ áp lực đất tĩnh B4: Tính E0 B5: Điểm đặt của E0: đặt tại trọng tâm của biểu đồ và cách chân tường một đoạn H/3.*> Đối với đất sau lưng tường có 2 lớp B1: Tìm ξ1 , ξ2 B2: Tính cường độ áp lực đất tĩnh p0 tại những điểm cần thiết + Tại đỉnh tường z=0 -> P0= 0 + Tại đáy lớp 1: z=h1 -> P0 =ξ1γ1h1 + Tại mặt của lớp 2: z=h1 -> P0 =ξ2 γ1h1 + Tại chân tường z=h1+h2 P0 =( γ1h1+ γ2h2)ξ2 B3: Vẽ biểu đồ áp lực đất tĩnh B4 Tìm E0 và điểm đặt + Đối với lớp 1: Eo1 = ξ1γ1h21 Điểm đặt: tại trọng tâm của biểu đồ áp lực đất (lớp 1), cách chân tường mộtđoạn: h2+h1/3 + Đối với lớp 2: E02 =0,5[ξ2 γ1h1 + (γ1h1+ γ2h2)ξ2 ] Điểm đặt tại trọng tâm của hình thangIII. Áp lực đất lên tường chắn theo thuyết của coulomb Để xác định áp lực đất Coulông đưa ra hai giả thuyết cơ bản: 1. Khi đạt trạng thái cân bằng giới hạn (chủ động hoặc bị động) thì lưng đất sau tường sẽtrượt theo một mặt trượt phẳng. 2. Khối trượt xem như một lăng thể tự ...