1 cè kÕt vµ nÐn lón cña ®Êt M«n häc tù chän GS. NguyÔn C«ng MÉn Th¸ng 03 năm 2008 2 Tài liệu tham kho 1.Robert D. Holtz, William D. Kovacs, 1981 - An introduction to Geotechnical Engineering, Prentice - Hall, Inc 2. Braja M. Das, 2000 - Fundamentals of Geotechnical Engineering, Brooks/Cole 3. R. Whitlow, 1990 - Basic Soil Mechanics,2nd Edition - Construction Press. 4.Các bài ging sau đại học của ại học Công nghệ Singapore, 2007 5. Nguyễn Công Mẫn, , 1975 - Giáo trỡnh Cơ học đất - Bộ môn ịa chất - nền móng - ại học Thuỷ lợi. 6. Nguyễn Công Mẫn, 1968 - ộ lún nền giếng cát có xét tới nh hởng của tính từ biến của đất, Tuyển tập HN ịa chất Công Trỡnh Cơ học đất - Nền móng toàn miền Bắc, 1968 3 Nội dung 1.Thí nghiệm ơđômet - Ba loại biến dạng của đất và các đặc trng nén lún 2. áp suất lịch sử hiện trờng 3.Tính độ lún ổn định 3.1. Trờng hợp đất cố kết thông thờng 3.2.Trờng hợp đất quá cố kết 4.Tính lún theo thời gian 4.1. Nguyên lý ứng suất hiệu quảTerzaghi 4.2. Lún cố kết thấm 4.3. Lún cố kết từ biến 4 1.Thí nghiệm ơđômet Sơ đồ hộp nén ơđômet Dao vòng di động ỏ thấm ỏ thấm Tm truyn lc Dao vũng Di ủng Mu ủt Tm ủỏy Dao vòng cố định ỏ thấm ỏ thấm Mu ủt Dao vũng c ủnh Tm ủỏy Tm truyn lc Sơ đồ mẫu đất nén một trục Terzaghi - 1925 e 0 v u 0 h = 0 h = 0 H H 0 e ng suất hiệu quả kiểm soát tính chất biến thiên thể tích của đất v = v u 0 ng suất hiệu quả kiểm soát tính chống cắt của đất. Sẽ xem xét sau này (1.1) 5 1.Thí nghiệm ơđômet - vẽ đờng quan hệ e ~ H 0 Mẫu đất Diện tích = A H 1 H 2 Lỗ rỗng Hạt rắn ws s s AG W H = H v = H - H s 1.Tính chiều cao pha rắn: ws s s AG W H = 2.Tính chiều cao ban đầu của lỗ rỗng: H v = H 0 H s s v s v h v H H AH AH V V e === 0 3. Tính hệ số rỗng ban đầu của mẫu đất: 4. Với lợng tng tải ban đầu 1 H 1 , tính e 1 : H 1 nhn đợc từ số đọc đồng hồ đo ban đầu và cuối, dới cấp áp suất hiệu quả trên mẫu = 1 s H H e 1 1 = 5. Tính hệ số rỗng mới e 1 sau lún cố kết gây ra bởi lợng tng áp suất 1 : e 1 =e 0 - e 1 . Tơng tự, với cấp gia tải tiếp 2 H 2 , tính và lúc đó có 2 s H H ee 2 12 = 6. Tiến hành tơng tự tiếp, sẽ có số liệu để vẽ đờng quan hệ e ~ dới dạng số học hoặc bán logảit 6 1.Thí nghiệm ơđômet Sơ đồ hộp nén ơđômet Dao vòng di động ỏ thấm ỏ thấm Tm truyn lc Dao vũng Di ủng Mu ủt Tm ủỏy Dao vòng cố định ỏ thấm ỏ thấm Mu ủt Dao vũng c ủnh Tm ủỏy Tm truyn lc Sơ đồ mẫu đất nén một trục Terzaghi - 1925 e 0 v u 0 h = 0 h = 0 H H 0 e ng suất hiệu quả kiểm soát tính chất biến thiên thể tích của đất v = v u 0 ng suất hiệu quả kiểm soát tính chống cắt của đất. Sẽ xem xét sau này (1.1) 7 1.1.Ba loại biến dạng nén lún của đất Thời gian (thang logt) B i ế n d ạ n g Giai đoạn I Nén ban đầu Gia tải trớc Giai đoạn III Cố kết thứ cấp Giai đoạn II Cố kết sơ cấp A B v I. Biến dạng tức thời, chủ yếu do sự bóp méo, làm thay đổi hỡnh dạng, không thay đổi thể tích và do sự thoát một phần khí khỏi lỗ rỗng của đất II. Biến dạng cố kết thấm kim soát bởi s chuyển hoá từ áp suất nớc lỗ rỗng sang áp suất có hiệu quả do sự ép đẩy nớc lỗ rỗng ra - tới khi biến thiên áp suất lỗ rỗng bằng không, nó chiếm khoảng 90% tổng biến dạng có thể đối với đất hạt mịn. III. Biến dạng từ biến, kiểm soát bởi sự điều chỉnh dẻo khung cốt đất gây một ít biến dạng sau khi cố kết thấm kết thúc, tại áp suất hiệu quả không đổi S t = S e + S c + S cr St = độ nén lún tổng Si = độ lún tức thời (LT đàn hồi) S c = độ nén lún cố kết thấm (phụ thuộc thời gian) S cr = độ nén lún thứ cấp (cũng phụ thuộc thời gian) Chú ý: giá trị độ nén lún sau khi CKT kết thúc gọi là độ lún cuối cùng hay độ lún ổn định: S (1.2) 8 Toạ độ thờng v e 0 h = 0 h = 0 H H 0 e u 0 h r V V e = Quan hệ e vc 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0 25 50 75 100 ứng suất cố kết hiệu qu, , (kPa) vc Hệ số rỗng, e vv v eeee a = = = ''' 12 21 a a v v 1 1 20 40 20 40 a v hệ số nén (m 2 /kN) hay 1/kPa e (V) 1 H = s H 0 (V 0 ) e 0 L rng Ht ủt 0 25 50 75 100 m m v v 20 40 ứng suất cố kết hiệu qu, , (kPa ) vc Quan hệ vc 0000 1 e e H s H H L L v + == = = 00 0 1 HH e e s v = + = ' v v v m = m v hệ số nén thể tích (m 2 /kN) 1 1 Biến dạng tơng đối thẳng đứng, v (%) 0 10 20 30 40 1.2 Các đặc trng nén lún - a v , m v , E eod và quan hệ gia chúng C C á á ch ch bi bi ể ể u u thị thị n n à à y y bất bất ti ti ệ ệ n n do do c c á á c c đ đ ặ ặ c c tr tr ng ng nén nén l l ú ú n n ( ( a a vc vc , , m m v v ) ) biến biến đ đ ổ ổ i i theo theo vc vc 0 E E eod = à à = 1 2 1 2 eodv v v E m 1 ' = = (1.4) (1.5) ' v v e a = ' v v v m = 0 1 e e v + = 0 1' e a m v v v v + = = (1.3) 9 Toạ độ bán lôgarit (Log) 1 2 12 21 ' ' log 'log'log'log eee d de C v c = = = C c ứng suất cố kết hiệu qu, , (kPa) vc 1 10 100 Hệ số rỗng, e 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 1 C c - chỉ số nén Hằng số - không phụ thuộc , vc (1.6) 1 2 ' ' log e C c = C c - chỉ số nén thể tích Không phụ thuộc , vc 0 10 20 30 40 C c 1 ứng suất cố kết hiệu qu, , (kPa) vc 1 10 100 Biến dạng tơng đối thẳng đứng, v (%) 1.7 1 2 ' ' log v c C = 0 1 e e v + = 1 2 ' ' log v c C = 1 2 ' ' log e C c = 0 1 e C C c c + = 1.8 1.2 Các đặc trng nén lún - C c , C c và quan hệ gia chúng 10 - ChuyÓn ®æi tõ log 10 sang ln Vì Ln(x) = Ln(10) log 10 (x) ⇒ log 10 (x) = Ln(x) /Ln(10) = Ln(x)/2,3 = vì ln10 = 2.3 - Chó ý: MH Cam-clay: e + = 1 * λ λ e k k + = 1 * λ*- HS nÐn cải biªn k* - HS nÐn l¹i (në ) cải biªn ( ) 0 13.2 * e C c + = λ ( ) 0 13.2 * e C k s + = 1 2 ' ' log σ σ ε λ v ∆ = σ σσ σ 1 σ σσ σ 2 σ σσ σ 3 σ 1 = σ 2 = σ 3 • To¹ ®é b¸n l«garit (Ln) - dïng trong Plaxis 1 1 K* λ* ε v ln σ’ ε v ∼ lnσ’ ð−êng nÐn ð−êng nÐn l¹i (në) 1.2 C¸c ®Æc tr−ng nÐn lón - λ, λ*, k* [...]... của mẫu đất trong TN ơđômet đờng nén - đờng nở đờng nén lại O Quan hệ e log 0,65 B ng nộn l i O 0,55 ng n 0,50 0 Th c t th ng dựng D p 100 áp su t c k t hi u qu , vc(kPa) 1000 1 Cs,r Cc 1 Nở Nén lại B A A C log 12 2 áp suất lịch sử hiện trờng - AS tiền cố kết e ờng cong e/log v các chỉ số nén, nở v nén lại Thực tế thờng dùng O B e eoc eo e nh hởng của quá cố kết lịch sử nén lại O 1 Cs,r 1 Nở Nén. .. độ lún ổn định 3.2 Theo tính nén lún Hệ toạ độ bán logarit (log10) 1.Xét ảnh hởng lịch sử cố kết hiện trờng b ất quá cố kết - Xét hai trờng hợp TH 1 v0+ v p- cha nén tới: Cc Cr hoặc Cc Cr : v0 e e0 v0+v p Cr e Cc v v0 p vc H0 v 0 + v log sc = C r 1 + e0 v0 (3.13) 'vo + v sc = C r H 0 log 'v 0 (3.14) Vỡ Cr < Cc sc nhỏ hơn độ lún khi đất cố kết thông thờng cha nén tới 24 3 Tính độ lún. .. 1932) Hệ số quá cố kết (over consolidated ratio ) ,p OCR = ' v0 (2.1) p - áp suất hiệu quả tiền cố kết v0- áp suất hiệu quả hiện tại OCR = 1 Cố kết thông thờng (normally consolidated) [NC] OCR > 1 Quá cố kết (overly consolidated) [OC] OCR < 1 Cha nén tới (under consolidated) [cha đạt cân bằng dới tác dụng tầng phủ ] 14 2 áp suất lịch sử hiện trờng - AS tiền cố kết Cơ chế gây tiền cố kết 15 2 áp suất... đánh giỏ sơ bộ áp suất tiền cố kết v có thể điều chỉnh cần thiết trong khi thí nghiệm Hệ số rỗng có thể chỉ tính v o lúc cuối thí nghiệm sau khi xác định đợc khối lợng khô của hạt đất Có thể đánh giá độ lún có xét ảnh hởng áp suất tiền cố kết 2) Thí nghiệm có thể dừng khi có hai hay ba điểm xác định đoạn thẳng của đờng cong nén ban đầu 3)Tổng lún của các lớp khác nhau v chỉ số nén: n Cr sc = sci Cr = 30... suất lịch sử hiện trờng - AS tiền cố kết Sơ đồ hoá lộ trỡnh hỡnh th nh AS tiền cố kết - Bishop, 1964 Mô hỡnh hoá lộ trỡnh gia giảm tải de = a.d' a Hệ số rỗng e Lộ trỡnh gia giảm tải Cố kết bỡnh thờng Trầm tích Xói mòn b d Trầm tích Xói mòn c v0 Quá cố kết áp suất hiệu quả ' p a b c d 1 2 3 Phân tố đất M 4 (Bishop, 1964) 11 2 áp suất lịch sử hiện trờng - AS tiền cố kết 0,90 O ng n do l y m u H s r... của đất bụi Bearhead Bishop v nnk, 1960 32 4.Tính độ lún theo thời gian 4.1 Lún cố kết thấm 1.Nguyên lý ứng suất có hiệu quả (Terzaghi (1920s) + ất không bão ho : * Fredlund , - 1993: Biến trạng ứng suất = - u a ua - uw matric suction áp suất hút dính Matric suction kiểm soát v khống chế các đặc tính cơ bản của đất KBH : tính th m, độ bền v tính biến dạng 33 4.Tính độ lún theo thời gian 4.1 Lún cố. .. Tính độ lún ổn định Các nhân tố nh hởng đến việc xác định p trong phòng TN S ủ c bi n d ng, R nh hởng của th i gian gia t i R0 T1 ờng thực nghiệm 1 ờng lý thuyết R10 E Qt =100%theo lý thuyết T2 Log th i gian Cố kết sơ cấp tp Cố kết t thứ cấp 29 3 Tính độ lún ổn định Lợi ích việc dùng quan hệ v log vc tính độ lún ổn định 1) Biến dạng có thể tính trực tiếp từ đờng cong nén v độ cao ban đầu của mẫu... suất tiền cố kết 25 trên đờng cong nén ban đầu hiện trờng 3 Tính độ lún ổn định Một số công thức bán kinh nghiệm cho Cc v *Cc 26 3 Tính độ lún ổn định Một số giá trị điển hỡnh của Cc 27 3 Tính độ lún ổn định Các nhân tố nh hởng đến việc xác định p trong phòng TN nh hởng của hệ số gia t i [LIR - Load Increment Ratio] Bán kính cong lớn LIR = initial - S gia tng initial - S ban ủ u nh hởng của chất... 1 Cc Cc- chỉ số nén thể tích 1 1 10 100 ứng suất cố kết hiệu qu , e v = ; 1+e0 Cc = e log s = v H 0 (3.8) C = v c 2 log 1 '2 '1 ; Cc = v log '2 '1 , vc (kPa) Cc = Cc 1 + e0 , 2 sc = Cc H 0 log , 22 1 (3.9) (3.10) 3 Tính độ lún ổn định 3.2 Theo tính nén lún Hệ toạ độ bán logarit (log10) 1 Xét ảnh hởng lịch sử cố kết hiện trờng a ất cố kết thông thờng: Thay , 2 , v0 = + v v e , 1 =... th Ư S tiền cố kết B Bán kính cong nhỏ nhất A Các giá trị có thể của p Các bớc tỡm p - Chọn điểm có bán kính cong min A - Kẻ đờng ngang tại A - Kẻ tiếp tuyến với đờng cong tại A - kẻ phân giác góc gi a 2 đờng trên - Kéo d i đoạn thẳng trên đờng cong ban đầu cho cắt đờng phân giác tại B điểm ứng với ứng suất tiền cố kết p Chú ý:: khi mẫu đất bị xáo trộn, khó xác định p p p 17 ứng su t cố kết hiệu qu . trờng 3.Tính độ lún ổn định 3.1. Trờng hợp đất cố kết thông thờng 3.2.Trờng hợp đất quá cố kết 4.Tính lún theo thời gian 4.1. Nguyên lý ứng suất hiệu quảTerzaghi 4.2. Lún cố kết thấm 4.3. Lún cố kết từ. nén lún tổng Si = độ lún tức thời (LT đàn hồi) S c = độ nén lún cố kết thấm (phụ thuộc thời gian) S cr = độ nén lún thứ cấp (cũng phụ thuộc thời gian) Chú ý: giá trị độ nén lún sau khi CKT kết thúc. nh hởng của tính từ biến của đất, Tuyển tập HN ịa chất Công Trỡnh Cơ học đất - Nền móng toàn miền Bắc, 1968 3 Nội dung 1.Thí nghiệm ơđômet - Ba loại biến dạng của đất và các đặc trng nén lún 2.