Xác định tên- trạng thái đất chọn chiều sâu móng tính lún

1. 2014
5/19/2014
BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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<B
Á sét và sét
Rắn B<0
Nửa rắn 0≤B≤0,25
Dẻo 0,25<B≤0,5
Dẻo mềm 0,5<B≤0,75
Dẻo chảy 0,75<B≤1
Chảy 1<B

5. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: 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. BÀI TẬP LỚN: CƠHỌC ĐẤT 2014
Page
16