Giáo trình Cường độ chống cắt của đất sét - Chương 6: Cường độ chống cắt đất

Nội dung text: Giáo trình Cường độ chống cắt của đất sét - Chương 6: Cường độ chống cắt đất

1. Khái quát •Cường độ chống cắtcủa đấtcóý nghĩa quan trọng nhấttrong địakỹ thuật Chương VI: Cường độ chống cắt đất •Cường độ chống cắt có liên quan đếnsứcchịutảicủanền, ổn định mái dốc, tường chắn (Phần II: Cường độ chống cắtcủa đấtsét) •Phântíchổn định theo phương pháp cân bằng giớihạn đòi hỏi xác định giá trị cường độ chống cắtcủa đất 1 2 Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong Nội dung trường hợpcố kết, thoát nước (CD) σ = u + σ’ σ σ’ =σ • Ứng xử của sét bão hoà nướcchịucắt trong trường Cuốigiaiđoạncố kết vc vc vc (đẳng hướng σvc = σhc σ σ σ’ σ’ = σ hợpcố kết, thoát nước(CD) hc hc 0 hc hc hc hoặcdị hướng σvc ≠σhc ) • Ứng xử của sét bão hoà nướcchịucắt trong trường σ σ’ hợpcố kết, không thoát nước(CU) vc vc σvc + Δσ σ’v=σvc+Δσ= σ’1 • Ứng xử của sét bão hoà nướcchịucắt trong trường Giai đoạngiatảithẳng đứng (ứng suất ngang σhc σhc σ’h σ’h= σ’hc= σ’3 ≈ 0 hợpkhôngcố kết, không thoát nước(UU) không đổi) (Nén 3 trục) •Cáchệ số áp lựcnướclỗ rỗng σvc σ’vc •Mộtsố ví dụ σvc+Δσf σ’vf=σvc+Δσf=σ’1f σ Lúc phá hoại hc σhc σ’ σ’ = σ =σ’ ≈ 0 hf hf hc 3f 3 Δσf = (σ1-σ3)f 4 σvc σ’vc
2. Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong trường hợpcố kết, thoát nước (CD) trường hợpcố kết, thoát nước (CD) Sét quá cố kết đấtsétcố kếtbìnhthường (NC) Sét cố kếtbìnhthường Vòng tròn Mohr ứng suất tổng = Vòng tròn Mohr ứng suấthiệuquả Sét quá cố kết 5 6 Sét cố kếtbìnhthường Holtz and Kovacs(1981). Holtz and Kovacs(1981). Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong trường hợpcố kết, thoát nước (CD) Quan hệ giữa góc ma sát trong và chỉ số dẻo Đường cong nén nguyên sơ max ’) 3 σ ’/ 1 σ ( σ’ ị τ Quá cố kết cố kếtbìnhthường igiátr ạ nh t đị ’xác σ’p: ứng suấttiềncố kết φ Holtz and Kovacs(1981). PI=LL-PL (LL: liquid limit; PL: plastic limit) σ’ 7 8 Holtz and Kovacs(1981). Chỉ số dẻo
3. Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong Mộtsốứng dụng kếtquả CD trường hợpcố kết, không thoát nước (CU) Holtz và Kovacs(1981). σ = u + σ’ σ σ’ =σ Cuốigiaiđoạncố kết vc vc vc (đẳng hướng σvc = σhc σ σ σ’ σ’ = σ Cường độ chống hc hc 0 hc hc hc cắt thoát nướctại hoặcdị hướng σvc ≠σhc ) hiệntrường σvc σ’vc Đập được xây dựng rấtchậm trên nềnsétyếu σvc + Δσ σ’v=σvc+Δσ m Δu Giai đoạngiatảithẳng Cường độ chống σ σ cắt thoát nướccủa đứng (ứng suất ngang hc hc σ’h σ’h= σhc m Δu ±Δu lõi sét không đổi) (Nén 3 trục) Đập đấtvới dòng thấm ổn định σvc σ’vc σ’ =σ +Δσ Δu Cường độ chống σvc+Δσf vf vc f m f cắt thoát nướctại =σ’1f hiệntrường σhc σ Lúc phá hoại hc σ’hf σ’hf= σhc m Δuf ±Δuf = σ’ 9 Δσf = (σ1-σ3)f 103f Mái đào hoặcmáidốctự nhiên trong đất sét σvc σ’vc Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong trường hợpcố kết, không thoát nước (CU) trường hợpcố kết, không thoát nước (CU) quá cố kết cố kếtbìnhthường Đấtsétcố kếtbìnhthường quá cố kết φ'> φT cố kếtbìnhthường Hiệuquả Tổng quá cố kết quá cố kết Holtz and Kovacs(1981). cố kếtbìnhthường 11 12 Holtz and Kovacs(1981).
4. Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong trường hợpcố kết, không thoát nước (CU) trường hợpcố kết, không thoát nước (CU) Đất sét quá cố kết quá cố kết cố kếtbìnhthường φ'< φT Tổng Hiệuquả Hiệuquả Tổng Hiệuquả Tổng Holtz and Kovacs(1981). 13 Holtz and Kovacs(1981). 14 Đường ứng suất (CU) Đường ứng suất (CU) Holtz and Kovacs(1981). Đất sét qúa cố kết Đấtsétcố kếtbìnhthường Đường ứng suất Kf=σ’hf/σ’vf tổng-uo uo: back pressure Đường ứng Đường ứng suấthiệuquả suấttổng Đường ứng Đường ứng suấthiệuquả suấttổng Holtz and Kovacs(1981). 15 16
5. Góc ma sát trong (CU) Mộtsốứng dụng kếtquả CU ) độ a) Đê được đắplớp 2 ngay sau khi cố kết do trọng lượng lớp1 ( CU m ệ thí nghi ừ b) Mựcnướchồ rút nhanh, không có sự rút nước trong lõi nh t đị Đất đắp Holtz and Kovacs(1981). xác ’ φ 17 18 Holtz and Kovacs(1981). φ’d xác định từ thí nghiệm CD (độ) c) Xây dựng mái đắptrênmáidốctự nhiên TỔNG, σ = Trung hoà, u + Hiệuquả, σ’ Ứng xử của sét bão hoà chịucắt không cố Ngay sau khi tạo kết, không thoát nước (UU) mẫu; trướckhiáp Ứng xử củasét dụng áp suất bão hoà chịucắt buồng Áp suấtdư (mao không cố kết, dẫn) sau khi tạomẫu Đấtsétchế bị không thoát nước (UU) Sau khi áp dụng áp suấtbuồng thuỷ tĩnh (S=100%) Đất sét nguyên dạng, độ nhạy trung bình Trong quá trình chất tảidọctrục Đất sét nguyên dạng, độ nhạycao Khi phá hoại 19 Holtz and Kovacs(1981). 20 Holtz and Kovacs(1981).
6. Ứng xử của sét bão hoà chịucắt không cố Ứng xử của sét bão hoà chịucắt không cố kết, không thoát nước (UU) kết, không thoát nước (UU) Đường bao phá hoạiMohr (ứng suấttổng) Đường bao phá hoại Mohr Ứng suấthiệuquả Ứng suấttổng Không bão hoà bão hoà Chú ý: σ’hf không đổi đốivới 3 vòng tròn Mohr ứng suấttổng 21 22 Holtz and Kovacs(1981). Holtz and Kovacs(1981). Ứng xử của sét bão hoà chịucắt trong T/H Thí nghiệmnénnở hông không cố kết, không thoát nước (UU) Tổng Trung Hiệu hoà quả Ngay sau khi tạovàlắpmẫu, trướckhichất tảidọctrục Trong quá trình chấttảidọctrục Khi bị phá hoại Holtz and Kovacs(1981). 23 Holtz and Kovacs(1981). 24
7. Mộtsố ví dụứng dụng UU Các hệ số áp lựcnướclỗ rỗng CĐCC không thoát •Dướitácdụng củatảitrọng+điềukiện không thoát nướcÆ áp Sét yếu nước lựcnướclỗ rỗng (ALNLR) sẽ xuấthiện trong đất sét bão hoà a) Đập được đắp nhanh trên nền đấtsétyếu nước • Điều quan trọng trong thựctiễnlàcầntínhgiátrị ALNLR CĐCC không thoát nướccủalõisétđầm •Nếu đất bão hoà hoàn toàn, biếnthiênALNLR Δu bằng biến chặt thiên áp suấtbuồng Δσ3. (Δu/ Δσ3 =1) b) Đậpcaođược đắp nhanh mà không thay đổi độ ẩm lõi sét chống thấm •Nếu đấtchưa bão hoà hoàn toàn, sử dụng hệ số B (Skempton) Trong đó, n: độ rỗng; Cv: Hệ số nén củalỗ rỗng ASĐM lớnnhất, C : Hệ số nén củacốt đất hàm của τf sk 25 26 c) Móng đượcxâydựng nhanh trên nềnsét Holtz and Kovacs(1981). Các hệ số áp lựcnướclỗ rỗng Quan hệ B và S •Nếu đất bão hoà hoàn toàn: Cw=CvÆCw/Csk Æ0 Số liệu Đất khác nhau Bụiphasétđầmchặt (lý thuyết) Æ B=1 (tính nén củanướcquánhỏ so vớitính Kaolinite nén củacốt đất) Cát Ottawa Ướt Sét đầm •Nếu đất khô, C /C Æ Æ B=0 (tính nén của ng B Khô v sk ∞ ỗ r Cát Ottawa (lý thuyết) không khí lớnhơn nhiềutínhnéncủacốt đất) ỗ cl • Đấtchưa bão hoà: 0<B<1 ướ cn • Quan hệ B~S là phi tuyến, phụ thuộcloại đấtvà ự áp l trạng thái ứng suất. ố s ệ H Độ bão hoà, S (%) 27 28 (Black và Lee, 1973)
8. Các hệ số áp lựcnướclỗ rỗng Các hệ số áp lựcnướclỗ rỗng • Nén 3 trục(Δσ2=Δσ3), độ lệch ứng suấtq gâyrabiếnthiên •Phương trình Skempton được ứng dụng dựđoán biếnthiên ALNLR: ALNLR do tảitrọng gây ra (công trình đất đắpnhưđê, đập, Δu=1/3*B(Δσ1-Δσ3): đất đàn hồi đường giao thông xây dựng trên nền đấtyếu) • Skempton: ALNLR bao gồm 2 thành phần do: (1) biến thiên ứng suất trung bình và •Cầncóthiếtbị quan trắcALNLR tạihiệntrường để đề (2) biến thiên ứng suấtcắt gây ra phòng sự cố mất ổn định. Δu=B[Δσ3+A(Δσ1-Δσ3)] (đất không hoàn toàn đàn hồi) (biến thiên ALNLR do thay đổi ứng suấttổng khi gia tải trong điềukiện không thoát nước) Cách viết khác: Δu = BΔσ 3 + A()Δσ1 − Δσ 3 A = BA Nếu B=1, S=100%Æ Δu=Δσ3+A(Δσ1-Δσ3) Chú ý: A, B không phảihằng số; phụ thuộcloại đấtvàđường ứng suất. Xem Bảng 11-8 và 11-9 (Holtz và Kovacs, 1981) Chi tiết, xem Phụ lục B-3 (Holtz và Kovacs, 1981) 29 30 Mộtsố ví dụ •Bàitập1: vídụ 11.11, tr. 558 (Holtz and Kovacs) •Bàitập2: vídụ 11.12, tr.567(Holtz and Kovacs) •Bàitập3: vídụ 11.13, tr. 568 (Holtz and Kovacs) •Bàitập4: vídụ 11.14, tr. 603 (Holtz and Kovacs) •Bàitập5: vídụ 11.15, tr. 612 (Holtz and Kovacs) • Xem thêm: – Các ví dụ 11.16÷11.18 (Holtz and Kovacs) –Bổ sung các ví dụ khác nếucần 31