trường đại học giao thông vận tảI
khoa đào tạo sau đại học

bàI tập tin học
Đề tàI :thiết kế gia cố nền đất yếu

GVHD:pgs.ts : nguyễn viết trung
học viên : phan xuân bằng
lớp Cao học XDCT GIAO thông K11

hà nội tháng 9 -2004


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu

Ngày

Time

11/25/18

5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

KIểM TOáN ổN ĐịNH NềN Đắp trên đất yếu
Kết cấu :
Tiêu chuẩn :

Tính
Đường đầu cầu phía Nam
22TCN 244 - 98 - Bộ GTVT Soát

1
0

Số chiều đường thấm :
Tính lún theo sơ đồ :

1- Số liệu tính
b
m
H
L
Hb

=
=
=
=
=


Hmn

=

7,0
1,3
13,349
2,0
7,2
0,0

m
m
m
m
m

(Chiều cao mực nước )

b

c
L

1:m

gr
r

Hb


H
1:m

Lớp số 1

h1

Lớp số 2

h2

Lớp TK

h3

*.Các đặc trưng địa kỹ thuật của nền đất yếu
Các chỉ tiêu
g=
(kN/m3)
Nền đắp 15,00
Lớp số 1 18,60
Lớp số 2 19,10
Lớp TK
0,00
T/bình
18,85

Lớp đất


Cu
(kPa)
0
7,742
17,542
0
12,54

Fi

WL

eo

a
(m2/Kg)

CC

h

E
(kPa)

30
11,07
18,63
0
14,77


32,79
39,73
0

0,83
0,844
0

4,50E-06
2,80E-06
0,00E+00

0,2051
0,2676
0,0000

3,85
3,7
0,0
7,55

98
147
0
122

2 - Kiểm toán điều kiện ổn định
2.1. Kiểm toán điều kiện ổn định không cho phép lún trồi
B
= 30,7

m
B/h
=
4,1
Tra toán đồ Mandel - Salencon hình (3-2):
Nc
=
6,3
=>
qmax = Nc . Cu =
79,62 kPa
q =
g.H=
200,235 kPa
Hệ số an toàn :
F = qmax / q =
0,40
<
1,2
=> Nền đường có khả năng bị lún trồi
2.2. Kiểm toán điều kiện không cho phép trượt cục bộ :

17:44 25/11/2018

Page 2

Lỗ khoan LK1


Dự án :


BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu

Ngày

Time

11/25/18

5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

- Theo phương pháp P.P.Gonstein M.N , hệ số an toàn F xác định theo công thức :
Cu
F=
f. A + B .
g.H
Trong đó :
u = 0
f = tgu = 0
Cu
=

12,54
h/H
=
0,57
=> Tra bảng : B =
6,00
=
0,38
F
<
=> Nền đường có khả năng bị trượt cục bộ
- áp dụng toán đồ Pilot - Moreau:
Giả thiết nền đất yếu là đồng nhất, với Cu= 12,54
Ta có nhân tố ổn định xác định theo công thức :
Cu
N
= -----------------=
0,06
g.H
h/H
=
0,57

1,2

Góc nội ma sát nền đắp:
f2
30o
Tra toán đồ Pilot - Moreau, ta có : F
=

0,56
F
<
1,2
=> Nền đường có khả năng bị trượt cục bộ
Các kết quả kiểm toán đều không đảm bảo do đó phải có biện pháp sử lý thích đáng
3 - Tính lún
3.1. Tính lún tức thời :
Độ lún tức thời được tính với giả thiết là không có sụ thoát nước ra khỏi đất
và xảy ra với thể tích không đổi .
- Độ lún tức thời của điểm M trên mặt nền đất yếu tại tim nền đường , ký hiệu S1 :

g.H
a2
a'
S1 = --------- . --------- . [ rH - (--------)2 . r'H ]
E
a - a'
a
Trong đó
h
=
a' =
h / a' =

r'H =
E
=
x/a =


7,55
7
1,08

0,37
122
0,00

Độ lún ứng với các chiều cao Hi
Hi (m)
13
14
15

a
15,13
15,75
16,38

h/a
0,499
0,479
0,461

x/a
0,00
0,00
0,00

rH

0,120
0,120
0,120

S1
1,837
2,293
2,766

3.2. Tính độ lún cố kết :
3.2.1. Xác định các hệ số ảnh hưởng của ứng suất theo chiều sâu :
=>

c =

16,68625

Hệ số ảnh hưởng các lớp

17:44 25/11/2018

Page 3

Lỗ khoan LK1


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu

Lớp đất

dày lớp
(m)
1,283
Lớp số 1 1,283
1,283
1,233
Lớp số 2 1,233
1,233
0,000
Lớp TK
0,000
0,000

Z
(m)
0,642
1,925
3,208
4,467
5,700
6,933
7,550
7,550
7,550

Ngày

Time


11/25/18

5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

c/z

b/z

c/b

I /2

I

26,005
8,668
5,201
3,736
2,927
2,407
2,210

2,210
2,210

10,909
3,636
2,182
1,567
1,228
1,010
0,927
0,927
0,927

2,384
2,384
2,384
2,384
2,384
2,384
2,384
2,384
2,384

0,500
0,500
0,500
0,483
0,478
0,475
0,474

0,474
0,474

1,000
1,000
1,000
0,965
0,955
0,950
0,949
0,949
0,949

3.2.2. Tính độ lún cố kết của nền đất yếu dưới nền đắp theo phương pháp cộng lún các lớp .
Để xác định chiều cao phòng lún, ta tính độ lún cụ thể ứng với 3 chiều cao H = 4,5 & 6m
rồi vẽ biểu đồ quan hệ giữa độ lún S và chiều cao nền đắp H .
Tính độ lún theo công thức :

s 'voi + Dq

Cci
Sc =

ồ --------1

{

.hi.lg --------------------

}


s 'pi

1+eoi

Trong đó
hi:
Cci :

Chiều cao của lớp đất thứ i
Chỉ số nén lún lớp đất thứ i
Do không có đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý của đất nền, nên phải tính
chỉ số nén lún theo công thức :
CC = 0.009*(WL - 10) (Cho riêng lớp TK)

eoi :

Độ rỗng ban đầu của lớp đất thứ i

s'voi :

áp lực thẳng đứng ban đầu của lớp đất thứ i
bằng trọng lượng của các lớp đất phía trên đến giữa lớp tính toán

Dq = Ii.g.H Tải trọng của nền đắp gây ra ở lớp thứ i có xét đến hệ số ảnh hưởng
theo toán đồ Osterberg .
Độ lún ứng với H1 =
Lớp đất

Lớp số 1


Lớp số 2

Lớp TK

dày lớp

Cao độ

(m)
1,283
1,283
1,283
1,233
1,233
1,233
0,000
0,000
0,000

(m)
0,642
1,925
3,208
4,467
5,700
6,933
7,550
7,550
7,550


Cci
1+eci
0,112
0,112
0,112
0,145
0,145
0,145
0,000
0,000
0,000

13

m

I.g

Dq = I.g.H1

15,000
15,000
15,000
14,480
14,331
14,253
14,228
14,228
14,228


Tổng cộng:

17:44 25/11/2018

195,000
195,000
195,000
188,241
186,304
185,288
184,966
184,966
184,966

s 'voi
5,518
16,555
27,592
38,722
49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

s 'pi

s 'voi + Dq


Dhi

5,518
16,555
27,592
38,722
49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

s'pi
36,337
12,779
8,067
5,861
4,730
4,029
3,770
3,770
3,770

0,2244
0,1592
0,1304
0,1374
0,1208
0,1083
0,0000

0,0000
0,0000

0,7044

Page 4

(m)

Lỗ khoan LK1


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu

Độ lún ứng với H2 =
Lớp đất

Lớp số 1

Lớp số 2

Lớp TK

dày lớp

Cao độ


(m)
1,283
1,283
1,283
1,233
1,233
1,233
0,000
0,000
0,000

(m)
0,642
1,925
3,208
4,467
5,700
6,933
7,550
7,550
7,550

Cci
1+eci
0,112
0,112
0,112
0,145
0,145
0,145

0,000
0,000
0,000

Ngày

Time

11/25/18

5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

14

m

I.g

Dq = I.g.H1

s 'voi


s 'pi

s 'voi + Dq

Dhi

15,000
15,000
15,000
14,480
14,331
14,253
14,228
14,228
14,228

210,000
210,000
210,000
202,721
200,635
199,540
199,194
199,194
199,194

5,518
16,555
27,592
38,722

49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

5,518
16,555
27,592
38,722
49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

s'pi
39,055
13,685
8,611
6,235
5,017
4,262
3,983
3,983
3,983

0,2289
0,1634
0,1345

0,1422
0,1254
0,1127
0,0000
0,0000
0,0000

Tổng cộng:

0,7257

Độ lún ứng với H3 =
Lớp đất

Lớp số 1

Lớp số 2

Lớp TK

dày lớp

Cao độ

(m)
1,283
1,283
1,283
1,233
1,233

1,233
0,000
0,000
0,000

(m)
0,642
1,925
3,208
4,467
5,700
6,933
7,550
7,550
7,550

Cci
1+eci
0,112
0,112
0,112
0,145
0,145
0,145
0,000
0,000
0,000

(m)


15

m

I.g

Dq = I.g.H1

s 'voi

s 'pi

s 'voi + Dq

Dhi

15,000
15,000
15,000
14,480
14,331
14,253
14,228
14,228
14,228

225,000
225,000
225,000
217,201

214,966
213,793
213,422
213,422
213,422

5,518
16,555
27,592
38,722
49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

5,518
16,555
27,592
38,722
49,945
61,168
66,780
66,780
66,780

s'pi
41,773
14,591
9,155

6,609
5,304
4,495
4,196
4,196
4,196

0,2331
0,1674
0,1383
0,1468
0,1297
0,1168
0,0000
0,0000
0,0000

Tổng cộng:

0,7457

(m)

3.2.3 Độ lún tổng cộng :
H(m)
Sc
Si
S = Sc + Si
S = H - 13,349


13
0,7044
1,837
2,5415
-0,35

14
0,7257
2,293
3,0183
0,651

15
0,7457
2,766
3,5122
1,651

3.2.4 Xác định chiều cao phòng lún :
Dựa vào kết quả ở trên ta vẽ biểu đồ quan hệ
giữa độ lún S và chiều cao đất đắp H
Từ hình vẽ cho thấy để cho nền đường
có chiều cao ổn định lâu dài là :13,349
trên mặt đất tự nhiên, cần phải đắp nền
đường cao khoảng : 18,7
m.
với độ lún tương ứng khoảng :
S=
5,33
m

Vậy, chiều cao phòng lún của nền đường
là :
Hpl =
18,7
m.

17:44 25/11/2018

Page 5

S=f(H)

S= H-13.349

Lỗ khoan LK1


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu

Ngày

Time

11/25/18

5:43 CH


Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

4. Chọn biện pháp và tính toán xử lý bảo đảm điều kiện ổn định
4.1. Chọn biện pháp:
Nghiên cứu biện pháp đắp theo nhiều giai đoạn có bệ phản áp
và có tăng cường tốc độ có kết của nền đất yếu bằng cọc cát
4.1.1 Các thông số nền đất yếu khi tiến hànhphân kỳ giai đoạn thi công:
- Chiều cao đất đắp kể cả bù lún là H1 =
18,7 m

- Giai đoạn một khi đất chưa cố kết thì chiều cao đất dắp lớn nhất có thể đạt được
tương ứng với các thông số Cu & f trung bình của nền đất yếu nêu trên
- Giai đoạn hai trở đi thì đất đã bắt đầu thực hiện quá trình cố kết thì Cu lấy theo thí nghiệm
o
nén ba trục và góc nội ma sát đạt được f là 11
o

Cu1=
20,6 KPa
f=
11
4.1.2. Tính toán độ có kết của nền đất theo thời gian khi sử dụng bấc thấm:
Bấc thấm được bố trí theo mạng hình tam giác với khoảng cách S :
Chiều sâu cắm bấc thấm L:


1,3 m
9m

Quan hệ giữa thời gian có kết và độ có kết được thể hiện bằng quan hệ sau:

t

2
De De 3
1
ln . ln
8Ch d w 4 1 U h

Trong đó:
De: Đường kính trụ tròn đất được cố kết

De = 1.05*S =
1,365 m
dw: Đương kính tương đương của bấc thấm
dw = (a+b)/2 =
0,065 m
Ch : Hệ số cố kết theo phương ngang của nền đất
Ch = 2Cv = 5,2E-08 m2/s
Uh: Độ cố kết theo phương ngang của nền đất
(bỏ qua độ cố kết theo phương đứng vì rất nhỏ)
t (s)
2,6E+06
(tháng)
1

U
22%

7,8E+06 1,6E+07
3
6
53%
78%

2,3E+07
9
90%

3,4E+07
13
96%

4.2 Xây dựng nền đắp theo nhiều giai đoạn
a/ Tính chiều cao đất đắp cho phép ở giai đoạn I :
* Chiều cao đất đắp cho phép ở giai đoạn I (H1) được xác đinh :
(p + 2) .Cu0
H1 =
----------------=
3,58 m
g.F
Vậy ta có thể lấy chiều cao đất đắp ở giai đoạn I là : H1
* Kiểm toán về lún trồi:
H1
=
1,70

B
=
62,6
m
B/h
=
8,3
Tra toán đồ Mandel - Salencon (hình 8 - TCN 244 - 98):
Nc
=
8,3
Nc.Cu0

17:44 25/11/2018

Page 6

=

3,6E+07
14
97%

3,9E+07
15
98%

F=

1,2


4,1E+07 6E+07
16
24
98% 100%

1,70 m

Lỗ khoan LK1


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu
F =

=

----------------g . H1

4,09

>

Ngày

Time

11/25/18


5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

1,2

O.K !

* Kiểm toán điều kiện ổn định chống trượt cục bộ với chiều cao H1
áp dụng toán đồ Pilot - Moreau
N = Cu0/(g. H1) =
0,49
h / H1
=
Tra toán đồ Pilot - Moreau, ta có : F
N0.2
=
1,10
N0.3

=

1,60


N0.24

=

1,30

4,44

=
1,30
F
>
1,2
=> Đảm bảo yêu cầu ổn định không cho phép trượt cục bộ
* Thời gian chờ giữa giai đoạn 1 và giai đoạn 2 là 3 tháng => Độ có kết U =
=> Lực dính không thoát nước Cu tăng trung bình là :
DCu = 1/2 g . H1 . U . tgcu =
1,32 kPa
Cu2
= Cu1 + DCu
= 21,92 kPa

53%

b/ Tính chiều cao đất đắp cho phép ở giai đoạn II :
Cao độ đất đắp giai đoạn II có thể giả thiết đạt đến cao độ :
H2
=
3,00 m

* Kiểm toán về lún trồi:
B
=
60,9
m
B/h =
8,1
Tra toán đồ Mandel - Salencon (hình 8 - TCN 244 - 98):
Nc
=
8,2
Nc.Cu2
=
4,00
>
=>
F =
----------------g . H2
=>

1,2

O.K !

* Kiểm toán điều kiện ổn định chống trượt cục bộ với chiều cao H2
áp dụng toán đồ Pilot - Moreau
N = Cu2/(g. H2) =
0,49
h / H2
=

2,52
Tra toán đồ Pilot - Moreau, ta có :
=
1,61
F
>
1,2
=> Đảm bảo yêu cầu ổn định không cho phép trượt cục bộ
* Thời gian chờ giữa giai đoạn 2 và giai doạn 3 là 3 tháng => Độ có kết U =
DCu

= g . (H2-H1) . U . tgfcu =
Cu3
= Cu2 + DCu =

78%

2,96 kPa
24,87 kPa

c/ Tính chiều cao đất đắp cho phép ở giai đoạn III :
Cao độ đất đắp giai đoạn III có thể giả thiết đạt đến cao độ :
H3
=
5,80 m
* Kiểm toán về lún trồi:
=>

17:44 25/11/2018


B

=

53,4

Page 7

m

Lỗ khoan LK1


Dự án :

BàI TậP TIN HọC
Thiết kế gia cố đất yếu
B/h =
7,1
Tra toán đồ Mandel - Salencon (hình 8 - TCN 244 - 98):
Nc
=
7,8
Nc.Cu3
=
2,22
>
=>
F=
----------------g . H3


Ngày

Time

11/25/18

5:43 CH

Tính :

Kiểm tra :

PH. X. B

PGS.TS.N .V. T

1,2

O.K !

1,70
3
3,00
3
5,80

m
tháng
m

tháng
m

* Kiểm toán điều kiện ổn định chống trượt cục bộ
áp dụng toán đồ Pilot - Moreau
N = Cu3/(g. H3) =
0,29
L/H3
=
0,34
h / H3
=
1,30
Tra toán đồ Pilot - Moreau, ta có : F
N0.2
=
1,16
N0.3

=

1,68

N0.27

=

1,52

=

1,52
F
>
1,2
=> Đảm bảo yêu cầu ổn định không cho phép trượt cục bộ

5. Kết luận :
Nền được xây dựng theo 3 giai đoạn :
+ giai đoạn I : Đắp đất đến độ cao
Chờ cho đất nền cố kết
+ giai đoạn II : Đắp đất đến độ cao
Chờ cho đất nền cố kết
+ giai đoạn III : Đắp đất đến độ cao

Hđ(m)

t (tháng)

17:44 25/11/2018

Page 8

Lỗ khoan LK1