Mô đun tổng biến dạng của đất là gì năm 2024

Môđun tổng biến dạng là tỉ số giữa ứng suất nén và biến dạng tương đối ζzcủa đất khi nén đất trong điều kiện không nở hông (Eo = σz/; trong đó \= ), được đo bằng kG/cm2, trong đó Δh là lượng giảm chiều cao, h là chiều cao ban đầu của mẫu. MTBD của đất cũng giống như môđun đàn hồi của vật rắn, nhưng đất có biến dạng dư đáng kể, gấp bội biến dạng đàn hồi; vì vậy gọi là “tổng” để chỉ cả hai loại biến dạng. Quan hệ tỉ lệ thuận tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng tương đối trong đất (loại sét và loại cát) chỉ tồn tại trong phạm vi tải trọng hạn chế, hơn kém không nhiều so với tải trọng phần lớn các công trình xây dựng (1 – 3 kG/cm2); vượt quá giới hạn đó, liên hệ trở thành phi tuyến rõ rệt. Đất càng chặt, càng khô cứng, Eo càng lớn; hòn và hạt càng to, Eo càng cao. MTBD được xác định bằng những thí nghiệm đất ở hiện trường, hoặc bằng thí nghiệm trong phòng đối với các mẫu lấy từ vết lộ, hố đào, lỗ khoan; là một trong những chỉ tiêu cơ bản để tính toán độ lún của nền móng công trình.

Xác định mô đun biến dạng Eo của nền đất theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT và xuyên tĩnh CPT.

A- Đối với đất rời

1- Xác định mô đun biến dạng Eo theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

Công thức: Eo = k.N60 (kPa)

trong đó:

+ k: hệ số phụ thuộc loại đất

• đối với cát lẫn bụi, sét: k = 500,
• đối với cát sạch, cố kết bình thường (OCR = 1): k = 1000,
• đối với cát sạch, quá cố kết: k = 1500.

+ N60: giá trị kháng xuyên đã hiệu chỉnh:

+ CE : hệ số hiệu quả phụ thuộc vào loại và chất lượng thiết bị, CE = 0,5 -1,0 (các thiết bị thí nghiệm ở Việt Nam nên lấy CE = 0,5 – 0,7)

+ CN: hệ số hiệu chỉnh theo độ sâu

+ σ’v: ứng suất hữu hiệu của đất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại độ sâu thí nghiệm (còn gọi là ứng suất lớp phủ hữu hiệu trên vị trí thí nghiệm. Có thể lấy giá trị trung bình ở độ sâu giữa lớp đất (đối với lớp cuối cùng, có thể lấy theo độ sâu đỉnh lớp). Đơn vị: kPa.

• lớp đất nằm trên mực nước ngầm: σ’v = γ.z (kPa)
• lớp đất nắm dưới mực nước ngầm: σ’v = (γbh – γn).z = γđn.z (kPa)
• γ: trọng lượng riêng của đất trên mực nước ngầm
• γbh: trọng lượng riêng bão hòa của đất dưới mực nước ngầm
• γn: trọng lượng riêng của nước
• γđn: trọng lượng riêng đẩy nổi của đất dưới mực nước ngầm
• z: độ sâu thí nghiệm

+ N: giá trị xuyên tiêu chuẩn NSPT trong lớp đất

2- Xác định mô đun biến dạng Eo theo kết quả xuyên tĩnh CPT

Công thức: Eo = α.qc (kG/cm2)

trong đó:

+ α: hệ số phụ thuộc vào loại đất và khoảng giá trị qc

+ hoặc xác định theo độ chặt tương đối D (%) theo công thức α = 10(1,09-0,0075D)

B- Đối với đất dính, đất bùn yếu

1- Xác định mô đun biến dạng Eo theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

+ Đất dính có chỉ số dẻo thấp (IP < 30): Eo = (860 – 15.IP).N60 (kPa)

+ Đất dính có chỉ số dẻo cao (IP ≥ 30): Eo = k.410.N60 (kPa)

trong đó:

+ k: hệ số điều chỉnh theo hệ số rỗng ban đầu e0 của đất.

2- Xác định mô đun biến dạng Eo theo kết quả xuyên tĩnh CPT

Tương tự như đối với đất rời.

C- Ví dụ tính toán

1- Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

Cho trụ địa chất như hình vẽ. Yêu cầu xác định mô đun biến dạng Eo cho các lớp đất.

+ Lớp 1: Lớp sét mặt, dày 3m, γ = 18 KN/m3, IP = 19.5, eo = 1.125, N = 4

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z1 = h1/2 = 3/2 = 1,5 (m): σ’v = γ.z1 = 18.1,5 = 27 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 27)1/2 = 1,883

N60 = CE.CN.N = 0,7.1,883.4 = 5,273

Chọn N60 = 5

Do chỉ số dẻo IP = 19,5 < 30

Vậy Eo = (860 – 15.IP).N60 = (860 – 15.19,5).5 = 2837,5 (kPa)

Chọn Eo = 2830 (kPa) = 2830 (KN/m2)

+ Lớp 2: Lớp bùn sét màu xám xanh đen, chảy-dẻo chảy, dày 5m, γđn = 5.9 KN/m3, IP = 30.3, eo = 1.759, N = 1

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z2 = h1 + h2/2 = 3 + 5/2 = 5,5 (m):

σ’v = γ.h1 + γđn.h2/2 = 18.3 + 5,9.5/2 = 68,75 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 68,75)1/2 = 1,18

N60 = CE.CN.N = 0,7.1,18.1 = 0,826

Chọn N60 = 1

Do chỉ số dẻo IP = 30,3 > 30

Do eo = 1,759, tra bảng có k = 2

Vậy Eo = k.410.N60 = 2.410.1 = 820 (kPa) = 820 (KN/m2)

Lớp 3: Lớp sét lẫn cát-sỏi sạn màu xám nâu, dẻo mềm, dày 4m, γđn = 8.3 KN/m3, IP = 21.1, eo = 1.053, N = 5

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z3 = h1 + h2 + h3/2 = 3 + 5 + 4/2 = 10 (m):

σ’v = γ.h1 + γđn.h2 + γđn.h3/2 = 18.3 + 5,9.5 + 8,3.4/2 = 100,1 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 100,1)1/2 = 0,978

N60 = CE.CN.N = 0,7.0,978.5 = 3,423

Chọn N60 = 3

Do chỉ số dẻo IP = 21,1 < 30

Vậy Eo = (860 – 15.IP).N60 = (860 – 15.21,1).3 = 1630,5 (kPa)

Chọn Eo = 1630 (kPa) = 1630 (KN/m2)

Lớp 4: Lớp sét nửa béo, màu nâu đỏ – xám vàng, dẻo cứng – nửa cứng, dày 6m, γđn = 8.9 KN/m3, IP = 25.7, eo = 0.949, N = 15

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z4 = h1 + h2 + h3 + h4/2 = 3 + 5 + 4 + 6/2 = 15 (m):

σ’v = γ.h1 + γđn.h2 + γđn.h3 + γđn.h4/2 = 18.3 + 5,9.5 + 8,3.4 + 8,9.6/2 = 143,4 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 143,4)1/2 = 0,817

N60 = CE.CN.N = 0,7.0,817.15 = 8,58

Chọn N60 = 9

Do chỉ số dẻo IP = 25,7 < 30

Vậy Eo = (860 – 15.IP).N60 = (860 – 15.25,7).9 = 4270,5 (kPa)

Chọn Eo = 4270 (kPa) = 4270 (KN/m2)

Lớp 5: Lớp cát hạt mịn, dày 11m, γđn = 8.2 KN/m3, N = 18

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z5 = h1 + h2 + h3 + h4 + h5/2 = 3 + 5 + 4 + 6 + 11/2 = 23,5 (m):

σ’v = γ.h1 + γđn.h2 + γđn.h3 + γđn.h4 + γđn.h5/2 = 18.3 + 5,9.5 + 8,3.4 + 8,9.6 + 8,2.11/2 = 215,2 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 215,2)1/2 = 0,667

N60 = CE.CN.N = 0,7.0,667.18 = 8,405

Chọn N60 = 8

Với N = 18, tra bảng thấy ứng với lớp cát chặt vừa => k = 1000

Vậy Eo = k.N60 = 1000.8 = 8000 (kPa) = 8000 (KN/m2)

Lớp 6: Lớp cát hạt trung, γđn = 8.4 KN/m3, N = 34

Chọn CE = 0,7

Ứng suất lớp phủ tại độ sâu z6 (độ sâu thí nghiệm lấy từ đỉnh lớp 6 xuống thêm 3m):

z6 = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + 3 = 3 + 5 + 4 + 6 + 11 + 3 = 32 (m):

σ’v = γ.h1 + γđn.h2 + γđn.h3 + γđn.h4 + γđn.h5 + γđn.3 = 18.3 + 5,9.5 + 8,3.4 + 8,9.6 + 8,2.11 + 8,4.3 = 285,5 (kPa)

CN = (95,76 / σ’v)1/2 = (95,76 / 285,5)1/2 = 0,579

N60 = CE.CN.N = 0,7.0,579.34 = 13,784

Chọn N60 = 14

Với N = 34, tra bảng thấy ứng với lớp cát chặt => k = 1000

Vậy Eo = k.N60 = 1000.14 = 14000 (kPa) = 14000 (KN/m2)

2- Theo kết quả xuyên tĩnh CPT

a- Xác định mô đun biến dạng Eo của đất sét pha có kết quả CPT: qc = 2460 kPa.

Ta có: qc = 2450 kPa = 24,5 kG/cm2.

Tra bảng ứng với trường hợp: Sét pha, chặt cứng. qc > 15 kG/cm2, α = (5 – 8)

Vậy Eo = α.qc = (5 – 8).2450 = 12250 – 19600 (kPa)

b- Xác định mô đun biến dạng Eo của đất cát mịn có kết quả CPT: qc = 8200 kPa.

Ta có: qc = 8200 kPa = 82 kG/cm2.

Tra bảng ứng với trường hợp: Cát, chặt vừa. qc > 20 kG/cm2, α = (1,5 – 3)

Vậy Eo = α.qc = (1,5 – 3).8200 = 12300 – 24600 (kPa)

c- Nhận xét

Cách xác định mô đun biến dạng Eo theo kết quả CPT cho kết quả biến thiên trong khoảng khá rộng. Việc chọn lựa giá trị Eo còn mang tính kinh nghiệm.

E0 của đất là gì?

Eo đất là một dải đất hẹp nối hai vùng đất lớn hơn lại với nhau và được bao bọc bởi hai khối nước ở hai bên. Đây là loại đối tượng địa lý hiện diện tại nhiều nơi trên thế giới, trong đó eo đất Panama và eo đất Suez được biết đến nhiều nhất.

Mô đun E là gì?

Mô đun Young (E): mô tả đàn hồi dạng kéo, hoặc xu hướng của một vật thể bị biến dạng dọc theo một trục khi các lực kéo được đặt dọc theo trục đó; nó được định nghĩa bằng tỷ số giữa ứng suất kéo cho biến dạng kéo. Nó cũng thường được kể đến một cách đơn giản bằng tên mô đun đàn hồi.

Độ lún của nền đất là gì?

Tính độ lún: - Độ lún của nền đường đắp trên đất yếu là độ lún tổng cộng của đất yếu sau khi kết thúc lún dưới tác dụng của tải trọng S = S + S (S, là độ lún tức thời, S, là độ lún cố kết).

Mô đun đàn hồi của nền đường là gì?

Mô đun đàn hồi là độ dốc của đường cong ứng suất biến dạng. Trong phạm vi tỷ lệ tuyến tính của ứng suất và biến dạng. Mô đun càng lớn, vật liệu càng cứng hoặc biến dạng đàn hồi càng nhỏ do tác dụng của một ứng suất nhất định. Mô đun là một tham số thiết kế quan trọng được sử dụng để tính toán độ võng đàn hồi.