Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị BÀI TẬP LỚN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG I Số liệu đề I.1 Số liệu hình học - Quy mô mặt cắt ngang đường: + Bề rộng mặt đường: 2x 10 m + Lề đường: 2x0,5 m + Bề rộng đường: 24,0 m + Ta luy đắp thông thường 1:1,75 Nền đắp cát có γw= 18kN/cm3; c=0,5kN/cm2; φ=25o Chiều cao đắp a= 4,5m Các thông số đất ( Địa chất dự án đường Lê Quý Đôn – Thái Bình) S T T Đoạn tuyến Tên lớp địa chất Phân lớp Chiều dày tính toán (m) Thông số đất c γw(kN/cm3) (kN/cm2) φ (độ) 7,9 17,1 5,6 Lớp 2,2 17,5 10,5 I Lớp 4,1 18 Lớp ∞ 16,7 8,1 Ghi chú: + Lớp 1: Đất trồng trọt, đất lấp (không xét tới) + Lớp 2: Sét pha, sét xám mày nâu, nâu vàng, nâu gụ, xám vàng, trạng thái dẻo mềm, có chỗ dẻo chảy + Lớp 3: Cát hạt bụi, có chỗ hạt nhỏ, màu xám tro, lẫn hữu xem kẹp sét pha Trạng thái bão hòa nước + Lớp 4: Bùn sét pha màu xám nâu, lẫn hữu cơ, vỏ sò, xen kẹp cát pha I.2 Tải trọng thiết kế: a/ Tải trọng thân đắp: Dựa kích thước hình học b/ Tải trọng xe tính toán: Coi qx= 15,15 kN/m2 tải mặt đường Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị II Các yêu cầu thiết kế Kiểm tra ổn định đường theo phương pháp mặt trượt trụ tròn (có sử dụng phần mềm hỗ trợ tính toán) III Phương pháp tính toán: Ta sử dụng phương pháp mặt trượt trụ tròn để tính toán ổn định đường - Khối đất ta luy ổn định trượt theo mặt trượt trụ tròn Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị Xét toán phẳng, phân khối đất trượt hình trụ tròn thành mảnh hình vẽ giả thiết trượt khối trượt lúc mảnh lực ngang tác dụng lên nhau; trạng thái giới hạn xảy mặt trượt Mỗi mảnh trượt i chịu tác dụng trọng lượng thân Pi; Pi phân làm hai thành phần: Lực tiếp tuyến gây trượt Ti=Pisinαi lực pháp tuyến Ni=Picosαi gây lực ma sát Nitanφi với tanφi hệ số ma sát với lực dính cili thành phần cản trở trượt Bỏ qua tác dụng động đất So sánh tổng momen tâm O lực gây trượt với tổng momen cnar trở trượt ta biết mức độ ổn định taluy mặt trượt giả thiết (O;R) cụ thể hệ số ổn định K xác định theo công thức: Trên xác định trị số K cho mặt trượt bất kỳ, chưa mặt trượt nguy hiểm Tức mặt trượt gây trị số K nhỏ (K min) Do giả thiết nhiều mặt trượt trị số Kmin xác định tin cậy Dựa theo kinh nghiệm tính toán ổn định vô số mía ta luy người ta tổng kết số cách tìm mặt trượt nguy hiểm nhằm giảm thời gian mò mẫm trình tìm KminTa dùng cách dựa vào đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm hình dưới: Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị Chọn từ 3-5 điểm đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm làm tâm trượt xác định trị số Kmin IV Kết tính toán: a) Xác định đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm ứng với chiều cao đắp H=4,5m, với taluy 1:1,75 có hình dưới: Quy đổi tải trọn xe thành lớp đất đắp có chiều cao : Hđ = 15,15/18 = 0.84 (m) b) Xác định trị số Kmin: Lấy tâm trượt ứng với bán kính nằm đường quỹ tích tâm trượt : (O1;R1); (O2;R2) (O3;R3) Lần lượt tính hệ số Ki ứng với mặt trượt tương ứng để xác định trị số Kmin Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị - Trường hợp 1: Mặt trượt ứng với (O1;R1)=(O1;R1 = 8m ) Tâm trượt O1 Bán kính R = 8.0 m Mảnh i Thể tích mảnh I (m3) Ở đất Ở lớp đắp 4.58 6.34 0.47 Góc α Li trọng lượng Picosαitgϕι + cili Pisinαi độ m KN KNm KNm 65 37 5.16 2.53 82.44 122.35 18.85 40.13 74.70 73.60 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị 4.32 2.04 0.17 0 2.43 3.34 3.27 1.76 0.59 21 22 33 2.15 2.02 2.03 1.62 1.56 120.29 95.17 60.29 30.80 10.33 38.16 34.34 29.58 20.97 17.58 43.09 9.94 9.43 11.53 5.62 TỔNG 199.61 227.90 = 199.61/227.9 = 0.88 - Trường hợp 2: Mặt trượt ứng với (O2;R2)=(O2;R2 = 8m ) Tâm trượt O2 Bán kính R = 11.0 m Mảnh i Thể tích mảnh I (m3) Ở đất đắp Ở lớp Ở lớp Góc α Li trọng lượng Picosαitgϕι + cili Pisinαi độ m KN KNm KNm 10 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị 4.81 0 66 4.98 7.34 0.84 45 2.87 3.04 3.71 1.29 33 2.36 0.79 4.4 1.34 20 2.14 0.17 4.4 2.41 2.03 4.4 2.71 4.4 2.25 12 2.05 4.4 1.03 23 2.17 0 2.71 0.97 0 33 43 1.79 1.93 86.58 146.82 142.87 115.34 123.44 125.78 117.50 95.54 47.43 16.98 TỔNG K = 318.61/420.67 = 0.76 - Trường hợp 3: Mặt trượt ứng với (O3;R3)=(O3;R3 = 14 m ) 18.93 44.55 36.87 33.35 37.51 38.69 35.36 27.06 24.32 21.99 318.61 79.07 103.78 77.77 39.43 19.30 2.19 24.42 37.31 25.82 11.57 420.67 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị Tâm trượt O3 Bán kính R = 14.0 m Thể tích mảnh I (m3) Mảnh Ở Ở i Ở đất lớp lớp đắp 5.48 0 8.95 1.44 0.8 6.68 4.29 3.3 4.39 4.4 5.2 2.11 4.4 6.3 0.2 4.4 4.4 6.8 Góc α Li trọng lượng Picosαitgϕι + cili Pisinαi độ m KN KNm KNm 67 50 5.15 98.64 3.12 186.30 20.57 49.39 90.78 142.66 38 2.56 210.98 51.16 129.83 29 2.28 217.04 58.41 105.17 20 2.12 209.12 60.46 71.49 11 2.04 194.36 58.70 37.07 61.37 10.45 199.76 Trường Đại Học Xây Dựng Bộ môn Đường ô tô đường đô thị 6.7 4.4 2.01 6.0 4.4 14 2.06 4.6 10 4.4 22 2.17 2.6 11 4.4 32 2.35 12 3.1 0.3 41 1.98 13 1.16 49 2.13 197.78 60.61 17.23 185.54 55.39 44.86 161.06 45.94 60.31 123.98 32.35 65.67 59.65 20.30 TỔNG 13.85 4.10 572.30 39.118 15.315 829.95 K = 572.3/829.95 = 0.70 III KẾT LUẬN Sau tính toán ổn định đường theo phương pháp mặt trượt trụ tròn thấy hệ số ổn định K nhỏ [ Kôđ ] = 1.2 Do đường bị ổn định Một số phương pháp xử lí : - Gia cố vải địa kĩ thuật - Vét thay đất, thay đổi kích thước mặt cắt ngang