TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG CHƯƠNG GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG Tổng quan dạng phá hoại mái dốc đường: Căn vào phương thức dịch chuyển đất đá sườn dốc mái dốc, đường sườn dốc bị phá hoại theo hình thức đây: 1.1 Sụt lở: Là tượng đất đá sườn dốc mái dốc chuyển động phía khơng theo mặt tựa rõ rệt khơng trì ngun khối (Hình) 1.2 Trượt: Là tượng di chuyển khối đất đá theo mặt trượt thuận theo hướng dốc địa hình Trong trình trượt, khối đất đá khơng bị xáo trộn Có dạng trượt sau:  Trượt theo mặt phẳng:  Trượt theo vòng cung đơn giản: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG  Trượt theo vòng cung phức tạp: 1.3 Trượt dòng: Là thân khối trượt bị xáo động di chuyển phần hay toàn chất lỏng Trượt dòng thường xảy đất yếu bão hồ nước áp lực lỗ rỗng tăng đủ để làm toàn độ bền chống cắt Mặt trượt thực khơng có hay biểu lúc (Hình 5) Các phương pháp đánh giá ổn định mái dốc taluy đường: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG 2.1 Phương pháp phân mảnh cổ điển mặt trượt trụ tròn: Phương pháp mặt trượt trụ tròn ứng dụng để tính tốn ổn định mái dốc khi: Mái dốc đồng nhất, cấu tạo từ đất dính với giả thiết ổn định mái dốc trượt theo mặt trượt trụ tròn gần giống trụ tròn  Phương pháp Fellenius (1926): Fellenius đưa giả thiết: Khi trượt, khối trượt trượt lúc Do đó, mảnh khơng có lực ngang tác dụng lên nhau, trạng thái giới hạn xảy mặt trượt Hệ số ổn định K xác định công thức: in K �Mi giu i 1 in �M i 1 in  i truot �P cos  tg i 1 in i i �P sin  i 1 i i i  Ci li  Wi Zi R Trong đó: li : chiều dài phần đất đoạn mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i ci : lực dính phần đất đoạn mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i tangφi : hệ số ma sát phần đất đáy mặt trượt thuộc phạm vi mảnh thứ i Wi = (0.1 ÷ 0.2).Pi : tuỳ theo ý nghĩa quan trọng cơng trình thiết kế phải xác định lực động đất theo “ Quy chuẩn Xây dựng “ theo Tiêu chuẩn ngành (22TCN – 221 – 95) Ta có thêm vào tiêu chuẩn 22TCN-262-2000 để xác định xác  Phương pháp Bishop (1955): Phương pháp Bishop tính tốn tương tự phương pháp Fellenius, khác mảnh trượt Bishop có xét thêm lực đẩy ngang Ei 1 Ei 1 tác dụng từ phía mảnh trượt (khơng quan tâm đến vị trí điểm đặt lực này) GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Nhằm đơn giản hoá, Bishop giả thiết lực: E i+1 = Ei-1 trạng thái cân thì: m  E i i m   Ei 1  Ei   0 1 Hệ số ổn định K tính tốn theo cơng thức: n n � � Pi tgi  c l mi M � i i � � � i giu cos  i � K  n1  n � Z � � M i truot Pi sin  i  Wi i � � � � R� 1 � Với: 1 � � mi  � 1 tgi tg i � � K � Theo cơng thức tính hệ số ổn định taluy ứng với mặt trượt tròn cho theo phương pháp Bishop 2.2 Lựa chọn phương pháp đánh giá ổn định đường: Việc lựa chọn phương pháp để đánh giá độ ổn định đường phụ thuộc vào mức độ quan trọng đường, phụ thuộc vào địa hình thiên nhiên phụ thuộc vào địa chất đường Trên thực tế thường sử dụng phương pháp phân mảnh cổ điển để nghiệm toán mức độ ổn định học thiết kế độ dốc mái taluy Phương pháp W.Fellenius người Thụy Điển đề xuất năm 1926 với giả thiết cụ thể: - Khối đất taluy ổn định trượt theo mặt trượt hình trụ tròn - Cả khối trượt trượt lúc mảnh khơng có lực ngang tác dụng lên (không xô đẩy, cản trở nhau) - Trạng thái giới hạn xảy mặt trượt Theo kinh nghiệm phương pháp phân mảnh cổ điển tương đối phù hợp với trường hợp taluy đất dính (c>0) Ngồi phương pháp dùng trường hợp đất khơng đồng nhất, trường hợp mái taluy có độ dốc cấu tạo thay đổi, trường hợp đánh giá ổn định sườn dốc tự nhiên Để xét đến thực tế khối trượt có tác dụng lên Bishop (1955) thêm lực đẩy ngang Ei+1 Ei-1 tác dụng từ phía mảnh trượt khơng quan tâm đến vị trí điểm đặt lực ngang Phương pháp Bishop xác phương pháp phân mảnh cổ điển Fellenius Phương pháp cho kết phù hợp với thực tế, phương pháp đơn giản cho việc tính tốn GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG thủ công Đây phương pháp kiến nghị kiểm toán mặt trượt 22TCN262 – 2000  Lựa chọn phương pháp Fellenius để kiểm toán ổn định mái taluy đồ án thiết kế Trình tự tính toán theo phương pháp Fellenius:  Bước 1: Quy đổi tải trọng xe tải trọng đất đắp Hx Tải trọng xe cộ xem tải trọng số xe nặng tối đa lúc đỗ kín khắp bề rộng đường phân bố 1m bề dài đường tải trọng quy đổi tương đương thành lớp đất đắp có chiều cao Hx xác định cơng thức sao: Trong đó: G - Trọng lượng xe (Tấn) n - Số xe tối đa xếp phạm vi bề rộng đường (như sơ đồ xếp xe hình sau)  - Dung trọng đất đắp đường (T/m3) l - Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc (m) Có thể lấy l = 4,2m với xe G = 13 Tấn, lấy l = 6,6m với xe G = 30 Tấn, lấy l = 4,5m với xe xích G = 80 Tấn B bề rộng phân bố ngang xe (mét) xác định sơ đồ hình theo cơng thức sau : Trong đó: b= 1,8m với loại ơtơ, b = 2,7m với xe xích; d khoảng cách ngang tối thiểu xe (thường lấy d = 1,3m); e bề rộng lốp đơi vệt bánh xích (thường lấy e = 0,5-0,8m); n chọn tối đa phải đảm bảo B tính theo cơng thức phải nhỏ bề rộng đường GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Như tính tốn có xét đến tải trọng xe cộ tải trọng đắp xem cao them trị số hx  Bước 2: Xác định đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm Dựa theo kinh nghiệm nghiệm tốn ổn định vơ số mái taluy người ta tổng kết số cách tìm vị trí mặt trượt nguy hiểm nhằm giảm thời gian mò mẫm q trình tìm Kmin Đối với đắp giá trị α β tra Bảng – Sách Thiết kế đường ôtô tập Đối với đắp giá trị α, β γ tra Bảng – 10 Sách Thiết kế đường ôtô tập  Bước : Chọn số tâm trượt đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm Với tâm trượt cần tìm trị số Kmin tâm trượt Với tâm trượt khác tìm trị số Kmin khác Cách xác định K sau: o Chia nhỏ khối trượt thành khối trượt GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG o Dùng thước,đo độ dùng Autocad để tính tốn thơng số hình học o Thay thơng số hình học địa chất vào công thức: in K �Mi giu i 1 in �Mi truot n  � Ni tan i i 1  c i li  n Z � � Ti  Wi i � � � R� � n  �(P cos  tg i i i  c ili ) n �(P sin  i i Wi Zi ) R Nếu đất đồng tiêu lí đất ci, φi Δi mảnh i ta có : in K tg  (�Pi cos i )  cL in i 1 Z (Pi sin  i Wi i ) � R i 1         (*) (với L chiều dài cung trượt khối trượt) o Tìm K mặt trượt xác đinh Kmin tâm trượt Thường cần chọn đến điểm đường quỹ tích tâm trượt kinh nghiệm làm tâm trượt từ công thức ta xác định hệ số K Sau tìm Kmin tâm trượt ta biểu diễn chúng hình vẽ để tìm Kmin nhỏ  Sau có hệ số ổn định Kmin phải lớn 1,2 theo phương pháp Fellenuius thoả mãn mái dốc ổn định Ở đồ án tính tốn với mặt trượt ứng với tậm trượt Kết tính tốn sau: Tâm O1: R1 = 14.915m  K1 = 2.823 (Xem phụ lục I trang 1) Tâm O2: R2 = 16.337m  K2 = 3.646 (Xem phụ lục I trang 2) Tâm O3: R3 = 17.205m  K3 = 3.495 (Xem phụ lục I trang 3)  Kmin = 2.823 > [K] = 1.2 Nền đắp ổn định trượt Các mặt trượt tính tốn trình bày phụ lục II GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Ví dụ tính tốn mặt trượt Tính chiều cao quy đổi tải trọng xe tải trọng đất đắp là: Trong toán ta chọn xe xếp kín bề rộng đường với sơ đồ xếp sau: Vậy ta tính theo cơng thức được: B = 3×1.8 + (3 - 1) ×1.3 + 0.5 = 8.5 m Chiều cao Hx quy đổi là: Hx= (13×3)/(1.7×8.5×4.2) = 0.642 m Chọn mặt trượt tâm O1 bán kính R1= 14.915m, mặt cắt qua điểm 1/2 bề rộng đường Chọn phân tố thứ có: + Sđắp = 6.443 (m2) + Snền = (m2); 3 = 40˚; + a3 = (m) Tính tốn: + Trọng lượng khối trượt là: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG P= Sđắp × đắp + Snền × nền = 106.303 (kN) + Chiều dài đường trượt là: L = a3/cos = 2/cos(40˚) = 2.69 (m) + Lực gây trượt là: P×sin = 106.303 × sin(40˚) = 71.101 (kN) + Lực giữ là: P×cos×tg + c3×L3 =106.303×cos (40˚) ×tg (26˚)+40×2.69 =146.135 (kN) CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG Quy trình, quy phạm áp dụng để thiết kế + Thiết kế đường ô tô tập 2[2] + Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế: 22 TCN 211 - 06 [3] Thiết kế phương án kết cấu áo đường Mặt đường phận trực tiếp chịu phá hoại thường xuyên phương tiện giao thông yếu tố mơi trường tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng vận hành khai thác đường giá thành xây dựng cơng trình u cầu áo đường: Đối với đường cấp IV vùng đồi thấp, tốc độ thiết kế V=60 Km/h: - Độ nhám: Lớp phải có lớp tạo nhám để đảm bảo chiều sâu rắc cát trung bình Htb (mm) đạt tiêu chuẩn quy định theo Bảng 28[1] Bảng 2.1: Yêu cầu độ nhám mặt đường Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h) Chiều sâu rắc cát trung bình Htb (mm) Đặc trưng độ nhám bề mặt 60 �V < 80 0,35 �Htb < 0,45 Nhẵn - Độ phẳng: phải đảm bảo đủ thông qua số độ gồ ghề quốc tế IRI (mm/Km) quy định Bảng 29 [1] Bảng 2.2: Yêu cầu độ phẳng mặt đường theo số IRI Tốc độ thiết kế Vtk (Km/h) Chỉ số IRI yêu cầu (đường xây dựng mới) 60  2,5 Độ phẳng đánh giá thước dài 3,0 m theo 22TCN16-79 Đối với mặt đường cấp cao A1: 70% số khe hở phải mm 30% số khe hở lại phải mm GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Tính tốn kết cấu áo đường mềm theo 22 TCN 221-06 Sử dụng đơn giá xây dựng tỉnh Hà Tĩnh quý II năm 2015 2.1 Xác định số liệu phục vụ tính tốn 2.1.1 Tải trọng a Tải trọng tính tốn + Tải trọng trục tiêu chuẩn 100kN + Áp lực tính tốn lên mặt đường p= 0,6 MPa + Đường kính vệt bánh xe D= 33cm Các số liệu tính tốn: - Lưu lượng xe năm thứ 15 1370 xe/ngđ Trong đó: Xe : 45% Xe tải nhẹ : 20% (trục trước 18 kN, trục sau 56 kN, bánh đôi) Xe tải vừa : 30% (trục trước 25,8 kN, trục sau 69,6 kN, bánh đôi) Xe tải nặng : 5% (trục trước 48,2 kN, trục sau 100 kN, bánh đôi) - Hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm : q = 6% - Đặc trưng loại xe thiết kế xét đến trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên, nên ta xét tới loại xe tải thành phần dòng xe Bảng 2.3: Sự phân bổ tải trọng lên trục loại xe tải Loại xe Ptrục trước (kN) Ptrục sau (kN) Số trục sau Số bánh cụm bánh trục sau K/c trục sau (m) Tải nhẹ 18 56 Cụm bánh đôi - Tải trung 25,8 69,6 Cụm bánh đôi - Tải nặng 48,2 100 Cụm bánh đơi - b Tính tốn lưu lượng xe Cơng thức tính lưu lượng theo thời gian: Nt = N0.(1+q)t (xe/ngày đêm) Lưu lượng xe năm thứ (N0) : N15 = N0 (1+q)15  N0 = 1370 = 572 xe/ngđ (1  0,06)15 Bảng 2.4 : Lưu lượng xe năm Năm 10 15 Nt (xe/ngđ) 572 766 1024 1370 Số xe 257 345 461 617 Số xe tải nhẹ 114 154 205 274 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 10 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Bảng 1- Thông số đường đắp Thông số đắp H(m) ɣ(kN/m3)  (độ) c(kG/m2) Giá trị 8,2 17 26 0,4 Bảng - Số liệu đất Lớp đất Mô tả địa chất Độ dày ɣ e0 (m) (T/m ) Á sét dẻo mềm 17 1,7 Sét dẻo chảy 18 Á cát chặt vừa 10 Sét cứng  pz Cvx10-4 Cc Cr (T/m2) (Cm /s) 1,15 9,7 9,8 0,35 0,11 1,6 1,56 7,4 9,5 0,55 0,15 1,9 0,76 15,5 7,2 0,22 0,05 2,0 0,75 17,5 6,6 0,12 0,04 III THIẾT KẾ Kiểm toán điều kiện trượt Tính cho chiều cao đắp: H = 8,2 m a = 13,8 m b = 4,5 m Kiểm toán điều kiện trượt sâu theo phương pháp Bishop đắp hoàn tồn mà khơng gia cố Kết tính tốn cho hệ số ổn định sau: Kmin = 1,088 < [K] = 1,4 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 32 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG => Nền đường bị trượt sâu Xác định chiều cao đất đắp a Tính tốn dự báo lún tổng cộng đất đắp đường gây  Độ lún tổng cộng đường đắp đất yếu tính theo cơng thức sau S = m×Sc (22TCN 262-200, cơng thức IV.3) Trong đó: +) Sc độ lún cố kết (m) +) m hệ số phụ thuộc vào chiều cao đường đắp tính ổn định đất m = 1,2 -1,4 Chiều cao đất đắp lớn đất yếu m lớn  Độ lún tức thời tính theo cơng thức sau: Si = (m-1) ×Sc (22TCN 262-200, cơng thứ IV.4)  Độ lún cố kết tính theo phương pháp phân tầng lấy tổng theo công thức sau i Hi � i �σ pz Sc = � i � Cr lg � i � i =1 1+eσ � � vz n � i σiz +σ ivz � + Cc lg � � i � σ vz � � Trong đó: +) Hi chiều dày lớp đất tính lún thứ i (m) i +) e0 hệ số rỗng tự nhiên ban đầu lớp đất thứ i i +) C r số nén lún hay độ dốc đoạn đường cong nén lún phạm vi σ i < σipz i +) Cc số nén lún hay độ dốc đoạn đường cong nén lún biểu diễn dạng i e×log() phạm vi σ i > σ pz i +) σ pz áp lực tiền cố kết lớp i i +) σ vz áp lực trọng lượng thân lớp đất nằm lớp đất i gây i +) σ z áp lực trọng lượng đất đắp đường gây lớp i (không bao gồm hoạt tải đất đắp gia tải)  Sự truyền áp lực đứng đàn hồi dạng hình thang đất đắp đường i tính theo cơng thức: σ z = I×q Trong đó: +) I tham số tác động tải trọng +) q áp lực đắp đáy đường  Giải sử độ lún tổng cộng : Sgt = 3,9 m => Chiều cao thiết kế tính lại H 'tk = H tk + Sgt = 8,2 + 1,3 = 9,5 m Tính tốn với chiều cao đắp tính lại  Chiều sâu tầng chịu nén kết thúc điểm có z ≤ (5÷10) vz ( theo TCVN 262-2000) GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 33 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Trong : +z ứng suất nén tải trọng cơng trình gây độ sâu z + vz = ɣ×hi ứng suất nén tải trọng lớp đất bên gây nên trạng thái tự nhiên  Xác định ứng suất tải trọng công trình gây Áp dụng lí thuyết tính tốn ứng suất tải trọng hình bang phân bố gây đáy lớp đất (phương pháp Osterberg): z =I×p Trong đó: + I: hệ số ứng suất xác định theo phụ lục II tiêu chuẩn TCN 262-2000 quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đấp đất yếu + p: ứng suất tải trọng cơng trình gây mặt  Xác định p: Xét 1m dài đường, tổng trọng lượng đắp lớp đệm cát P: P = ɣđấtđắp × Hđắp × B×1 Áp lực đất tải trọng cơng trình gây mặt p = 16,150 kN/m2  Các giá trị tính tốn cụ thể bảng:  Tê n lớp (T/m3) zi Hi Cc Cr pz e0 (m) z vz Sci I (m) (T/m3) (T/m3) (T/m2) (T/m2) (T/m2) (m) 1.15 0.35 0.11 9.7 1.000 16.150 1.70 0.164 1.15 0.35 0.11 9.7 0.980 15.827 5.10 0.137 1.15 0.35 0.11 9.7 0.900 14.535 8.50 0.128 1.15 0.35 0.11 9.7 0.880 14.212 11.90 0.111 1.15 0.35 0.11 9.7 0.840 13.566 15.30 0.090 11 1.15 0.35 0.11 9.7 0.740 11.951 18.70 0.070 13 1.15 0.35 0.11 9.7 0.680 10.982 22.10 0.057 17 15 1.15 0.35 0.11 9.7 0.660 10.659 25.50 0.049 (m) (2) 16.5 1.15 0.35 0.11 9.7 0.640 10.336 28.05 0.022 18 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 10.013 30.50 0.053 20 1.56 0.55 0.15 7.4 0.520 8.398 33.70 0.042 22 1.56 0.55 0.15 7.4 0.520 8.398 36.90 0.038 24 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 8.075 40.10 0.034 26 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 8.075 43.30 0.032 28 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 8.075 46.50 0.030 (1) 1.7 1.6 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 34 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ 30 1.56 0.55 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG 0.15 7.4 0.480 7.752 49.70 0.027 Các trị số a,b,I xác định theo Phụ lục II TCN 262-2000 - Tại độ sâu z = 31 m vz = 49,7(T/m2) ≥ z = 5×7,752 (T/m2) Ta tiến hành tính lún tơi độ sâu 31 m - Độ lún tương ứng với chiều cao thiết kế H 'tk Vậy Độ lún cố kết: Sc = 1,084 m Tổng độ lún đường S = 1.2 × Sc = 1,301 m  Độ cố kết cần đạt sau khoảng thời gian t (tháng): U0 = 90%  Độ lún lại sau khoảng thời gian t (tháng) là:  ΔS = S×(1-U0)= 1,301× (1-0,9) = 0,1301 m  Theo TCN 262-2000: mục II.2.3 với đoạn đường đắp thơng thường, độ lún lại phải thỏa mãn nhỏ ≤ 40cm Theo tính tốn : ΔS = 0,1301 m ≤ 0,4m (40cm)  Không cần áp dụng biện pháp gia cố đất tự nhiên       b Xác định chiều cao phòng lún +) Chiều cao cần phải đắp là: H 'tk = 9,5 m +) Chiều cao phòng lún đường là: Hpl = 1,301 m Dự tính độ lún theo thời gian trường hợp thoát nước chiều theo phương đứng a Các giả thiết tính tốn Nền đường lún theo sơ đồ cố kết nước chiều Nền đường đắp tồn bộ, không phân kỳ chờ lún b Các số liệu tính tốn Chiều sâu ảnh hưởng lún: Za = 31 m Độ cố kết cần đạt sau khoảng thời gian t (tháng): U0 = 90% Độ lún lại sau thời gian t (tháng) là: ΔS = S×(1-U0)=1,301×(1-0,9) = 0,1301 m c Tính tốn Độ cố kết Uv đất yếu đạt sau thời gian t kể từ lúc đắp xong đường thiết kế phần gia tải trước (nếu có) xác địnht hùy thuộc vào nhân tố thời gian: Tv = C tbv t H2 Trong đó: tb +) C v hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng phạm vi chịu lún +) H chiều sâu tính lún  Hệ số cố kết trung bình xác định theo công thức sau: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 35 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ Ctbv = ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Za2 � hi � � � � Cvi � � � � Trong đó: +) hi chiều dày lớp đất có Cv khác +) Cvi hệ số cố kết lớp thứ i tb Bảng tính C v Tên lớp Mã hiệu Sét dẻo mềm Sét pha dẻo chảy Za(m) hi(m) CV(cm /s) 31 17 9,8×10-4 31 18 9,5×10-4 tb Cv (cm /s) 7,566x10 -4  Đối với độ cố kết U0 cần đạt trên, nhân tố thời gian: Tv = 0,90  Thời gian đạt độ cố kết U0 là: t= H2 �Tv = 367,5 năm C tbv  Để đạt yêu cầu độ cố kết lún (U=0,9) độ lún lại sau thi cơng áo đướng ΔS=0,179m < 0,2m cần phải chờ 367,5 năm  Đây khoảng thời gian dài, khơng khả thi Để tuyến đường đưa vào sử dụng nhanh chóng đảm bảo yêu cầu, thiết phải xử dụng biện pháp tăng nhanh tốc độ cố kết  Chiều dày lớp đất yếu tương đối lớn H dy = 35m, lớn bề rộng đáy đường Bday nen = 34,7m  Kiến nghị xử dụng bấc thấm thoát nước thằng đứng Tính tốn xử lý bấc thấm 4.1- Yêu cầu thông số bấc thấm Bấc thấm phải đạt tiêu lí sau (điều 5.3 TCVN 9255:2012): - Cường độ chịu kéo (cặp hết chiều rộng bấc thấm) không nhỏ 1.6 kN - Độ giãn dài (cặp hết chiều rộng bấc thấm) lớn 20% - Khả thoát nước áp lực 10 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ 80×10-6 m³/s đến 140×10-6 m³/s; - Khả nước áp lực 400 kPa với gradient thủy lực I = 0,5 từ 60×10-6 m³/s đến 80×10-6 m³/s GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 36 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Chọn loại bấc thấm thẳng đứng A1(Thailand) có thơng số kĩ thuật sau: Tên thông số Chiều rộng Chiều dày Cường độ chịu kéo Độ giãn dài K/n thoát nước P=10kPa; I=0,5 K/n thoát nước P=350kPa; I=0,5 Đơn vị mm mm kN % m3/s m3/s Thông số 100 2,1 >20 85×10-6 65×10-6 4.2 Thiết kế chi tiết 4.2.1 Chọn chiều dài bấc thấm - Nền đất tự nhiên phần đường đắp cao gồm lớp với đặc trưng lí khác - Chiều sâu tính lún: 31 m -Hai lớp có tính chất lý tương đối tốt => TCVN 245-2000 khơng khuyến khích việc cắm bấc thấm xuống tầng đất =>Bố trí bấc thấm xuống độ sâu z=30 m - Chiều dài bấc thấm phải nhơ ra,cắm vào đệm cát 20cm  Chiều dài bấc thấm chọn L = 30 + 0,5 = 30,5m  Kiểm tra điều kiện thoát nước cho bấc thấm TCN262-2000 quy định thiết kế bấc thấm, để phát huy hiệu nước chiều cao đất đắp tối thiểu 4m phải đảm bảo hai điều kiện sau phạm vi cắm bấc thấm:  vz log(  z �(1.2 �   vz  η > 0,6 vz z z log( vz   Với thông số ϭ ,ϭ , ϭ thích nêu cách xác định phần trước thỏa mãn điều kiện 4.2.2 Bố trí bấc thấm TCVN 245-2000:  GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 37 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG  Có thẻ bố trí bấc thấm hình tâm giác hình vng  Khoảng cách chọn bấc thấm: D=1,3 - 2,2 m  Chọn bố trí bấc thấm hình tam giác, khoảng cách tim bấc thấm D=1,5 m  Khoảng cách tính tốn bấc thấm với sơ đồ hình tam giác: L=1,05×D = 1,05×1,5 = 1,575 m (TCN 262-2000) 4.2.3 Tính tốn cố kết, ổn định đất yếu xử lí bấc thấm  Các thơng số chung Căn vào số liệu khảo sát, thông số đất đắp bấc thấm ta xác định số liệu sau:  Hệ số cố kết đứng phần có bấc thấm: Cv = 7,09.10-4 cm2 Chiều sâu tính lún Za = 31m Chiều sâu bấc thấm: H = 30 m Bố trí theo sơ đồ hình tam giác Khoảng cách bấc thấm D = 1,5m Khoảng cách tính đổi bấc thấm: L =1,05D =1,575m Cố kết đứng phần có bấc thấm: Uv Nhân tố thời gian : Tv  Cố kết ngang phần có bấc thấm: Uh Nhân tố thời gian : Th        Nhân tố xét đến ảnh hưởng khoảng cách bố trí bấc thấm: Fn = ln(n) - 3/4 Với n=1/d ;d = 0,5 × (a+b) = 0,5x(0,1+0,003)=0,052m =>Fn = ln(30,58) - 3/4 = 2,67  Nhân tố xét đến xáo động đất dùng bấc thấm: �k � �d s � Fs = � h -1� ln � � k � s � �d � s v Trên thực tế tính tốn thường cho phép dung k =k với kv hệ số thấm đất theo phương thẳng đứng k h k h Ch    �5 ks kv Cv Tỉ số ds/d tỉ số đường kính tương đương vùng xáo động xung quanh bấc thấm đường kính tương đương bấc thấm Thực tế cho phép tính tốn với: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 38 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG ds  �3 d h s  Chọn ds/d=2 k /k =2 �k � �d s � Fs = � h -1� ln � �   1 ln(2)  0.693 k � s � �d �  Nhân tố xét đến sức cản cọc cát: Fr = πL kh qw Trong đó:  L chiều dài bấc thấm( L lấy chiều sâu cắm bấc thấm với trường hợp có mặt nước) h  k : hệ số thấm ngang -2  h w Tỉ số k /q = 0,00001 - 0,001m kh  0.00001m 2 qw Ta tính Fr = 0,019  Độ cố kết U đạt sau thời gian t ngày kể từ đắp xong tính theo biểu thức sau: U= 1-  1-U v   1-U h  Bảng tổng hợp thông số tính tốn: H(m) d(m) 30 0,052 L(m) D(m) 1,575 1,5 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 n Cv (cm2/s) Ch (cm2/s) 30,58 7,09×10-4 2,13×10-4 TRANG 39 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MƠN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Theo kiểm toán ổn định đường đắp cao H = 8,2 m có hệ số ổn định  nhỏ theo phương pháp Bishop Kmin= 1,088 1,49 thay  + Nc theo tốn đồ (Hình TCVN 245-2000) y y (với B/H =34,7/35 =0,991 < 1,49) Trong đó: Hdi chiều dày lớp đất thứ i, tính mét (m) B bề rộng đáy đắp, tính mét (m) Hy chiều dày lớp đất yếu, tính mét (m) Y khối lượng thể tích đất đắp, tính kN/m³ Cui sức kháng cắt khơng nước lớp đất yếu, tính kPa F hệ số an tồn (trong q trình đắp lấy F khoảng 1,05 đến 1,1) - Sức kháng cắt khơng nước đất yếu : Cu=22,857 kPa - Chiều cao lớn khối đất đắp (chọn hệ số an toàn F = 1,05) là: H = 6,58 m =>chọn chiều cao đất đắp giai đoạn I H = m Sức kháng cắt không nước trung bình đất cuối giai đoạn 1: Cu = Cu + ΔCu z Trong : ΔCu=ϭ U.tg GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 40 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG z ϭ : áp lực đất đáy đắp U: độ cố kết đất đạt cuối giai đoạn : góc ma sát trung bình đất (giả thiết khơng đổi)  Bảng tính lún giai đoạn  zi Hi Tên lớp (T/m3) (m) (m) 1.7 e0 pz Cc Cr (T/m3) (T/m3) (T/m2) I z vz (T/m2) (T/m2) Sci (m) 1.15 0.35 0.11 9.7 1.000 3.400 1.70 0.049 1.15 0.35 0.11 9.7 1.000 3.400 5.10 0.023 1.15 0.35 0.11 9.7 0.960 3.264 8.50 0.033 1.15 0.35 0.11 9.7 0.940 3.196 11.90 0.034 1.15 0.35 0.11 9.7 0.920 3.128 15.30 0.026 11 1.15 0.35 0.11 9.7 0.900 3.060 18.70 0.021 13 1.15 0.35 0.11 9.7 0.860 2.924 22.10 0.018 15 1.15 0.35 0.11 9.7 0.820 2.788 25.50 0.015 (1) 17 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 41 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ 17 1.15 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG 0.35 0.11 9.7 0.820 2.788 28.90 0.013 (m) Độ lún sau đắp giai đoạn thời gian 30 ngày ∑Si = 0,23m : Bảng tính sức kháng cắt khơng nước sau giai đoạn  U z tg (%) 42,2 0,0873  Cu ΔCu Cu =Cu +ΔCu (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) 34 22,857 1,253 24,110  Kiểm toán ổn định mái taluy: - Sử dụng phần mềm Geoslope 2007 mô hình tính tốn - Kết cho Kmin= 5,762 > 1,4  Nền đắp ổn định, không bị trượt trồi Giai đoạn GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 42 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG - Chiều cao lớn khối đất đắp (chọn hệ số an toàn F = 1,05) H = 6,95 m  Chọn chiều cao đất đắp giai đoạn H = m  Bảng tính lún giai đoạn  pz z vz zi Hi Cc Cr Sci Tên e0 I lớp (T/m3) (m) (m) (T/m3) (T/m3) (T/m2) (T/m2) (T/m2) (m) 1.15 0.35 0.11 9.7 1.000 9.807 1.70 0.348 1.15 0.35 0.11 9.7 0.980 9.611 5.10 0.178 1.15 0.35 0.11 9.7 0.940 9.218 8.50 0.110 1.15 0.35 0.11 9.7 0.920 9.022 11.90 0.080 1.15 0.35 0.11 9.7 0.900 8.826 15.30 0.064 11 1.15 0.35 0.11 9.7 0.800 7.845 18.70 0.050 13 1.15 0.35 0.11 9.7 0.740 7.257 22.10 0.040 17 15 1.15 0.35 0.11 9.7 0.720 7.061 25.50 0.035 (m) 16.5 1.15 0.35 0.11 9.7 0.700 6.865 28.05 0.015 18 1.56 0.55 0.15 7.4 0.700 6.865 30.50 0.038 20 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 6.080 33.70 0.031 22 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 6.080 36.90 0.028 24 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 6.080 40.10 0.026 26 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 4.903 43.30 0.020 28 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 4.903 46.50 0.019 30 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 4.903 49.70 0.018 (1) 1.7 (2) 1.6 Độ lún sau đắp giai đoạn thời gian 60 ngày ∑Si = 1,1m  Kiểm toán ổn định mái ta luy: GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 43 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Hệ số Kmin= 2,357 > 1,4 ( đạt yêu cầu)  Nền đắp ổn định không bị trượt trồi :  Bảng tính sức kháng cắt khơng nước sau giai đoạn U  0.799 4.991 z Cu1 (kN/m2) (kPa) 0.0873 91.148 24.110 Tan  Cu (kPa) 6.361 Cu2 (kPa) 30.472 Giai đoạn 3: - Chiều cao lớn khối đất đắp (chọn hệ số an toàn F = 1,05) H = 8,92 m  Chọn chiều cao đất đắp giai đoạn H = 5m  Bảng tính lún giai đoạn  Tên lớp (T/m3) (1) 1.7 zi (m) Hi (m) pz Cc Cr (T/m3) (T/m3) (T/m2) 1.15 0.35 0.11 9.7 e0 GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 I 1.000 z vz Sci (T/m2) (T/m2) (m) 16.437 1.70 0.412 TRANG 44 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG 1.15 0.35 0.11 9.7 0.960 15.780 5.10 0.228 1.15 0.35 0.11 9.7 0.940 15.451 8.50 0.152 1.15 0.35 0.11 9.7 0.920 15.122 11.90 0.116 1.15 0.35 0.11 9.7 0.900 14.794 15.30 0.096 11 1.15 0.35 0.11 9.7 0.860 14.136 18.70 0.080 13 1.15 0.35 0.11 9.7 0.820 13.479 22.10 0.067 17 15 1.15 0.35 0.11 9.7 0.760 12.492 25.50 0.056 (m) 16.5 1.15 0.35 0.11 9.7 0.700 11.506 28.05 0.024 18 1.56 0.55 0.15 7.4 0.700 11.506 30.50 0.060 20 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 10.191 33.70 0.049 22 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 10.191 36.90 0.046 24 1.56 0.55 0.15 7.4 0.620 10.191 40.10 0.042 26 1.56 0.55 0.15 7.4 0.500 8.219 43.30 0.032 (2) 1.6 Độ lún sau đắp giai đoạn thời gian 150 ngày ∑Si = 1,461m  Kiểm toán ổn định mái ta luy: Hệ số Kmin= 1,747 > 1,4 ( đạt yêu cầu)  Nền đắp ổn định không bị trượt trồi Thời gian thi công giai đoạn đắp GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 45 TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ TT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Các thông số Các giai đoạn đắp đạt Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Chiều cao đắp 2m 4m 4,6m Thời gian đắp đất 10 ngày 20 ngày 20 Thời gian chờ 20 ngày 40 ngày 40 Tổng thời gian thi công 30 ngày 60 ngày 60 ngày Độ cố kết đạt 42,2 % 79,9 % 93% Chiều cao đắp độ lún giai đoạn đắp Chiều cao đắp giai đoạn 2m Độ lún giai đoạn 0,231m Chiều cao đắp giai đoạn 4m 8.21m Độ lún giai đoạn 1,1 m Chiều cao đắp giai đoạn 5m Độ lún giai đoạn 1,461m Chiều cao đắp thiết kế 8.2m Kết luận lệch 0.099% GVHD: ThS THÁI HỒNG NAM SVTH: BÙI QUỐC HUY – LỚP 57CD4- MSSV: 1029457 TRANG 46 ... PHÁP THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG Quy trình, quy phạm áp dụng để thiết kế + Thiết kế đường ô tô tập 2[2] + Áo đường mềm - yêu cầu dẫn thiết kế: 22 TCN 211 - 06 [3] Thiết kế phương án kết cấu áo đường Mặt đường. .. MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG CHƯƠNG III THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU I TIÊU CHUẨN VÀ CĂN CỨ THIẾT KẾ Giới thiệu cơng trình Đoạn đường cần thiết kế xử... TRƯỜNG ĐHXD BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Tìm σ ku đáy lớp bê tơng nhựa lớp cách tra toán đồ 3.5[3] H1  0,091 ; D 33 = = 6,914 Kết toán đồ ta σ ku = 1,9 với