Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế

63 trang phuongnguyen 4040

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

nen_cac_cong_trinh_thuy_cong_tieu_chuan_thiet_ke.pdf

Nội dung text: Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế

TRƯỜNG Khoa . [\ [\ Tiờu chuẩn thiết kế Nền cỏc cụng trỡnh thủy cụng
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Nhóm H Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế Foundations of hydraulic engineering works - Design standard Tiêu chuẩn này đ|ợc dùng để thiết kề nền các công trình thủy công (công trình ở sông, ở biển và các hệ thống cải tạo đất). Khi thiết kế nền các công trình thủy công, ngòài tiêu chuẩn này, cần phải theo các tiêu chuẩn khác có liên quan. 1. Quy định chung 1.1. Nền các công trình thủy công cần đ|ợc thiết kế trên cơ sở: - Các kết quả khảo sát và nghiên cứu địa chất công trình, bao gồm các tài liệu về cấu tạo địa chất và đặc tr|ng cơ lí của từng vùng trong địa khối thuộc vùng xây dựng; - Kinh nghiệm xây dựng các công trình thủy công có các điều kiện địa chất công trình t|ơng tự; - Các tài liệu đặc tr|ng của công trình thủy công đ|ợc xây dựng (loại kết cấu, kích th|ớc, trình tự xây dựng, các tải trọng tác dụng, các tác động, điều kiện sử dụng, v.v ); - Các điều kiện thi công của địa ph|ơng; - Kết quả so sánh kinh tế kỹ thuật các ph|ơng án về giải pháp thiết kế để chọn ph|ơng án tối |u, nhằm tận dụng các đặc tr|ng về độ bền và biến dạng của đất đá nền và vật liệu dùng để xây dựng công trình với các chi phí quy dẫn nhỏ nhất. 1.2. Để đảm bảo độ tin cậy trong vận hành, độ bền lâu (tuổi thọ) và tính kinh tế của các công trình khởi công, khi thiết kế cần: - Đánh giá các điều kiện địa chất công trình của khu vực xây dựng với việc lập mô hình địa chất công trình của nền; - Đánh giá sức chịu tải của nền và độ ổn định của công trình; - Đánh giá độ bền cục bộ của nền; - Đánh giá tính ổn định của các s|ờn dốc, mái dốc tự nhiên và nhân tạo; - Xác định các chuyển vị của công trình do biến dạng của nền; - Xác định các ứng suất tại mặt tiếp xúc của công trình với nền; - Đánh giá độ bền thấm của nền, áp lực ng|ợc của n|ớc và l|u l|ợng thấm; - Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật làm tăng sức chịu tải, giảm chuyển vị và đảm bảo độ bền lâu cần thiết của nền và công trình. 1.3. Cần xác định các tải trọng và tác động lên nền bằng tính toán, xuất phát từ sự làm việc đồng thời của công trình và nền, phù hợp với các quy định cơ bản về thiết kế các công trình thủy công. 1.4. Phải tính toán nền các công trình thuỷ công theo hai nhóm trạng thái giới hạn: - Nhóm thứ nhất (theo sự không sử dụng đ|ợc) - tính sự ổn định chung của hệ ph|ơng trình - nền và độ bền về thàm của nền;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 - Nhóm thứ hai (theo sự không sử dụng bình th|ờng đ|ợc) – tính các chuyển vị của công trình, độ bền cục bộ của nền và độ ổn định của các s|ờn dốc tự nhiên. Chú thích: Nếu sự bất ổn định của các s|ờn dốc dẫn tới trạng thái không sử dụng đ|ợc công trình thì phải tính toán dộ ổn định của các s|ờn dốc này theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất. 1.5. Khi thiết kế nền các công trình cấp I, II và III cần bố trí các thiết bị đo- kiểm tra (ĐKT) để quan trắc tình trạng của các công trình và nền của chúng trong qụá trình thi công cũng nh| trong giai đoạn sử dụng để đánh giá độ tin cậy của hệ công trình - nền, phát hiện kịp thời những h| hỏng ngăn ngừa sự cố và cải thiện điều kiện sử dụng. Đối với các công trình cấp IV và cấp V phải đùng mắt th|ờng để quan sát. 2. Các loại đất, đá nền và những đặc tr|ng cơ lý của chúng 2.1. Tên đất đá nền các công trình thủy công và những đặc tr|ng cơ lý của chúng phải đ|ợc quy định theo các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. Những tài liệu bổ sung về đặc tr|ng cơ lý của đất, đá có xét tới đặc điểm thiết kế nền công trình thủy công đ|ợc ghi trong bảng 1. Bảng 1 Các đặc tr|ng cơ lý của đất đá Sức chống Mô đun kéo một biến Loại đất đá nền Khối l|ợng thể trục ở dạng Hệ số rỗng e tích J (kg/m3) trạng thái E10-3 2 no n|ớc Rk (daN/cm (daN/cm2) ) 1 2 3 4 5 1. Đá khối (gọi tắt là đá) - Đá (sức chống nén tức thời một Từ 2,5 đến 3,1 Nhỏ hơn 0,01 Bằng và lớn Trên 50 trục Rn lớn hơn hoặc bằng 51 hơn 10 2 daN/cm - Phun trào (granit, điôrit, poocphirit (v.v ) - Biến chất (gơnai, quắc zit, đá phiến kết tinh, đá hoa c|ơng, v.v ) - Trầm tích (đá vôi, đôlômit và cát kết) Đá nửa cứng (có R nhỏ hơn 50 n Từ 10 đến daN/cm2) Nhỏ hơn 0,2 Nhỏ hơn 10 50 - Trầm tích (đá phiến sét, sét kết, Từ 2,2 đến 2,65 bột kết, cát kết cuội kết đá phấn, hoặc “không phải là đá” mácmơ, túp, thạch cao, v.v ) Từ 0,25 đến 1 Từ 0,05 2. Đất đá rời (gọi tắt là "đất" Từ 1,4 đến 2,1 đến 1 Đất hòn lớn đá lăn, cuội, sỏi) và cát Từ 0,35 đến 4 Từ 0,03 Từ 1,1 đến 2,1 đến 1 Đất có sét (đất pha, sét pha và sét)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Chú thích: Đối với đá nửa cứng tuỳ theo mức độ nguyên vẹn, tuỳ theo các tính chất và đặc điểm kiến trúc của chúng, khi có cơ sở chắc chắn phải dùng các ph|ơng pháp xác định các đặc tr|ng cơ lý và các ph|ơng pháp tính toán nh| đối với đất, đá rời. Khi thí nghiệm đất bằng ph|ơng pháp cắt, tr|ợt bàn nén và cắt trụ, gíá trị tiêu chuẩn của, các đặc tr|ng của đất tgMtc và Ctc phải đ|ợc xác định theo phụ lục 8. Tr|ờng hợp thí nghiệm bằng ph|ơng pháp nén vỡ, các giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng của đất phải đ|ợc xác định cách dựng quan hệ đ|ờng thẳng (theo ph|ơng pháp bình ph|ơng nhỏ nhất) giữa các ứng suất chính nhỏ nhất V3 và lớn nhất Vi rồi dựng tiếp các vòng tròn ứng suất, sau đó dựng đ|ờng thẳng bao các vòng tròn nói trên sẽ xác định tgMtc và Ctc.Khi dùng ph|ơng pháp cắt quay hoặc xuyên, phải lấy giá trị trung bình cộng của các kết quả của từng loại thí nghiệm riêng làm giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng tgMtc và Ctc của đất. 2.2. Khi thiết kế nền công trình thủy công, trong tr|ờng hợp cần thiết, ngoài các đặc tr|ng cơ lý nêu trong tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình phải xác định thêm những đặc tr|ng d|ới đây của đất đá: - Hệ số thấm Kt; - Các chỉ tiêu độ bền về thấm của đầt đá (gradien thấm tới hạn Ik và vận tốc thấm tới hạn Vk; - Hàm l|ợng các muối hoà tan trong n|ớc và hàm l|ợng các chất hữu cơ, - Hệ số nhớt và các thông số từ biển; - Mô đun nứt nẻ Mn; - Chiều rộng các khe nứt; - Những đặc tr|ng độ chặt của chất nhét trong khe nứt; - Vận tốc truyền sóng dọc Vd và sóng ngang Vng trong địa khối: - L|ợng hút n|ớc đơn vị q: - Hệ số nở hông P. Chú thích: 1) Giá trị tiêu chuẩn và tính toán của các đặc tr|ng độ bền (M, c, Rn) biến dạng (E, Vđ, Vng) và thấm (K, q, Ik, Vk) đ|ợc xác định theo các yêu cầu của tiêu chuẩn này, của những đặc tr|ng còn lại theo tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. 2) Trong các phần tiếp theo của tiêu chuẩn này, trừ những tr|ờng hợp có ghi chú riêng, thuật ngữ "những đặc tr|ng của đất, đá" phải đ|ợc hiểu không chỉ là các đặc tr|ng cơ học mà cả các đặc tr|ng vật lí của đất, đá 3) Đối với đáy móng công trình hình chữ nhật, trong tiêu chuẩn này quy |ớc nh| sau: - Danh từ "chiều rộng" chỉ kích th|ớc cạnh đáy móng song song với lực gây tr|ợt kí hiệu là B; - Danh từ "chiều dài" chỉ kích th|ớc cạnh đáy móng vuông góc với lực gây tr|ợt, kí hiệu là L. 2.3. Các giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng của đất đá Atc phải xác định dựa trên những kết quả nghiên cứu ở hiện tr|ờng và trong phòng. Những giá trị trung bình thống kê đ|ợc xem là các giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc tr|ng. Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất, đá A đ|ợc xác định theo công thức: Atc A (1) K d Trong đó. Kđ - Hệ số an toàn về đất đá.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất đá tgM và C trong các tr|ờng hợp nêu ở các điều 2.4.2, 2.5.3 và 2.5.5 phải đ|ợc xác định trực tiếp bằng ph|ơng pháp chỉnh lí thống kê. Chú thích: - Khi tính toán nền theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất các giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất đá tgM, C và J đ|ợc kí hiệu bằng tgM1, C1 và J1 - Khi tính theo nhóm thứ hai - đ|ợc kí hiệu bằng tgMII, CII và JII - Các giá trị tính toán của các đặc tr|ng khác của đất đá (E, Kt, q v.v ) đ|ợc kí hiệu nh| nhau đối vái cả hai nhóm trạng thái giới hạn và không có các chỉ số I hoặc II 2.4. Các đặc tr|ng của đất. 2.4.1. Giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng của đất tgMtc và Ctc phải đ|ợc xác định theo tập hợp những giá trị thí nghiệm cửa các ứng suất tiếp giới hạn thu đ|ợc đối với các điều kiện t|ơng ứng với các giai đoạn thi công và sử dụng công trình. Đối với các loại đất nền của các công trình cấp I - V, phải xác định các giá trị thí nghiệm bằng các ph|ơng pháp trong phòng - ph|ơng pháp cắt hoặc nén vỡ (đối với các loại đất có sét ở nền các công trình cấp I, II có chỉ số sệt Is lớn hơn 0,5 nhất thiết phải sử dụng ph|ơng pháp nén vỡ), còn đối với các công trình cấp I, II cần bổ sung thêm các ph|ơng pháp hiện tr|ờng: ph|ơng pháp tr|ợt bàn nén - đối với các công trình bằng bê tông cốt thép; ph|ơng pháp cắt trụ - đối với các công trình đất; ph|ơng pháp xuyên và cắt qay - đối với tất cả các loại công trình. 2.4.2. Khi sử dụng các kết quả nghiên cứu bằng ph|ơng pháp cắt, tr|ợt bàn nén trụ, cả bằng ph|ơng pháp cắt quay và xuyên, phải xác định giá trị tính toán của đặc tr|ng của đất: tgMI, cI theo phụ lục 8, với xác suất tin cậy một phía D = 0,95 khi tính Kđ. Nếu giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất tgMI hoặc cI (đã chỉnh lí nh| trên) nhỏ hơn các giá trị trung bình nhỏ nhất, thì lấy tgMI = tgMtbmin và CI = Ctbmin (trong đó tgMtbmin và ctbmin là các thông số của đ|ờng thẳng xây dựng bằng ph|ơng pháp bình ph|ơng nhỏ nhất, theo các điểm thí nghiệm, nằm ở d|ới đ|ờng thẳng trung bình). Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất tgMI và cI theo các kết qả thí nghiệm bằng ph|ơng pháp nén vỡ phải đ|ợc xác định bằng cách chỉnh lí thống kê các giá trị V1 và V3, theo ph|ơngpháp t|ơng tự nh| ph|ơngpháp chỉnh lí các kết quả nghiên cứu bằng ph|ơng pháp cắt, rồi vẽ các vòng tròn ứng suất theo các giá trị tính toán V1 và V3 đã tìm đ|ợc, đ|ờng thẳng bao các vòng tròn này sẽ cho các giá trị tgMI và cI. Phải xác định giá trị tính toán của các đặc tr|ng tgMII và cII của đất theo công thức (l) với Kđ =1 Chú thích: Đối với các công trình cảng cấp III, IV và Vgiá trị tgMI của đất cát đ|ợc phép xác định theo các loại đất t|ơng tự. 2.4.3. Giá trị tiêu chuẩn của mô đun biến dạng Etc của đất phải đ|ợc lấy bằng giá trị trung bình cộng của các số liệu thí nghiệm nén. Đ|ợc phép lấy giá trị Et theo các bảng trong tiêu chuẩn "Thiết kế nền nhà và công trình"; riêng đối với công trình có chiều rộng lớn hơn 20m, phải tăng giá trị Etc lên l,5 lần (so với giá trị tra trong các bảng nói trên). Khi xác định các giá trị tính toán của mô đun biến dạng, phải lấy hệ số an toàn về đất bằng một.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Chú thích: Khi xác định các giá trị tính toán của E bằng thực nghiệm khi cần thiết phải tính đến sự không t|ơng ứng giữa các điều kiện thí nghiệm thực tế tc 2.4.4. Giá trị tiêu chuẩn của hệ số thấm Kt phải lấy bằng giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện tr|ờng trong cùng các điều kiện nh| nhau. Các thí nghiệm xác định hệ số thấm phải đ|ợc tiến hành có xét đến sự thay đổi trạng thái ứng suất của đắt nền có thể xẩy ra trong quá trình thi công và sử dụng công trình. Khi xác định các giá trị tính toán của hệ số thấm phải lấy hệ số an toàn về đất bằng một. Chú thích: Đối với các công trình cảng, giá trị tính toán của hệ số thấm có thể lấy theo các loại đất t|ơng tự tb 2.4.5. Giá trị tính toán của građien tới hạn trung bình của cột n|ớc Ik đối với đất nền phải lấy theo bảng 2. Phải xác định giá trị tính toán của gradien tới hạn cục bộ của cột n|ớc Ik (ở vùng dòng thấm thoát ra hạ l|u) đối với đất xói ngầm trên các mô hình vật lí, hoặc bằng thí nghiệm tại hiện tr|ờng. Đối với đất không xói ngầm, giá trị Ik cho phép lấy không lớn hơn 0,3 còn khi có thiết bị tiêu n|ớc - không nhỏ hơn 0,6. Bảng 2 Građien tới hạn trung bình tính toán Loại đất nền tb của cột n|ớc Ik Đất sét 1,20 Đất sét pha 0,65 Đất cát: Thô 0,45 Vừa 0,38 Nhỏ 0,20 2.5. Các đặc tr|ng của đá 2.5.1. Giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán của sức chống nén tức thời một trục của đá tc Rn và Rn Phải đ|ợc xác định theo phụ lục 8 và khi tính toán Kđ lấy giới hạn tin cậy d|ới với xác suất một phía D = 0,95. 2.5.2. Giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng của đá tgMtc và ctc đ|ợc xác định thông số của tc tc quan hệ đ|ờng thẳng Lgh = VtgM + c xây dựng theo ph|ơng pháp bình ph|ơng nhỏ nhất theo tập hợp các giá trị giới hạn thực nghiệm của các ứng suất tiếp ứng với các ứng xuất pháp khác nhau. Trong tr|ờng hợp này thông th|ờng phải tiến hành các thí nghiệm tại hiện tr|ờng bằng ph|ơng pháp tr|ợt nén bằng bê tông hoặc trụ đá. 2.5.3. Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đá tgMI và cI dùng để tính toán ổn định công trình cấp I và II phải đ|ợc xác định nh| các thông số của quan hệ đ|ờng tc tc thẳng, gần với giới hạn tin cậy d|ới của quan hệ Lgh = VtgM + c với xác suất một tgM tc phía x = 0,99. Nếu xử lí số liệu thí nghiệm nh| trên mà tgM1 hoặc K dM
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 C tc tgM tc C tc CI , phải lấy tgM1 và CI làm giá trị tính toán các đặc tr|ng của K dc K dM K dc đá. Các giá trị tính toán tgMII và cII dùng để tính độ bền cục bộ của những vùng riêng biệt trong nền công trình đối với những mặt trùng với mặt khe nứt hoặc mặt tiếp xúc giữa công trình với nền, hoặc để tính toán ổn định mái dốc của công trình cấp I và II, phải đ|ợc lấy bằng các giá trị tiêu chuẩn của chúng (KđM= Kdc =1) Trong các tr|ờng hợp còn lại, giá trị tính toán tgMMI.II và cI.II lấy theo bảng 3. Chú thích: 1. Đối với nền công trình cấp I và II có các điều kiện địa chất công trình đơn giản giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật các giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đá tgMI.II và cI.II đ|ợc phép lấy theo bảng 3. 2. Khi xác định các đặc tr|ng tính toán của đá tgMMI.II và cI.II theo các số liệu thực nghiệm, phải xét tới sự không t|ơng ứng có thé có giữa các điều kiện thí nghiệm và điều kiện thực tế. 2.5.4. Giá trị tiêu chuẩn của các đặc tr|ng biến dạng của đá trong địa khối (môđun biến dạng Etc, hệ số nở hông Ptc, vận tốc truyền sóng dọc Vd, vận tốc truyền sóng ngang tc Vng ) Phải lấy bằng giá trị trung bình cộng của các kết quả của từng loại thí tc t nghiệm với các điều kiện nh| nhau. Các giá trị Vđ và V cần đ|ợc xác định bằng thí nghiệm ở hiện tr|ờng, theo các ph|ơng pháp động lực) (địa chấn – truyền âm), còn các giá trị Etc và Ptc xác định bằng các ph|ơng pháp nén tĩnh đá nền. 2.5.5. Giá trị tính toán của mô đun biến dạng của đá E đối với toàn bộ nền, hoặc đối với từng phần riêng biệt của nền, phải đ|ợc xác định theo các giá trị tiêu chuẩn của tc tc vận tốc truyền sóng Vđ ((hoặc Vng ) với sự sử dụng quan hệ t|ơng quan giữa các đặc tr|ng này và mô đun biến dạng E. Đối với nền công trình cấp I và II, quan hệ giữa các đại l|ợng trên lấy theo đ|ờng hồi quy (t|ơng ứng với độ lệch quân ph|ơng nhỏ nhất) của các đại l|ợng liên hợp riêng biệt Vđ (hoặc Vng) và E tìm đ|ợc bằng các thí nghiệm đồng thời tính (bằng bàn nén) và động (bằng địa chắn - truyền âm hoặc siêu âm) tại cùng các điểm nh| nhau của địa khối. Đối với nền công trình cđp III đến V, quan hệ t|ơng quan nêu trên đ|ợc xác định trên cơ sở tổng kết các số liệu thí nghiệm đối với các điều kiện địa chất công trình t|ơng tự. Giá trị tính toán của hệ số nở hông P, đ|ợc phép xác định theo các loại đá t|ơng tự. Chú thích: Đối với nền công trình cấp I và II có điều kiện địa chất công trình đơn giản, trong giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật quan hệ t|ơng quan giữa Vđ (hoặc Vng) Với E đ|ợc phép lấy theo t|ơng tự. tc tc 2.5.6. Giá trị tiêu chuẩn của hệ số thấm Kt và l|ợng hút n|ớc đơn vị q đ|ợc xác định bằng giá trị trung bình cộng của các kết quả của từng loại thí nghiệm riêng trong tc các điều kiện nh| nhau. Trị số Kt đ|ợc xác định tại hiện tr|ờng bằng ph|ơng pháp thí nghiệm hút n|ớc (đối với đá no n|ớc), hoặc bằng ph|ơng pháp đổ n|ớc (đối với đá không no n|ớc). Trị số qtc đ|ợc xác định bằng ph|ơng pháp ép n|ớc vào các đoạn đã đ|ợc cách li các lỗ khoan. Khi thiết kế đ|ờng viền d|ới đất cửa công trình, phải lấy giá trị tính toán của hệ số tc thấm Kt bằng giá trị tiêu chuẩn Kt còn khi đánh giá độ bền thâm cục bộ của nền (khi dòng thấm thoát về phía hạ l|u, v.v ) lấy bằng giá trị lớn nhất, KI nhận đ|ợc từ các thí nghiệm
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 2.5.7. Các vận tốc thấm tới hạn Vk trong các khe nứt của nền đá có chiều rộng lớn hơn lmm phải lấy theo bảng 4. Khi chiều rộng khe nút nhỏ hơn lmm, giá trị vận tốc, tới hạn không định chuẩn. Bảng 3 Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đá tg MI,II và cI,II dùng để tính Độ nền cục bộ Độ ổn định và Độ ổn định và độ bền cục bộ đối với các mặt và mặt của nền đối với độ bền cục bộ phẳng tr|ợt trong địa khối theo các khe nứt có nhét cát các mặt tr|ợt đối với các mặt và đất sét, với chiều rộng miệng khe nứt (mm) không trùng và mặt phẳng Nhỏ hơn 2 2 đến 20 Lớn hơn 20 với các khe nứt tr|ợt tiếp xúc bê và với tiếp xúc tông - đá độ ổn của bê tông - định đối với các đá mặt tr|ợt trong Các loại đá địa khối, một nền phần theo các vết nứt và một phần trong khối nguyên CI CI CI CI CII tgMII (daN/c 2 2 2 m ) (daN/cm (daN/cm ) (daN/cm (da 2) ) N/c m2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Đá có sức chống nén tức thời một trục Rn lớn hơn 500daN/cm2(dạ ng liền khối, 3 40 0,95 4 0,8 1,5 0,7 1 0,55 0,5 phân thành các khối lớn, các khối dạng phân lớp, dạng phiến ít nứt nẻ, không bị phong hoá) Đá có Rn lớn hơn 500daN/cm2 (dạng liền khối, phân thành các 2,1 25 0,85 3 0,8 1,5 0,7 1 0,55 0,5 khối lớn, các khối dạng phân lớp, dạng phiến nứt nẻ vừa, phong hoá yếu) Đá có Rn bằng 150 đến 500 daN/cm2 (dạng 2 15 0,75 2 0,7 1 0,65 0,5 0,45 0,2 liền khối, phân thành các khối
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 lớn, các khối dạng phân lớp, dạng phiến nứt nẻ nhiều); Đá có Rn bằng 50 đến 150 daN/cm2 (phong hoá yếu nh|ng có độ bền nhỏ, ít nứt nẻ) Đá nửa cứng có Rn nhỏ hơn 50daN/cm2 (dạng phiến 1,5 3 0,7 1 0,65 0,5 0,5 0,3 0,45 0,2 mỏng, nứt nẻ trung bình và mạnh) Chú thích: Trong các cột 4 đến 11. Lấy KdM= 1,15, và Kdc =1,8 Bảng 4 Loại đất nhét trong các khe nứt của nền đá Vận tốc thấm tới hạn Vk (cm/s) Đất sét 50 Đất sét pha 30 Đất cát pha với I lớn hơn hoặc bằng 0,03 15 Chú thích: I là gradien cột n|ớc cục bộ 2.5.8. Các địa khối đá và đá nửa cứng về mức độ nứt nẻ, độ thấm n|ớc, độ biế dạng độ phong hoá và về mức độ phá huỷ tính liền khối đ|ợc đặc tr|ng bằng các số liệu nêu trong phụ lục I. 2.5.9. Về mức độ biến dạng, mức độ độ bền và thấm n|ớc theo các h|ớng khác nhau, các địa khối đá và đá nửa cứng phải đ|ợc coi nh| đẳng h|ớng khi hệ số di h|ớng không lớn hơn l,5; và phải đ|ợc coi nh| dị h|ớng khi hệ số dị h|ớng lớn hơn l,5. 3. Tính nền theo sức chịu tải. 3.1. Để đảm bảo sự ổn định của công trình, hệ công trình - nền và của các s|ờn dốc (của các địa khối) cần tính nền theo sức chịu tải. Trong tr|ờng hợp này phải thực hiện điều kiện: Trong đó: Ntt và R - Lần l|ợt là giá trị tính toán của lực tổng quát gây tr|ợt (hoặc lật) và của lực chống giới hạn; kn - Hệ số độ tin cậy xác định theo bảng 5; nc - Hệ số tổ hợp tải trọng xác định nh| sau:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 a) Đối với tổ hợp tải trọng cơ bản: nc bằng l,0; b) Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt: nc bằng 0,9; c) Đối với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công nc = 0,95 Bảng 5 Cấp công trình Kn Cấp I 1,25 Cấp II 1,20 Cấp III 1,15 Cấp IV và V 1,10 Chú thích: 1, Khi tính toán ổn định các mái dốc đá theo nhóm trụng thái giới hạn thứ hai, Kn và nc lấy bằng một 2, Khi tính toán ổn định của công trình theo tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng trong giai đoạn sửa chữa, cho phép lấy hệ số nc bằng 0,95 m - hệ số điều kiện làm việc lấy theo bảng 6 Bảng 6 Loại công trình và loại nền Hệ số điều kiện làm việc m Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền 1 đất và đá cứng Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đá a) Khi các mặt tr|ợt đi qua các khe nứt trong địa 1 khối nền b) Khi các mặt tr|ợt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá hoặc trong địa khối nền một phần qua 0,95 các khe nứt, một phần qua khối nguyên Đập vòm và các công trình chống ngang khác 0,75 trên nền đá Công trình cảng trên các loại nền 1,15 Các mái dốc, s|ờn dốc tự nhiên và nhân tạo 1,0 Chú thích: Trong tr|ờng hợp cần thiết, khi có luận chứng thích đáng, ngoài các hệ số ghi trong bảng, có thể lấy các hệ số điều kiện làm việc khác để xét đến đặc điểm của các kết cấu công trình và nền. 3.2. Khi xác định tải trọng tính toán, các hệ số v|ợt tải n phải lấy theo tiêu chuẩn hiện hành. Chú thích: 1) Các hệ số v|ợt tải phải lấy nh| nhau đối với tất cả các hình chiếu của các hợp lực. 2) Đối với tất cả các tải trọng do đất (áp lực thăng đứng do trọng l|ợng của đất, áp lực hông của đất, áp lực bùn cát) xác định theo giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đất đó tgMI,II, CI,II,JI,II các hệ số v|ợt tải lấy bằng một.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 3.3. Độ ổn định của đập đất phải đ|ợc tính toán theo "Quy phạm thiết kế các loại đập đất" 3.4. Tính toán ổn định của công trình trên nền không phải là đá. 3.4.1. Việc tính toán ổn định của công trình trên nền không phải là đá phải theo sơ đồ tr|ợt phẳng hoặc tr|ợt hỗn hợp và tr|ợt sâu. Các sơ đồ tr|ợt kể trên có thể xẩy ra theo dạng tr|ợt tịnh tiền hoặc vừa tr|ợt vừa quay trên mặt bằng. Đối với các công trình có nền là mái dốc tự nhiên hay nhân tạo hoặc nền là định của các mái dốc cần phải xét sơ đồ phá sập chung của cả mái dốc lẫn công trình đặt trên đó. 3.4.2. Khi tính toán ổn định các kết cấu ván cừ, cần xét sơ đồ quay của ván cừ trong t|ờng không néo xung quanh điểm nằm trên trục, ván cừ, thấp hơn mặt phẳng đáy hố móng trong t|ờng có néo - xung quanh điểm cố định vào thiết bị néo và cả sơ đồ tr|ợt hay quay của các trụ néo (t|ờng néo). Trong tr|ờng hợp này lực chống tr|ợt giới hạn cần đ|ợc xác định theo các ph|ơng pháp lí thuyết cân bằng giới hạn. Có xét đến lực ma sát tại nơi tiếp xúc của đất với các bộ phận của kết cấu. 3.4.3. Chỉ đ|ợc tính toán ổn định công trình theo một sơ đồ tr|ợt phẳng đối với nền là cát đất hòn lớn, đất có sét cứng và nửa cứng, khi đó phải thỏa mãn điều kiện: (3) và cả đối với nền là đất có sét dẻo, dẻo cứng và dẻo mềm, ngoài điều kiện (3) cần thỏa mãn thêm các điều kiện d|ới đây: (4) (5) Trong các công thức (3), (4) và (5): NV - Chỉ số mô hình hoá; Vmax - ứng suất pháp lớn nhất tại điểm góc của đáy móng công trình; B - Kích th|ớc cạnh (chiếu rộng) đáy móng công trình hình chữ nhật, song song với lực tr|ợt (không tính chiều dài sân tr|ớc néo vào móng công trình); JI - Trọng l|ợng thể tích của đất nền (khi nền nằm d|ới mực n|ớc ngầm cần xét đến sự đẩy nổi của n|ớc); lim NV - Chuẩn số không thứ nguyên lấy bằng một đối với cát chặt và bằng ba đối với các loại đất khác; đối với các loại đất nền của công trình cấp I và II lim chuẩn số NV phải đ|ợc chính xác hóa bằng thực nghiệm; tgMI - Giá trị tính toán của, hệ số tr|ợt;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 tgMI và cl đ|ợc kí hiệu nh| trong điều 2.3 của tiêu chuẩn này; Vtb - ứng suất pháp trung bình ở đáy móng công trình o Cv - Hệ số mức độ cố kết; Kt - Hệ số thấm: e - Hệ số rỗng của đắt ở trạng thái tự nhiên; t0 - Thời gian thi công công trình; a - Hệ số nén của đất; Jn - Trọng l|ợng riêng của n|ớc; h0 - Chiều dày tính toán của lớp cố kết, lấy bằng chiều dày của lớp đất có sét h1 (nh|ng không lớn hơn b). Nếu đất có sét bị ngăn cách với đáy móng công trình bởi một lớp không tiêu thoát n|ớc có chiều dày h2, thì phải lấy h0 = hl + h2 (nh|ng không lớn hơn B) Chú thích: Các chỉ dẫn cùa điều này không áp dụng đối với các tr|ờng hợp sau: 1. Công trình cảng trên nền là đất có sét; 2. Khi các đặc điểm của kết cầu công trình và của cấu tạo địa chât nền và cả khi tính chất phân bố tải trọng đã quyết định tr|ớc khả năng tr|ợt sâu. 3.4.4. Khi tính toán ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt phẳng phải lấy mặt tr|ợt tính toán nh| sau: - Khi công trình có đáy móng phẳng - mặt tr|ợt tính toán là mặt phẳng công trình tựa trên nền, nh|ng nhất thiết phải kiểm tra ổn định theo mặt phẳng tr|ợt nằm ngang đi qua đ|ờng giao nhau giữa mặt th|ợng l|u của công trình và nền; - Khi đáy móng công trình có chân khay th|ợng và hạ l|u mà chiều sâu đặt chân khay th|ợng l|u bằng hoặc lớn hơn chiều sâu đặt chân khay hạ l|u mặt phẳng tr|ợt tính toán là mặt phẳng đi qua đáy các chân khay, và cả mặt phẳng nằm ngang, đi qua đáy chân khay th|ợng l|u, nếu chiều sâu đặt chân khay hạ l|u lớn hơn chiều sâu đặt chân khay th|ợng l|u, mặt phẳng nằm ngang đi qua đáy chân khay th|ợng l|u tất cả các lực phải đ|ợc tính ứng với mặt tr|ợt nêu trên trừ áp lực bị động của đất từ phía hạ l|u, áp lực này phải đ|ợc xác định thẹo toàn bộ chiều sâu đặt chân khay hạ l|u; - Khi ở nền công trình có lớp đệm đá - mặt tr|ợt tính toán là mặt tiếp xúc giữa công trình với lớp đệm và giữa, lớp đệm với đất; khi lớp đệm đá có chân khay phải xét các mặt nghiêng hoặc mặt gẫy đi qua đệm hoặc chân khay. 3.4.5. Khi tính toán ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt phang (không quay) và khi mặt tr|ợt nằm ngang các giá trị Rph và Ntt phải đ|ợc xác định theo các công thức: (6) (7) Trong đó: Rph - Giá trị tính toán của lực chống gịới hạn khi tr|ợt phẳng; P - Tổng các thành phần thẳng đứng của các tải trọng tính toán (kể cả áp lực ng|ợc);
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 tgM I,Ci- Các đặc tr|ng của đất trên mặt tr|ợt; m1 - Hệ số điều kiện làm việc, xét đến quan hệ giữa áp lực bị động của đất với chuyển vị ngang của công trình,lấy theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Khi không có điều kiện thí nghiệm có thể lầy m 1 = l đối với công trình cảng, và m1 = 0,70 đối với các loại công trình khác; Ebhl, Ectl lần l|ợt là giá trị tính toán các thành phần nằm ngang của áp lực bị động của đất từ phía mặt hạ l|u của công trình và của áp lực chủ động của đất từ phía th|ợng l|u, xác định theo quy phạm thiết kế t|ờng chắn đất; F - Hình chiều nằm ngang của diện tích đáy móng công trình, trong phạm vi phải xét tới lực dính đơn vị; Ntt - Giá trị tỉnh toán các lực gây tr|ợt Ttl, Thl - Tổng giá trị tính toán các thành phần nằm ngang của các lực chủ động tác dụng từ phía các mặt th|ợng l|u và hạ l|u của công trình, trừ áp lực chủ động của đất. Chú thích: 1, Khi xác định Rph và Ntt trong tr|ờng hợp mặt tr|ợt nghiêng phải chiếu tất cả các lực lên mặt nghiêng này và lên mặt phẳng thẳng góc với mật nghiêng đó. 2, Đối với nền phân lớp theo h|ớng thẳng đứng và nghiêng, các giá trị tgMI và Cl phải đ|ợc xác định bằng giá trị trung bình theo trọng khối (bình quân gia qnyền) của các đặc tr|ng các loại đất, đá thuộc các lớp, có kể đến sự phân bố lại ứng suất pháp tiếp xúc giữa các lớp tỉ lệ vái các môđun biến dạng của chúng. 3, Đối với công trình cảng, mặt th|ợng l|u là mặt công trình về phía đất nền; mặt hạ l|u – mặt công trình về phía khu n|ớc tr|ớc bến; danh từ: th|ợng l|u và hạ l|u t|ơng ứng với đất liền và khu n|ớc tr|ớc bến. 4, Đối với công trình cảng cấp I và II, các giá trị tgMI và cl ở mặt tiếp xúc giữa bằng trình với lớp đệm đá và giữa lớp đệm đất nền, phải đ|ợc xác định bằng thực nghiệm. Trong giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật, đối với công trình cảng cấp I và II và trong mọi tr|ờng hợp đối với công trình cấp III đến V các giá trị tgMI và cl đ|ợc ở mặt tiếp xúc giữa công trình với lớp đệm đá và giữa lớp đệm với đất nền 5, Khi tính toán công trình cảng, chỉ phải xét đến lực chống lại từ phía hạ l|u tiếp xúc 6, Nếu giá trị ml,Ebhl trong biểu thức (6) tính ra lớn hơn Ebhl có thể xem nó nh| lực chống từ phía hạ l|u Ebhl và xác định theo tiêu chuẩn các tải trọng và tác động lên công trình thuỷ công các tổ hợp của chúng. 3.4.6. Tr|ờng hợp nếu lực gây tr|ợt tính toán Ntt có độ lệch tâm eNtt lớn hơn hoặc bằng 0,05 LB , phải tính toán ổn định của công trình theo sơ đồ tr|ợt phắng có xét đến sự quay trong mặt bằng - mặt đáy móng (L và B - kích th|ớc các cạnhỏ hơn đáy móng công trình hình chữ nhật). Các trị giá độ lệch tâm eNtt và lực chống tr|ợt giới hạn khi tr|ợt phẳng có quay Rphq phải đ|ợc xác định theo phụ lục 2 của tiêu chuẩn này, cũng cho phép dùng ph|ơng pháp tính toán khác có cơ sở, thỏa mãn đ|ợc các điều kiện cân bằng trong trạng thái giới hạn. 3.4.7. Khi không thỏa mãn các điều kiện quy định trong điều 3.4.3 của tiêu chuẩn này, đối với công trình trên nền đồng nhất, trong mọi tr|ờng hợp phải tính toán ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt hỗn hợp. Khi đó lực chống tr|ợt của nền phải lấy bằng tổng các lực chống trong phạm vi tr|ợt phẳng và tr|ợt có ép trồi (hình1)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Hình 1 Sơ đồ tính sức chịu tải của nền và sự ổn định của công trình khi tr|ợt hỗn hợp ab- Phần tr|ợt phẳng; bf - Phần tr|ợt có ép trồi; bedef – vùng ép trồi Khi tính toán ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt hỗn hợp, lực chống giới hạn Rhh khi tr|ợt tịnh tiến xác định theo công thức: Trong đó: tgMI và cl - Đ|ợc kí hiệu nh| trong điều 3.4.3. của tiêu chuẩn này: B1 và B2 lần l|ợt là giá trị chiều rộng tính toán của những phần đáy móng công trình mà tại đó xảy ra tr|ợt ép trồi và tr|ợt phẳng; Lgh- ứng suất tiếp giới hạn tại phần tr|ợt ép trồi, xác định theo phụ lục 3 của tiêu chuẩn này; L - Chiều dài đáy móng chữ nhật của công trình (thẳng góc với lực gây tr|ợt) P Giá trị B Phải đ|ợc xác định theo giá trị V trên các đồ thị trong 1 tb B.L hình 2. Khi lực pháp tuyến P lệch tâm về phía hạ l|u thì các giá trị B, * Bl, B2, trong công thức (8) phải lấy bằng B*, B*1, B*2, (trong đó: B = B B - 2.e , còn B B . , e là độ lệch tâm về phía hạ l|u của lực P, độ p 1 1 B p lệch tâm phía th|ợng l|u không xét đến trong tính toán.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Hình 2. Các đồ thị để xác định chiều rộng của phần đáy móng công trình B1, tại đó xây ra tr|ợt có ép trồi đất nền. a - đối với đất có hệ số tr|ợt tgMI > 0,45 b - đối vôi đất có hệ số tr|ợt tgMI d 0,45; Vp - ứng suất pháp trung bình của đât tại đáy móng công trình tụi đó xẩy ra sự phá hoại nền chỉ do tải trọng thẳng đứng, xác định theo phụ lục 3 của tiêu chuẩn này; lim Vk = NV .B.J.I. Chú thích: Đối với các công trình tr|ớc cảng, đ|ợc phép không tính ổn định theo sơ đồ tr|ợt hỗn hợp. 3.4.8. Khi tr|ợt hỗn hợp có quay trên mặt bằng, giá trị lực chống tr|ợt giới hạn lấy bằng Dq, Rhh, trong đó: Dq - hệ số xác định theo hình 2 của phụ lục 2; Rhh nh| điều 3.4.7. 3.4.9. Tính toán ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt sâu phải đ|ợc thực hiện trong các tr|ờng hợp: - Công trình trên nền đồng nhất và không đồng nhất chỉ chịu tải trọng thẳng đứng; - Các công trình chịu tải trọng thang đứng và nằm ngang trên nền không đồng nhất và công trình cảng cả trên nền đồng nhất mà không thỏa mãn các yêu cầu trong điều 8.4.3. của tiêu chuẩn này. Khi có tải trọng nghiêng, phải kiểm tra ổn định công trình theo sơ đồ tr|ợt phẳng. 3.4.10. Phải tính toán ổn định công trình trên nền đồng nhất và không đồng nhất theo sơ đồ tr|ợt sâu bằng các ph|ơng pháp thỏa mãn đ|ợc mọi điều kiện cân bằng trong trạng thái giới hạn. Cho phép dùng các ph|ơng pháp khác có kết quả phù hợp với kết quả tính toán theo các ph|ơng pháp thỏa mãn đ|ợc mọi điều kiện cân bằng trong trạng thái giới hạn. Tính toán ổn định công trình trên nền đồng nhất theo sơ đồ tr|ợt sâu phải đ|ợc tiến hành theo phụ lục 3. Chú thích:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 1, Nếu mặt tr|ợt đi qua mặt tiếp xúc của hai lớp đất, đá cần lấy các đặc tr|ng toán tgMI và cl và đặc tr|ng của lớp có giá trị lực chống tr|ợt giới hạn nhỏ nhất. 2, Đối với công trình cảng, cho phép tính toán ổn định theo sơ đồ tr|ợt sâu bằng các ph|ơng pháp khác so với những ph|ơng pháp đã nêu và đ|ợc kiểm tra bằng kính nghiệm thiết kế xây dựng và sử dụng các loại công trình này trong nhiều năm. Khi đó cho phép xác định các giá trị của lực tổng quát vái các hệ số v|ợt tải và hệ số an toàn về đất bằng một. 3.4.11. Khi tính toán ổn định công trình trên nền là đất có sét có độ no n|ớc G lớn hơn 0 hoặc bằng 0,85 và hệ số mức độ cố kết Cv nhỏ hơn 4 (xem điều 3.4.3) phải xét tới độ cố kết của chúng bằng cách lấy các đặc tr|ng tgMI và cl của đất ứng với trạng thái ch|a ổn định, hoặc bằng cách đ|a áp lực lỗ rỗng vào trong các tính toán, với các đặc tr|ng của đất ứng với trạng thái ổn định. 3.5. Tính toán ổn định của công trình trên nền đá: 3.5.1. Khi tính toán ổn định của công trình trên nền đá và của các s|ờn dốc đá phải xét sơ đồ tr|ợt theo các mặt phẳng hoặc mặt gẫy. Đối với mặt tr|ợt gẫy, có thể có hai sơ đồ: Sơ đồ tr|ợt dọc (dọc các cạnh của mặt gẫy) và sơ đồ tr|ợt ngang (ngang các cạnh). Khi đó phải xem xét các sơ đồ tĩnh và động có thể xảy ra về sự mất ổn định của công trình và sự phá hoại độ bền của nền. 3.5.2. Khi tính toán ổn định công trình và của các sờn dốc đá theo sơ đồ tr|ợt dọc với mặt tr|ợt phẳng hoặc gẫy cần xác định các giá trị Ntt và R theo các công thức: Ntt=T (10) Trong đó: Ntt và R đ|ợc kí hiệu nh| trong công thức (2): T – Lực gây tr|ợt chủ động (thành phần theo h|ớng tr|ợt của hợp lực của các tải trọng tính toán); n - Số các phần mật tr|ợt đ|ợc xác định theo độ không đồng nhất của nền về các đặc tính độ bền và biến dạng; pi - Hợp lực của các ứng suất pháp sinh ra do tải trọng tính toán trên phần thứ i của mặt tr|ợt đang xét; i i tgM I,II, c I,II - Giá trị tính toán của các đặc tr|ng của đá trên phần thứ i của mặt tr|ợt xác định theo các yêu cầu của điều 2.5.3. của tiêu chuẩn này; Zi - Diện tích phần thứ i của mặt tr|ợt; m2 - Hệ số điều kiện làm việc, xác định theo các yêu cầu của điều 3.5.3 của tiêu chuẩn này; Eh - Lực chống của khối đá chặn hoặc của khối đắp không phải là đá từ phía mặt hạ l|u thuộc phắn tính toán của công trình, xác định theo các yêu cầu của điều 3.5.3 của tiêu chuẩn này. 3.5.3. Khi tính toán ổn định của công trình và s|ờn dốc đá theo sơ đồ tr|ợt dọc trong tr|ờng hợp giá trị các đặc tr|ng tgMI và cl và môđun biến dạng của khối đất đắp
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 (của khối lực chủ động Ehl = Echl và hệ số lấy bằng một, trong các tr|ờng hợp còn lại phải lấy Ehl = Ebhl và m2 = m1 (trong đó Ebhl và ml xác định theo các yêu cầu của điều 3.4.5 của tiêu chuẩn này). 3.5.4. Việc tính toán ổn định công trình và s|ờn dốc đá theo sơ đồ tr|ợt ngang phải đ|ợc tiến hành bằng cách chia lãng trụ tr|ợt thành các thành phần tác dụng t|ơng hỗ theo các ph|ơng pháp thỏa mãn các điều kiện cân bằng giới hạn của lăng trụ tr|ợt. Khi lăng trụ tr|ợt là đá khối, ít nứt nẻ và không có sự phá huỷ lớn, đơn nhất (đứt, gẫy, vết nứt kiến tạo lớn, vùng vỡ vụnv.v ) phải tính toán ổn định của lăng trụ, xem nó nh| một vật rắn liền khối (liên tục), theo các ph|ơng pháp thỏa mãn các điều kiện cân bằng ở trạng thái giới hạn. 3.5.5. Khi tính toán ổn định công trình và s|ờn dốc đá theo sơ đồ tr|ợt có quay trong mặt bằng phải xét tới sự giảm giá trị của lực chống tr|ợt R có thể xảy ra so với các lực đ|ợc xác định với giả thiết chuyển động tịnh tiến, khi đó, cho phép hiệu chỉnh giá trị R theo phụ lục 2 của tiêu chuẩn này. 3.5.6. Khi đánh giá sự ổn định của công trình cấp I và II trên nền đá có các điều kiện địa chất công trình phức tạp, th|ờng phải nghiên cứu mô hình để bổ sung cho tính toán. 4. Tính toán thấm đối với nền 4.1. Phải tính toán thấm đối với nền các công trình thủy công để đảm bảo độ bền thấm (chung và cục bộ) của đát nền, và xác định áp lực ngợc của n|ớc thấm và l|u l|ợng thấm. 4.2. Việc tính toán độ bền thấm chung của nền không phải là đá phải theo công thức: (11) Trong đó: Itb - Gradien cột n|ớc trung bình trong vùng thấm tính toán; tb Ik - Gradien cột n|ớc tới hạn trung bình tính toán, lấy theo bảng 2 của tiêu chuẩn này; kn - Hệ số độ tin cậy xác định theo bảng 5. Đối với nền các công trình cấp I và II có chiều cao trên l0m, trong mọi giai đoạn thiết kế phải xác định giá trị Itb bằng ph|ơng pháp t|ơng tự thủy động điện hoặc bằng các cách giải chính xác của môn thủy động học. Trong các tr|ờng hợp còn lại, cho phép xác định giá trị Itb bằng các ph|ơng pháp tính toán gần đúng nh| ph|ơng pháp hệ số sức kháng, kéo dài đ|ờng viền, v. v 4.3. Việc tính toán độ bền thấm cục bộ của nền không phải là đá phải đ|ợc tiến hành trong những vùng dòng thấm thoát ra hạ l|u, ở ranh giới của đất không đồng nhất hoặc về phía thiết bị tiêu n|ớc, theo công thức: I d Ik (12) Trong đó:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 I - Gradien cột n|ớc cục bộ ở vùng dòng thấm thoát ra, xác định bằng tính toán theo điều. 4.2 của tiêu chuẩn này; Ik - Gradien cột n|ớc tới hạn cục bộ xác định theo điều 2.4.5. 4.4. Việc tính toán độ bền thấm cục bộ của nển đá phải theo công thức: V d Vk (13) Trong đó: V - Vận tốc thấm trong các khe nứt của nền đá; Vk - Vận tốc thấm tới hạn trong các khe nứt của nền đá, lấy theo bảng 4 của tiêu chuẩn này. Giá trị V phải đ|ợc xác định bằng thơng số của l|u l|ợng n|ớc thấm theo h|ớng đã cho với tổng tiết diện thực của các khe nứt trong mặt phẳng vuông góc với h|ớng đó. 4.5. L|u l|ợng n|ớc thấm trong nền và áp lực thấm phải đ|ợc xác định theo các ph|ơng pháp nêu trong điều 4.2 của tiêu chuẩn này. 5. Tính toán độ bền cục bộ của nền đá. 5.1. Việc tính toán độ bền cục bộ của nền đá các công trình thủy công phải đ|ợc tiến hành để xác định sự cần thiết phải nghiên cứu các biện pháp ngăn ngừa khả năng phá huỷ các thiết bị chống thấm, các biện pháp làm tăng độ bền và ổn định của công trình và để xét đến tình trạng đạt tới giới hạn độ bền cục bộ khi tính toán trạng thái ứng suất - biến dạng của công trình và nền. Việc tính toán độ bền cục bộ phải thực hiện theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai và chỉ thực hiện đối với nền công trình cấp I với tổ hợp tải trọng cơ bản. 5.2. Khi tính toán độ bền cục bộ của nền đá cần xét các điều kiện sau đây: (14) (15) Trong đó: G1, G2, G3 - lần l|ợt là ứng suất chỉnh lớn nhất, trung bình và nhỏ nhất do các tải trọng tiêu chuẩn trong tổ hợp tính toán (dấu cộng ứng với ứng suất nén); E - góc nhọn giữa mặt tr|ợt và ph|ơng của ứng xuất chính Gt; tgMII và clI - các đặc tr|ng tính toán của đá, xác định theo điều 2.5.3 của tiêu chuẩn này. Công thức (14) phải đ|ợc thực hiện đối với mọi tr|ờng hợp nêu trong điều 5.1, còn công thức (15) cũng trong các tr|ờng hợp đó, nh|ng chỉ với G3 nhỏ hơn 0. Nếu G3 lớn hơn hoặc bằng 0 thì điều kiện (15) chỉ phải đ|ợc thực hiện khi đánh giá độ bền của nền. Việc đánh giá này đ|ợc tiến hành khi tính toán trạng thái ứng suất – biến dạng của nền và khi nghiên cứu các biện pháp để nâng cao độ bền và ổn định của công trình. 5.3. Phải kiểm tra việc thực hiện công thức (15) đối với các h|ớng tính toán sau đây của mặt: a) Các h|ớng trùng với hệ thống các khe nứt trong khối đá nền;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 b) Các h|ớng trùng với mặt tiếp xúc của công trình với nền; c) Các h|ớng không trùng cả với mặt tiếp xúc lẫn với các khe nứt. Đối với các mặt nêu trong điểm a) và b), giá trị góc E phải lấy bằng góc nhọn thực tế hợp bởi các mặt này và ph|ơng của ứng suất chính Gt. Khi đó, cần kiểm tra công thức (15) đối với tất cả các hệ thống khe nứt ở điểm đã cho của nền. Khi kiểm tra độ bền của khối đá theo các mặt nêu trong điểm c, phải xác định giá trị góc E theo công thức: (16) Chú thích: Nếu khi kiểm tra độ bền cục bộ của nền đá theo các mặt tr|ợt trùng với các khe nứt mà n|ớc không thể xác định một cách chính xác thì cho phép xác định góc theo công thức (16). 5.4. Khi xác định các ứng suất Gl, G2 va G3 trong các công thức (14) và (15) phải áp dụng ph|ơng pháp cơ học các môi tr|ờng liên tục. Khi đó phải xem nền với công trình nh| một hệ các vật thể biến dạng đ|ờng thẳng, mà ở mặt tiếp xúc giữa chúng thỏa mãn các điều kiện cân bằng và điều kiện đẳng biến dạng (tính liên tục). Khi có luận chứng thích đáng, đ|ợc phép sơ đồ hóa hệ công trình - nền để có thể giải đ|ợc bài toán phẳng của lí thuyết đàn hồi đối với một hoặc một số tiết diện phẳng. Khi đó, mặt nền có thể xem nh| mặt phẳng, còn thân nền, xem nh| đồng nhất hoặc gồm một số vùng đồng nhắt, hoặc có những đặc tr|ng biến đổi liên tục. Tr|ờng hợp cần thiết, phải xét đến địa hình tự nhiên của mặt nền, đặc điểm làm việc của nền theo toàn khối, và cũng phải chi tiết hóa sự phân bổ các đặc tr|ng cơ học của nền. Khi xác định các ứng suất trong vài vùng của nền mà thấy không thỏa mãn đ|ợc các công thức (14) và (15) thì nên tiến hành chính xác hóa lời giải bài toán. Có thể giải bằng cách sử dụng quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng, hoặc bằng cách biến đổi hình học các mặt cắt trên cơ sở loại ra không xem xét các vùng đã nêu trên. Khi xác định trạng thái ứng suất của nền có thể dùng các ph|ơng pháp lí thuyết và các thực nghiệm có độ chính xác phù hợp với mức độ chi tiết hóa hình học và các tính chất cơ học của hệ công trình - nền. 6. Xác định úng suất tiếp xúc 6.1. ứng suất tiếp xúc tiếp (ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên mặt tiếp xúc giữa công trình bê tông hoặc bêtông cốt thép với nền) cần đ|ợc xác định để sử dụng chúng trong các tính toán độ bền của kết cấu công trình và cả trong các tính toán nền theo sức chịu tải và biến dạng. 6.2. Đối với các công trình trên nền đá, ứng suất tiếp xúc phải đ|ợc xác định theo các công thức nén lệch tâm và trong các tr|ờng hợp cần thiết đối với các công trình cấp I và II theo các kết quả tính toán trạng thái ứng xuất của hệ "công trình – nền “ theo điều 5.4 của tiêu chuẩn này. 6.3. Đối với các công trình trên nền không phải là đá ứng suất tiếp xúc phải đ|ợc xác định theo các yêu cầu của điều 6.7.l và 6.7.2 của tiêu chuẩn này. Chú thích: Đối với công trình cảng (trừ các kết cấu ván cừ) ứng suất tiếp xúc cần đ|ợc xác định theo các công thức nén lệch tâm hoặc theo lí thuyết đàn hồi có xét đến các biến dạng dẻo. 6.4. Trong các kết cắu ván cừ, ứng suất tiếp xúc phải đ|ợc xác định tuỳ thuộc vào sự biến dạng của hệ "t|ờng - đất" có xét đến sự nén chặt đất trong phạm vi tầng chịu nén.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Khi tính toán độ bền của ván cừ, cho phép kể đến sự nén chặt của đất trong phạm vi t|ờng chịu nén bằng cách sử dụng hệ số điều kiện làm việc lấy theo bảng 7. 6.5. Khi xác định các ứng xuất tiếp xúc cần xét các đặc điểm kết cấu của công trình trình tự thi công và loại nền. Để giảm các lực tính toán trong các kết cấu hoặc trong các bộ phận của công trình khi thiết kế phải xét khả năng tạo nên sự phân bố các ứng xuất tiếp xúc một cách hợp lí nhất bằng cách dự kiến nén chặt những vùng nền riêng biệt và dự kiến trình tự thi công công trình t|ơng ứng. 6.6. Khi xác định các ứng xuất tiếp xúc đối với các công trình trên nền không phải là đá phải xét chỉ số độ uốn đ|ợc ll(2) của chúng. Chỉ số này đ|ợc xác định: Bảng 7 Hệ số điều kiện làm việc Khi đóng hoặc hạ ván cừ bằng chấn Hệ số rỗng của Loại đất nền động Khi hạ ván nền đất e cừ bằng xói Cừ bê tông cốt Cừ kim loại n|ớc thép Đất cát e nhỏ hơn hoặc 1,1 1,2 1,1 bằng 0,6 e lớn hơn 0,6 1,15 1,25 1,125 Đất có sét e nhỏ hơn hoặc 1,4 1,2 - bằng 0,7 e lớn hơn 0,7 1,15 1,5 - a) Khi tính toán công trình có độ dài lớn theo sơ đồ ứng với các điều kiện biến dạng phẳng: - Theo h|ớng chiều dài của công trình: (17) - Theo h|ớng chiều rộng của công trình: (18) b) Khi tính toán công trình theo sơ đồ ứng với các điều kiện bài toán không gian: (19)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Trong các công thức (17) đến (19): P và P1 lần l|ợt là hệ số nở hông của đất nền và của vật liệu xây dựng công trình; E và E1 - lần l|ợt là mô đun biến dạng của đất nền và mô đun đàn hồi của vật liệu xây dựng công trình. b, L - lần l|ợt là nửa chiều rộng và nửa chiều dài bản đáy công trình; J - mômen quán tính của mặt cắt t|ơng ứng của công trình; G - chiều rộng của phần tử tính toán theo chiều dài đáy, móng công trình, bằng lm; D - Độ cứng trụ (độ cứng chống uốn) của bản móng công trình. 6.7. Xác định ứng suất tiếp xúc đối với công trình trên nền đồng nhất không phải là đá. 6.7.1. Đối với các công trình cứng cấp I đến V, các ứng suất tiếp xúc pháp tính theo sơ đồ ứng với các điều kiện biến dạng phẳng cần đ|ợc xác định tuỳ theo dạng đáy móng công trình và loại đất nền nh| sau: a) Nếu nền là đất không dính, có độ chặt t|ơng đối ID nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 và đáy móng công trình phẳng hoặc gần nh| - phẳng - theo các công thức nén lệch tâm và theo ph|ơng pháp "biểu đồ thực nghiệm" (xem trong phụ lục 4 của tiêu chuẩn này) khi có cơ sở chắc chắn, trong tính toán độ bền của công trình, cho phép sử dụng các biểu đồ đ|ợc dựng lên chỉ bằng một trong các ph|ơng pháp nêu trên; b) Nếu nền là đất dính hoặc đất không dính có độ chặt t|ơng đối ID lớn hơn 0,5 khi đáy móng công trình phẳng hoặc đáy móng có dạng gẫy mà độ chặt t|ơng đối của đất là bất kì - theo các công thức nén lệch tâm và theo ph|ơng pháp lí thuyết đàn hồi với sự hạn chế quy |ớc của chiều sâu lớp chịu nén đến 0,3B đối với đất cát và 0,7B đối với đất có sét cho phép chính xác hóa chiều dày của lớp chịu nén khi có các tài liệu thực nghiệm. Chú thích: Đối với các công trình cấp III và V xây dựng trên đất không dính, và công trình cấp IV đến cấp V trên đất dính cho phép chi xác định các ứng suất tiếp xúc pháp theo các công thức nén lệch tâm. 6.7.2. Khi tính toán độ bền của công trình, phải lấy cả hai biểu đồ ứng suất tiếp xúc xác định theo các yêu cầu của điều 6.7.l. a hoặc điều 6.7.l.b. Khi đó, nếu các mômen uốn tính theo một trong những cặp biểu đồ nêu trên có các dấu khác nhau, thì khi tính độ bền của công trình, chúng đ|ợc giảm đi l0% tổng giá trị tuyệt đối của chúng, còn nếu cùng dấu thì mômen uốn lớn hơn đ|ợc giảm đi l0% hiệu của các đại l|ợng đo. 6.7.3. Các ứng suất tiếp xúc pháp tính theo sơ đồ ứng với các điều kiện của bài toán không gian, cần đ|ợc xác định theo các yêu cầu của điều 6.7.l.b của tiêu chuẩn này. 6.7.4. Khi xác định các ứng suất tiếp xúc có xét tới độ uốn đ|ợc (độ mảnh) của công trình, cho phép dùng ph|ơng pháp hệ số nền và ph|ơng pháp lí thuyết đàn hồi với sự hạn chế quy |ớc của độ sâu vùng chịu nén. Khi đó, tuỳ theo đặc điểm kết cấu công trình đ|ợc xem nh| dầm hoặc khung trên nền đàn hồi. Độ cứng của dầm hoặc của các bộ phận của khung phải đ|ợc xác định theo các, yêu cầu của tiêu chuẩn "thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép các công trình thủy công có xét tới khả năng hình thành các vết nứt.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Chú thích: 1, Khi tính các công trình không gian phức tạp, nhà trạm thủy điện, đầu âu thuyền vv) thay thế cho việc giải bài toán không gian cho pháp sử dụng cách giải bài toán phẳng bằng cách xem xét riêng rẽ hai h|ớng vuông góc với nhau. 2, Khi các bộ phận công trình có độ uốn đ|ợc (độ mảnh) khác nhau, phải tính toán công trình theo ph|ơng của chiều rộng có xét tới sự thay đổi độ cứng. 6.7.5. Khi đáy móng công trình phẳng (hoặc gần nh| phẳng) phải lấy các ứng suất tiếp xúc sinh ra bởi các lực gây tr|ợt tỉ lệ thuận với các ứng suất tiếp xúc pháp xác định bằng các ph|ơng pháp nén lệch tâm, ph|ơng pháp hệ số nền, hoặc "biểu đồ thực nghiệm". Đối với các ph|ơng pháp hệ số nền và nén lệch tâm cho phép coi chúng nh| đ|ợc phân hố đều, trong các tr|ờng hợp khi chúng gây nên trạng thái ứng suất bất lợi hơn của công trình. Khi xác định ứng suất tiếp tiếp xúc, trong tr|ờng hợp cần thiết, phải xét ảnh h|ởng của dạng đ|ờng viền gẫy khúc của đáy móng công trình đối với sự phân bố của chúng Khi tính độ bền của công trình th|ờng không xét các ứng suất tiếp tiếp xúc sinh ra bởi các lực thẳng đứng. 6.8. Xác định ứng suất tiếp xúc đối với công trình trên nền không đồng nhất không phải là đá. 6.8.1. Cho phép xác định các ứng suất pháp tiếp xúc tác dụng lên đáy móng công trình trên nền không đồng nhất nh| đối với nền đồng nhất, nh|ng phải xét tởi sự phân bố lại ứng suất này do tính chất không đồng nhất của nền gây ra. Khi xác định các ứng suất tiếp xúc theo các công thức nén lệch tâm, phải xét tới tính không đồng nhất của nền theo các yêu cầu của điều 6.8.2 - 6.8.4 trong các tr|ờng hợp còn lại - theo các yêu cầu của điều 6.8.5. 6.8.2. Khi xác định các ứng suất pháp tiếp xúc có xét tới tính không đồng nhất của nền đ|ợc tiến hành nh| sau: a) Khi nền gồm các lớp có chiều dày thay đổi hoặc khi các lớp có thể nằm nghiêng, trong phạm vi chiều dày bằng 0,5B, phải đ|a nền không đồng nhất về dạng nền đồng nhất quy |ớc, với chiều dày lớp chịu nén Hq thay đổi và với mô đun biến dạng Eq| không đổi trong toàn bộ nền. Khi đó, chiều dày của lớp nền đồng nhất quy |ớc Hq| tại mỗi mặt cắt thẳng đứng trong phạm vi chiều rộng đáy móng công trình đ|ợc xác định từ điều kiện cân bằng các độ lún của nền không đồng nhất và của nền đồng nhất quy |ớc. b) Khi trong nền có các thể xen kẹp có dạng các thấu kính, ảnh h|ởng của chúng tới đặc tính biểu đồ các ứng suất tiếp xúc, đ|ợc phép xác định bằng ph|ơng pháp lí thuyết đàn hồi. c) Khi nền có những lớp đất nằm ngang (hoặc gần nh| nằm ngang), có chiều dày không đổi, không phải xét tới tính không đồng nhất của nền. 6.8.3. ứng suất pháp tiếp xúc tại đáy móng công trình đặt trên nền đồng nhất quy |ớc, đ|ợc xác định từ các điều kiện cho tổng các lực chủ động và phản lực tác dụng lên nó và tổng các mômen của các lực đó ứng với điểm bắt kì là bằng không. Khi đó giá trị các ứng suất pháp tiếp xúc Vx ở các điểm có toạ độ là x đ|ợc xác định theo các công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 (20) (21) Trong đó: Eq| và Hq| nh| điều 6.8.2 của tiêu chuẩn này; Sx - độ lún tại điểm x; S0 - độ lún tại mặt cắt đi qua gốc toạ độ (một trong các điểm ở rìa xa nhất của đáy móng công trình đ|ợc lấy làm gốc tọa độ); Z- góc nghiêng của công trình 6.8.4. Khi trong nền không đồng nhất có các lớp thang đứng và dốc đứng, xuất hiện ra ở đáy móng công trình phải lấy giá trị các ứng suất tiếp xúc tỉ lệ với các môđun quy luật đ|ờng thẳng (tuyến tính). 6.8.5. Khi xác định ứng suất tiếp xúc theo các ph|ơng pháp "biểu đồ thực nghiệm” ph|ơng pháp hệ số nền và ph|ơng pháp li thuyết đàn hồi, việc xét tới tính không đồng nhất của nền đ|ợc tiến hành nh| sau: Khi nền không đồng nhất gồm các lớp thẳng đứng hoặc nghiêng phải xác định biểu đồ các ứng suất pháp tiếp xúc theo điều 6.8.3 và 6.8.4 và căn cứ vào đó tính biểu đồ tự cân bằng. Sau đó lấy biểu đồ tính bằng ph|ơng pháp t|ơng ứng đối với đất đồng nhất để cộng với biểu đồ tự cân bằng (Biểu đồ tự cân bằng là biểu đồ đặc tr|ng cho sự phân bố lại các ứng suất trên những phần riêng biệt của đáy móng, sự phân bố lại này bị gây ra bởi tính không đồng nhất của đất. Tổng ứng suất của biểu đồ này có xét đến dấu bằng không); Khi nền không đồng nhất gồm các lớp nằm ngang không xét tới tính không đồng nhất của nền. 7. Tính nền công trình và đất đắp theo biến dạng 7.1. Việc tính nền công trình và thân đập đất theo biến dạng cần đ|ợc tiến hành để hạn chế chuyển vị của công trình (lún, chuyển vị ngang, nghiêng v. v ) trong giới hạn bảo đảm điểu kiện sử dụng bình th|ờng của toàn bộ công trình, hoặc của các bộ phận riêng biệt (các kết cấu) của nó và đảm bảo tuổi thọ yêu cầu và cung để quy định độ nâng cao khi thi công của công trình. Chú thích: Những kết quả tính toán theo biến dạng phải đ|ợc sử dụng để đánh giá sự phù hợp giữa tính chất làm việc của công trình trong thực tê với dự kiến thiết kế. 7.2. Khi tính nền Và thân đập đất theo biến dạng th|ờng phải lấy giá trị tính toán của các tải trọng và các đặc tr|ng của đất với các hệ số v|ợt tải n và hệ số an toàn về đất la bằng một, trừ tr|ờng hợp tính nền của các cột neo, khi này phải tính theo các tải trọng tính toán, có xét tới hệ số v|ợt tải và hệ số an toàn về đất t|ơng ứng. Khi chọn các đặc tr|ng của đất để tính lún các công trình I và II, thông th|ờng phải xét mối quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng của đất, tính nhớt của cốt đất có sét cũng nh| các biến đổi đặc tn|ng đất nền có thể xảy ra trong quá trình thi công và sử dụng công trình.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 7.3. Phải tiến hành tính nền không phải là đá và thân đặp đất (độ lún, chuyển vị ngang và nghiêng) theo các điều kiện: S d Sgh U d Ugh (22) Z d Zgh Trong đó: S, U và Z - lần l|ợt là các giá trị của Độ lún, chuyển vị ngang của công trình và độ nghiêng cuối cùng đ|ợc xác định bằng tính toán theo yêu cầu của các điều từ 7.9 đến 7. 12.l của tiêu chuẩn này; Sgh, Ugh và Zgh – lần l|ợt là độ lún, Chuyển vị ngang và độ nghiêng giới hạn đ|ợc quy định khi thiết kế. Chú thích: Khi thiết kê các công trình cấp I và II, phải dự kiến hạn, chê' các góc quay của công trình quanh trục thẳng đứng. 7.4. Khi xác định các giá trị giới hạn Ggh Ugh Và Zgh cần xét tới: độ chênh lệch về lún cho phép giữa các đoạn của công trình và giữa những bộ phận riêng biệt của nó bao gồm cả lõi giữa và các lăng trụ bèn của đập và độ nghiêng cho phép của công trình; các giá trị độ lún và chuyển vị ngang không gây ra những vết nứt không cho phép đối với việc sử dụng bình th|ờng các công trình, cũng nh| đảm bảo việc sử dụng bình th|ờng các đ|ờng dây thông tin nối với công trình. 7.5. Đối với công trình có chiều dài lớn hơn ba lần chiều rộng, việc tính độ lún và chuyển vị ngang th|ờng phải đ|ợc thực hiện đối với các điều kiện biến dạng phẳng, trong các tr|ờng hợp còn lại đối với các điều kiện bài toán không gian. Đối với công trình có diện tích đáy móng lớn và chiều dày lớp đầt chịu nén nhỏ hơn hai lần trở lên so với chiều rộng đáy móng, cho phép tính chuyển vị của công trình đối với các điều kiện bài toán một chiều. 7.6. Khi tính chuyển vị của công trình đặt trên nền không phải là đá phải xác định các giá trị sau: - Các chuyển vị cuối cùng (đã ổn định) ứng với sự nén chặt hoàn toàn của đất nền và thân đập đất; - Các chuyển vị ở các thời điểm khác nhau (ch|a ổn định) ứng với quá trình nén 0 chặt ch|a hoàn thành của đất có sét của nền với hệ số mức độ cố kết Cv ) nhỏ hơn bốn, và cả các chuyển vị gây nên bởi tính từ biến của đất nền. Khi đó, cần xét tới trình tự thi công công trình và sự tích n|ớc trong hồ chứa. 7.7. Khi xác định độ lún bằng ph|ơng pháp cộng lún, chiều dày tính toán lớp chịu nén Ha của nền không phải là đá phải đ|ợc xác định đối với mỗi mặt thẳng đứng tính toán từ điều kiện ứng suất do tải trọng ngoài ở ranh giới lớp chịu nén không v|ợt giá trị 0,5Ha JII (trong đóJII đ|ợc lấy có xét tới lực đẩy nổi đối với phần d|ới mực n|ớc ngầm). Khi trong phạm vi Ha có lớp đất không nén đ|ợc thì chiều sâu lớp chịu nén đ|ợc giới hạn tới đỉnh lớp đất đó. Cũng cho phép xác định độ lún của công trình có xét tới sự biến đổi của mô đun biến dạng theo chiều sâu. Để tính các chuyển vị ngang, phải lấy chiều dầy tính toán của lớp chịu nén (lớp bị chuyển vị) bằng 0,4 (B + ln) (trong đó B- chiều rộng đáy móng công trình;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 ln - Chiều dài sân tr|ớc có néo vào công trình). Chú thích: Khi xác định các chuyển vị ngang, đối với các công trình cảng, chiều dầy lớp chịu nén lấy bằng chiều dài của lăng trụ trồi. 7.8. Đối với các công trình cảng trọng lực có độ lệch tâm ép nhỏ hơn hoặc bằng 1/5B cho phép không tính theo biến dạng, nếu thỏa mãn điều kiện: Ptb d Ra (23) Trong đó: Ptb- áp suất trung bình trên đất nền do các tải trọng tác dụng có xét tới trọng l|ợng lớp đệm; Ra –áp suất lên đất nền đ|ợc xác định theo công thức; (24) Trong đó: m1- hệ số điều kiện làm việc đ|ợc chọn nh| sau; khi thi công “khô”, đối với cát bụi no n|ớc m1=0,8, đối với các loại đất khác m1= 1; khi thi công trong “n|ớc”, đối với cát bụi m1= 0,7, đối với các loại đất khác m1=0,9, A1, A2, D – các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc giá trị MII của nền lấy theo bảng 8. A- chiều rộng đáy móng công trình; hđ - chiều dầy lớp đệm d|ới mặt công trình về phía khu n|ớc tr|ớc bến; JII,JIV- lần l|ợt là trọng l|ợng thể tích của đất nền và của vật liệu làm đệm; Bảng 8 Các giá trị tính toán của góc ma Các hệ số sát trong của đất nền MII (độ) A1 A2 B 0 0 1 3,11 2 0,03 1,12 3,32 4 0,06 1,25 3,51 6 0,10 1,39 3,71 8 0,14 1,55 3,93 10 0,18 1,73 4,17 12 0,23 1,94 4,42 14 0,29 2,17 4,69 16 0,36 2,43 5,00 18 0,43 2,72 5,31 20 0,51 3,05 5,66 22 0,61 3,41 6,04 24 0,72 3,87 6,45 26 0,84 4,37 6,90 28 0,98 4,93 7,50
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 30 1,15 5,59 7,95 32 1,34 6,25 8,55 34 1,55 7,21 9,21 36 1,81 8,25 9,98 38 2,11 9,44 10,80 40 2,46 10,84 11,73 42 2,87 12,50 12,77 44 3,37 14,48 13,96 45 3,66 15,64 14,64 hra- Độ chôn sâu đáy móng công trlnh, kể từ cao trình đáy thiết kế; cII - Lực dính đơn vị của đất nền ở d|ới đáy lớp đệm. Chú thích: 1, Khi chiều dầy lớp đệm nhỏ hơn 0,3m, thay thế cho điều kiện (23) phải thoả mãn điều kiện: Pmax = 1,2 Ra 2, Trong tính toán các công trình cảng theo biến dạng không kể tới độ lún của đệm. 7.9. Tính độ lún của công trình trên nền không phải là đá và đập đất. 7.9.1. Việc tính độ lún của công trình trên nền không phải là đá phải đ|ợc tiến hành đối với hai loại nền: Loại thứ nhất - là đất không dính và cả đất dính với Cv không nhỏ hơn 4; 0 Loại thứ hai - là đất dính có Cv nhỏ hơn 4 và cả đất có tính từ biến. Khi tính độ lún của đập đất, cần lấy những điều kiện t|ơng tự đã nêu để tính độ lún của nền công trình. 7.9.2. Độ lún cuối cùng S của công trình trên nền đất đồng nhất và không đồng nhất loại thứ nhất (theo điều 7.9.l.) phải đ|ợc xác định nh| sau: a) Đối với bài toán không gian theo ph|ơng pháp cộng lớp trong phạm vi lớp chịu nén Ha (25) Trong đó: Etb và Eqd lần l|ợt là mô đun biến dạng trung bình và quy đổi của toàn bộ lớp chịu nén, xác định theo phụ lục 7 của tiêu chuẩn này; n - Số lớp đ|ợc phân ra trong tầng chịu nén của nền; o1 ứng suất pháp giữa lớp thứ i của nền do các tải trọng và gia tải gây ra, xác định theo phụ lục 5 của ttêu chuẩn này; hi - Chiều dày của lớp thứ i; EI - Mô đun biến dạng của lớp thứ i xác định theo phụ lục 7 của tiêu chuẩn này.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Độ lún của thân đập đất cũng phải đ|ợc xác định theo ph|ơng pháp cộng lớp, khi E đó giá trị 0,8 tb trong công thức (25) đ|ợc lấy bằng 1; Eq b) Đối với biến dạng phẳng của nền đập đất - theo ph|ơng pháp cộng lớp; và đối với nền công trình bê tông và bê tông cốt thép - theo ph|ơng pháp cộng lớp hoặc theo công thức: (26) Trong đó: P - hệ số nở hông của đất nền; kc - hệ số lún không thứ nguyên do tải trọng po trên một mét dài gây ra; đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép lắy theo bảng 9; Bảng 9 Giá trị H/B 0,25 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5 5 Hệ số kc 0,72 1,35 1,85 2,29 2,98 3,96 4,75 5,3 H - chiều dầy thực của lớp chịu nén. Nếu H> Ha thì phải lấy H = Ha kn - hệ số lún không thứ nguyên do gia tải pgt trên một mét dài gây ra, lấy theo bảng l của phụ lục 6 của tiêu chuẩn này, bằng trung bình cộng giữa các giá trị kn khi x =Btg/ 2 và x = l/2 (B + Bgt) trong đó B và Bgt lần l|ợt là chiều rộng của công trình và chiều 'rộng của gia tải; Eqđ - nh| trong công thức (25) c) Đối với tr|ờng hợp công trình bê tông hoặc bê tông cốt thép đứng riêng biệt khi áp suất phân bố đều trên nền công trình theo ph|ơng pháp cộng lớp hoặc theo công thức: (27) Trong đó: mD - Hệ số lấy theo bảng 2 trong phụ lục 5 của tiêu chuẩn này. B - Chiều rộng đáy móng công trình; Vtb - ứng suất pháp trung bình ở đáy móng công trình; P và Eqđ - Nh| trong công thức (26) Chú thích: Cho phép lấy Eqđ - Etb đối với công trình cấp IV đến cấp V với độ sâu chôn móng bất kì, và cả đối với công trình cấp I đến cấp III khi độ sâu chôn móng công trình nhỏ hơn 5m. 7.9.3. Độ lún cuối cùng S của công trình trên nền đất thuộc loại thứ hai (theo điều 7.9.1) phải đ|ợc xác định theo công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 S = S1 +S2 (28) Trong đó: SI - Độ lún của công trình tại thời điểm kết thúc quá trình cố kết, xác định theo các yêu cầu của điều 7.9.2 của tiêu chuẩn này; S2 - Độ lún của công trình do biến dạng từ biến của đất nền gây ra cho phép lấy S2 bằng 0,35SI đối với đất có chỉ số sệt 0 d Is d 0,5, còn khi giá trị Is lớn hơn 0,5, giá trị S2 cần đ|ợc xác định theo kết quả nghiên cứu tính từ biến của đất. 7.9.4. Độ lún của công trình ở thời điểm t khi quá trình cố kết của đất ch|a kết thúc phải đ|ợc xác định theo bài toán cố kết một h|ớng hoặc bài toán phẳng có xét đến, sự phân đợt thi công công trình, độ no n|ớc của đất nền, sự biến đổi hệ số thấm và độ chặt trong quá trình cố kết. Trong tính toán sơ bộ, cho phép xác định độ lún theo thời gian St của công trình bê tông và bê tông cốt thép theo công thức: t St= S1 (1=e -U ) (29) Trong đó: S1- Độ lún của công trình, xác định theo điều 7.9.2 của tiêu chuẩn này. U - Hệ số có thứ nguyên l/t, lấy theo biểu đồ hình 3; t - Thời gian tính bằng năm; e - Cơ số lôga tự nhiên. 7.9.5. Đối với công trình bê tông và bê tông cốt thép có đáy móng chữ nhật đặt trên nền đồng nhất và có các lớp nằm ngang, không kể lực thấm, độ nghiêng của công trình đ|ợc xác định nh| sau: a) Khi tải trọng thẳng đứng đặt lệch tâm: - Theo ph|ơng của cạnh lớn hơn của đáy móng công trình - theo công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 (30) - Theo ph|ơng của cạnh nhỏ hơn của đáy móng công trình - theo công thức: (31) Trong đó: Zl và ZB - Các góc nghiêng của công trình theo cạnh lớn hơn và cạnh hơn nhỏ hơn của đáy móng; kl và k2 - các hệ số không thứ nguyên, xác định theo các biểu đồ ở hình 4; Ml và MB - Lấn l|ợt là mômen tác dụng trong mặt thẳng đứng, song song với cạnh lớn hơn và cạnh nhỏ hơn của móng hình chữ nhật; L và B- Lần l|ợt là chiều dài và chiều rộng của đáy móng công trình; P và Etb - Nh| trong điều 7.9.2. của tiêu chuẩn này; Hình 4- Các biển đồ để xác định các hệ số k1 và k2 b) Khi có tác động của gia tải đối với tr|ờng hợp biến dạng phẳng - theo công thức: (32) Trong đó: Zgt - góc nghiêng của công trình do gia tải gây ra; k3 - hệ số, xác định theo các biểu đồ trong hình 5; q – c|ờng độ gia tải; P và Etb nh| trong điều 7.9.2. của tiêu chuẩn này.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Khi xác định giá trị của gia tải (ở mỗi bên công trình) phải xét tới trình tự thì công và gia tải. Nếu gia tải đ|ợc thực hiện sau khi thi công công trình đặt trên xét toàn bộ gia tải đó, với bất kì loại đất nền nào. Khi công trình đặt trên nền đất không dính và gia tải đ|ợc thực hiện tr|ớc khi xây dựng công trình thì không cần xét tới gia tải đó còn khi công trình đặt trên nền đất dính đ|ợc xét 50% trọng l|ợng toàn bộ gia tải. 7.10. Tính các chuyển vị ngang của công trình bê tông và bê tông cốt thép trên không phải là đá. 7.10.1. Phải tính các chuyển vị ngang của công trình trên nền không phải là đá đối với hai loại nền đất sau đây: 0 Loại thứ nhất đối với nền là đât không dính, và cả đất dính có Cv không nhỏ hơn 4; 0 Loại thứ hai đối với nên là đất dính có Cv nhỏ hơn 4, và cả đất có tính từ biến, nếu ứng suất tiếp L trong nền ở đáy móng công trình lớn hơn ứng suất tiếp ở ng|ỡng sinh ra từ biến Llim (33) Trong đó: G - ứng suất pháp ở đáy móng công trình; MII - Góc ma sát trong của đất với độ ẩm t|ơng ứng; kt cII Lực dính kiến trúc
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 7.10.2. Phải tính các chuyển vị ngang UI của công trình trên nền đất loại thứ nhất (theo điều 7.10.1.) theo công thức: - Đối với nền đồng nhất (34) - Đối với nền không đồng nhất phân lớp theo h|ớng nằm ngang: (35) - Đối với nền không đồng nhất phân lớp theo h|ớng thẳng đứng (36) Trong các công thức (34) đến (36): H m c I - hàm số, xác định với I B / 2 theo công thức sau: I1= hàm số I xác định với Trong đó: hi – chiều dầy lớp thứ i; Q – lực ngang Ec – môđun biến dạng, xác định theo phụ lục 7 của tiêu chuẩn này. B.P - đ|ợc kí hiệu giống nh| điều 7.9.2 của tiêu chuẩn này. EcI và EeII – mô đun biến dạng của đất tại các đoạn I và II trong hình 6; G- chiều dài đoạn tính toán; kn – hệ số không thứ nguyên. Đối với đất cát lấy bằng 1,1; đối với với đất có sét lấy bằng 0,85; Hc – chiều dày tính toán của lớp lớp bị chuyển vị lấy theo điều 7.7 của tiêu chuẩn này; 7.10.3. Đối với nền đất loại thứ hai (theo điều 7.10.2) chuyển vị ngang chung của công trình xác định theo công thức;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 U = U1 + U2 (37) Trong đó: U1- chuyển vị của công trình, xác định theo điều 7.10.2 của tiêu chuẩn này; U2- chuyển vị của công trình do biến dạng từ biến của đất nền cho phép lấy bằng 0,35 U1 đối với đất có chỉ số sệt (Is) lớn hơn hoặc bằngg 0 và nhỏ hơn hoặc bằng 0,5; khi Is lớn hơn 0,5 – xác định theo kết qủa nghiên cứu. 7.10.4. Phải tính chuyển vị ngang giới hạn theo công thức: (38) Trong đó: Qgh- lực gây tr|ợt giới hạn Hình 6: Các sơ đồ để xác định chuyển vị ngang của công trình a) Khi nền đồng nhất b) Khi nền phân lớp theo h|ớng ngang c) Khi nền phân lớp theo h|ớng thẳng đứng Q – lực ngang; Hc – chiều dày tính toán của lớp đất bị chuyển vị; Ec, Eci, EcII – môđun biến dạng của đất thuộc các lớp bị chuyển vị. P, G, B – nh| trong điều 7.10.2 của tiêu chuẩn này; Hgh – chiều dày của lớp chuyển vị ở thời điểm công trình đạt trạng thái giới hạn; chiều dày này lấy bằng:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Hgh = 0,4B +0,3Ha; Ha – chiều dày tính toán của lớp chịu nén; EII – môđun biến dạng của đất nền tại độ sâu Ha mu – hệ số thứ nguyên, xác định theo kết qủa thí nghiệm đất bằng ph|ơng pháp tr|ợt bàn nén, theo công thức: (39) Trong đó: D2- góc nghiêng của đ|ờng cong ứng suất tiếp t|ơng ứng với chuyển vị đàn hồi – dẻo Uddhn của bàn nén lấy theo hình 7; D1- góc nghiêng của đ|ờng cong ứng suất tiếp t|ơng ứng với chuyển vị đàn hồi Udhbn của bàn nén. Chú thích: Trong tính toán sơ bộ cho phép lấy giá trị mu nh| sau: đối với cát chặt vừa và chặt mu = 0,7 đến 0,8. Đối với đất có sét trạng thái nửa cứng và dẻo cứng mu= 0,6 đến 0,7. Hình 7 : Biểu đồ tính toán chuyển vị ngang giới hạn của công trình Wgh và Wđh ứng suất tiếp d|ới đáy bàn nén, ứng suất với các biến dạng giới hạn và biến dạng đàn hồi. 7.11. Tính chuyển vị của công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đá. 7.11.1. Việc tính chuyển vị của công trình trên nền đá th|ờng chỉ phải tiến hành đối với công trình cấp I. 7.11.2. Khi chọn sơ đồ tính toán nền phải xét tới cấu trúc địa chất của nó, địa hình của khu vực, các đặc tr|ng của nền đá và đặc điểm kết cấu của công trình.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Tuỳ theo giá trị tỉ số giữa chiều rộng tuyến có áp của công trình BH với cột n|ớc trên công trình H khi tính chuyển vị của công trình phải xem xét hoặc là bài toán B B không gian (khi H nhỏ hơn 5), hoặc là bài toán phẳng (khi H lớn hơn, hoặc H H bằng 5). Khi đó, để tính chuyển vị của công trình có thể dùng các ph|ơng pháp lí thuyết đàn hồi tuyến tính và phi tuyến. Trong tính toán, chiều dày quy |ớc lớp chịu nén của nền đ|ợc lấy bằng chiều rộng đáy móng công trình B. Trong giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật cho phép xem nền đá là loại môi tr|ờng biến dạng tuyến tính. 7.11.3. Khi xác định giá trị chuyển vị của công trình phải xét tới áp lực đất (bùn cát hoặc đất đắp) ở lòng hồ chứa n|ớc, lực thấm thể tích trong nền và tải trọng do công trình truyền lên nền. Khi tính toán, diện tích đặt tải trọng trong phạm vi lòng hồ chứa n|ớc đ|ợc xem nh| có dạng hình chữ nhật, một cạnh bằng BH, cạnh kia bằng 5BH. Cho phép thay các lực thấm thể tích trong nền bằng các lực bề mặt của áp lực n|ớc trên lòng hồ, khi đó, phải nhân giá trị chuyển vị nhận đ|ợc với hệ số bằng 0,4 khi BH nhỏ hơn hoặc bằng 2,5 H, bằng khi 0,6 BH lớn hơn hoặc bằng 5H; và bằng 0,5 khi BH lớn hơn2,5 H và nhỏ hơn 5H. Khi tính chuyển vị các s|ờn dốc trong các hèm vực hẹp (khi BH /H nhỏ hơn 2,5) phải xét tới áp lực n|ớc và đất lên thành bờ hẻm vực cũng nh| trọng l|ợng của khối bờ trong phạm vi thể tích giữa mực n|ớc ngầm ở trạng thái tự nhiên và mực n|ớc ngầm sau khi chứa n|ớc vào hồ tới cao trình thiết kế. 7.12. Tính nền của kết cấu ván cừ 7.12.1. Khi tính nền theo biến dạng của kết cấu ván cừ không néo (t|ờng) phải xác định chuyển vị ngang Uvc của ván cừ tại cao trình đáy thiết kế và góc nghiêng Zvc của phần cắm sâu của ván cừ (hình 8) theo các công thức : (40) (41) Trong đó: X1 và X2 – Lần l|ợt là các thành phần nằm ngang của các hợp lực tác dụng trên 1m dài t|ờng ở phía trên và phía d|ới mặt đáy thiết kế; M1 và M2 – Lần l|ợt là mômen uốn tại cao trình đáy thiết kế do tải trọng tác dụng lên 1m chiều dài t|ờng ở phía trên và phía d|ới mặt đáy thiết kế; K’ – Hệ số, đặc tr|ng cho sự biến đổi hệ số nền theo chiều sâu, lấy theo bảng 10. tvc - Độ chôn sâu trong đất của ván cừ, d|ới mặt đáy thiết kế.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Hình 8: S ơ đồ tính nền các kết cấu ván cừ (t|ờng) không néo theo biến dạng 1. bề mặt khu đất; 2. ván cừ, 3. mặt đáy thiết kế Chú thích: Khi nền là đất có sét có tính nên nhỏ và lớn phải tiến hành tính biến dạng theo thời gian. Bảng 10 Giá trị của hệ số K’ Loại đất nền (T/m4) Đất sét và đất pha dẻo - chảy từ 100 đến 200 Đất sét và đất pha dẻo – mềm, cát pha dẻo và cát bụi từ 200 đến 400 Đất sét và sét pha dẻo cứng, cát pha dẻo, cát hạt nhỏ và vừa từ 400 đến 600 Đất sét và sét pha cứng, cát pha cứng, cát hạt to từ 600 đến 1.000 Đất hòn lớn đá lăn (cuội, sỏi), cát- sỏi, sét cứng, hoặc cát pha, đá trên 1.000 đến 2.000 bột (aleurit), v.v Chú thích: Đối với cát chặt, giá trị K’ đ|ợc tăng lên 30%. 7.12.2. Cho phép không tính đến trạng thái của nền t|ờng ván cừ nếu giá trị chuyển vị ngang của các chân néo đ|ợc giới hạn tr|ớc. 7.12.3. Cần xác định chuyển vị ngang của các chân néo do tác động của tải trọng tính toán của hệ số v|ợt tải và hệ số an toàn về đất t|ơng ứng. Đối với các công trình cảng phải tính chuyển vị ngang Ut của các tấm néo thẳng đứng khi tỉ số giữa độ chôn sâu với chiều cao của chúng lớn hơn 2 theo công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 (42) Trong đó: Rnt – Thành phần nằm ngang tính toán của lực néo tác dụng lên tấm; Ecn – Thành phần nằm ngang tính toán của tổng áp lực chủ động của đất lên tấm neo; ht và bt – Lần l|ợt là chiều cao và chiều rộng của tấm néo; k- Hệ số nền của đất đắp Chú thích: Hệ số nền của đất đắp phải đ|ợc xác định theo t|ơng tự. Khi đất cát có độ chặt vừa và h1 bằng hoặc lớn hơn 1/3 t1 hệ số nền của đất đắp lấy bằng điều 3 kiện= 0,8 kg/cm (t1 - độ chôn sâu của cạnh d|ới tấm néo tính từ mặt đất đắp). 8. Sự liên kết của công trình với nền 8.1. Khi thiết kế nền công trình thuỷ công phải dự kiến các biện pháp liên kết công trình với nền để đảm bảo sự ổn định của công trình, độ bền của nền (Trong đó bao gồm cả độ nền thấm), trạng thái ứng suất – biến dạng thích hợp của công trình và nền với mọi tổ hợp tính toán của các tải trọng và tác động. Khi thiết kế các liên kết của công trình thuỷ công bê tông và bê tông cốt thép với nền thông th|ờng phải dự kiến chôn sâu móng công trình, bóc bỏ nếu cần thiết lớp đất yếu trên mặt tới độ sâu mà thoả mãn đ|ợc các yêu cầu về độ ổn định và độ bền của nền. Việc thiết kế sự liên kết của các công trình đất phải đ|ợc tiến hành các yêu cầu của quy phạm thiết kế đập đất. Trong mọi tr|ờng hợp khi thiết kế sự liên kết của công trình và nền không phải là đá phải xét tới sự thay đổi có thể xảy ra của các giá trị đặc tr|ng độ bền, biến dạng và thấm đất của quá trình thi công công trình. 8.2. Khi thiết kế nền đá của công trình trong tr|ờng hợp khi việc bóc bỏ lớp đá phong hoá mạnh không cho phép đảm bảo thoả mãn đ|ợc các yêu cầu tiêu chuẩn về ổn định công trình hoặc về ổn định của các mố bờ của nó, về độ bền và biến dạng của nền, để giảm bớt khối l|ợng bóc bỏ đá, cần dự kiến các biện pháp sau đây: - Giảm áp lực ng|ợc trong nền công trình và tiêu n|ớc ở các khối bờ kề công trình; - Tốc độ về phía th|ợng l|u ở mặt tiếp xúc của công trình với nền; - Tạo chân tì (chân khay ) trong nền ở phía hạ l|u; - Sử dụng các kết cấu đảm bảo ph|ơng có lợi nhất của các lực và tác động lên công trình; - Néo các đoạn công trình và những phần kề ở bờ; - Gia cố đá nền bằng ph|ơng pháp phụt vữa. Chỉ khi các biện pháp nêu trên không có đủ hiệu quả mới dự kiến tới việc hạ sâu đáy móng công trình tới vùng đá nguyên vẹn. 8.3. Để tăng tính ổn định của công trình thủy công bê tông và bê tông cốt thép trên nền không phải là đá để đảm bảo độ bền và các giá trị độ lún và chuyển vị cho phép, khi thiết kế sự liên kết của công trình với nền, phải dự kiến bố trí chân khay th|ợng hoặc hạ l|u, thay thế đất yếu bằng đất có đặc tr|ng cơ lí cao hơn dự kiến tiêu n|ớc ở các lớp thấm n|ớc yếu của nền và các biện pháp khác.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 8.4. Việc lựa chọn loại hình và kết cấu liên kết công trình với nền phải đ|ợc tiến hành trên cơ sở tính toán kinh tế kĩ thuật các ph|ơng án liên kết và kết cấu công trình có xét đến các yêu cầu trong các điều 8.1 đến 8.3 của tiêu chuẩn này. 8.5. Độ sâu đặt móng công trình. 8.5.1. Khi xác định độ sâu đặt móng công trình phải xét đến: - Loại và các đặc điểm kết cấu công trình; - Giá trị và tính chất của tải trọng và tác động lên nền - Các điều kiện địa chất của khu vực xây dựng (tính chất xây dựng của đất, cấu trúc của nền, sự tồn tại của các lớp đất mặt yếu, các lớp kẹp yếu, các vùng phá huỷ kiến tạo v.v ); - Các điều kiện địa hình của các khu đất xây dựng; - Các điều kiện địa chất thuỷ văn (tính thấm n|ớc của đất, cột n|ớc áp lực, mực n|ớc và tính xâm thực của n|ớc ngầm v.v ); - Phạm vi vùng xói lở đất ở hạ l|u. 8.5.2. Khi thiết kế sự liên kết công trình bê tông và bê tông cốt thép với nền đá phải dự kiến: - Đối với nền đồng nhất – bóc lớp đá phong hoá mạnh có giá trị đặc tr|ng độ bền và biến dạng thấp và khó làm liền khối do có chất sét trong các khe nứt; - Đối với nền không đồng nhất, có những phá huỷ đứt gãy lớn và các vùng phong hóa cục bộ sâu – bóc đất đá với khối l|ợng đ|ợc xác định trên cơ sở phân tích trạng thái ứng suất và tính ổn định của công trình, có xét tới khả năng gia cố các vùng yếu của nền và trám các khe nứt. 8.5.3. Khi thiết kế sự liên kết của công trình bê tông và bê tông cốt thép với nền không phải là đá cần dự kiến bóc lớp đất màu, đất có chứa trên 5% theo khối l|ợng các chất tàn tích hữu cơ ch|a bị phân giải v.v 8.5.4. Khi thiết kế nền công trình, cần phải chỉ ra những biện pháp để ngăn ngừa không cho đất đá bị phong hoá bị tơi xốp trở lại và bị hoá lỏng trong quá trình thi công làm cho các tính chất xây dựng của chúng bị xấu đi, và cũng phải loại trừ khả năng n|ớc có áp thấm qua đáy hố móng. 8.6. Gia cố và làm chặt đất nền 8.6.1. Việc gia cố và làm chặt đất nền các công trình thuỷ công phải đ|ợc dự kiến để thay đổi các đặc tr|ng độ bền và biến dạng của đất nhằm nâng cao sực chịu tải của nền, giảm độ lún và chuyển vị của công trình và cũng để đảm bảo yêu cầu thiết kế về tính không thấm n|ớc và độ bền thấm. 8.6.2. Để cải thiện các đặc tr|ng độ bền, biến dạng và thấm của đất khi cần thiết, trong thiết kế phải dự kiến biện pháp gia cố và làm chặt toàn bộ nền và một phần của nó (phần kề với mặt có áp, với bộ phận chống thấm v.v ) và cả phần lộ ra trong phạm vi đ|ờng viền công trình và nền của các khe nứt lớn, các vùng kiến tạo và phá huỷ đứt gãy khác và của các lớp xen kẹp đất yếu. 8.6.3. Khi thiết kế các công trình dâng n|ớc cấp I và II,việc xác định ph|ơng pháp và khối l|ợng gia cố nền phải đ|ợc luận chứng bằng tính toán; riêng đối với công trình cấp I, khi cần thiết, phải đ|ợc luận chứng cả bằng nghiên cứu thực nghiệm trạng thái ứng suất – biến dạng của công trình và nền.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Đối với công trình cấp III và IV đến cấp V trong tất cả các giai đoạn thiết kế, và đối với công trình cấp I và II trong giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật đ|ợcn phép quy định ph|ơng pháp và khối l|ợng gia cố nền, theo các công trình t|ơng tự. 8.6.4. Việc gia cố và làm chặt đất trong nền và công trình dâng n|ớc đ|ợc dự kiến trong thiết kế nhằm giảm dòng thấm ở d|ới và quanh công trình và loại trừ những hậu quả nguy hiểm của dòng thấm, phải bao gồm việc bố trí các vật chống thấm (mán, chân khay, hàng ván cừ, t|ờng trong đất,v.v ) và cả việc nén chặt đất bằng ph|ơng pháp cơ học và phụt vữa. Bắt buộc phải bố trí các vật chống thấm trong tr|ờng hợp khi nền là loại đất thấm kém chịu tác động của n|ớc và bị tan nhanh trong n|ớc. Đối với các loại đất chịu n|ớc, việc bố trí màn chống thấm phải đ|ợc luận chứng. 8.6.5. Chiều sâu và chiều rộng màn chống thấm phải đ|ợc luận chứng bằng tính toán hoặc bằng kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Đối với nền công trình dâng n|ớc là đá, khi không có kết quả nghiên cứu thực nghiệm thì trị số gradien thấm n|ớc cho phép Icp ở màn chống thấm lấy theo bảng 11. Bảng 11 Tính thấm n|ớc của màn chống thấm I L|ợng hút n|ớc đơn vị (1/ph) Hệ số thấm n|ớc (cm/s) cp Không lớn hơn 0,05 Không lớn hơn 1.10-4 15 Không lớn hơn 0,03 Không lớn hơn 6.10-5 20 -5 Không lớn hơn 0,01 Không lớn hơn 1.10 30 Khi chiều rộng màn chống thấm trong nền là đất không dính và không xói ngầm cho phép lấy các giá trị građien thấm Icp nh| sau: Icp= 5 - đối với sỏi và cuội Icp = 4 - đối với các hạt lớn và vừa; Icp= 2,5 - đối với cát mịn. Trong tr|ờng hợp cần bảo vệ nham thạch có tính hoà tan do tác dụng của dòng thấm, giá trị l|ợng hút n|ớc đơn vị phải đ|ợc luận chứng bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm; nh|ng không qúa 0,01/ph. 8.6.6. Để ngăn ngừa sự thấm vùng có građien cột n|ớc lớn nhất, tại phần liên kết của màn chống thấm với đáy móng công trình phải dự kiến gia cố cục bộ màn chống thấm bằng cách đặt những hàng giếng khoan nông bổ sung ở bên mặt có áp của công trình và song song với hàng (hoặc các hàng) giếng khoan chính, hoặc có ở ngay trong phạm vi của chính màn chống thấm đó. 8.6.7. Để ngăn ngừa sự đùn đất ở vùng chống thấm thoát ra hạ l|u, khi thiết kế cần dự kiến bố trí lớp gia tải thấm đ|ợc đè lên nền. Đối với nền đồng nhất chiều dày cần thiết của lớp gia tải Igt khi không có áp lực đè lên nó đ|ợc xác định theo công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 êJ Hd º mI hca ô 1 nd ằSht ơ J n ẳ tgt t (43) J Hgt 1 ngt J n Trong đó: mI –hệ số lấy bằng 1,25 mđ, ngt – lần l|ợt là độ rỗng của đất nền và gia tải; hca – cột n|ớc đo áp ở đáy ván cừ hoặc chân khay hạ l|u d|ới đáy ở hạ l|u; JIIđ, Jn, JIIgt- lần l|ợt là trọng l|ợng thể tích của đất nền, n|ớc và gia tải; Sbl - Độ chôn sâu của ván cừ hoặc chân khay hạ l|u d|ới đáy ở hạ l|u Nếu công trình dâng n|ớc nằm trên lớp đất không thấm (sét, á sét hoặc bùn) có chiều dày không lớn, d|ới nó là đất thấm n|ớc, phải kiểm tra khả năng đùn đất nền bởi dòng chống thấm có áp ở vùng nó thoát ra ở hạ l|u. Tr|ờng hợp không đảm bảo sự ổn định của lớp không thấm n|ớc phải dự kiến biện pháp thoát n|ớc để giảm cột n|ớc thấm trong lớp thấm n|ớc bên d|ới hoặc phải dự kiến lớp gia tải. Chú thích: Việc thiết kế đ|ờng viền d|ới đất trong đó có t|ờng màn chống thấm và các thiết bị tiêu n|ớc, cần đ|ợc thực hiện theo các tiêu chuẩn hiện hành về thiết kế đập bê tông và bê tông cốt thép và tiêu chuẩn thiết kế đập đất. Phụ lục 1 Phân loại đá khối nền Bảng 1- Phân loại theo mức độ nứt nẻ. Độ nứt nẻ Môđun nứt nẻ (Mn) Nứt nẻ ít Nhỏ hơn 1,5 Nứt nẻ vừa Từ 1,5 đến nhỏ hơn 5 Nứt nẻ nhiều Từ 5 đến nhỏ hơn 30 Nứt nẻ rất nhiều Bằng hoặc lớn hơn 30 Chú thích: Mô đun nứt nẻ Mn – số l|ợng khe nứt trên một mét đ|ờng đo. Bảng 2 – Phân loại theo tính thấm L|ợng hút n|ớc đơn vị Hệ số thấm K Độ thấm n|ớc q (l/ph) (m/ngày đêm) Thực tế có thể coi nh| không thấm Nhỏ hơn 0,01 Nhỏ hơn 0,01 Thấm n|ớc ít Từ 0,01 đến nhỏ hơn 0,1 Từ 0,01 đến nhỏ hơn 0,1 Thấm n|ớc vừa Từ 0,1 đến nhỏ hơn 1 Từ 0,1 đến nhỏ hơn 1 Thấm n|ớc nhiều Từ 1 đến nhỏ hơn 10 Từ 1 đến nhỏ hơn 10 Thấm n|ớc rất nhiều Bằng hoặc lớn hơn 10 Bằng hoặc lớn hơn 10
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Bảng 3- Phân loại theo độ biến dạng Mô đun biến dạng trong địa Vận tốc sóng dọc đàn hồi Độ biến dạng -3 2 hd khối E.10 (daN/cm ) Vđ (m/s) Biến dạng nhiều Đá nửa cứng Nhỏ hơn 10 Nhỏ hơn 1500 Biến dạng ít Từ 10 đến 20 Từ 1500 đến nhỏ hơn 2500 Đá Biến dạng nhiều Từ 20 đến 50 Từ 2000 đến nhỏ hơn 3500 Biến dạng vừa Từ 50 đến 100 Từ 3500 đến nhỏ hơn 4200 Biến dạng ít Bằng hoặc lớn hơn 100 Bằng hoặc lớn hơn 4200 Bảng 4 – Phân loại theo độ phong hoá Độ phong hoá Hệ số phong hoá, kph Hệ số rỗng nứt nẻ, Krn % Phong hoá mạnh Nhỏ hơn 0,8 Lớn hơn 5 Phong hoá vừa Từ 0,8 đến nhỏ hơn 0,9 Từ 2 đến nhỏ hơn 5 Phong hoá yếu Từ 0,9 đến nhỏ hơn 1 Từ 1 đến nhỏ hơn 2 Không phong hoá nhỏ hơn 1 Kph – Tỉ số trọng l|ợng thể tích của mẫu đá bị phong hoá trên trọng l|ợng thể tích của mẫu không phong hoá của đá cùng loại. Krn – Thể tích rỗng (khe nứt) trong một đơn vị thể tích khối đá. Bảng 5 – Phân loại theo tính chất phá hoại tính liền khối của khối đá Độ dày của vùng đứt gãy Đặc tr|ng phá hoại tính liền Độ dài phá huỷ vỡ vụn và bề rộng khe khối của khối đá nứt - Đứt gãy bậc I – sâu, nguồn Hàng trăm và hàng nghìn km Hàng trăm và hàng nghìn gốc địa chấn mét - Đứt gãy bậc II- sâu không Hàng chục, hàng trăm kilômét phải nguồn gốc địa chấn Mét và hàng chục mét - Đứt gãy bậc III Từ một tới hàng chục kilômét - Đứt gãy bậc IV Từ hàng trăm tới hàng nghìn mét Mét và hàng chục mét Hàng chục và hàng trăm - Đứt gãy nhỏ và khe nứt lớn centimét Hàng chục và hàng trăm mét - Khe nứt trung bình Hàng trục centimét Mét và hàng chục mét - Khe nứt nhỏ Milimét và centimét Centimét và mét Milimét và nhỏ hơn
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 milimét Phụ lục 2 Tính toán ổn định của công trình khi tr|ợt – quay trong mặt bằng 1. Khi tính ổn định của công trình phải xét tới sự quay của nó trong mặt bằng (trong mặt đáy móng) trong các tr|ờng hợp nếu lực gây tr|ợt tính toán Ntt đ|ợc đặt vào độ lệch tâm eNtt lớn hơn hoặc bằng 0,05. LB khi đó, sự quay của công trình đ|ợc xét đối với điểm 0 - tâm quay (hình 1). Hình 1. Sơ đồ tính toán ổn định công trình (đặt không sâu) khi tr|ợt phẳng có quay trong mặt bằng Cđ - trọng tâm đáy móng công trình C – trọng tâm biểu đồ ứng suất tiếp giới hạn phân bố trên mặt đáy móng; W1, W2, W3, W4 – Các ứng suất tiếp giới hạn; Tr|ờng hợp quan hệ của ứng suất tiếp với toạ độ là tuyến tính và đáy móng công trình có dạng chữ nhật; 2. Khi nền đồng nhất và ứng suất pháp phân phối đều giá trị độ lệch tâm eNtt của lực gây tr|ợt tính toán Ntt phải đ|ợc xác định đối với trọng tâm đáy móng công trình Cđ. Khi nền không đồng nhất hoặc ứng suất phân bố không đều, phải xác định giá trị độ lệch tâm eNtt đối với c1; (G, tgM1, c1 lần l|ợt là ứng suất pháp và các đặc tr|ng của đất). Sơ đồ tính toán ổn định của công trình đặt không sâu khi tr|ợt phẳng có quay trong mặt bằng đ|ợc trình bày trên hình 1.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 3. Khi tính toán ổn định của công trình đặt không sâu có đáy móng chữ nhật gần chữ nhật theo sơ đồ tr|ợt phẳng có quay giá trị lực chống tr|ợt giới hạn Rph.q phải đ|ợc xác định theo công thức: Trong đó: Dq – Hệ số không thứ nguyên xác định theo các biểu đồ ở hình 2; Rph – Lực chống tr|ợt giới hạn khi tr|ợt phẳng không quay, xác định theo điều 3.4.5 của tiêu chuẩn này. Rph - Lực chống tr|ợt giới hạn khi tr|ợt phẳng không quay, xác định theo điều 3.4.5 của tiêu chuẩn này.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Lực chống tr|ợt giới hạn khi tr|ợt hỗn hợp có quay trên nền không phải là đá cũng cho phép xác định bằng cách lấy hệ số Dq theo các biểu đồ trong hình 2 của phụ lục này. 4. Khi đáy móng công trình có dạng phức tạp hoặc nó đ|ợc đặt sâu (hình 3), giá trị lực chống giới hạn Rphq và các toạ độ của tâm quay đ|ợc xác định bằng hệ số ph|ơng trình cân bằng sau đây: Trong đó: Wgh- ứng suất tiếp giới hạn trên mặt phân bố 'F; T - góc giữa bán kính r, kể từ tâm quay (lấy trùng với gốc toạ độ) đến tâm mặt 'F và trục vuông góc với ph|ơng lực tác dụng Ntt. Lực chống tr|ợt giới hạn Rph.q và toạ độ tấm quay đ|ợc xác định theo trình tự sau: Giá trị Rph.q đ|ợc loại bỏ nhờ hệ hai ph|ơng trình (3) và (4) và từ hệ hai ph|ơng trình tìm đ|ợc xác định đ|ợc các toạ độ n1 và n2 bằng cách thử dần, sau đó giá trị Rph.q Trong tr|ờng hợp cần tâm quay O nằm trong mặt đáy móng (khi độ lệch tâm eNtt lớn) và lực chống của đất xuất hiện ở cả hai phía công trình trên những phần của chiều dài không trùng nhau của công trình (hình 3b), phải dùng ph|ơng trình (3’) và (4’) d|ới đây thay cho ph|ơng trình (3) và (4); a) Khi tâm quay ở ngoài đáy móng công trình; b) Khi tâm quay trong phạm vi đáy móng công trình Trong đó: Wgh,'F, m1, Fbhl,r, n1, eNtt-đ|ợc kí hiệu nh| trong các công thức (3) và (4); Fbtl - giá trị tính toán các thành phần nằm ngang của áp lực đất bị động ở phía mặt th|ợng l|u công trình; rEh, rEt – các khoảng cách, xác định theo hình 3b.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Phụ lục 3. Tính toán ổn định công trình trên nền không phải là đá theo sơ đồ tr|ợt hỗn hợp hoặc tr|ợt sâu 1. Để xác định lực chống giới hạn trên phần tr|ợt ép trồi phải dùng ph|ơng pháp lý thuyết cân bằng giới hạn. Khi đó trong tr|ờng hợp tr|ợt sâu do một tải trọng thẳng đứng gây ra phải xác định lực chống giới hạn toàn phần, còn trong tr|ờng hợp tr|ợt hỗn hợp thì chỉ xác định đ|ợc phần lực chống giới hạn ứng với đoạn tr|ợt có ép trồi và phần này bằng WghB1L theo điều 3.4.7 của tiêu chuẩn này. 2. Theo ph|ơng pháp này đ|ờng tr|ợt phần ranh giới miền đất nền ở trạng thái giới hạn đ|ợc xác định bởi hai đoạn thẳng AB và CD, nối nhau bằng một đoạn cong BC, biểu diễn bằng ph|ơng trình đ|ờng xoắn ốc lôgarít (hình la). Quan hệ giữa góc nghiêng G’ hợp bởi tổng các ngoại lực (có giá trị bằng lực chống tr|ợt giới hạn R) với đ|ờng thẳng đứng và góc định h|ớng của tam giác cân bằng giới hạn EAB đ|ợc xác định theo công thức sau: (1) Khi xác định giá trị R, lực dính của đất về mặt tác dụng của nó đ|ợc xem nh| đồng c nhất với tác dụng của ngoại lực phân bố đều d|ới dạng ứng suất pháp n 1 gây ra tgM1 tenxơ cầu ứng suất có giá trị bằng n tại mọi điểm của đất nền (ở đây tgM1 và c1 đ|ợc kí hiệu nh| trong điều 3.4.3 của tiêu chuẩn này). Đại l|ợng Wgh đối với các giá trị đã cho của Bi (Bi*),Gtb, J1, M1 (kí hiệu nh| trong điều 3.4.7 của tiêu chuẩn này) đ|ợc xác định bằng cách xây dựng biểu đồ sức chịu tải của nền Wgh=f (G) đối với toàn chiều rộng B hoạc chiều rộng tính toán B* của đáy móng E (hình lb). Để xây dựng biểu đồ này ng|ời ta lấy nhiều giá trị của G’ (từ G’=0 đến G’= M1) và các giá trị t|ơng ứng của Q. Theo các giá trị của Q đã tìm đ|ợc sẽ tìm tất cả số liệu cần thiết để xác định các kích th|ớc của lăng trụ phá huỷ ABCDE. Đ|ờng AB đ|ợc dựng theo góc v, đ|ờng EB theo góc D. S D M Q 2 1 Đ M ã Dựng đ|ờng EC theo góc bằng ă45o 1 á giữa nó và mặt phẳng nằm ngang của nền. â 2 ạ Hình dạng của đoạn cong định ranh giới cho vùng gia (II) đ|ợcdựng theo ph|ơng trình đ|ờng xoắn ốc lôgarít. Bán kính r - EC tìm đ|ợc theo công thức: r = ro .T tg M2 (2) S M Trong đó : r EB; T 1 v ; o 4 2
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Đ M ã Đ|ờng CD hợp với mặt nằm ngang ED một góc bằng ă45o 1 á â 2 ạ Sau khi đã xác định đ|ợc dạng lăng trụ phá huỷ cần tìm trọng l|ợng P1,P2,P3. của các vùng I, II, III (khi có lực dính cần thêm vào P3 tải trọng n. EB ứng với ứng suất pháp n tác dụng trên bề mặt và xác định giá trị lực R theo công thức: (5) (6) Trong các tr|ờng hợp mà trong bảng của phụ lục này có dẫn các giá trị của hệ số chịu tải Ny, Nc, Nq và cả hệ số K cho phép xác định chiều dài đoạn ED trên hình 1a (ED = KB), thì giá trị R đ|ợc xác định theo công thức: (7) Trong đó: J1,c1, B- nh| trong điếu 3.4.3 của tiêu chuẩn này; q- c|ờng độ tải trọng phân bố đểu trên đoạn ED của lăng trụ trối, Theo các giá trị R tìm đ|ợc, xác định các giá trị a và rgh để xây dựng biểu đố hình1b theo các công thức: (8) (9) Khi trong nền có dòng thấm và khi cần xét tới các lực thấm, phải xác định R theo ph|ơng pháp đố giải, bằng cách dựng đa giác lực dựa trên lực tổng hợp các trọng lực của mỗi một trong ba vùng của lăng trụ phá huỷ có xét tới lực đẩy nổi của n|ớc và tổng các lực thấm t|ơng ứng, tác dụng trong mỗi vùng của lăng trụ. Ph|ơngvà giá trị của tổng các lực thấm đ|ợc xác định theo l|ới thuỷ động của dòng thấm d|ới công trình;
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Khi chỉ có các lực thẳng đứng tác dụng lên công trình, có thể xác định tải trọng thẳng đứng giới hạn (phá huỷ) lên nền Ggh theo ph|ơng pháp đã nêu ở trên. Khi đó, việc dựng lăng trụ phá hoại đ|ợc tiến hành chỉ với: Hình1: Để tính toán sức chịu tải của nền và ổn định của công trình khi tr|ợt sâu. a) Sơ đồ tính toán nền b) Biểu đồ sức chịu tải của nền.
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Phụ lục 4 Xác định ứng suất tiếp xúc đối với công trình trên đất cát đồng nhất theo ph|ơng pháp các "biểu đồ thực nghiệm” Theo ph|ơng pháp các "biểu đố thực nghiệm", ứng suất tiếp xúc pháp đ|ợc xác định nh| sau: a) Trong tr|ờng hợp khi tổng hợp lực P của các ngoại lực đi qua tâm đáy móng công trình theo công thức: V x V x .V tb (1) Trong đó: Vx- ứng suất tiếp xúc pháp tại điểm cách tâm đáy móng công trình một khoảng cách x; Vx- ứng suất tiếp xúc pháp t|ơng đối tại điểm t|ơng ứng, xác định theo bảng của phụ lục này, phụ chỉ số. V tb NV (d|ới mực n|ớc ngầm, giá trị trọng l|ợng thể tích cần lấy có xét tới lực đẩy nổi): BuJ 1 Gtb - ứng suất tiếp xúc pháp trung bình ở đáy móng công trình b) Trong tr|ờng hợp tổng hợp lực của các ngoại lực lên nền đặt lệch tâm và không có ứng suất kéo ở mặt tiếp xúc giữa đáy móng và nền, khi theo công thức: (2) Trong đó: Vx,Vx và x đ|ợckí hiệu nh| trong công thức (1); ett - Độ lệch tâm của tải trọng đặt vuông góc với mặt đáy công trình mk - Hệ số, xác định theo bảng (2) phụ lục này. Chú thích: Khi sử dụng công thức (2) cần chú ý đến dấu của các giá trị ett và x đối với gốc toạ độ, đặt ở tâm đáy móng cóng trình. Bảng 1 - ứng suất tiếp xúc pháp t|ơng đối V u V khi N bằng 2x/B u V 0,5 1 2 4 6 8 10
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 0 1,18 1,22 1,28 1,34 1,38 1,40 1,42 0,1 1,17 1,21 1,27 1,32 1,36 1,38 1,40 0,2 1,16 1,20 1,25 1,29 1,33 1,35 1,36 0,3 1,14 1,17 1,20 1,24 1,27 1,29 1,30 0,4 1,11 1,14 1,15 1,18 1,20 1,22 1,23 0,5 1,08 1,09 1,09 1,10 1,11 1,12 1,12 0,6 1,03 1,02 1,01 1,00 0,99 0,98 0,98 0,7 0,98 0,95 0,91 0,87 0,85 0,83 0,82 0,8 0,92 0,87 0,80 0,74 0,70 0,67 0,65 0,9 0,82 0,74 0,98 0,59 0,50 0,46 0,43 1,0 0 0 0 0 0 0 0 Bảng 2- Các giá trị của hệ số mk Chỉ số hình hoá NV 0,5 1 2 4 6 8 10 Hệ số mk 1,221 1,295 1,345 1,402 1,464 1,501 1,528 Phụ lục 5 Xác định ứng suất trong nền công trình và trong đập đất 1) Khi thiết kế các công trình thuỷ công cần xác định các ứng suất trong nền do tác dụng của các tải trọng ngoài và trọng l|ợng bản thân của đất nền. 2) Khi xác định ứng suất trong nền công trình do tải trọng ngoài gây ra, biều đồ ứng suất tiếp xúc pháp đ|ợc xác định theo công thức nén lệch tâm, ứng suất tiếp xúc đ|ợc lấy tỉ lệ thuận với ứng suất pháp. Khi tính độ lún bằng ph|ơng pháp cộng lớp theo điều 7.9.2 và 7.9.3, của tiêu chuẩn này ứng suất pháp d|ới tâm đáy móng công trình bè tông và bê tông cốt thép đ|ợc xác định theo các ph|ơng pháp của lí thuyết đàn hồi hoặc theo tiêu chuẩn " thiết kê nền nhà và công trình (phụ lục 2). Khi đó, trong tính toán lấy toàn bộ áp suất ngoài, không trừ áp suất tự nhiên th|ờng xuyên. Khi tính nền đập đất, tải trọng lên nền cũng phải xác định bằng ph|ơng pháp lí thuyết đàn hồi 3) Các ứng suất do trọng l|ợng bản thân của đất trong nền công trình bị giới hạn bởi mặt phẳng nằm ngang đ|ợc xác định theo các công thức: a) Đối với nền đồng nhất theo chiếu sâu của nền: (1) b) Đối với nền không đồng nhất theo chiều sâu của nền: (2)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 c) Đối với nền đồng nhất và không đồng nhất khi có tác dụng của lực thấm: (3) Trong đó: Vzd- Thành phần thẳng đứng của các ứng suất do trọng l|ợng hản thân (,ủa đất ở độ sâu z’. JH, JHi- Đ|ợc kí hiệu nh| trong điều 2,3 của tiêu chuẩn này d|ới mực n|ớc ngầm, giá trị trọng l|ợng thể tích của đất phải lấy có xét đến lực đẩy nổi) z và zi- Chiều dày lớp đất đ|ợc xét; I1- Giá trị trung bình của thành phần thẳng đứng của gradien cột n|ớc trong lớp đ|ợc xét (khi h|ớng thấm đi lên trên – gradiên d|ơng). ứng suất trong thân đập đất phải đ|ợc xác định theo các ph|ơng pháp của lí thuyết đàn hồi có xét tới cấu tạo không đồng nhất của đập. Trong giai đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật cho phép xác định các ứng suất trong mặt phẳng nằm ngang bất kì của đập theo công thức (1) và (2). Phụ lục 6 Các hệ số dùng để tính toán nền theo biến dạng Bảng 1 – Các giá trị của hệ số lún Kn Giá trị k kh B /H bằng X/ B n gt gt 1/16 1/8 1/4 1/2 1 2 4 0 8,23 6,84 5,46 4,09 2,77 1,60 0,79 0,25 7,89 6,58 5,20 3,84 2,56 1,50 0,79 0,50 6,84 5,46 4,09 2,77 1,59 0,79 0,39 0,75 5,59 4,21 2,86 1,59 0,23 0,11 0,00 1,0 4,94 3,56 2,23 1,03 0,00 0,00 - 2,0 3,49 2,16 0,95 0,15 - - - 3,0 2,69 1,40 0,39 0,00 - - - 4,0 2,14 0,91 0,13 - - - - 5,0 1,73 0,61 0,01 - - - - 6,0 1,41 0,39 0,00 - - - - 7,0 1,14 0,23 - - - - - 8,0 0,93 0,13 - - - - - 9,0 0,75 0,05 - - - - - 10,0 0,61 0,01 - - -
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 12,0 0,38 0,00 - - - - - 14,0 0,23 - - - - - - 16,0 0,12 - - - - - - 18,0 0,05 - - - - - - 20,0 0,01 - - - - - - Chú thích: X- tọa độ của điểm đang xét (gốc toạ độ tại tâm của của gia tải); Bgt – chiều rộng của gia tải; H- chiều dày thực của lớp chịu nén Bảng 2 – Các giá trị của hệ số mD Giá trị Hình dạng đáy móng công trình H (đối với Chữ nhật, khi L/H bằng B / 2 Tròn đáy tròn H/r) 1 2 3 10 D 0,0 0 0 0 0 0 0 0,25 0,12 012 0,12 0,13 0,13 0,13 0,5 0,22 0,22 0,24 0,24 0,24 0,25 0,75 0,31 0,31 0,34 0,34 0,35 0,36 1,0 0,38 0,39 0,43 0,44 0,46 0,46 1,5 0,50 0,53 0,59 0,61 0,63 0,64 2,0 0,58 0,62 0,70 0,73 0,77 0,79 2,5 0,63 0,68 0,79 0,83 0,89 0,92 3,0 0,66 0,72 0,87 0,92 1,0 1,03 4,0 0,70 0,77 0,96 1,04 1,15 1,20 5,0 0,72 0,80 1,08 1,13 1,27 1,34 Chú thích: N - chiều dày thực của lớp chịu nén; B và.L - Lần l|ợt là chiều rộng và chiều dài đáy móng công trình, r- bán kính đáy móng tròn của công trình. Phụ lục 7 Xác định môđun biến dạng của nền để tính chuyển vị của công trình 1. Phải tuỳ theo loại công trình và sơ đố tính toán chuyển vị mà lấy các giá trị khác nhau môđun biến dạng El, Etb, Eqđ, Ec Các giá trị môđun xác định bằng thí nghiệm nén ép hoặc thí nghiệm hiện tr|ờng bằng bàn nén, đ|ợcxem là các giá trị ban đầu. Trong giai
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 đoạn luận chứng kinh tế kĩ thuật cho phép xác định giá trị tính toán của môđun biến dạng theo t|ơng tự. 2. Môđun biến dạng E, của lớp thứ i phải đ|ợc xác định với các hệ số xét tới sự không phù hợp trạng thái ứng suất của đất trong dụng cụ nén ép và trong nền công trình theo các công thức: (1) (2) Trong đó: Ei - Môđun biến dạng đ|ợc xác định theo nhánh nén ban đầu của đ|ờng cong nén ei - Hệ số rỗng của đất ứng với ứng suất do trọng l|ợng bản thân của đất ở gia lớp thứ i của nền. V1 = J.z1 e - Hệ số rỗng của đất ứng với tổng ứng suất V2 = J.zi + Vc (trong đó Vc ứng suất do trọng l|ợng công trình ở giữa lớp thứ i của nền; P - Hệ số nở hông của đất ở lớp thứ i; m0 - Hệ số, lấy bằng l đối với công trình có chiều rộng nhỏ hơn 20cm, hoặc điện tích trong mặt bằng nhỏ hơn 500m2, và bằng l,5 đôi với công trình có kích th|ớc lớn hơn; mbn - Hệ số đối với đất dính lấy bằng tỉ số môđun biến dạng xác định đ|ợc khi thí nghiệm đất bằng bàn nén, trên môđun biến dạng xác định đ|ợc khi thí nghiệm nén ép. Khi không có các số liệu thí nghiệm nói trên đối với đất sét cứng và nửa cứng, cho phép lấy mbn theo bảng 1 Bảng 1 - Các giá trị của hệ số mbn Hệ số rỗng của đất e1 0,6 0,8 1,2 1,6 Hệ số mbn 4,0 3,4 2,5 2,0 Chú thích: Đối với đất có sét dẻo và đất cát lấy mbn = 1 3. Môđun biến dạng trung bình của toàn bộ lớp chịu nén Etb đ|ợc xác định theo công thức : (3)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Trong đó: Ei- Đ|ợc kí hiệu nh| trong công thức (l): hi - Chiều dày lớp đất đang xét; Di- Hệ số, xác định theo bảng 2 của phụ lục này, ở độ sâu Z, ứng với điểm giữa lớp thứ l. Bảng 2 – Các giá trị của hệ số Di Móng chữ nhật với tỉ số các cạnh L/B bằng: Móng bằng 2Z/B Móng dải với tròn (2Z/D) 1 1,4 1,8 2,4 3,2 5 L/B t10 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 0,0 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,4 0,949 0,960 0,972 0,975 0,976 0,977 0,977 0,977 0,8 0,756 0,800 0,848 0,866 0,875 0,879 0,881 0,881 1,2 0,547 0,606 0,682 0,717 0,710 0,749 0,754 0,775 1,6 0,390 0,449 0,532 0,578 0,612 0,630 0,639 0,642 2,0 0,285 0,336 0,414 0,613 0,505 0,529 0,535 0,550 2,1 0,214 0,257 0,325 0,374 0,119 0,119 0,170 0,477 2,8 0,165 0,201 0,360 0,304 0,350 0,383 0,410 0,420 3,2 0,130 0,160 0,210 0,251 0,294 0,329 0,360 0,374 3,6 0,106 0,130 0,173 0,209 0,250 0,285 0,320 0,337 4,0 0,087 0,108 0,145 0,176 0,211 0,218 0,285 0,306 4,4 0,073 0,091 0,122 0,150 0,185 0,218 0,256 0,280 4,8 0,062 0,077 0,105 0,130 0,161 0,192 0,230 0,258 5,2 0,053 0,66 0,004 0,112 0,141 0,170 0,080 0,239 5,6 0,046 0,058 0,079 0,099 0,121 0,152 0,189 0,223 6,0 0,040 0,051 0,070 0,017 0,110 0,136 0,172 0,208 4. Môđun biến dạng quy đổi của toàn bộ lớp chịu nén (Eqd) có xét tới ảnh h|ởng của áp suất th|ờng xuyên đến giá trị độ lún, phải đ|ợc xác định theo các công thức:
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 trong đó: Eth, D1, hl đ|ợckí hiệu nh| trong công thức (3);. Vtb- ứng suất trung bình ở đáy móng công trình do tải trọng ngoài gây ra Vđ - ứng suất do trọng l|ợng đất (áp lực th|ờng xuyên) tại cao trình đáy hố móng tr|ớc khi đào móng; el và e2 Đ|ợc kí hiệu nh| công thức (2); e' l và e'2 - hệ số rỗng của đất ứng với các ứng suất V1 và V2 trong công thức (2) đ|ợc xác định theo nhánh nén, thứ hai của đ|ờng cong nén. 5. Môđun biến dạng Ec dùng trong tính toán chuyển vị ngang của công trình phải lấy bằng 1,2Eqd đối với nền là đất có sét và bằng 1,4Eqđ đối với nền là đất cát. Phụ lục 8 Ph|ơng pháp xử lí thống kê kết quả xác định các đặc tr|ng của đất đá 1. Những nguyên tắc chung 1.1. Ph|ơng pháp này đ|ợc dùng để xử lí thống kê kết quả xác định các đặc tr|ng sau đây: - Những đặc tr|ng vật lí của tất cả các loại đất đá; - Những đặc tr|ng độ bền: lực dính đơn vị, góc ma sát trong của đất và sức chống nén tức thời một trục của đất đá; - Môđun biến dạng của đất đá. 1.2. Việc xử lý thống kê các đặc tr|ng vật lí và cơ học của đất - đá nhằm tính các giá trị tiêu chuẩn và giá trị tính toán cần thiết để thiết kế nến công trình. 1.3. Xử lí thống kê các đặc tr|ng đất đá đ|ợc thực hiện đối với các khu vực riêng của mặt bằng hoặc nền công trình. 1.4. Đơn nguyên địa chất công trình là đơn vị địa chất công trình cơ bản tại đó tiến hành xử lí thống kê các đặc tr|ng đất đá. Một đơn nguyên địa chất công trình là một khối đất đá đồng nhất có cùng loại tên gọi và thoả mãn một trong những điều kiện sau - Các đặc tr|ng của đất - đá trong phạm vi đơn nguyên biến thiên không có tính quy luật; - Nếu các đặc tr|ng biến thiên có quy luật thì quy luật này có thể bỏ qua (xem mục 2.5 của phụ lục này)
Tiêu chuẩn việt nam TCVN 4253: 1986 Chú thích: Tuỳ theo sơ đồ tính toán khi thiết kế nền công trình, các đơn nguyên địa chất công trình đã đ|ợc tách ra có thể hợp lại. 1.5. Giá trị trung bình cộng của các kết quả xác định riêng đ|ợc lấy làm giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc tr|ng đất -đá (trừ lực dính đơn vị và góc ma sát trong). Các thông số có quan hệ tuyến tính giữa lực chống cắt và áp suất, nhận đ|ợc bằng ph|ơng pháp bình ph|ơng nhỏ nhất (mục 2.3 phụ lục này) đ|ợc lấy làm giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong. Các giá trị tính toán của những đặc tr|ng dùng trong việc tírlh nên bằng giá trị các đặc tr|ng tiêu chuẩn chia cho hệ số an toàn vê đất (mục 3.4 của phụ lục này). 1.6. Các giá trị riêng của các đặc tr|ng của đất, đá phải xác định theo một ph|ơng pháp thống nhất. 2. Phân chia các đơn nguyên địa chất công trình 2.1. Tiến. hành phân chia sơ bộ đất - đá mặt bằng xây dựng thành các đơn nguyên địa chất công trình có xét tới tuổi, nguồn gốc, những đặc điểm kết cấu kiến trúc và tên gọi của đất đá. Tổng hợp nhừng số liệu xác định các đặc tr|ng của đất đá trong phạm vi mỗi đơn nguyên địa chất công trình đã đ|ợc sơ bộ tách ra cần đ|ợcphân tích để tách những giá trị khác biệt quá nhiều so với đa số các giá trị của dẫy thống kê. Những giá trị này cần đ|ợc loại bỏ nếu do sai xót của việc xác định các đặc tr|ng hoặc trong tổng họp t|ơng ứng của các đặc tr|ng thuộc loại đất khác nằm xen lẫn trong phạm vi đơn nguyên địa chất công trình. 2.2. Phải kiểm tra sự đúng đắn của việc phản tách đơn nguyên địa chất công trình trên cơ sở đánh giá tính biến đổi theo không gian của các đặc tr|ng bằng cách dùng các chi tiêu tính chất của đất sau đây: - Đối với đất hòn lớn - dùng thành phần hạt, có bổ sung thêm độ ẩm chung và độ ẩm của chất nhét đối với đất hòn lớn có chất nhét là sét: - Đối với đất cát dùng thành phần hạt, hệ số rỗng và bổ sung thêm độ ẩm đối với cát hạt bụi; - Đối với đất sét - dùng các đặc tr|ng tính dẻo (các giới hạn đẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo), hệ số rỗng và độ ẩm. Chú thích: 1) Ngoài các chỉ tiêu đã nêu, để đánh giá tính biến đổi theo không gian, khi cần thiết phải đúng cả các đặc tr|ng khác của đất đá. 2) Cùng với các ph|ơng pháp xàc định trực tiếp các đặc tr|ng của đất - đá để phân tách các đơn nguyên địa chất công trình, phải dùng thêm ph|ơng pháp xuyên. 2.3. Tính chất biến đổi theo không gian của các chỉ tiêu tính chất đất - đá đ|ợcđánh giá bằng định tính về sự phân bô các giá trị riêng biệt của chúng trong khu vực (trên mặt bằng và theo độ sâu của đơn nguyên địa chất công trình). Để thực hiện điểu đó, phải dùng các mặt bằng và mặt cắt công trình trên đó ghi giá trị của các đặc tr|ng ở những điểm xác định chúng, dựng các biểu đổ biến thiên của đặc tr|ng theo chiều sâu và trên mặt bằng các biểu đồ về độ phân tán và các biểu đố xuyên. Phải đánh giá tính biến đổi theo không gian đối với từng đặc tr|ng của đất. Để xác định tính biến đổi theo không gian của các chỉ tiêu tính chất đất, đá phải dùng các chuẩn số thống kê (chuẩn số đột biến, chì số dãy, chỉ số đảo dấu v.v ) và quan hệ giải tích của các trị số chi tiêu tính chát đất đá theo toạ đồ.