Tính toán nền gia cố theo biến dạng

C.1 Độ lún tổng (S) của nền gia cố được xác định bằng tổng độ lún của bản thân khối gia cố và độ lún của đất dưới khối gia cố:

S = S₁ + S₂ (C.1)

trong đó: S₁ - độ lún bản thân khối gia cố

S₂ - độ lún của đất chưa gia cố, dưới mũi trụ

Độ lún của bản thân khối gia cố được tính theo công thức:

(C.2)

Trong đó:

q - tải trọng công trình truyền lên khối gia cố (kN);

H - chiều sâu của khối gia cố (m)

a - tỷ số diện tích, a = (nA_c / BL), n- tổng số trụ, A_c - diện tích tiết diện trụ, B, L - kích thước khối gia cố;

E_c- Mô đun đàn hồi của vật liệu trụ; Có thể lấy E_c = (50100) C_c trong đó C_c là sức kháng cắt của vật liệu trụ.

E_s - Mô đun biến dạng của đất nền giữa các trụ. (Có thể lấy theo công thức thực nghiệm E_s = 250C_u, với C_u là sức kháng cắt không thoát nước của đất nền).

Ghi chú: Các thông số E_c, C_c, E_s, C_u xác định từ kết quả thí nghiệm mẫu hiện trường cho kết quả phù hợp thực tế hơn.

Hình C.1 Tính lún nền gia cố khi tải trọng tác dụng chưa vượt quá

sức chịu tải cho phép của vật liệu trụ

C.2. Độ lún S₂ được tính theo nguyên lý cộng lún từng lớp (xem phụ lục 3 TCXD 45- 78). Áp lực đất phụ thêm trong đất có thể tính theo lời giải cho bán không gian biến dạng tuyến tính (tra bảng) hoặc phân bố giảm dần theo chiều sâu với độ dốc (2:1) như hình C.1. Phạm vi vùng ảnh hưởng lún đến chiều sâu mà tại đó áp lực gây lún không vượt quá 10% áp lực đất tự nhiên( theo quy định trong tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCXD 45 - 78).

Ghi chú: Để thiên về an toàn, tải trọng (q) tác dụng lên đáy khối gia cố xem như không thay đổi suốt chiều cao của khối.

Phụ lục D (Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén

của mẫu đất-xi măng ( phương pháp trộn khô)

D.1 Mục đích thí nghiệm:

1. 
   Xác định sức kháng nén một trục không hạn chế nở hông của mẫu tiêu chuẩn;
   
2. 
   Chọn tỷ lệ pha trộn các hỗn hợp gia cố.
   

1. 
   Máy trộn hay dụng cụ trộn mẫu đất hỗn hợp;
   
2. 
   Dụng cụ tạo mẫu đất hỗn hợp;
   
3. 
   Máy nén một trục không hạn chế nở hông.
   

D.3.1 Vật liệu đất

Đất nguyên dạng lấy ở hiện trường về được giữ nguyên trạng thái tự nhiên.

D.3.2. Xi măng

Xi măng không được quá 1 tháng kể từ ngày xuất xưởng để đảm bảo độ linh động cần thiết cho thi công trụ trên hiện trường. Cần thí nghiệm kiểm tra mác xi măng trước khi trộn với đất.

D.4 Chế tạo mẫu thí nghiệm

D.4.1 Khuôn mẫu thí nghiệm

Khuôn trụ tròn, thường là ống nhựa cứng, đường kính trong d = 50 mm, chiều cao h =100 mm, có nắp cao su để giữ độ ẩm. Khuôn được làm sạch và có thể bôi chất dóc khuôn để dễ tháo mẫu khi nén.

D.4.2 Xác định tỷ lệ xi măng

Khối lượng đất khô dùng để tính tỷ lệ xi măng tính theo công thức:

G_k = _k V (D.1)

Trong đó: _k - khối lượng thể tích khô của đất (g/cm³), _k = _w / (1+w);

_w - khối lượng thể tích tự nhiên của đất (g/cm³);

w - độ ẩm tự nhiên của đất;

V - thể tích mẫu thử, V= 196.35 cm³.

Khối lượng xi măng được tính theo % khối lượng đất khô theo tỷ lệ cần thiết .

D.4.3 Xác định khối lượng hỗn hợp

Thường ứng với một tỷ lệ xi măng cần 1 nhóm 3 mẫu. Các mẫu cần được chế bị sao cho khối lượng thể tích có sai số không quá  0.05 g/cm³. Khối lượng hỗn hợp tính theo công thức:

G = _k ( 1+w+0.01t) V (D.2)

Trong đó: t- tỷ lệ xi măng, %;

V, tổng thể tích của nhóm mẫu, kể cả hao hụt 10%.

D.4.4 Đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu

D.4.4.1 Đúc mẫu

Đất thiên nhiên được trộn với xi măng khoảng từ 5 đến 10 phút trong thùng máy trộn; nếu trộn thủ công bằng xẻng nhỏ thì cần dầm rời đất trước khi cho xi măng, sau đó trộn đều khoảng (1015) phút.

Cho hỗn hợp vào khuôn thành 3 lớp, dùng que gỗ đường kính 10 mm, dài 400 mm để đầm chọc, lớp dưới cùng đến tận đáy, các lớp sau vào sâu trong lớp trước 10mm; lớp trên cùng đỡ thêm bằng dao vòng để chiều cao trước khi ép cao hơn miệng khuôn 10mm.

Đưa mẫu vào máy ép, lực ép khoảng (100  25) kg, thời gian ép từ 5 đến7 phút,

đối với đất bão hoà khi thấy nước bắt đầu thoát lên mặt tấm ép thì dừng.

Khi không có máy ép thì dùng que thép đừng kính 10mm, dài 350 mm, một đầu hình đầu viên đạn để đầm; đầm xoọc từ ngoài vào trong theo hình xoắn ốc, lớp đầu tiên xuống tận đáy, các lớp sau sâu vào lớp trước (1015) mm.

Gạt bỏ hỗn hợp thừa trên mặt khuôn, miết phẳng bề mặt, đậy nắp cao su.

Kiểm tra khối kượng mẫu bằng cách tính ^'_k quy ước:

Trong đó

G₁ - khối lượng hỗn hợp trong khuôn, không kể khối lượng của khuôn và nắp (g);

V - thể tích của hỗn hợp, V = 196.35 cm³.

Nếu sai số so với _k ban đầu không quá 0.05g/cm³ là mẫu chế bị đạt yêu cầu.

D.4.4.2 Bảo dưỡng

Mẫu được bảo dưỡng trong khuôn đặt trong phòng bảo dưỡng tiêu chuẩn, thông thường được duy trì ở nhiệt độ gần tương tự nhiệt độ nền đất cần xử lý. Kết quả thí nghiệm mẫu sau 90 ngày sẽ dùng trong tính toán thiết kế( cả phòng lún và ổn định). Các độ tuổi 3, 7, 14, 28 ngày dùng để so sánh với kết quả thí nghiệm hiện trường.

D.5 Thí nghiệm:

D.5.1 Thiết bị

Máy nén có hành trình để khi đạt tới tải trọng phá hoại dự kiến của mẫu thử không nhỏ hơn 20% và không vượt quá 80% tổng hành trình. Sai số tương đối của số đọc không quá 2%.

D.5.2. Trình tự thí nghiệm

1. 
   Phải tiến hành thí nghiệm ngay sau khi lấy mẫu ra khỏi phòng bảo dưỡng để tránh thay đổi độ ẩm và nhiệt độ;
   
2. 
   Đặt mẫu vào giữa tâm bàn nén dưới của máy nén. Khi bàn nén trên tiếp gần mẫu, điều chỉnh bệ hình cầu để cho tiếp xúc đều;
   
3. 
   Gia tải với tốc độ (1015) N/s( hoặc (12) mm/ phút) khi mẫu có biến dạng nhanh, gần tới phá hoại, ngừng điều chỉnh van đầu máy nén, khi mẫu bị phá hoại thì ghi lại lực phá hoại.
   

Cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng được tính theo công thức:

q_u = P / A (D.4)

Trong đó : q_u - cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng ở tuối thí nghiệm, kPa;

P - Tải trọng phá hoại, kN;

A - Diện tích chịu nén của mẫu, m².

Một nhóm mẫu thử gồm 3 mẫu. Khi kết quả tính toán của một mẫu thử vượt quá  15 % trị số bình quân của nhóm thì chỉ lấy trị số của 2 mẫu còn lại để tính, nếu không đủ 2 mẫu thì phải làm lại thí nghiệm.

Ghi chú: Cường độ kháng cắt của mẫu có thể tính bằng q_u / 2. Tuy nhiên kết quả thí nghiệm hiện trường cho số liệu tin cậy hơn.

Phụ lục E (Tham khảo)

Phương pháp thí nghiệm trong phòng xác định sức kháng nén

của mẫu đất-xi măng ( phương pháp trộn ướt)

E.1 Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm cường độ kháng nén của mẫu đất xi măng trong phòng để xác định tỷ lệ cấp phối tối ưu trong thiết kế và thi công.

E.2 Lựa chọn vật liệu

E.2.1 Vật liệu đất

Đất được lấy mẫu tại hiện trường sẽ được gia cố. Mẫu đất dùng để pha trộn cần được hong khô, nghiền nhỏ lọt qua sàng 5mm.

E.2.2 Xi măng

Xi măng không được quá hạn 1 tháng kể từ ngày xuất xưởng. Mẫu xi măng cần được kiểm tra lại mác, khi thoả mãn mác xuất xưởng mới đưa vào dùng.

E.2.3 Nước

Dùng nước sạch cấp cho sinh hoạt.

E.3 Đúc mẫu thử

E.3.1 Khuôn mẫu thử

Dùng khuôn lập phương kích thước 70.7 mm x 70.7 mm x 70.7 mm, có đủ độ cứng và tháo lắp dễ dàng. Bề mặt trong của khuôn phải trơn bóng, sai số độ phẳng không vượt quá 0.05% chiều dài cạnh, sai số chiều dài cạnh không vượt quá 1/150 của chiều dài cạnh, sai số độ vuông góc của mặt đáy không vượt quá  0.5 độ

E.3.2 Phương pháp đầm rung

Mẫu thử có thể đầm chặt trên máy rung, tần số (3000200) lần/phút, biên độ không tải là (0.50.1) mm, biên độ có tải là (0.35 0.05) mm.

Khi không có điều kiện dùng máy rung có thể đầm chặt thủ công, dùng que thép đường kính 10mm, dài 350 mm, một đầu hình côn.

E.3.3 Tỷ lệ cấp phối mẫu thử

Lượng xi măng có thể tính theo công thức sau:

Lượng nước trộn có thể tính theo công thức sau:

Trong đó:

W₀ - trọng lượng đất phơi khô (kg)

W_c - trọng lượng xi măng (kg)

W_w - trọng lượng nước (kg)

w - hàm lượng nước tự nhiên của đất;

w₀ - hàm lượng nước của đất phơi khô;

aw - tỷ lệ trộn của xi măng

 - tỷ lệ nước - xi măng

E.3.4 Đúc mẫu và bảo dưỡng mẫu

1. 
   Lắp ráp khuôn, lau chùi sạch, bôi lớp chất dóc khuôn vào mặt trong của khuôn;
   
2. 
   Cân đong trọng lượng đất phơi khô, xi măng và nước;
   
3. 
   Trộn đều đất và xi măng trong thùng trộn, đổ nước và trộn tiếp thật đều, đổ hết nước và trộn tiếp 10 phút, tính từ lúc đổ nước, hoặc đổ dần nước vào trộn trong 1 phút ( tính từ lúc đổ hết nước);
   
4. 
   Khi dùng máy rung có thể đổ vào khuôn một nửa hỗn hợp đất xi măng, rung trên bệ 1 phút, đổ tiếp phần còn lại và phải có một chút dư thừa, rung thêm 1 phút nữa, lưu ý không để khuôn mẫu tự nẩy trên bàn rung;
   

Que phải giữ thẳng đứng, mỗi lớp chọc 25 lần, lớp dưới xuống tận đáy, lớp trên sâu xuống lớp dưới 1cm; dùng bay miết theo mép khuôn nhiều lần tránh cho mẫu khỏi bị rỗ mặt;

1. 
   Sau khi đầm gạt bỏ phần thừa, miết mặt thật phẳng, đậy vải ni lông chống bay hơi nước và đưa vào phòng bảo dưỡng tiêu chuẩn.
   
2. 
   Tuỳ theo cuờng độ của hỗn hợp để quyết định thời gian tháo khuôn; thông thường 3 ngày sau là có thể đánh số và tháo khuôn. Sau khi tháo khuôn cần cân trọng lượng từng mẫu, ngâm mẫu vào trong bồn nước để bảo dưỡng, nhiệt độ trong phòng bảo dưỡng tương tự nhiệt độ trong đất cần xử lý.
   

Thiết bị và trình tự thí nghiệm, xử lý kết quả tương tự như đối với mẫu xi măng đất trong phương pháp trộn phun khô. Độ tuổi thí nghiệm mẫu nhiều nhất là 28 ngày.

Loại đất	Địa điểm	Đặc trưng đất tự nhiên						Cường độ kháng nén 1trục, kg/cm2
		k	0	LL	LP	IP	Cu	7%XM		12% XM
		G/cm3	%	%	%		kg/cm2	28 ngày	90 ngày	28 ngày	90 ngày
Sét pha	Hà Nội	1,30	45	37	24	13	0,16	3,36	3,97	4,43	4,48
Cát pha	Nam Hà	-	41	-	-	-	-	-	2,24	-	3,21
Sét pha xám đen	Hà Nội	-	62	36	23	13	0,23	-	-	7,39	9,42
Sét pha xám nâu	Hà Nội	-	35	35	27	8	0,21	-	-	4,28	4,82
Sét pha hữu cơ	Hà Nội	-	30	30	19	11	0,23	3,00	4,07	-	-
Sét pha	Hà Nội	1,60	52	37	24	13	0,10	0,61	0,66	2,13	2,50
Sét xám xanh	Hà Nội	-	51	-	-	-	0,10	-	-	2,39	2,55
Đất sét hữu cơ	Hà Nội	-	95	62	40	22	0,21	-	-	0,51	0,82
Sét pha	Hà Nội	1,43	37	30	19	11	0,32	-	-	11,0	19,0
Bùn sét hữu cơ	Hà Nội	1,51	74	54	35	19	0,39	-	-	-	1,22
Bùn sét hữu cơ	Hà Nội	1,54	119	54	36	18	0,19	-	-	0,42	0,50
Sét pha	Hải Dương	1,35	36	27	18	9	-	6,18	6,50	9,13	9,53
Cát pha	Hải Dương	1,35	26	27	19	6	-	3,55	4,21	6,75	7,92
Sét	Hải Phòng	1.16	50	46	28	18	0.28	1.63	1.85	3.01	3.95