Ôn tập Cuối kỳ Địa chất công trình - Hóa Đại Cương | Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoARcPSD|46342985 lOMoARcPSD|46342985 Bài tập chương 4
Bài tập 4.1 Một lon đất ẩm có khối lượng 68,3 g, sau khi sấy khô khối lượng
còn lại là 44,8 g. Khối lượng của lon là 11,4 g. Xác định độ ẩm của mẫu đất. 68,3−44,8
W = 44,8−11,4 . 100 = 70,4 %
Dao vòng sử dụng để xác định khối lượng thể tích của mẫu đất trên có chiều cao h = 2 cm,
đường kính trong d = 6,3 cm. Khối lượng của dao vòng và đất (đã được cắt và gọt phẳng): 187,9 g.
Khối lượng của dao vòng: 89,8 g. Xác 187,9 − 89,8 3
định khối lượng thể tích mẫu đất. 6, = 3 = . . 1,574 / 2 2 3 4
Khối lượng riêng hạt của mẫu đất trên là s = 2,653 g/cm . Xem khối
lượng riêng của nước w = 1 g/cm3. Xác định khối lượng thể tích đất khô, hệ số
rỗng, độ rỗng, khối lượng thể tích đẩy nổi và độ bão hòa của mẫu đất. 1,574 3 = = 0,924 / 1 + 70,4% e = 2 , 65 0 , 924 − 1 = 3 −1=1,87 1+ . 100 = 1+1,87 . 100 = 65, 2 % n = 1,87 − 2,653 − 1 3 = = = 0,576 / 1 + 1 + 1,87 70,4.2,653 = 99,88 = = % 1,87.1
[W = 70,4%; s =1,574 g/cm3; d = 0,924 g/cm3; e = 1,872; n = 65,2%; sub =
0,575 g/cm3; Sr = 99,7%]
Bài tập 4.2 Thí nghiệm nén không nở hông (nén cố kết) một mẫu đất có chiều
cao ban đầu ho = 2,0 cm, hệ số rỗng ban đầu eo = 0,681. Số đọc đồng hồ biến
dạng ổn định dưới các cấp áp lực 0,8 và 1,4 kG/cm2 tương ứng là 72 và 97 lOMoARcPSD|46342985
(0,01 mm). Biết rằng hệ số Poisson của mẫu đất = 0,3. Xác định giá trị
module biến dạng của mẫu đất. [Eo = 34,4 kG/cm2] 72.0,01 = 0,681 − . (1 + 0,681) = 0,620484 1 20 97.0,01 = 0,681 − . (1 + 0,681) = 0,5994715 2 20 1,4−0,8 = 0,035 a = 0,620484−0,5994715 2. 0,3 2 1 + 0,620484 2 ) =(1− . = 34,4 / 0 1−0,3 0,035
Bài tập 4.3 Kết quả cắt trực tiếp mẫu đất cho theo bảng, xác định giá trị
đặc trưng sức chống cắt. Ứng suất pháp Ứng suất tiếp (kG/cm2) (kG/cm2) 0,25 0,124 0,5 0,151 1,0 0,210
[ = 6o34’; c = 0,095 kG/cm2]
Phương trình sức chống cắt τ = σtanφ + c 0,210 − 0,124 o tanφ = = 0,115 => φ = 6 34' 1 − 0,25
0,124 − 0,25.0,115 + 0,151 − 0,5.0,115 + 0,210 − 1.0,115 = = 0,095 / 2 3
Bài tập 4.4 Thí nghiệm nén không nở hông (nén cố kết) một mẫu đất có
chiều cao ban đầu ho = 2,0 cm, hệ số rỗng ban đầu eo = 0,672, hệ số Poisson
của mẫu đất = 0,35. Số đọc đồng hồ biến dạng ổn định dưới các cấp áp lực
khi gia tải cho theo bảng: lOMoARcPSD|46342985 Ứng suất nén
Số đọc đồng hồ hi (kG/cm2) (0,01mm) 0,0 0 0,25 21 0,5 37 1,0 58 2,0 78 4,0 92
Tính và vẽ đường cong nén lún (e -). Ứng suất nén
Số đọc đồng hồ Hệ số rỗng 0,0 0 0,672 0,25 21 0,654 0,5 37 0,641 1,0 58 0,624 2,0 78 0,607 4,0 92 0,595
Khi trạng thái ứng suất trong nền thay đổi từ 0,7 lên 1,4 kG/cm2, xác
định giá trị module tổng biến dạng E . 1 = 0,632 ; 2 = 0 ,617 o lOMoARcPSD|46342985 Mode 3 -> 2 Log(0,25) 0,672 Log(0,5) 0,654 …. …. Log(4) 0,595
Nhập xong bấm AC -> shift -> 1 -> 5 -> 1.
Gán A Shift 1 -> 5 -> 2. Gán B
Mode 1. Nhập BX + A -> Calc X bằng log(cái đề kêu tìm) 1,4−0,7 = 0,021 a = 0,632−0,617 2 48,42 =(1− . / 0 0,35 2 ). 1+ 0,632 = 2 1 − [39,6 kG/cm 0,35 0,021 2]
Bài tập 4.5 Giá trị sức kháng nén đơn từ kết quả thí nghiệm các mẫu đất trong một lớp theo bảng
sau. Xác định trị tính toán với xác suất tin cậy = 0,85. Số TT Sức kháng nén đơn qu (KN/m2) 1 46,1 2 44,2 3 47,5 4 39,8 5 41,2 6 37,6 7 34,6 lOMoARcPSD|46342985 8 38,9 9 43,3 10 41,1 11 36,6 [39,7 kN/m2] Số TT Sức kháng nén đơn qu (KN/m2) 1 46,1 2 44,2 3 47,5 4 39,8 5 41,2 6 37,6 7 34,6 8 38,9 9 43,3 10 41,1 11 36,6 Tổng 450,9 lOMoARcPSD|46342985 Bài tập chương 5
Bài tập 5.1 Kết quả thí nghiệm một mẫu nước theo bảng sau. Hàm lượng
CO2 trong mẫu nước là 87 mg/l. Độ pH: 7,1. Ion mg/l meq/l % đương lượng Na+ 193,2 8,4 61,3 Ca2+ 88,0 4,4 32,1 Mg2+ 10,8 0,9 6,6 lOMoARcPSD|46342985 13,7 100 Cl – 184,6 5,2 38 SO 2- 4 100,8 2,1 15,3 HCO -3 390,4 6,4 46,7 13,7 100
a) Tính và điền vào các cột còn lại của bảng 3 (46,7%) − −(38%)
b) Viết công thức Courlov và gọi tên mẫu nước 2(87/ ) (0,667 / ) + ( 61,3%) 2+ ( 32,1%) (7,1)
Tên mẫu nước: Bicarbonat - Clorua - Natri - Canxi c)
Đánh giá khả năng ăn mòn carbonic của mẫu nước Tổng hàm lượng − và 2− 4
là (184,6 + 100,8) là 285,4 mg/l, trong
khoảng [201-400] mg/l, hàm lượng
3− là 6,4 meq/l, theo bảng tra: a =
0,47; b = 37. Do đó: a[Ca2+] + b = 0,47.88 + 37 = 78,36 < 87 mg/l.
Vậy mẫu nước có tính ăn mòn CO2.
Bài tập 5.2 Cho sơ đồ một hố móng như hình vẽ. Dung trọng lớp đất sét
không thấm bên trên là = 17,3 KN/m3, sức chịu nén đơn qu = 66,4 KN/m2.
Bên dưới là lớp cát chứa nước. Dung trọng nước là w = 10 KN/m3. 0,5m 6,8m
a) Bỏ qua tính ổn định của thành
hố móng, xác định chiều sâu tối
đa của hố móng sao cho đáy hố
móng không bị đẩy trồi (m). lOMoARcPSD|46342985
Gọi x là chiều sâu tối đa của hố móng sao cho đáy hố móng không bị đẩy trồi. Tại ranh giới của lớp
sét không thấm và lớp cát chứa nước, ứng suất do trọng lượng bản thân đất từ trên xuống đảm bảo
đủ lớn hơn áp lực nước đảy từ dưới T : γ(7,3 − x) ≥ 6,8. γw lên, tức là: ổn định (m).
b)ừChiềuđóx ≤sâu7,tối3−đa6,của8.γhố=móng7,3−có6,8thành.17,3 =thẳng3,37đứngm w γ 10 Gọi
là chiều sâu tối đa của hố móng có thành thẳng đứng, ứng suất lớn tại chân hố móng: ℎ nhất γ . h ma ≤ q Từ đó: x u h ≤ = = 3,84 m max 66 , 4 qγ 17 , 3 u Bài tập chương 6 Bài tập 6.1
Cho mặt cắt địa chất thủy văn theo hình vẽ. Cho biết:
- Bề dày tầng chứa nước M = 5,4m.
- Hệ số thấm lớp cát K = 11,5 m/ngày đêm.
- Khoảng cách giữa các vị trí L1=80 m; L2=130 m.
- Chiều cao cột áp H1 = 18 m; H2 = 17,2 m
a) Xác định lưu lượng đơn vị của dòng thấm (m3/ngày đêm):
b) Xác định chiều cao mực áp lực Hx. lOMoARcPSD|46342985
a) Vì đây là trường hợp tầng chứa nước có áp, có bề dày không
đổi, đáy cách nước nằm ngang nên sử dụng công thức: q H
KM 1 H
2 L Với L = L2
18−17,2 = 0,382 (m3/ngày đêm) => q =11,5.5,4. 130 b) Ta có: H H 2 H 1 x H 1 x L Với x = - 1 Hx = 18 − 130 . ( − 80) = 18,49 m (18−17,2 => )
Bài tập 6.2 Cho mặt cắt địa chất thủy văn theo hình vẽ. Cho biết:
- Bề dày tầng chứa nước tại các vị trí: h1 = 11,5 m; h2 = 10,7 m
- Hệ số thấm lớp cát K = 12 m/ngày đêm
- Khoảng cách giữa các vị trí L1 = 50 m; L2 = 80 m. a)
Xác định lưu lượng đơn vị của dòng thấm (m3/ngày đêm). b)
Xác định chiều cao mực nước ngầm hx. lOMoARcPSD|46342985
a) Vì đây là trường hợp tầng chứa nước không áp, đáy cách nước nằm
ngang nên sử dụng công thức:
h 2 h 2 q K 1 2 2 L = 1,332 m3/ngày đêm) 2 2 = 12. 2.80 11, 10,
=> q = K. (ℎ1 )2−(ℎ2) 2 52− 7 2 b) Ta có: h h 2
h 2 h 2 1 2 x x 1 L
Với x = −L 1 , L = L2 hx = 11,52 − 80 . ( − 50) = 11,97 m 11,5 − 10,7 => 2 2
Bài tập 6.3 Một hố khoan bơm nước hoàn chỉnh có bán kính ống lọc:
rhk = 0,2 m được bố trí trong tầng chứa nước ngầm có bề dày h = 13,4
m. Hai giếng quan sát được bố trí cách tâm giếng bơm với khoảng
cách là: r1 = 2,2 m; r2 = 5,2 m.
Khi bơm hút ổn định với lưu lượng 297 m3/ngày đêm, độ hạ
thấp mực nước tại các giếng quan sát đo được: S1 = 0,7 m, S2 = 0,5 m. lOMoARcPSD|46342985
a) Xác định hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ngày đêm).
Ta có: h2 = h – S2 = 13,4 – 0,5 = 12,9 m
h1 = h – S1 = 13,4 – 0,7 = 12,7 m r 2 Q l n K r h 22 h12 1 (12,92−12,72) = 15,9 25,,2 =>K= 297. ( 2 )
b) Độ hạ thấp mực nước Shk (m) sát thành giếng bơm. r1 2
Q l n r h k h h kh1 K 12,72 − 297. (20,,22) = 12,1 = .15,9
Từ đó: Shk = h - hhk = 13,4 – 12,1 = 1,3 m
c) Bán kính ảnh hưởng của giếng bơm R (m). R = (ℎ 2 − ℎ 2 ) 2 2 1 15,9( 13,4 − 12,7 ) 1 = 2,2 = 47,5 297 [15,9; 1,3; 47,4]
Bài tập 6.4 Một hố khoan bơm nước hoàn chỉnh có bán kính ống lọc rhk
= 0,2 m được bố trí trong tầng chứa nước có áp lực có bề dày M = 8,4
m. Hai giếng quan sát được bố trí cách tâm giếng bơm với khoảng
cách là r1 = 2,2 m; r2 = 5,2 m.
Khi bơm hút ổn định với lưu lượng 197 m3/ngày đêm, độ hạ
thấp mực nước tại các giếng quan sát đo được S1 = 1,4 m, S2 = 1,1 m. lOMoARcPSD|46342985
a) Xác định hệ số thấm của tầng chứa nước (m/ngày đêm).
b) Độ hạ thấp mực nước Shk (m) sát thành giếng bơm.
c) Bán kính ảnh hưởng của giếng bơm R (m). [10,7; 2,2; 121,8]
Bài tập 6.5 Để hạ thấp mực áp lực của tầng chứa nước có áp
(Artesia), người ta bố trí 6 hố khoan bơm hút đồng thời xung
quanh hố móng hình chữ nhật có cạnh 30 m x 40 m như hình
vẽ. Các thông số của tầng chứa nước được xác định trước:
Bề dày tầng chứa nước M = 5 m
Hệ số thấm tầng chứa nước K = 12 m/ngày đêm
Lưu lượng của mỗi giếng bơm Qo= 150 m3/ngày đêm
Bán kính ảnh hưởng của giếng lớn: Ro = 200 m Xác định 30m S SB A
a) Độ hạ thấp mực áp lực tại tâm
hố móng hình chữ nhật SA (m) 40m
b) Độ hạ thấp mực áp lực tại điểm
giữa các cạnh hố móng hình chữ nhật SB (m) a) lOMoARcPSD|46342985
Ta có: r1 = r2 = r4 = r5 = 152 + 202 = 25 r3 = r6 = 15 m Ta có: n Q 1 S o ln R
ln r . r ... r A 2 KM o n 1 2 n = 2 .12.5 . [ (200) − 6 (254 . 152)] = 5,37 => m 6.150 1 b) Ta có: r1 = r2 = 15 m r3 = r4 = 202 + 152 = 25
r5 =r 6 = 402 + 152 = 5 73
= 6.150 . [ (200) − 1 (152. 252. 5 732)] = 4,94 2 .12.5 6 [5,37; 4,94] lOMoARcPSD|46342985
Bài tập 6.6 [6.8] Một hố đào sâu hình chữ nhật kích thước 40 m x 50 m bố
trí trong một lớp sét. Bên dưới là tầng chứa nước có áp với bề dày M = 7,4
m, hệ số thấm K= 13,8 m/ngày đêm. Để đảm bảo điều kiện thi công hố
móng, cần thiết hạ thấp mực áp lực ở đường chu vi Scv = 4 m và ở tâm St =
5 m. Giếng bơm chế tạo sẵn có bán kính ống lọc là 0,2 m xuyên hết tầng
chứa nước (giếng bơm hoàn chỉnh) với khả năng hạ thấp mực nước tối đa
là S = 6 m được bố trí xung quanh chu vi hố móng. Bán kính ảnh hưởng
được xác định theo kinh nghiệm R = 10S K . Xác định:
a) Bán kính tương đương ro khi chuyển các giếng bố trí ở chu vi hình
chữ nhật sang chu vi đường tròn theo diện tích tương đương (m). πro2 => ro = 2000 = 25,2 m 40.50 = π
b) Bán kính tổng tác dụng của các giếng bơm hạ thấp mực áp lực Ro=R+ro (m). 13,8 + 25,2 = 248,1 m
Ro = R+ ro= 10S K + ro => Ro = 10.6.
b) Khả năng (lưu lượng) bơm hút của một giếng khi làm việc hết
công suất (m3/ngày đêm). H H Q2 K M h k R l n rh k
π. 13,8.7,4. ln(10.60.,213,8) = 548,7 m =>Q=2 6
c) Lưu lượng cần thiết (của các giếng bơm đồng thời) để hạ thấp
mực áp lực trên chu vi hố móng (m3/ngày đêm). 2KMS0 Q '
ln R 0 ln r0