Bài tập địa chất công trình

BÀI TẬP ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Bài 1 Mẫu đất rời có độ ẩm 22,5%, trọng lượng thể tích 18,6kN/m3, trọng lượng riêng 27kN/m3. Trọng lượng thể tích khô ở trạng thái chặt nhất là 17,1kN/m3, ở trạng thái xốp nhất là 13,6kN/m3. Xác định trạng thái của mẫu đất. Bài 2 Chứng minh công thức: và Mẫu đất ở trạng thái tự nhiên cân nặng 119,4g, sau khi sấy khô hoàn toàn cân nặng 98g. Giới hạn chảy và giới hạn dẻo của đất lần lượt là 31% và 19%. Xác định tên và trạng thái của đất. Bài 3: Hai mẫu đất thí nghiệm cho các kết quả sau: D gC (kN/m3) W (%) WL (%) WP (%) Mẫu 1 2,7 16,5 21 45 25,8 Mẫu 2 2,68 15,8 20,5 38,7 20 Hãy so sánh hàm lượng hạt sét của hai mẫu đất. Tính độ rỗng, độ bão hòa, độ sệt của hai mẫu đất. Bài 4 Một tầng sét pha có hệ số rỗng 0,8; trọng lượng thể tích tự nhiên 17,6kN/m3, độ ẩm 21%. Hãy tính thể tích nước cần thêm vào 500m3 để đất đạt trạng thái bão hòa nước (Sr=1). Bài 5: Chứng minh công thức: ; Hãy tính hệ số rỗng và độ rỗng của mẫu đất có thể tích 60cm3, sau khi sấy khô hoàn toàn mẫu có khối lượng 89,9g. Tỷ trọng của đất là 2,69. Gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Bài 6 Thí nghiệm mẫu đất mùa khô cho biết trọng lượng riêng 27kN/m3, trọng lượng thể tích tự nhiên 16,5kN/m3, trọng lượng thể tích khô 14,6kN/m3, giới hạn chảy 43,2%, giới hạn dẻo 20%. Xác định tên và trạng thái của đất. Vào mùa mưa, khi nước chứa đầy lỗ rỗng của đất thì trọng lượng thể tích của đất tăng bao nhiêu? Trạng thái của đất thay đổi như thế nào? Bài 7: Một mẫu đất ở trạng thái tự nhiên cân nặng 120g, thể tích 65cm3. Thêm 10ml nước vào mẫu đất, đất đạt trạng thái giới hạn chảy. Sấy đất đến trạng thái giới hạn dẻo, khối lượng mẫu đất còn 96g. Khi sấy khô hoàn toàn khối lượng mẫu đất còn lại 90g. Tỷ trọng của đất là 2,68. Xác định trọng lượng thể tích tự nhiên của đất, trọng lượng thể tích khô, trọng lượng thể tích no nước, trọng lượng thể tích đẩy nổi của đất, gọi tên và xác định trạng thái của đất. Bài 8 Thí nghiệm nén đất trong phòng, mẫu đất cao 20mm, độ lún theo đồng hồ đo biến dạng là 6mm. Mẫu đất thí nghiệm có trọng lượng thể tích tự nhiên 18,6kN/m3, độ ẩm tự nhiên 21%. Giả sử độ ẩm của đất không đổi khi bị nén, hãy xác định trọng lượng thể tích khô của mẫu đất trước và sau khi thí nghiệm nén như trên. Bài 9 Mẫu đất có tiết diện 105cm2, cao 25cm. Thí nghiệm cho nước thấm qua mẫu dưới tác dụng của áp lực nước thấm không đổi là 85cm. Sau 5 phút, lượng nước thấm qua mẫu đất thu được là 700cm3. Hỏi hệ số thấm của mẫu đất là bao nhiêu mét/ngày (1ngày=24h). Bài 10 Mẫu đất sét có chiều cao h0=2,54cm, tiết diện ngang 50cm2. Thí nghiệm nén không nở hông cho kết quả sau: Áp lực nén (kN/m2) 0 50 100 200 400 Độ lún (mm) 0 1220 1590 2020 2210 Nén xong, sấy khô mẫu đất, khối lượng còn lại là 180g, tỷ trọng của đất là 2,68. Vẽ đường cong nén của đất. Xác định hệ số nén lún (a), môđun biến dạng (Eo) của đất trong khoảng áp lực 50-100kN/m2, lấy hệ số Poisson n=0,35. Bài 11: Trong khu đất xây dựng bố trí 2 giếng khoan. Cao trình miệng các giếng khoan là 28m. Đáy cách nước ở cao trình 0m. Mực nước ổn định trong giếng khoan (1) và (2) cách mặt đất 2m và 6m. Hệ số thấm của đất đá k = 19m/ngày. Tính lưu lượng riêng của dòng ngầm. Vẽ đường cong hạ thấp mực nước bằng các giá trị tại x = 9; 12; 15; 30; 45m. Cách mặt cắt (1) 30m đào hố móng sâu 5,5m. Hỏi nước có chảy vào hố móng không? Nếu có tính vận tốc nước chảy vào hố móng và kiểm tra xem có thể xảy ra cát chảy vào hố móng không. Biết tỷ trọng của đất là 2,7. Độ rỗng là 40,5%. Bài 12 Dòng chảy ngầm trong tầng cát pha lẫn sỏi sạn từ hồ ra sông. Hệ số thấm của đất đá k=20m/ngày. Cách sông một đoạn 200m, nền đường đặt ở cao trình +14m, có bị ngập nước không? Tính lưu lượng riêng của dòng ngầm và lượng nước chảy ra trên nền đường trên 1 đoạn dài 400m. Vẽ đường cong hạ thấp mực nước qua các điểm cách hồ 150; 200; 300 và 450m. Bài 13: Hút nước từ một giếng khoan có đường kính d = 176mm. Cao trình đường mực nước ban đầu là 32m, cao trình đáy cách nước là 10m, cao trình mực nước khi hút là 22m. Hệ số thấm của đất đá chứa nước k = 18m/ngày. Xác định lưu lượng nước hút ở giếng khoan. Viết phương trình biểu diễn đường cong của phễu hạ thấp mực nước. Bài 14 Khu đất xây dựng có mặt đất được coi là nằm ngang cao độ +28m. Tầng nước không áp chứa trong đất cát lẫn cuội sỏi có đáy cách thủy nằm ngang cao độ 0m. Bố trí giếng khoan hoàn chỉnh đường kính 150mm để hút nước. Mực nước ban đầy trong giếng sâu 3m. Khi hút nước trong giếng, mực nước hạ thấp 5m. Chiều sâu tại mực nước giếng quan sát cách giếng khoan 100m là 24,6m. Xác định lưu lượng chảy vào giếng khi hút. Xác định lưu lượng nước tối đa có thể hút trong giếng. Bài 15: Cho mặt cắt địa chất thủy văn (Hình vẽ). Các giếng (1) và (2) cùng đường kính d = 152mm khoan đến đáy cách thủy và nằm cách nhau 80m. Tiến hành bơm hút nước ở giếng (1) cho đến khi mực nước ở giếng ổn định ở độ sâu 5m, thì ở giếng (2) mực nước sâu 4,5m. Hãy xác định hệ số thấm của tầng chứa nước và lưu lượng nước đã hút từ giếng (1). Bài 16 Trong khu đất xây dựng bố trí 3 giếng khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp mực nước ngầm. Xác định cao độ mực nước tại A biết: Q1=900m3/ngày R1=110m Q2=1000m3/ngày R2=130m Q3=1100 m3/ngày R3=150m Tại A đặt hầm tại vị trí có cao độ 17m. Hỏi nước có chảy vào công trình không? Xác định lưu lượng Q tại mỗi giếng để hạ thấp mực nước tại A thêm 0,7m nữa (cho rằng Q tại các giếng bằng nhau). Bài 17: Trong khu đất xây dựng bố trí 3 giếng khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp mực nước ngầm. Xác định cao độ mực nước tại A. Biết rằng Q1=Q2=Q3=1000m3/ngày R1=R2=R3=150m k=12 m/ngày Cần phải tăng lưu lượng mỗi giếng lên bao nhiêu để hạ thấp mực nước tại A thêm 0,3m. Bài 18 Một hố móng đào ở ven sông đến cao trình (-1,75m). Trọng lượng thể tích của các lớp đất sét pha, sét và cát pha lần lượt là 16,2kN/m3; 17,8kN/m3; và 14,5kN/m3. Xét khả năng ổn định của đáy móng nếu cao trình của nước sông mùa lũ là (+2m), mùa kiệt là 0,0m. Khi tính, coi mực nước áp lực tại hố móng bằng mực nước sông. Bài 19 Trong khu đất xây dựng bố trí 4 giếng khoan tác dụng tương hỗ để hạ thấp mực nước dưới đất. Biết rằng: Q1=400 m3/ngày R1=160m Q2=500 m3/ngày R2=150m Q3=450 m3/ngày R3=160m Q4=500 m3/ngày R4=150m K=15m/ngày Xác định cao độ mực nước tại A. Tại A đào một hố móng có chiều sâu 5,5m. Đánh giá khả năng an toàn đáy móng. Biết tầng đất sét có trọng lượng thể tích 18,5 kN/m3. Cho g =10 m/s2. Bài 20 Mái dốc đường ô tô đào trong tầng sét sườn tích. Ranh giới giữa tầng phủ và tầng đá gốc có dạng như hình vẽ. Tại mặt ranh giới, điều kiện bền của đất theo Coulomb là t=0,48s+0,029 (MPa). Trọng lượng thể tích tự nhiên của đất 18,5 kN/m3. Khối đất có thể trượt chạy dài 25m. Tính hệ số ổn định của bờ dốc. Bài 21 Đập đặt trên nền cát lẫn cuội sỏi, tỷ trọng của đất 2,68; Trọng lượng thể tích khô 15,5kN/m3. Chiều cao mực nước tại thượng và hạ lưu: H1=100m, H2=20m. Nền đập có bị xói ngầm không? Nếu có, phải tăng chiều rộng đáy đập tối thiểu bao nhiêu mét? Bài 22: Tính góc nghiêng ổn định của một bờ dốc đá có góc ma sát trong j=30° để chịu được động đất cấp VIII theo thang MCS (có gia tốc của sóng động đất a=25-50cm/s2). Cho gia tốc rơi tự do g = 10m/s2.