Nghiên cứu đặc tính cơ học của đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng (TT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN HỒNG TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC... Tron

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN HỒNG TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT YẾU ĐƯỢC

XỬ LÝ BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Hữu Thái Người hướng dẫn khoa học 2: TS Nguyễn Tiếp Tân

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ở nước ta, nền đất yếu phân bố rộng ở đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, các vùng ven sông, ven biển Đặc điểm của loại đất này là bão hòa nước, hệ số rỗng lớn, khả năng chịu tải nhỏ, biến dạng lớn và kéo dài theo thời gian Trong tương lai nhu cầu phải giải quyết đa dạng các bài toán xử lý nền đất yếu luôn tăng lên do quỹ đất dành cho xây dựng ngày càng hạn hẹp.Với nền đất yếu của các vùng có chiều dày lớn, diện xử lý rộng, yêu cầu rút ngắn thời gian

cố kết lún, phương pháp xử lý nền bằng thiết bị thoát nước thẳng đứng được xem là một phương pháp xử lý hiệu quả

Về lý thuyết, dùng bấc thấm là nhằm tăng nhanh độ cố kết (ĐCK) của đất dưới tác dụng của tải trọng đắp, do đó tăng nhanh được cường độ chống cắt của nền khiến cho tốc độ đắp có thể tăng nhanh Nhưng thực tế các sự cố công trình cho thấy mặc dù được xử lý bằng bấc thấm, nếu không khống chế tốc độ đắp hoặc không

dự báo đúng tốc độ tăng cường độ chống cắt của đất yếu thì sự mất cân bằng giữa tải trọng đắp với cường độ chống cắt trong đất yếu vẫn sẽ xảy ra Trong trường hợp đó có sử dụng bấc thấm (và cả lưới địa kỹ thuật trên nền đắp) thì cũng không

có tác dụng và việc lạm dụng các biện pháp đó trở nên lãng phí vô ích

Qua các báo cáo sự cố công trình, nhận thấy các vấn đề tồn tại cần phải nghiên cứu để hoàn chỉnh phương pháp luận cho các bài toán thực tế về cố kết như sau: Thứ nhất, ĐCK của nền đất yếu cần phải có đánh giá chính xác để tránh các sự cố

do gia tải trước không thích đáng, hay đắp tăng tải nhanh vượt quá tốc độ cố kết cần thiết, và đặc biệt phải có giải pháp bố trí thiết bị quan trắc sao cho vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật trong điều kiện hạn chế về số lượng thiết bị quan trắc Thứ hai, trong quá trình thi công đắp đất cần đánh giá được đầy đủ các đặc trưng cơ học của đất Biết được chính xác sự gia tăng các đặc trưng về cường

độ, sức kháng cắt không thoát nước,…tại mọi thời điểm cố kết là yếu tố quan trọng để đưa ra những ứng xử phù hợp với thực tế về gia tải trước

Thứ ba, về phương pháp tính toán cố kết Phương pháp số được sử dụng phổ biến, tuy nhiên mức độ chính xác của các phần mềm phụ thuộc nhiều vào người dùng, phải lựa chọn phù hợp các mô hình đất và xác định đúng đắn các đặc trưng tính toán của đất dùng cho mô hình

2 Mục đích nghiên cứu

- Khuyến nghị về áp dụng phương pháp xác định ĐCK phù hợp cho các giai đoạn cố kết và đề nghị bố trí quan trắc hợp lý để nâng cao hiệu quả quan trắc

- Lựa chọn các hàm dự báo các chỉ tiêu cơ học của đất (chỉ số nén Cc, chỉ số nở

Cs) áp dụng phù hợp cho địa chất các vùng đồng bằng của Việt Nam trong trường hợp không có điều kiện thí nghiệm xác định trực tiếp

- Làm rõ phạm vi áp dụng của công thức (V.6) trong 22TCN 262-2000 về dự

tính sức chống cắt không thoát nước của đất (Su) được gia tải trước và đề nghị công thức dự tính Su có thể áp dụng tại thời điểm cố kết bất kỳ

- Lựa chọn mô hình đất phù hợp cho bài toán cố kết nền sét yếu trong tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis)

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Lún cố kết, Độ cố kết, các đặc tính cơ học của đất và các mô hình đất

- Đất sét yếu điển hình vùng đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu mô hình vật lý (MHVL) nền đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng

- Nghiên cứu lựa chọn phương pháp đánh giá ĐCK phù hợp cho các giai đoạn

cố kết; Đề nghị điểm bố trí quan trắc có thể phản ánh được độ cố kết trung bình

của nền và nâng cao hiệu quả quan trắc

- Nghiên cứu các đặc trưng cơ học của đất, định lượng sự thay đổi các đặc trưng này theo quá trình cố kết của đất; Phân tích, lựa chọn các hàm dự báo chỉ

số nén Cc (và tỉ số Cc/Cs) phù hợp cho địa chất các vùng đồng bằng của Việt Nam trong trường hợp không có điều kiện thí nghiệm

- Nghiên cứu các hàm dự tính sức chống cắt không thoát nước của nền đất được gia tải trước, làm rõ phạm vi áp dụng của công thức (V.6) trong 22TCN 262-

2000 và đề nghị công thức có thể áp dụng tại thời điểm cố kết bất kỳ

- Nghiên cứu các mô hình đất được dùng phổ biến trong phân tích địa kỹ thuật;

Mô phỏng cố kết MHVL bằng phương pháp PTHH với nhiều mô hình đất khác nhau, từ đó phân tích, đánh giá kết quả thu được và đề nghị lựa chọn mô hình đất phù hợp cho bài toán cố kết nền sét yếu

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu kế thừa: Kế thừa các tài liệu, các công trình nghiên cứu liên quan mật thiết với luận án, từ đó phát triển những nghiên cứu mới

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu MHVL nền đất yếu gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng; Nghiên cứu các thí nghiệm trong phòng

- Phương pháp giải tích: Tính toán các kết quả theo các phương trình giải tích

- Phương pháp mô hình số: mô phỏng cố kết của MHVL và các công trình thực

tế, so sánh kết quả với số liệu quan trắc và từ đó đưa ra nhận xét, đánh giá

- Phương pháp thống kê: Xử lý số liệu thí nghiệm, xử lý thống kê để xác lập các đường quan hệ giữa các yếu tố nghiên cứu

- Phương pháp chuyên gia: Tổ chức hội thảo khoa học nhằm tổng hợp các ý kiến đóng góp của các chuyên gia, các nhà khoa học về lĩnh vực nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

- Tổng hợp được bộ dữ liệu tương đối đầy đủ phản ánh các đặc trưng cơ học

của đất sét yếu vùng đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ, qua đó đã lựa chọn được các hàm dự báo chỉ số nén Cc, chỉ số nở Cs có độ tin cậy cao

- Đã làm rõ phạm vi áp dụng của công thức (V.6) trong 22TCN 262-2000 về dự tính sức chống cắt không thoát nước của nền đất được gia tải trước và phát triển công thức có thể áp dụng tại thời điểm cố kết bất kỳ

- Kết hợp phương pháp số, phương pháp thực nghiệm, luận án đã lựa chọn được

mô hình đất phù hợp cho bài toán cố kết nền sét yếu

- Nâng cao độ chính xác trong tính toán thiết kế khi lựa chọn được các hàm dự báo chỉ số nén Cc, chỉ số nở Cs làm thông số đầu vào cho mô hình Cam - Clay cải tiến để mô phỏng bài toán cố kết nền đất yếu ở Việt Nam

7 Bố cục của luận án

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, luận án gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan về giải pháp thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu Chương 2 Nghiên cứu thí nghiệm mô hình nền sét yếu được gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng

Chương 3 Nghiên cứu các đặc tính cơ học của đất sét yếu

Chương 4 Phân tích lựa chọn mô hình đất phù hợp cho bài toán cố kết thoát nước nền sét yếu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1.1 Đặc điểm chung về đất yếu của Việt Nam

1.1.1 Khái niệm về đất yếu

1.1.2 Đặc điểm địa tầng đất yếu đồng bằng Bắc Bộ

1.1.3 Đặc điểm địa tầng đất yếu đồng bằng Nam Bộ

1.1.4 Những vấn đề đặt ra khi xây dựng công trình trên nền đất yếu

Các vấn đề thường gặp khi xây dựng công trình trên nền đất yếu như: Các sự cố

do gia tải trước không thích đáng, đắp tăng tải nhanh vượt quá tốc độ cố kết cần thiết; Công tác quan trắc trong quá trình thi công, đánh giá chưa chính xác độ cố kết của nền và mức độ gia tăng cường độ chống cắt không thoát nước; Tính toán

lý thuyết thiếu chính xác do các chỉ tiêu tính toán khác nhiều với thực tế, vấn đề lựa chọn mô hình số, thông số mô hình chưa phù hợp và nhiều khả năng khác,…

Để nghiên cứu và làm rõ rất nhiều các vấn đề trong các bài toán địa kỹ thuật là một khối lượng vô cùng lớn Các nghiên cứu sau phải có tính kế thừa thành tựu, kết quả của các nghiên cứu trước, đồng thời luôn luôn xem xét phản biện cái có trước để có thể phát triển nền khoa học

1.2 Xử lý nền đất yếu bằng giải pháp thoát nước thẳng đứng

1.2.1 Các loại phương tiện thoát nước thẳng đứng

Để rút ngắn thời gian cố kết của nền đất sét yếu thường dùng các đường thoát nước thẳng đứng kết hợp với biện pháp nén trước Thoát nước thẳng đứng thường bằng bấc thấm và giếng cát Bấc thấm hay giếng cát đều có những ưu nhược điểm riêng Tuy nhiên nếu xét về khía cạnh vật liệu, khả năng sản xuất hàng loạt và tốc độ thi công nhanh thì bấc thấm có ưu thế vượt trội và sẽ được khuyến khích áp dụng nhiều hơn trong tương lai Vì vậy, thiết bị thoát nước thẳng đứng nghiên cứu ở đây là bấc thấm

1.2.2 Bấc thấm và các thông số tính toán của bấc thấm

1.3 Lý thuyết cố kết không gian đối xứng trục

Sự cố kết của đất nền là quá trình thoát nước lỗ rỗng Do đó, ĐCK của đất nền phụ thuộc vào tải trọng, tính thấm, chiều dài đường thoát nước Nền đất có cắm bấc thấm dưới tác dụng của tải trọng sẽ cố kết theo sơ đồ đối xứng trục

1.3.1 Lý thuyết cố kết theo Carrilo (1942)

1.3.2 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng (Barron, 1948)

1.3.3 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng thích hợp (Hansbo, 1981)

1.4 Phương pháp gia tải trước xử lý nền đất yếu

1.4.1 Đặc điểm nén lún của đất yếu

Độ lún của nền gồm ba phần: lún tức thời, lún cố kết thấm và lún từ biến Với đất sét, ba độ lún trên là rõ ràng và có thể tách biệt được Độ lún tức thời nhỏ, tuy nhiên trong một số trường hợp chúng có thể chiếm 10% tổng độ lún Độ lún

cố kết là phần chủ yếu, thường chiếm trên 90% tổng độ lún, trong một số ít trường hợp nó chỉ chiếm khoảng 50% tổng độ lún Độ lún từ biến không nhỏ, nhất là đối với sét yếu/rất yếu Luận án giới hạn nghiên cứu lún cố kết thấm

1.4.2 Đặc điểm và phạm vi áp dụng phương pháp gia tải trước

Nén trước bằng tải trọng tĩnh là một trong những phương pháp xử lý có hiệu quả đối với nền đất yếu Tuy nhiên, trường hợp đất có hàm lượng sét lớn, độ dốc thủy lực ban đầu và độ bền cấu trúc lớn đáng kể thì hiệu quả áp dụng

phương pháp trên có những hạn chế nhất định

1.4.3 Nguyên lý tổng quát gia tải trước

Kỹ thuật gia tải trước có hai dạng:

- Chất tải trước với tải trọng lớn hơn tải trọng công trình (Hình 1-7a)

- Chất tải trước theo từng cấp tải trọng (Hình 1-7b)

Trong trường hợp chất tải trước với gia tải lớn hơn tải trọng công trình thì gia tải sẽ được dỡ đi khi độ lún còn lại của nền dưới tải trọng của công trình bằng

không hoặc không đáng kể

Trường hợp chất tải nhiều đợt (Hình

1-7b) thì theo thời gian nền sẽ cố kết

và sức chống cắt gia tăng để chịu được

cấp tải trọng lớn hơn, với loại nền yếu

này nếu chất tải một lần thì nền sẽ bị

phá hoại, tải trọng gia tải từng cấp và Hình 1-7 Nguyên tắc chất tải trước thời gian chờ cũng cần được tính toán cẩn trọng

1.5 Các phương pháp giải bài toán cố kết

Phương pháp đồ giải; Phương pháp giải tích; Phương pháp số

1.6 Nghiên cứu và ứng dụng giải pháp thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu 1.7 Các thành tựu đã đạt được trong lĩnh vực nghiên cứu

- Phát triển hoàn chỉnh lý thuyết tính toán cố kết bấc thấm: Terzaghi (1925); Carrilo (1942); Barron (1948); Hansbo (1981)

- Các phương pháp tính: phát triển phương pháp giải tích, phương pháp số

- Nghiên cứu về các đặc trưng cố kết (Kh, Kv, Ch, Cv, Cc, Cs, Pc,…), đặc trưng về cường độ Su, các thông số độ bền, xây dựng tương quan giữa các đại lượng,…

1.8 Những vấn đề còn tồn tại

1.8.1 Những tồn tại trong đánh giá hiệu quả xử lý nền (độ cố kết)

- Đánh giá ĐCK theo đo lún và ALNLR khác nhau nhiều

- Hạn chế thiết bị, chưa đánh giá đúng ĐCK trung bình của nền; các mặt cắt bố trí thưa nên không phát hiện kịp thời các sự cố có thể xảy ra

1.8.2 Những tồn tại trong đánh giá các đặc trưng cơ học của đất

- Khó khăn về các thông số, các đặc trưng cơ học của đất (Cc, Cs,…) để tính toán trong giai đoạn sơ khai của dự án khi mà các thí nghiệm chưa đầy đủ

- Xác định đặc tính sức kháng cắt không thoát nước của đất (Su) để đánh giá hiệu quả xủa lý nền còn gặp lúng túng khi phạm vi áp dụng của công thức (V.6)

trong 22TCN-262 chưa được làm rõ

1.8.3 Những tồn tại trong áp dụng mô hình số tính toán

Hiện nay phương pháp số đã giải quyết hầu hết các bài toán địa kỹ thuật Với phương pháp này các thông số đầu vào giữ vai trò quyết định đến tính chuẩn xác của kết quả tính, đòi hỏi người dùng phải lựa chọn mô hình đất và các thông số

mô hình phù hợp Đây là vấn đề chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam và chưa được đề cập đến trong bất cứ tiêu chuẩn hay tài liệu hướng dẫn nào

1.9 Hướng nghiên cứu của luận án

- Nghiên cứu lựa chọn phương pháp xác định ĐCK phù hợp cho các giai đoạn

cố kết và đề bố trí quan trắc hợp lý để nâng cao hiệu quả quan trắc hiện trường

- Nghiên cứu lựa chọn các hàm dự báo chỉ số nén Cc, chỉ số nở Cs phù hợp cho địa chất các vùng đồng bằng của Việt Nam

- Làm rõ phạm vi áp dụng của công thức (V.6) trong 22TCN 262-2000 về dự tính sức chống cắt không thoát nước của đất (Su) và đề nghị công thức dự tính

Su có thể áp dụng tại thời điểm cố kết bất kỳ

- Nghiên cứu các mô hình đất được dùng phổ biến trong phân tích địa kỹ thuật Phân tích, lựa chọn mô hình đất phù hợp cho bài toán cố kết nền sét yếu

Để nghiên cứu các giải pháp nhằm hạn chế các tồn tại này, các nội dung nghiên cứu của luận án đã được đặt ra và sẽ được trình bày trong các chương tới đây

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NỀN SÉT YẾU ĐƯỢC GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG 2.1 Đặt vấn đề

MHVL là một loại công cụ được sử dụng rộng rãi trong khoa học Ưu điểm của MHVL là có thể tái hiện được quá trình diễn biến, các đặc tính vật lý, trạng thái của đối tượng nghiên cứu, và đặc biệt là có thể bố trí thiết bị quan trắc tại nhiều điểm trong nền để có thể đánh giá được tổng thể chung các vấn đề của nền mà ở thực tế khó có thể làm được Tuy nhiên, mức độ chính xác nên xem là có thể chấp nhận được, bởi vì môi trường địa chất ngoài thực tế rất đa dạng và phức tạp, vì vậy mô hình không bao giờ chứa đựng được tất cả các đặc điểm của môi trường thực mà chỉ giữ lại các đặc điểm chính Ở đây MHVL nghiên cứu các vấn đề về cố kết thấm Các phát hiện từ MHVL cùng với bổ sung nghiên cứu công trình thực tế sẽ làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu đề xuất của luận án

2.2 Mục đích nghiên cứu mô hình vật lý

- Nghiên cứu biến thiên các đặc trưng cố kết của nền đất yếu (ALNLR, lún, )

- Sử dụng số liệu quan trắc lún, ALNLR để đánh giá độ cố kết của nền và tham chiếu kết quả tính toán bằng phương pháp số

- Hình thành trạng thái đất nền cố kết 50% và 90% phục vụ nghiên cứu các đặc tính cơ học, làm cơ sở dữ liệu tham chiếu cho các nghiên cứu lý thuyết

2.3 Các trường hợp thí nghiệm mô hình

Trong xử lý nền bằng gia tải trước, nhìn chung khi ĐCK đạt 50% thì cường độ nền đã đạt ở mức nào đó và phát triển cường độ nhanh ở giai đoạn đầu MHVL1 nghiên cứu các đặc tính cơ học của đất cố kết 50% để thấy rõ vấn đề này

Hiện nay trong các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan đến xử lý nền đất yếu bằng gia

tải trước đều quy định mức cố kết 90% là mức tối thiểu để có thể dỡ tải chuyển sang thi công giai đoạn khác hoặc hạng mục công trình phía trên, vì vậy nghiên

cứu MHVL2 đánh giá các đặc trưng cơ học của đất ở trạng thái cố kết 90% 2.4 Thiết kế mô hình vật lý

2.4.1 Cấu tạo mô hình

Hình 2-2 Sơ đồ cấu tạo MHVL

Hình 2-5.Piezomete đo ALNLR

Hình 2-6 Datalogger đọc

dữ liệu

2.4.2 Chuẩn bị nền đất trong mô hình vật lý

Đất trong mô hình là đất sét được lấy từ khu vực Yên Nghĩa, phía Tây thành phố Hà Nội Đất lấy về được chế bị tương đồng với đất sét yếu bão hòa nước

2.4.3 Vật liệu dùng trong MHVL (bấc thấm, vải địa kỹ thuật, cát vàng thô, ) 2.4.4 Bố trí thiết bị quan trắc trong mô hình vật lý (ALNLR, lún)

2.4.5 Xác định tải trọng gia tải cho MHVL

Tải trọng xác định dựa trên nguyên tắc: i) Tải trọng gia tải < tải trọng phá hoại đất nền; ii) Tổng tải trọng gia tải nén trước ≥ 1,2 lần tổng tải trọng khai thác của

công trình; và iii) Theo điều

kiện cố kết trước của nền, tải

trọng gia tải yêu cầu phải đủ

lớn để nền có thể phát huy

được hiệu quả thoát nước

Quá trình gia tải và quan trắc

lún, ALNLR đã thực hiện như

trong Hình 2-10

Gia tải p1 = 15 kN/m2 Chất đủ tải p= 25 kN/m2

Hình 2-10 Gia tải MHVL

2.5 Kết quả quan trắc mô hình vật lý

2.5.1 Kết quả quan trắc lún tại MHVL

Hình 2-11 Lún theo thời gian

Bảng 2-5 Độ lún các vị trí quan trắc ở thời điểm dừng quan trắc (t = 165 ngày)

Độ sâu S (cm), cách

bấc 15cm

S (cm), cách bấc 50cm

2.5.2 Kết quả quan trắc ALNLR tại MHVL

Tại các điểm đo lún cũng đồng thời bố trí quan trắc ALNLR Kết quả quan trắc ALNLR được thể hiện như Hình 2-12 và Bảng 2-6

Hình 2-12 ALNLR theo thời gian

Bảng 2-6 ALNLR lớn nhất các vị trí quan trắc (giá trị đọc tại t = 22 ngày)

Độ sâu

umax (kN/m2), cách bấc 15cm

umax (kN/m2), cách bấc 50cm

và làm tăng nhanh ứng suất hiệu quả gây ra lún nhiều hơn các điểm nằm xa bấc thấm Kết quả này phù hợp với nghiên cứu lý thuyết

2.6 Đánh giá hiệu quả xử lý nền đất yếu thông qua độ cố kết

2.6.1 Quá trình cố kết của đất dính bão hòa nước

Quá trình cố kết thấm của nền đất trong phương pháp gia tải tĩnh, ALNLR dư đầu tiên sẽ được hình thành từ trạng thái ban đầu có cùng độ lớn của siêu tải rồi tiêu tan dần Hiệu quả suy giảm ALNLR và lún này được đánh giá qua ĐCK

2.6.2 Phương pháp xác định độ cố kết theo áp lực nước lỗ rỗng

ALNLR thặng dư tăng lên do quá trình gia tải và tiêu tán dần về giá trị “0” khi

cố kết đạt 100% ĐCK theo ALNLR: % .100%

max

max

u u u

U  t

umax: ALNLR lớn nhất; ut: ALNLR tại thời điểm t (tại thời điểm đánh giá)

Để tính ĐCK bình quân, cần lập được phân bố ALNLR trên toàn chiều sâu nền

2.6.3 Xác định độ cố kết theo số liệu quan trắc lún Asaoka (1978)

ĐCK được tính bằng tỷ số của độ lún hiện tại và độ lún cuối cùng: U = St/S∞

Vì vậy điểm mẫu chốt của phương pháp này là dự báo độ lún cuối cùng

Phân tích Asaoka sử dụng giá trị

đo lún thực tế, thiết lập tương

quan Si ~ Si-1: Si = 0 + 1Si-1

Hoành độ điểm giao cắt của

đường Si ~ Si-1 với đường phân

2.7 Đánh giá độ cố kết của nền đất mô hình vật lý

2.7.1 Độ cố kết theo phương pháp ALNLR

Bảng 2-1 Độ cố kết tính theo phương pháp ALNLR

Vị trí quan

trắc

Độ sâu

umax(kN/m2)

ĐCK giai đoạn đầu ĐCK giai đoạn cuối

ut(kN/m2)

Thời gian (ngày)

U (%)

ut(kN/m2)

Thời gian (ngày)

U (%)

2.7.2 Độ cố kết theo phương pháp dự báo lún

Nếu tính theo phương pháp ALNLR ĐCK đạt ~50% (90%) thì ở thời điểm đó tính theo phương pháp dự báo lún ĐCK đạt ở mức nào Kết quả tính như ở Bảng 2-9

Bảng 2-9 Độ cố kết tính theo phương pháp dự báo lún

(cm)

ĐCK giai đoạn đầu ĐCK giai đoạn cuối

t (ngày)

St(cm)

U (%)

Tăng/giảm

so với pp ALNLR

t (ngày)

St(cm)

U (%)

Tăng/giảm

so với pp ALNLR (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) Cách

2.8 Đánh giá ĐCK dựa trên số liệu quan trắc của một số công trình thực tế

2.8.1 Dự án nhà máy nhiệt điện Long Phú 1

Kết quả ĐCK theo phương pháp đo lún là 94,3% lớn hơn ĐCK theo phương pháp ALNLR 85,4% (sai khác 9,44%)

2.8.2 Dự án đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai

Kết quả ĐCK theo phương pháp đo lún là 99,56% lớn hơn ĐCK theo phương pháp ALNLR 91,2% (sai khác 8,39%)

2.9 Nguyên nhân dẫn đến sai khác giữa các phương pháp đánh ĐCK

2.9.1 Đối với phương pháp dự báo lún

- Các số đo lún có thể chịu ảnh hưởng của cố kết thứ cấp, biến dạng đo được có

thể bao gồm cả độ lún tức thời

- Hạn chế thiết bị đo lún Hộp đo lún thường chỉ được đặt tại các vị trí tâm ở đó

độ lún lớn nhất có thể xảy ra Do vậy, độ lún đo được sẽ lớn hơn độ lún trung bình của cả nền, và kết qủa dự báo ĐCK sẽ thiên lớn

2.9.2 Đối với phương pháp xác định theo áp lực nước lỗ rỗng

- Hạn chế về số lượng thiết bị đo Quan trắc ALNLR chỉ được bố trí ở những vị trí có nguy cơ mất an toàn Các Piezometer đo ALNLR chỉ bố trí được tại nơi

có ALNLR lớn nhất xảy ra Do vậy, ĐCK dự tính sẽ thiên nhỏ

2.10 Đề nghị đánh giá ĐCK tại điểm có ALNLR, độ lún trung bình

Trong thực tế, ĐCK của nền được tính là giá trị trung bình ĐCK tại một số điểm phân bố theo chiều sâu tại các vị trí trọng yếu Tuy nhiên, nếu chọn các điểm quan trắc có giá trị ALNLR hay giá trị lún đột biến thì sẽ không phản ánh được ĐCK chung của nền đất Vì vậy, bằng phương pháp PTHH có thể phân tích được ALNLR và lún của điểm bất kỳ trong nền, từ đó tìm được điểm có giá trị ALNLR và giá trị lún gần với giá trị trung bình của nền Bổ sung bố trí quan trắc tại các điểm này sẽ đánh giá chính xác hơn ĐCK chung của nền

Áp dụng tính toán cho MHVL Kết quả đánh giá ĐCK theo hai phương pháp tại các điểm đề xuất và so với quan trắc cho thấy sai số khá nhỏ (7,05% và 1,29%) Việc lập mạng lưới các điểm để phân tích càng dày thì sẽ tìm ra càng chính xác các điểm có giá trị trung bình về lún và ALNLR

Bảng 2-20 Kết quả tính toán ĐCK tại các điểm đề xuất

ĐCK tại điểm A (theo pp lún)

có thể xác định theo bất cứ phương pháp nào

- Với mỗi mặt cắt quan trắc, cần phân tích cố kết bằng phương pháp số để tìm

ra điểm có độ lún và ALNLR trung bình, đại diện cho nền đất và bổ sung thiết

bị quan trắc và đánh giá ĐCK tại các điểm này, đồng thời bố trí xen kẽ các mặt cắt quan trắc tăng cường với số lượng thiết bị giảm thiểu: một điểm quan trắc lún và một điểm quan trắc ALNLR Cải tiến này sẽ nâng cao hiệu quả quan trắc

và phòng ngừa các sự cố có thể xảy ra

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT SÉT YẾU 3.1 Đặt vấn đề

Nghiên cứu xử lý các vấn đề về địa kỹ thuật đòi hỏi sự hiểu biết các đặc tính cơ học, biến dạng cũng như các ứng xử khác của đất Đất có tính chất khác rõ rệt với các loại vật liệu khác do tính phân tán và tính rỗng của chúng Do sự thay đổi tải trọng bên ngoài và sự thoát nước, nền đất có sự thay đổi về độ ẩm và thể tích Độ chặt, cường độ và các đặc trưng biến dạng tất cả đều bị thay đổi Như đã thấy, phần lớn công trình hư hỏng là do nền móng công trình, lún không đều, lún cục bộ…Nguyên nhân là do trong tính toán thiết kế đã không dự kiến chính xác các trạng thái của đất, thiếu hiểu biết về các đặc trưng của đất Nghiên cứu thực nghiệm MHVL và các thí nghiệm trong phòng sẽ định lượng

sự thay đổi của các đặc tính cơ học theo trạng thái cố kết của nền; nghiên cứu

về các hàm dự báo chỉ số nén Cc và lựa chọn hàm áp dụng phù hợp cho đất yếu vùng đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ Ngoài ra, từ vấn đề trong thực tế, hiệu quả

xử lý nền thường được đánh giá bằng sự gia tăng sức chống cắt không thoát nước Su, trong khi việc xác định Su bằng thí nghiệm hiện trường không phải lúc nào cũng thực hiện được Vì vậy sẽ rất hợp lý khi xây dựng các hàm dự báo có thể đánh giá sự gia tăng Su thông qua các chỉ tiêu cơ lý ban đầu của đất

3.2 Các đặc trưng vật lý của đất

Thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêu vật lý của đất với số lượng 13 mẫu tương ứng với đất nền ở các trạng thái: Ban đầu (01 mẫu), cố kết 50% (MHVL1: 6 mẫu) và cố kết 90% (MHVL2: 6 mẫu) Mẫu được lấy tại các độ sâu 25 cm, 50 cm và 75 cm ở vị trí cách bấc thấm 15 cm và 50 cm

Kết quả thí nghiệm: độ ẩm trung bình của nền giảm 30,6% khi cố kết 50%, giảm 52,4% khi cố kết 90%; Độ rỗng lần lượt giảm 26,8% và 42,0%; Khối lượng riêng của đất tăng 5,8% đến 5,9% Nghiên cứu cũng cho thấy, tác dụng thoát nước của bấc thấm có hiệu quả rõ rệt ở vùng gần bấc thấm hơn

Nghiên cứu về các đặc trưng cơ học của đất và đánh giá sự thay đổi của các đặc trưng này theo các trạng thái cố kết của đất Luận án đã nghiên cứu thí nghiệm trong phòng với 13 mẫu đất đã nêu ở trên, chi tiết các thí nghiệm như Bảng 3-1 Bảng 3-1 Khối lượng thí nghiệm trong phòng xác định các đặc trưng cơ học Trường hợp thí

nghiệm

TN hệ số thấm (mẫu)

TN nén ba trục CU (mẫu)

TN nén cố kết (mẫu)

TN cắt cánh (lần)