Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền cát hóa lỏng do động đất guyễn thị hải; phan tá lệ (hướng dẫn khoa học)

Tên đề tài Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền cát hóa lỏng do động đất.. Nhiệm vụ Nhiệm vụ của đề tài “ Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền cát hóa lỏng do động đất” - Đán

NGUYỄN TRUNG PHONG

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG

NGUYỄN TRUNG PHONG

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

công trình dân dụng và công nghiệp

I Tên đề tài

Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền cát hóa lỏng do động đất

II Nhiệm vụ và nội dung

1 Nhiệm vụ

Nhiệm vụ của đề tài “ Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền cát hóa lỏng

do động đất”

- Đánh giá khả năng hóa lỏng của nền đất do động đất

- Tính toán sức chịu tải của cọc trong nền đất hóa lỏng do động đất

2 Nội dung

- Lý thuyết về hiện tượng hóa lỏng của nền do động đất

- Thí nghiệm nén ba trục chịu tải trọng lặp

- Tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến hóa lỏng theo tiêu chuẩn Việt Nam, Theo tiêu chuẩn Nhật bản và theo Marcuson

- Kết luận và kiến nghị

III Ngày giao nhiệm vụ : … /… /2016

IV Ngày hoàn thành nhiệm vụ: … /… /2016

V Cán bộ hướng dẫn : Tiến sĩ Phan Tá Lệ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tiến sĩ Phan Tá Lệ

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Phan Tá Lệ Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Đồng thời, các thông tin trích dẫn trong Luận văn được tôn trọng và đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

NGUYỄN TRUNG PHONG

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn đến tập thể thầy cô trong chương trình đào tạo thạc sĩ đã tận tình truyền đạt kiến thức, giảng dạy nhiệt tình và giúp đỡ học viên trong suốt thời gian học chương trình cao học và trong quá trình thực hiện luận văn này

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Tiến sĩ Phan Tá Lệ đã trực tiếp hướng dẫn khoa học Thầy đã đưa ra những gợi ý đầu tiên hình thành ý tưởng luận văn, luôn chỉ bảo tận tình và động viên uốn nắn, cũng như có những góp ý chân tình

để tác giả hoàn thành luận văn Thầy đã giúp tác giả hình thành nên phong cách làm việc khoa học và hướng dẫn tác giả đi những bước đầu tiên trên con đường nghiên cứu khoa học

Luận văn này được thực hiện với tất cả sự cố gắng, nổ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ, động viên từ gia đình, thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết, sai sót, rất mong nhận được sự giúp đỡ, góp ý chân thành của quý Thầy, Cô, cán bộ khoa học và bạn đồng nghiệp để các nghiên cứu tiếp theo về đề tài này được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn

NGUYỄN TRUNG PHONG

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Luận văn này khảo sát ảnh hưởng sự hóa lỏng của đất nền đến sức chịu tải của cọc So sánh sức chịu tải của cọc có xét đến hóa lỏng theo tiêu chuẩn Việt nam, tiêu chuẩn Nhật bản và Marcuson Ngoài ra, luận văn còn trình bày thí nghiệm nén 3 trục chịu tải trọng lặp để xác định khả năng hóa lỏng của đất nền theo tiêu chuẩn ASTM D5311 - M13

This thesis investigated the effect of liquefaction of the ground to the load capacity of the pile Comparison of bearing capacity of piles considering the liquefied Vietnamstandard, Japan and Marcuson standards In addition, the thesis also presents compression test 3-loadaxis to determine the ability of the soil liquefied according to ASTM D5311 - M13

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN iii

ABSTRACT iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Tổng quan về động đất 2

1.2.1 Động đất 2

1.2.2 Nguồn gốc của động đất 2

1.2.3 Sóng động đất 6

1.2.4 Các thang đánh giá cường độ động đất 8

1.2.5 Nhiệm vụ thiết kế kháng chấn cho cho công trình 9

1.3 Tình hình nghiên cứu về hóa lỏng 11

1.4 Tình hình nghiên cứu về móng cọc trong nền hóa lỏng 12

1.5 Tình hình nghiên cứu hóa lỏng ở Việt Nam 13

1.6 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 13

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HÓA LỎNG CỦA NỀN DO ĐỘNG ĐẤT 14

2.1 Giới thiệu về hiện tượng hoá lỏng 14

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoá lỏng của đất 16

2.3 Đánh giá khả năng hóa lỏng của đất 19

2.3.1 Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo loại trầm tích 19

2.3.2 Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo từng lớp đất 25

2.3.3 Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của cát 27

2.5 Nhận xét chương 2 34

CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM NÉN 3 TRỤC CHỊU TẢI TRỌNG LẶP ĐÁNH GIÁ

TIỀM NĂNG HOÁ LỎNG CỦA ĐẤT 35

3.1 Mục đích thí nghiệm 35

3.2 Nội dung phương pháp thí nghiệm 35

3.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 35

3.3 Cách tiến hành 36

3.3.1 Làm bão hoà mẫu 36

3.3.2 Cố kết mẫu 39

3.3.3 Cắt mẫu 41

3.4 Ví dụ 41

3.4.1 Giới thiệu 41

3.4.2 Kết quả thí nghiệm 42

3.4.4 Nhận xét chương 3 73

CHƯƠNG 4 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG NỀN CÁT HÓA LỎNG DO ĐỘNG ĐẤT 74

4.1 Cọc bị mất, giảm sức chịu tải 74

4.2 Sức chịu tải đứng của cọc trong nền cát hóa lỏng 74

4.3 Quy trình tính toán sức chịu tải của cọc đơn có kể đến hoá lỏng của đất nền 75

4.3.1 Theo TCVN 10304 75

4.3.2 Theo tiêu chuẩn Nhật Bản JRA 78

4.3.3 Theo Marcuson 80

4.4 Nhận xét chương 4 82

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG HÓA LỎNGVÀ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG NỀN HÓA LỎNGKHU VỰC QUẬN PABEDAN, THÀNH PHỐ YANGON 83

5.1 Giới thiệu 83

5.2 Số liệu địa chất 85

5.3 Đánh giá tiềm năng hóa lỏng 97

97

5.4 Phân tích sức chịu tải của cọc 103

5.5 Nhận xét chương 5 108

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHẦN PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Kết quả thí nghiệm nén ba trục chịu tải trọng lặp

Phụ lục 2 Số liệu địa chất công trình

Phụ lục 3 Tính toán sức chịu tải của cọc

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mô tả một trận động đất [6] 2

Hình 1.2 Các loại đứt gãy và chuyển động tại đứt gãy [5,6] 3

Hình 1.3 Mô phỏng thuyết bật đàn hồi của đứt gãy gây ra động đất [7] 4

Hình 1.4 Quan hệ giữa gờ mở rộng, vùng hút chìm và chuyển động trượt ngang tại các bờ mảng [6] 5

Hình 1.5 Biến dạng nền đất do sóng vật thể gây ra [6] 6

Hình 1.6Sơ đồ mô tả chuyển động chất điểm khi truyền sóng Reyleigh [2] 7

Hình 1.7 Sơ đồ mô tả chuyển động chất điểm khi truyền sóng Love [2] 8

Hình 1.8 Gia tốc, vận tốc và chuyển vị theo thời gian tồn tại theo hướng Đông Tây tại Gilroy-California(1989) của chuyển động nền đá(a) và nền đất (b)[8] 11

Hình 2.1 Các công trình trên thế giới bị pháhoại do hiện tượng hóa lỏng của đất (a) Kobe (Nhật -1995), (b) Alaska (Mỹ, 1964) ,(c) Nigata (Nhật-1964), (d) Loma Prieta (Mỹ, 1989) 15

Hình 2.2 Quá trình xảy ra hiện tượng hóa lỏng của đất 16

Hinh 2.5: a) Ảnh hưởng của phân bố hạt với nguy cơ hoá lỏng(Shannon, 1972) b) Nguyên lý xác định khu vực có khả năng lỏng 28

Hình 2.6: Quan hệ giữa các tỷ số ứng suất gây ra hóa lỏng và N1(60) cho cát sạch và cát bụi đối với động đất Ms= 7,5 30

Hình 3.1: Thiết bị nén 3 trục chịu tải trọng lặp 36

Hình 4.2: Mối quan hệ giữa ru và FSL theo Marcuson và Henes 82

Hình 5.1:Vị trí dự ánLandmark 84

Hình 5.2 : Bản đồ phân vùng động đất Myanmar 97

Hình 5.3 : a) Sức chịu tải của cọc khi đất nền không hóa lỏng 106

Hình 5.4 Suy giảm sức chịu tải của cọc khi đất nền hóa lỏng 107

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN

Bảng 2.1: Đánh giá tính dễ hóa lỏng của đất trầm tích 19

Bảng 2.2: Hệ số quan sát hóa lỏng 20

Bảng 2.3: Hệ số lịch sử động đất trong quá khứ 20

Bảng 2.4: hệ số phân loại địa chất (Youd và Perkins 1987) 21

Bảng 2.5: hệ số chất lượng phân loại 22

Bảng 2.6: hệ số cấp phối 23

Bảng 2.7: hệ số hình dạng hạt 23

Bảng 2.8: hệ số hàm lượng hạt sét 23

Bảng 2.9: hệ số dẻo 24

Bảng 2.10: hệ số độ ẩm 24

Bảng 2.11: hệ số biên không thoát nước 24

Bảng 2.12: hệ số mực nước ngầm 25

Bảng 2.13: Giá trị trung bình của hàm rd( theoSeed, 1974) 28

Bảng 2.14: Giá trị trung bình neqtheo chấn cấp M (theo Seed 1975) 29

Bảng 2.15: Các giá trị của hệ số CM 30

Bảng 2.16: Các hệ số hiệu chỉnh giá trị 33

Bảng 3.1: Danh sách 12 mẫu cố kết đẳng hướng không thoát nước chịu tải trọng lặp 41

Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm nén 3 trục mẫu cố kết đẳng hướng không thoát nước chịu tải trọng lặp trên mẫu cát 67

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm nén 3 trục mẫu cố kết đẳng hướng không thoát nước chịu tải trọng lặp trên mẫu bùn 69

Bảng 3.4: Kết quả tính toán theo Marcuson 71

Bảng 4.1 - Giá trị hệ số nền 75

Bảng 4.3 – Các hệ số điều kiện làm việc γeq1 và γeq2 77

Bảng 4.4: Bảng hệ số chiết giảm DE 79

Bảng4.5: Các hệ số hiệu chỉnh giá trị 81

Bảng 5.1: Đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất nền theo tiêu chuẩn Việt nam 98

Bảng 5.2: Đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất nền theo tiêu chuẩn Nhật bản 99 Bảng 5.3: Đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất nền theo Marcuson 101 Bảng 5.4: Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc D =0.8m và so sánh kết quả tính toán 104 Bảng 5.5: Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc D =1.2m và so sánh kết quả tính toán 105

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu

Động đất là thiên tai cực kỳ nguy hiểm có thể gây ra các thảm họa đối với con người và phá hủy nghiêm trọng các công trình Việt Nam tuy không nằm trong vành đai lửa của những khu vực có động đất lớn trên thế giới, nhưng không loại trừ

bị ảnh hưởng bởi những trận động đất mạnh, do trên lãnh thổ Việt Nam tồn tại nhiều đứt gãy hoạt động phức tạp như đứt gãy Lai Châu - Điện Biên, đứt gãy Sông

Mã, đứt gãy Sơn La, đới đứt gãy Sông Hồng, đới đứt gãy Sông Cả Các nghiên cứu khoa học đã ghi nhận, từ đầu thế kỷ 20 đến nay ở khu vực phía Bắc nước ta đã xảy

ra 2 trận động đất cấp 8-9 (thang MSK-64), tương đương 6,7-6,8 độ Richter, hàng chục trận động đất cấp 7, tương đương 5,1-5,5 độ Richter và hàng trăm trận động đất yếu hơn Điển hình trận động đất xảy ra tại Điện Biên năm 1935, với cường độ 6,7 độ Richter, xảy ra trên đới đứt gãy Sông Mã; trận động đất tại Tuần Giáo năm

1983, có cường độ 6,8 độ Richter, xảy ra trên đứt gãy Sơn La, gây nên sụt lở, nứt đất trên diện rộng, sụt lở lớn trong núi, gây hư hại nhà cửa trong phạm vi bán kính đến 35 km…[1]

Ở Việt Nam đã, đang và sẽ tiến hành xây dựng nhiều công trình xây dựng lớn như nhà máy điện hạt nhân; công trình ngoài khơi; đập thủy điện, công trình cầu, cảng lớn; nhà cao tầng… phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Sự kiện các trận động đất kích thích xảy ra tại khu vực thủy điện Sông Tranh 2- Bắc Trà Mi, Quảng Nam gần đây đặt ra cho các cơ quan quản lý nhà nước cần phải xây dựng một chiến lược phòng tránh và giảm nhẹ hậu quả động đất ở Việt Nam trong đó yêu cầu về thiết kế kháng chấn cho các công trình xây dựng phải được quan tâm đặc biệt để đảm bảo sự an toàn cao nhất cho công trình và cuộc sống của người dân Khi đó đòi hỏi cần phải xem xét lại một số vấn đề, đặc biệt là về tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn, dữ liệu động đất; mô hình, phương pháp tính toán v v

Khác với các loại tải trọng động tác dụng lên công trình như tải trọng gió Động đất gây ra chuyển động ở móng công trình, cho nên nó chứa đựng tiềm năng

phá hoại rất lớn đối với công trình Thật vậy theo Newmark và Rosenblueth [5]:

“Động đất làm bộc lộ một cách hệ thống các sai sót trong thiết kế cũng như trong

xây dựng công trình, kể cả những sai sót nhỏ nhất và xét về phương diện này, động đất làm cho môn học địa chấn công trình trở nên cấp thiết và hấp dẫn, có giá trị nghiên cứu, học tập vượt xa mục tiêu trực tiếp của nó”

1.2 Tổng quan về động đất

1.2.1 Động đất

“Sự dao động của bề mặt quả đất do các sóng truyền đến từ một nguồn gây

ra trong lòng quả đất được gọi là động đất”[7],(hình 1.1)

Trung tâm của các chuyển động địa chấn, nơi phát ra năng lượng về mặt lý thuyết, được quy về một điểm được gọi là chấn tiêu Hình chiếu của chấn tiêu lên

bề mặt quả đất gọi là chấn tâm Khoảng cách từ chấn tâm đến chấn tiêu được gọi là

độ sâu chấn tiêu(H) Khoảng cách từ chấn tâm đến điểm quan trắc được gọi là tâm cựhoặc là khoảng cách chấn tâm(R) Khoảng cách từ chấn tiêu đến điểm quan trắc được gọi là tiêu cựhoặc là khoảng cách chấn tiêu(L)

Hình 1.1 Mô tả một trận động đất [6]

1.2.2 Nguồn gốc của động đất

- Động đất có nguồn gốc từ đứt gãy kiến tạo

Từ các nghiên cứu về địa chất, các nhà địa chất học cho rằng lớp đá gần bề mặt quả đất không cứng và không phải là không chuyển động như nó thể hiện Lớp

đá phía dưới chịu áp lực rất lớn do lớp phía trên đè xuống có thể bị cong như kim loại đàn dẻo hoặc bị biến đổi sang một trạng thái mới giống như sét mềm Cấu tạo địa chất chỉ ra rằng có rất nhiều phá hủy xảy ra trong khối đá khi biến dạng vượt quá giới hạn của nó Khi có những phá hủy như vậy, thì có những chuyển vị trượt tương đối phát triển giữa hai mặt đối diện của bề mặt phá hủy tạo ra đứt gãy kiến tạo (hình 1.2) Các đứt gãy có thể có chiều dài từ vài mét tới nhiều kilomet và được thể hiện trên bản đồ địa hình của các nước [5]

Hình 1.2 Các loại đứt gãy và chuyển động tại đứt gãy [5,6]

Khi bị phá hoại, năng lượng thoát ra do giải phóng năng lượng biến dạng tích luỹ ở vị trí đứt gãy địa tầng Một phần năng lượng biến dạng gây ra phá huỷ môi trường xung quanh chấn tiêu, một phần khác được truyền đi đến mọi điểm trên bề mặt quả đất dưới dạng sóng chuyển vị (động đất)

Động đất xảy ra khi tạo thành các đứt gãy kiến tạo, động đất cũng xảy ra do hoạt động của các đứt gãy này Giải thích cơ chế này, nhà khoa học Mỹ H.F.Reid (1911) đã đưa ra thuyết bật đàn hồi (Elastic- Rebound Theory) khi quan sát một đứt gãy trên bề mặt đất sau trận động đất ở San Francisco, California (1906), [2],[5],[6],[8],[7] Thuyết giải thích rằng năng lượng biến dạng được tích lũy trong các đứt gãy, nó sẽ giải phóng năng lượng khi nó vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu Năng lượng giải phóng được truyền dưới dạng sóng truyền theo các hướng và làm dao động các công trình đứng trên mặt đất Lý thuyết này giải thích hiện tượng

chu kỳ xảy ra các trận động đất ở các đứt gãy kiến tạo; hiện tượng tiền chấn, dư chấn, cường độ động đất Có thể hiểu thuyết này qua hình sơ họa sau :Hình 1.3a thể hiện đoạn đường thẳng ở tình trạng tự nhiên ban đầu Hình 1.3b thể hiện quá trình tính lũy biến dạng trước khi động đất, đoạn thẳng bị vặn từ từ Hình 1.3c thể hiện đoạn thẳng bị đứt gãy sau trận động đất và trở lại tình trạng tự nhiên ban đầu (vẫn thẳng) Và cũng theo thuyết này, giữa các vật liệu dẻo thì sự tích luỹ năng lượng càng lớn, còn giữa các vật liệu có tính giòn có tính tích luỹ nhỏ nên dễ giải phóng năng lượng hơn

a) Tình trạng tự nhiên ban đầu

b) Tình trạng biến dạng trước khi động đất c) Sau khi động đất

Hình 1.3 Mô phỏng thuyết bật đàn hồi của đứt gãy gây ra động đất [7]

- Động đất có nguồn gốc từ hoạt động kiến tạo mảng

Vào cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20, nhiều nhà khoa học đã đưa ra thuyết kiến tạo mảng (plate tectonics) hay còn gọi là thuyết lục địa trôi (continental driff) để giải thích cho nguồn gốc của các trận động đất trên thế giới [5]( Antonio Snider- Pellegrini, 1858; F.B Taylor, 1908; Alfred Wegener, 1915)

Thuyết kiến tạo mảng cho rằng lớp vỏ của quả đất không là một khối mà gồm 6 mảng lớn (Châu Phi, Châu Mỹ, Châu Nam cực, Úc-Ấn, Á- Âu, Thái Bình Dương) và 14 mảng nhỏ hơn Các mảng lớn lại bị đứt gãy thành các mảng con Sự chuyển động tương đối giữa các mảng xảy ra kèm theo tích lũy biến dạng trên dải hẹp dọc theo biên các mảng Sự giải phóng năng lượng biến dạng gây ra động đất Như vậy vị trí các trận động đất chủ yếu tập trung gần biên các mảng Các trạm đo đạc địa chấn của thế giới đã khẳng định điều này

Năm 1962, nhà địa chất học người Mỹ H.H.Hess [5] công bố bài báo “ Lịch

sử các lưu vực đại dương” cho rằng các mảng khi chuyển động xa nhau còn có

thành phần chuyển động xuống dưới Có ba cơ chế chủ yếu gây ra sự chuyển động tương đối giữa các mảng (hình 1.4): 1) Do nham thạch phía dưới trồi lên làm cho biên giữa các mảng mở rộng đẩy các mảng ra xa nhau; 2) đồng thời tại nơi khác, dokích thước của quả đất giữ nguyên không đổi, mà việc mở rộng các mảng tại một

số bờ biên phải được bù lại bằng việc thu hẹp các mảng tại một số bờ biên khác thông qua các mảng chuyển động trồi trụt tương đối so với nhau; 3) chuyển động không tạo lớp vỏ mới và không làm mất lớp vỏ cũ tại các lớp đứt gãy tức là mảng này chuyển động tương đối so với mảng khác theo phương ngang Kết hợp cơ chế chuyển động mảng nêu trên cùng với sự hiểu biết trước đó về dòng đối lưu trong lớp vỏ quả đất, H.H.Hess đã giải thích đầy đủ lý thuyết lục địa trôi Chuyển động trôi của lớp litho (trên lớp astheno) mang theo chuyển động của vỏ quả đất Kiến tạo mảng và thuyết lục địa trôi là thành tựu khoa học nổi bật của ngành địa chất thế kỷ

1.2.3 Sóng động đất

Sóng phát ra từ tâm động đất theo mọi hướng và giảm dần khi càng xa tâm động đất Sóng động đất bao gồm sóng vật thể và sóng bề mặt Sóng vật thể được phân ra làm hai loại: sóng dọc P và sóng cắt S (hình 1.5) Sóng dọc P gây ra co dãn môi trường, các hạt dao động theo phương truyền sóng và có khả năng truyền qua nền đá cứng như granit lẫn chất lỏng như dung nham núi lửa hoặc nước biển Sóng cắt S gây ra chuyển động và không làm thay đổi thể tích môi trường, các hạt dao động trong mặt phẳng thẳng góc với phương truyền sóng Sóng cắt còn phân biệt sóng cắt thẳng đứng SV và sóng cắt nằm ngang SH Sóng cắt không thể lan truyền trong môi trường lỏng hoặc khí vì các môi trường này không có khả năng chịu ứng suất cắt Mỗi loại sóng có vận tốc đặc trưng riêng Vận tốc của sóng dọc lớn hơn vận tốc của sóng cắt Chính nhờ hiệu ứng này và dựa trên đo đạc dao động mặt đất

ở trạm đo địa chấn khác nhau có thể đánh giá được vị trí chấn tâm (focus) và chấn tiêu (epicenter) của trận động đất Sóng khi lên tới bề mặt, do ảnh hưởng của bề mặt

và cấu tạo phân lớp của lớp vỏ trái đất sẽ xuất hiện sóng bề mặt bao gồm sóng Rayleigh (sóng dọc) và sóng Love (sóng cắt)

Hình 1.5 Biến dạng nền đất do sóng vật thể gây ra [6]

Sóng Rayleigh làm cho các chất điểm chuyển động theo một quỹ đạo hình elip trong mặt phẳng thẳng đứng song song với hướng truyền sóng (hình 1.7) Sóng Love là sóng cắt S nhưng không có thành phần thẳng đứng SV, nó làm cho các chất điểm chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang song song với mặt đất, vuông góc với hướng truyền sóng (hình 1.7)

Biên độ dao động của sóng mặt tắt nhanh theo chiều sâu Như vậy dao động của mặt đất phụ thuộc rất nhiều vào tính chất môi trường mà sóng đi qua Có thể nói, lớp đất như là bộ lọc sóng làm giảm biên độ dao động ở một số tần số nào đó, làm tăng biên độ dao động ở miền tần số khác Cho nên khi tính toán công trình chịu tác dụng động đất cần phải xét đến điều kiện địa chất tại chỗ

Hình 1.6Sơ đồ mô tả chuyển động chất điểm khi truyền sóng Reyleigh [2]

Hình 1.7 Sơ đồ mô tả chuyển động chất điểm khi truyền sóng Love [2] 1.2.4 Các thang đánh giá cường độ động đất

Hiện nay để đánh giá cường độ của một trận động đất, có thể dựa vào hoặc hậu quả của nó hoặc năng lượng gây ra trận động đất ấy [3],[5],[8]

Trên cơ sở bổ sung thang đo cường độ động đất do M.S.Rossi và F.A.Forel

đề ra (1883) gồm 10 cấp, năm 1902 nhà địa chấn học người Italia G.Mercalli đã đề

ra thang đo cường độ động đất gồm 12 cấp Đến năm 1931 Wood và Newmann đã

bổ sung nhiều ý kiến quan trọng cho thang 12 cấp này và nó được mang tên Thang Mercalli cải tiến (Modified Mercalli- MM) Thang MM đánh giá độ mạnh của động đất dựa hoàn toàn vào hậu quả của nó tác dụng đến con người, đồ vật và các công trình xây dựng Để đáp ứng với yêu cầu kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng, như xét tới các loại công trình xây dựng khác nhau và tỷ lệ phần trăm các công trình bị ảnh hưởng khi đánh giá hậu quả động đất, năm 1964 X.V Medvedev cùng V.Sponheuer

và Karnic đã đề ra Thang đo cường độ động đất MSK-64 Thực chất MSK-64 là một bước hoàn thiện của thang MM Trước hết thang MSK-64 phân loại tác dụng phá hoại của động đất đến các công trình xây dựng (nhưng chi tiết hơn cho từng loại

công trình so với thang MM), sau đó cường độ động đất được đánh giá qua hàm chuyển dời cực đại của con lắc tiêu chuẩn có chu kỳ dao động riêng T= 0,25s

Năm 1935 Ch Richter (Mỹ) [3] đề ra thang đo độ lớn động đất bằng cách đánh giá gần đúng năng lượng được giải phóng ở chấn tâm

Theo định nghĩa, độ lớn M (Magnitud) của một trận động đất bằng logarit thập phân của biên độ cực đại A (µm) ghi được ở tại một điểm cách chấn tâm 100

km trên máy đo địa chấn có chu kỳ dao động riêng 0,8 s

1.2.5 Nhiệm vụ thiết kế kháng chấn cho cho công trình

Khi thiết kế công trình chịu tải trọng động đất người ta có thể sử dụng khái niệm “trận động đất thiết kế ” như sau:

- Một trận động đất vừa phải hợp lý có thể xuất hiện một lần trong tuổi thọ công trình là cơ sở để thiết kế Công trình cần được thiết kế để chịu được cường độ chuyển động của nền được sinh ra bởi trận động đất mà không gây thiệt hại quan trọng nào

- Trận động đất mạnh có thể xuất hiện trong vùng xây dựng được dùng để tính toán kiểm tra an toàn cho công trình Vì trận động đất này rất không chắc xảy

ra trong phạm vi tuổi thọ công trình, từ quan điểm kinh tế có thể cho phép công trình bị hư hỏng nặng, tuy nhiên sự sụp đổ công trình và làm tổn hại tới con nguời không được phép xảy ra

Các thang đo động đất chỉ dùng đánh giá mức độ mạnh yếu hoặc tác động phá hoại nhiều ít của trận động đất và để khoanh vùng lãnh thổ theo mức độ động đất Nó không thể phục vụ trực tiếp cho việc tính toán kháng chấn công trình Để

tính toán công trình, chúng ta cần phải biết được dao động của nền đất khi động đất

Ở các trạm đo địa chấn, người ta đo được gia tốc chuyển động của nền, còn vận tốc

và chuyển vị thường được tính từ gia tốc (hình 1.8) Qua các kết quả đo theo thời gian người ta có thể có những thông số cần thiết để xác định được trận động đất đó

Khi có động đất xảy ra, sẽ gây ra chuyển vị đứng và ngang cho công trình Tuy nhiên trong những nghiên cứu, người ta thường chỉ quan tâm tới các chuyển động ngang, do nó nguy hiểm hơn đối với công trình Do trọng lượng công trình cản lại chuyển vị theo phương thẳng đứng nên ít gây nguy hiểm

Các thông số của các trận động đất thiết kế chính là các thông số chuyển động của nền đất vùng theo yêu cầu thiết kế Các thông số chuyển động mặt đất có thể là gia tốc ngang cực đại (PHA: Peak Horizontal Acceleration), vận tốc ngang cực đại (PHV: Peak Horizontal Velocity), chuyển vị ngang cực đại (PHD: Peak Horizontal Displacement) và được trình bày trong các quy trình thiết kế kháng chấn

ở mỗi nước

Hình 1.8 Gia tốc, vận tốc và chuyển vị theo thời gian tồn tại theo hướng Đông Tây

tại Gilroy-California(1989) của chuyển động nền đá(a) và nền đất (b)[8] -Thời gian tồn tại chuyển động mạnh của nền có ảnh hưởng lớn tới thiệt hại

do động đất Một vài quá trình vật lý, như sự suy giảm độ cứng và cường độ của những dạng nào đó của kết cấu và tích luỹ áp lực nước lỗ rỗng trong cát không chặt bão hoà, làm thay đổi số lần ngược dấu tải trọng và ứng suất khi có động đất Sự chuyển động trong thời gian ngắn không đủ sản sinh tải trọng nguy hiểm trong kết cấu ngay cả nếu cường độ chuyển động lớn Chuyển động với cường độ vừa phải, nhưng thời gian dài có thể sinh ra tải trọng ngược dấu dẫn tới nguy hiểm đáng kể Thời gian của chuyển động mạnh của nền có liên quan tới thời gian giải phóng năng lượng tích luỹ bởi chiều dài nếp đứt gãy Cũng như chiều dài hoặc vùng hoặc nếp đứt gãy nhiều thì thời gian gián đoạn nhiều hơn Kết quả là thời gian chuyển động của nền lâu hơn khi cường độ động đất mạnh hơn Khoảng thời gian của chuyển động phụ thuộc vào những khoảng cách khác nhau

1.3 Tình hình nghiên cứu về hóa lỏng

Các nghiên cứu về hóa lỏng tập trung vào 3 hướng chính sau:

- Nghiên cứu đánh giá tiềm năng hóa lỏng; mô hình, tính chất của đất sau hóa lỏng

+ Năm 1971 hai nhà khoa học Seed và Idriss [11] đã đưa ra phương pháp đơn giản để đánh giá hóa lỏng của đất nền (Phương pháp xuyên tiêu chuẩn ), đây là phương pháp cơ bản cho nghiên cứu hóa lỏng Tiếp theo nhiều nhà khoa học khác cũng đã nghiên cứu đưa ra những phương pháp đánh giá hóa lỏng khác nhau: Phương pháp biến dạng (Dorby 1982[20]; Phương pháp theo tốc đô sóng cắt (Tokimatsu và Uchida 1990[14], Robertson1992[15], Kayen1992[17]; Andrus và Stokoe 1997[18]; Phương pháp xuyên tĩnh (Robertson và Wride, 1998 [16])

+ Seed, Booker (1977)[12] và Dealba, Chan (1975)[21] đã đo lường tốc độ gia tăng của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong cát bão hòa trong suốt quá trình hóa lỏng trong thí nghiệm cắt đơn tuần hoàn; Lee and Albaisa (1974)[19]; đưa ra công thức xác định độ gia tăng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ru

+ Seed và Harder (1990) [13] đã đưa ra mối quan hệ giữa sức kháng cắt không thoát nước còn lại Sr và chỉ số SPT đã hiệu chỉnh thành phần hạt [(N1)60cs]; Stark và Mesri (1992)[22], đề nghị sức kháng cắt không thoát nước còn lại phải phụ thuộc vào ứng suất hữu hiệu ban đầu σ’vo

- Phân tích các tác động, hậu quả của hiện tượng hóa lỏng lên kết cấu công trình: Trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ và Nhật Bản đã có rất nhiều báo cáo phân tích tác động, hậu quả của hóa lỏng lên kết câu công trình Đặc biệt tập trung vào hiện tượng chuyển vị ngang lớn sau hóa lỏng, gọi là quá trình lan truyền ngang

- Các phương án thiết kế chống hóa lỏng: Towhata, đã đưa ra một số biện pháp khắc phục hậu hóa lỏng

+ Xử lý nền bằng biện pháp Jet Gruonting

+ Xử lý nền bằng cọc cát

+ Kiên cố nền bằng vữa silic ôxít

+ Giảm hệ số rỗng bằng biện pháp đầm nén

1.4 Tình hình nghiên cứu về móng cọc trong nền hóa lỏng

Hiện trên thế giới đã có khá nhiều nghiên cứu phân tích ứng xử của móng cọc trong nền đất hóa lỏng

- Năm 1998, Ủy ban giao thông Washington trình bày bài nghiên cứu về tác động của hiện tượng hóa lỏng lên móng cọc

- Năm 2003, Khoa xây dựng và môi trường đại học California at Davis thực hiện nghiên cứu về móng cọc trong đất hóa lỏng, phân tích thí nghiệm quay li tâm

- Năm 2008, RDass, Bhattadraya, Anthony Blakeborough, Masayuki Hyodo trình bày mô hình đường cong p-y của cọc trong đất hóa lỏng

- Năm 2010, Ủy ban động đất Newzeland thực hiện dự án BIE 08/545 đưa

ra biện pháp phân tích, thiết kế móng cọc trong đất hóa lỏng

- Năm 2011, Trung tâm nghiên cứu động đất Thái Bình Dương đề nghị phương pháp thiết kế móng cọc trong giai đoạn chuyển vị lan truyền ngang

1.5 Tình hình nghiên cứu hóa lỏng ở Việt Nam

Vấn đề nghiên cứu hóa lỏng tại Việt Nam chưa được quan tâm nhiều, do nhiều nguyên nhân Tuy nhiên, trong những năm gần đây, đã có một số nghiên cứu

về hóa lỏng được thực hiện

- Năm 2006, Vũ Minh Khải thực hiện nghiên cứu đánh giá hóa lỏng của nền cho đê chắn song mái nghiêng do động đất

- Năm 2010, Nguyễn Thị Tuyết Trinh nghiên cứu ảnh hưởng của hóa lỏng đối với kết cấu móng công trình cầu

- Năm 2011, Phạm Khắc Dương thực hiện nghiên cứu đánh giá hóa lỏng trong đập vật liệu địa phương

1.6 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

 Mục tiêu nghiên cứu

Đất hóa lỏng là hiện tượng mà trong đó sức chịu tải của đất bị giảm đi do tải trọng động đất hoặc tải trọng tác động với thời gian rất nhanh gây ra Sự hóa lỏng của đất đã gây ra nhiều thiệt hại đáng kể trong lịch sử các trận động đất xảy ra trên thế giới và dẫn đến sự sụp đổ, hư hỏng cho nhiều công trình

 Nội dung nghiên cứu

Luận văn này gồm các nội dung:

+ Lý thuyết về hiện tượng hoá lỏng của nền do động đất

+ Thí nghiệm nén 3 trục chịu tải trọng lặp để đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất do động đất

+ Tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến hoá lỏng do động đất + Ví dụ minh hoạ Nhận xét và kết luận các kết quả tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến hoá lỏng

 Phương pháp nghiên cứu

Dùng phương pháp lý thuyết và phương pháp thí nghiệm để so sánh và đánh giá khả năng hóa lỏng của đất nền do động đất

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HÓA LỎNG CỦA NỀN DO

ĐỘNG ĐẤT 2.1 Giới thiệu về hiện tượng hoá lỏng

Đất hóa lỏng (soil liquefaction) là hiện tượng mà trong đó sức chịu tải của đất bị giảm đi do tải trọng động đất hoặc tải trọng tác động với thời gian rất nhanh gây ra Hiện tượng hóa lỏng thường xảy ra trong đất rời bão hòa nước Trước khi chịu động đất, áp lực nước lỗ rỗng trong đất tương đối nhỏ Tuy nhiên, khi động đất xảy ra, sự rung lắc của đất nền có thể làm cho áp lực nước lổ rỗng tăng lên một cách đáng kể và làm giảm thể tích khung hạt đất Khi sự hóa lỏng xảy ra, sức chịu tải và khả năng gánh đỡ móng của đất bị giảm đi làm cho công trình bị sụp đổ và hư hỏng nghiêm trọng

Hiện tượng đất hóa lỏng đã được quan sát trong các trận động đất nhiều năm qua Thực tế, các tài liệu ghi chép cách đây hàng trăm năm và thậm chí cả ngàn năm cho thấy rằng các trận động đất đều liên quan đến hiện tượng hóa lỏng của đất Sự hóa lỏng của đất đã gây ra nhiều thiệt hại đáng kể trong lịch sử các trận động đất xảy ra trên thế giới và dẫn đến sự sụp đổ và hư hỏng cho nhiều công trình mà tiêu biểu là thảm họa vào ngày 16/06/1964, động đất ở Nigata, Nhật cũng như trận động đất ở Alaska năm 1964 Sau đây là một số hình ảnh minh họa các công trình trên thế giới bị phá hoại do đất hóa lỏng trong các trận động đất:

a) b)

c) d)

Hình 2.1 Các công trình trên thế giới bị pháhoại do hiện tượng hóa lỏng của đất (a) Kobe (Nhật -1995), (b) Alaska (Mỹ, 1964) ,(c) Nigata (Nhật-1964), (d) Loma Prieta

(Mỹ, 1989) Điều quan trọng trước tiên để giải thích sự hóa lỏng trong đất cát được thực hiện bởi Casagrande (1936) dựa trên giả thiết về hệ số rỗng tới hạn (critical void ratio) Đối với cát chặt, khi chịu cắt có khuynh hướng tăng thể tích, cát rời khi chịu cắt có khuynh hướng giảm thể tích Hệ số rỗng không thay đổi nữa khi bị cắt gọi là

hệ số rỗng tới hạn Casagrande giải thích rằng đối với đất cát rời bão hòa nước có hệ

số rỗng lớn hơn hệ số rỗng tới hạn có khuynh hướng giảm thể tích khi chịu tác động rung bởi ảnh hưởngđộng đất, nếu nước lỗ rỗng thoát không kịp thì áp lực pháp tuyến tác động sẽtruyền lên nước lỗ rỗng (áp lực nước lỗ rỗng thặng dư) làm cho áp lực nước lỗ rỗng tăng lên, và phần áp lực này không tạo ra sức chống cắt Dựa trên nguyênlý ứng suất hữu hiệu, tại một độ sâu của đất nền được xác định bởi:

Trong đó: σ' là ứng suất hữu hiệu, σ là ứng suất tổng, u: áp lực nước lỗ rỗng Nếu độ lớn của ứng suất tổng σ không thay đổi và áp lực nước lỗ rỗng u tăng dần lên, một thời gian sau có thể dẫn đến σ bằng u Lúc này ứng suất hữu hiệu bị triệt tiêu, nền cát mất đi sức chống cắt và nó trở thành trạng thái lỏng

Như vậy, sự hóa lỏng của nền là một quá trình dẫn đến mất toàn bộ sức bền chống cắt của nền đất bão hòa khi chịu những lực trượt mang tính tuần hoàn Sức bền chống cắt mất đi là do sự tăng của áp lực nước lỗ rỗng và sự giảm liên tiếp thể tích của khung cứng nên ứng suất hiệu dụng có khuynh hướng dần về không Nhìn

chung, sự tăng áp lực nước được thực hiện theo một quá trình tích lũy dưới tác động của nhiều lực chu kỳ xen kẽ nhau Nền có khả năng hóa lỏng được hình thành từ vật liệu cát lỏng được san lắp bằng bơm thủy lực hay đất bồi lỏng Dưới đây là một

số hình ảnh minh họa cho quá trình hóa lỏng của đất:

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoá lỏng của đất

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự hóa lỏngcủa đất Dựa vào kết quả trong phòng thí nghiệm cũng như các nghiên cứu và khảo sát tại hiện trường, các yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng xảy ra hóa lỏng của đất như sau [9]:

• Cường độ và thời gian xảy ra động đất

Để xảy ra hóa lỏng, thì phải có sự rung lắc của nền đất Các đặc trưng dao động của đất nền như gia tốc và thời gian rung động gây ra biến dạng cắt làm cho thành phần hạt đất giảm đi và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng lên dẫn đến hóa lỏng Khả năng xảy ra hóa lỏng càng tăng khi cường độ và thời gian xảy ra động đất

càng tăng Trận động đất nào có cường độ lớn nhất sẽ có gia tốc nền amax lớn nhất

và thời gian xảy ra dài nhất Theo Ishihara (1985), thì việc phân tích hóa lỏng sẽ không cần thiết đối với những vùng có gia tốc nền lớn nhất amax< 0.1g Ngoài động đất, còn có nhiều hiện tượng khác cũng gây ra hóa lỏng như : đóng cọc, dao động

do xe cộ chạy trên đường xảy ra trong thời gian dài

• Mực nước ngầm

Mực nước ngầm gần mặt đất thì sẽ xảy ra khả năng đất hóa lỏng Đối với lớp đất không bão hòa ở trên mực nước ngầm thì sẽ không bị hóa lỏng, do đó không cần phân tích hóa lỏng cho các lớp đất này Ở những nơi mà mực nước ngầm thay đổi thì khả năng hóa lỏng cũng thay đổi theo Mực nước ngầm cao nhất trong lịch sử sẽ được dùng để phân tíchhóa lỏng nếu như không thể xác định mực nước ngầm cao hơn hay thấp hơn một cách phù hợp

• Loại đất có khả năng hóa lỏng

Khi xem xét các loại đất có thể bị hoá lỏng, Ishihara (1985) phát biểu như sau: “Sự nguy hiểm liên quan đến hóa lỏngtrong quá trình chịu động đất thường xảy

ra trong những mẫu đất cát hạt mịn cho đến cát hạt trung và những loại cát rời có độ dẻo thấp Tuy nhiên, hiện tượng hóa lỏng cũng có thể xảy ra đối với sỏi.”

Vì thế, loại đất có khả năng bị hóa lỏng thường là những loại đất rời (cohesionless soil) Dựa vào kết quả trong phòng thí nghiệm và khảo sát tại hiện trường, Seed (1983) khẳng định rằng đa số cácloại đất dính (cohesive soil) đều không bị hóa lỏng khi động đất xảy ra Sử dụng các tiêu chuẩn ban đầu của Seed và Idriss (1982) và sau đó được xác định bởi Youd và Gilstrap (1999) , để cho đất dính

bị hóa lỏng thì phải thỏa mãn cả 3 điều kiện sau:

• Độ chặt tương đối của đất

Dựa vào kết quả hiện trường, đất ở trạng thái rời rạc dễ xảy ra hiện tượng hóa lỏng Đối với cát chặt, tình trạng hóa lỏng ban đầu không gây ra biến dạng lớn vì cát

có khuynh hướng dãn nỡ thể tích khi chịu ứng suất cắt tuần hoàn Poulos (1985) khẳng định rằng nếu đất tại hiện trường có khuynh hướng dãn nở thể tích thì không cần phải xác định khả năng hoá lỏng vì sức chống cắt không thoát nước lớn hơn so với sức chống cắt thoát nước

• Kích thước hạt đất

Loại đất không có tính dẻo có thành phần hạt khá đồng nhất thường bị hóa lỏng Đất có cấp phối tốt làm áp lực nước lỗ rỗng giảm xuống trong suốt quá trình động đất do đó mà sẽ giảm khả năng gây hóa lỏng

• Điều kiện thoát nước

Nếu áp lực nước lỗ rỗng thặng dư có thể phân tán một cách nhanh chóng, thì

sự hóa lỏng trong đất sẽ không xảy ra Vì thế các loại đất cuội, sỏi thường làm giảm khả năng gây hóa lỏng

• Áp lực chèn bó xung quanh

Đất có áp lực chèn bó càng lớn thì khả năng xảy ra hóa lỏng càng giảm Áp lực chèn bó càng lớn khi mực nước ngầm càng hạ xuống và độ sâu của đất càng tăng Các nghiên cứu cho thấy rằng vùng hóa lỏng nằm trong phạm vi từ mặt đất cho đến độ sâu khoảng 15m Các lớp đất sâu hơn ở bên dưới thường không bị hóa lỏng vì có áp lực chèn bó lớn

Khả năng chống lại hiện tượng hóa lỏng tăng cùng với sự gia tăng của tỉ số đất cố kết trước OCR và hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ ko (Seed và Peacock 1971, Ishihara 1978) Khi đất bị xói mòn thì lớp đất phía trên của nó bị mất

đi, trong trường hợp này nếu lớp đất phía dưới đã được đặt tải trước thì nó sẽ có tỷ

số cố kết trước và hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ ko lớn hơn Do đó mà

sẽ chống lại sự hóa lỏng tốt hơn loại đất chưa được gia tải trước

• Tải trọng công trình

Sức nặng của công trình đặt trên một mẫu đất cát có thể làm giảm khả năng chống lại sự hóa lỏng xảy ra trong đất Lớp đất bên dưới móng sẽ chịu ứng suất cắt gây ra bởi tải trọng công trình và các ứng suất cắt này sẽ làm cho đất dễ xảy ra hóa lỏng

2.3 Đánh giá khả năng hóa lỏng của đất

Để đánh giá tính dễ hóa lỏng của đất ta có thể đánh giá dựa vào nhiều cơ sở khác nhau, đánh giá dựa vào loại trầm tích hay dựa vào từng lớp đất

2.3.1 Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo loại trầm tích

Để đánh giá khả năng hóa lỏng của đất trầm tích [23] ta sử dụng hệ số đánh giá tính nhạy cảm SRF

SRF = FhxFgxFcxFgw (2.2)Bảng 2.1: Đánh giá tính dễ hóa lỏng của đất trầm tích

thành phần phản ánh lịch sử địa chấn trong quá khứ Do đó, hệ số lịch sử hóa lỏng được định nghĩa là:

Fh=CLxCa (2.3) Các hệ số CL, Ca được xác định từ bảng 2.2, 2.3

b Hệ số địa chất F g

Hệ số địa chất Fgđược xác định từ hai thành phần

Fg=CclassxCquality (2.4)Các hệ số Cclass, Cquality: Được xác định từ bảng 2.4, 2.5

Bảng 2.4: hệ số phân loại địa chất (Youd và Perkins 1987) Loại trầm

tích

Sự phân

bố trong địa tầng

Cclass(theo tuổi trầm tích)

< 500 năm

500-10,000 năm

10,000 2.5tr năm

-> 2.5tr năm Đất đắp

Bảng 2.5: hệ số chất lượng phân loại

c Hệ số thành phần Fc

Hệ số thành phần được xác định bởi 6 thành phần như sau:

Fc = CgxCsxCfxCpxCwxCc (2.5) Các hệ số Cg, Cs, Cf, Cp, Cw, Cc: Được xác định từ bảng 2.6-2.11

Bảng 2.11: hệ số biên không thoát nước

2 3.2 Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo từng lớp đất

Trong nhiều năm chỉ có cát được coi là dễ hóa lỏng, đối với đất cát có pha hạt mịn thì thành phần hạt mịn có ảnh hưởng đến khả năng xảy ra hóa lỏng Cuội sỏi và đá đắp cũng có khả năng hóa lỏng Mặc dù đất cuội, sỏi có khả năng thoát nước tương đối cao nhưng nếu trong đất có lẫn các hạt mịn thì sự thoát nước kém

đi và áp lực nước lỗ rỗng tăng, khả năng hóa lỏng tăng

Khoảng 10-15 năm trở lại đây, những kiến thức thu được từ các trận động đất ở California, Thổ Nhĩ Kỳ và Đài Loan đã chỉ rõ khả năng hóa lỏng của đất hạt mịn (đất bùn) Hiện nay, các nghiên cứu lớn đã đưa ra tiêu chí để đánh giá tính dễ hóa lỏng của đất hạt mịn

 Đánh giá tính dễ hóa lỏng của đất hạt mịn

Hình 2.3: Tính dễ hóa lỏng của đất hạt mịn theo Boulanger và Idriss

Bray và Sancio (2006)

Bray và Sancio đưa ra tiêu chí đánh giá hóa lỏng của đất hạt mịn dựa trên chỉ

số dẻo PI và độ ẩm w: PI<12 và w/LL>0.85 đất dễ bị hóa lỏng; PI>18 và w/LL<0.8 đất không bị hóa lỏng; những loại đất còn lại được coi là có thể bị hóa lỏng và cần tiến hành thí nghiệm kiểm tra

Hình 2.4: Tính dễ hóa lỏng của đất hạt mịn theo Bray và Sancio