Các phương pháp tính toán móng cọc trên nền đá

Đối với các công trình có tải trọng lớn như công trình nhà cao tầng và công trìnhcầu, giải pháp móng cọc được xem là một giải pháp tối ưu. Móng cọc giúp truyền tải trọng từ công trình xuống các lớp đất tốt, đặc biệt là các lớp đá có sức chịu tải lớn xung quanh và dưới mũi cọc. Hầu hết các công trình ở Nam Bộ là móng cọc trong nền đất tốt, điều này đôi khi khiến các sinh viên và kỹ sư ở đây gặp khó khăn khi tính toán và thi công cọc trong nền đá. Trong tiểu luận này, nhóm sẽ tập trung trình bày cách xác định sức chịu tải cọc trong nền đá cũng như các giải pháp thi công cọc trong nền đá.

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Trang 2

Báo Cáo Tiểu Luận Môn Học “Cơ Học Đá” || 2 Trang

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 7

2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG NỀN ĐÁ 8

2.1 Thiết kế móng cọc 8

2.1.1 Sức chịu tải cho phép của cọc 8

2.1.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc 9

2.2 Sức kháng mũi 10

2.2.1 Sức chịu tải cực hạn của mũi cọc theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 11

2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo Coates (1981) và Bell (1915) 14

2.2.3 Sức kháng mũi của cọc nhồi trong đá nguyên khối không thoát nước 15

2.2.4 Sức kháng mũi của cọc nhồi trong đá nứt nẻ không thoát nước 15

2.2.5 Sức kháng của mũi cọc khoan nhồi trong đá có nứt nghiêng, thoát nước 20

2.2.6 Một số phương pháp khác tính toán sức kháng mũi của cọc khoan trong đá 22 2.3 Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên 23

2.3.1 Sức kháng bên fi của cọc nhồi trong đá ứng với thành nhẵn 25

2.3.2 Sức kháng bên fi của cọc nhồi trong đá ứng với thành nhám 32

2.3.3 Một số phương pháp tính sức kháng bên fi khác của cọc nhồi trong đá 33

3 XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA CỌC TRONG NỀN ĐÁ 35

3.1 Trường hợp chỉ có 1 lớp đá 35

3.2 Trường hợp có nhiều lớp đá 38

4 VÍ DỤ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 39

Trang 3

5 THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI TRONG NỀN ĐÁ 43

5.1 Đặc điểm thi công cọc khoan nhồi trong nền đá 43

5.2 Quy trình thi công cọc khoan nhồi trong nền đá 45

5.3 Sự cố thi công cọc khoan nhồi trong nền đá 46

5.3.1 Cát chảy trong quá trình khoan tạo lỗ 46

5.3.2 Sự cố gãy gầu khoan do hang động castơ 46

5.3.3 Sự cố mất bê tông do hang động castơ 47

5.4 Giải pháp thi công cọc khoan nhồi trên nền đá 48

5.4.1 Sử dụng ống vách phụ qua một tầng hang Castơ lớn 48

5.4.2 Đổ bê tông nghèo qua hang Castơ 49

5.4.3 Sử dụng ống vách quây hang Castơ nhỏ 50

5.4.4 Sử dụng gầu khoan đá chuyên dụng 51

6 THI CÔNG CỌC ÉP TRONG NỀN ĐÁ 52

6.1 Đặc điểm thi công cọc ép trong nền đá 52

6.2 Quy trình thi công cọc ép trong nền đá 54

6.3 Khoan dẫn ép cọc 55

6.4 Khoan thả cọc 55

6.5 Sự cố và giải pháp thi công cọc ép trong nền đá 57

6.5.1 Cọc bị nghiêng quá quy định 57

6.5.2 Cọc bị nổ 57

7 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Trang 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Móng cọc trên nền đá, a) Cọc nhồi, b) Cọc đóng 10

Hình 2 Đồ thị tra hệ số chịu tải Ksp 17

Hình 3 Tương quan RQD và khả năng chịu tải cho phép qb dưới mũi cọc 20

Hình 4 Quan hệ giữa Ncs với góc nghiêng ω và sức kháng cắt 21

Hình 5 Sự đẩy ngang của đá 23

Hình 6 Thí nghiệm của Hassan và O’Neill (1997) 24

Hình 7 Mô tả chỉ số RF 25

Hình 8 Đồ thị tra hệ số α 27

Hình 9 Đồ thị tra hệ số β (j = Em/Ec) 28

Hình 10 Bảng tra độ nhám thành hố khoan 29

Hình 11 Đồ thị tra hệ số αβ 29

Hình 12 Bảng phân loại đá R1, R2, R3, R4 30

Hình 13 Đồ thị tra hệ số α 31

Hình 14 Bảng hệ số hiệu chỉnh độ nứt nẻ 31

Hình 15 Đường cong tải trọng - độ lún (P-s) 35

Hình 16 Đồ thị tra giá trị n trường hợp đá thành nhẵn 36

Hình 17 Nhà máy Nhiệt điện Vũng Áng 1 46

Hình 18 Nhà máy xi măng Dầu khí 12/9 47

Hình 19 SHP Building Lạch Tray 48

Hình 20 Ống vách phụ qua hang castơ 49

Hình 21 Bê tông nghèo lấp hang castơ 50

Hình 22 Ống vách quây qua hang Castơ 50

Hình 23 Gầu khoan đá 51

Trang 5

Hình 24 Thi công ép cọc trong nền đá 52

Hình 25 Khoan dẫn ép cọc 55

Hình 26 Khoan thả cọc 56

Hình 27 Kiểm tra độ nghiêng, vết nứt và gia cố cọc 57

Hình 28 Bộ kẹp cọc khi thi công ép cọc 58

Hình 29 Khoan lõi bê tông cọc và thí nghiệm kiểm tra cọc 58

Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Hệ số giảm cường độ Ks trong nền đá 13

Bảng 2 Giá trị của s và m 18

Bảng 3 Loại đá để tìm m 19

Bảng 4 Dự báo Em/Ec dựa trên RQD (Carter và Kulhawy, 1988) 26

Bảng 5 Đánh giá hệ số αE từ chỉ tiêu RQD của đá 26

Trang 7

1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

Cọc là vật thể dạng thanh hoặc bản được cắm vào đất theo phương trục của nó Cọc

là kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang, được đóng hay thi công tại chỗ vào lòng đất, đá, để truyền tải trọng công trình xuống các tầng đất, đá, sâu hơn nhằm cho công trình bên trên đạt các yêu cầu của trạng thái giới hạn quy định Trong xây dựng, cọc được dùng với nhiều mục đích khác nhau như để gia cố nền đất (cọc tre, cọc tràm, cọc cát, ); làm móng cho công trình (cọc bê tông, cọc thép, ); làm vách đứng ngăn đất hoặc nước (cọc ván bê tông cốt thép, cọc ván thép); để định vị trên mặt đất (cọc tiêu, cọc mốc, ) Cắm cọc vào đất thường dùng các cách: đóng cọc nhờ lực va chạm của búa đóng cọc; búa rung và ấn cọc nhờ thiết bị chuyên dùng; ép cọc bằng các lực tĩnh, khoan đất rồi nhồi vật liệu vào thành dạng cọc nhồi

Đối với các công trình có tải trọng lớn như công trình nhà cao tầng và công trình cầu, giải pháp móng cọc được xem là một giải pháp tối ưu Móng cọc giúp truyền tải trọng

từ công trình xuống các lớp đất tốt, đặc biệt là các lớp đá có sức chịu tải lớn xung quanh

Trang 8

2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG NỀN ĐÁ

2.1 Thiết kế móng cọc

2.1.1 Sức chịu tải cho phép của cọc

Cọc nằm trong móng hoặc cọc đơn chịu tải trọng dọc trục đều phải tính theo sức chịu tải của đất nền với điều kiện:

- Đối với cọc chịu nén:

, 0

- Rc,d và Rt,d tương ứng là trị tính toán sức chịu tải trọng nén và sức chịu tải trọng kéo của cọc

- Rc,k và Rt,k tương ứng là trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén và sức chịu tải trọng kéo của cọc, được xác định từ các trị riêng sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u và sức chịu tải trọng kéo cực hạn Rt,u

- 0 là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi

sử dụng móng cọc, lấy bằng 1 đối với cọc đơn và lấy bằng 1.15 trong móng nhiều cọc

- n là hệ số tin cạy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2; 1.15; 1.1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II, III

- k là hệ số tin cậy theo đất lấy như sau:

Trang 9

o Trường hợp cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất tốt, cọc chống chịu nén không kể đài thấp hay đài cao lấy

k

 =1.4 (1.2) Riêng trường hợp móng một cọc chịu nén dưới cột, nếu là cọc đóng hoặc ép chịu tải trên 600kN, hoặc cọc khoan nhồi chịu tải trên 2500kN thì lấy k=1.6 (1.4)

o Trường hợp cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài cao, hoặc đài thấp

có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, cũng như cọc treo hay cọc chống chịu tải trọng kéo trong bất cứ trường hợp móng cọc đài cao hay đài thấp, trị

số klấy phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng như sau:

Móng có ít nhất 21 cọc ………k=1.4 (1.25) Móng có 11 đến 20 cọc ………k=1.55 (1.4) Móng có 06 đến 10 cọc ………k=1.65 (1.5) Móng có 01 đến 05 cọc ………k=1.75 (1.6)

2.1.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc

Sức chịu tải cực hạn của cọc có thể được xác định theo công thức:

p f

Trong đó:

- Qp là sức chịu tải cực hạn do kháng mũi

- Qf là sức chịu tải cực hạn do ma sát hông

Sức chịu tải của mũi cọc trên nền đá được xây dựng chủ yếu theo 3 phương pháp bao gồm:

- Sử dụng những lý thuyết cơ học và lời giải giải tích về sức chịu tải để tính toán sức chịu tải cực hạn của mũi cọc

- Sử dụng những thông số dựa trên kinh nghiệm để xác định áp lực cho phép tại mũi cọc

Trang 10

Báo Cáo Tiểu Luận Môn Học “Cơ Học Đá” || 10 | Trang

- Sử dụng những thí nghiệm thử tải hiện trường để ước tính sức chịu tải mũi cọc Khi thiết kế cọc tựa lên hoặc ngàm vào nền đá thường tính toán cọc là cọc chống (sức kháng mũi của cọc rất lớn, sức kháng bên nhỏ so với sức mũi nên có thể bỏ qua)

Do cọc được đóng tựa vào hoặc khoan ngàm vào lớp đá nên bê tông chế tạo cọc cần phải sử dụng bê tông mác cao (mác trên 500) để phát huy hiệu quả sức chịu tải cực hạn của nền

- Đối với cọc đóng, ép thường thiết kế mũi cọc tựa lên nền đá mềm

- Đối với cọc khoan nhồi, mũi cọc được khoan xuyên qua và ngàm vào tầng đá

Trang 11

Trong đó :

- Ap là diện tích tiết diện ngang của cọc

- qp là sức kháng mũi của cọc trong đá

Không giống như đất, đặc điểm của đá giòn, sự phá hoại khi chịu cắt là hàm số của tính chất đá và tính không liên tục tồn tại trong đá Vật liệu giòn rất đa dạng, chúng phụ thuộc vào hệ thống vết nứt trong vật liệu, vì vậy không có một công thức toán học cho ứng

xử của chúng (Pells & Turner, 1978) Vì lí do này, nhiều tiêu chuẩn phá hoại đá giả định

đá có phá hoại dẻo vì đường bao phá hoại đỉnh thường là đường cong (Pell & Turner, 1978) Khi giả định dẻo, đá theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb

Một lý thuyết phá hoại khác được đưa ra bởi Griffith, như thảo luận trong phần Coates (1981) Lý thuyết này dựa trên cơ học rạn nứt, giải quyết vấn đề cơ học của tất cả các loại vật liệu Cho kết cấu đá, lý thuyết này dựa trên sự hiện diện của những vết nứt li ti trong đá, nơi tồn tại ứng suất tập trung Khi gia tải, những vết nứt phát triển cho đến khi phá hoại

Terzaghi (1943) sử dụng tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb để tính sức chịu tải cực hạn của móng băng

2.2.1 Sức chịu tải cực hạn của mũi cọc theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014

ức chịu tải trọng nén Rc,u (kN) của cọc tiết diện đặc, cọc ống đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan (đào) nhồi khi chúng tựa trên nền đá kể cả cọc đóng tựa trên nền ít bị nén được các định theo công thức:

Trang 12

c u c b b

Trong đó:

- c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền,  =c 1

- qb là cường độ sức kháng của đất nền dưới mũi cọc chống

- Ab là diện tích tựa cọc trên nền, lấy bằng diện tích mặt cắt ngang đối với cọc đặc, cọc ống có bịt mũi Lấy bằng diện tích tiết diện ngang thành cọc đối với cọc ống khi không độn bê tông vào lòng cọc và lấy bằng diện tích tiết diện ngang toàn cọc khi độn bê tông lòng đến chiều cao không bé hơn 3 lần đường kính cọc

Đối với mọi loại cọc đóng hoặc ép, tựa trên nền đá và nền ít bị nén, qb = 20 MPa Đối với cọc đóng hoặc ép nhồi, khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông tựa lên nền đá không phong hoá, hoặc nền ít bị nén (không có các lớp đất yếu xen kẹp) và ngàm vào đó

ít hơn 0.5m, qb xác định theo công thức:

thái no nước, theo nguyên tắc, xác định ngoài hiện trường

Trang 13

- Rc,n là trị tiêu chuẩn giới hạn bền chịu nén một trục của đá ở trạng thái bão hòa nước, được xác định theo kết quả thử mẫu (nguyên khối) trong phòng thí nghiệm

- Ks là hệ số kể đến giảm cường độ do vết nứt trong nền đá, xác định theo bảng bên dưới

Mức độ nứt Chỉ số chất lượng đá

RQD (%) Hệ số giảm cường độ KsNứt rất ít

1) Giá trị RQD càng lớn thì giá trị Ks càng lớn

2) Với những giá trị trung gian của RQD hệ số Ks xác định bằng cách nội suy

3) Khi thiếu các số liệu về RQD thì Ks lấy giá trị nhỏ nhất trong các khoảng biến đổi

trên

Trong mọi trường hợp giá trị qb không lấy quá 20 MPa

Đối với cọc đóng hoặc ép nhồi, khoan nhồi và cọc ống nhồi bê tông tựa lên nền đá không phong hoá, hoặc nền ít bị nén (không có các lớp đất yếu xen kẹp) và ngàm vào đó

ít nhất 0.5m; qb xác định theo công thức:

1 0 4. d

m b

- Rm xác định theo công thức tương tự đã trình bày phần trước

- ld là chiều sâu ngàm cọc vào đá

- df là đường kính ngoài của phần cọc ngàm vào đá

Trang 14

- Giá trị 1 0 4 d

f

l d

+

 .  lấy không lớn hơn 3

Đối với cọc ống tựa đều lên nền đá không phong hoá, trên nền đá là lớp đất không

bị xói có chiều dày tối thiểu bằng ba lần đường kính cọc, giá trị 1 0 4 d 1

f

l d

2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo Coates (1981) và Bell (1915)

Dựa trên tiêu chuẩn phá hoại Morh – Coulomb, Bell (1915) đã đưa thiết lập công thức tính sức chịu tải dưới hạn dưới mũi cọc:

Trang 15

2.2.3 Sức kháng mũi của cọc nhồi trong đá nguyên khối không thoát nước

2.2.3.1 Theo Rowe và Armitage (1987)

Với Lng là chiều dài đoạn cọc ngàm trong đá và qulà cường độ chịu nén không nở hông của đá tại mũi cọc, phương trình dự báo sức kháng mũi đơn vị cho cọc đơn trong đá nguyên khối là:

Mặc dù giá trị 0.5qu không phải là sức kháng cực hạn, nhưng Williams cho rằng cần

áp dụng biểu thức này để hạn chế độ lún của cọc trong đá bùn

2.2.3.3 Theo Zhang và Einstain (1998)

Zhang và Einstain đã dựa trên số liệu thống kê từ 39 thí nghiệm thử tải cọc trên đá mềm để thiết lập quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước qu của đá và sức kháng mũi

qb Giá trị 4.83 trong công thức dưới đây là giá trị trung bình với giá trị cận trên 6.6 và cận dưới là 3.0

( )0.51 4.83

2.2.4 Sức kháng mũi của cọc nhồi trong đá nứt nẻ không thoát nước

2.2.4.1 Theo Foundation Engineering Manual (CFEM)

Sức kháng mũi của cọc trong đá nứt nẻ không thoát nước được xác định như sau:

3

Trang 16

Trong đó:

- θ là hệ số độ sâu, 1 0.4 ng

b

L D

d d

c D K

a c

+

= +

d

a c

5

d

a  mm hoặc a d 25mm nếu khe nứt được lấp đầy bằng các vật đá rời, K sp = 0.115 0.5 

Công thức phù hợp cho đá loại B trình bày bảng 1.3 (đá bùn, đá bụi, đá phiến sét)

Trang 17

2.2.4.2 Theo Carter, Kullhawy (1988), Hoek (1983)

Theo Carter, Kullhawy (1988), Hoek (1983) thì ta có dự báo an toàn sức kháng mũi của cọc trong đá nứt nẻ không thoát nước như sau:

Trong đó:

- qu là sức kháng nén đơn của mẫu đá nguyên vẹn

- s,m là hệ số cho trong bảng dưới đây, với m phụ thuộc vào loại đá từ A đến E

Trang 18

Trang 19

Đá có chứa Cacbonat: đá khoán chứ dolomit, đá vôi, đá hoa

B Đá có chứa sét: Đá bùn, đá bụi, đá phiến sét, đá phiến

C Đá có chứa cát: Đá cát kết, sa thạch, đá chứa thạch anh

D Đá hỏa thành (đá nham thạch) hạt mịn; andesite (đá núi lửa có chứa

feldspar), dolerite, đá điaba, đá riolit

E Đá hỏa thạch hạt thô, đá tinh thể biến chất: granit, đá gabro, đá gơnai

2.2.4.3 Tính toán sức chịu mũi dựa trên RQD

Peck và các cộng sự (1974) đã đề xuất tương quan giữa khả năng chịu tải cho phép

qb và chỉ số RQD để dự đoán sức chịu tải của mũi cọc Mối tương quan này sử dụng cho

đá nứt nẻ không thoát nước và độ lún cọc thiết kế không quá 0.5in Việc sử dụng tương quan này chỉ để ước lượng sơ bộ ban đầu khả năng chịu tải của cọc vì chỉ số RQD chưa kể đến vật liệu lấp trong khe nứt, khoảng cách các khe nứt

Trang 20

Ngoài ra đối với cọc khoan nhồi trong đá ta có thể tính sức chịu mũi dựa trên chỉ số RQD và sức khán nén đơn qu của đá

( )2

u b

2.2.5 Sức kháng của mũi cọc khoan nhồi trong đá có nứt nghiêng, thoát nước

Khi mũi cọc nhồi nằm trong đá mà các khe nứt nằm nghiêng (và thường các khe nứt song song nhau), ta có thể coi nước lỗ rỗng tiêu tán tốt khi có tải trọng Davis, Carter và Kulhawy kiến nghị dự báo sức kháng mũi như sau:

( )

tan

cs t vmui t b

Trong đó:

- ct và φt là lực dính và góc ma sát trong của thỏi đá (nguyên khối)

- σ’vmũi - ứng suất hữu hiệu do bản thân đất tại mũi cọc

- Ncs là hệ số sức chịu tải tra theo hình quan hệ giữa góc nghiêng và sức kháng cắt

( )

tan tan

Trang 21

- ck và φk - là lực dính và góc ma sát trong của vật liệu lấp trong khe nứt

- Thông thường ck rất nhỏ, do đó ta có thể bỏ qua Nếu coi φk = φt = 35o thì ta có:

0 7

' '

.

vmui jr

t vmui

c c



=+Đối với đá người ta thường chỉ làm thí nghiệm qu và qt (sức kháng nén và sức kháng kéo), còn hiếm khi làm thí nghiệm xác định ct Mac Veight (1992) chứng minh rằng có thể ước lượng ct thông qua qu và qt như sau:

Trang 22

2.2.6 Một số phương pháp khác tính toán sức kháng mũi của cọc khoan trong đá

Ngoài cách tính sức kháng mũi của cọc khoan nhồi trong đá theo mục ta có thể sử dụng các tính của O’Neill và các cộng sự (1995) cho đá dù là nguyên khối (hoặc khe nứt

- Ec là module đàn hồi của cọc

- Em là module đàn hồi của đá

Độ lún cho phép tiêu chuẩn Mỹ S = 2.5cm

Nếu đáy hố khoan bẩn ta giảm q b đi thậm chí giảm về 0

Trang 23

2.3 Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

Sức kháng hông Qf của cọc trong đá gồm ma sát bên và sức kháng chống:

i i f

Trong đó:

- u là chu vi thân cọc

- li là chiều dài đoạn phân tố cọc mà trên đó fi được coi là hằng số

- fi là ma sát hông đơn vị cực hạn của cọc

Khi khoan nhồi trong đá, nếu làm nhám lỗ khoan sẽ tạo ra thế cài răng lược giữa cọc và đá, dưới tải trọng cọc có chuyển vị và đẩy đá sang ngang, do đó sức kháng ở mặt bên của cọc không những gồm ma sát mà còn gồm cả sức kháng chống Tuy nhiên theo phương pháp này thì chi phí thi công cọc tăng cao

Nếu lỗ khoan không được làm nhám bề mặt thành đá thì sức kháng hông sẽ nhỏ Hơn nữa, việc thi công cẩu thả, khi thi công không bơm hết cặn, dung dịch bẩn sẽ làm sức kháng bên giảm đi

Hình 5 Sự đẩy ngang của đá

Trang 24

Hình 6 Thí nghiệm của Hassan và O’Neill (1997)

Sức kháng hông đơn vị của cọc nhồi trong đá phụ thuộc vào độ ráp nhám của thành

hố khoan Thành hố khoan càng nhám thì sức chịu tải càng cao Định nghĩa của thành nhám

và thành nhẵn như sau:

- Thành (ráp) nhám: Trên thành hố khoan có những vết cắt sâu hơn 5cm, các vết cắt (rãnh cắt) phủ kín 360o tròn xung quanh hố khoan, khoảng cách giữa các vết cắt theo chiều thẳng đứng phải nhỏ hơn 0.46m, trên thành hố khoan không còn sót lại những vụn đất yếu

- Thành nhẵn: Nếu thành hố khoan không thỏa mãn điều kiện trên thì là thành nhẵn Nói chung, khi khoan sử dụng dung dịch sét (bentonit) thì coi là thành nhẵn

Trang 25

Hình 7 Mô tả chỉ số RF

Ngoài ra có thể đánh giá định lượng độ nhám của thành hố khoan như sau:

t s

r L RF

- Δr, r, Lt, Ls là thông số định nghĩa trên hình trên

- Nếu RF ≤ 0.025 thì thành được coi là nhẵn

- Nếu RF > 0.08 thì thành được coi là nhám

- Nếu 0.025 < RF ≤ 0.08 thì phải đánh giá theo cả hai trường hợp thành nhẵn và nhám, sau đó đưa ra kết quả trung gian

2.3.1 Sức kháng bên f i của cọc nhồi trong đá ứng với thành nhẵn

2.3.1.1 Theo Horvath và Kenney (1979)

Horvath và Kenney (1979) tiến hành thí nghiệm nén tĩnh cọc trong đá ở nam Ontario (Canada) và kiến nghị dự báo sức kháng bên đơn vị cực hạn như sau:

Trang 26

Nếu sức kháng nén qu của đá lớn hơn của bê tông (qu>R28) thì lấy qu=R28 với R28 là cường độ nén trung bình của mẫu bê tông hình trụ tròn ở 28 ngày

αE là hệ số giảm sức kháng hông do sự nứt nẻ của đá Với đá nguyên khối αE=1; với

đá nứt nẻ, αE được tính như sau:

RQD (%) 100 70 50 30 20

αE

Khe nứt kín 1.0 0.85 0.6 0.5 0.45 Khe nứt hở 0.85 0.55 0.55 0.5 0.45

Trang 27

2.3.1.2 William and Pells (1981)

William and Pells (1981) dựa trên 15 thí nghiệm thử tải với đường kính cọc từ 335÷1580mm trên đá Mudstone kỷ Silurian ở Melbourne Áo và 27 thí nghiệm thử tải cọc với đường kính 64÷710mm trên đá sa thạch Hawkesbury ở Sydney kiến nghị dự báo sức kháng bên đơn vị cực hạn như sau:

Hình 8 Đồ thị tra hệ số α

Trang 28

- Em là module đàn hồi của khối đá

- Ec là module đàn hồi của thỏi đá

- Es là module đàn hồi của vật liệu lấp khe nứt

- Lc là chiều dài mẫu

- ts là bề rộng khe nứt

- tc là khoản cách giữa 2 khe nứt

2.3.1.3 Kodikara và các cộng sự

Năm 1992 Kodikara và các cộng sự đã đề xuất hệ số αβ là một hàm của cường độ

chịu nén của đá (qu), ứng suất nén pháp tuyến trên bề mặt (σn), hệ số mô đun của đá (Em) tới qu và hệ số nhám bề mặt Hình 2.6 được phát triển cho tỷ lệ Em/qu=300 phù hợp với nhiều loại đá yếu Độ nhám của bề mặt được xác định từ bảng bên dưới bằng cách sử dụng phép đo độ nhám Isd được định nghĩa là độ lệch chuẩn của góc giữa mặt của độ dốc hoặc rãnh và chiều dọc (im)

Trang 29

Trong đó độ nhám thành hố khoan được xác định theo bảng bên dưới dựa trên góc giữa bề mặt gồ ghề hoặc rảnh cắt so với phương thẳng đứng Im , hm là chiều sâu các rảnh cắt

Hình 10 Bảng tra độ nhám thành hố khoan

Hình 11 Đồ thị tra hệ số αβ

2.3.1.4 Theo Rowe and Armitage (1987)

Rowe and Armitage (1987) dựa trên kết quả thử tĩnh của cọc khoan nhồi với thành

hố khoan đảm bảo sạch bề mặt hố khoan tự nhiên hoặc được làm nhám nhân tạo và bảng phân loại độ nhám thành hố khoan của Pells (1980) Họ đề xuất công thức tính sức kháng hông giới hạn cọc khoan nhồi trong đá

Đối với độ nhám loại R1, R2, R3:

Trang 30

Theo hiệp hội cầu đường liên ban Mỹ (FHWA) đề nghị công thức tính ma sát

hông đơn vị fs cho đá mềm có qu (0.5-5Mpa) và thành hố khoan nhẵn hoặc là thi công khoan trong dung dịch bùn betonite

. u

i

Với:

- α là hệ số lực dính tra theo đồ thị hình bên dưới

- φ là hệ số nứt nẻ tra theo bảng bên dưới

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	3,47 MB