Nghiên cứu chuyển vị tường chắn hố đào sâu công trình ngân hàng vietinbank chi nhánh sóc trăng bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu chuyển vị tường chắn hố đào sâu công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng bằng phương pháp phần tử hữu hạn” là công trình nghiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

-

TRẦN KẾ ĐẠT

NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÔNG TRÌNH NGÂN HÀNG VIETINBANK CHI NHÁNH SÓC TRĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

-

TRẦN KẾ ĐẠT

NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÔNG TRÌNH NGÂN HÀNG VIETINBANK CHI NHÁNH SÓC TRĂNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Trần Kế Đạt, học viên cao học lớp 24ĐKT12, chuyên ngành Địa kỹ thuật xây

dựng Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu chuyển vị tường chắn hố đào sâu công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng bằng phương pháp phần

tử hữu hạn” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, tôi không sao chép và kết quả của

luận văn này chưa công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào

, ngày tháng năm 2017

Tác giả

Trần Kế Đạt

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Đỗ Tuấn Nghĩa người đã tận

tình hướng dẫn, cung cấp thông tin, tài liệu và vạch ra những định hướng khoa học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa công trình, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học cùng toàn thể các thầy cô giáo trong trường Đại học Thủy lợi đã giúp đỡ và truyền đạt kiến thức trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người đi trước đã chỉ bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình và tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả về mọi mặt trong quá trình học tập cũng như hoàn thiện luận văn

Tuy đã có những cố gắng song do thời gian có hạn, kiến thức bản thân còn hạn chế nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu sót và tồn tại, tác giả mong nhận được mọi ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành của các thầy cô giáo, anh chị em và các bạn đồng nghiệp

, ngày tháng năm 2017

Tác giả

Trần Kế Đạt

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

3.1 Cách tiếp cận 2

3.2 Phương pháp nghiên cứu 3

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Kết quả dự kiến đạt được 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU 4

1.1 Tình hình xây dựng hố đào sâu trên thế giới 4

1.2 Tình hình xây dựng hố đào sâu ở Việt Nam 7

1.3 Đặc điểm hố đào sâu 8

1.4 Những vấn đề cần nghiên cứu khi thi công hố đào sâu 9

1.4.1 Tính toán áp lực đất, nước 10

1.4.2 Hiệu ứng thời gian, không gian của công trình hố móng 10

1.4.3 Khống chế biến dạng của hố móng 11

1.5 Kết luận 11

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO MỞ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 12

2.1 Chuyển vị tường chắn trong quá trình đào sâu 12

2.1.1 Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền (Nguyễn Bá Kế 2010) 12

2.1.2 Đặc tính của đất (Nguyễn Bá Kế 2010) 13

2.1.3 Ứng suất ngang ban đầu trong đất (Nguyễn Bá Kế 2010) 14

2.1.4 Tình trạng nước ngầm (Nguyễn Bá Kế 2010) 14

2.1.5 Các hệ số an toàn ổn định (Chang-Yu Ou 2006) 15

2.1.6 Chiều rộng hố đào (Chang-Yu Ou 2006) 15

2.1.7 Chiều sâu hố đào (Chang-Yu Ou 2006) 16

2.1.8 Chiều sâu chôn tường (Chang-Yu Ou 2006) 16

2.1.9 Độ cứng tường (Chang-Yu Ou 2006) 17

2.1.10 Độ cứng thanh chống (Chang-Yu Ou 2006) 17

2.1.11 Khoảng cách chống (Chang-Yu Ou 2006) 19

2.1.12 Gia tải chống (Chang-Yu Ou 2006) 19

2.1.13 Trình độ thi công (Nguyễn Bá Kế 2010) 20

2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn trong phán đoán chuyển vị tường chắn 21

2.2.1 Ưu nhược điểm của phương pháp phần tử hữu hạn (Youssef M.A Hashash 1992) 21

2.2.2 Mô hình hố đào của phương pháp phần tử hữu hạng (R.B.J Brinkgreve 2002) 24

2.3 Bài toán phân tích ngược 28

2.3.1 Hố đào sâu trong đất sét 28

2.3.2 Hố đào sâu trong đất cát 35

2.4 Kết luận 44

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN CÔNG TRÌNH NGÂN HÀNG VIETINBANK CHI NHÁNH SÓC TRĂNG 46

3.1 Mô tả đặc điểm công trình Ngân hàng Công thương Việt Nam Chi nhánh Sóc Trăng 46

3.2 Đặc điểm địa chất thủy văn và các thông số thí nghiệm đất nền 47

3.3 Các giai đoạn thi công tầng hầm công trình: 49

3.4 Các thông số đầu vào để lập mô hình hố đào trong Plaxis 2D 50

3.4.1 Mô hình và thông số đất nền 51

3.4.2 Mô hình và thông số tường cọc xi măng đất 53

3.4.3 Mô hình và thông số hệ chống ngang 54

3.5 Kết quả phân tích 54

3.6 Kết luận 59

CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỀ RỘNG HỐ ĐÀO TỚI CHUYỂN VI TƯỜNG 60

4.1 Các trường hợp phân tích 60

4.2 Kết quả phân tích 61

4.3 Kết luận 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

1 Kết quả đạt được của đề tài 73

2 Những tồn tại của đề tài 74

3 Kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một công trình ngầm tại Trung Quốc 5

Hình 1.2 Hố móng sâu tòa nhà Lotte Tower Super Tower ở Hàn Quốc 6

Hình 2.1 Đường ứng suất của các phần tử đất ở gần hố đào 13

Hình 2.2 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của tường, độ cứng của hệ thống chống, và hệ số an toàn chống đẩy trồi 15

Hình 2.3 Quan hệ giữa chuyển vị tường lớn nhất và chiều sâu đào 16

Hình 2.4 Quan hệ giữa chiều sâu chôn tường và chuyển vị tường 17

Hình 2.5 Quan hệ giữa hình dạng chuyển vị tường và độ cứng thanh chống lớn 18

Hình 2.6 Quan hệ giữa hình dạng chuyển vị tường và độ cứng thanh chống nhỏ 18

Hình 2.7 Chuyển vị hông của tường và sụt lún mặt đất của hố đào TNEC 19

Hình 2.8 Quan hệ giữa áp lực đất, lực chống, và phản lực của đất 20

Hình 2.9 Ví dụ về bài toán biến dạng phẳng và đối xứng trục 25

Hình 2.10 Ứng dụng trong đó các phần tử tấm, neo và các giao diện được sử dụng 25

Hình 2.11 Vị trí các nút và điểm ứng suất ở phần tử dầm 3 nút và 5 nút 26

Hình 2.12 Vị trí các nút và điểm ứng suất trong các phần tử của đất 27

Hình 2.13 Mô tả sơ lược trình tự thi công hố đào và các lớp đất dưới đáy hố đào 29

Hình 2.14 Sự biến thiên của (a) hàm lượng nước và (b) hệ số rỗng ban đầu ứng với độ sâu 30

Hình 2.15 Sự biến thiên của chỉ số nén (a) và (b) chỉ số nở ứng với độ sâu 30

Hình 2.16 Sự biến thiên của (a) OCR và (b) sức kháng cắt không thoát nước ứng với độ sâu 31

Hình 2.17 So sánh chuyển vị tường và biến dạng lún mặt đất đo được với dự đoán bằng mô hình HS 32

Hình 2.18 Ước lượng mô đun ban đầu được đề xuất bởi Chang và Abas (1980) 32

Hình 2.19 So sánh chuyển vị tường và biến dạng lún mặt đất đo được với dự đoán bằng mô hình Mohr-Coulomb, = 0 33

Hình 2.20 So sánh chuyển vị tường và biến dạng lún mặt đất đo được với dự đoán bằng mô hình Mohr-Coulomb, = 0 34

Hình 2.21 So sánh chuyển vị tường và biến dạng lún mặt đất đo được với dự đoán bằng mô hình HS 35

Hình 2.22 Sơ đồ bố trí và kế hoạch quan trắc: (a) ga tàu O6 và (b) ga tàu 07 38

Hình 2.23: Sự phân bố theo chiều dọc của mô đun đàn hồi được phân tích lại 39

Hình 2.24 Mặt cắt địa chất hố đào ở 2 ga tàu O6 và O7 41

Hình 2.25 Mối liên hệ giữa các giá trị SPT-N với mô đun đàn hồi 42

Hình 2.26 Mối liên hệ giữa chiều sâu với mô đun đàn hồi 43

Hình 3.1 Mặt bằng mô hình hố đào sâu Vietinbank Sóc Trăng 46

Hình 3.2 Mặt cắt địa chất công trình (hố khoan HK1, HK2, HK3) 49

Hình 3.3 Mặt cắt hố đào công trình 50

Hình 3.4 Mô hình hố đào công trình trong phần mềm Plaxis 2D 51

Hình 3.5 Chuyển vị ngang của tường cọc xi măng đất trong các giai đoạn đào 54

Hình 3.6 Sụt lún mặt đất sau tường cọc xi măng đất theo các giai đoạn đào 55

Hình 3.7 Hiện trạng công trình Câu lạc bộ hưu trí 56

Hình 3.8 Đẩy trồi qua các giai đoạn đào 56

Hình 3.9 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đào 1 57

Hình 3.10 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đào 2 57

Hình 3.11 Sự hình thành các điểm chảy dẻo giai đoạn đào 3 58

Hình 4.1 Mặt cắt đại diện của các hố đào phân tích 60

Hình 4.2 Chuyển vị ngang của tường chắn hố đào khi tăng bề rộng hố đào theo tỷ lệ B/B0 61

Hình 4.3 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường chắn hố đào khi tăng bề rộng hố đào theo tỷ lệ B/B0 62

Hình 4.4 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=1 63

Hình 4.5 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=1,2 63

Hình 4.6 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=1,5 64

Hình 4.7 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B0=1 64

Hình 4.8 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B0=1,2 65

Hình 4.9 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B0=1,5 65

Hình 4.10 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=1,7 66

Hình 4.11 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=2 67

Hình 4.12 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=2,5 67

Hình 4.13 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=3 68

Hình 4.14 Các điểm chảy dẻo của đất ứng với trường hợp B/B0=4 68

Hình 4.15 Chuyển vị ứng với trường hợp B/B0=1,7 69

Hình 4.16 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B0=2 69

Hình 4.17 Chuyển vị ứng với trường hợp B/B0=2,5 70

Hình 4.18 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B0=3 70 Hình 4.19 Chuyển vị của đất ứng với trường hợp B/B

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các công trình ngầm đã thi công tại Việt Nam 7

Bảng 2.1 Các thông số đầu vào của vật liệu trong ứng sử không thoát nước, ước tính từ Chang và Abas (1980), cho mô hình Mohr Coulomb 32

Bảng 2.2 Trình tự thi công tường chắn cho hố đào O6 và O7 36

Bảng 2.3 Tính chất của đất ở ga tàu O6 37

Bảng 2.4 Tính chất của đất ở ga tàu O7 37

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 47

Bảng 3.2 Thông số đất nền 52

Bảng 3.3 Thông số tường cọc xi măng đất 53

Bảng 3.4 Thông số thanh chống 54

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

FEM: Phương pháp phần tử hữu hạn

BEM: Phương pháp phần tử biên

TNEC: Tòa nhà Trung Tâm Thương Mại Đài Bắc MC: Mô hình Mohr-Coulomb

HS: Mô hình Hardening Soil

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hoá của nước ta ngày càng nhanh,

hệ thống đô thị phát triển cả về số lượng, chất lượng và quy mô, quỹ đất đô thị nói chung

và của các đô thị lớn nói riêng đã gần cạn kiệt, các không gian xanh, không gian công cộng ngày một thu hẹp đòi hỏi phải tận dụng cả chiều cao lẫn chiều sâu của không gian đô thị Khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả không gian dưới mặt đất trong các đô thị hiện nay đang là xu thế tất yếu của sự phát triển Trong xu thế chung đó thì

hệ thống công trình ngầm đô thị ngày càng có vị trí quan trọng Sự xuất hiện của các Trung tâm thương mại ngầm quy mô lớn hoặc các dự án Bãi đỗ xe ngầm kết hợp dịch

vụ cho thấy nhu cầu xã hội rất lớn Khai thác và sử dụng không gian ngầm cho phát triển, chỉnh trang đô thị tại Việt Nam như một nguồn tài nguyên không gian rộng lớn là

xu hướng tất yếu

Đặc biệt ở các đô thị lớn như Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng… thì các công trình có thiết kế cao tầng đều gắn liền với thiết kế tầng hầm nhằm tận dụng triệt để quỹ đất đô thị Số tầng hầm được thiết kế phổ biến nhất là từ 2-3 tầng, có nhiều công trình phức hợp có 3 - 6 tầng hầm với diện tích lớn như: Tòa nhà Kumho Asiana Plaza, Trung tâm thương mại, văn phòng, căn hộ cho thuê và bãi đậu xe ngầm tại số 70 Lê Thánh Tôn và phần ngầm công viên Chi Lăng; Cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại và căn hộ cho thuê tại số 34 Tôn Đức Thắng; Khu phức hợp Eden…

Thành phố Sóc Trăng là một đô thị còn non trẻ, quỹ đất xây dựng công trình trong nội

ô thành phố tuy còn nhiều nhưng việc đầu tư xây dựng các công trình nhà cao tầng kết hợp tầng hầm tại khu vực trung tâm thành phố đang dần trở nên phổ biến Với khuynh hướng phát triển mạnh các công trình nhà cao tầng, đặc biệt khi có tầng hầm trong điều kiện địa chất thủy văn trên địa bàn tỉnh là đất yếu bảo hòa nước thì việc nghiên cứu tính toán ổn định của hố đào sâu cần phải được quan tâm, nghiên cứu đúng mức nhằm đảm bảo cho công trình chủ thể và các công trình lân cận được ổn định, tránh được các sự cố đáng tiếc xảy ra trong quá trình thi công xây dựng cũng như khi đưa vào khai thác sử dụng lâu dài

Thi công hố đào sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất, biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và có thể làm thay đổi mực nước ngầm dẫn đến nền đất bị dịch chuyển Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là: tường cừ thép, tường cừ cọc xi măng đất, tường cừ barrette Yêu cầu chung của tường cừ là phải đảm bảo về cường độ cũng như độ ổn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng Bên cạnh đó thì việc hạn chế và đảm bảo chuyển vị của tường cừ trong mức cho phép

là hết sức quan trọng

Chuyển vị của tường cừ phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như tải trọng, cách thi công hố đào, địa chất của công trình, hình dạng của tường cừ, chiều sâu chôn tường, bề rộng hố đào… Việc nghiên cứu chuyển vị của tường hố đào sâu trong công trình là rất cần thiết

và cấp bách, nhằm dự báo chính xác sự làm việc của tường cừ để từ đó đề xuất biện pháp hợp lý, đảm bảo an toàn kĩ thuật và tính kinh tế Đây cũng chính là tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

- Tìm hiểu các lý thuyết đã có về chuyển vị của tường của hố đào sâu

- Thu thập các thông tin về hiện trạng, tài liệu địa hình, địa chất, tài liệu thiết kế công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng

- Sử dụng phần mềm Plaxis để tính toán chuyển vị tường chắn hố đào sâu công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng và ảnh hường của bề rộng hố đào tới chuyển

vị của tường chắn

3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: tổng hợp và áp dụng các lý thuyết đã có liên quan đến vấn đề chuyển vị tường chắn trong hố đào sâu

- Phương pháp phân tích: dựa vào số liệu khảo sát kết hợp với sử dụng phần mềm Plaxis tính toán để đánh giá và dự đoán chuyển vị của tường

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết đã có về chuyển vị tường chắn hố đào mở sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

- Nghiên cứu việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn vào dự đoán chuyển vị tường chắn hố đào sâu trong thi công tầng hầm công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng theo phương pháp đào mở

- Nghiên cứu ảnh hưởng của bề rộng hố đào lên chuyển vị của tường chắn

5 Kết quả dự kiến đạt được

- Nắm vững kiến thức về chuyển vị của tường chắn hố đào khi thi công các hố móng sâu với điều kiện địa chất yếu

- Tính toán chuyển vị tường chắn hố đào trong thi công hầm công trình Ngân hàng Vietinbank chi nhánh Sóc Trăng bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis)

- Đánh giá cơ bản ảnh hường của bề rộng hố đào tới chuyển vị của tường chắn hố đào

- Đóng góp một phần nhỏ vào công tác nghiên cứu chuyển vị tường chắn hố đào các công trình có thi công tầng hầm trên địa tỉnh Sóc Trăng bằng phương pháp phần tử hữu hạn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU

1.1 Tình hình xây dựng hố đào sâu trên thế giới

Ngày nay trong xây dựng và phát triển đô thị, đặc biệt đối với các đô thị lớn rất quan tâm đến sự kết hợp chặt chẽ giữa các công trình trên mặt đất và các công trình được xây dựng dưới mặt đất, luôn tìm cách khai thác triệt để không gian ngầm với nhiều mục đích khác nhau Do đó các công trình ngầm ngày càng được đầu tư và phát triển

Công trình có tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế giới, hầu hết các công trình nhà cao tầng đều có tầng hầm Độ sâu cũng như số tầng hầm phụ thuộc vào điều kiện địa chất, công nghệ và công năng sử dụng của công trình Đa phần các công trình đều

có từ 1 đến 3 hoặc 4 tầng hầm, cá biệt có những công trình vì yêu cầu công năng sử dụng có đến 5÷10 tầng hầm Đa số các công trình nhà cao tầng có tầng hầm sâu tập trung chủ yếu ở các nước phát triển như: Mỹ, Philipin, Australia, Đài Loan… Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nước đang phát triển cũng xây dựng nhà cao tầng có tầng hầm sâu ngày càng nhiều như: Singapore, Thailand… cho thấy sự cần thiết cũng như xu thế phát triển tất yếu của công trình nhà cao tầng có nhiều tầng hầm

Vì công trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng rất lâu trên thế giới nên quy trình công nghệ, thiết bị dùng để xây dựng công trình có nhiều tầng hầm cũng rất phát triển với nhiều công nghệ hiện đại, tiên tiến Việc lựa chọn công nghệ xây dựng tùy thuộc vào từng đặc điểm cụ thể của công trình Một số công nghệ, giải pháp chống đỡ thường được sử dụng phổ biến để xây dựng công trình có nhiều tầng hầm trên thế giới: tường

cừ thép, tường cừ bằng cọc nhồi bêtông cốt thép (BTCT), tường cừ bằng cọc xi măng đất, tường cừ BTCT thi công bằng công nghệ tường trong đất hoặc các tấm BTCT đúc sẵn…

Hầu như các thành phố lớn trên thế giới, do cần tiết kiệm đất đai và giá đất ngày càng cao nên đã tìm cách cải tạo hoặc xây mới các đô thị của mình với ý tưởng chung là triệt

để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích khác nhau về kinh

tế, xã hội, văn hóa và môi trường

Một số ngành công nghiệp do yêu cầu của dây chuyền công nghệ (như nhà máy luyện kim, cán thép, làm phân bón…) cũng đã đặt một phần không nhỏ dây chuyền đó nằm sâu dưới mặt đất

Các trạm bơm lớn, công trình thủy điện cũng cần đặt sâu vào long đất nhiều bộ phận chức năng của mình với diện tích đến hang vài chục ngàn mét vuông và sâu đến hàng trăm mét

Hướng xây dựng “thành phố theo chiều thẳng đứng” rất ưu việt trong những thập niên tới Nhật Bản xem hướng phát triển đô thị bằng cách đi sâu vào lòng đất là một trong những biện pháp giải tỏa sự đông đúc mật độ dân cư của họ cùng với 2 giải pháp là lên cao và lấn biển Ở Tokyo đã có quy định khi xây nhà cao tầng phải có ít nhất 5-8 tầng hầm Ở Thượng Hải (Trung Quốc) thường thấy có 2-3 tầng hầm dưới mặt đất ở các tòa nhà cao tầng, có nhà đã thiết kế đến 5 tầng hầm, kích thước mặt bằng lớn nhất đã lên đến 274x187m, diện tích khoảng 51.000m2, hố móng sâu nhất tới 32m

Hình 1.1 Một công trình ngầm tại Trung Quốc (Nguồn Internet)

Một gara lớn có kích thước 156x54x27m gồm 7 tầng được xây dựng đầu tiên ở Mátcơva,

có sức chứa 2000 ô tô con mà nếu làm trên mặt đất cần 50.000m2 Để xây dựng công

trình này, người ta đã phải đào 274.000m3 đất, 4000m3 bê tông đổ tại chỗ và 19.500m3

Một giếng chìm có kết cấu thành mỏng, gồm nhiều đoạn đúc sẵn có đường kính 37.8m, sâu 57.8m đã hạ vào trong đất có điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn hết sức phức tạp vào năm 1972 tại Mikahilovski (Nga) (Nguyễn Bá Kế, 2012)

Mặc dù công trình có nhiều tầng hầm đã được xây dựng từ lâu trên thế giới với nhiều những công nghệ khác nhau, tuy nhiên, do mức độ khó khăn, phức tạp, ẩn chứa nhiều rủi ro nên việc thi công tầng hầm công trình trên thế giới đã xảy ra không ít sự cố, tai nạn mà điển hình là sự cố công trình trạm bơm nước thải Bangkok – TháiLan có kích thước 20,3m đường kính, sâu 20,2m, bị sập ngày 17-8-1997 khi vừa hoàn tất công tác đào và lắp đặt hệ thanh chống Kết cấu của công trình gồm hệ tường vây liên kết (diaphragm wall) giữ vai trò như tường chắn khi thi công đào sâu và giữ vai trò tường

hầm sau khi đúc bê tông các bản sàn hầm Đặc biệt là công trình này có kích thước hoàn toàn giống một công trình tương tự đã thi công thành công ở Frankfurt - Đức

1.2 Tình hình xây dựng hố đào sâu ở Việt Nam

Công trình có tầng ngầm đã trở thành một phần của đời sống đô thị, khai thác không gian ngầm là xu hướng tất yếu trong trát triển đô thị hiện đại Không nằm ngoài xu thế phát triển của thế giới, tại Việt Nam, các công trình có tầng hầm cũng bắt đầu xuất hiện

từ những năm đầu của thập niên 90, đặc biệt phát triển trong hơn 10 năm trở lại đây Trong những năm gần đây ở nước ta, tại các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh cũng bắt đầu sử dụng các tầng hầm dưới các nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu lên đến hơn chục mét

Bảng 1.1 Các công trình ngầm đã thi công tại Việt Nam (Nghiêm Hữu Hạnh, 2012)

TT Tên công trình Thiết kế Đơn vị

HN

- Tường barrette

- Đào hở, chống bằng dàn thép

4 VP và Chung cư 47 Huỳnh

- Tường barrette

- Đào hở, chống bằng dàn thép

9 Trụ sở văn phòng 59

Quang Trung

Cty KT& XD- Hội KTS

- Tường barrette

- Neo trong đất

13 Pacific Place 83 Lý Archrtype, Cty XD Sông - Tường barrette

Do phát triển và xây dựng công trình ngầm vẫn còn là điều mới mẻ và khiêm tốn ở nước ta, trong thực tế thi công cũng không ít các sự cố liên quan đến công nghệ thi công tầng hầm đã xảy ra ở nước ta Một số sự cố điển hình đã xảy ra ở Việt Nam khi thi công tầng hầm công trình trong một số năm trở lại đây như: Sự cố khi thi công công trình Chi nhánh Ngân hàng nông nghiệp tại Hà Nội; Sự cố khi thi công tầng hầm của khách sạn Pacific tại TP.HCM; Sự cố khi thi công tầng hầm Ngân hàng TMCP công thương Việt Nam tại Đà Nẵng

1.3 Đặc điểm hố đào sâu

Thi công hố đào có thể coi là một bài toán dỡ tải đối với nền đất Việc dỡ tải này làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng trong nền Sự cân bằng ban đầu bị vi phạm, trạng thái ứng suất thay đổi làm xuất hiện nguy cơ mất ổn định, trước hết là thành hố đào và sau đó là đáy hố và đất xung quanh Khi nghiên cứu sự ổn định của hố đào và các biện pháp bảo vệ nó, Terzaghi (1943) đánh giá chiều sâu hố đào là yếu tố quan trọng nhất và đưa ra tiêu chí:

- Hồ đào nông là hố đòa có chiều sâu nhỏ hơn chiều rộng của hố;

- Hố đào sâu là hố đào có chiều sâu lớn hơn chiều rộng của hố

Nhưng sau đó thì năm 1967 Teraghi và Peck, và năm 1977 Peck và các cộng sự đã đề nghị là:

- Hố đào nông là hố đào có chiều sâu đào nhỏ hơn 6m;

- Hố đào sâu là hố đào có chiều sâu đào lớn hơn 6m

Công trình hố đào sâu bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước ngầm, đào đất… trong đó, một khâu nào đó gặp sự

cố có thể sẽ dẫn đến cả công trình bị đỗ vỡ

Bài toán ổn định hố đào sâu đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải có kinh nghiệm trong việc phân tích và lựa chọn giải pháp tường chắn đủ cứng để chống lại sự phá hoại kết cấu, sự trượt, chuyển vị và sự phá hoại ổn định

1.4 Những vấn đề cần nghiên cứu khi thi công hố đào sâu

Để tránh hay hạn chế những sai sót hoặc sự cố xảy ra trong lúc thiết kế và thi công hố móng sâu, cần phải thỏa mãn các yêu cầu chung nhất sau đây theo tổng kết kinh nghiệm của thế giới

Về mặt thiết kế kết cấu chắn giữ hố móng và nền của nó phải tính theo 2 nhóm trạng thái giới hạn sau đây:

- Nhóm 1cần thỏa mãn về:

+ Ổn định vị trí của tường, chống trượt, lật, xoay;

+ Ổn định sức chịu tải và ổn định cục bộ của nền;

+ Cường độ của các cấu kiện và mối nối;

+ Sức chịu tải và độ bền của các kết cấu neo;

+ Ổn định và độ bền của kết cấu thanh chống;

+ Ổn định thấm của nền

- Nhóm 2 cần thỏa mãn về:

+ Tính theo biến dạng nền, tường chắn và cấu kiện của nó;

+ Tính các cấu kiện của kết cấu tường theo sự phát triển của vết nứt; + Ổn định của thành hố đào khi tường làm việc trong đất;

+ Kể đến ảnh hưởng của hố đến công trình lân cận

Về mặt thi công cần chú ý:

+ Đặc điểm công nghệ và trình tự thi công, thao tác;

+ Bơm hút nước, neo đất, kết cấu thanh chống;

+ Khả năng thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất có liên quan tới quá trình khoan, đóng và các tác động công nghệ khác;

+ Sự cần thiết của kết cấu chắn giữ chống thấm nước;

+ Sự cần thiết dùng các giải pháp kết cấu để giảm áp lực lên tường chắn (cấu kiện giải tỏa tải trọng, vải địa kỹ thuật, đất có cốt…)

Trước khi thực hiện việc thiết kế và thi công hố đào sâu cần nghiên cứu kỹ các vấn đề sau đây:

1.4.1 Tính toán áp lực đất, nước

a) Áp lực đất: Trong hơn chục năm qua kể từ khi cải cách và mở cửa, giới khoa học kỹ thuật ở Trung Quốc đã làm nhiều thí nghiệm nghiên cứu về áp lực đất của công trình hố móng và cho thấy rằng kết quả tính toán theo lí luận áp lực đất kinh điển là tương đối phù hợp với thực tế tại các vùng đất yếu như Thượng Hải, Thiên Tân…Còn các vùng đất không bão hòa như Bắc Kinh chẳng hạn, tính toán áp lực đất cũng vẫn dùng lí luận

áp lực đất kinh điển và các phương pháp thí nghiệm thường hay làm để xác định các chỉ tiêu cường độ, nhưng kết quả tính toán có vênh nhiều so với thực tế Với các vùng đất

có mực nước ngầm sâu, độ ẩm của đất thấp thì lại tỏ ra quá an toàn

b) Tính riêng và tính gộp áp lực đất, nước: Hiện nay, các chuyên gia ở nhiều nước thường tính riêng áp lực đất với loại đất có tính thấm nước mạnh như cát, sỏi, đá…điều này trên căn bản đã được công nhận rộng rãi Còn đối với vấn đề với áp lực đất nước của loại đất

có tính thấm ít như đất mịn, đất sét thì nhận thức vẫn còn khác nhau Tính gộp áp lực đất nước về lý luận đang còn khiếm khuyết, nhưng thực tế lại tương đối dễ dàng , thêm vào một số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm là có thể tiếp cận được với tình hình thực tế

1.4.2 Hiệu ứng thời gian, không gian của công trình hố móng

Đây là đặc trưng chủ yếu của công trình hố móng, trong đó, hình dạng mặt bằng, độ sâu đào, hoàn cảnh xung quanh, điều kiện tải trọng, thời gian đào hố dài hay ngắn, đều có ảnh hưởng rất lớn đến chịu lực và biến dạng Nhất là trong những vùng đất yếu, do đào

hố và hạ nước ngầm sẽ làm cho nước trong đất biến đổi, khung cốt đất lại có đặc trưng xúc biến, do đó, cần phải kể đến trạng thái chịu lực không gian cũng như trạng thái ứng suất và biến dạng thay đổi theo thời gian của nó Lí luận về hiệu ứng thời gian và không gian này, hiện nay đã được các chuyên gia rất coi trọng, nhưng vận dụng nó trong thiết

kế thi công như thế nào thì đang còn phải chờ một bước phát triển hoàn thiện hơn nữa

1.4.3 Khống chế biến dạng của hố móng

Đây chính là nội dung quan trọng của hiệu ứng thời gian, không gian, cũng là một vấn

đề lớn được mọi người chú ý trong công trình hố móng Vấn đề biến dạng của hố móng bao gồm đất ở vùng hố móng do đào hố, hạ nước ngầm làm cho mặt nền bị biến dạng lún xuống, đồng thời cũng bao gồm vấn đề bản thân kết cấu chỗng giữ biến dạng nghiêng vào phía trong hố

1.5 Kết luận

Quá trì xây dựng và phát triển đô thị trên thế giới đều quan tâm đến sử dụng không gian ngầm Việc khai thác, sử dụng không gian ngầm và xây dựng công trình ngầm là nhu cầu thực tế của của các đô thị ở nước ta trong thời gian tới Việc khai thác không gian ngầm sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng mặt đất, năng lực cơ sở hạ tầng, giữ gìn cảnh quan lịch sử văn hóa, tăng diện tích xanh, cải thiện sinh thái đô thị…

Trong chương 1, tác giả đã tổng quan về tính cấp thiết của việc xây dựng công trình ngầm trong thời điểm hiện nay Nêu ra tình hình xây dựng công trình ngầm trên thế giới

và tại Việt Nam trong những năm gần đây Bên cạnh đó là những sự cố về công trình ngầm đã xảy ra trên thế giới và tại Việt Nam để thấy rõ được mức độ nghiêm trọng khi

có sự cố xảy ra

Trong chương này, các vấn đề cần nghiên cứu khi tính toán thiết kế và thi công một công trình ngầm cũng được nêu ra nhằm thấy rõ được việc thiết kế, thi công một công trình hố đào sâu là một công việc đòi hỏi kinh nghiệm của người thiết kế, thi công; kỹ thuật thi công và các vấn đề còn hạn chế trong thiết kế tính toán hố đào sâu

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO MỞ

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

2.1 Chuyển vị tường chắn trong quá trình đào sâu

Hiện nay khi thi công hố đào sâu thì yếu tố chuyển vị tường chắn quanh hố móng đặc biệt được quan tâm Khống chế được yếu tố này thì sẽ giảm thiểu được đáng kể các sự

cố hay hư hỏng không đáng có đối với công trình đang thi công và các công trình lân cận

Độ lớn của chuyển vị tường được xác định từ lực bất cân bằng do đào sâu, độ cứng của

hệ thống chắn giữ, ổn định hố đào, v.v Lực bất cân bằng là kết quả tổng hợp của nhiều yếu tố như chiều rộng hố đào, chiều sâu hố đào, gia tải trước, v.v Mối liên hệ của các yếu tố này với chuyển vị có thể được suy luận từ lý thuyết

Đối với các vùng đất nền khác nhau mà các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng của đất quanh hố đào sâu sẽ không giống nhau, trong số đó các yếu tố chính ảnh hưởng đến chuyển vị của tường chắn có thể kể đến như sau:

2.1.1 Tác động của sự thay đổi ứng suất trong đất nền (Nguyễn Bá Kế 2010)

Sự thay đổi ứng suất xảy ra ở hai dạng phần tử đất, một ở cạnh (phần tử A) và một ở bên dưới đáy hố móng (phần tử B) Các phần tử này được thể hiện trong hình 2.1 Đường ứng suất này xảy ra trong đất sét cố kết bình thường Sự giảm ứng suất tổng thể theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang xảy ra trong quá trình đào và việc thay đổi

sự cân bằng áp lực nước lỗ rỗng có tác động quan trọng tới biến dạng của đất Sự thay đổi mối quan hệ ứng suất - biến dạng theo thời gian trong quá trình đào sẽ làm thay đổi ứng suất hữu hiệu khi áp lực nước lỗ rỗng được cân bằng lại Trong quá trình cố kết, tốc

độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng có liên quan đến hiệu suất thoát nước, độ thấm của thớ đất và lượng độ ẩm nhận được

Hình 2.1 Đường ứng suất của các phần tử đất ở gần hố đào (theo Lambe, 1970)

Vị trí đường ứng suất khi chưa có tải của phần tử B tiến dần tới đường bao phá hoại là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến dịch chuyển ngang của đất bên dưới đáy hố móng (do làm tăng độ lớn và mở rộng sự lún thẳng đứng) Nếu như đường ứng suất B̅1 tới B̅ss nằm trong đường bao phá hoại của ứng suất hữu hiệu K1 thì trong phần tử đất xuất hiện vùng chảy nhỏ, biến dạng của phần tử đất là nhỏ, do đó dịch chuyển ngang của đất cũng sẽ nhỏ Ngược lại, nếu những điểm ứng suất hữu hiệu của phần tử B quá gần với đường bao phá hoại thì trong phần tử đất sẽ xuất hiện vùng chảy lớn, dịch chuyển ngang lớn và phá hoại bị động cục bộ

2.1.2 Đặc tính của đất (Nguyễn Bá Kế 2010)

Ảnh hưởng do đặc tính của đất đến hố đào đã được Peck (1969) tiến hành nghiên cứu

và tổng kết Theo Peck, dịch chuyển của tường và độ lún của đất trong đất cứng (chẳng hạn như đất cát hay sét cứng) sẽ có trị số nhỏ hơn so với trong đất mềm (chẳng hạn sét yếu hay cứng vừa và bùn lỏng)

Dịch chyển của đất do đào trong sét yếu có thể trở thành mối quan tâm lớn, đặc biệt nơi

mà đất sét đã được giả định là không đẳng hướng Nhiều nghiên cứu (ví dụ: Malcom Puller, 1996) đã cho thấy rằng tốc độ và độ lớn của dịch chuyển của tường sẽ tăng nhanh

khi xảy ra hiện tượng đáy hố đào bị đẩy trồi trong lúc hệ số an toàn chống lại sự phá hoại nền lại tính cho nền đồng nhất

Biến dạng tổng thể trong thuật ngữ “đẩy trồi đáy hố đào” và độ lún xung quanh nó sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm độ cứng của đất và trong đất yếu là cường độ đất Trong sét yếu và bùn nhão, vùng hóa dẻo của đất có thể là kết quả của việc xuất hiện sức kháng bị động đối với các cọc cừ hay giằng biên kết hợp với chuyển dịch lớn Từ những quan sát thực tiễn, có thể xảy ra sự lún sụt đất và mất đất giữa các cọc gỗ, cọc cừ hay mối nối tường trong đất dính ở trạng thái nhão với ứng suất cao do nước ngầm, tốc

độ đào quá nhanh Tình trạng nước ngầm và đất do đó trở thành nhân tố quan trọng nhất trong các nhân tố khác có ảnh hưởng tới sự dịch chuyển của đất ở xung quanh hố đào

2.1.3 Ứng suất ngang ban đầu trong đất (Nguyễn Bá Kế 2010)

Trong các vùng đất cao, tồn tại những ứng suất theo phương ngang ở trong đất kiểu như trong sét quá cố kết, giá trị của hệ số áp lực đất lớn hơn K0, biến dạng của đất xung quanh hố đào tăng thậm chí xảy ra ngay cả những hố đào nông Đối với đất có tính nén thấp, giá trị của hệ số áp lực đất ở trạng thái nghỉ là K0, biến dạng thường nhỏ hơn

2.1.4 Tình trạng nước ngầm (Nguyễn Bá Kế 2010)

Tác động của nước ngầm đối với độ lún của đất rất đa dạng và xảy ra ở các giai đoạn đào khác nhau Tại nơi cọc cừ đóng vào lớp đất dính nhưng không đạt tới độ sâu của hố đào, trạng thái thấm ổn định sẽ phát triển thành dòng ở bên dưới cọc cừ và làm đẩy nổi đáy hố đào Dòng thấm này là nguyên nhân làm giảm áp lực nước ngầm, làm gia tăng ứng suất hữu hiệu và độ lún bên ngoài biên của hố đào Cũng tại thời điểm này, sức kháng bị động giảm do dòng đẩy nổi phía trong của cọc cừ, sự chuyển dịch lớn hơn xảy

ra khi sức kháng bị động thay đổi đến một lượng nào đó Sự hình thành trạng thái ổn định nước ngầm như vậy là nguyên nhân dẫn đến sự dịch chuyển của đất theo cả hai phương nằm ngang và thẳng đứng

Sự hạ nước ngầm lớn nhất ở gần hố đào và giảm dần theo sự tăng khoảng cách so với

hố đào, vì vậy quá trình lún ở các điểm khác nhau trong đất sẽ có hình dáng tương tự như do dở tải các lớp đất ở phía trên hố đào gây ra

2.1.5 Các hệ số an toàn ổn định (Chang-Yu Ou 2006)

Hệ số an toàn càng nhỏ thì ổn định của hố đào càng thấp Khi hố đào sụp đổ do hệ số an toàn không đủ, nó sẽ gây ra chuyển vị lớn cho tường chắn Do vậy, chúng ta có thể thấy rằng chuyển vị của tường liên quan mật thiết với hệ số an toàn Thực tế mối liên quan giữa chuyển vị tường hố đào với hệ số an toàn của rất nhiều trường hợp đã được tổng hợp bởi Clough và O’Rourke (1990) và trình bày trong hình 2.2 Theo hình này, hệ số

an toàn chống phá hoại đẩy trồi (Fb) càng nhỏ thì chuyển vị của tường chắn càng lớn Khi hệ số an toàn tiệm cận 1.0, hố đào sẽ tiến tới sự sụp đổ và chuyển vị lớn của tường

sẽ xuất hiện Sự liên hệ giữa hệ số an toàn chống phá hoại đẩy vào và chuyển vị tường tương tự như trong hình2.2

Hình 2.2 Quan hệ giữa chuyển vị lớn nhất của tường, độ cứng của hệ thống chống, và

hệ số an toàn chống đẩy trồi (EI là độ cứng của tường, γw là trọng lượng đơn vị của nước, EI /(γwhavg4 )là độ cứng của hệ thống tường chắn) (Clough và O’Rourke, 1990)

2.1.6 Chiều rộng hố đào (Chang-Yu Ou 2006)

Clough và O’Rourke (1990) tìm ra rằng nếu hố đào càng rộng thì chuyển vị tường càng lớn Thực tế, khi hố đào rộng hơn, lực bất cân bằng sẽ càng lớn; lực bất cần bằng càng lớn thì chuyển vị tường càng lớn Thêm nữa, hệ số an toàn chống phá hoại đẩy trồi của đất sét yếu giảm theo sự gia tăng chiều rộng hố đào

2.1.7 Chiều sâu hố đào (Chang-Yu Ou 2006)

Mối liên hệ giữa chuyển vị tường và chiều sâu đào của các hố đào trong khu vực Đài Bắc (Ou et al., 1993) được thể hiện như hình 2.3 Như minh họa trong hình, thực tế trong hầu hết các trường hợp, chuyển vị tường xấu đi cùng sự gia tăng chiều sâu đào Nhìn chung chuyển vị tường trong đất sét lớn hơn trong đất cát Cũng từ hình trên chúng ta

thấy rằng chuyển vị lớn nhất (δhm) có thể ước lượng được từ phương trình sau:

δhm = (0.2 - 0.5%)He

Trong đó, He là chiều sâu đào

Cận trên của giá trị δhm được đề xuất sử dụng cho đất sét yếu, cận dưới nên sử dụng cho đất cát, và giá trị trung bình nên dùng cho các lớp đất xen kẽ sét và cát Khi phương pháp đào ngược được áp dụng trong đất sét yếu, giá trị δhm có thể vượt qua cận trên

Hình 2.3 Quan hệ giữa chuyển vị tường lớn nhất và chiều sâu đào (Ou et al., 1993)

2.1.8 Chiều sâu chôn tường (Chang-Yu Ou 2006)

Mối liên hệ giữa chuyển vị tường do đào sâu 20 m và chiều sâu chôn tường phân tích bởi phương pháp phần tử hữu hạn được thể hiện như hình 2.4 Như trình bày trong hình,

khi sức kháng cắt chuẩn hóa của đất là su /σ’v= 0.36, chuyển vị của tường tương ứng với các chiều sâu chôn tường Hp = 15m và Hp = 20m là như nhau Khi Hp = 10m, mặc dù chuyển vị tường giảm đôi chút, hố đào vẫn đứng vững Khi Hp = 4.0m, chân tường bị

“bật ra”, chứng tỏ rằng phá hoại đẩy trồi đã xảy ra và chuyển vị tường tăng đột ngột

Mối liên hệ giữa chuyển vị và chiều sâu chôn tường khi su/σ’v = 0.28 trong cùng điều kiện đào được thể hiện như hình 2.4 Như thể hiện trong hình, chuyển vị tường lớn hơn một chút khi Hp = 15m so với khi Hp = 20m Khi Hp =10m, hiện tượng bật ra ở chân tường rõ ràng hơn và hố đào sụp đổ

Như trình bày ở trên chúng ta thấy rằng khi tường chắn còn ổn định thì sự gia tăng chiều sâu chôn tường sẽ không ảnh hưởng tới chuyển vị tường

Hình 2.4 Quan hệ giữa chiều sâu chôn tường và chuyển vị tường

2.1.9 Độ cứng tường (Chang-Yu Ou 2006)

Về lý thuyết, chuyển vị tường sẽ giảm cùng với sự gia tăng độ cứng tường Tuy vậy, lượng giảm chuyển vị không liên quan tuyến tính với việc tăng độ cứng Sự gia tăng của chiều dày tường hay độ cứng tường chắc chắn làm giảm chuyển vị hiệu quả nhưng chỉ tới một giới hạn nhất định (Hsieh, 1999) Do đó, giảm chuyển vị bằng việc tăng chiều dày tường không phải là hoàn toàn hiệu quả

ba sẽ khởi động sau khi lắp đặt tầng chống thứ hai Giả sử độ cứng của tầng chống thứ

hai cũng đủ lớn, tường sẽ tiếp tục xoay quanh điểm tiếp xúc với tầng chống thứ hai và chuyển vị tường tiếp tục được tạo ra Vị trí của chuyển vị lớn nhất sẽ nằm gần mặt hố đào (hình 2.5c) Nếu lớp đất phía dưới mặt hố đào là đất yếu, lực chống chịu để ngăn chuyển vị tường khỏi đẩy vào sẽ yếu và vị trí của chuyển vị lớn nhất sẽ ở phía dưới mặt

hố đào Suy diễn tương tự, đào sâu trong đất cứng (như đất cát) sẽ gây ra chuyển vị lớn nhất phía trên mặt hố đào Thực tế, vị trí của chuyển vị tường lớn nhất phần lớn đều nằm gần mặt hố đào

Hình 2.5 Quan hệ giữa hình dạng chuyển vị tường và độ cứng thanh chống lớn: (a) giai đoạn đào thứ nhất, (b) giai đoạn đào thứ hai, và (c) giai đoạn đào thứ ba Khi độ cứng của các thanh chống không đủ lớn, độ nén của các thanh chống sẽ khá lớn

và chuyển vị tường lớn hơn sẽ xảy ra tại các điểm tiếp xúc với tầng chống trong các giai đoạn đào thứ hai và thứ ba Hình dạng chuyển vị cuối cùng của tường sẽ giống với dạng công xôn và chuyển vị tường lớn nhất sẽ xuất hiện ở đỉnh tường (hình 2.6)

Hình 2.6 Quan hệ giữa hình dạng chuyển vị tường và độ cứng thanh chống nhỏ: (a) giai đoạn đào thứ nhất, (b) giai đoạn đào thứ hai, và (c) giai đoạn đào thứ ba Chuyển vị hông của tường tương ứng với từng giai đoạn đào trong trường hợp TNEC

(Ou et al., 1998) được thể hiện như hình 2.7a Vì phương pháp đào ngược được áp dụng

Thanh chống

Bề mặt đào

Tường chắn

trong trường hợp này, độ cứng dọc trục của sàn khá lớn và đặc điểm biến dạng tường giống như thể hiện trong hình 2.5 với chuyển vị tường lớn nhất nằm tại bề mặt hố đào

Xét ở khía cạnh khác, vì chuyển vị của tường là kết quả tích lũy của tất cả các giai đoạn đào với chiều dài tường không chống, trong mỗi giai đoạn đào giảm dần theo khoảng cách đứng của tầng chống nên chuyển vị tường sẽ giảm Chiều dài tường không chống

là khoảng cách từ tầng chống cuối cùng tới mặt hố đào

2.1.12 Gia tải chống (Chang-Yu Ou 2006)

Khi áp dụng phương pháp đào có chống (hay phương pháp đào có neo), việc gia tải trước thường được vận dụng cho các thanh chống Giả sử các thanh chống được đặt ở

vị trí nông Ở điều kiện thông thường, gia tải trước có thể đẩy tường chuyển vị lùi lại Nếu các thanh chống nằm sâu hơn, do áp lực đất tăng theo chiều sâu, việc gia tải trước

sẽ không thể đẩy lùi tường dễ dàng (Ou et al., 1998)

Thực tế, bất kể việc gia tải trước có thể đẩy lùi tường chắn lại hay không, lực gia tải trước luôn có tác dụng giảm chuyển vị tường hoặc sụt lún mặt đất Thiết kế của hố đào

có chống được dựa trên phương pháp hệ chắn đất tự do Do vậy, chuyển vị tường hướng vào hố đào là không thể tránh khỏi một khi đào sâu được tiến hành và hiện tượng này

sẽ khiến áp lực đất sau tường tiến dần tới áp lực chủ động Như thể hiện trong hình 2.8 các thanh chống và đất cùng chống chịu áp lực chủ động sau tường chắn Căn cứ vào điều kiện cân bằng lực của tường, khi thanh chống chịu nhiều áp lực đất hơn do việc gia tải trước, đất phía dưới mặt hố đào sẽ chịu áp lực ít hơn, và do đó gây ra chuyển vị tường

và sụt lún mặt đất ít hơn

Hình 2.8 Quan hệ giữa áp lực đất, lực chống, và phản lực của đất

2.1.13 Trình độ thi công (Nguyễn Bá Kế 2010)

Nhiều kết quả quan trắc và cả các tiêu chuẩn thi công khác nhau đều cho thấy rằng việc đào nhanh và thái độ thi công cẩu thả đối với công việc chống đỡ hố đào cũng dẫn tới

sự dịch chuyển của hệ thanh chống, sự lún sụt của đất, những phá hoại cục bộ và đã có trường hợp dẫn tới sự sụp đổ Nhiều nguyên nhân của những chuyển dịch hay phá hoại phụ của hố đào là do kinh nghiệm hiện trường kém như là việc chậm thi công hệ chống

đỡ, đào quá cốt đáy, thi công đóng cọc chất lượng kém, mất nước do các khe tường chắn, mối nối giữa các khóa cọc cừ hay mối nối của tường trong đất kém dẫn tới mất đất, sự biến dạng hay tách thớ của bờ chắn bằng đất sét, sự chất tải bề mặt quá lớn do chất đống các đất đá đào lên hay do thiết bị thi công, thanh neo - giằng không đủ độ cứng, lực kéo/nhổ của chúng không đạt trị số yêu cầu hoặc nêm giữa các thanh giằng bị trượt cũng gây ra sự dịch chuyển lớn của tường và đất quanh hố đào gây lún sụt

Phản lực đất

Thanh chống

Áp lực đất chủ động

Cũng còn có nguyên nhân do công tác giám sát và quản lý thi công không chặt chẽ…

đã gây ra lún sụt đất quanh hố đào hay sụp đổ của hệ thống chống đỡ hố móng

2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn trong phán đoán chuyển vị tường chắn

2.2.1 Ưu nhược điểm của phương pháp phần tử hữu hạn (Youssef M.A Hashash 1992)

Các phương pháp thiết kế hố đào thông thường dựa trên tính toán giới hạn cân bằng, xét đến cơ chế phá hoại cơ sở của đất (ví dụ như Terzaghi 1943) Tuy nhiên tại khu vực trong đô thị chủ yếu dựa trên sự dịch chuyển cho phép của các lớp đất kế cận hơn là xét đến sự phá hoại Việc đánh giá sự dịch chuyển của nền mang đến những khó khăn cho bài toán hố đào do phải xác định rõ số lượng của nhiều biến số trong quy trình thi công: 1) Điều kiện ban đầu của đất tại hiện trường: Đặc tính địa tầng, tính chất của đất và sự biến đổi trong không gian của chúng là một thách thức lớn trong tất cả các vấn đề về địa

kỹ thuật Lý thuyết về tính dẻo đã được sử dụng rộng rãi để miêu tả độ bền ứng suất biến dạng trong ứng xử của đất

2) Chi tiết và quá trình xây dựng mô hình:

Hố đào đại diện cho những vấn đề tương tác đất - kết cấu phức tạp trong cấu trúc đất

Có nhiều hoạt động xây dựng khác nhau liên quan với hố đào có thể tác động đến chuyển

- Xử lý và xây dựng ổn định bờ đất (thay đổi địa hình)

- Rút nước hố đào bằng bể nông hoặc/và giếng sâu

- Các công trình hỗ trợ (giằng, sàn, neo…)

Các hoạt động này diễn ra trong một khoảng thời gian liên tục và chồng chéo Các hoạt động xây dựng khác cũng có thể xảy ra tại các địa điểm khác nhau xung quanh khu vực xây dựng cùng một lúc

Không có phương pháp phân tích đơn giản nào để ước tính chuyển vị của đất có liên quan đến các hoạt động này, và do đó các dự đoán phải dựa trên các quan trắc thực nghiệm (như Peck 1969, O'Rourke và Clough 1990), hay mô phỏng số bằng Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)

(FEM) là một công cụ mạnh để mô hình các vấn đề của hố đào và có thể đưa vào đó các thông số như: (1) đặc điểm và địa tầng của đất, (2) đặc điểm kết cấu của hệ thống chống

đỡ, (3) quá trình thi công xây dựng như đào đất, đắp bờ, đào hố FEM thu hút vì phân tích số được tổng quát và độc lập với các vấn đề về hố đào cụ thể đang được xem xét

Mô hình hố đào sử dụng FEM lần đầu tiên được báo cáo bởi Clough và Duncan (1971),

và hiện cũng đang rất phổ biến cho việc thiết kế các hố đào phức tạp Sự phát triển đáng

kể trong kỹ thuật của FEM, công nghệ phần cứng máy tính và mô hình hóa đất đã dẫn đến những tiến bộ quan trọng trong khả năng tiên đoán Hạn chế của những tác phẩm trước đó có thể được tóm tắt như sau:

1) Giải pháp ước lượng của các phương trình phần tử hữu hạn: Nhiều triển khai trước đây sử dụng 'phương pháp ứng suất ban đầu' để giải các phương trình phần tử hữu hạn cho hố đào Phương pháp ứng suất ban đầu tương ứng với sự tuyến tính hoá phản ứng

về cấu hình ban đầu của hệ thống phần tử hữu hạn, và có thể dẫn đến nghiệm hội tụ rất chậm và kể cả là phân kỳ Phương pháp này được sử dụng bởi vì nó đòi hỏi việc tính toán ma trận độ cứng chỉ một lần cho mỗi bước tăng tải Điều này thuận lợi do khả năng máy tính hạn chế Tuy nhiên, kỹ thuật này yêu cầu sử dụng các bước gia tăng rất nhỏ để

có được một giải pháp chính xác (gia số nhỏ) Các bước cân bằng 'tương đối lớn' rời rạc thường được sử dụng trong phân tích phần tử hữu hạn dẫn đến những sai sót đáng kể trong tính toán và các dự đoán không đáng tin cậy Giải quyết các phương trình phần tử hữu hạn bằng cách sử dụng một chương trình lặp như phương pháp Newton-Raphson đưa ra các giải pháp hiệu quả và chính xác hơn cho các phân tích phi tuyến tính

2) Mô hình đất: Các mô hình đàn hồi siêu tụ và các mô hình đàn dẻo đơn giản được sử dụng rộng rãi trong các triển khai trước đây của phương pháp phần tử hữu hạn cho việc đào sâu Những tiến bộ gần đây trong mô hình hóa đất cung cấp cho các nhà phân tích các mô hình thực tế hơn về ứng xử của đất

3) Các loại phần tử: Các phần tử đẳng tham số, được sử dụng trong các bài nghiên cứu

đã công bố gần đây thỉnh thoảng được ưa thích hơn các phần tử phụ, bởi vì chúng sử dụng cùng một độ nội suy cho hệ tọa độ và chuyển vị (các phần tử phụ sử dụng mức nội suy thấp hơn cho hệ tọa độ)

4) Quá trình đào đất: Một giả thiết cơ bản phải được thỏa mãn khi mô phỏng quy trình đào là nguyên tắc đặc trưng của phương pháp cắt trong môi trường đàn hồi tuyến tính Nguyên tắc cho rằng đối với hố đào trong vật liệu đàn hồi tuyến tính, trạng thái cuối cùng của ứng suất và biến dạng là độc lập với số bước đào cần thiết để đạt được độ sâu đáy móng Nguyên tắc này xuất phát từ thực tế rằng phản ứng của vật liệu đàn hồi tuyến tính là đường độc lập Các tiêu chuẩn về phần tử hữu hạn trước đó (một số sử dụng rộng rãi trong thực tế) không thỏa mãn nguyên tắc cơ bản này (Tsui 1974, Hansen 1980) Lỗi trong các phương pháp này lan truyền và tăng lên cùng với sự gia tăng số lượng các bước đào Christian và Wong (1973) đưa ra một cuộc thảo luận về các nguyên nhân của các lỗi này và các phương pháp số đề xuất để sửa quy trình đào

Lỗi xảy ra trong quá trình loại bỏ các phần tử, khi lực được áp dụng trên bề mặt hố đào không đáp ứng các phương trình cân bằng tổng quát và do áp dụng sai các phương trình phần tử hữu hạn trong phần còn lại của mô hình số Ghaboussi và Pecknold (1984), Brown và Booker (1985) cho thấy một ví dụ về ứng dụng chính xác của mô hình phần

tử hữu hạn để mô phỏng quá trình đào Aubery và Modaressi (1989) và Borja et al (1989)

mô tả một công thức để mô hình quy trình đào như một miền liên tục thay đổi (co lại) theo thời gian Tuy nhiên, một khi thuật toán này được tách biệt trong mô hình phần tử hữu hạn thì nó giống với công thức thông thường

5) Phân tích ứng suất tổng: Mặc dù được cho rằng ứng xử của đất được kiểm soát bởi các ứng suất hữu hiệu, phần lớn các phân tích trước đó dựa vào các phương pháp phân tích ứng suất tổng Kết quả là các dự báo biến dạng đất bị giới hạn trong các điều kiện

thoát nước đơn giản (hoàn toàn thoát nước hoặc không thoát nước) trong khi phân tích các ứng suất thành phần được sử dụng để tính dòng chảy của nước ngầm

Phương pháp sai phân hữu hạn cung cấp một giải pháp thay thế cho việc dựng mô hình

hố đào Tuy nhiên, phương pháp này rất hạn chế so với FEM vì yêu cầu chuẩn hóa số đòi hỏi lại là các vấn đề chuyên biệt (Bathe, 1982)

Phương pháp phần tử biên (BEM) đang được xem như một phương pháp vượt trội so với FEM (Beskos, 1988) Phương pháp này hiệu quả cho việc mô hình hoá các miền lớn

có phản ứng tuyến tính là chủ yếu Booker et al (1989) công bố một ứng dụng của BEM cho hố đào Girija Vallabhan (1987) kết hợp FEM và BEM, nơi FEM được sử dụng để

mô hình miền mà có sự thay đổi đáng kể về hình học và tải trọng, trong khi BEM được

sử dụng để mô hình tầm xa Tuy nhiên, BEM bản thân nó không thể thay thế FEM trong

2.2.2 Mô hình hố đào của phương pháp phần tử hữu hạng (R.B.J Brinkgreve 2002)

2.2.2.1 Mô hình hố đào

Hầu hết các hố đào đều có hình dạng và các quá trình xây dựng có tính chất ba chiều Thực hiện phân tích 3-D cho một hố đào bằng cách sử dụng một mô hình đất phức tạp thì cần có một một hệ thống máy tính rất đắt tiền Do đó, hố đào được đơn giản hoá bằng cách sử dụng mô hình 2 chiều Nhiều phân tích giả định một mô hình biến dạng phẳng Giả định này có thể là một phép xấp xỉ tốt cho các hố đào tuyến tính (ví dụ như xây dựng tàu điện ngầm) và cho các phần tường nằm dọc theo cạnh dài hơn của một hố đào hình chữ nhật, nhưng sẽ ước lượng quá cao đến chuyển vị ở các cạnh góc của hố đào Trong phần mềm phần tử hữu hạn (Plaxis) sử dụng cho nghiên cứu này, có 2 mô hình tính toán được cung cấp bao gồm mô hình biến dạng phẳng và mô hình đối xứng trục

Mô hình ứng dụng mô hình biến dạng phẳng được sử dụng cho hình dạng mặt trượt với mặt cắt ngang đơn điệu nhiều hơn hoặc ít hơn trạng thái ứng suất tương ứng và sơ đồ tải trên một chiều dài nhất định vuông góc với mặt cắt (hướng z) Những chuyển vị và những biến dạng theo hướng z được giả định là bằng không Tuy nhiên, những ứng suất thông thường theo hướng z cần được xem xét một cách triệt để

Mô hình đối xứng trục được sử dụng cho các cấu trúc hình tròn với mặt cắt ngang hướng tâm đơn điệu nhiều hơn hoặc ít hơn và sơ đồ tải xung quanh trục trung tâm, nơi mà trạng thái biến dạng và trạng thái ứng suất giả định là giống hệt nhau theo hướng xuyên tâm Lưu ý rằng đối với các vấn đề về đối xứng trục, tọa độ x đại diện cho bán kính và tọa độ

y tương ứng với đường trục đối xứng Không thể sử dụng tọa độ x nếu tọa độ y không tương ứng với đường trục đối xứng

Việc lựa chọn biến dạng phẳng hoặc các kết quả đối xứng trục trong mô hình phần tử hữu hạn hai chiều với chỉ hai mức độ tịnh tuyến tự do trên mỗi nút (hướng x và y)

Hình 2.9 Ví dụ về bài toán biến dạng phẳng và đối xứng trục

2.2.2.2 Mô hình tường chắn đất

Tường chắn hố đào trong phần mềm Plaxis, được mô phỏng sử dụng phần tử tấm Phần

tử tấm này là phần tử đa năng dùng mô hình tường chắn, tấm đỡ, vòm, hay vỏ hầm như minh họa trong hình 2.10

Hình 2.10 Ứng dụng trong đó các phần tử tấm, neo và các giao diện được sử dụng

Phần tử tấm trong mô hình phần tử hữu hạn 2D bao gồm các phần tử dầm (phần tử tuyến tính) với ba mức độ tự do trên mỗi nút: Hai mức độ tự do chuyển dịch (ux, uy) và một mức độ tự do quay (quay trong mặt phẳng x-y) Khi các phần tử đất 6 nút được sử dụng, mỗi phần tử dầm được xác định bởi 3 nút trong khi đó các phần tử dầm 5 nút được sử dụng cùng với các phần tử đất 15 nút (Hình 2.11) Các phần tử dầm được dựa trên lí thuyết dầm của Mindlin Lý thuyết này còn tính đến độ võng của dầm do lực cắt và độ uốn cong của dầm giảm Ngoài ra, phần tử có thể thay đổi độ dài khi lực dọc được áp dụng Các phần tử dầm có thể trở thành đàn hồi nếu moment uốn và lực hướng tâm đạt đến độ lớn nhất

Hình 2.11 Vị trí các nút và điểm ứng suất ở phần tử dầm 3 nút và 5 nút

Những Moment uốn và lực dọc được đánh giá từ những ứng suất tại các điểm ứng suất Phần tử dầm 3 nút chứa 2 cặp của điểm ứng suất Gaussian trong khi phần tử dầm 5 nút chứa 4 cặp của điểm ứng suất Trong mỗi cặp các điểm ứng suất được định vị ở một khoảng cách V phía trên và phía dưới đường trung tâm tấm

Hình 2.11 cho thấy một phần tử dầm đơn 3 nút và 5 nút với dấu hiệu của các nút và các điểm ứng suất

Điều quan trọng cần lưu ý là sự thay đổi trong tỷ số EI/EA sẽ thay đổi độ dày tương đương và do đó khoảng cách tồn tại riêng rẽ giữa các điểm ứng suất Nếu điều này được thực hiện khi các lực tồn tại hiện có trong phần tử dầm, nó sẽ làm thay đổi sự phân bố của các moment uốn mà điều đó là không thể chấp nhận Vì lý do này, nếu đặc điểm vật liệu của phần tử tấm được thay đổi trong quá trình phân tích (ví dụ trong khuôn khổ cấp bậc xây dựng) cần lưu ý rằng tỷ số EI/EA phải duy trì không đổi

Đất xung quanh hố đào được mô hình bằng 2 loại phần tử tam giác là phần tử 6 nút và phần tử 15 nút

Phần tử tam giác 15 nút là một phần tử rất chính xác đã tạo ra các kết quả ứng suất chất lượng cao cho những vấn đề khó khăn, ví dụ như trong việc tính toán sụp đổ đối với đất

không nén được Việc sử dụng phần tử tam giác 15 nút dẫn đến việc sử dụng bộ nhớ tương đối cao, tính toán và vận hành tương đối chậm Do đó một loại đơn giản hơn là

sử dụng các phần tử sẵn có để dùng

Phần tử tam giác 6 nút là một phần tử khá chính xác cho kết quả tốt trong các phân tích biến dạng tiêu chuẩn, với điều kiện phải sử dụng đủ số phần tử Tuy nhiên, cần thận trọng khi sử dụng với các mô hình đối xứng trục hoặc trong những trường hợp có thể xảy ra sự cố, như tính toán tải trọng hoặc phân tích an toàn bằng phương pháp giảm bớt

φ, c Rất nhiều lỗi hoặc các yếu tố an toàn được dự đoán quá mức mà những yếu tố đó được sử dụng từ phần tử 6 nút Trong những trường hợp này, việc sử dụng các phần tử

15 nút được ưa thích hơn

Một phần tử 15 nút có thể được coi là một thành phần của bốn phần tử 6 nút, vì tổng số nút và điểm ứng suất bằng nhau Tuy nhiên, một phần tử 15 nút mạnh hơn 4 phần tử 6 nút

Hình 2.12 Vị trí các nút và điểm ứng suất trong các phần tử của đất

Mô hình đất được sử dụng trong phân tích là mô hình Mohr-Coulomb Thực tế Mô hình Mohr Coulomb là các dạng mô hình dẻo đàn hồi một cách hoàn toàn, một sự kết hợp của định luật Hooke và dạng tổng quát các tiêu chuẩn phá hoại của Coulomb Mô hình này liên quan đến 5 tham số, cụ thể là hai tham số đàn hồi từ định luật Hooke (mô đun đàn hồi E và hệ số Poisson ʋ), hai tham số từ tiêu chuẩn phá hoại của Coulomb (góc nghiêng φ, lực dính c) và góc dẻo ψ

2.3 Bài toán phân tích ngược

Bên cạnh việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn làm công cụ thiết kế hệ kết cấu chắn giữ trong bài toán địa kỹ thuật, phương pháp này cũng được sử dụng để phân tích ngược (back analysis) trong quá trình thi công Trong đó, các thông số thực tế của bài toán được cập nhật (như điều kiện địa chất, kết cấu chắn giữ, v.v.) sao cho kết quả phân tích khớp với kết quả đo được ngoài hiện trường, đặc biệt là thông số chuyển vị tường

và sụt lún của đất xung quanh Dựa vào kết quả của bài toán phân tích ngược, ta có thể phán đoán được ứng xử của đất và tường chắn trong quá trình thi công tiếp theo, hay thậm chí là kiểm chứng tính hữu hiệu của 1 mô hình đất cụ thể Hiện nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bài toán phân tích ngược đã được công bố Dưới đây là

2 trong số những công trình tiêu biểu cho bài toán hố đào sâu:

2.3.1 Hố đào sâu trong đất sét

Aswin et al (2010) đã sử dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng ứng xử của đất và tường trong quá trình thi công phần hầm của tòa nhà Trung Tâm Thương Mại Đài Bắc (TNEC) Tác giả đã sử dụng kết quả quan trắc để kiểm chứng rất nhiều mô hình đất Hai trong số các mô hình là mô hình Mohr-Coulomb và mô hình Hardening Soil sẽ được tổng hợp lại như sau:

2.3.1.1 Tòa nhà Trung Tâm Thương Mại Đài Bắc

Cấu trúc của TNEC là một tòa nhà 18 tầng với 5 tầng hầm Độ sâu của hố đào là 19,7m, với kích thước của tường chắn bê tông cốt thép dày 90cm và sâu 35m Mực nước ngầm

ở độ sâu 2,0m dưới mặt đất (GL-2,0m) Việc thi công hố đào được hoàn thành trong bảy giai đoạn Hình 3.1 cho thấy trình tự thi công của hố đào và cấu trúc tầng hầm

Theo khảo sát vị trí xây dựng, điều kiện địa tầng tại khu vực có thể được mô tả như sau (Hình 1): Lớp đầu tiên là đất sét dẻo mềm (CL), khoảng từ mặt đất (GL) 0,0m đến GL-5,6m và có giá trị N khoảng 2 ~ 4 Lớp thứ hai, từ GL-5.6m đến GL-8.0m, cát hạt mịn dẻo mềm với giá trị N từ 4 ~ 11 và ' = 28° Lớp thứ ba, từ GL-8.0m đến GL-33.0m, lại

là đất sét dẻo mềm (CL) có giá trị N khoảng 2 ~ 5 và PI nằm trong khoảng từ 9 ~ 23, với giá trị trung bình là 17, lớp này là lớp có ảnh hưởng nhất đến ứng xử đào của đất Lớp thứ tư, từ GL-33.0m đến GL-35.0m, là cát hạt mịn dẻo vừa với giá trị N từ 22 - 24

và '= 32° Lớp thứ năm là đất sét dẻo vừa, khoảng từ GL-35.0m đến GL-37.5m, giá trị

N từ 9-11 Lớp thứ sáu là cát hạt mịn dẻo vừa đến dẻo ít hoặc cát hạt bụi; dao động từ GL-37,5m đến GL-46,0m, N = 14 ~ 37 và '= 32° Dưới lớp thứ sáu là lớp sỏi Chingmei chặt và N trên 100

Hình 2.13 Mô tả sơ lược trình tự thi công hố đào và các lớp đất dưới đáy hố đào Hình 2.14 cho thấy sự biến thiên của hàm lượng nước và hệ số rỗng tại công trình với chiều sâu thu được từ Ou et al (1998), cùng với dữ liệu thử nghiệm được tiến hành gần đây (Teng 2010) Hình 2.15 cho thấy các giá trị của chỉ số nén và chỉ số nở thu được từ

Ou et al (1998), cùng với dữ liệu thử nghiệm được tiến hành gần đây Hình 3.16 (a) cho thấy sự biến thiên của OCR với độ sâu Như thể hiện trong hình này, đất sét ở độ sâu dưới 12m (tức là GL-12) có thể được coi là đất sét cô kết bình thường và trên GL-12m được cô kết quá mức Hình 2.16 (b) cho thấy sự biến thiên của sức kháng cắt không thoát nước từ thí nghiệm UU, thí nghiệm cắt cánh hiện trường thí nghiệm CK0U-AC, thí nghiệm CK0U-AE và với các dữ liệu thử nghiệm mới được tiến hành gần đây (Teng 2010)

Hình 2.14 Sự biến thiên của (a) hàm lượng nước và

(b) hệ số rỗng ban đầu ứng với độ sâu

Hình 2.15 Sự biến thiên của chỉ số nén (a) và (b) chỉ số nở ứng với độ sâu