Nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh đồng tháp

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp II.. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu hiện tượng lún đường đầu cầ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS TS MAI DI TÁM

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngày 27 tháng 08 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch hội đồng: PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS TS NGUYỄN VĂN CHÁNH PGS TS NGUYỄN MINH TÂM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

     

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố Mã số: 60.58.30

I TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp

II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Luận văn nghiên cứu hiện tượng lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp Nhiệm vụ cụ thể:

1 Nghiên cứu tổng quan hiện tượng lún đường đầu cầu

2 Khảo sát hiện trạng toàn bộ đường đầu cầu trên toàn Tỉnh, thu thập hồ sơ thiết kế, hồ sơ địa chất, hồ sơ duy tu sửa chữa, và đo đạc cao độ hiện hữu của

16 cầu phân bố trên toàn tỉnh

3 Phân tích lún của 16 cầu bằng phương pháp giải tích

4 Phân tích xác định bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trên toàn tỉnh Đồng Tháp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 17 tháng 08 năm 2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 17 tháng 06 năm 2016

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG

TP HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016

TS TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG TS LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS TS NGUYỄN MINH TÂM

LỜI CẢM ƠN

Lời cảm ơn đầu tiên và quan trọng nhất em xin gửi đến Thầy hướng dẫn chính

TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng, bộ môn Cầu Đường, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Thầy là người đã đã truyền đạt cho

em niềm đam mê nghiên cứu, dạy em rất nhiều kiến thức, và cho em rất nhiều cảm xúc trong học tập Với sự quan tâm, giúp đỡ thường xuyên của Thầy là một động lực rất lớn giúp em hoàn thành tốt luận văn

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ tích trong thời gian học tập tại trường

Em đã có được những số liệu chính để thực hiện luận văn trong quá trình tham gia dự án “ Nghiên cứu gia cố lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác bằng công nghệ Jet Grouting ở Đồng Tháp” Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, các Sở Ban Ngành và người dân địa phương ở Đồng Tháp đã hỗ trợ kinh phí và kỹ thuật cho dự án

Cảm ơn tất cả các bạn trong nhóm nghiên cứu và các anh chị ở phòng thí nghiệm LAS – XD 475 đã chia sẻ kinh nghiệm và hỗ trợ em trong quá trình nghiên cứu

Cảm ơn gia đình đã luôn động viên, khuyến khích, và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài Nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác

trên toàn tỉnh Đồng Tháp

Lún đường đầu cầu đã và đang là hiện tượng phổ biến trong nhiều năm qua ở Tây Nam Bộ nói chung, với Đồng Tháp nói riêng Giải pháp khắc phục hiện tại là

bù lún nhưng chưa giải quyết được triệt để và bền vững Nghiên cứu được thực hiện

để tìm hiểu về bản chất của hiện tượng lún và dự báo khối lượng bù lún đường đầu cầu trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh 16 cầu thuộc 4 phía khác nhau được thu thập hồ sơ lưu trữ, khảo sát hiện trạng, đo đạc cao độ, và thu thập số liệu do địa phương cung cấp để phân tích lún bằng phương pháp giải tích Kết quả cho thấy: (1) đất đắp sau mố và tải trọng xe không phải là nguyên nhân gây lún; (2) lún cố kết của lớp đất yếu bên dưới tải trọng đắp là nguyên nhân chính gây nên hiện tượng lún đường đầu cầu trên toàn tỉnh; (3) sử dụng bản quá độ dài 3 m để giảm lún và chuyển

tiếp độ cứng giữa đường và cầu là không khả thi; (4) U(1) bằng 26% U(15), so với

U(15) thì U(5) gần 60%, U(6-10) hơn 20%, và U(11-15) gần 20%; (5) khối lượng

bù lún năm đầu khai thác với các cầu phía bắc là 0,05 m/năm, cầu phía tây và phía đông 0,1 m/năm, cầu phía nam tối thiểu 0,15 m/năm

SUMMARY OF THESIS

Topic Investigation on the nature of excessive settlememt of bridge approaching

embankments in service in Dong Thap province

Excessive settlement of bridge approaching embankments in service has occurred for years in the Mekong Delta, particularly in Dong Thap province Asphalt used to raise the elevation of road surfaces to the designed elevation was the current technique to treat the settlement but is still ineffective and less sustainable This study investigated the nature of excessive settlement and estimate asphalt quantity needed to treat the settlement of bridge approaching embankments

in Dong Thap province 16 bridges in the East, West, South, and North of the province were surveyed, and collected data for settlement analyses The results indicate that (1) fill materials for the embankments and truck load mitigating minimally settlement; (2) consolidation settlement of soil clay layers underneath the embankments mainly causing excessive settlement; (3) short approaching slab of 3

m in length inaffecting settlement reduction; (4) U(1) 26% of U(15), U(5) 60% of

U(15), U(6-10) 20% of U(15), and U(11-15) 20% of U(15); (5) Compensated

asphalt thicknesses for the first year after this study done were 0,05, 0,1, and 0,15 m for bridges in the North, West, and the East, respectively

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU BẢN CHẤT HIỆN TƯỢNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN TOÀN TỈNH ĐỒNG THÁP” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Các số liệu trong luận văn là số liệu trung thực

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này

MỤC LỤC

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU 5

2.1 Do khảo sát địa chất 5

2.2 Do thiết kế 5

2.3 Nguyên nhân do thi công 6

2.4 Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn vận hành và bảo trì 7

3 ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU 7

4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 8

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 9

7 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 9

8 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 9

9 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN 9

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

1.1.LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐỘ LÚN 11

1.1.1 Độ lún tức thời hay độ lún đàn hồi 11

1.1.2 Xác định độ lún cố kết 14

1.1.3 Lún từ biến 18

1.2 ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT 20

1.2.1 Ứng suất do trọng lượng bản thân 20

1.2.2 Ứng suất do tải trọng ngoài hình băng 21

CHƯƠNG 2:NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ ĐO ĐẠC CÁC CÔNG TRÌNH CẦU THUỘC TỈNH ĐỒNG THÁP 25

2.1 GIỚI THIỆU 25

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25

2.2.1 Phương pháp xác định tính nén lún của đất trong phòng thí nghiệm 25

2.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN 30

2.3.1 Công tác thị sát 30

2.3.2 Công tác thu thập tài liệu 30

2.3.3 Công tác đo vẽ hiện trạng 32

2.4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

2.4.1 Thực trạng vị trí nghiên cứu 34

2.4.2 Địa chất 39

2.4.3 Tải trọng và hiện trạng cầu 44

2.4.4 Độ lún thực tế 46

2.5 TÓM TẮT CHƯƠNG 48

CHƯƠNG 3:PHÂN TÍCH BẢN CHẤT HIỆN TƯỢNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU ĐANG KHAI THÁC TRÊN TOÀN TỈNH ĐỒNG THÁP 50

3.1 GIỚI THIỆU 50

3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 50

3.2.1 Phân tích lún nền đường 50

3.2.2 Phân tích lún S c , với tải trọng phân bố theo lý thuyết nền đàn hồi tuyến tính 51

3.2.3 Độ cố kết nền đất yếu theo thời gian 52

3.3 THÔNG SỐ PHÂN TÍCH 54

3.3.1 Vị trí nghiên cứu 54

3.3.2 Địa chất 54

3.3.3 Tải trọng thiết kế 54

3.4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54

3.4.1 Tác động của đất đắp sau mố 54

3.4.2 Tác động của tải trọng xe 55

3.4.3 Ảnh hưởng của lớp đất yếu bên dưới tải trọng đắp 55

3.5 TÓM TẮT CHƯƠNG 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

1 TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 63

2 KIẾN NGHỊ 64

3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 64

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

a - khoảng cách từ vai đường đến chân taluy (m)

a v - hệ số nén lún

B - bề rộng mặt đường (m)

B’ - kích thước ngang nhỏ nhất của móng (m)

B nền - bề rộng nền đường (m)

B 1 – khoảng cách từ tim nền đường đến vai đường (m)

B 2 - khoảng cách từ vai đường đến mép lề gia cố (m)

b - khoảng cách từ tim đường đến vai đường (m)

E - mô đun đàn hồi (kN/m2)

e 0 - hệ số rỗng ban đầu của lớp đất

e 1 - hệ số rỗng tương ứng với cấp áp lực σ 1

e 2 - hệ số rỗng tương ứng với cấp áp lực σ 2

e p - hệ số rỗng tương ứng với áp lực cố kết trước σ p

H 0 - chiều dày ban đầu của lớp đất yếu có tính nén lún lớn (m)

H - chiều sâu thoát nước cố kết (m)

h n - chiều sâu mực nước ngầm (m)

I p - hệ số ảnh hưởng của chuyển vị đứng

I - hệ số phân bố tải trọng theo phương đứng

S t - độ lún theo thời gian (m)

s i - diện tích của loại vật liệu thứ i (m2)

T v - nhân tố thời gian

t 1 - thời điểm bắt đầu giai đoạn cố kết thức cấp

t 2 - thời điểm bất kỳ sau t1

α 1 - góc hợp bởi tim đường với mép lề gia cố và chân taluy tại độ sâu Z

α 2 - góc hợp bởi tim đường với chân taluy tại độ sâu Z

γ - trọng lượng riêng của đất (kN/m3)

γ e - trọng lượng riêng trung bình của các loại vật liệu

γ i - trọng lượng riêng lớp đất thứ I (kN/m3)

γ w - trọng lượng riêng của nước (kN/m3)

θ 0 - góc hợp bởi bề rộng nền đường và chiều sâu (rad)

μ 0, μ 0 - hệ số phụ thuộc vào chiều rộng, chiều sâu đặt móng, và chiều dày

đáy móng

σ ’

p - áp lực cố kết trước (kN/m3)

σ ’

v0 - ứng suất hữu hiệu bản thân (kN/m3)

Δσ - ứng suất của tải trọng đắp (kN/m2)

φ - góc ma sát trong của đất (độ)

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Lún đường đầu cầu (Nguồn internet) 3

Hình 1: Lún đường đầu cầu trên tỉnh Đồng Tháp 4

Hình 1.1: Nguyên lý tính toán độ lún cố kết cho đất cố kết trước (Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015 từ nguồn Holtz and Kovacs, 1981) 16

Hình 1.2: Sơ đồ xác định hệ số từ biến Cα (Das 2010) 19

Hình 1.3: Tải trọng nền đắp phân bố dạng hình chữ nhật (Venkataramaiah 2006) 23

Hình 1.4: Tải trọng nền đắp phân bố dạng hình thang (Das 2010) 23

Hình 1.5: Giá trị hệ số phân bố tải trọng thẳng đứng dưới nền đường (Holtz and Kovacs 1981) 24

Hình 2.1: Phương pháp xác định ứng suất cố kết trước (Das 2010 từ nguồn Casagrande 1936) 27

Hình 2.2: Mối quan hệ giữa e-log σ’ (Châu Ngọc Ẩn 2012) 29

Hình 2.3: Dụng cụ đo cao độ 33

Hình 2.4: Cấu tạo máy thủy bình 33

Hình 2.5: Vị trí các tuyến đường nghiên cứu (google map) 36

Hình 2.6: Hiện trạng lún đường đầu cầu trên tỉnh Đồng Tháp 38

Hình 2.7: Độ lún, Sn, tại thời điểm hiện tại, t, tại vị trí cách mố 3 m 47

Hình 3.1: Mô hình phân tích lún với tải trọng phân bố theo lý thuyết nền đàn hồi 53

Hình 3.2: Độ lún cố kết, Sc và độ lún thực tế, Sn ở thời điểm hiện tại, t tại mặt cắt cách mố 3 m 57

Hình 3.3: Mối quan hệ chiều cao đắp, Hđắp, và độ lún cố kết, Sc, sau 15 năm tại mặt cắt cách mố 3 m 57

Hình 3.4: Mối quan hệ Sc với độ cố kết, U, theo thời gian tại mặt cắt cách mố 1 m 59

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Hệ số Poisson của một số loại đất (Whitlow 1997) 13

Bảng 1-2: Thừa số ảnh hưởng IP đối với chuyển vị thẳng đứng do nén đàn hồi lớp đất có chiều dày vô hạn (Whitlow 1997) 13

Bảng 2-1: Đặc trưng cơ lý đất nền tại các vị trí nghiên cứu 40

Bảng 2-2: Thông số đặc trưng của hiện trạng thiết kế 45

Bảng 3-1: Số lần bù lún theo thời gian 60

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Tỉnh Đồng Tháp thuộc Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích tự nhiên khoảng 3.374 km2 (Ủy ban nhân dân tỉnh Đống Tháp 2012) Đồng Tháp là một tỉnh nông nghiệp đã và đang tập trung đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế Tuy nhiên, cơ cấu dịch chuyển vẫn còn chậm so với mong muốn Về giao thông vận tải với đặc điểm chung của vùng ĐBSCL, tỉnh Đồng Tháp đang tồn tại hai phương thức vận tải thủy và bộ Mạng lưới giao thông đan xen bởi các sông, kênh, và rạch tạo nên hình thái giao thông phức tạp Đồng Tháp đang đẩy mạnh phát triển kinh tế

- xã hội, lấy nền tảng là nông nghiệp, và chọn lĩnh vực công nghiệp – dịch vụ làm mũi nhọn để đột phá Vì vây, Đồng Tháp muốn tạo được sự tăng tốc về nhịp độ tăng trưởng thì cần phải ưu tiên đầu tư phát triển kết cấu hạ tầng kỹ thuật đặc biệt là hạ tầng giao thông vận tải (Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp 2012)

Trong những năm gần đây, tình trạng lún hai đầu cầu diễn ra khá phổ biến và phức tạp Hiện tượng lún sụt này xảy ra không những ở Việt Nam mà ngay cả các nước phát triển trên thế giới như Nhật Bản, Trung Quốc, Đức, và Pháp (Công ty CP

ĐT XD Việt Bách 2012) Tại Việt Nam, lún đầu cầu xảy ra ở toàn khu vực miền Nam nói chung và ở Đồng Tháp nói riêng Lún sụt xảy ra cả với các cầu lớn như cầu Cần Thơ, cầu Phú Mỹ, cầu Thủ Thiêm, và cầu nhỏ như cầu trên Đại Lộ Đông Tây, cầu Văn Thánh 2, cầu Trìa, cầu Đồng Niên, cầu Phú Lương, v.v như Hình 1 (Dương Ngọc Hải 2007, Quốc Anh 2011)

Qua quá trình khảo sát trên toàn bộ các tuyến đường tỉnh, Đồng Tháp có 74 cầu bê tông cốt thép Hầu hết các đường đầu cầu đang sử dụng đều xảy ra tình trạng lún đầu cầu (Hình 2) Trong đó, các tuyến đường thuộc phía nam lún nhiều hơn và nghiêm trọng hơn các phía còn lại Hầu hết các cầu đều đã được bù lún bằng những lớp bê tông nhựa Tuy nhiên, một số cầu chưa bù lún kịp thời xe qua cầu phải giảm tốc độ hoặc bị xóc mạnh

Hiện tượng lún và lún không đều của nền đường ô tô tại khu vực tiếp giáp với

mố cầu gây nên không ít ảnh hưởng xấu đối với công trình giao thông cả về mỹ quan lẫn điều kiện xe chạy Lún không đều trên nền đường đắp cao là sự thay đổi cao độ đột ngột tại khu vực mố và tạo thành điểm gãy trên trắc dọc Lún đầu cầu là nguyên nhân giảm năng lực thông hành, gây cảm giác khó chịu cho người tham gia giao thông, gây hư hỏng xe cộ, phá hỏng hàng hóa, phát sinh tải trọng xung kích tác dụng lên mố cầu, tốn kém về kinh phí cho công tác duy tu bảo dưỡng sửa chữa, và gây mất an toàn giao thông (Nguyễn Hữu Trí 2011)

Hiện nay, Đồng Tháp chưa nghiên cứu đánh giá về hiện trạng và nguyên nhân hiện tượng lún đường đầu cầu đang xảy ra khá phổ biến trên địa bàn đường tỉnh Theo nguồn sở Giao thông Đồng Tháp, bù lún bằng bê tông nhựa (có cầu phải trải cấp phối đá dăm) là giải pháp để không làm thay đổi vận tốc đột ngột do lún gây ra Quá trình bù lún không theo chu kỳ hay kế hoạch cụ thể Vì vậy, xe qua cầu xảy ra tình trạng xóc mạnh gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông Giải pháp bù lún có ưu điểm không làm cản trở giao thông trong quá trình duy tu sửa chữa nhưng những vết dặm vá trên mặt đường làm mất thẩm mỹ của cầu Đặc biệt, bù lún không phải là biện pháp giải quyết triệt để được hiện tượng lún sụt đường đầu mà chỉ là giải pháp tình thế

Vì vậy, nghiên cứu này tập trung phân tích, đánh giá tổng quan nguyên nhân hiện tượng lún đường đầu cầu, và đưa ra chu kỳ bù lún để đảm bảo êm thuận cho xe lưu thông trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp Đề tài sẽ góp phần cho việc nghiên cứu các giải pháp xử lý triệt để hiện tượng lún đường đầu cầu để thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội của Tỉnh

Hình 2: Lún đường đầu cầu trên tỉnh Đồng Tháp

2 TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG LÚN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU

2.1 Do khảo sát địa chất

Khảo sát địa chất là công việc rất quan trọng và luôn luôn phải thực hiện trong việc thiết kế xây dựng công trình Kết quả của khảo sát địa chất sẽ đánh giá rõ được tình trạng nền đất bên dưới công trình Dựa trên kết quả khảo sát địa chất, các phương án thiết kế nền hợp lý sẽ được lựa chọn để đảm bảo khả năng chịu tải của công trình bên trên Tuy nhiên, sự bất cẩn, thiếu kinh nghiệm, và thiết bị lạc hậu lỗi thời dẫn đến sai lệch số liệu địa chất khu vực của các đơn vị điều tra khảo sát là nguyên nhân dẫn đến những kết quả số liệu còn thiếu và chưa đủ độ tin cậy để đưa vào tính toán Đây là nguyên nhân dẫn đến kết quả tính toán sai với thực tế (Nguyễn Thị Thu Hằng 2008, Nguyễn Văn Minh 2011)

2.2 Do thiết kế

2.2.1 Phương pháp xử lý nền đất yếu không hiệu quả hoặc không xử lý làm nền

đường dẫn sau mố tiếp tục lún ngay sau khi công trình được đưa vào sử

dụng

Lún đường đầu cầu về bản chất do phần cầu có độ cứng lớn hơn nhiều lần độ cứng của phần đường dẫn vào cầu Hiện nay, nhiều giải pháp xử lý nền được sử dụng tùy theo điều kiện địa chất, các yêu cầu về kinh tế, và kỹ thuật Trong đó phương pháp thiết kế theo nguyên tắc cố kết trước như sử dụng bấc thấm hoặc giếng cát được áp dụng rộng rãi

Phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm hoặc giếng cát để tăng tốc độ lún Khi đưa công trình vào khai thác, độ lún đạt được 90% tổng độ lún hoặc độ lún còn lại nằm trong khoảng cho phép trong quy định (Dương Ngọc Hải 2007)

Nhưng cầu Đồng Niên và cầu Phú Lương đã áp dụng bấc thấm để xử lý đất yếu Sau khi khai thác, cầu Đồng Niên có độ lún thực tế đạt từ 2,5 m đến 3,3 m lớn hơn độ lún tổng cộng dự kiến là 1,7 m Cầu Phú Lương không đạt hiệu quả, sau một thời gian sử dụng đất nền vẫn tiếp tục bị lún Nguyên nhân của hiện tượng này là do:

- Bản thân việc dự báo độ lún tổng cộng không chính xác và khó khăn do khoảng cách nhất định giữa tính toán lý thuyết và giữa các thông số đầu vào (Dương Ngọc Hải 2007)

- Quá trình đóng giếng cát, bấc thấm gây xáo trộn làm phá hoại cấu trúc đất yếu vốn có và làm tăng hệ số nén chặt dẫn đến tăng độ lún (Dương Ngọc Hải 2007)

- Không dự đoán được mức độ làm việc của bấc thấm ví dụ như bấc thấm bị tắc, gãy, hoặc đứt trong quá trình thi công gây mất hiệu quả của bấc thấm

2.2.2 Sử dụng vật liệu đắp không thích hợp

Quá trình thi công nền đường thường sử dụng vật liệu đất đắp địa phương Vì vậy, chất lượng của đất đắp không tốt làm cho bản thân nền đắp bị lún Thiếu sót này là do bản thân từ các đồ án thiết kế không quy định rõ ràng về loại cấp phối sử dụng, về tần suất, và vị trí kiểm tra độ chặt tại khu vực đường đầu cầu (Nguyễn Thị

Thu Hằng 2008, Sở GTVT Bình Định 2013, Nguyễn Văn Minh 2011)

2.2.3 Thiết kế bản dẫn đầu cầu không hiệu quả

Sự khác biệt về độ cứng giữa đường và cầu gây nên hiện tượng thay đổi vận tốc đột ngột cho người tham gia giao thông Bản quá độ hoặc sàn giảm tải được thiết kế theo một độ nghiêng nhất định để chuyển tiếp dần độ cứng giữa hai bộ phận đường và cầu tại đường đầu cầu Cầu lớn yêu cầu sàn giảm tải hoặc bản quá độ phải lớn (Sở GTVT Bình Định 2013) Hiện nay tại khu vực ĐBSCL, biện pháp sàn giảm tải có khoảng 19% và bản quá độ dài từ 4 m đến 6 m có khoảng 65% (Phan Quốc Bảo 2015) Một số công trình khác được khảo sát bản quá độ dài từ 5 m đến 10 m, chiều dày thường từ 0,2 m đến 0,3 m Chiều dài bản quá độ quá ngắn, bố trí cốt thép khá mảnh sẽ không chịu được tác động của tải trọng dẫn đến nứt gãy kéo theo vị trí tiếp giáp bị sụt lún (Hà Văn Dũng 2013)

2.3 Nguyên nhân do thi công

Công tác lu lèn nền đường là công việc quan trọng nhất của quá trình thi công nền mặt đường Các loại vật liệu đắp nền mặt đường cần phải đảm bảo được độ chặt tối ưu để không bị biến dạng trong quá trình khai thác Để đảm bảo được độ chặt

yêu cầu của các loại vật liệu phải sử dụng những loại lu có tải trọng lớn và có tính chất đặc thù (như lu rung cho các vật liệu cấp phối) Việc thi công mố trước và đắp đất sau sẽ làm hạn chế không gian sau mố Thiết bị đầm chặt chuyên dụng không thể sử dụng tại những vị trí tiếp giáp với mố vì sẽ ảnh hưởng tới kết cấu mố Vì vậy, vật liệu đắp sau mố cần phải được san thành từng lớp nhỏ để đầm nén bằng thiết bị đầm thủ công

Tuy nhiên, trên thực tế các đơn vị thi công không đáp ứng được yêu cầu Qúa trình thi công cẩu thả, không chuyên nghiệp, và thiếu thiết bị chuyên dụng của những đơn vị không có năng lực đã không đảm bảo được độ chặt của vật liệu theo yêu cầu gây biến dạng trong quá trình khai thác (Nguyễn Thị Thu Hằng 2007, Sở GTVT Bình Định 2013, Nguyễn Văn Minh 2011)

2.4 Nguyên nhân liên quan đến giai đoạn vận hành và bảo trì

Sự thâm nhập của nước bề mặt là nguyên nhân gây nên các điểm xói giữa bản quá độ và mố cầu hoặc vị trí tường cánh Sự thâm nhập của nước mặt kết hợp với

độ đầm chặt của đất đắp không đạt yêu cầu gây nên xói lòng mố Nguyên nhân là do quá trình thi công khe co giãn không đảm bảo hoặc do quá trình bảo dưỡng khe co giãn không tốt của đơn vị quản lý đường (Nguyễn Văn Minh 2011)

Ngoài ra, công tác bảo trì hệ thống thoát nước không tốt để xảy ra tình trạng nhiều ống nước bị tắc nghẽn và đứt gãy trong quá trình sử dụng Nếu công tác bảo trì không khắc phục kịp thời sẽ là nguyên nhân cho nước thấm xuống nền đắp gây

ra lún (Nguyễn Văn Minh 2011)

Ảnh hưởng của xói mòn khối đất đắp dẫn đến hiện tượng lún cục bộ đất đắp sau mố Xói lòng mố tạo ra lỗ hổng ngay tại mặt trong của tường thân mố làm cho

mố cầu bị dịch chuyển Nếu lỗ hổng phát triển dưới bản quá độ dẽ dẫn đến sự thay

đổi sơ đồ làm việc gây nứt, vỡ, hoặc gãy bản quá độ (Nguyễn Văn Minh 2011)

3 ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU

Lún đường đầu cầu đang để lại những hậu quả nghiêm trọng cho xã hội hiện nay Sự chênh lệch cao độ giữa đường và cầu làm mất êm thuận, giảm tốc độ cho xe

lưu thông, tăng lực xung kích tác dụng lên mố, và ảnh hưởng đến vấn đề an toàn, tâm lý cho người lái và hành khách trên xe Lún đầu cầu ảnh hưởng tới mỹ quan của cầu, kinh tế, chính trị của địa phương, và làm mất uy tín của ngành giao thông đối với người dân

Trước tình trạng hiện tượng lún đầu cầu xảy ra phổ biến trên toàn tỉnh Đồng Tháp và biện pháp khắc phục chỉ là bù lún Quá trình bù lún không theo chu kỳ nhất định gây mất êm thuận cho xe lưu thông qua cầu Hiện tại, Đồng Tháp chưa có báo cáo chính thức nào về tình trạng lún đang xảy ra, nguyên nhân gây lún, kinh phí duy

tu sửa chữa, và kế hoạch bù lún cụ thể cho các tuyến đường

Vì vậy, việc nghiên cứu hiện trạng để đánh giá một cách tổng quan hệ thống hóa các nguyên nhân của hiện tượng lún đường đầu cầu đang khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp và đưa ra được chu kỳ bù lún để đảm bảo quá trình lưu thông của phương tiện là việc làm cần thiết và có ý nghĩa Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở khoa học để đưa ra biện pháp khắc phục cho những cây cầu cũ và tránh tình trạng xảy ra tương tự cho những cầu mới hiện nay

4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu trong

quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp và đưa ra chu kỳ bù lún trong thời gian còn lại của quá trình khai thác

Để đạt được mục tiêu chính thì đề tài thực hiện các mục tiêu cụ thể như sau:

(1) Nghiên cứu tổng quan hiện tượng lún đầu cầu;

(2) Khảo sát hiện trạng đường đầu cầu của các tuyến đường trên toàn Tỉnh Từ đó, lựa chọn 16 cầu để nghiên cứu;

(3) Thu thập hồ sơ thiết kế, hồ sơ địa chất, hồ sơ duy tu sửa chữa của 16 cầu đang xảy ra lún trên tỉnh Đồng Tháp;

(4) Đo đạc hiện trạng của 16 cầu;

(5) Phân tích, tính toán lún bằng phương pháp giải tích cho 16 cầu nghiên cứu; (6) Tổng hợp, phân tích nguyên nhân hiện tượng lún đường đầu cầu đang khai thác trên toàn tỉnh và đưa ra chu kỳ bù lún trên toàn tỉnh Đồng Tháp

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp khảo sát hiện trường kết hợp nghiên cứu lý thuyết được sử dụng

để đạt được mục tiêu của đề tài Việc nghiên cứu bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu được thực hiện trên cơ sở phân tích lún bằng phương pháp giải tích sử dụng các

số liệu do nhóm nghiên cứu trực tiếp khảo sát đo đạc và có so sánh với thực tế

6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu thu thập dữ liệu liên quan đến hiện tượng lún sụt đường đầu cầu và phân tích, đánh giá các hiện tượng lún sụt đường đầu cầu của

16 cầu phân bố trên toàn bộ tỉnh Đồng Tháp

7 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả dự kiến của đề tài là phân tích bản chất hiện tượng lún đường đầu cầu đang trong quá trình khai thác trên toàn tỉnh Đồng Tháp và đưa ra chu kỳ bù lún của

những vị trí nghiên cứu

8 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài hoàn thành sẽ là nguồn tài liệu giúp người dân cũng như các đơn vị liên quan hiểu rõ hơn về bản chất của hiện tượng lún đường đầu cầu trên tỉnh Đồng Tháp Vì vậy, các giải pháp hiệu quả, đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật, và kinh tế

sẽ được đề xuất để áp dụng vào xử lý hiện tượng lún sụt này

9 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Nội dung luận văn được trình bày trong ba chương và ba phụ lục Chương mở đầu giới thiệu về các vấn đề liên quan đến đề tài, mục tiêu, và phương pháp nghiên cứu Chương 1 trình bày các cơ sở lý thuyết được ứng dụng trong quá trình nghiên cứu Qúa trình nghiên cứu hiện trạng và đo đạc các công trình cầu được trình bày ở Chương 2 Phân tích những nguyên nhân ra hiện tượng lún đường đầu cầu đang trong quá trình khai thác được thực hiện ở Chương 3 Phần kết luận đưa ra những

kết luận chính từ quá trình nghiên cứu, một số kiến nghị, và hướng nghiên cứu tiếp theo

Phụ lục trình bày tổng quan hiện tượng lún đường đầu cầu và các phương pháp phân tích lún (Phụ luc A), số liệu khảo sát hiện trạng và đo đạc chi tiết của quá trình nghiên cứu (Phụ lục B), và kết quả phân tích lún chi tiết của 16 đường đầu cầu (Phụ lục C)

Tổng độ lún, S, của nền đường trên đất yếu bao gồm ba thành phần như Biểu thức (1.1): độ lún tức thời, S i ; độ lún cố kết, S c ; độ lún từ biến, S s (Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015, Das 2010, Phan Hồng Quân 2006)

1.1.1 Độ lún tức thời hay độ lún đàn hồi

Lún đàn hồi là biến dạng xảy ra ngay sau khi đặt tải mà không có sự thay đổi nào về độ ẩm của đất (Das 2010, Whitlow 1999, Nguyễn Quang Chiêu 2004) Lún đàn hồi do sự thoát khí hoặc biến dạng do khung hạt thường ứng vởi tải nhỏ và khi

dỡ tải khung hạt có thể phục hồi lại trạng thái ban đầu (Châu Ngọc Ẩn 2012, Venkatramaniah 2006)

Lún đàn hồi được xác định dựa trên việc xem đất dưới móng là vật thể đàn hồi Giá trị ứng suất tức thời cao nhất xảy ra ở dưới điểm đặt tải và giảm theo chiều sâu Do vậy, bài toán lún đàn hồi hay lún tức thời được mô hình hóa bằng nửa không gian đàn hồi vô hạn chịu tải trọng trên mặt (Whitlow 1997, Nguyễn Quang Chiêu 2004, Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015)

Trường hợp tải trọng phân bố đều cho móng hình chữ nhật, chuyển vị thẳng đứng bề mặt của một lớp đất có chiều sâu vô hạn (chiều dày lớn hơn hai lần chiều

rộng móng) được xác định theo biểu thức (1.2) (Whitlow 1997, Phạm Hồng Quân

2006, Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015)

' 2

E – mô đun đàn hồi (kN/m2)

I P – thừa số ảnh hưởng đối với chuyển vị đứng I P phụ thuộc vào hình

dạng và độ cứng của móng Các giá trị I P tính dựa theo lý thuyết đàn hồi đối với chuyển vị ở tâm hoặc ở góc diện chữ nhật chịu tải trọng phân bố đều như Bảng 1.2

Độ lún đàn hồi trong lớp đất mỏng áp dụng với các móng có chiều dày nhỏ hơn hai lần chiều rộng móng, độ lún xác định theo Biểu thức (1.3) (Whitlow 1997)

E   

trong đó: µ 0, µ 1 –là những hệ số phụ thuộc vào chiều rộng, chiều sâu đặt móng

và chiều dày lớp đất dưới đáy móng

Bảng 1.1: Hệ số Poisson của một số loại đất (Whitlow 1997)

Bảng 1.2: Thừa số ảnh hưởng I P đối với chuyển vị thẳng đứng do nén đàn hồi lớp

đất có chiều dày vô hạn (Whitlow 1997)

1,0

1,122 1,358 1,532 1,783 1,964 2,105 2,540 4,010

0,64

0,561 0,679 0,766 0,892 0,982 1,052 1,270 2,005

0,85

0,946 1,148 1,300 1,527 1,694 1,826 2,246 3,693

0,79

0,82 1,06 1,2 1,42 1,58 1,7 2,10 3,47

* Theo Giround (1968)

+ Theo Skempton (1951)

1.1.2 Xác định độ lún cố kết

1.1.2.1 Độ lún cố kết, S c

Lún cố kết chỉ áp dụng cho đất sét bão hòa hoặc gần bão hòa Đất cát và các loại đất có hệ số thấm lớn nước sẽ thoát ra nhanh ngay sau khi đặt tải Vì vậy, đất cát hoặc đất có hệ số thấm lớn chỉ tính lún tức thời (Venkatramaniah 2006, Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015)

Đối với đất sét hoặc đất có hàm lượng sét cao, bão hòa hay gần bão hòa nước,

độ lún diễn ra chậm vì hệ số thấm nhỏ Gia tải ban đầu được truyền toàn bộ cho áp lực nước lỗ rỗng và cần thời gian để thoát ra Hạt đất sẽ tiếp nhận dần dần áp lực gia tải khi nước thoát ra từ từ Hệ số rỗng giảm dần tương ứng theo thời gian Độ lún theo thời gian trong đất nền bằng đúng không gian rỗng của đất nền mất đi Đây là quá trình cố kết sơ cấp của đất sét yếu (Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015)

Độ lún của nền đất yếu được tính toán dựa trên kết quả thí nghiệm nén lún cố kết một chiều (Oedmeter – phụ lục) Công thức tính lún tùy thuộc vào lịch sử của đất xác định thông qua tỉ số cố kết trước OCR Tỷ số cố kết OCR là tỉ số giữa áp lực

' 0

log1

Với trường hợp đất cố kết thường, OCR = 1, hoặc đất chưa cố kết, OCR < 1,

S c xác định theo Biểu thức (1.7) (22 TCN 262 – 2000, Trần Nguyễn Hoàng Hùng 2015)

' 0

' 0

log1

Trong đó: H 0 - chiều dày ban đầu của lớp đất yếu có tính nén lún lớn (m);

e 0 - hệ số rỗng ban đầu của lớp đất;

C c - chỉ số nén lún;

C r - chỉ số nén lại;

σ’ v0 - ứng suất bản thân có hiệu ban đầu ở điểm giữa lớp đất xét đến (kN/m3);

σ’ p - ứng suất cố kết trước có hiệu ở điểm giữa lớp đất đang xét;

Δσ - áp lực đứng có hiệu thêm vào do gia tải truyền đến điểm giữa lớp

đất đang xét

Chú ý rằng độ lún S c là độ lún mà nền đất đã đạt độ cố kết 100% dưới cấp gia

tải Δσ

Hình 1.1: Nguyên lý tính toán độ lún cố kết cho đất cố kết trước (Trần Nguyễn

Hoàng Hùng 2015 từ nguồn Holtz and Kovacs, 1981)

1.1.2.2 Lún cố kết theo thời gian

Việc xác định độ lún cố kết theo thời gian đối với công trình nền đường đắp trên nền đất yếu để: (i) xác định độ lún cố kết của nền đường đắp theo thời gian từ khi đưa công trình vào sử dụng; (ii) xác định độ lún cố kết còn lại từ thời điểm hiện tại đến năm thứ 15 của quá trình khai thác (3095/QĐ – BGTVT - 2013)

Độ lún cố kết theo thời gian, S t , được xác định theo lý thuyết của Terzaghi như

Biểu thức (1.8)

.

trong đó: U là độ cố kết của nền đường Độ cố kết chính là phần trăm nước

thoát ra tương ứng với một cấp tải trọng Độ cố kết U phụ thuộc vào nhân tố thời gian T v được tính theo Biểu thức 1.9 và 1.10 (Das 2010)

T U

1,781 0,933log(100 %) 100 10

v T

C - là hệ số cố kết trung bình theo phương đứng của các lớp đất yếu

trong phạm vi chiều sâu chịu lún Z a được xác định theo Biểu thức (1.12) (22 TCN

262 – 2000)

2

2

a v

i vi

Z C

h C

C vi - xác định thông qua thí nghiệm nén lún không nở hông đối với

các mẫu nguyên dạng đại diện cho lớp đất yếu i tương ứng với áp lực trung bình

(σ i

v0 +Δσ i

z )/2 mà lớp đất yếu i phải chịu trong quá trình cố kết;

H - là chiều sâu thoát nước cố kết theo phương thẳng đứng, nếu chỉ có

một mặt thoát nước phía trên thì H = Z a, nếu hai mặt thoát nước cả trên và dưới thì

H = 1/2Z a

1.1.3 Lún từ biến

Lún từ biến là sự giảm hệ số rỗng trong đất khi áp lực nước lỗ rỗng đã tiêu tan hết dưới một ứng suất không đổi Độ lún thứ cấp xảy ra sau khi lún cố kết kết thúc Lún từ biến xảy ra rất chậm trong thời gian nhiều năm (Das 2010, C.Venkataramaial 2006)

Độ lún từ biến S s được xác định theo Biểu thức (1.13) (Holtz and Kovacs

1981, Das 2010, C.Venkataramaiah 2006)

2

1

log 1

Với t 1 – thời điểm bắt đầu giai đoạn cố kết thứ 2, thường là cuối giai đoạn

cố kết thứ nhất hay được lấy ở độ cố kết 90% (năm)

t 2 – thời gian bất kỳ sau t 1 trong quá trình khai thác (năm)

C α – chỉ số nén từ biến lấy theo kết quả thí nghiệm nén cố kết một chiều như Hình 1.2 được xác định theo Biểu thức (1.14)

2

1

log

e C

t t

Hình 1.2: Sơ đồ xác định hệ số từ biến C α (Das 2010)

1.2 ỨNG SUẤT TRONG NỀN ĐẤT

Đặc điểm cơ bản của đất là cấu thành bởi hai thành phần chính: hạt rắn và lỗ rỗng, trong lỗ rỗng chứa nước và khí Ứng suất tại một điểm trong đất bao gồm hai

thành phần: ứng suất tác dụng lên khung hạt gọi là ứng suất hữu hiệu, ký hiệu là σ ’

và ứng suất tác động lên nước lỗ rỗng, ký hiệu là u

Nhiều nguyên nhân gây ra ứng suất trong đất Trong đó, các nguyên nhân thường gặp là trọng lượng bản thân đất và tải trọng công trình tác dụng lên nền đất Ứng suất trong đất liên quan chặt chẽ với biến dạng của đất gây ảnh hưởng đến việc khai thác và sử dụng công trình

1.2.1 Ứng suất do trọng lượng bản thân

Theo định đề của Terzaghi, ứng suất của một điểm trong đất gồm ứng suất hữu hiệu và áp lực nước lỗ rỗng như Biểu thức (1.15)

'

v v u

trong đó: ứng suất tổng σ v và áp lực nước lỗ rỗng u có thể đo đạc trực

tiếp hoặc tính toán được từ những bề dày các lớp đất bên trên đè xuống Trong khi

đó, ứng suất hữu hiệu σ v ’ chỉ có thể tính được mà không đo được

Ứng suất tổng do trọng lượng bản thân đất theo phương thẳng đứng tại một

điểm bất kỳ cách mặt đất một chiều sâu bằng z được tính như biểu thức (1.16)

(Châu Ngọc Ẩn 2012, Phan Hồng Quân 2006)

+ Nếu chiều dày từ mặt đất đến điểm tính ứng suất chỉ là một lớp có chiều dày

là z thì ứng suất bản thân tính theo biểu thức (1.17)

.

+ Nếu nền có nhiều lớp khác nhau với chiều dày hữu hạn và trong mỗi lớp có

γ là hằng số Gọi chiều dày lớp thứ i là h i và trọng lượng riêng tương ứng là γ i, ứng suất bản thân của nền được xác định như biểu thức (1.18)

n

+ Trong trường hợp đất có nước ngầm ở một độ sâu nào đó Ứng suất hữu hiệu của nền đất được xác định theo biểu thức (1.18)

Trong đó: h n – chiều sâu bắt đầu xuất hiện nước ngầm (m)

γ i – trọng lượng riêng của lớp đất thứ i (kN/m3)

γ w – trọng lượng riêng của nước (kN/m3)

h i – chiều dày lớp đất thứ i (m)

n – số lớp đất

u = γ w h i là áp lực nước thủy tĩnh trong nền đất

1.2.2 Ứng suất do tải trọng ngoài hình băng

Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên mặt đất có dạng phân bố một chiều trên bề

rộng b theo một quy luật xác định, chiều vuông góc kéo dài vô hạn được gọi là tải

trọng hình băng Trên thực tế các loại tải trọng dưới đáy móng tường, tải trọng nền đường đắp, và tải trọng đê đập là các dạng tải trọng hình băng thông dụng

Ứng suất do tải trọng ngoài tác dụng lên nền đất tự nhiên tại vị trí tâm móng được áp dụng theo nguyên tác của bài toán Bousiness trong biểu thức (1.20)



trong đó: I - hệ số phân bố tải trọng theo chiều sâu và phụ thuộc vào hình dạng,

kích thước của tải trọng phân bố

q = γ.h - là tải trọng ngoài tác dụng lên nền (kN/m3) a) Với tải trọng dạng hình chữ nhật (Hình 1.4)

Hệ số phân bố tải trọng đối với tải trọng hình chữ nhật được xác định theo biểu thức (1.21) (C.Venkataramaiah 2006)

1( sin )

b) Với tải trọng phân bố hình thang (Hình 1.5)

Hệ số phân bố tải trọng ngoài theo chiều sâu dạng tải trọng hình thang được xác định theo biểu thức (1.23) (Das 2010, Châu Ngọc Ẩn 2012, C.Venkataramaiah 2006)

trong đó: B 1 – Khoảng cách từ tim nền đường đến vai đường (m)

B 2 – Khoảng cách từ vai đường đến mép lề gia cố (m)

α 1 – góc hợp bởi tim đường với mép lề gia cố và chân taluy tại độ sâu

z được xác định theo biểu thức (1.24) (rad)

α 2 – góc hợp bởi tim đường với chân ta tuy tại độ sâu z được xác định

theo biểu thức (1.26) (rad)

z

1 2

B arctg z

a – khoảng cách từ vai đường đến chân taluy (m)

b – khoảng cách từ tim đường đến vai đường (m)

z – độ sâu tại vị trí tính ứng suất (m)

Hình 1.3: Tải trọng nền đắp phân bố dạng hình chữ nhật (Venkataramaiah 2006)

Hình 1.4: Tải trọng nền đắp phân bố dạng hình thang (Das 2010)

Hình 1.5: Giá trị hệ số phân bố tải trọng thẳng đứng dưới nền đường (Holtz and

Kovacs 1981)

đó, 43 cầu trên tuyến đường Tỉnh sẽ được hoàn thành vào năm 2020 (Ủy ban nhân dân tỉnh Đồng Tháp 2012)

Tuy nhiên, tình trạng lún đường đầu cầu của hệ thống cầu đã hoàn thành đang xảy ra phổ biến trên địa bàn tỉnh Vì vậy, việc khảo sát và nghiên cứu hiện trạng để tìm hiểu nguyên nhân xảy ra hiện tượng lún đầu cầu là việc cần phải thực hiện Các tài liệu hồ sơ hoàn công hoặc hồ sơ thiết kế, hồ sơ khảo sát địa chất, và hồ sơ duy tu sửa chữa cần phải thu thập để phục vụ cho nghiên cứu khảo sát Các công việc thị sát vị trí nghiên cứu, đo đạc cao độ hiện hữu để phục vụ cho nghiên cứu hiện trạng

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2.1 Phương pháp xác định tính nén lún của đất trong phòng thí nghiệm

Thí nghiệm nén cố kết Oedmeter được thực hiện trong phòng để xác định tính nén lún của đất Tính nén lún của đất là khả năng giảm thể tích của đất biểu hiện ở

sự giảm chiều cao dưới tác dụng của tải trọng ngoài Việc xác định tính nén lún của

đất bao gồm: xác định hệ số nén lún, a v , chỉ số nén, C c , áp lực tiền cố kết, σ’ p, hệ số

cố kết, C v, của đất ở độ ẩm tự nhiên hoặc hoàn toàn bão hòa nước (TCVN 4200 – 2012)

2.2.1.1 Áp lực tiền cố kết, σ’ p

Casagrande (1936) đề nghị một phương pháp đồ thị theo kinh nghiệm dựa trên đường cong e – logσ’ để xác định ứng suất tiền cố kết như trong Hình 2.1 (Das

2010, Whitlow 1999) Phương pháp này gồm những bước sau:

- Chọn điểm a có bán kính chính khúc bé nhất trên đường cong cố kết

- Vẽ đường tiếp tuyến (c) với điểm a

- Vẽ đường song song trục hoành (b) từ điểm a

- Vẽ đường phân giác (d) của góc hợp bởi hai đường (c) và (b)

- Kéo dài phần tuyến tính của đường nén ban đầu (g) giao với đường thẳng (d)

xác định được điểm có ứng suất tiền cố kết σ’ p