Phân tích, so sánh kết quả các phương pháp tính lún của công trình được xử lý bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước

Để có thể kiểm soát và dự báo được quá trình lún cố kết xảy ra, có nhiều phương pháp dự báo lún cố kết được áp dụng như: phương pháp dự báo theo giải tích, theo quan trắc, theo các thí

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

LƯU HOÀNG HUY LỘC

PHÂN TÍCH, SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CỦA CÔNG TRÌNH ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT

HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn khoa học: Cán bộ 1: TS Phạm Văn Hùng

Cán bộ 2: TS Nguyễn Minh Tâm

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM ngày…… tháng…….năm…………

Thành phần hội đồng đánh giá đề tài luận văn thạc sĩ gồm: 1………

2………

3………

4………

5………

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Lưu Hoàng Huy Lộc MSHV: 11094314

Ngày, tháng, năm sinh: 22/11/1978 Nơi sinh: Bến Tre

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số : 60 58 60

I TÊN ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH, SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CỦA CÔNG TRÌNH ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI

TRƯỚC

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

2.1 Nhiệm vụ : Phân tích và so sánh các kết quả tính lún của nền đất theo lý thuyết và

theo quan trắc thực tế của công trình được xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước Giúp cho người kỹ sư có có một cơ sở lý luận chính xác trong lựa chọn các số liệu tính toán, thiết

kế cho công trình

2.2 Nội dung

Mở đầu

Chương 1 : Tổng quan về đặc điểm tầng đất yếu khu vực Đông Nam Bộ và Đồng Bằng

Sông Cửu Long; các phương pháp tính lún theo lý thuyết

Chương 2 : Các phương pháp dự báo lún bằng quan trắc

Chương 3 : Phân tích và so sánh kết quả dự báo lún theo lý thuyết và theo quan trắc của

công trình đã được xử lý bằng bấc thấm kết hợp gia tải trước - dự án cảng Thị Vải

Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 20/01/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Cán bộ hướng dẫn 1 : TS Phạm Văn Hùng

Cán bộ hướng dẫn 2 : TS Nguyễn Minh Tâm

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Tp HCM, ngày tháng năm 20

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Phạm Văn Hùng

TS Nguyễn Minh Tâm

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS VÕ PHÁN

TRƯỞNG KHOA XÂY DỰNG

TS Nguyễn Minh Tâm

Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn, ngoài nỗ lực của bản thân còn có sự hướng dẫn đầy trách nhiệm và nhiệt tình của các Thầy, Cô và sự giúp đỡ của các bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Phạm Văn Hùng và Thầy TS Nguyễn Minh Tâm đã hết lòng giúp đỡ, chỉ dẫn tôi trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành tri ân sâu sắc đến các quý Thầy, Cô trong bộ môn Địa Cơ Nền Móng và các Thầy, Cô đã trực tiếp giảng dạy khóa cao học 2011 tại Trường Đại Học Bách Khoa TP

Hồ Chí Minh

Tôi xin chân thành cám ơn sự động viên và giúp đỡ của bạn bè, đồng nghiệp, và gia đình tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa học

Xin chân thành cám ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014

Lưu Hoàng Huy Lộc

Trong quá trình xây dựng các công trình trên nền đất yếu, công trình thường xảy ra các vấn đề về ổn định và độ lún cố kết trong quá trình thi công, đặt biệt là quá trình lún cố kết Để có thể kiểm soát và dự báo được quá trình lún cố kết xảy ra, có nhiều phương pháp

dự báo lún cố kết được áp dụng như: phương pháp dự báo theo giải tích, theo quan trắc, theo các thí nghiệm hiện trường…Mỗi phương pháp áp dụng sẽ cho một kết quả dự báo khác nhau theo các điều kiện nhất định nào đó, và để chọn ra một phương pháp tốt nhất sử dụng, phụ thuộc rất nhiều yếu tố : Kỹ thuật, kinh tế, kinh nghiệm của người thiết Bên cạnh

đó, phương pháp dự báo lún được chọn phải đảm bảo tính bền vững của công trình và hiệu quả kinh tế của nó

Trong luận văn này, tác giả phân tích và so sánh kết quả dự báo lún theo lý thuyết logp với kết quả quan trắc hiện trường theo phương pháp Asaoka và hyperbolic, trong đó phương pháp Asaoka là chủ đạo Đồng thời, tác giả cũng phát triển thêm về mối quan hệ giữa Δt và thời gian dự kiến đạt được độ lún cố kết sơ cấp tối đa theo giả thuyết của Asaoka Đồng thời chứng minh giả thuyết của Tan & Chew (1996) về độ cố kết của giá trị tham khảo ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả dự báo lún

e-ABSTRACT

The consolidation settlement and stabiliti risks usually occur during construction on the soft clay layer, especially consolidation settlement So many methods of consolidation settlements prediction have been utilized for controlling these risk as : Theory, monitoring, field test…Each methods have different results depend on initial parameters The best method will be chosen basing on : Engineering using, cost and experiences of designer Beside, chosen method have to warant the stabilities and effectiveness of construction

My thesis is including analysis and calculation the primary consolidation settlement

by theory method, monitoring method ( Asaoka & Hyperbolic) – which is peak point to follow Asaoka method In Asaoka method, I will be developed more about the relation between Δt and times - which get the desired primary consolidation settlement I also prove that Tan & Chew (1996) theory about the consolidation degree of adoped point in Asaoka method to predict the primary consolidation settlement

I Thông tin cá nhân

- Họ và tên : Lưu Hoàng Huy Lộc

- Ngày tháng năm sinh : 22/11/1978

- Địa chỉ liên lạc : 59 Chợ Cầu Ông Lãnh, đường Yersin, Phường Cầu Ông Lãnh, Q 1, TP

Hồ Chí Minh

- Nơi công tác : Công ty TNHH tư vấn Fukke&Minami

- Điện thoại : 0168.550.6262

II Quá trình đào tạo

- 1998 -2003 : Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh – Chuyên ngành Địa Kỹ Thuật – Khoa Địa Chất Dầu Khí

- 2011- nay : Học viên cao học trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, chuyên ngành Địa kỹ thuật xây dựng

III Quá trình công tác

- 2004 -2007 : Công ty Tư Vấn Chuyển Giao Công Nghệ - Chi Nhánh Miền Nam – Đại Học Thủy Lợi

- 2008-nay : Công ty TNHH tư vấn Fukke&Minami

MỞ ĐẦU Trang

1 Đặt vấn đề nghiên cứu……… 1

2 Nội dung nghiên cứu……….…2

3 Phương pháp nghiên cứu ……… 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Một số đặc điểm của tầng đất yếu khu vực Đông Nam Bộ……… 3

1.1.1 Diện phân bố……….3

1.1.2 Địa tầng……… 5

1.1.3 Chỉ tiêu cơ lý………5

1.2 Một số đặc điểm của tầng đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long …… 6

1.2.1 Diện phân bố……… 6

1.2.2 Địa tầng……… 6

1.2.3 Chỉ tiêu cơ lý………8

1.3 Các phương pháp tính lún theo lý thuyết……… 9

1.3.1 Tính lún của nền đất theo kết quả của lý thuyết đàn hồi………… 10

1.3.1.1 Nội dung phương pháp tính toán……… ….…10

1.3.1.2 Nhận xét phương pháp tính lún theo lý thuyết đàn hồi………12

1.3.2 Tính lún của nền bằng phương pháp cộng lún các lớp phân tố……… 12

1.3.2.1.Sơ đồ và nội dung phương pháp……… 12

1.3.2.2.Các công thức tính lún của lớp phân tố……….….14

a Sử dụng đường cong nén e = f(p)……… …14

b Sử dụng đường cong nén e = f(logp)……… 15

1.3.3 Tính lún bằng phương pháp lớp tương đương……….……18

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả tính toán……….… 19

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LÚN BẰNG QUAN TRẮC 2.1 Giới thiệu các phương pháp quan trắc lún thông dụng………21

2.3.1.Thiết bị đo số liệu……… 22

2.3.1.1 Cột mốc chuẩn……….….23

2.3.1.2 Bàn nén lún……… 23

2.3.1.3 Thiết bị đo……….25

2.3.2 Xử lý số liệu……… 25

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả quan trắc……….….28

2.3.3.1 Sai số do thiết bị……… 29

2.3.3.2 Sai số do con người……… 31

2.3.3.3 Sai số do mô hình, phương pháp tính toán……… 31

2.3.4 Kiểm tra kết quả quan trắc……….…………32

2.3.4.1 Nguyên lý thực hiện……….32

2.3.4.2 Thiết bị……….32

2.3.4.3 Qui trình lắp đặt thiết bị……… 33

2.3.4.4 Qui trình quan trắc.……… 34

2.3.4.5 Xử lý, trình bày kết quả đo……… 35

2.4 Các phương pháp dự báo lún………38

2.4.1 Phương pháp hypebolic……… 38

2.4.1.1 Giới thiệu khái quát……… 38

2.4.1.2 Công thức tính toán……… 38

2.4.1.3 Nhận xét……… 39

2.4.2 Phương pháp Asaoka……… 40

2.4.2.1 Giới thiệu khái quát……… 40

2.4.2.2 Các công thức tính toán……….… 40

lún của Asaoka………49

2.4.3.1 Nội dung phân tích và đánh giá ……….49

2.4.3.2 Các cơ sở tính toán……….50

2.4.3.3 Nhận xét……….52

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ DỰ BÁO LÚN THEO LÝ THUYẾT VÀ THEO QUAN TRẮC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI TRƯỚC – DỰ ÁN CẢNG THỊ VẢI 3.1 Giới thiệu công trình……… 54

3.1.1.Thông tin chung……… 54

3.1.2 Các thông số thiết kế nền móng……… 54

3.2 Điều kiện địa chất công trình……….55

3.2.1.Tại hiện trường……….55

3.2.2 Địa chất công trình……… 55

3.2.3.Thí nghiệm trong phòng……… 55

3.2.4 Bố trí hệ thống quan trắc lún……… 57

3.3 Kết quả tính dự báo lún……….58

3.3.1 Tính dự báo lún cặp số 1: Hố khoan BH-7 ……….… 59

3.3.1.1 Đặc điểm hố khoan BH-7……….59

3.3.1.2 Kết quả dự báo lún cố kết sơ cấp thẳng đứng ……….60

3.3.2 Tính dự báo lún cặp số 1: Bàn nén lún S-7 3.3.2.1 Dự báo lún bằng phương pháp Asaoka……….…61

3.3.2.2 Dự báo lún bằng phương pháp hypecbolic……… 64

3.4 Nghiên cứu và phân tích qui luật phát triển tốc độ lún trong phương pháp Asaoka……….68

3.4.2.2 Trường hợp Δt = 5 ngày……… 73

3.4.2.3 Trường hợp Δt = 10 ngày……….77

3.4.3 Nhận xét – kết luận……….80

3.5 Nghiên cứu và nhận xét về kết luận của Tan and Chew (1996) về giá trị cố kết tham khảo dự đoán lún bằng phương pháp Asaoka……… 81

3.5.1 Nội dung nghiên cứu, phân tích……… 81

3.5.2 Các số liệu chứng minh……… 82

3.5.2.1 Giá trị tham khảo sử dụng với độ cố kết 61% 82

3.5.2.2 Giá trị tham khảo sử dụng với độ cố kết 71% 84

3.5.3 Kết luận……… 85

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 1 Kết luận……….86

2 Kiến nghị……… 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề nghiên cứu

Trong những năm gần đây, việc thiết kế và xây dựng các công trình cầu, cảng, nhà xưởng trên vùng đất yếu gia tăng do sự phát triển của nền kinh tế, quá trình mở rộng thông thương với thế giới và công nghiệp hóa ngày càng mạnh Hàng loạt các công trình cảng biển với diện tích lớn đã và đang được xây dựng trên khắp cả nước, nhất là các khu vực ven biển có địa thế thuận lợi trong quá trình vận chuyển hàng hóa Đặc thù của các công trình này là được xây bằng các kết kết betong nặng bên trên, với các kết cấu khác của công trình đòi hỏi sự vững chắc và chịu va đập mạnh Trong khi đó, đa phần nền đất bên dưới là đất yếu: sét dẻo chảy, bụi sét dẻo chảy và hoàn toàn là các khu ngập nước Để có thể chịu được

và ổn định trong quá trình xây dựng, khai thác các công trình bên trên, đòi hỏi đất nền phải được xử lý, dự báo các rủi ro (lún) một cách chính xác và hợp lý Vì nếu như không có các biện pháp ngăn ngừa các rủi ro, sự cố địa chất, công trình bên trên luôn luôn trong trình trạng mất ổn định, nguy cơ tổn thất rất cao về cơ sở vật chất, và thời gian

Các phương pháp xử lý nền đất yếu đã ra đời rất lâu, khởi nguồn từ các quốc gia phát triển như Mỹ, Châu âu, Nhật bản…Trong khi đó, ở Việt Nam, các công trình xây dựng trên nền đất yếu sử dụng các biện pháp xử lý nền phát triển mạnh mẽ vào những năm 1995 trở

về sau Đa phần là các công trình xây dựng giao thông như cầu, đường, các bến cảng, nhà máy…Trong các biện pháp xử lý nền đất yếu, phổ biến là công nghệ trộn cement đất, cọc cát, bấc thấm kết hợp gia tải trước…Tuy nhiên, mỗi phương pháp xử lý nền đều có những

ưu khuyết điểm khác nhau, tùy thuộc vào tính chất công trình, qui mô, chi phí, thời gian…mà áp dụng cho phù hợp Trong điều kiện thực tế Việt Nam, các tầng địa chất khá phức tạp với tầng đất yếu dày và phân bố rộng khắp, điều kiện thủy văn ảnh hưởng trực tiếp đến tầng đất yếu, các kết quả thí nghiệm còn nhiều sai số dẫn đến kết quả tính lún theo các phương pháp lý thuyết có nhiều rủi ro và không chính xác, không phản ánh đúng bản chất của quá trình lún cố kết sơ cấp Vì thế, cần phải có kết quả dự báo lún theo quan trắc thực

tế, là cơ sở so sánh, đối chiếu và điều chỉnh các thông số đầu vào phục vụ công tác thiết kế

xử lý nền đất yếu đạt hiệu quả cao về kỹ thuật, giảm chi phí về mặt kinh tế

Với mục tiêu so sánh kết quả tính lún theo phương pháp lý thuyết và theo phương pháp quan trắc thực tế, và chọn ra những phương pháp hiệu quả nhất để áp dụng, đây cũng

là cơ sở hình thành đề tài nghiên cứu luận văn này Với đề tài nghiên cứu luận văn này, cụ thể trong chương 3, tác giả mong muốn có một đóng góp nhỏ bé trong việc dự báo, tính toán độ lún của nền đất yếu để ngăn ngừa, giảm thiểu tối đa các sự cố do lún gây ra với các công trình xây dựng bên trên

2 Nội dung nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài, tác giả giới thiệu một số phương pháp dự báo lún theo lý thuyết và theo quan trắc thực tế được áp dụng phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam của nền đất yếu trong giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước Tác giả cũng sử dụng các phương pháp dự báo lún đó cho công trình cảng khu vực phía Nam, cụ thể là khu vực Bà Rịa Vũng Tàu Bên cạnh đó, tác giả cũng sẽ phân tích và và củng cố thêm một số giả thuyết về các lưu ý trong phương pháp dự báo lún theo Asaoka để tăng độ chính xác của phương pháp Trên cơ sở các kết quả phân tích, kết quả dự báo lún của công trình thực tế, tác giả sẽ đưa ra mối quan hệ giữa các phương pháp dự báo lún, lựa chọn phương pháp dự báo lún phù hợp nhất đối với dự án, và cảnh báo các yếu tố có thể ảnh hưởng đến các kết quả dự báo trong khu vực nghiên cứu Từ đó, các khu vực khác có các điều kiện tương đồng,

có thể sử dụng các kết quả từ luận văn này trong quá trình tham khảo các số liệu, lựa chọn phương pháp tối ưu nhất cho công việc dự báo lún, tính toán, thiết kế

3 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nội dung nghiên cứu như trên, tác giả sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây:

+ Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết tính toán

+ Thí nghiệm trong phòng

+ Quan trắc cho lún công trình thực tế kết hợp với các phương pháp dự báo lún

+ Thu thập, phân tích, tính toán, tổng hợp để xây dựng các biểu đồ tương quan, các công thức tính toán, kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Một số đặc điểm của tầng đất yếu khu vực Đông Nam Bộ

Khu vực Đông Nam Bộ bao gồm các và thành phố: Tp Hồ chí Minh, Tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước và Bà Rịa Vùng Tàu Điều kiện địa chất công trình trong đó tầng đất yếu rất phức tạp, thay đổi mạnh giữa các khu vực, các vùng do đặc thù điều kiện khí hậu, địa hình, địa mạo Các dự án lớn của khu vực và quốc gia, đặc biệt là các dự án về cảng, đường giao thông, các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp …được phát triển mạnh và rộng khắp khu vực trong một số điều kiện bất lợi do tầng đất yếu phân bố rộng khắp và độ sâu khá lớn Để các công trình ổn định theo thời gian, đòi hỏi quá trình xử lý tầng đất yếu một cách nghiêm túc và kịp thời

1.1.1 Diện phân bố

Tầng đất yếu của khu vực Đông Nam Bộ, nhìn chung phân bố chủ yếu ở các khu vực ven sông, biển hoặc các khu vực đồng bằng giữa núi Đặc biệt là các khu vực đầm lầy ven biển, phân bố rộng ở TP Hồ Chí Minh và Bà Rịa Vùng Tàu, nơi tập trung các công trình cảng biển trọng điểm của khu vực

Hình 1.1: Phân bố tầng đất yếu khu vực sông thị Vải–Bà Rịa Vũng Tàu (nguồn tham

khảo [1])

Hình 1.1 thể hiện sự phân bố của tầng đất yếu dọc khu vực sông Thị vải, chủ yếu là các trầm tích đệ tứ với thành phần là sét, bụi, cát hạt hạt mịn lẫn thực vật

Hình 1.2: Phân bố tầng đất yếu khu vực Đông Nam Bộ (nguồn tham khảo [2])

Hình 1.2 thể hiện sự phân bố các tầng đất yếu khu vực Đông Nam Bộ, trong đó các trầm tích đệ tứ vẫn phân bố trên diện rộng

Vùng phân bố các trầm tích mQ Vùng phân bố các trầm tích edQ

1.1.2 Địa tầng

Địa tầng của lớp đất yếu cụ thể như sau:

+ Trầm tích sông biển – Hệ tầng Củ chi – Thống Plestocen trung thượng ( amQ³1 cc): Cát, cuội, sỏi, sét kaolin chuyển lên bột sét bị laterit hóa loang lổ, đôi chỗ có kết vón dạng sỏi sạn Bề dày 2-25m

+ Trầm tích sông biển, hệ tầng Bình chánh – thống Holocen hạ trung – (amQ2²¯ ³ bc): Thành phần gồm : Cát mịn, sét xám xanh, cát bột màu xám loang lổ vàng Bề dày 3-8m

+ Trầm tích sông – đầm lầy, hệ tầng Cần Giờ - thống Holocen trung thượng – (abQ2²¯ ³ cg): Thành phần gồm cát, bột sét, vài nơi có lẫn mùn hữu cơ màu xám nâu đen Dày 2-3m

+ Thống Holocen thượng (aQ2 ³ ): Phân bố dọc các sông, kênh rạch hiện đại dạng bồi lấp thấp với thành phần cuội, sỏi, cát, bụi, sét Bề dày 3-5m Tham khảo chi tiết hình 1.3

Hình 1.3: Mặt cắt địa chất tầng đất yếu khu vực Tân Thành - Bà Rịa Vùng Tàu

(Nguồn tham khảo [3])

1.1.3 Chỉ tiêu cơ lý

Tương tự như các khu vực khác, các chỉ tiêu cơ lý của đất yếu khu vực Đông Nam Bộ có các đặc trưng sau:

Bảng 1.1: Các chỉ tiêu cơ lý (Nguồn tham khảo [4])

1.2 Một số đặc điểm của tầng đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Tầng đất yếu là trần tích trẻ phủ trên bề mặt đá móng có tuổi khoảng 15.000 năm và chiều sâu đến 110m Tầng đất này là móng của các công trình chủ yếu đặt bên trên Chiều dày lớp trầm tích Holocen trên biến đổi từ 9m -20m, trung bình 15m Lớp bồi tích cổ Pleitocen tại khu vực Đồng Bằng Sông gồm 3-5 tập hợp hạt mịn xen kẹp với 3-5 tập hợp hạt thô, mỗi tập hợp tương ứng với một Peitocen trên, giữa và dưới Mỗi tập hạt mịn có chiều dày từ 1-2m và 40-50m, các tập hạt thô bề dày từ 4-85m (Nguồn tham khảo [5])

1.2.1 Diện phân bố:

Tầng đất yếu phân bố dạng bồn trũng theo hướng Đông Bắc – Tây Nam ở bồn trũng giữa sông Tiền và sông Hậu Đặc biệt tại các vùng trũng thấp, đồng lầy, ven sông, biển trải dài các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long (Nguồn tham khảo [5]) Sự phân bố rộng khắp của tầng đất yếu này gây rất nhiều khó khăn cho công tác xây dựng các công trình giao thông, cảng…

1.2.2 Địa tầng

Theo tài liệu nghiên cứu của GS.TSKH.Nguyễn Văn Thơ ( Nguồn tham khảo [5]), khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long- lớp đất dính thường là loại sét hữu cơ và sét không hữu cơ ở trạng thái và độ sệt khác nhau Ngoài ra còn gặp cát lớp cát, sét lẫn vỏ sò, sạn laterit Cụ thể như sau:

+ Lớp trên mặt: Dày từ 0.5-1.0m, gồm cát loại sét hạt bụi đến hạt cát, có màu xám nhạt đến xám vàng Có nơi bùn sét lẫn hữu cơ màu xám đen Lớp này có nơi nằm trên mực nước ngầm, có nơi dưới mực nước ngầm (vùng sình lầy)

+ Lớp sét hữu cơ: Chiều dày từ 3-20m, màu xám đen, xám nhạt hoặc vàng nhạt, chiều dày tăng dần về phía biển

+ Lớp sét cát lẫn ít sạn, mảnh vụn laterit hoặc lớp cát: Dày từ 3-5m, lớp này không liên tục trên toàn vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

+ Lớp sét không lẫn hữu cơ: Dày từ 3-26m, càng gần ven biển, càng nằm sâu dưới mặt đất tự nhiên

Các hình 1.4,1.5 và 1.6 cung cấp các dữ liệu chi tiết hơn về địa tầng đất yếu của khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long ( Nguồn tham khảo [5])

Hình 1.4: Phân bố các tầng đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Hình 1.5: Bản đồ Phân bố các tầng đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long

Hình 1.6: Hình trụ hố khoan khu vực Cần Thơ ( Nguồn tham khảo [6])

1.2.3 Chỉ tiêu cơ lý

Tương tự như các khu vực Đông Nam Bộ, các tính chất cơ lý Đồng Bằng Sông Cửu Long

Từ các đặc số liệu phân tích như trên, tác giả nhận thấy tầng đất yếu của hai khu vực

là khá tương đồng và phức tạp Vì thế, kết quả tính lún theo lý thuyết không phản ánh đúng bản chất của quá trình lún nên phương pháp dự báo theo quan trắc phải sử dụng để hoàn chỉnh các thông số đầu vào trong quá trình tính toán, thiết kế các công trình xây dựng

1.3 Các phương pháp tính lún theo lý thuyết

Theo PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, (Nguồn tham khảo [8]), khi xây dựng công trình trên nền đất, tải trọng công trình làm cho nền đất bị biến dạng, thông thường biến dạng theo phương thẳng đứng là quan trọng nhất Và biến dạng theo phương thẳng đứng của nền đất gọi là độ lún của nền đất

Đất là vật thể có lỗ rỗng nên trị số lún của nền đất thường khá lớn Đối với nhiều loại đất, ngay khi tải trọng tác dụng lên đất không phải lớn, xét về độ bền thì nền đất hoàn toàn

ổn định nhưng trị số lún đã lớn đến mức đáng kể Độ lún của nền đất có tác động quan trọng đến công trình xây dựng như sau:

+ Độ lún lớn làm hư hỏng các công trình kỹ thuật hạ tầng, làm hư hỏng các công trình công nghệ, làm cho công trình xây dựng bị suy giảm thậm chí mất tính năng sử dụng

+ Độ lún lệch, nghĩa là các phần của công trình xây dựng lún khác nhau, gây ra trong các kết cấu siêu tĩnh bên trên những ứng lực phụ rất lớn làm nứt gãy kết cấu bên trên, công trình xây dựng làm suy giảm tính bền vững, tính ổn định, đôi khi rất nghiêm trọng

Cho nên, người thiết kế phải dự tính được độ lún của công trình dự định xây dựng để ngăn ngừa sự lún, và trong trường hợp cần thiết thì xử lý để không lún nhiều, đảm bảo tính năng sử dụng cũng như tính bền vững, ổn định

Vì đất là vật thể rỗng, các lổ rỗng chứa nước, các dạng lún của đất nền như sau: + Lún tức thời: Là quá trình lún mà nước chưa kịp thoát ra, đất biến dạng như vật thể đàn hồi

+ Lún cố kết: Là quá trình lún mà nước thoát dần dần, thể tích rỗng của đất giảm, đất biến dạng theo quy luật với liên hệ giữa ứng suất nén và hệ số rỗng

+ Lún do từ biến: Là quá trình lún do do biến dạng của khung đất theo thời gian

Khi nước còn chứa trong lỗ rỗng của đất, nhất là khi đất bão hòa, modun đàn hồi của đất khá lớn, mặt khác tải trọng của công trình đặt lên đất không tức thời đạt giá trị lớn mà thường tăng theo thời gian tương đối dài Do hạn chế của đề tài, tác giả chủ yếu dự báo độ lún của nền đất do bị nén chặt theo cơ chế cố kết thấm gây ra

1.3.1 Tính lún của nền đất theo kết quả của lý thuyết đàn hồi

1.3.1.1 Nội dung phương pháp tính lún

Theo PGS.TS Vũ Công Ngữ 1995 (Nguồn tham khảo [9]) để tính toán theo lý thuyết đàn hồi, thì giả thuyết đất là một vật thể đàn hồi trong quá trình nén chặt dưới tải trọng công trình, tại mỗi điểm của nền đất, vẫn có mối liên hệ bậc nhất giữa ứng suất và biến dạng Như vậy, có thể sử dụng lý thuyết đàn hồi để tính toán độ lún của nền đất

Theo Boussinesq, biến dạng thẳng đứng W (x,y.z) của một điểm trong bán không gian đàn hồi do lực tập trung P gây ra là:

Trong đó R: Khoảnh cách từ điểm đang xét đến điểm đặt lực (m)

Vì tải trọng công trình qua đế móng tác dụng lên đất là tải trọng phân bố trên tiết diện F theo quy luật p(x.y), áp dụng công thức Boussinesq cho một phân tố p(ζ,η) dζ dη xem như lực tập trung, sau đó lấy tích phân thì có biểu thức chung của độ lún là:

+ Đế móng là tuyệt đối cứng, độ lún tại mỗi điểm đưới đế móng là như sau

Khi đó, tích phân trong (1.3) có lời giải giải tích, để tiện dùng trong thực hành, độ lún được tính theo công thức sau:

 const: Hệ số để tính độ lún của móng cứng

1.3.1.2 Nhận xét phương pháp tính lún của nền đất theo lý thuyết đàn hồi

Công thức dự báo lún của lý thuyết đàn hồi với những hệ số cho sẵn rất dễ áp dụng, tuy nhiên, cần lưu ý một số điểm sau đây khi tính:

+ Nền đất là đồng nhất suốt từ đáy móng đến một chiều sâu đủ lớn (thường là gấp 3 lần bề rộng b của móng hay gấp 1-1.5 lần bề rộng B của nhà hay công trình)

+ Tính chất của đất gần với vật thể đàn hồi: Cát có kết cấu chặt vừa trở lên, sét có trạng thái dẻo cứng trở lên

1.3.2 Tính lún của nền bằng phương pháp cộng lún các lớp phân tố

Thông thường đất nền gồm hai hay ba lớp đất khác nhau, hoặc một lớp đất nhưng tính chất biến đổi rõ rệt theo chiều sâu Trong những trường hợp này, dự báo lún bằng phương pháp cộng lún từng lớp là phương pháp sử dụng khá rộng rãi

1.3.2.1 Sơ đồ và nội dung của phương pháp

Xét một móng như hình 1.7 bên dưới Ứng suất toàn phần dưới đáy móng là p 0 đã bao gồm trọng lượng bản thân móng và đất đắp trên móng Móng đặt ở độ sâu h, trọng lượng thể tích tự nhiên của móng là ɣ, ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra tại đáy

móng là  h Như vậy, ứng suất gây lún tại đáy móng là ( p 0 - h) Để tính lún tại một điểm

nào đó, ta xét trục thẳng đứng đi qua điểm tính lún, trên đó:

+ Tính ứng suất tại mỗi điểm do trọng lượng bản thân đất gây ra  bt

+ Tính ứng suất tại mỗi điểm do tải trọng gây lún ở đáy móng gây ra  z = k(p 0 - h) với k

là hệ số tính ứng suất theo lý thuyết đàn hồi

Hình 1.7: Sơ đồ phân bố ứng suất

Tiếp theo, ở từng lớp đất của nền (đã có kết quả thí nghiệm, đã biết các đặc trưng biến dạng) ta chia thành những lớp phân tố mỏng có bề dày h i (với h i < b/4) Sau đó tính lún

Các lớp phân tố sẽ được tính đến hết chiều sâu H gọi là chiều sâu chịu lún của móng

ứng suất do trọng lượng bản thân gây ra  bt Đối với các loại đất tốt ( E > 100kg/cm²) , H

1.3.2.2 Các công thức tính lún của lớp phân tố

a.Sử dụng đường cong nén e = f(p) theo kết quả thí nghiệm cố kết trong phòng

Đường cong nén lún e-logp trong thí nghiệm cố kết được thể hiện hình 1.8 Ở mỗi lớp i ta biết áp lực nén ban đầu p 1i (do trọng lượng bản thân đất) và áp lực nén khi có thêm tải trọng công trình p 2i (ứng suất do trọng lượng bản thân + ứng suất gây lún); các ứng suất này lấy tại điểm giữa lớp

Hình 1.8: Đường cong nén e = f(p) Đặt các ứng suất này lên đường cong nén e = f(p) ta tìm được các hệ số rỗng tương ứng e 1i và e 2i , sơ đồ nén trên odometer là không có nở hông, theo công thức định nghĩa của

hệ số rỗng e, ta tính được biến dạng tỷ đối:  z = (e 1i –e 2i )/ (1+ e 1i ) (1.6)

Từ đó, ta tính được độ lún của lớp thứ i:

b Sử dụng đường cong nén e = f(logp) theo kết quả thí nghiệm cố kết trong phòng

Tổng độ lún cố kết một chiều là kết quả của sự thay đổi hệ số rỗng Δe tại các độ sâu của các lớp cố kết Công thức cơ bản tính độ lún cố kết tổng của một lớp đất cố kết như sau:

e 0 : Giá trị hệ số rỗng ban đầu

H 0 : Bề dày ban đầu của lớp đất (m)

cố kết và ứng suất thì được tính tại giữa lớp đất cố kết Tuy nhiên, qui trình tính toán này không thể hiển hết lún thực tế và có nhiều sai sót với bề dày tầng đất yếu Với Δe thay đổi theo độ sâu, thì công tác tính toán lún có thể cải thiện bằng cách chia bề dày lớp đất yếu ra thành n lớp với mục đích phân tích Công thức dưới đây sử dụng để tính lún cho mỗi lớp và

độ lún tổng cho cả lớp như sau:

n

i

eiHoi Sc

+ Δe i : Thay đổi hệ số rỗng của lớp thứ i

+ H 0i : Bề dày ban đầu của lớp thứ i (m)

+ e 0i : Hệ số rỗng ban đầu của lớp thứ i

Giá trị thích hợp của Δe i của lớp đất thứ i trong quá trình nén phải được xác định Đầu tiên, các giá trị ứng suất hữu hiệu thẳng đứng ban đầu (σ´ vo ) và ứng suất hữu hiệu thẳng đứng sau cùng (σ´ vf ) phải có Sự phân bố σ´ vo theo độ sâu thì liên quan đến giá trị áp

công thức sau:

+m : Số lớp bên trên độ sâu cần tính

Giả thyết rằng áp lực nước lổ rỗng không phải là áp lực thủy tĩnh Và nước ngầm bên trên và bên dưới xuất hiện Đối với những công trình và kết cấu quan trọng, yêu cầu phải lắp đặt thiết bị pierzometer để đo áp lực nước lỗ rỗng hiện trường Thêm vào đó, công tác quan trắc này cung cấp một giá trị dự đoán ban đầu của áp lực nước lỗ rỗng vượt mức và xác định khi nào quá trình cố kết sẽ hoàn tất

Ứng suất hữu hiệu tổng gồm ứng suất bản thân cộng với sự gia tăng ứng suất theo công thức sau:

độ sâu và cân bằng với sự thay đổi tổng ứng suất tác dụng trên bề mặt của lớp đất Khi tải

như tải bề mặt chuyển tiếp gia tăng một số trong khối đất.Trong trường hợp này, lý thuyết đàn hồi có thể sử dụng để ước tính Δσ´ v như một hàm theo độ sâu tại tâm của tải tác dụng

Khi giá trị ứng suất ban đầu và ứng suất cuối cùng được thiết lập, thì cần phải xác định mối quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất hữu hiệu thẳng đứng cho lớp đất cần tính toán lún Công tác này được thực hiện thông qua thí nghiệm cố kết Qui trình tổng quát của thí nghiệm cố kết như sau: Tải được đặt bên trên các mẫu đất nguyên dạng và theo dõi sự thay

đổ của hệ số rỗng ở từng cấp tải Hệ số tăng tải (LIR) được định nghĩa như gia tăng thêm tải chia cho tổng tải tác dụng lúc trước lên từng mẫu Thời gian tăng tải (LID) là cộng dồn thời gian của mỗi cấp tải Trong thí nghiệm cố kết tiêu chuẩn, gia tải gấp đôi trong mỗi ngày với LIR =1 và LID = 24 giờ

Hình 1.9 mô tả các thông số đặc trưng cố kết của đất như Pc, Cc và Cr Trên đồ thị

tự như sử dụng đường cong nén e = f(p), ở một lớp i , dựa trên biểu đồ ứng suất, ta xác định được các áp lực p 1i và p 21 , và công thức tính biến dạng tỉ đối là:  z = ( e 1i –e 2i )/ ( 1+ e 1i ) (1.13)

Hình 1.9: Đường cong nén e = f(logp)

Từ đó, công thức dự báo độ lún như sau:

+ p 1i < Pc , p 2i > Pc thì công thức trên tách thành 02 phần: Từ p 1i đến Pc tính với C=Cr, còn

* Các giới hạn của tính lún theo e-logp:

+ Tính theo các điều kiện của nén cố kết một phương

+ Trong một số trường hợp bề dày của lớp đất nén lún lớn, liên quan đến kích thước của khu vực gia tải thì các vấn đề nén theo 3 phương sẽ ảnh hưởng đến độ lớn cũng như dộ cố kết Giả pháp tốt nhất cho vấn đề này là bài toán được tính theo 3 phương nhưng thực tế không thể áp dụng được Có một lựa chọn khác là sử dụng các công thức kinh nghiệm của Skempton và Bjerrum (1957) và biểu đồ ứng suất của Lambe (1976) được sử dụng phổ biến trong tính toán

1.3.3 Tính lún bằng phương pháp lớp tương đương

Nội dung của phương pháp này là thay việc dự báo độ lún S nền đất dưới tải trọng phân bố đều cục bộ p theo lý thuyết đàn hồi bằng việc dự báo độ lún S 0 của một lớp đất

toán nén đất một chiều) thể hiện chi tiết ở hình 1.10

Hình 1.10: Sơ đồ tính toán Theo lý thuyết đàn hồi, độ lún S được xác định:

Với A  tham khảo bảng tra 1.3

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả tính toán

Các phương pháp dự báo lún của nền đất bằng các chỉ tiêu xác định trong quá trình thí nghiệm đất, được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các điều kiện sau:

+ Có các thông số đầu vào của quá trình tính toán thông qua các chỉ tiêu cơ lý của đất nền được xác định qua công tác thí nghiệm đất

+ Xác định sơ bộ kết quả lún ban đầu, trên cơ sở đó, có các điều chỉnh, và bổ sung nhằm điều tiết các công việc liên quan (cao độ gia tải, diện gia tải ) một cách phù hợp và hiệu quả nhất

+ Các thông số đầu vào không chuẩn: Khi chọn công thức phù hợp với loại đất cần tính toán, thì yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến kết quả tính lún là các thông số đầu vào sử dụng trong công thức tính toán đó Thông thường, các thông số đầu vào chính là các chỉ tiêu thí nghiệm của đất nền như: hệ số rỗng, modun biến dạng đàn hồi…được xác định qua các công tác thí nghiệm cơ lý đất nền Các chỉ tiêu này thường bị sai số do các yếu tố sau: Sai số do thiết bị và sai số do con người Nếu các thông số này không chuẩn, độ sai số cao thì kết quả tính lún sẽ không chính xác

+ Tính chủ quan của người thiết kế: Trong quá trình tính toán độ lún, tính chủ quan của người thiết kế ảnh hưởng đáng kể đến kết quả tính toán thông qua các can thiệp có chủ đích đối với các thông số đầu vào Chính điều này làm cho kết quả tính lún không chính xác và không sát với điều kiện thực tế

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO LÚN

BẰNG QUAN TRẮC

2.1 Giới thiệu các phương pháp quan trắc lún thông dụng

Các loại quan trắc thông thường được tiến hành cho nền đất yếu dưới tác dụng của tải trọng tác dụng bên trên như sau:

+ Quan trắc lún bề mặt: Là quá trình quan trắc nơi tiếp xúc giữa công trình đắp bên trên với

bề mặt của nền; cũng như các quan trắc lún ở những độ sâu khác nhau bên trong của nền đất + Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng ở những cao độ khác nhau bên trong nền đất

+ Quan trắc chuyển vị ngang của nền đất ở phía dưới của chân mái vật liệu đắp, hoặc cách chân mái dốc một khoảng nào đó tùy theo yêu cầu

+ Quan trắc mực nước ngầm của nền đất

2.2 Giới thiệu qui trình thực hiện

Trong quá trình gia tải bên trên nền đất yếu, sự cố kết của đất nền làm cho đất nền lún xuống theo phương thẳng đứng trong và sau khi gia tải Các phương pháp tính lún trình bày các phần trên là tính lún theo các chỉ tiêu phòng thí nghiệm: Các mẫu đất được khoan, mang về phòng thí nghiệm, thí nghiệm ra các chỉ tiêu cần thiết để tính lún như: Dung trọng

tự nhiên, chỉ số nén lún Cc, Cr, modun đàn hồi E…Từ các chỉ số này, độ lún của đất nền được tính toán và cho ra một kết quả cụ thể Tuy nhiên, phương pháp dự báo lún theo các chỉ tiêu cơ lý đất có những rủi ro làm cho sự sự dự báo không chính xác, như sau:

+ Mẫu đất lấy thí nghiệm chưa hẳn đại diện cho toàn bộ khu vực xử lý, khi tính toán các chỉ tiêu thí nghiệm và sử dụng các chỉ tiêu này vào trong tính toán lún, không phù hợp cho các khu vực xử lý và kết quả dự báo lún là không giống nhau

+ Mẫu đất thí nghiệm lấy lên, không nguyên dạng do: Dụng cụ lấy mẫu không phù hợp, vận chuyển mẫu không đúng qui trình, dẫn đến mẫu không còn nguyên dạng Khi thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý, không chính xác, không phản ánh đúng bản chất thực của mẫu, nên kết quả tính lún khi dùng các chỉ tiêu này không chính xác

+ Sai số do dụng cụ, do con người trong quá trình thí nghiệm, dẫn đến các chỉ tiêu thí ngiệm không chuẩn xác, kết quả dự báo lún không tin cậy

+ Không có cơ sở so sánh kết quả dự báo lún lún

Để khắc phục các sai số trên, phương pháp dự báo lún bằng quan trắc tại thực địa là một trong các biện pháp hiện đang được sử dụng rộng rãi

Qui trình thực hiện như sau:

+ Xác định khu vực cần thiết lập hệ thống quan trắc lún

+ Lắp đặt cột mốc chuẩn sử dụng cho quá trình đo đạc, quan trắc lún Cột mốc chuẩn có kết cấu là các ống sắt, được nối chặt với nhau, được đặt giữa trong một hố khoan phủ đầy vữa betong Sau khi betong đông kết, ống sắt được cố định trong lòng hố khoan Đáy của cột mốc chuẩn được đặt trên tầng chịu lực, không biến dạng như: Sét cứng, cát chặt, đá phong hóa nhẹ, đá gốc…Phía bên trên cột mốc chuẩn, đánh dấu để xác định tọa độ và cao độ chuẩn Các cao độ chuẩn này được sử dụng để đo độ biến dạng của các bàn nén đặt tại khu vực khảo sát Nếu như khu vực khảo sát quá rộng, có thể lắp đặt từ 2-3 cột mốc chuẩn + Lắp đặt các cột mốc trung gian: Các cột mốc trung gian được chuyền từ cột mốc chuẩn, bao gồm cao độ và tọa độ Cũng giống như cột mốc chuẩn, các cột mốc trung gian được đặt trên nền cứng, ổn định Tuy nhiên, khác với cột mốc chuẩn, cột mốc trung gian thường được đặt trên nền đất tự nhiên do được sử dụng tạm thời và được hiệu chỉnh số liệu trong quá trình đo nếu mốc trung gian có biến dạng

+ Lắp đặt các bàn nén lún Trên mỗi bàn nén lún sẽ được đánh dấu ở đỉnh bàn nén, dấu này dùng để quan sát tính toán độ lún của nền

Theo qui trình đề ra, sẽ xác định sự thay đổi chiều cao của các đỉnh bàn nén lún so với mốc chuẩn bằng thiết bị quan trắc như máy thủy bình có độ chính xác cao, mia trắc đạt Các thông số này được xử lý bằng phần mềm chuyên dụng, sẽ cho ra các giá trị lún của bàn nén đó theo thời gian (ngày, tháng, năm)

2.3 Thiết bị quan trắc

2.3.1 Thiết bị đo số liệu

+ Sắt ống tròn, đường kính 25mm, mỗi đoạn dài từ 1-2m, có ren vặn vào

+ Bên ngoài bao phủ bởi ống nhựa PVC đường kính 50mm, khoảng cách giữa ống sắt và ống nhựa, được lấp bởi cát có đường kính 2mm

+ Phía bên trên cột mốc, có đánh dấu tâm cột mốc

+ Xung quanh cột mốc chuẩn, có các vòng bảo vệ, tránh các tác nhân ảnh hưởng đến độ chính xác của cột mốc như xe cơ giới, người đi bộ…

Hình 2.1a: Sơ đồ bố trí quan trắc; b Mốc chuẩn Trong khi đó hình 2.1a thể hiện sơ đồ bố trí quan trắc thực tế như sau: Máy thủy bình được đặt tại vị trí chuẩn và cố định, từ đó xác định độ cao của các đối tượng cần đo, cụ thể là đỉnh bàn nén lún theo định kỳ Các số liệu sau đó được xử lý và dùng để dự báo lún

2.3.1.2 Bàn nén lún

Bàn nén lún được sử dụng để xác định độ thay đổi theo chiều thẳng đứng của lớp đất

Phần thân gồm có: Ống sắt ngoài, hình tròn, đường kính 60mm, dày 3-5mm, mỗi ống dài 1-2m, có ren vặn vào Ống sắt trong, hình tròn, đường kính 25mm, dày 2-3mm, tương tự như ống sắt ngoài, ống trong có ren vặn và chiều dài mỗi ống từ 1-2m

Phần đế: Chất liệu là sắt, hình vuông, kích thước 600x600x6mm, được kết nối với ống bên trên bằng các mối hàn chắc chắn Để gia cố thêm chân đế, mỗi chân đế có gia cố thêm 03 thanh sắt (vây cá) kích thước như sau: 150x150x6mm

Phía bên ngoài là ống nhựa PVC đường kính 91mm, có tác dụng bảo vệ ống sắt bên trong Phía trên là là nắp đậy ngăn các vật lạ chèn và giữa ống PVC và ống sắt

Ngoài cùng là dây thước đo bằng nhựa, lắp từ chân đế đến đỉnh của bàn nén, dây thước bằng nhựa dùng làm điểm ngắm khi quan trắc độ lún sau này

Hình 2.2 a: Bàn nén lún, b Lắp đặt bàn nén lún Trong khi đó, công tác lắp đặt bàn nén lún được thể hiện ở hình 2.2.b Bàn nén lún được lắp đặt tại cao độ thiết kế và tại vị trí cần quan trắc lún Thông thường, bàn nén lún được đặt trên bề mặt đất tự nhiên trước khi tiến hành san lấp, gia tải Độ sâu đế bàn nén lún cắm vào nền đất tự nhiên, tuy nhiên nếu nền đất quá yếu, có thể sử dụng lớp cát thay thế với chiều sâu đào thông thường 50 cm, tùy theo loại đất tại vị trí lắp đặt Trong quá trình lắp đặt, đảm bảo sao cho bàn nén lún luôn thẳng đứng trong suốt quá trình lắp đặt và quan trắc sau

này Khoảng cách mỗi bàn nén lún tùy thuộc vào khu vực cần quan trắc, trung bình khoảng 20-100 m

Bàn nén lún phải được bảo vệ bởi các hàng rào xung quanh, tránh va chạm bởi các loại xe cơ giới thi công ngoài công trường, có gắn biển cảnh báo cho những người xung quanh biết Thường xuyên kiểm tra tình trạng của bàn nén lún, nhằm sớm phát hiện ra các tình huống hoặc sự cố ảnh hưởng đến hiện trạng bàn nén lún, dẫn đến kết quả quan trắc lún không chính xác hoặc sai số cao

2.3.1.3 Thiết bị đo

Thiết bị đo gồm máy thủy bình, mia , chân máy

Trong quá trình đo đạc cần tuân thủ các điểm trong qui phạm qui định đối với thuỷ chuẩn Hạng II Nhà nước với một số chỉ tiêu kĩ thuật chủ yếu như sau:

Chiều dài tia ngắm nhỏ hơn 30 mét

Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau không được vượt quá 2 mét Tuy nhiên tuỳ thuộc vào điều kiện mặt bằng công trình mà chênh lệch khoảng ngắm có thể lớn hơn; Chênh lệch về chênh cao trên một trạm máy xác định theo thang chính và thang phụ của mia Invar (hoặc theo 2 lần đọc số) không được vượt quá 0.3 mm

Sai số khép vòng fh phải thoả mãn:

trắc lún được trình bày trên các biểu đồ quan hệ giữa độ lún và thời gian Các thao tác xử lý trên phần mềm như sau ( Nguồn tham khảo [10])

Bước 1: Tập hợp các dữ liệu từ kết quả đo đạc của các bàn nén lún trên thực địa Bảng 2.1 thể hiện chi tiết các nội dung đo đặc của bàn nén S-12 gồm: Tên bàn nén, ngày đo, cao độ

đo, độ lún trong ngày

Bảng 2.1: Các dữ liệu quan trắc

Bước 2: Thiết lập mặc định các thông số thể hiện bàn nén lún trong phần mềm xử lý thể hiện hình 2.3.a gồm: Thông tin chung của bàn nén như: Khu vực lắp đặt, tên bàn nén lún, đơn vị tính lún

Hình 2.3 a: Các thông tin chung b Các thông số ban đầu Trong khi đó, hình 2.3.b thể hiện chi tiết các thông số ban đầu như: Ngày bắt đầu đo, thời gian đo, số lượng bàn nén lún

Bước 3: Tải các dữ liệu quan trắc vào phần mềm xử lý Phầm mềm xử lý cho phép tải các

dữ liệu quan trắc hàng ngày vào bằng cách tạo các file định dạng csv hoặc nhập trực tiếp vào phần mềm Phương pháp tải các dữ liệu bằng các file dạng csv có các ưu điểm sau: + Nhanh , thao tác đơn giản

+ Cùng lúc có thể tải rất nhiều dữ liệu của nhiều bàn nén lún khác nhau

Tuy nhiên, phương pháp này, dễ xảy ra sai sót dẫn đến kết quả tính lún không chính xác do các số liệu đầu vào không được kiểm soát chặt chẽ

Trong khi đó, phương pháp nhập trực tiếp vào phần mềm, thì các dữ liệu được kiểm soát tốt hơn, độ chính xác cao nhưng mất nhiều thời gian và không hiệu quả Tham khảo hình 2.4.a: Nhập trực tiếp số liệu quan trắc gồm thực hiện các nội dung: Nhập ngày đo, cao

độ gia tải, độ lún trong ngày, mực nước ngầm

Hình 2.4.a: Nhập trực tiếp số liệu quan trắc b tải dữ liệu bằng file csv

Trong khi đó, hình 2.4.b mô tả qui trình tải dữ liệu bằng file csv Dữ liệu được thể hiện dưới dạng file csv, sau đó tiến hành mở “file”, chọn chức năng “ read csv-file” chương trình sẽ đọc dữ liệu một cách tự động

Bước 4: Xử lý số liệu – kết quả thực hiện

Các số liệu sau khi được tải vào phầm mềm được lưu giữ và xử lý dưới dạng các mã số, đánh dấu thứ tự theo ngày, giờ quan trắc lún Hình 2.5.a thể hiện các số liệu trong phần mềm tính toán gồm: Số thứ tự, thời gian cộng dồn và giá trị quan trắc

Hình 2.5.a: Các dữ liệu được thể hiện trong phần mềm b Tính toán số liệu

Khi bấm vào nút “measure value” sẽ chuyển sang hình 2.5.b thể hiện số liệu đo: Thời điểm quan trắc, tên bàn nén lún, cao độ gia tải và giá trị lún trong ngày

Cuối cùng là xuất kết quả tính lún dạng biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ lún – thời gian – và độ cao gia tải

Hình 2.6: Kết quả tính lún Hình 2.6 thể hiện biểu đồ lún theo thời gian ứn g với cao độ gia tải và thời gian Trục

x là thời gian quan trắc (dưới) tính theo ngày và cao độ gia tải ( trên) tính theo m, cao độ gia tải là đường thể hiện màu đỏ bên trên Trục y thể hiện giá trị lún (m) quan trắc được trong

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả tính toán

So với các phương pháp dự báo lún truyền thống bằng các chỉ tiêu cơ lý trong phòng thí nghiệm, như đã trình bày ở phần trên, kết quả tính toán thường không chính xác do không phản ánh thực tế hành vi ứng xử của khối đất Do vậy, phương pháp dự báo lún bằng quan trắc thực tế tại hiện trường, là một trong những phương pháp khá chính xác để dự báo

độ lún của đất nền khi chịu tải trọng bên trên tác dụng theo thời gian Thêm vào đó, với phần mềm chuyên dụng xử lý, sẽ hạn chế các yếu tố ảnh hưởng do thiết bị, và con người, kết quả tính toán sẽ chính xác và thuận tiện trong quá trình sử dụng hơn

Bên đó, mô hình dự báo, phương pháp dự báo…đều có thể ảnh hưởng rất lớn đến kết quả dự báo lún Nếu một mô hình không phù hợp, phương pháp không thỏa các điều kiện

biên ban đầu…thì chắc chắn kết quả tính toán sẽ có nhiều sai số, hoặc thậm chí không phản ánh đúng thực tế đối tượng muốn phân tích, tính toán Các yếu tố cụ thể như sau:

2.3.3.1 Sai số do thiết bị

Các sai số do thiết bị trong quá trình quan trắc, thu thập số liệu lún, cụ thể như sau:

Cột mốc chuẩn: Trong quá trình lắp đặt, và sau khi sử dụng, do không tuân thủ nghiêm các qui định bắt buộc nên cột mốc chuẩn có thể dịch chuyển, biến dạng…làm cho các thông số chuẩn ban đầu (tọa độ, cao độ…) không còn chuẩn xác Nguyên nhân có thể là

do cột mốc chuẩn không được đặt trên nền ổn định, mà vẫn tiếp tục lún, hoặc là do các nhân

tố bên ngoài ảnh hưởng đến kết cấu, hiện trạng của cột mốc chuẩn như do va đập, dịch chuyển… Khi cột mốc chuẩn không còn chuẩn xác, thì phải lập cột mốc chuẩn khác, vừa tốn thời gian, chi phí cũng như tiến độ công việc bị ảnh hưởng Để ngăn ngừa tình trạng nêu trên, cột mốc chuẩn ban đầu phải được lắp đặt, bảo quản thật cẩn thận, ngăn ngừa tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiện trạng của nó

Bàn nén lún: Sau khi đưa vào quan trắc, bàn nén lún phải thường xuyên được kiểm tra, bảo dưỡng, phát hiện sớm các hư hỏng, nguy cơ ảnh hưởng đến hiện trạng và chất lượng của bàn nén lún Các nguy cơ ảnh hưởng đến bàn nén lún là: Bàn nén lún bị nghiêng, gãy, vỡ, dịch chuyển…do các yếu tố khách quan và chủ quan Hình 2.7 thể hiện bàn nén lún

bị nghiêng do áp lực bùn tác động vào ( Nguồn tham khảo [10])

Hình 2.7: Bàn nén lún bị nghiêng