Xử lý đường trên đất yếu dùng bấc thấm (pvd) xét ảnh hưởng của biến dạng đến khả năng thoát nước của pvd

Đề tài này nhằm tìm ra tương quan giữa lún cố kết nền đường với khả năng thoát nước của PVD trong suốt quá trình cố kết nền đất yếu.. Tìm ra mối tương quan giữa biến dạng ảnh hưởng đến k

Đạ i Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

Trường Đại Học Bách Khoa

Trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng

TS Ngô Trần Công Luận Cán bộ chấm nhận xét 1:

GS.TSKH Lê Bá Lương Cán bộ chấm nhận xét 2:

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP HCM, ngày tháng năm 20

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : Xây dựng Đường Ôtô và Đường Thành Phố 2009

I TÊN ĐỀ TÀI:

Xử Lý Đường trên Đất Yếu dùng Bấc Thấm (PVD) Xét Ảnh Hưởng của

Biến Dạng đến Khả Năng Thoát Nước của PVD

II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Xử lý nền đường trên đất yếu dùng bấc thấm xét đến ảnh hưởng của biến

dạng đến khả năng thoát nước của bấc thấm, nghiên cứu ảnh hưởng khả năng thoát

nước lên sự làm việc của bấc thấm Thông qua đó, tìm ra mối liên hệ giữa độ lún cố

kết đến khả năng thoát nước của bấc thấm

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng

TS Ngô Trần Công Luận

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

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

( Họ tên và chữ ký) ( Họ tên và chữ ký) ( Họ tên và chữ ký)

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn tôi đã được tập thể thầy cô Bộ Môn Cầu Đường, Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng, nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn, bổ sung thêm cho tôi nhiều kiến thức chuyên sâu về chuyên môn, giúp tôi mở rộng thêm về tầm nhìn, hiểu biết sâu về chuyên môn, vững vàng hơn trong công tác và nghiên cứu khoa học Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với tất

cả quý thầy cô

Tôi chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn chính TS Trần Nguyễn Hoàng Hùng, thầy đồng hướng dẫn TS Ngô Trần Công Luận đã tận tình hướng dẫn, cung cấp những tài liệu cần thiết, truyền đạt những thông tin quí báu và giải thích một số vấn đề cần làm sáng tỏ qua việc thực hiện luận văn này

Tôi xin cảm ơn ông Nguyễn Hữu Hiệp ở Công ty cổ phần Đầu Tư và Phát Triển Xây Dựng cung cấp tài liệu đường dẫn cầu Phú Mỹ và Ông Vương Hoàng Thanh cung Cấp số liệu dự án Đại Lộ Đông Tây

Cuối cùng tôi xin chân thành cám ơn các bạn đồng nghiêp, các bạn học cùng lớp đã nhiệt tình giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này

để có độ lún tính toán tiệm cận độ lún quan trắc Các mô phỏng áp dụng lý thuyết

Hansbo (1981) và phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 2D v8.5, dùng mô hình vật liệu Mohr-Coulomb) Kết quả cho thấy ở độ lún quan trắc 1.76 m, khả năng thoát nước của PVD giảm 71% so với số liệu ban đầu từ nhà sản xuất ở công trình đường

vào cầu Phú Mỹ, và q w giảm 47% ở độ lún 1.73 m ở công trình Đại lộ Đông-Tây Như vây, cần phải xét đến sự thay đổi khả năng thoát nước của PVD trong quá trình

xử lý đất yếu để có dự đoán lún cố kết tiệm cận quan trắc thực tế

TP HCM, Ngày 07 tháng 07 năm 2011

Topic Effect of Deformed Wick Drains on Discharge Capacity taken into account for Soft Ground Improvement using

PVD in Vietnam

PVD deforms due to consolidation settlement during consolidation process

Deformed PVD diminshes its performance, damages PVD, and reduces effectiveness of soft ground improvement To evaluate effect of deformed PVD on discharge capacity, the relationship between consolidation settlement and PVD discharge capacity needs to be investigated However, this relationship has not been studied in Vietnam, especially for the geological conditions of the South Vietnam This research aims at a relationship of discharge capacity and consolidation settlement by back analysis from two projects: (1) the approach embankment of Phu

My bridge, and (2) Saigon East-West highway in Ho Chi Minh City Consolidation settlement was simulated using unchange PVD discharge capacity assumption and PVD discharge capacity variation with consolidation settlement Several simulations were conducted using Hansbo (1981) theory and Finite Element Method (FEM) (Plaxis 2D v8.5 software with Mohr-Coulomb model for soil) PVD discharge capacity decreases by 71% at a settlement of 1.76 m in the Phu My bridge project, and 47% at a settlement of 1.73 m in the Saigon East-West Highway The result indicates that reduction of PVD dicharge capacity should be taken into account for consolidation analysis for soft ground improvement using PVD in Vietnam

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 3

1.3 ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU 4

1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 4

1.5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 5

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5

1.7 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN 5

CHƯƠNG 2 7

TƯƠNG QUAN LÚN CỐ KẾT VÀ KHẢ NĂNG THOÁT NƯỚC PVD 7

2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 7

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8

2.4 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 9

2.4.1 Tính độ cố kết nền đất yếu sử dụng PVD theo thời gian 9

2.4.2 Mô phỏng bằng Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 11

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

CHƯƠNG 3 14

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU DÙNG PVD CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ MỸ 14

3.1 GIỚI THIỆU DỰ ÁN 14

3.2 QUÁ TRÌNH GIA TẢI VÀ QUAN TRẮC 18

3.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÚN 20

3.3.1 Lún theo kết quả quan trắc 20

3.3.2 Tính lún theo lý thuyết Hansbo (1981) 22

3.3.3 Tính lún trong phần tử hữu hạn (FEM) 24

a) Lún trong FEM với PVD có q w lý tưởng 24

b) Lún trong FEM với PVD có q w thực tế 30

3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

3.5 THẢO LUẬN 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

CHƯƠNG 4 38

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU DÙNG PVD TRONG DỰ ÁN ĐẠI LỘ ĐÔNG-TÂY SÀI GÒN 38

4.1 GIỚI THIỆU DỰ ÁN 38

4.2 QUÁ TRÌNH GIA TẢI VÀ QUAN TRẮC 42

4.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÚN 44

4.3.1 Lún theo kết quả quan trắc 44

4.3.2 Tính Lún theo lý thuyết Hansbo (1981) 46

4.3.3 Tính lún trong phần tử hữu hạn (FEM) 48

a) Lún trong FEM với PVD có q w lý tưởng 48

b) Lún trong FEM với PVD có q w thực tế 53

4.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 55

4.5 THẢO LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

CHƯƠNG 5 61

THẢO LUẬN CHUNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỪ HAI DỰ ÁN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

CHƯƠNG 6 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHN 67

6.1 TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 67

6.2 KIẾN NGHN 68

6.3 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 68

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 69

PHẦN 1 70

GIỚI THIỆU PVD TRONG XỬ LÝ NỀN 70

P.1.1 LNCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BẤC THẤM (PVD) 70

P.1.2 VIỆC SỬ DỤNG PVD Ở CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 72

P.1.2.1 Khối đắp thí nghiệm dùng thiết bị tiêu nước Mebra: 72

P.1.2.2 Khối đắp thí nghiệm dùng thiết bị tiêu nước chế tạo sẵn Alidrain: 72

P.1.3 ĐẶT TRƯNG CỦA PVD 74

P.1.3.1 Một số yêu cầu đối với bấc thấm 74

P.1.3.2 Tiêu chuNn đối với bộ lọc 74

P.1.3.3 Kích thước lỗ rỗng của bộ lọc 74

P.1.3.4 Tiêu chuNn về độ bền của bấc thấm 75

P.1.3.5 Đường kính tương đương của bấc thấm 76

P.1.3.6 Vùng Ảnh hưởng của bấc thấm 77

P.1.3.7 Khả năng thoát nước hữu hạn của PVD 80

P.1.4 CẤU TẠO HỆ THỐNG BẤC THẤM 84

P.1.5 NGHIÊN CỨU KHOẢNG CÁCH HỢP LÝ GIỮA CÁC PVD 86

P.1.6 CẤU TẠO TẦNG ĐỆM CÁT THOÁT NƯỚC VÀ CHNU LỰC 86

P.1.6.1 Vai trò của tầng điệm cát thoát nước 86

P.1.6.2 Yêu cầu chiều dày tầng đệm cát 87

P.1.6.3 Yêu cầu đối với vật liệu làm tầng đệm cát 87

P.1.7 PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG PVD 88

P.1.7.1 Thi công tầng đệm cát 88

P.1.7.2 Thi công cắm bấc thấm 88

P.1.7.3 Trình tự thi công bấc thấm 89

P.1.8 CÁC ĐẶT TRƯNG CƠ LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU 91

P.1.8.1 Khái niệm và phân loại đất yếu ở Đồng bằng Sông Cửu Long 91

P.1.8.2 Đặt trưng và trạng thái vật lý đất yếu Đồng bằng Sông Cửu Long 91

P.1.8.3 Đặc điểm cơ lý của đất yếu ở Đồng bằng Sông Cửa Long 95

PHẦN 2 97

TÍNH TOÁN LÚN NỀN ĐẤT YẾU 97

P.2.1 LÚN CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 97

P.2.2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỦA BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM 98

P.2.2.1 Các giả thuyết của bài toán cố kết 98

P.2.2.2 Lý thuyết tính toán bấc thấm 99

P.2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LÚN 103

P.2.3.1 Tính độ cố kết nền đất yếu sử dụng PVD (22TCN262-2000) 103

P.2.3.2 Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 109

P.2.3.3 Giới thiệu về bộ phần mềm Plaxis 2D v8.5 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

MỤC LỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 3.1 Mặt cắt vị trí nghiên cứu 15

Hình 3.2 Sơ đồ khai báo điều kiện ban đầu trong Plaxis 2D v8.5 27

Hình 3.3 Mô Hình chia lưới phần tử mô phỏng 28

Hình 3.4 Kết quả phân tích ngược sử dụng các số liệu quan trắc hiện trường 33

Hình 3.5 Tương quan biến dạng lún (%), độ lún (m) và q w của PVD 34

Hình 4.1 Mặt cắt vị trí nghiên cứu 39

Hình 4.2 Sơ đồ khai báo điều kiện ban đầu trong Plaxis 2D v8.5 50

Hình 4.3 Mô Hình chia lưới phần tử mô phỏng 51

Hình 4.4 Kết quả phân tích ngược sử dụng các số liệu quan trắc hiện trường 56

Hình 4.5 Tương quan biến dạng lún (%), độ lún (m) và q w của PVD 57

Hình 5.1 Tương quan biến dạng lún (%), và q w của hai dự án 62

Hình 5.2 Tương quan độ lún (m), và q w của hai dự án 63

Hình P.1 Tăng độ cố kết cho nền đất yếu khi dùng PVD 73

Hình P.2 Đường kính tương đương của thiết bị tiêu nước dạng vải (PVD) 78

Hình P.3 Ảnh hưởng giữa khoảng cách các PVD (S) với vùng ảnh hưởng (De) 79

Hình P.4 Khả năng thoát nước PVD xét đến ảnh hưởng của áp lực ngang 81

Hình P.5 Độ cố kết biến đổi theo độ sâu có xét đến sức cản giếng 82

Hình P.6 Ảnh hưởng của tính thấm hạn chế của PVD tới tốc độ cố kết 83

Hình P.7 Cấu tạo xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm 85

Hình P.8 Qui trình thi công PVD tiêu biểu 90

Hình P.9 Sơ đồ thiết bị tiêu nước đứng với sức cản giếng và vùng xáo trộn 102

Hình P.10 Xác định áp lực tiền cố kết trên đồ thị e ~ lgp 105

Hình P.11 Xác định áp lực tiền cố kết trên đồ thị lge ~ lgp 105

MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 – Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 16

Bảng 3.2 – Thông số bấc thấm (Creative Polymer Industries PTE LTD) 17

Bảng 3.3 – Quá trình gia tải tại vị trí nghiên cứu 19

Bảng 3.4 – Kết quả tính lún, độ cố kết, q w thực tế theo quan trắc 21

Bảng 3.5 – Kết quả tính lún theo Hansbo (1981) với PVD có q w lý tưởng 23

Bảng 3.6 – Kết quả tính k hp và k wp trong FEM với PVD lý tưởng về q w 26

Bảng 3.7 – Kết quả tính lún trong FEM với PVD lý tưởng 29

Bảng 3.8 – Kết quả tính lún trong FEM với PVD thực tế 31

Bảng 4.1 – Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 40

Bảng 4.2 – Thông số bấc thấm 41

Bảng 4.3 – Quá trình gia tải tại vị trí nghiên cứu 43

Bảng 4.4 – Kết quả tính lún, độ cố kết, q w thực tế theo quan trắc 45

Bảng 4.5 – Kết quả tính lún theo Hansbo (1981) với PVD có q w lý tưởng 47

Bảng 4.6 – Kết quả tính k hp và k wp trong FEM với PVD lý tưởng về q w 49

Bảng 4.7 – Kết quả tính lún trong FEM với PVD lý tưởng 52

Bảng 4.8 – Kết quả tính lún trong FEM với PVD thực tế 54

Bảng P.1– Phân loại độ chặt của đất cát theo hệ số rỗng e 93

Bảng P.2– Phân loại đất dính theo Ip 94

Bảng P.3– Đánh giá trạng thái đất dính theo độ nhão I L 94

Bảng P.4– Đặc trưng cơ học của các lớp đất 96

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cố kết của đất sét yếu trong kỹ thuật nền móng là vấn đề phổ biến Để rút ngắn thời gian cố kết, gia tăng cường độ chống cắt trong đất có tính nén lún cao và

hệ số thấm bé Phương pháp sử dụng PVD cùng với gia tải trước mang lại lợi ích

đáng kể để cải tại đất yếu có chiều dày lớn với độ Nm cao Nước trong đất thoát đến

PVD theo phương ngang sau đó thoát tự do dọc theo PVD theo phương đứng Vì vậy, PVD giảm được chiều dài đường thoát nước trong đất và tăng nhanh quá trình

cố kết PVD tận dụng tính thấm trong đất sét theo phương ngang cao hơn phương

đứng để tăng tốc độ cố kết và tăng ổn định của đất yếu Có nhiều dự án trong nước

dùng giải pháp này như: Đường dẫn cầu Cần Thơ, Dự án Đại lộ Đông Tây, Dự án cầu Phú Mỹ, Công trình Đường dẫn vào cầu Mỹ Thuận, đường dẫn đầu cầu Cần Thơ, Công trình xây dựng nhà máy điện Nhơn Trạch, huyện Nhơn Trạch Tỉnh Đồng Nai - Việt Nam, Công Trình Đường Cà Mau – Năm Căn - thuộc Quốc lộ 1A, và Công Trình Nhà máy điện 720MW Cà Mau, v.v Ngoài ra, bấc thấm được sử dụng rỗng rãi vì thi công nhanh (tốc độ cắm khoảng 150-600 mm/s, (Rixner et al 1986),

cơ giới hóa cao, thân thiện với môi trường

Hiệu quả của bấc thấm ngoài hiện trường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như lún cố kết, loại bấc thấm, áp lực nước lỗ rỗng, cùng với quá trình thi công bấc thấm Việc đo áp lực nước lỗ rỗng để đánh giá mức độ cố kết là cách hiệu quả nhất để kiểm tra mức độ cố cố kết của đất Tuy nhiên, việc đo đạc này có thể không có nhiều sai số do nhiều nguyên nhân (Hansbo 2004), cũng như việc đặt các thiết bị đo không chính xác (Eriksson et al 2000) Thêm vào đó quá trình thi công bấc thấm, việc cắm kiếm cắm (Mandrel) vào trong đất và rút ra thì đất xung quanh bị xáo trộn cũng ảnh hưởng đến quá trình cố kết ngang trong đất yếu (Rixner et al.1986)

Trong mô hình thí nghiệm đánh giá về khả năng thoát nước, q w, của PVD xét trong điều kiện thẳng và bị biến dạng Khi PVD được cắm vào đất, nước trong đất

nền thoát đến PVD q w phục thuộc vào 5 nhân tố sau (Holtz et al 1989): (i) Khả năng thoát nước của lõi PVD; (ii) Ảnh hưởng của áp lực ngang của đất đến lưu lượng thoát nước; (iii) ảnh hưởng của biến dạng do lún cố kết của đất yếu; (iv) Hạt mịn tích tụ trong lõi làm giảm khả năng thoát nước của PVD; (v) Tác dụng sinh học, hóa học làm giảm độ bền của PVD

PVD giảm q w do biến dạng trong quá trình lún cố kết có thể dẫn đến dự đoán sai độ lún còn lại sai khi công trình đưa vào khai thác sử dụng Việc giả thiết bấc thấm làm việc lý tưởng (22 TCN 244-98) có thể cho kết quả lún cố kết lớn hơn và quá trình cố kết diễn ra nhanh hơn thực tế Vì vậy, hiệu quả thật sự mang lại cho nhiều dự án xử lý nền dùng PVD kết hợp gia tải chưa đạt được yêu cầu mong muốn Nếu các nguyên nhân được nghiên cứu và tìm giải pháp khắc phục, thì gia cố nền dùng PVD kết hợp gia tải sẽ đem lại hiệu quả

Trong vấn đề nghiên cứu về khả năng thoát nước của PVD thay đổi do biến dạng PVD vẫn chưa nhận được sự đồng thuận trong các kết quả nghiên cứu Trong khi kết quả nghiên cứu Hansbo (1983) khả năng thoát nước của bấc thấm sẽ không biến đổi trong suốt quá trình cố kết Ngược lại khả năng thoát nước của PVD thay

đổi đáng kể trong quá trình khai thác do áp lực ngang và biến dạng của đất nền Khi

biến dạng lớn hơn 30% với nhiều loại PVD khác nhau thì q w giảm 47%-99% phụ

thuộc vào độ cứng và cấu trúc hình học của lỗi PVD (Ali 1991) Khả năng thoát

nước của PVD giảm mạnh khi biến dạng vượt quá 30% (Trần-Nguyễn 2010) Trong

trường hợp đất quá yếu với độ cố kết lớn xảy ra thì q w có thể bị tắt hoàn toàn do lún

cố kết Khi đó q w giảm đến 84% sau khi biến dạng lên đến 46% (Chu et al 2006)

Dựa trên kết quả thí nghiệm 3 trục cải tiến (Bergado et al 1996) giá trị q w của PVD

giảm khi biến dạng thay đổi q w giảm từ: 26% từ 78% tương ứng với trường hợp PVD bị uốn 10% đến 20% Khả năng thoát nước giảm từ 27%-78% dưới góc xoắn

90O, giảm từ 34%-99% khi PVD bị kẹp lại hai đầu (Bergado et al 1996) Kết quả

nghiên cứu về biến dạng PVD trong thí nghiệm với chiều cao mẫu 0.4 m thì khả năng thoát nước PVD tắt khi biến dạng 19% đến 24% tương ứng với loại bấc thấm bằng chất dẻo và sợi (Aboshi et al 2001)

Trong tiêu chuNn tính toán PVD (22 TCN 244-98), giả thiết PVD làm việc lý tưởng đưa đến kết quả dự đoán lún cố kết do tác dụng của PVD không chính xác Kết quả là, độ lún dư lớn sau khi công trình vừa đưa vào sử dụng Đường cong quan

hệ giữa độ lún theo thời gian ở hiện trường không tiệm cận với đường cong tính theo lý thuyết Đề tài này nhằm tìm ra tương quan giữa lún cố kết nền đường với khả năng thoát nước của PVD trong suốt quá trình cố kết nền đất yếu Kết quả của nghiên cứu là cơ sở kiến nghị về khả năng làm việc của PVD trong quá trình cố kết

để có dự đoán tốt hơn cho nền đất yếu xử lý bằng PVD kết hợp gia tải trước Tìm ra

mối tương quan giữa biến dạng ảnh hưởng đến khả năng thoát nước của PVD để áp dụng cho tính toán xử lý nền đất yếu, nhằm mang lại kết quả xử lý nền tốt hơn, tránh độ lún dư vượt quá quy định (22 TCN 262-2000) Nghiên cứu này tập trung vào mô phỏng cho hai (02) dự án: Dự án đường dẫn cầu Phú Mỹ tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM.; và dự án đại lộ Đông – Tây Sài Gòn, tại

km 16 + 900 m, đoạn Thủ Thiêm Với địa chất khu vực Miền Nam-Việt Nam, việc xét khả năng thoát nước của PVD biến thiên theo độ lún cố kết của nền đường chưa

đề cập Do đó, nghiên cứu này cần được thực hiện để có cơ sở đánh giá tốt hơn về

chất lượng làm việc của PVD ở thực tế

1.2 TÓM TẮT NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Như phần nghiên cứu tổng quan (phụ lục A) cho thấy các vấn đề về tính toán biến dạng do cố kết nền đất yếu có dùng PVD kết hợp gia tải trước, và đánh giá hiệu quả làm việc của PVD đã được nhiều tác giả quan tâm, có thể rút ra các tóm lược làm cơ sở cho nghiên cứu này:

Các nguyên nhân gây ra giảm khả năng thoát nước của PVD, q w, do 4

nguyên nhân sau: (i) Áp lực ngang của đất phát sinh do áp lực đứng gia tải làm giảm tiết diện ngang, giảm diện tích dòng chảy trong PVD; (ii) Tắt nghẽn do hạt

mịn tích tụ trong PVD; (iii) Độ bền PVD do biến dạng từ biến, tác động sinh học và hóa học có thể hủy hoại PVD; ( iv ) Biến dạng PVD do độ lún cố kết lớn có thể gây giảm q w một phần hay toàn bộ

Các phương pháp tính lún bao gồm 2 hướng chính Thứ nhất là tính theo lý thuyết do Hansbo (1981) Thứ hai là phương pháp tính toán theo phần tử hữu hạn FEM (phần mềm PLAXIS 2D v8.5), phương pháp này yêu cầu các số liệu đầu vào chi tiết và chính xác, nhưng có thể đánh giá phù hợp với các loại đất khác nhau

1.3 ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU

Hiệu quả thật sự của nhiều dự án xử lý nền dùng PVD chưa đạt được yêu cầu thiết kế đề ra, như dự án Đại lộ Đông Tây, Đường Nguyễn Hữu Cảnh, v.v Vấn đề hiện nay là lún cố kết vượt mức quy định vẫn xảy ra sau khi kết thúc thời gian gia tải và công trình vừa hoàn thiện đưa vào sử dụng trong thời gian ngắn Vấn đề xem xét khả năng thoát nước của PVD thay đổi theo quá trình cố kết đất nền chưa được nghiên cứu cho điều kiện Việt Nam Quy trình thiết kế và thi công PVD (22TCN

244 –1998) chỉ xem xét PVD có khả năng làm việc lý tưởng về khả năng thoát nước nên không phản ảnh đúng thực tế Nếu khả năng thoát nước của PVD được xem xét thay đổi trong suốt quá trình cố kết của đất nền, dự đoán về độ lún cố kết hiện trường sẽ tiệm cận với kết quả quan trắc

1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài này tập trung vào 2 vấn đề chính: (i) nghiên

cứu sự biến thiên khả năng thoát nước PVD trong quá trình cố kết trong điều kiện

đất yếu ở Miền Nam–Việt Nam Bằng mô phỏng phân tích ngược hai (02) dự án đã được thi công hoàn chỉnh ở Miền Nam: dự án đường đẫn cầu Phú Mỹ Phía Quận 2 -

TP.HCM tại vị trí km 2 + 194 m, cách mố cầu 10 m, và dự án Đại lộ Đông Tây

đoạn Thủ Thiêm tại km 16 + 900 m: (ii) Mối tương quan giữa biến dạng nền đến

khả năng thoát nước của PVD trong quá trình cố kết của nền đất yếu cũng được nghiên cứu trong đề tài này

1.5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này tập trung vào việc tìm ra mối tương quan giữa biến dạng nền

đường đắp trên đất yếu đến khả năng thoát nước của PVD trong việc xử lý nền đất

yếu dùng PVD cùng với gia tải trước Áp dụng cho địa chất khu vực Niềm Nam–Việt Nam Mà tiêu biểu là 02 dự án nêu trên phần mục tiêu nghiên cứu, trong phạm

vi giới hạn nền đắp cao từ 4.09 m đến 5.5 m kết hợp với việc thay đổi chiều dài PVD trong phạm vi từ 14.5 m đến 21.5 m

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tính toán độ cố kết theo từng giai đoạn thi công trên cơ sở số liệu quan trắc

bề mặt từ bàn đo lún tại tim nền đường bằng công thức trong tiêu chuNn 22TCN262-2000, tính toán độ cố kết khi có PVD theo Hansbo (1981) của 2 dự án nên trong phần mục tiêu nghiên cứu Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng và tính toán độ lún để kiểm tra kết quả tính toán Trong nghiên cứu này sử dụng phần mềm tính toán nền móng Plaxis 2D v8.5 Mô hình tính toán vật liệu theo Mohr-Coulomb để tính lún nền đất yếu sử dụng PVD cùng với gia tải Trong đó, việc qui đổi PVD theo công thức của Trần và Mitachi (2008) Tìm ra tương quan giữa biến dạng nền đường và khả năng thoát nước của PVD theo thời gian

1.7 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn này được chia làm 06 chương và 03 phụ lục Chương 1 giới thiệu chung về các kết quả nghiên cứu tổng quan, động lực nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, và cấu trúc của luận văn Chương 2 là toàn bộ cơ sở lý thuyết tính toán được áp dụng cho luận văn này, và phương pháp tính toán cùng với vật liệu nghiên cứu cũng

được đề cập, lý thuyết dùng cho phân tích ngược biến dạng nền đường trong xử lý

dùng bấc thấm Chương 3 gồm toàn bộ nội dung và kết quả của việc phân tích và

mô phỏng dự án đường dẫn cầu Phú Mỹ tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía

Quận 2, TP HCM để tìm ra mối quan hệ giữa lún cố kết hiện trường và độ giảm q w

hiện trường Một cách tương tự, chương 4 là kết quả nghiên cứu tại km 16 + 900 m,

đoạn Thủ Thiêm, dự án đại lộ Đông – Tây Sài Gòn Chương 5 thảo luận chung về

kết quả nghiên cứu của 2 dự án Chương 6 là các nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận cho các kết quả tính toán nhằm để hạn chế lún dư trong việc thay đổi khả năng

thoát nước của PVD Từ đó, kiến nghị một quy luật giảm giá trị q w theo mức độ biến dạng của PVD phù hợp với địa chất khu vực Miền Nam–Việt Nam, để nền đạt

độ lún dư nằm trong phạm vi cho phép để kết cấu bên trên có thể hoạt động bình

thường không gây ra hư hỏng do lún dư lớn Đồng thời cũng định ra hướng nghiên cứu tiếp theo sau kết quả nghiên cứu này Phụ lục A là kết quả nghiên cứu tổng quan việc sử dụng PVD trong xử lý nền Phụ lục B giới thiệu dự án đường dẫn cầu Phú Mỹ và kết quả tính lún cố kết tại vị trí nghiên cứu Phụ lục C giới thiệu dự án

đại lộ Đông - Tây Sài Gòn và kết quả tính lún cố kết tại vị trí nghiên cứu

CHƯƠNG 2 TƯƠNG QUAN LÚN CỐ KẾT VÀ KHẢ NĂNG

do PVD bị uốn cong hay gấp khúc, hay do chuyển vị ngang trong đất tăng lên từ áp lực theo phương đứng hoặc do tích tụ hạt mịn là giảm khả năng thoát nước (Rixner

et al 1986) Khả năng thoát nước của PVD giảm dẫn đến quá trình cố kết nền đất bị chậm lại, làm cho kết quả đường cong quan trắc lún theo thời gian khi xử lý nền không tiệm cận với giá trị thiết kế Kết quả là nền đường không đạt được độ cố kết yêu cầu Khi khả năng thoát nước của PVD không đạt được giá trị như mong muốn dẫn đến xuất hiện độ lún dư sau khi đưa công trình vào khai thác sử dụng Việc xử

lý nền dùng PVD sẽ không đem lại kết quả

Độ lún lớn sau khi vừa đưa công trình vào khai thác sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định của kết cấu công trình bên trên Do đó, cần phải nghiên cứu nhằm giảm độ lún

dư, cũng như hạn chế ảnh hưởng của độ lún này đối với các công trình bên trên Nhằm mang lại hiệu quả tối đa cho các dự án xử lý nền dùng PVD kết hợp với gia tải trước

Đối với các công trình được nghiên cứu trong đề tài này có sử dụng PVD kết

hợp với gia tải để xử lý đất yếu Đây là những công trình có ý nghĩa quốc gia yêu cầu về độ lún dư theo qui định nghiêm ngặt Tuy nhiên, mối tương quan giữa biến dạng và khả năng thoát nước của PVD chưa được nghiên cứu, đặc biệt là địa chất ở

khu vực Miền Nam–Việt Nam Nghiên cứu này tập trung vào sự thay đổi giá trị q w

của PVD theo sự biến dạng theo phương đứng của nền đường Tuy nhiên, tùy theo

điều kiện địa chất của từng khu vực mà có sự thay đổi của giá trị q w cụ thể Mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra mối tương quan giữa biến dạng theo phương đứng

của nền đường với q w của PVD của 2 vị trí cụ thể với các tuyến đường nêu trên phần mục tiêu nghiên cứu và đề xuất các quan hệ hợp lý cho việc hạn chế độ lún dư

đối với các dự án trong tương lai tại khu vực này

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Dựa trên kết quả nghiên cứu tổng quan về vấn đề biến dạng ảnh hưởng đến khả năng thoát nước của bấc thấm trong xử lý nền đất yếu dùng PVD kết hợp với gia tải trước Việc tính toán này có thể được phân tích theo hai phương pháp:

Tính toán lún cố kết theo thời gian tương ứng với các cấp gia tải dùng lý thuyết Hansbo (1981), và theo tiêu chuNn tính toán gia cố nền đất yếu bằng bấc thấm thoát nước (TCXD245-2000; 22TCN262-2000)

Tính toán độ lún dựa trên các số liệu địa chất thu thập được từ các thí nghiệm, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 2D v8.5) để tính toán biến dạng của nền đường trên đất yếu Phương pháp này phù hợp với việc tính toán biến dạng nền đất có xứ lý dùng PVD Việc qui đổi từ môi trường làm việc thực tế của PVD là mô hình đối xứng trục cũng được qui đổi về mô hình phẳng Khi đó việc

mô phỏng cho PVD được qui đổi theo công thức Trần và Mitachi (2008) Trong đó phần mềm Plaxis 2D v8.5 dựa trên cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để giải quyết bài toán biến dạng nền, và sử dụng mô hình vật liệu Mohr-Culomb để giải quyết bài toán

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Dựa trên quan trắc lún tương ứng với từng giai đoạn gia tải, độ cố kết trung

bình, U, hiện trường được xác định dựa vào phương pháp Asaoka (1978) Độ lún

toàn phần được xác định theo 22TCN262–2000 Độ cố kết theo thời gian khi có PVD được xác định theo Hansbo (1981) có xét sự thay đổi khả năng thoát nước của

PVD, q w, theo độ lún cố kết sao cho kết quả mô phỏng tiệm cận kết quả quan trắc Một cách tương tự, phần mềm Plaxis 2D v8.5 (dùng mô hình Mohr-Coulomb) cũng

được sử dụng để mô phỏng xác định độ lún cố kết tại vị trí nghiên cứu có xét sự

thay đổi q w theo độ lún cố kết để có kết quả lún theo thời gian tiệm cận độ lún quan

trắc ở từng giai đoạn gia tải Mối quan hệ giữa q w của PVD hiện trường với độ lún

cố kết hiện trường sẽ được xác định dựa vào các kết quả mô phỏng trên

2.4 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

2.4.1 Tính độ cố kết nền đất yếu sử dụng PVD theo thời gian

Độ lún cố kết toàn phần S c (khi nền chưa có PVD) tính theo phương pháp cộng lớp phân tố 22TCN262 – 2000:

log log 1

Trong đó: h i : chiều dày lớp đất tính lún thứ i (h i≤ 2 )m ; 0i

σ áp lực do công trình gây nên

Độ cố kết nền đất sau từng giai đoạn thi công, U, tính theo 22TCN262–2000

Trong đó: S c : độ lún cố kết sơ cấp tính theo (2.1) hoặc (2.2); U: độ cố kết nền

đất yếu sau thời gian t khi đã gia cố PVD S t: độ lún từ kết quả quan trắc lún tại hiện trường theo thời gian

Độ cố kết chung, U, khi dùng bấc thấm thoát nước theo Hansbo (1981)

h

Xác định độ cố kết theo phương ngang theo Hansbo (1981):

} {

của bấc (Rixner et al 1986), d w = (a+b)/2; a: chiều dày PVD; b: chiều rộng PVD; Fs: nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động đất nền khi cắm bấc;

( 1) ln( )

F = k k − d d ; k h: hệ số thấm của đất theo phương ngang khi chưa có bấc;

k s : hệ số thấm trong vùng xáo trộn sau khi đóng PVD; d s: đường kính vùng xáo trộn

quanh bấc; F r: Nhân tố xét đến khả năng thoát nước hữu hạn của PVD;

2

(2 3) ( )

F = πH k q ; q w : khả năng thoát nước của PVD H: Chiều dài bấc thấm

hoặc nữa chiều dài bấc thấm tương ứng với thoát nước một hoặc hai phía

Tương ứng với từng giai đoạn thi công, độ cố kết được xác định theo 2.3 là độ

cố kết thực tế khi so sánh với độ cố kết lý thuyết tính theo Hansbo (1981) Từ công thức 2.3 và 2.5 tính lại q w chính là khả năng thoát nước bấc thấm đạt được ngoài hiện trường

{ }

2

* * 2

*

3 ( 8 ln(1 ) ( )

h w

Từ công thức 2.6 ta tìm được giá trị khả năng thoát nước, q w, biến đổi theo

thời gian Sử dụng q w theo 2.6 để mô phỏng cho PVD trong trường hợp thực tế ngoài công trình

2.4.2 Mô phỏng bằng Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)

Việc mô phỏng PVD bằng các phần mềm sử dụng FEM đều không có phần

tử đặc biệt để mô phỏng một cách chính xác Có hai phương pháp mô phỏng thông

dụng: (i) phương pháp vùng tương đương; (ii) phương pháp xem PVD là vật liệu

đàn hồi có hệ số thấm theo phương đứng tương tự như PVD theo Trần và Mitachi

(2008) Tuy nhiên, phương pháp vùng tương đương do qui đổi toàn bộ vùng có PVD về cùng hệ số thấm sẽ không thực tế Trong nghiên cứu này tác giả mô phỏng

theo phương án (ii)

Sử dụng số liệu địa chất cùng với giá trị q w biến đổi theo thời gian, mô phỏng

bằng FEM (Plaxis 2D v8.5) Kiểm chứng lại quá trình tính toán với giá trị khả năng

thoát nước của PVD thay đổi xem có tiệm cận với đường công quan trắc Trên thực

tế thì PVD hoạt động theo mô hình đối xứng trục (ĐXT), nhưng khi mô phỏng bằng

phần mềm Plaxis 2D v8.5 là mô hình phẳng Cần phải tính toán lại k hp và k wp, tương

ứng là hệ số thấm ngang và đứng trong mô phỏng Công thức quy đổi hệ số thấm từ ĐXT sang mô hình 2D như sau (Trần và Mitachi 2008):

2 2

a

K B

kính vùng xáo trộn Indraratna and Redana (2000), r s = 3*r m ; r m: bán kính kiếm cắm (mandrel)

2

wp wp w

Trong đó: k wp : hệ số thấm của bấc thấm trong MHP; q wp : khả năng thoát nước

của bấc thấm trong MHP, q wp =2 *B q wa π*R2;q wa: khả năng thoát nước của bấc

thấm trong mô hình ĐXT,q wa =k wa* *π r wa2 ; k wa : hệ số thấm của bấc thấm trong

ĐXT; 2b w : bề rộng lớp đất mô phỏng PVD trong MHP Từng đoạn trong từng lớp

đất mà PVD xuyên qua được mô phỏng bằng một lớp đất có bề dày bằng bề dày lớp

đất mà bấc thấm xuyên qua tương ứng, có bề rộng bằng 2b w và các tính chất giống như lớp đất đó, nhưng có hệ số thấm khác lớp đất đó, hệ số thấm của lớp đất mô phỏng bấc thấm này được tính như phương trình 2.7 và 2.8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ giao thông vận tải (1998), Qui trình thiết kế xử lý đất yếu bằng bấc thấm trong xây dựng nền đường– 22TCN244

[2] Bộ giao thông vận tải (2000), Quy trình khảo sát thiết kế nền đường Ôtô đắp trên đất yếu – 22TCN262

[3] Aboshi, H., Sutoh, Y., Inoue, T., and Shimizu, Y (2001), Kinking deformation of PVD under consolidation settlement of surrounding clay, Soil and Foundation, Vol

[7] Broms, B B., Chu, J., and Choa, V (1994), Measuring the discharge capacity of band drains with a new drains tester, Proceedings of the 5th International conference

on Geotextiles, Geomembranes and related products, Singapore, Vol 3, pp 803-806 [8] Chu, J., Bo, M W., and Choa, V (2006), Improvement of ultra-soft soil using prefabricated vertical drains, Geotextiles and geomembranes, 24: 339–348

[9] Eriksson, U., Hansbo, S., and Torstensson, B.A (2000), Soil improvement at Stockholm-Arlanda airport, Ground improvement, Vol 4, pp.73-80

[10] Hansbo, S (1981), Consolidation of fine-grained soils by prefabricated drains Proc 10th int conf soil Mech And Found Engrg., Vol 3, 677-682

[11] Hansbo, S (1983), How to evaluate the properties of prefabricated drains, Proceedings of the 8th European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering: Improvement of Ground, 2(6.13), Balkema, Rotterdam, The Netherlands, 1983, pp 621–626

[12] Hansbo, S (2004), Band drains, Ground improvement, Moseley M.P and Kirsch, K., Spon Press, London & New York

[13] Holtz, R D (1989), Behavior of bent prefabricated vertical drains, Proceedings of the 12th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol 3, Rio de Janeiro, Brasil, 1989, pp 1657-1660

[14] Indraratna, B and Redna, I W (2000), Numerical modeling of vertical drains with smear zone and well resistance installed in soft clay, Canadian Geotechnical J., Vol

37, No 1, pp 133 – 145

[15] Rixner, J.J., Kraemer, S.R., and Smith, A.D (1986), Prefabricated vertical drains, Technical report, Vol I, II, and II, Federal Highway Administration Report: FHWA/RD-86/168

[16] Tran T.A and Mitachi,T (2008), Equivalent plane strain modeling of vertical drains

in soft ground under embankment combined with vacuum preloading Tạp chí: Computers and Geotechics Journal, Vol 35, Issue 5, PP 655-672

[17] Tran-Nguyen, H.-H (2010), Effect of deformation of prefabricated vertical drain (PVD) on discharge capacity and the characteristics of PVD smear zone, Doctor of Philosophy, University of Wisconsin – Madision, 218 pages

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐẤT YẾU DÙNG PVD CÔNG

TRÌNH ĐƯỜNG DẪN CẦU PHÚ MỸ

3.1 GIỚI THIỆU DỰ ÁN

Cầu Phú Mỹ là cây cầu dây văng lớn nhất TP HCM bắc qua sông Sài Gòn nối Quận 2 và Quận 7, thuộc đường vành đai ngoài của TP HCM Đây là cây cầu dây văng có 6 làn xe, một khoang thông thuyền rộng 200 m, tĩnh không 45 m, kết nối Khu đô thị mới Thủ Thiêm và Khu đô thị Phú Mỹ Hưng Cầu cũng giúp việc lưu thông trên Quốc lộ 1A đoạn từ miền Bắc và miền Trung đi đồng bằng sông Cửu Long tránh trung tâm TP HCM được rút ngắn, khi cầu Phú Mỹ và các đường vành

đai hoàn thành đã góp phần làm giảm sự quá tải cho giao thông đường bộ TP.HCM

Dự án cầu Phú Mỹ có điểm đầu trên đường Nguyễn Văn Quỳ - Quận 7, điểm cuối phía Quận 2 của TP HCM Tuyến dài khoảng: 2.37 km, trong đó đường đầu cầu phía Quận 7 khoảng 70 m, tổng chiều dài cầu 2,113 m, đường đầu cầu phía Quận 2 khoảng 188 m Đối với đường dẫn lên cầu phía Quận 2 của TP.HCM vị trí

lỗ khoan BFL13 nằm gần mặt cắt km 2 + 194 m và được sử dụng trong quá trình nghiên cứu Các chỉ tiêu cơ lý từng lớp đất được trình bày trong Bảng 3.1 Trong

đó, giá trị góc nội ma sát, φ, và lực dính, c, xác định theo phương pháp nén 3 trục

không cố kết không thoát nước (UU) Độ Nm trung bình của lớp trên cùng là 80% trong khi của 2 lớp phía dưới tương ứng là 25% và 17.1% Bảng 3.2 là thông số về

PVD sử dụng cho vị trí nghiên cứu của dự án do đơn vị thi công cung cấp Trong đó

khả năng thoát nước của PVD được xác định theo ASTM D–4716 Mặt cắt ngang vị trí nghiên cứu, cách bố trí PVD, và thiết bị quan trắc được thể hiện trên Hình 3.1 Vị trí nghiên cứu có chiều cao đắp là 5.5 m để có thể kể đến biến dạng ảnh hưởng đến quá trình cố kết Chiều rộng mặt đường hoàn thiện 26 m, bề rộng cắm bấc thấm 49.7 m

Hình 3.1 Mặt cắt vị trí nghiên cứu tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Bảng 3.1 – Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất

Bảng 3.2 – Thông số bấc thấm (Creative Polymer Industries PTE LTD)

Thông số về bấc thấm Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khả năng thoát nước với áp lực 350 kN/m², i = 0.5 q w m³/năm 1324

Đường kính tương đương (Rixner et al 1986),

3.2 QUÁ TRÌNH GIA TẢI VÀ QUAN TRẮC

Quá trình gia tải tại vị trí nghiên cứu theo trình tự ở Bảng 3.3 Trong đó, cao

độ hoàn chỉnh là cao độ kết thúc ở mỗi giai đoạn đắp so với cao độ tự nhiên ban đầu

tai vị trí nghiên cứu Tại vị trí nghiên cứu có bố trí thiết bị đo lún mặt tại tim nền

đường B3 (Hình 3.1) Trên chiều dài tuyến nghiên cứu còn bố trí các thiết bị đo lún

theo chiều sâu Đoạn thí nghiệm có 14 bàn đo lún mặt, thiết bị đo chuyển vị ngang

01 bộ, 02 bộ thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng trong quá trình thi công và tiêu quan trắc lún, 01 bộ thiết bị đo lún thẳng Kết quả quan trắc lún theo thời gian tại vị trí nghiên cứu thể hiện trên Hình 3.4

Bảng 3.3 – Quá trình gia tải tại vị trí nghiên cứu

km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Số thứ tự Thời gian

thi công Thời gian tích lũy Tên lớp đất đắp

Cao độ đắp hoàn chỉnh

3.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÚN

3.3.1 Lún theo kết quả quan trắc

Dựa trên kết quả quan trắc lún tương ứng với từng giai đoạn gia tải tại vị trí nghiên cứu, độ cố kết theo quan trắc nền đường tính toán theo công thức (2.3) sau khi thi công từng lớp đất đắp Tính toán biến dạng lún (%) nền đường là tỉ số giữa

độ lún và chiều dài bấc thấm (14.5 m) Đồng thời tính toán q w thực tế mà PVD đạt

được sau từng cấp gia tải theo công thức (2.6) Tính toán độ giảm khả năng thoát

nước của PVD chính là tỉ số q w thực tế đạt được theo công thức (2.6) với q w ban đầu (1324 m³/năm) Kết quả tính toán chi tiết xem phần phụ lục B, Bảng 3.4 chỉ trình bày tóm tắt kết quả tính toán theo từng giai đoạn

Bảng 3.4 – Kết quả tính lún, độ cố kết, q w thực tế theo quan trắc

tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Biến dạng lún

3.3.2 Tính lún theo lý thuyết Hansbo (1981)

Tính toán độ lún theo lý thuyết cố kết Hansbo (1981) dựa trên các số liệu về thông số địa chất được trình bày trong Bảng 3.1, bấc thấm được giả thiết làm việc lý tưởng (22 TCN244-98) Tức là, không xét các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của PVD theo thời gian, kết hợp với công thức (2.1), công thức (2.2), và công

thức (2.5) để tính toán độ lún nền đường và độ cố kết lý thuyết ứng với q w không

đổi theo từng lớp đất đắp Kết quả được tóm tắt trong Bảng 3.5, chi tiết tính toán

xem phần phụ lục B

Bảng 3.5 – Kết quả tính lún theo Hansbo (1981) với PVD có q w lý tưởng tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Độ cố kết

từng cấp gia tải

Độ lún từng

cấp gia tải

Độ lún tích

lũy tính toán

3.3.3 Tính lún trong phần tử hữu hạn (FEM)

a) Lún trong FEM với PVD có q w lý tưởng

Việc mô phỏng PVD bằng phần mềm sử dụng FEM xem PVD là vật liệu đàn hồi có hệ số thấm theo phương đứng tương tự như PVD theo Trần và Mitachi

(2008) Sử dụng số liệu địa chất được trình bày trong Bảng 3.1 cùng với giá trị q w

không thay đổi theo từng giai đoạn gia tải cho trường hợp PVD lý tưởng

Mô phỏng quá trình làm việc PVD bằng FEM (Plaxis 2D v8.5) Kiểm chứng

lại kết quả tính toán với giá trị khả năng thoát nước của PVD không thay đổi Trên thực tế thì PVD hoạt động theo mô hình đối xứng trục (ĐXT), nhưng khi mô phỏng

bằng phần mềm Plaxis 2D v8.5 là mô hình phẳng Cần phải tính toán lại k hp và k wp, tương ứng là hệ số thấm ngang và đứng trong mô phỏng theo công thức (2.7) và

công thức (2.8) Bảng 3.6 trình bày kết quả tính toán giá trị k hp và k wp dùng cho mô phỏng trong FEM với trường hợp PVD có khả năng thoát nước không biến đổi trong suốt quá trình cố kết

Quá trình mô phỏng việc đắp gia tải nền đường được thực hiện theo các trình

tự trong Bảng 3.3, các thông số đầu vào bài toán mô phỏng theo Bảng 3.6 Sơ đồ khai báo điều kiện ban đầu mô phỏng cho PVD trong FEM (Plaxis 2D v8.5) được trình bày trên Hình 3.2 Hình 3.3 là mô hình chia lưới phần tử trong tính toán PVD với FEM Kết quả tính toán độ lún nền đường qua từng giai đoạn gia tải trong FEM trường hợp PVD lý tưởng được tổng hợp trong Bảng 3.7

Cách mô phỏng trong phương pháp FEM

a Khai báo số liệu đầu vào

Khai báo các thông số tổng thể của bài toán, Khai báo mô hình tính toán, Khai báo đặc trưng vật liệu, Chia lưới tính toán

b Khai báo điều kiện ban đầu

Sau khi khai báo đầy đủ các tham số đầu vào của bài toán, lựa chọn biểu tượng để khai báo các điều kiện ban đầu của bài toán Trong khai báo điều kiện ban

đầu, dung trọng của nước khai báo là 10kN/m3

Khai báo mực nước, Khai báo biên không thấm, Khai báo biên của vùng cố kết, Tự sinh áp lực nước, Tự sinh ứng suất ban đầu trong đất Dùng biểu tượng để khởi động chế độ Geometry configuration, trước khi tự sinh ứng suất ban đầu trong

đất (generate initial stresses) cần phải bỏ các khối đất đắp trong bài toán Dùng biểu

tượng để tự sinh ứng suất ban đầu trong đất, phép tự sinh lựa chọn bằng tính toán

K0-procedure (hệ số áp lực ngang của đất ở trạng thái nghỉ)

c Tính toán

Sau khi khai báo đầy đủ các thông số đầu vào và điều kiện ban đầu của bài toán, thực hiện các bước tính toán của bài toán

Các bước tính toán lún cố kết trong công tác thi công đắp nền đường

+ Bước 1 (tính toán cho giai đoạn thi công lớp đất đắp thứ nhất): từ Initial phase trong cửa sổ Calculation bấm để tạo bước tính toán mới là <Phase 1>, từ sheet General của <Phase 1> chọn Consolidation từ lựa chọn Calculation type, tiếp tục bấm để chọn các tham số tính toán Từ sheet Parameters chọn Time interval là 8 ngày (thời gian đắp là 8 ngày), lựa chọn Stage construction trong Loading input, sau

đó bấm vào và kích hoạt vào lớp đất đắp thứ nhất trong mô hình tính toán

+ Bước 2 (tính toán cố kết trong thời gian 41 ngày sau khi đắp lớp thứ nhất): trở về cửa sổ Calculation bấm để tạo <Phase 2>, chọn <Phase 1> từ ô Start from phase Lựa chọn Consolidation từ Calculation type, từ sheet Parameters chọn Time interval là 41 ngày (thời gian cố kết là 41 ngày) Trong <Phase 2> mô hình tính không thay đổi so với <Phase 1>

Quá trình tính toán tiếp tục cho đến lớp sau cùng được thực hiện lập lại tương tự như bước 1 và 2

Bảng 3.6 – Kết quả tính k hp và k wp trong FEM với PVD lý tưởng về q w

tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Hình 3.2 Sơ đồ khai báo điều kiện ban đầu trong Plaxis 2D v8.5

Tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Hình 3.3 Mô Hình chia lưới phần tử mô phỏng Tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Bảng 3.7 – Kết quả tính lún trong FEM với PVD lý tưởng

tại km 2 + 194 m, cách mố 10 m về phía Quận 2, TP HCM, dự án cầu Phý Mỹ

Tên lớp

đất đắp

Thời gian thi công

Thời gian tích lũy

Cao độ đắp hoàn chỉnh Độ lún tổng