Hiệu quả của phương pháp gia cố nền bằng cdm trong việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền

Ta sẽ tính toán các thông số như đường kính CDM, khoảng cách đóng, chiều sâu đóng, …Kết quả tính toán theo lý thuyết như cường độ CDM, chuyển vị ngang, độ lún của CDM và độ lún của đất x

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



VIỆC THI CÔNG XỬ LÝ NỀN

Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : GVC ThS TRẦN QUANG HỘ

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 luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành

sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành

Trang 3

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

Tp HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 12/09/1986 Nơi sinh: Phú Yên

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 09090298

I- TÊN ĐỀ TÀI:

HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN BẰNG CDM TRONG VIỆC GIỮ

ỔN ĐỊNH CHO VIỆC THI CÔNG XỬ LÝ NỀN

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nhiệm vụ : Nghiên cứu hiệu quả khi sử dụng cọc xi măng đất trong việc thi công xử

lý nền đất yếu

2 Nội dung:

Chương 1 : Tổng quan

Chương 2 : Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu

Chương 3 : Phân tích việc xử lý nền Cảng SP – PSA ở khu vực Cái Mép Thị Vải – Bà Rịa Vũng Tàu

Chương 4 : Phân tích kết quả theo phương pháp phần từ hữu hạn (FEM) của công trình Cảng SP – PSA

Chương 5 : Tổng hợp và phân tích kết quả

Chương 6 : Kết luận và kiến nghị

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/07/2010

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GVC ThS TRẦN QUANG HỘ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN

LÝ CHUYÊN NGÀNH

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

GVC ThS TRẦN QUANG HỘ PGS TS VÕ PHÁN

Trang 4

Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Bộ môn Địa cơ Nền móng Quý Thầy Cô đã truyền đạt rất nhiều kiến thức quý báu, bổ ích trong hai học kỳ vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn Thầy ThS Trần Quang Hộ là giảng viên hướng dẫn chính đề tài này Thầy đã hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu và có nhiều ý tưởng cũng như ý kiến rất bổ ích trong đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn chị Trịnh Thị Thùy Dương, anh Võ Minh Thắng công tác tại Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Cảng – Kỹ thuật Biển (PortCoast Consultant Corporation) đã có nhiều đóng góp và cung cấp các nguồn số liệu trong phòng thí nghiệm và số liệu quan trắc thực tế rất quý giá giúp phục vụ công tác tính toán

Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật xây dựng, Phòng đào tạo sau đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập

Sau cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, đây là nguồn động viên giúp đỡ

về tinh thần cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Một lần nữa xin gửi đến quý Thầy Cô, bạn bè đồng nghiệp, gia đình lời biết

ơn sâu sắc

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010

Học viên

VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN

Trang 5

Cụm cảng nằm trên hệ thống sông Cái Mép Thị Vải thuộc khu vực tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu là một cụm cảng lớn, phục vụ trực tiếp việc xuất nhập khẩu hàng hóa bằng đường thủy của Tp Hồ Chí minh Minh và vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Với việc quy hoạch và phát triển như thế lượng hàng hóa vận chuyển rất lớn, đòi hỏi phải có nhiều kho bãi để lưu giữ, bảo quản Tuy nhiên khó khăn gặp phải ở đây

là lớp bùn yếu khá dày nếu không được xử lý triệt để sẽ phát sinh ra nhiều sự cố công trình trong quá trình khai thác

Vì vậy việc xử lý nền tại khu vực này là vấn đề rất quan trọng nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác sau này Tại khu vực này có khá nhiều phương pháp

xử lý nền được đưa ra, tùy vào điều kiện mà lựa chọn các phương pháp xử lý khác

nhau Do đó mục tiêu của luận văn là “Hiệu quả của phương pháp gia cố nền bằng CDM trong việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền” tại khu vực Cái

Mép Thị Vải – Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu

Trong luận văn sẽ đưa ra các nghiên cứu trước đây về việc ứng dụng cọc đất trộn xi măng trong việc xử lý nền đất yếu

Đồng thời áp dụng các nghiên cứu đó tính toán một công trình cụ thể là Cảng SP- PSA tại huyện Tân Thành – Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Ta sẽ tính toán các thông

số như đường kính CDM, khoảng cách đóng, chiều sâu đóng, …Kết quả tính toán theo lý thuyết như cường độ CDM, chuyển vị ngang, độ lún của CDM và độ lún của đất xung quanh, ứng suất tác dụng lên CDM và đất nền, hệ số tập trung ứng suất …

sẽ được kiểm tra thông qua số liệu quan trắc thực tế và kết quả mô phỏng từ phần mềm Geo – Slope V7, Plaxis 2D, Plaxis 3D Foundation V2.1

Trong phần mô phỏng bằng phần mềm Plaxis sẽ đưa ra nhiều trường hợp tính toán để so sánh và rút ra những kết luận về thông số đầu vào cũng như mô hình áp dụng để khai báo

Hy vọng rằng luận văn này có thể giúp ích phần nào hiểu rõ hơn hiệu quả của việc sử dụng cọc đất trộn xi măng trong việc xử lý nền đất yếu tại khu vực Cái Mép Thị Vải nói riêng và khu vực miền Nam Việt Nam nói chung

Trang 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Mở đầu 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

2.1 Các giai đoạn phát triển về việc sử dụng phương pháp trộn hóa học trong việc giữ ổn định cho nền 4

2.2 Chi tiết phương pháp trộn sâu 4

2.2.1 Phương pháp trộn khô 4

2.2.2 Phương pháp trộn ướt 5

2.3 Các cách bố trí cọc CDM 5

2.4 Sự thay đổi tính chất vật lý của đất nền khi trộn xi măng 6

2.4.1 Dung trọng 6

2.4.2 Tỷ trọng 6

2.4.3 Hệ số thấm 7

2.5 Khả năng chịu tải tới hạn của cọc đơn 7

2.6 Tổng lún của cọc CDM 8

2.7 Độ lún lệch 10

2.8 So sánh độ lún và chuyển vị ngang khi có và không có cọc CDM 11

2.8.1 Cách thức lún của cọc CDM khi sử dụng để xử lý nền đất yếu 11

2.8.2 Chuyển vị ngang của công trình dưới tác dụng của tải bên trên 12

2.9 Ổn định mái dốc 12

2.10 Phương pháp tính dành cho phương pháp trộn sâu 15

2.10.1 Sự trượt khi sử dụng phương pháp trộn sâu 16

2.10.2 Sự lật đổ 16

2.11 Hiệu ứng vòm 17

2.12 Phương pháp AliCC (Arch action Low improvement ratio Cement Column): DMM (Deep Mixing Method) và lớp phủ xi măng bề mặt 20

2.12.1 Tính toán bề dày và cường độ lớp phủ xi măng 21

2.12.2 Tính toán cường độ của cọc CDM 25

2.12.3 Xác định chiều sâu đóng cọc CDM 26

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VIỆC XỬ LÝ NỀN CẢNG SP – PSA Ở KHU VỰC CÁI MÉP THỊ VẢI – BÀ RỊA VŨNG TÀU 28

3.1 Giới thiệu công trình 28

Trang 7

3.2 Điều kiện tự nhiên 28

3.2.1 Địa hình 28

3.2.2 Mực nước 29

3.2.3 Địa chất 29

3.3 Số liệu địa chất 30

3.3.1 Vị trí hố khoan 30

3.3.2 Công tác khoan lấy mẫu 31

3.3.3 Lấy mẫu 32

3.3.4 Công tác xuyên tiêu chuẩn (SPT) 32

3.3.5 Thí nghiệm cắt cánh (VST) 33

3.3.6 Thí nghiệm xuyên tĩnh điện (CPTu) 36

3.3.7 Thí nghiệm trong phòng 38

3.3.8 Tổng hợp địa chất khu vực 39

3.3.9 Thông số địa chất 41

3.4 Thiết kế chi tiết xử lý nền bằng phương pháp AliCC 55

3.4.1 Tổng quan 55

3.4.2 Điều kiện thiết kế 56

3.4.3 Trình tự thi công 57

3.4.4 Thông số địa chất đất nền dùng trong thiết kế 58

3.4.5 Tính toán thiết kế xử lý nền 60

3.4.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật của AliCC 68

3.4.7 Ổn định mái dốc 70

3.5 Quan trắc tại hiện trường 78

3.5.1 Phạm vi quan trắc 78

3.5.2 Chi tiết thiết bị quan trắc Earth pressure cell 80

3.5.3 Kết quả quan trắc 81

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM) CỦA CÔNG TRÌNH CẢNG SP-PSA 94

4.1 Mô hình hóa bằng Plaxis 2D V8.5 94

4.1.1 Thông số đầu vào 94

4.1.2 Kết quả tính toán 96

4.2 Mô hình hóa bằng Plaxis 3D Foundation V2.1 99

4.2.1 Trường hợp 1 99

Trang 8

CHƯƠNG 5 PHÂN TÍCH VÀTỔNG HỢP KẾT QUẢ 129

5.1 Tổng quát 129

5.2 Sự phân bố ứng suất 129

5.2.1 Ứng suất tác dụng lên đất nền 129

5.2.2 Ứng suất tác dụng lên cọc 130

5.3 Kết quả phân tích lún 132

5.3.1 Độ lún cố kết 132

5.3.2 Tốc độ lún 132

5.3.3 Độ lún lệch 133

5.4 Chuyển vị ngang 134

5.5 Kết quả thí nghiệm mẫu cọc xi măng 134

5.5.1 Kết quả thí nghiệm trộn trong phòng 134

5.5.2 Tổng hợp kết quả về cường độ của cọc xi măng 135

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137

6.1 Kết luận 137

6.1.1 Ứng suất tác dụng 137

6.1.2 Độ lún 137

6.1.3 Chuyển vị ngang 138

6.1.4 Cường độ cọc CDM 138

6.2 Kiến nghị 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO 139

Danh mục bảng Bảng 1-1: Phân loại kỹ thuật xử lý nền 1

Bảng 2-1: Hệ số riêng phần 19

Bảng 2-2: Hệ số tạo vòm Cc 19

Bảng 3-1: Tọa độ vị trí các hố khoan 30

Bảng 3-2: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm cắt cánh 34

Bảng 3-3: Tọa độ thí nghiệm xuyên tĩnh điện 36

Bảng 3-4: Kết quả xác định độ ẩm 41

Bảng 3-5: Bảng tổng hợp khối lượng riêng 42

Bảng 3-6: Bảng tổng hợp dung trọng tự nhiên 43

Bảng 3-7: Bảng tổng hợp giới hạn Atterberg 44

Bảng 3-8: Bảng tổng hợp sức kháng cắt không thoát nước 46

Bảng 3-9: Bảng tổng hợp các thông số cố kết (e0, Cc and Cr) 48

Bảng 3-10: Bảng tổng hợp các thông số cố kết (Pc and OCR) 48

Trang 9

Bảng 3-11: Bảng tổng hợp giá trị N 54

Bảng 3-12: Bảng tổng hợp phương pháp và mục đích việc xử lý 55

Bảng 3-13: Bảng tính cường độ của lớp phủ xi măng 61

Bảng 3-14: Bảng tổng hợp kết quả ứng suất tác dụng lên CDM tại các khu vực 63

Bảng 3-15: Bảng tổng hợp kết quả cường độ CDM dùng thiết kế tại các khu vực 63

Bảng 3-16: Kết quả tính toán độ lún của lớp yếu không xử lý 64

Bảng 3-17: Kết quả tính lún của cọc CDM khi chịu tải khai thác 65

Bảng 3-18: Bảng tính tổng lún khu vực 1 66

Bảng 3-21: Hệ số an toàn yêu cầu 73

Bảng 3-22: Các loại tải trọng ngoài theo từng giai đoạn 75

Bảng 3-23: Bảng tổng hợp kết quả tính ổn định 77

Bảng 3-24: Kết quả thu được tại EP03 trong khu AliCC 82

Bảng 3-25: Kết quả thu được tại EP04 trong khu AliCC 84

Bảng 4-1: Thông số đầu vào trong Plaxis 2D 94

Bảng 4-2: Thông số đầu vào cho Plaxis 3D (trường hợp 1) 99

Bảng 4-6: Bảng tổng hợp kết quả tính toán bằng phần mềm Plaxis 2D và Plaxis 3D Foundation 128

Bảng 5-1: Bảng tổng hợp ứng suất tác dụng lên công trình tại khu vực 1 131

Bảng 5-2: Bảng tổng hợp kết quả lún 132

Bảng 5-3: Thông số trộn, vị trí và thời gian lấy mẫu 134

Bảng 5-4: Kết quả thí nghiệm nén cho khu CDM giữ ổn định 135

Bảng 5-5: Kết quả thí nghiệm nén cho khu vực ALiCC 135

Danh mục hình Hình 1.1: Phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước 2

Hình 1.2: Phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp bơm hút chân không và gia tải trước 2

Hình 1.3: Phương pháp xử lý nền bằng cọc đất trộn xi măng 2

Hình 2.1: Sơ đồ thi công trộn khô 4

Hình 2.2: Sơ đồ thi công trộn ướt 5

Hình 2.3: Các cách đóng cọc CDM (Nagaraj, 2002) 5

Hình 2.4: Biểu đồ xác định dung trọng theo Kawasali et al 1981 6

Hình 2.5: Sự thay đổi của tỷ trọng theo Uddin et al 1997 6

Hình 2.6: Sự thay đổi hệ số thấm theo Kawasaki et al 1998 7

Hình 2.7: Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong cọc CDM 8

Trang 10

Hình 2.8: Tính toán độ lún của CDM khi không xét đến từ biến 8

Hình 2.9: Tính toán độ lún của CDM khi có xét đến từ biến (Broms, 1984) 10

Hình 2.10: Tính toán độ lún lệch (Bergado et al, 1996) 10

Hình 2.11: Độ lún mặt của đất nền và của cọc dưới áp lực do lớp phủ bên trên gây ra (ký hiệu rỗng =đất nền; ký hiệu solid =cọc) (Lorenzo, 2005) 11

Hình 2.12: Chuyển vị ngang theo thời gian của công trình 12

Hình 2.13: Ồn định của mái dốc khi sử dụng phương pháp cọc DMM xử lý (Bergado et al, 1996) 12

Hình 2.14: Ổn định mái dốc khi sử dụng phương pháp trôn sâu (Sweroad, 1992) 13

Hình 2.15: Dự báo cường độ kháng cắt trung bình (Kitazume et al, 1996) 14

Hình 2.16: Tổng hợp trình tự phương pháp tính toán thiết kế của phương pháp trộn sâu 15

Hình 2.17: Ổn định trượt cho đất nền (Bergado et al,1996) 16

Hình 2.18: Sự lật đổ (Bergado et al,1996) 16

Hình 2.19: Hiệu ứng vòm (Miki and Nozu, 2004) 17

Hình 2.20: Góc cắt  (Miki và Nozu, 2004) 20

Hình 2.21: Sự thay đổi góc  khi sử dụng lớp phủ hoặc lớp vải địa 20

Hình 2.22: Phân bố lực trên đầu cọc trong phương pháp ALiCC 21

Hình 2.23: Ứng suất xuyên thủng (Penta-Ocean, 2007) 22

Hình 2.24: Các trường hợp của ứng suất uốn ( Penta-Ocean, 2007) 24

Hình 2.25: Mô hình cho ứng suất uốn (Penta-Ocean, 2007) 24

Hình 2.26: Ứng suất tại đầu cọc ( Penta-Ocean, 2007) 25

Hình 2.27: Mô hình của lực gây uốn 25

Hình 2.28: Tính toán tổng độ lún ( Penta-Ocean, 2007) 26

Hình 3.1: Vị trí Cảng SP - PSA 28

Hình 3.2: Bản đồ địa chất khu vực 29

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí hố khoan 30

Hình 3.4: Công tác khoan lấy mẫu ở hiện trường 31

Hình 3.5: Lấy mẫu từ hiện trường 32

Hình 3.6: Thí nghiệm SPT 33

Hình 3.7: Thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trường 34

Hình 3.8: Thí nghiệm xuyên tĩnh điện ngoài hiện trường 36

Hình 3.9: Đường đồng mức của lớp 1 39

Hình 3.10: Đường bình đồ của lớp cuối cùng 40

Hình 3.11: Biểu đồ phân bố độ ẩm 41

Hình 3.12: Biểu đồ phân bố khối lượng riêng 42

Hình 3.13: Biểu đồ phân bố dung trọng tự nhiên 43

Hình 3.14: Biểu đồ phân bố giới hạn chảy 44

Hình 3.15: Biểu đồ phân bố giới hạn dẻo 45

Hình 3.16: Đồ thị chỉ số dẻo 45

Trang 11

Hình 3.17: Biểu đồ Su từ thí nghiệm cắt cánh 46

Hình 3.18: Biểu đồ thí nghiệm Su cho lớp 1 47

Hình 3.19: Biểu đồ thí nghiệm Su của lớp 2 47

Hình 3.20: Biểu đồ phân bố hệ số rỗng eo 49

Hình 3.21: Biểu đồ phân bố áp lực tiền cố kết Pc 49

Hình 3.22: Biểu đồ phân bố chỉ số nén Cc 50

Hình 3.23: Biểu đồ phân bố chỉ số nén lại Cr 50

Hình 3.24: Biểu đồ phân bố chỉ số quá cố kết OCR 51

Hình 3.25: Biểu đồ quan hệ giữa áp lực và hệ số cố kết Cv tại cao độ > -2.0m CD 51

Hình 3.26: Biểu đồ quan hệ giữa áp lực và hệ số cố kết Cv tại cao độ 2.0m CD đến -7.0m CD 52

Hình 3.30: Biểu đồ giá trị N theo độ sâu 54

Hình 3.31: Mặt cắt đại diện xử lý nền 55

Hình 3.32: Tải trong trong khu bãi 56

Hình 3.33: Mô hình tính toán của AliCC 56

Hình 3.34: Mô hình ứng suất tập trung của AliCC 57

Hình 3.35: Trình tự thi công xử lý 57

Hình 3.36: Kết quả thí nghiệm thông số địa chất của đất nền 58

Hình 3.37: Mặt bằng phân khu xử lý 60

Hình 3.38: Mô hình tính ứng suất gây uốn 61

Hình 3.39: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM 62

Hình 3.40: Mô hình xác định vị trí điểm ngàm giả định 63

Hình 3.41: Các trường hợp tính độ lún của nền 64

Hình 3.42: Mặt cắt tính toán tại hố khoan 15 65

Hình 3.43: Phân chia khu vực cường độ CDM và khoảng cách đóng 69

Hình 3.44: Chiều sâu đóng CDM 69

Hình 3.45: Vị trí kiểm tra ổn định 70

Hình 3.46: Số liệu để kiểm tra ổn định 70

Hình 3.47: Đồ thị biểu thị các thông số theo độ sâu 71

Hình 3.48: Vị trí mặt cắt tính ổn định 72

Hình 3.49: Sức kháng cắt của lớp 1 73

Hình 3.50: Phương pháp Bishop 73

Hình 3.51: Tỉ diện tích xử lý ap và cường độ nén của CDM quck 74

Hình 3.52: Mặt cắt đại diện kiểm tra ổn định 76

Trang 12

Hình 3.53: Mặt bằng bố trí thiết bị quan trắc 78

Hình 3.54: Mặt bằng bố trí thiết bị để kiểm tra 79

Hình 3.55: Earth pressure cell 80

Hình 3.56: Chuyển vị ngang của I04 tại khu vực thi công AliCC 81

Hình 3.57: Kết quả quan trắc tại P02 82

Hình 3.58: Kết quả lún tại SP03 trong khu AliCC 85

Hình 3.64: Kết quả quan trắc E03 trong khu AliCC 88

Hình 3.65: Chuyển vị ngang tại I01 trong khu CDM 89

Hình 4.1: Mô hình 2D của cảng SP-PSA 95

Hình 4.2: Độ lún công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 2D 96

Hình 4.3: Ứng suất tác dụng lên công trình theo mô hình Plaxis 2D 97

Hình 4.4: Chuyển vị ngang trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 2D 98

Hình 4.5: Mô hình mô phỏng khu ALiCC trong Plaxis 3D (trường hợp 1) 100

Hình 4.6: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 1a 101

Hình 4.7: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 1a 103

Hình 4.8: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 2 104

Hình 4.9: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 2 106

Hình 4.12: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 2b 111

Hình 4.13: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 2b 113

Hình 4.14: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 3 115

Trang 13

Hình 4.15: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 3

117

Hình 4.18: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 4b 122

Hình 4.19: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 4b 124

Hình 4.20: Độ lún của công trình trong quá trình khai thác theo mô hình Plaxis 3D Foundation – trường hợp 4c 125

Hình 4.21: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM và đất nền xung quanh trong trường hợp 4c 127

Hình 5.1: Tốc độ lún của khu vực thi công ALiCC 133

Hình 5.2: Độ lún của cọc CDM và đất nền trong khu vực thi công ALiCC 133

Hình 5.3: Kết quả trộn cho khu CDM và khu ALiCC (W/C = 0.8; sau 91 ngày) 134

Hình 5.4: Kết quả trộn cho lớp phủ xi măng bề mặt (W/C = 1.0; 91 ngày) 134

Hình 5.5: Biểu đồ thí nghiệm cường độ khu CDM giữ ổn định 135

Hình 5.6: Biểu đồ thí nghiệm cường độ khu ALiCC 136

Trang 14

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Mở đầu

Hiện nay trên thế giới, việc xử lý nền đất yếu đang phổ biến khá rộng rãi Tùy vào điều kiện về kinh tế, kỹ thuật, địa chất, khí hậu, môi trường,… mà áp dụng các phương pháp thích hợp Sau đây là một vài phương pháp tiêu biểu:

Bảng 1-1: Phân loại kỹ thuật xử lý nền

Phương pháp

1 Thay thế + Phương pháp thay thế Bao gồm phương pháp nổ mìn

+ Đá dăm/sỏi thoát nước

Cố kết đất sét

Hạ mực nước trong lớp cát để làm khô hoặc tăng áp lực cố kết

có hiệu trong đất sét nằm trên lớp

cát

Xử lý chống hoá lỏng

3 Nén

+ Đóng cọc + Phương pháp cọc cát nén chặt + Phương pháp đầm rung + Đầm nặng (Phương pháp cố kết động) + Nổ mìn (nén chặt bằng nổ mìn)

+ Phương pháp tạo sốc điện

5 Xử lý nhiệt + Phương pháp nhiệt hoá

+ Phương pháp đông cứng

Cho xử lý tạm thời

6 Gia cường

+ Tấm phủ và lưới trên bề mặt toàn bộ đất yếu + Gia cố đất

+ Phương pháp cọc cát đầm chặt + Phương pháp trộn sâu

Bao gồm vải địa gia cường Trong trường hợp đất dính

Trang 15

Một số hình ảnh đại diện:

Hình 1.1: Phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với gia tải trước

Hình 1.2: Phương pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp bơm hút chân không và gia

Trang 16

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Phương pháp xử lý nền bằng cọc đất trộn xi măng là một phương pháp mới có tính hiệu quả cao, đồng thời thời gian thi công và đưa vào sử dụng nhanh tiết kiệm được thời gian Vì vậy nếu nắm rõ phương pháp xử lý này sẽ vô cùng thuận lợi cho việc áp dụng vào các công trình sau này

Khi áp dụng phương pháp xử lý bằng cọc đất trộn xi măng thì vấn đề quan tâm nhiều nhất là độ lún công trình khi khai thác, cường độ đạt được trong cọc xi măng đất và sự phân bố ứng suất trên đầu cọc và đất nền xung quanh

Đối tượng nghiên cứu bao gồm những mục chính sau đây:

Thu thập số liệu thực tế như địa chất, địa hình, thủy hải văn, các thông số dùng để thiết kế

Thu thập số liệu quan trắc từ hiện trường trong quá trình thi công và khai thác

So sánh sự khác nhau giữa ứng suất tác dụng trên đầu cọc và ứng suất tác dụng lên đất nền khi sử dụng phương pháp ALiCC

Tính toán và so sánh hệ số tập trung ứng suất giữa thiết kế và thực tế hiện trường Tìm hiểu mô hình thích hợp cho vật liệu cọc đất xi măng, mô phỏng sự làm việc của cọc đất xi măng có sử dụng lớp phủ bề mặt (Arch action Low improvement ratio Cement Column) viết tắt là ALiCC, so sánh sự hiệu quả của phương pháp ALiCC và phương pháp sử dụng cọc CDM bằng phần mềm Plaxis 2D và 3D Foundation V2.1

1.3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đề tài: “Hiệu quả của phương pháp gia cố nền bằng CDM trong việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền” tại khu vực Cái Mép – Thị Vải dựa trên các hồ sơ báo cáo

khảo sát địa chất, hồ sơ báo cáo quan trắc địa kỹ thuật, hồ sơ báo cáo thí nghiệm cọc đất trộn xi măng do Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Cảng – Kỹ thuật Biển (PortCoast) lập:

1 Cảng Quốc tế SP – PSA, Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (Tháng 11/2007),(Tháng 02/2009)

2 Cảng Quốc tế Sài Gòn Việt Nam, Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (Tháng 06/2007), (Tháng 09/2008)

Trang 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

đó thì công nghệ để trộn cũng đã được cải tiến rất nhiều

Theo đề nghị của Brows (1986), ở khu vực Nam Á và Đông Nam Á rất thích hợp cho việc sử dụng xi măng thay thế vôi bởi vì:

 Giá thành của phương pháp trộn bằng xi măng thấp hơn so với vôi

 Khó bảo quản vôi sống trong điều kiện khí hậu ẩm ướt

 Cường độ đạt được của xi măng cao hơn vôi khá nhiều

Việc xử lý nền đất bằng vôi và xi măng được ứng dụng trong những khu vực rộng lớn với bề dày lớp đất yếu dày, phức tạp ( bến bãi, đường cao tốc…) nhằm gia tăng sức chịu tải cho đất nền đồng thời vấn đề giữ ổn định luôn được đảm bảo khá tốt

2.2 Chi tiết phương pháp trộn sâu

Có 2 phương pháp : trộn bằng máy cơ học và trộn bằng cách phun xịt thẳng vào đất nền

Ở đây ta xét đến trộn bằng máy cơ học

 Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất

 Rút đầu trộn lên đồng thời phun xi măng vào đất

 Đầu trộn quay và trộn đều xi măng với đất

Trang 18

 Xuyên đầu trộn xuống độ sâu thiết kế đồng thời phá tơi đất

 Rút đầu trộn lên đồng thời phun xi măng và nước vào đất

 Đầu trộn quay và trộn đều xi măng, nước với đất

Trang 19

2.4 Sự thay đổi tính chất vật lý của đất nền khi trộn xi măng

2.4.1 Dung trọng

Theo Kawasaki et al (1981) thì dung trọng của mẫu sau khi trộn tăng khoảng 3 – 15%

Hình 2.4: Biểu đồ xác định dung trọng theo Kawasali et al 1981

Trang 20

2.4.3 Hệ số thấm

Theo Kawasaki et al 1998, hệ số thấm của mẫu trong phòng thí nghiệm lớn hơn mẫu thu được ở hiện trường với cùng tỉ lệ trộn Sự khác nhau được thể hiện qua hình dưới đây:

Hình 2.6: Sự thay đổi hệ số thấm theo Kawasaki et al 1998

2.5 Khả năng chịu tải tới hạn của cọc đơn

Sức chịu tải tới hạn của một cọc đơn thường dựa vào cường độ chống cắt của lớp đất xung quanh và cường độ chống cắt của của vật liệu trộn để làm cọc Phương pháp xác định sức chịu tải cho cọc thường phụ thuộc vào ma sát hông dọc theo bề mặt cọc và sức kháng mũi, trong khi đó đối với cọc đất trộn xi măng thì sức chiu tải chủ yếu dựa vào sức kháng cắt của vật liệu trộn làm cọc Sức chịu tải giới hạn của cọc đất trộn xi măng trong đất yếu có thể được tính dựa vào công thức sau:

, 2.25 (2.1) Trong đó:

d : đường kính của cọc (m)

Hcol : chiều dài cọc (m)

Cu : cường độ kháng cắt trung bình của lớp đất xung quanh

Công thức trên giả định rằng sức kháng hông bằng cường độ kháng cắt không thoát nước của lớp đất xung quanh (Cu) còn sức kháng mũi thì khoảng 9Cu

Trong trường hợp tính sức chịu tải giới hạn tức thời được tính khi CDM bị phá hoại ở độ sâu z theo công thức:

, 3.5 3 (2.2) Trong đó:

Ccol : lực dính của CDM

σh : tổng áp lực hông tác dụng lên CDM ở mặt cắt giới hạn

Trang 21

Công thức trên giả thiết rằng với góc ma sát trong của đất là 300 và σh = σv + 5Cu, với σv

là tổng ứng suất của lớp phủ bên trên

Trường hợp tính sức chịu tải giới hạn lâu dài thì giá trị của nó sẽ nhỏ hơn so với sức chịu tải cực hạn tức thời do xảy ra hiện tượng từ biến Cường độ do từ biến Qcreep,col

chiếm từ 65% - 85% của Qult,col

Hình 2.7: Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong cọc CDM

2.6 Tổng lún của cọc CDM

Tổng độ lún của cọc CDM đưa ra bởi Broms (1984) được minh họa bởi hình sau:

Hình 2.8: Tính toán độ lún của CDM khi không xét đến từ biến

Tổng độ lún lớn nhất chính là độ lún của Δh1 và độ lún Δh2 (độ lún của đất bên dưới CDM) Cả 2 trường hợp đều được nghiên cứu cụ thể Trong trường hợp thứ nhất (trường hợp A) áp lực yêu cầu tác dụng nhỏ và không xét đến từ biến trong cọc Trong trường hợp thứ hai (trường hợp B) áp lực tác dụng lớn và có xét cả yếu tố từ biến trong cọc

Trang 22

Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng độ lún của cọc và đất nền giữa các cọc có độ biến dạng tương đương Tuy nhiên nó cũng chỉ ra rằng biến dạng theo phương đứng của đất xung quanh cọc giống như là độ lún của lớp mặt hơn là độ lún của hệ cọc Sự khác nhau tuy không lớn chỉ khoảng vài phần trăm

Ứng suất tác dụng lên công trình sẽ dựa vào sức kháng nén của cọc và đất nền

(2.3) Trong đó:

σcol : ứng suất tác dụng lên đầu cọc

q : áp lực tác dụng trung bình

a : tỉ diện tích thay thế của cọc = (NAcol/BL), với NAcol là số lượng cọc và tiết diện 1 cọc

BL : diện tích vùng xử lý

Msoil : giá trị kháng nén của đất xung quanh

Mcol : giá trị kháng nén của cọc CDM

Xét trường hợp A, độ cứng của cọc được xem xét dưới tác dụng của lực phân bố lên cọc và đất nền xung quanh Mối quan hệ giữa Mcol = 50 100 Ccol thường được sử dụng để dự báo độ lún, tuy nhiên có thể xác định Mcol từ thí nghiệm nén không nở hông Giá trị Mcol thường nằm trong khoảng 15 25 MPa Ứng suất trung bình dọc trục của cọc có thể được tính theo công thức (M = Δσ/Δε)

Đối với đất cố kết trước và áp lực tiền cố kết không được xét đến thì

Mcol = 250 Cu (với Cu là cường độ kháng cắt không thoát nước được xác định bằng thí nghiệm cắt cánh)

Độ gia tăng ứng suất được phân ra làm hai là: q1(của cọc) và q2(của đất nền) Ta

có mối quan hệ :

(2.4) Đơn giản hóa:

hi : bề dày lớp đất bên dưới

RRi và CRi : chỉ số nén và chỉ số nén lại của lớp đất thứ i

’vo : ứng suất có hiệu tại giữa lớp đất thứ i

’p : ứng suất tiền cố kết tại giữa lớp đất thứ i

’vf : ứng suất do tải bên trên tại giữa lớp đất thứ i

Xét trường hợp B : trong trường hợp này tải ngoài tác dụng tương đối lớn và có xét đến yếu tố từ biến Độ lún Δh1 được tính theo hình dưới đây:

Trang 23

Hình 2.9: Tính toán độ lún của CDM khi có xét đến từ biến (Broms, 1984)

Giống như trường hợp A, sự gia tăng ứng suất cũng được chia làm 2 thành phần

q1 và q2

Công thức xác định q1:

q NQ ,

BL (2.8) Với N là tổng số lượng cọc

Qcreep,col là lực tác dụng tập trung trên 1 cọc có xét đến hệ số từ biến

Độ lún Δh1 được tính bằng cách chia cả khối thành nhiều lớp phân tố

Độ lún Δh2 bên dưới khối cọc được tính với giả thiết rằng tải q1 tác động trực tiếp bên dưới trong khi tải q2 chỉ tác động trên bề mặt

2.7 Độ lún lệch

Độ lún lệch sẽ nhỏ nếu ứng suất tiếp của đất nằm dọc theo cọc CDM nhỏ hơn ứng suất cắt của đất nền xung quanh

Hình 2.10: Tính toán độ lún lệch (Bergado et al, 1996)

Góc α giữa 2 cọc CDM sẽ tương ứng với ứng suất tiếp trung bình dọc theo hàng cọc và module kháng cắt của đất theo công thức:

α

G (2.9)

ave : ứng suất tiếp trung bình

Gsoil : module kháng cắt của đất nền

Trang 24

2.8 So sánh độ lún và chuyển vị ngang khi có và không có cọc CDM

2.8.1 Cách thức lún của cọc CDM khi sử dụng để xử lý nền đất yếu

Hình 2.11: Độ lún mặt của đất nền và của cọc dưới áp lực do lớp phủ bên trên gây ra (ký hiệu rỗng =đất nền; ký hiệu solid =cọc) (Lorenzo, 2005)

Hình trên biểu diễn độ lún của đỉnh cọc và đất nền xung quanh trong quá trình làm việc

1 năm dưới tác dụng của tải trọng bề mặt Theo những số liệu quan trắc thực tế thì tổng

độ lún trung bình của đất nền xung quanh và cọc là khoảng 350mm và 300mm Nếu không được xử lý thì độ lún của đất nền sau 1 năm khoảng hơn 1m dưới áp lực của lớp phủ bên trên với bề dày đất yếu khoảng 9m (Bergado and Lorenzo, 2003)

Do đó, người ta lắp 1 hệ thống thép gia cường hình lục giác để phân phối áp lực bên trên vào các đầu cọc CDM Vì vậy mà áp lực tác dụng lên đất nền giảm đáng kể.Theo nghiên cứu trên thì độ lún khi sử dụng cọc CDM giảm gần 70% so với không sử dụng Thêm vào đó tốc độ cố kết cũng đạt gần 90% sau khi xử lý 1 năm, nếu không được xử lý thì

dự kiến khoảng 7 năm sau mới đạt được mức độ cố kết 90% (với hệ số cố kết khoảng Cv

= 4 m2/yr)

Độ lún lệch giữa cọc CDM và đất nền xung quanh khoảng 25 mm đến 60 mm trên tổng

độ lún trung bình là 325 mm

Trang 25

2.8.2 Chuyển vị ngang của công trình dưới tác dụng của tải bên trên

Hình 2.12: Chuyển vị ngang theo thời gian của công trình

Chuyển vị ngang đo được tại 2 vị trí trong suốt 7 tháng từ khi xử lý xong là 5mm và 45mm Chuyển vị lớn nhất đo được tại bề mặt lớp đất yếu cách mặt hoàn thiện khoảng 3.5m

Chuyển vị ngang của lớp đắp đo được từ 30mm đến 230mm sau 7 tháng

2.9 Ổn định mái dốc

Road Embankment

Different possible failure surfaces

DMM Columns

Hình 2.13: Ồn định của mái dốc khi sử dụng phương pháp cọc DMM xử lý

(Bergado et al, 1996)

Trang 26

Ta có thể sử dụng cọc CDM để làm tăng khả năng ổn định của nền đắp vì khi đó cường

độ kháng cắt trung bình dọc theo mặt trượt nguy hiểm nhất được đánh giá bởi công thức sau:

C C 1 a S a (2.10) Trong đó

Cu : cường độ kháng cắt của đất nền xung quanh

Scol : cường độ kháng cắt của cọc CDM

a : tỉ diện tích xử lý = (NAcol/BL), với NAcol là số lượng cọc và tiết diện 1 cọc

Cave : cường độ kháng cắt không thoát nước của nền đất (KPa)

Cu : cường độ kháng cắt của cọc CDM (KPa)

Trang 27

Kitazume et al., (1996) đã đưa ra công thức tính cường độ kháng cắt trung bình của cọc CDM và của đất nền xung quanh,

Hình 2.15: Dự báo cường độ kháng cắt trung bình (Kitazume et al, 1996)

Trang 28

2.10 Phương pháp tính dành cho phương pháp trộn sâu

Theo các công thức được đưa ra người ta có thể xác định hình dạng, khoảng cách, kích thước của phương pháp trộn sâu cho phù hợp

Hình 2.16: Tổng hợp trình tự phương pháp tính toán thiết kế của phương pháp

trộn sâu

Trang 29

2.10.1 Sự trượt khi sử dụng phương pháp trộn sâu

Hình 2.17: Ổn định trượt cho đất nền (Bergado et al,1996)

Hệ số an toàn kháng trượt nên được chọn khoảng 1.2 khi ở trạng thái tĩnh và bằng 1.0 khi tính trong điều kiện có xét đến động đất

FSS R F HP E (2.15) Trong đó:

Nwt : tổng lực đứng tác dụng lên mặt đáy = WS(E) + WT + PAV(E)

H : tổng lực tác dụng theo phương ngang = PAS(E) + PAH(E)[HWT + HWS + HWU] (E) : xét đến động đất

Rf : = NwttanΦ

Fu : giá trị min (WutanΦ,C(Z = D)BLS)

 : góc kháng cắt trong lớp đất cứng bên dưới

C(Z = D) : sức kháng cắt không thoát nước tại độ sâu D

Trang 30

FSO MRWT MWU

MD (2.16) Trong đó :

MRWT : tổng momen kháng lật = MWT + MWS(E) + Mpp(E)

MD : tổng momen gây lật = MPAH(E) (MHWS + MHWT + MHWV)

(E) : có xét động đất

MWT = momen của lực WT tại tâm O, KN/m

MWS(E) = momen của lực WS(E) tại tâm O, KN/m

MPAV(E)= momen của lực PAV(E) tại tâm O, KN/m

MPAS(E)= momen của lực PAS(E) tại tâm O, KN/m

MPAH(E)= momen của lực PAH(E) tại tâm O, KN/m

MHWS = momen của lực HWS tại tâm O, KN/m

MWHT = momen của lực WHT tại tâm O, KN/m

MHWU = momen của lực HWU tại tâm O, KN/m

MWU = momen của lực WU tại tâm O, KN/m

Trang 31

Hiệu ứng vòm được định nghĩa là sự truyền áp lực từ một phần khối đất bị lún lên khối đất không bị lún (Terzaghi,1943).Theo McNulty (1965) định nghĩa hiệu ứng vòm là “Sự truyền tải trọng ổn định của một vật liệu có cường độ nhỏ đến vật liệu có cường độ lớn hơn bên cạnh, hình thành từ một hệ thống ứng suất cắt do quá trình truyền tải trọng”

Do độ cứng của cọc lớn hơn nhiều so với đất nền, khối đất đắp có xu hướng dịch chuyển xuống Sự dịch chuyển này được giới hạn cục bộ bởi ứng suất cắt  Ứng suất cắt này làm tăng áp lực lên đầu cọc nhưng làm giảm áp lực đặt lên đất nền Cơ chế truyền lực như vậy được Terzaghi (1943) đặt tên là “hiệu ứng vòm đất” (soil arching effect)

Theo phương pháp của Low et al (1994) :

Ứng suất tác dụng trên đất nền được tính bởi công thức:

a s a s h K

a s K

p

K p

p s

2

12

2

1

(2.17) Ứng suất tác dụng lên cọc được tính bởi công thức:

a

s q H a

Kp với φ là góc ma sát của vật liệu đắp

s : khoảng cách giữa 2 cọc

a : đường kính cọc

H : chiều cao lớp đắp bên trên

 là hệ số phân bố áp lực đất lên nền đất có thể lấy  = 0.8 theo tính toán của Low et al.(1994) đề nghị

Theo phương pháp Terzaghi (1943) :

Ứng suất tác dụng trên đất nền được tính bởi công thức:

q s

H K K

s

h z v

a

s q

H a

K : hằng số kinh nghiệm = 0.7

Theo tiêu chuẩn thiết kế Anh BS8006 (1995) :

Ứng suất tác dụng lên cọc được tính bởi công thức:

2 '

Trong đó:C c : hệ số tạo vòm tra theo bảng (bảng 2.2)

f q và f ms: hệ số riêng phần đối với tải trọng ngoài tra theo bảng (bảng 2.1)

Trang 32

Hệ số tập trung ứng suất n là thông số quan trọng để đánh giá mức độ của hiệu ứng vòm

và được Han và Gabr (2002) định nghĩa là tỷ số giữa ứng suất thẳng đứng tác dụng vào đầu cọc với ứng suất thẳng đúng tác dụng lên đất nền xung quanh được tính bởi công thức sau:

(2.23) Trong đó:

Độ lún không đều giữa các cọc có thể được tính theo Miki và Nozu (2004) Tùy thuộc vào diện tích xử lý và bề dày lớp đất yếu mà có thể tính toán tiết diện cũng như chiều sâu đóng Chúng ta có thể xử lý bằng cách đóng cọc CDM đến hết lớp đất yếu hoặc có

Trang 33

thể đóng không hết, khi đó sự phân bố ứng suất giữa cọc và đất nền cũng có sự khác biệt phụ thuộc vào góc cắt 

Hình 2.20: Góc cắt  (Miki và Nozu, 2004)

Sự khác biệt trên còn được minh chứng rõ ràng hơn khi ta sử dụng 1 lớp phủ đặc cứng hoặc là sử dụng vải địa kỹ thuật

Hình 2.21: Sự thay đổi góc  khi sử dụng lớp phủ hoặc lớp vải địa

2.12 Phương pháp AliCC (Arch action Low improvement ratio Cement Column): DMM (Deep Mixing Method) và lớp phủ xi măng bề mặt

Phương pháp tính toán thiết kế AliCC chia làm 3 phần như sau:

Bề dày và cường độ của lớp phủ xi măng phụ thuộc vào điều kiện xuyên thủng và

Khi thi công xong lớp phủ

Kết cấu mặt

Lớp phủ

Trang 34

Lực phân bố trên cọc AliCC trong phương pháp AliCC xem ở hình dưới đây:

Hình 2.22: Phân bố lực trên đầu cọc trong phương pháp ALiCC

2.12.1 Tính toán bề dày và cường độ lớp phủ xi măng

2.12.1.1 Tính toán điều kiện xuyên thủng

Ứng suất gây xuyên thủng tại lớp phủ xi măng ở xung quanh cọc được diễn tả theo phương trình dựa theo đường kính cọc, tỉ số diện tích xử lý, và bề dày lớp phủ xi măng

Trang 35

Hình 2.23: Ứng suất xuyên thủng (Penta-Ocean, 2007)

P = trọng lượng lớp phủ + tải khai thác

Vsoil : Thể tích khối đất tác dụng lên phần đất không xử lý

P = trọng lượng lớp phủ + tải

khai thác

W = Vsoil*

Khả năng chịu lực của đất nền

A1 : phạm vi phân bố hoạt tải bên

A2 : phạm vi phân bố hoạt tải bên trên

Lớp phủ cứng

Trang 36

Ứng suất xuyên thủng τse luôn phải nhỏ hơn cường độ của lớp phủ xi măng :

F αCN (2.28) Trong đó:

P : tải trọng lớp phủ và hoạt tải bên trên

A1 : phạm vi phân bố của hoạt tải bên trên

A2 : phạm vi phân bố của hoạt tải và trọng lượng bản thân lớp phủ

quck : cường độ của cọc đất trộn xi măng

2.12.1.2 Tính toán khả năng kháng uốn, nứt

Tính toán với giả thiết lớp phủ xi măng gác trên đầu cọc giống như dầm liên tục

 Lực phân bố đều do hoạt tải, lực do trọng lượng lớp bề mặt tác dụng trực tiếp lên dầm

 Lực tác dụng lên đất nền đã được tính toán lại với góc  tính từ mép của hàng cọc đất trộn xi măng

 Ảnh hưởng hệ số nền

 Nhịp của dầm chính là khoảng cách giữa 2 cọc

 Ứng suất uốn cho phép:

~

(với Fs = 1.2) (2.29) Ảnh hưởng của đất nền bên dưới không gây ảnh hưởng nhiều đến lớp phủ bên trên

Trang 37

W C

L

Case-2

W C

Hình 2.24: Các trường hợp của ứng suất uốn ( Penta-Ocean, 2007)

Hai trường hợp 2 và 3 ít giống với thực tế hơn là trường hợp thứ 1 Momen uốn lớn nhất trong 3 trường hợp lần lượt là:

- Trường hợp 1 : +0.125WL, -0

- Trường hợp 2 : +0.07WL, -0.125WL

- Trường hợp 3 : +0.042WL, -0.083WL

Thông thường trong thiết kế lấy +0.125WL và -0.125WL

Ứng suất gây uốn được tính theo hình dưới đây:

1.5m

Psoil

ALiCC column Surface treatment

Hình 2.25: Mô hình cho ứng suất uốn (Penta-Ocean, 2007)

Cường độ quck thiết kế phải lớn hơn cường độ tính từ momen uốn:

q ~ F (2.30)

Cọc xi măng

Trang 38

Trong đó:

σb : ứng suất gây uốn = M/Z

M : momen uốn

Z : tiết diện ; Fs = 1.2

2.12.2 Tính toán cường độ của cọc CDM

2.12.2.1 Ứng suất theo phương đứng trên đầu cọc CDM

Cường độ của cọc CDM phải lớn hơn ứng suất tác dụng lên đầu cọc CDM

’v

quck

Hình 2.26: Ứng suất tại đầu cọc ( Penta-Ocean, 2007)

q σ

2.12.2.2 Tính toán lực gây uốn

Sự uốn của cọc được kiểm tra tại điểm ngàm giả định và tại đầu cọc

+2.2m +3.0m +4.2m +5.7m

Container load

Pavement Surface treatment

Vertical load act on DMM column P

Virtual fixity depth

Stiff clay

Hình 2.27: Mô hình của lực gây uốn

Chiều dài chịu uốn của cọc thông thường được lấy theo công thức: Le 0.7L

Kết cấu mặt

Lớp phủ xi măng

Lực tác dụng lên đầu cọc

Vị trí ngàm giả định

Trang 39

sand layer

Improved depth

Hình 2.28: Tính toán tổng độ lún ( Penta-Ocean, 2007)

E E (2.31) hoặc

S EH (Trường hợp tất cả lực tập trung vào cọc CDM) (2.32) Trong đó:

q : ứng suất theo phương đứng bao gồm trọng lượng bản thân lớp phủ

H1 : chiều dài cọc

ap : tỉ diện thay thế

Ecol : module kháng nén của cọc CDM (=300quck, quck cường độ nén thiết kế)

Esoil : module kháng nén của đất nền xung quanh (=210co, co lực dính đất nền)

Độ lún S2 được tính từ cao độ đáy cọc đến bề mặt lớp cát bên dưới theo công thức:

S C H log (2.33) hoặc

S EH (Trong trường hợp đất nền bên dưới không có cố kết) (2.34)

Lớp cát Lớp đất yếu

Trang 40

Chúng ta sẽ tính thử dần, đầu tiên ta giả định chiều sâu của CDM rồi sẽ tính toán tổng

độ lún để so sánh với độ lún yêu cầu khi thiết kế Nếu chưa thỏa điều kiện thiết kế thì phải tính lại

Phần tính toán chiều sâu của CDM sẽ được trình bày cụ thể ở chương 3

Định dạng
Số trang	153
Dung lượng	23,79 MB