Nghiên cứu các phương pháp tính toán xử lý nền đất yếu bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm

Trong đề tài này nghiên cứu về các phương pháp tính toán xử lý nền đất yếu bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm.. Bằng hệ thống quan trắc, sử dụng phương pháp Asaoka xác định hệ số cố kết

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

-

ĐỖ THANH TÙNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN

XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIA TẢI TRƯỚC

KẾT HỢP VỚI BẤC THẤM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ BÁ VINH

Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ

VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

Mã số: 60.58.30

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ

- -oOo -

Tp HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

1- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TÓAN XỬ LÝ NỀN ĐẤT

YẾU BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Chương 5: Nhận xét, kết luận và kiến nghị

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/ 11/ 2009

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ BÁ VINH

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

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

Trải qua hai năm học tập và nghiên cứu cùng với sự tận tình giúp đỡ của các thầy cô giáo, tôi đã hoàn thành luận văn cao học chuyên ngành “ Xây dựng đường ôtô và đường thành phố”

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo đã dành nhiều tâm huyết để giảng dạy và truyền đạt những kiến thức khoa học, những kinh nghiệm vô cùng quý giá cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập tại trường Đó là những kiến thức không thể thiếu đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Ts Lê Bá Vinh đã hướng dẫn tận tình trong

suốt thời gian tôi thực hiện luận văn Thầy đã hướng dẫn từ những hướng đi ban đầu để hình thành đề tài đến những nội dung chính của đề tài mà tôi đã thực hiện Một lần nữa tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến thầy, người đã luôn động viên và nhắc nhở tôi để giúp tôi thực hiện luận văn tốt nhất

Tôi xin trân trọng cảm ơn toàn thể thầy cô trong bộ môn Xây dựng cầu đường

và bộ môn Địa cơ Nền móng đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khoá học này

Mặc dù đã rất cố gắng để thực hiện luận văn, nhưng với khả năng và hiểu biết hiện tại của tôi chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, xin quý thầy cô và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn tôi trên con đường nâng cao kiến thức của mình

Đỗ Thanh Tùng

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý nền đất yếu trên thế giới và Việt Nam Trong đó, phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm là một phương pháp quen thuộc đã được ứng dụng thành công tại Việt Nam

Trong đề tài này nghiên cứu về các phương pháp tính toán xử lý nền đất yếu bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm Công trình thực tế được sử dụng để phân tích tính toán là tuyến đường Cà Mau – Năm Căn thuộc quốc lộ 1A

Bằng hệ thống quan trắc, sử dụng phương pháp Asaoka xác định hệ số cố kết

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng bài toán gia tải trước kết hợp bấc thấm, từ đó so sánh với quan trắc thực tế Ngoài ra còn ứng dụng PTHH

để nghiên cứu chuyên sâu với các trường hợp cắm bấc theo các chiều sâu, khoảng cách khác nhau ứng với tải đắp khác nhau

METHODS OF CALCULATION PROCESSING SOFT SOIL WITH PRELOADED AND PREFABRICATED VERTICAL DRAIN

Currently there are many methods of handling the soft soil in the world and

Vietnam In that method before loading combined absorbent wicks are a familiar

method has been applied successfully in Vietnam

In this topic of research methodology process by loading the soil before

combining absorbent wicks

With monitoring systems, using methods of analysis by the Asaoka and declining

Using finite element method to simulate problems before loading combined

absorbent wicks, thereby compared with the actual observation Also applied to

study the depth FEM the cases under the jack wicks depth, about different ways

with different load relief

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề nghiên cứu 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Phạm vi của đề tài nghiên cứu .2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Khái niệm đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long .3

1.2 Giới thiệu về phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm .4

1.2.1 Tải trọng gia tải 5

1.2.2 Bấc thấm .5

1.2.3 Lớp đệm cát 6

1.3 Tình hình ứng dụng phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm để xử lý nền đất yếu trên thế giới và ở Việt Nam 6

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM 2.1 Cơ sở tính toán bài toán cố kết thấm .8

2.1.1 Các giả thiết của bài toán cố kết 8

2.1.2 Lời giải giải tích cho bài toán cố kết thấm .9

2.2 Lý thuyết tính toán bấc thấm 9

2.2.1 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng (Barron, 1948) .9

2.2.2 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng thích hợp (Hansbo, 1981) 10

2.3 Độ lún của nền đất .11

2.3.1 Lún tức thời 11

2.3.2 Lún cố kết .12

2.3.4 Dự tính độ tăng sức chống cắt của nền đất .12

2.4 Một số kết quả nghiên cứu đi trước 13

2.4.1 Chiều sâu cắm bấc thấm 13

2.4.2 Mô phỏng bấc thấm trong phương pháp phần tử hữu hạn 14

2.4.3 Kiểm soát ổn định nền đắp 15

2.5 Các phương pháp tính toán được sử dụng trong đề tài luận văn .16

2.5.1 Phương pháp phần tử hữu hạn .16

2.5.2 Tính toán hệ số cố kết ngang .19

CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN CHO CÔNG TRÌNH CỤ THỂ: ĐOẠN ĐƯỜNG CÀ MAU – NĂM CĂN Mô tả công trình 21

Mô tả đặc điểm công trình 21

Mặt cắt ngang đoạn thí nghiệm .22

Mô tả địa chất công trình .22

Thiết kế của đoạn thí nghiệm 24

Hệ thống quan trắc biến dạng của nền và đánh giá hiệu quả cố kết xảy ra trong nền bùn .25

Các giai đoạn thi công và trình tự thi công 26

Tính toán phân tích công trình bằng chương trình Plaxis 8.2 .27

Mô phỏng công trình theo phương án 1 (Quy đổi tương đương vùng đất có bấc thấm) .27

Mô phỏng công trình theo phương án 2 (Sử dụng phần tử drain mô phỏng sự làm việc của nền đất có gia cố sử lý bấc thấm) 44

Phân tích xử lý số liệu quan trắc .58

Phân tích Asaoka cho đoạn thí nghiệm ĐT1 .58

Phân tích Asaoka cho đoạn thí nghiệm ĐT2 .63

Phân tích Asaoka cho đoạn thí nghiệm ĐT3 .66

KHI THAY ĐỔI CÁC PHƯƠNG ÁN GIA TẢI VÀ XỬ LÝ BẤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

4.1 Ứng dụng PTHH trong phân tích nền đắp khi thay đổi chiều sâu cắm bấc

thấm 70

4.2 Phân tích bài toán với các trường hợp khác nhau của tải đắp .76

4.2.1 Xét bài toán với chiều hợp chiều cao tải đắp là h1 = 2,5m .76

4.2.2 Xét bài toán với chiều hợp chiều cao tải đắp là h2 = 3,0m .80

4.3 Kiểm soát ổn định nền đắp để gia tăng chiều cao đắp .85

4.3.1 Kết quả đánh giá ổn định theo phương pháp PTHH 88

4.3.2 Kiểm chứng cách đánh giá ổn định trượt của nền đắp theo phương pháp Matsuo 88

4.4 Ứng dụng PTHH trong phân tích nền đắp khi thay đổi khoảng cách cắm bấc thấm 91

4.5 Phương án cắm bấc không đều theo phương ngang 95

CHƯƠNG V: NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 99

5.2 Kiến nghị và các phương hướng nghiên cứu tiếp theo .100

TÀI LIỆU THAM KHẢO .101

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề nghiên cứu:

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế gắn liền với sự

phát triển nhanh chóng của cơ sở hạ tầng Vì vậy đòi hỏi cấp thiết đặt ra cho ngành xây dựng là phải cải tiến phát triển cả về kỹ thuật lẫn công nghệ để đáp ứng chất lượng, thời gian mà nhu cầu xã hội đặt ra

Công trình xây dựng không những phát triển nhiều ở thành phố Hồ Chí Minh mà hiện nay đang có hướng mở rộng ra vùng đồng bằng sông Cửu Long Đây là khu vực đất yếu đòi hỏi phải có biện pháp hợp lý trong việc xử lý nền và thiết kế móng công trình Thông thường các công trình trong quá trình thi công và khai thác xảy ra

độ lún rất lớn và kéo dài Vì vậy vấn đề đặt ra là phải có giải pháp xử lý nhằm tăng

độ ổn định của nền đắp trên đất yếu, tăng nhanh độ lún cố kết và rút ngắn quá trình thi công, giảm độ lún của nền trong quá trình khai thác

Hiện nay có nhiều phương pháp để xử lý nền đất yếu: phương pháp gia tải trước kết hợp giếng cát; phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm, phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm, … Các phương pháp này qua thử nghiệm đã có tác dụng tăng nhanh quá trình cố kết của nền đất yếu, tăng nhanh quá trình lún của nền, tạo độ lún trước, rút ngắn thời gian thi công và tăng sức chống cắt của đất Từ

đó làm tăng khả năng chịu tải của đất yếu

Trong các phương pháp đã nêu trên thì phương pháp xử lý đất yếu bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm được sử dụng rất phổ biến tại Việt Nam và trên thế giới bởi

nó chứa đựng nhiều ưu điểm

Hiện nay có rất nhiều công trình trên nền đất yếu đã được xử lý bằng phương án này như là: tuyến đường đại lộ Đông Tây; đường vào nhà máy đóng tàu Ba Son thuộc huyện Tân Thành, Bà Rịa Vũng Tàu; tuyến đường số 11 thuộc khu công nghiệp Phú Mỹ 1, trạm nạp bình LPG Thị Vải,…

Tuy nhiên việc xử lý bằng phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm còn tồn tại một số vấn đề như sau:

- Việc tính tóan thiết kế bấc thấm bằng lời giải giải tích như vẫn được sử dụng hiện nay thì việc dự báo ứng xử qua thời gian là khó khăn mà mất nhiều thời

gian Còn vấn đề mô phỏng nền đất yếu được xử lý bằng gia tải và kết hợp bấc thấm bằng các phần mềm chuyên dụng tại Việt Nam hiện còn nhiều hạn chế và chưa được phổ biến rộng rãi

- Đối với nền đất yếu có bề dày lớn, việc xác định chiều sâu tắt lún, chiều sâu cắm bấc vẫn còn đang tồn tại nhiều ý kiến khác nhau Việc xử lý bấc thấm đến hết phạm vi gây lún có thể không kinh tế họăc nhiều khi không thực hiện được Nếu có thể đưa ra một chiều sâu cắm bấc hợp lý thì vừa có thể giảm giá thành xây dựng mà vẫn đảm bảo được các yếu tố kỹ thuật, thời gian, ổn định

- Ảnh hưởng của các thông số tính toán (chiều sâu cắm bấc, khoảng cách cắm bấc, chiều cao đắp tải…) đến hiệu quả của việc xử lý bấc thấm là như thế nào? Liệu ảnh hưởng của mỗi thông số là độc lập với hiệu quả trong việc gia tải trước kết hợp bấc thấm?

Phạm vi đề tài “Nghiên cứu các phương pháp tính tóan xử lý nền đất yếu bằng gia tải trước kết hợp bấc thấm” là một vấn đề cần thiết để góp phần đưa ra phương

án giải quyết, các kết luận cho các vấn đề nêu trên

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Những vấn đề nêu trên cũng chính là mục tiêu nghiên cứu của đề tài Như vậy mục tiêu chính của đề tài bao gồm:

- Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng bài tóan gia tải trước kết hợp bấc thấm So sánh, đối chiếu với giá trị quan trắc thực tế

- Sử dụng phương pháp Asaoka xác định hệ số cố kết theo phương ngang và độ lún ổn định dựa trên các giá trị quan trắc thực tế

- Sử dụng bài tóan mô phỏng nhằm khảo sát ảnh hưởng của chiều sâu, khoảng cách cắm bấc, tải đắp gia tải đến hiệu quả sử dụng bấc thấm Đề xuất phương

án cắm bấc có chiều sâu cắm thay đổi theo phương ngang của nền đắp gia tải

và kiểm tra quá trình làm việc của phương án này

3 Phạm vi của đề tài nghiên cứu:

- Nền đất yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long mà cụ thể là Cà Mau

- Chỉ sử dụng mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn với phần tử 2 chiều (2D)

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC

THẤM TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1.1 Khái niệm đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long:

Đất yếu là những đất có khả năng chịu tải nhỏ (vào khoảng 0,5 - 1,0 daN/cm2)

có tính nén lún lớn, hầu như bão hoà nước, có hệ số rỗng lớn ( e > 1) , môđun biến dạng thấp (thường thì E0 = 50daN/ cm2), sức chống cắt nhỏ…

Theo tài liệu điạ chất công trình của Phân hội khoa học Kỹ thuật chuyên ngành Địa chất công trình Việt Nam và tham khảo các tài liệu khảo sát thiết kế, khoan điạ chất công trình do công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông vận tải phía Nam thực hiện , khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long có đặc điểm cơ bản sau:

Phần điạ chất ảnh hưởng trực tiếp đến tính toán xử lí nền móng công trình nằm ở lớp trên có bề dày rất lớn chủ yếu là đất bùn sét màu xám nâu, xám xanh, xám vàng,

… trạng thái chủ yếu từ nửa cứng-dẻo chảy

Theo các tài liệu khoan điạ chất công trình đã thực hiện ở khu Đồng bằng Sông Cửu Long mặt cắt điạ chất thường gặp có thể phân chia như sau:

- Khu vực ven thành phố Hồ Chí Minh với các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, vùng thượng nguồn Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây, ven rìa tây đồng Tháp Mười, ven biển Hà Tiên đến Rạch Giá, phiá Đông Bắc Vũng Tàu đến Biên Hoà là khu vực lớp đất yếu có bề dày trung bình khoảng 1 -10 m

- Khu vực có lớp đất yếu dày từ 5- > 30m phân bố kế cận các khu vực trên và chiếm đại bộ phận trung tâm vùng đồng bằng châu thổ và vùng Đồng Tháp Mười

- Khu vực có lớp đất yếu dày > 30 m chủ yếu thuộc điạ phận tỉnh Bến Tre , Trà Vinh, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Giuộc Long An, Nhà Bè - thành phố Hồ Chí Minh, Phú Mỹ - Vũng Tàu…

Với nền địa chất yếu bão hoà nước phân bố trên diện rộng, lại có chiều sâu lớn như vậy, việc xây dựng các công trình tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long cần phải lưu ý kỹ lưỡng đến phần nền móng và thông thường là rất tốn kém

1.2 Giới thiệu về phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm:

Các loại đất hình thành một cách tự nhiên trong các môi trường khác nhau, do

vậy công trình xây dựng cần phải chấp nhận và cố gắng điều chỉnh để phù hợp với

điều kiện nền đất như là vốn có Tuy vậy nhiều khi nền đất tự nhiên lại chưa đủ chắc khoẻ để hỗ trợ các công trình như cầu cống, nhà cửa, đê đập … xây dựng bên trên,

hay nói cách khác, khả năng chịu tải của chúng thấp hơn so với tải trọng dự kiến

Một số trường hợp sử dụng móng cọc nhưng phương pháp này đối với các công

trình vừa và thấp tầng nhiều khi là quá đắt Vì vậy cần cải thiện tính chất của đất

nền trong phạm vi đới ảnh hưởng để chúng có thể đủ sức chịu tải trọng dự kiến

Tại những nơi có nền đất yếu, do tính thấm thấp chúng thường mất nhiều thời

gian để đạt đến trạng thái cố kết hoàn toàn Vì vậy chúng thường có khả năng chịu

tải thấp, dẫn tới độ lún cao ngay khi chỉ chịu tải trọng vừa phải Về cơ bản, cải thiện nền đất nghĩa là tăng sức bền kháng cắt và giảm khả năng lún của đất nền đến một

độ nào đó

Chất tải trước là phương pháp đơn giản và kinh tế nhất để giảm thiểu lún cho

công trình xây dựng sau đó đến mức có thể chấp nhận được Đất được gia cường có sức chịu tải cao hơn và ít lún hơn Nhược điểm của phương pháp này là mất nhiều

thời gian để đạt đến độ cố kết yêu cầu và ít có dự án nào có thể chờ đợi lâu như thế

Sử dụng thêm bấc thấm là để tăng nhanh quá trình cố kết Kết hợp cả hai quá

trình chính là phương phải cải tạo nền đất hiệu quả nhất và được ưa chuộng nhất

Hình 1.1 Hình ảnh minh họa về phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm

Các ưu điểm của phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm trong cải tạo nền đất yếu:

- Tốc độ thi công bấc thấm rất nhanh: mỗi máy có thể cắm bấc thấm

5000m/ngày/máy, số cọc bấc thấm cắm được trong một giờ trung bình là 300 cái

- Trong quá trình lắp đặt bấc thấm sẽ không xảy ra hiện tượng đứt bấc thấm

như đối với giếng cát

- Trong quá trình cố kết, bấc thấm đặt trong nền đất yếu sẽ không xảy ra hiện tượng bị cắt trượt do lún cố kết gây ra

- Bấc thấm có khả năng thấm nước cao, hệ số trung bình đạt từ 30.10-6 đến 9.10-6m3/s

- Khi thi công bấc thấm phạm vi gây nên sự vấy bẩn và phá họai kết cấu nền nhỏ hơn so với khi thi công cọc cát, giếng cát hay là cọc đất gia cố ximăng

- Không yêu cầu nước phục vụ thi công

- Chiều sâu cắm bấc có thể rất sâu, có khi đạt đến 40m

- Dễ dàng kiểm tra được chất lượng

- Thóat nước tốt trong các điều kiện khác nhau Không bị ảnh hưởng bởi nhiều điều kiện khác

- Bấc thấm là sản phẩm được chế tạo trong nhà máy công nghệ và chất lượng

ổn định

1.2.1 Tải trọng gia tải:

- Việc gia tải được thực hiện đắp từng lớp một theo từng giai đọan

- Sau khi đất nền cố kết hòan tòan dưới tác dụng của tải trọng gia tải thì tiếp tục đắp lớp kế tiếp

- Thời gian giữa các lần chất tải cần thỏa mãn tốc độ tăng sức chịu tải của đất, đủ

để đắp lớp kế tiếp theo tính tóan

- Sau các lần gia tải: qtải phụ = Fatqct; Fat = 1.2 là hệ số an tòan

- Bấc thấm được dùng cho đất sét bão hòa nước, chức năng chính của bấc thấm

là tăng tốc độ cố kết, tạo ra độ lún trước, tăng khả năng chịu tải của đất nền

- Bấc thấm thường được bố trí theo hình tam giác đều hoặc ô vuông, đến chân taluy đường

- Chiều dài của bấc thấm phải bố trí hết chiều sâu chịu nén cực hạn

- Đường kính tương đương của bấc thấm được tính như sau: dw = (a + b)/2 Với a là bề rộng, b là bề dày của bấc thấm

- Tổng chiều dày đệm cát trung bình thông thường là 1,5m, bao gồm chiều dày tính tóan khỏang 1m cộng thêm 0,5m cát bị xâm nhập bùn

- Khi nền đất yếu ở trạng thái dẻo nhão, có khả năng nhiễm bẩn lớp đệm cát trực tiếp bên trên đầu bấc thấm thì dùng vải địa kỹ thuật để ngăn cách giữa lớp đất yếu và lớp đệm cát Khi đó chiều dày đệm cát chỉ cần tối thiểu là 0,5m và lớn hơn độ lún dự báo

1.3 Tình hình ứng dụng phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm để xử lý nền đất yếu trên thế giới và ở Việt Nam:

Trên thế giới, công nghệ gia tải trước kết hợp bấc thấm được sử dụng rất rộng rãi

và đạt được nhiều thành công trong việc tạo cố kết cho đất Ở Việt Nam, việc ứng dụng phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm để xử lí nền đã được sử dụng ở nhiều công trình lớn và đòi hỏi thời gian cố kết nhanh Tuy nhiên chi phí của

phương pháp này khá tốn kém và đòi hỏi kỹ thuật và các thiết bị thi công đất Bảng bên dưới trình bày một số công trình ứng dụng phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm:

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC KẾT

HỢP BẤC THẤM TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Năm Thành phố Quốc gia Công trình Tư vấn Chủ đầu tư Diện tích

(m2)

warehouse

IGB-Dr

238000

Sewage Treatment Plant

KECC Tp.Khimae 70000

1997 Wismar Germany

Sewage Treatment Plant

1995 Kuching Malaysia Wharf ACER Transfeild 12000

Sewage Treatment Plant

KECC Tp.Khimae 83580

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIA TẢI

TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM

2.1 Cơ sở tính toán bài toán cố kết thấm:

2.1.1 Các giả thiết của bài toán cố kết:

- Đất nền đồng nhất và bão hoà nước, hạt đất và nước lỗ rỗng không bị nén

- Độ thay đổi thể tích ΔV của phân tố đất là bé so với thể tích ban đầu của đất

- Cố kết thấm tuân theo định luật Darcy

- Hệ số thấm là hằng số trong suốt quá trình cố kết

- Từ biến không xuất hiện trong quá trình lún

Khảo sát một phân tố dxdydz tại điểm (x,y,z) trong khối đất Vận tốc thấm v

được phân tích thành 3 thành phần vx, vy, vz Theo định luật bảo toàn khối lượng thì

độ chênh lệch của lượng nước vào và ra bằng độ thay đổi thể tích của phân tố đất:

Phương trình (2.5) là phương trình vi phân cố kết thấm một chiều theo lý thuyết cố kết của Terzaghi

Từ biểu thức tổng quát của tổng áp lực đất:   ' u (2.6) Sau khi biến đổi phương trình, áp lực thuỷ tĩnh có thể được trình bày trong bài toán một chiều có dạng: u C v 2u2

 , h là chiều dài đường thấm

2.1.2 Lời giải giải tích cho bài tóan cố kết thấm

Trong trường hợp không có mặt khí hút bám, với giả thiết biến dạng và chất tải tức thời, phương trình cố kết có dạng:

2 2

C i aqh

Trong trường hợp thấm hướng tâm, độ cố kết dựa trên phương trình vi phân:

2 2

r là khỏang cách hướng tâm từ điểm đang xét đến tâm vật thóat nước

Với điều kiện lý tưởng ( không bị xáo động và không có sức cản của vật thóat nước), độ cố kết trung bình: 1 exp( 8 h)

h

T U



Với De là bán kính tương đương của trụ đất

dw là bánh kính tương đương của vật thóa nước

D n d



Hình 2.1 Khối đất giả thiết dưới điều kiện lý tưởng (Barron, 1948)

Hansbo đã cải tiến từ lý thuyết cố kết của Barron cho cả hai trường hợp vùng

biến động làm giảm tính thấm và tăng sức cản

Độ cố kết trung bình: 1 exp( 8 h)

r

T U

F

2( ) ln( / ) ( h) ln( ) 0, 75 (2 ) h

Hình 2.2 Mô hình theo Hansbo (1981)

kh: hệ số thấm theo phương ngang

ks: hệ số giảm tính thấm cho vùng xáo trộn

2.3.2 Lún cố kết:

' '

i vo c vc

C C

Đối với nền đất tự nhiên yếu hoặc không yếu nằm dưới nền đắp : sử dụng kết

quả thí nghiệm cắt cánh hiện trường và trí số lực dính tính toán cu được xác định

theo công thức sau :

cu = S s (MPa) (2.22) Trong đó:

Ss: sức chống cắt nguyên dạng (MPa) không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường

 : hệ số hiệu chỉnh (theo Bejum) xét đến ảnh hưởng bất đẳng hướng của đất, tốc độ cắt và tính phá hoại liên tiếp của nền đất yếu tùy thuộc vào chỉ số dẻo (Ip) của đất

theo bảng sau:

Sau thời gian gia tải, sức chống cắt của nền đất được xác định như sau:

Trong đó U là mức độ cố kết của nền đắp tại thời điểm đang xét

Trị số sức chống cắt tính toán này khi U = 1 phải nhỏ hơn: S u (z vz)tgi c i

2.4 Một số kết quả nghiên cứu đi trước:

Trong quá trình nghiên cứu, hình thành ý tưởng và lên khung cho luận văn, tác giả đã tham khảo nhiều kết quả nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực tính toán cho nền gia tải trước kết hợp bấc thấm của nhiều tác gia đi trước Những nghiên cứu này

có những ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến những nội dung ý tưởng của luận văn Vì vậy, thiết nghĩ cũng nên đề cập đến các nghiên cứu này như là lời giới thiệu cũng như là lời cảm ơn của tác giả đến với những người nghiên cứu đi trước trong lĩnh vực này

Trước tiên là nghiên cứu của Gs.Ts Dương Ngọc Hải về nội dung tính toán cho nền đắp gia cố bấc thấm như sau:

Với nền đất yếu có chiều dày nhỏ ( < 25m), ta có thể quyết định ngay chiều sâu cắm bấc bằng với chiều sâu nền lớp đất yếu Nếu chiều sâu lớp đất yếu lớn thì theo 22TCN 262 – 2000:

Ta có chiều dày vùng họat động nén chặt dưới tác dụng của tải trọng đắp xác định theo điều kiện:

z  0.1zv (2.24)

zv là ứng suất nén thẳng đứng do tải trọng bản thân các lớp đất tự nhiên

Bấc thấm có thể được cắm hết chiều sâu gây lún Theo 22TCN 262 – 2000 thì:

U = 1 – (1 – Uh)(1 – Uv) (2.25) Với U là độ cố kết trung bình trong phạm vi gây lún Za khi có sử dụng bấc thấm

Và Uh, Uv là độ cố kết trung bình theo phương ngang và phương thẳng đứng

trong phạm vi gây lún Za

Tuy nhiên khi chiều sâu xử lý bấc thấm L nhỏ hơn vùng gây lún Za như hình vẽ:

Hình 2.3 Chiều sâu cắm bấc nhỏ hơn chiều sâu vùng tính lún

Gs.Ts Dương Học Hải ( trường Đại học Xây dựng) đề nghị công thức sau:

U 1 (1 U v)(1 U h1 )S1

S

    (2.26)

Với Uh1 là độ cố kết theo phương ngang của đất yếu trong vùng 1

S, S1 là độ lún của cả nền đất yếu và của đất yếu trong vùng 1

bằng các chương trình sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Sau đây là những

phương án mô phỏng thường dùng của nhiều tác giả đi trước Đây là những phương

án đã trở nên rất phổ biến:

Trước đây việc mô phỏng bấc thấm bằng các phần mềm sử dụng phương pháp

phần tử hữu hạn đều không có các phần tử đặc biệt để mô phỏng bấc thấm một cách

chính xác Có hai phương hướng mô phỏng thông dụng:

- Phương hướng 1: Do tác dụng của PVD chủ yếu là để thóat nước và PVD có

tính chất là một vật liệu đàn hồi nên khi mô phỏng trong phương pháp PTHH,

với bài tóan phẳng 2D ta có thể mô phỏng PVD bằng những phần tử với vật

liệu đàn hồi thóat nước và có hệ số thấm theo phương đứng tương tự như tốc

độ thấm của bấc thấm

- Phương hướng 2: Các PVD được cắm vào trong đất làm tăng nhanh quá trình

cố kết thóat nước trong nền đất nên có thể xem vùng có PVD là vùng tương đương Có thể coi vùng đất có PVD như vùng đất bình thường nhưng hệ số thấm đứng tương đương kve rất lớn so với hệ số thấm đứng kv của đất bình thường

2 2

Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị đứng và chuyển vị ngang theo hệ số ổn

định trượt theo Matsuo et al (1977)

Với ux và uy lần lượt là chuyển vị theo phương ngang và theo phương thẳng đứng

FOS là hệ số an toàn về ổn định trượt trong đắp gia tải

Matsuo và các đồng sự đã tiến hành thí nghiệm hiện trường với nhiều nền đắp khác nhau trên các nền địa chất khác nhau và nhận thấy: phá hoại trượt của tất cả các trường hợp đều quy chung về một đường quan hệ duy nhất là FOS = 1

(Failure Criterion Line) FOS = 1 thể hiện các trường hợp làm việc của nền đắp tại ngưỡng phá hoại, các trường hợp còn lại thể hiện sự làm việc của nền với hệ

số an toàn cao hơn

2.5 Các phương pháp tính toán được sử dụng trong đề tài luận văn:

2.5.1 Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH):

a) Giới thiệu sơ lược về phương pháp PTHH:

Phương pháp PTHH thường được dùng trong các bài toán cơ học (cơ học kết cấu, cơ học môi trường liên tục) để xác định trường ứng suất và biến dạng của vật thể

Trong những năm 60 – 70 cơ học truyền thống chia những bài toán ra làm hai nhóm Nhóm thứ nhất bao gồm những bài toán xác định khả năng chịu tải của móng; ổn định mái dốc của khối đất đắp, của đập, của các hầm và bể ngầm; áp lực lên tường chắn Nhóm thứ hai gồm các bài toán tính lún của nền đất dưới tải trọng ngoài và các công trình khác, trong đó có thể kể đến cố kết thấm, bài toán tiếp xúc về tác dụng tương hỗ giữa công trình và đất …

Phép giải bài toán nhóm thứ hai dựa trên giả thiết về mối liên hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng trong đất; điều đó tạo cơ sở vận dụng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi khi phân tích biến dạng của đất dưới tác dụng của tải trọng Do đó khó thu được lời giải đàn hồi, các bài toán biến dạng của cơ học đất thường với nhiều giả thiết đơn giản hoá Điều đó cho phép vận dụng lời giải đã biết của các bài toán đơn giản nhất, bỏ qua một số thành phần của tensơ ứng suất khi tính biến dạng

Khi giải các bài toán của nhóm thứ nhất, biến dạng của đất không được xét đến và được giả thiết là vừa đủ để huy động toàn bộ sức kháng Ờ nhóm bài toán thứ hai, ứng suất và biến dạng được giả thiết là khá nhỏ, vùng trạng thái giới hạn

còn chưa hình thành hoặc nhỏ đến mức có thể bỏ qua Khi độ lớn vùng dẻo nhỏ thì người ta bỏ qua chúng và coi bài toán là đàn hồi Khi biến dạng dẻo phát triển đáng kể thì cần phải kể đến chúng và xét bài toán hỗn hợp, và việc giải bài toán này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

Ngày nay, phương pháp phần tử hữu hạn viết cho cơ học đất với nhiều mô hình khác nhau: mô hình đàn hồi, Morh-Coulomb, Cam-clay … nên rất thích hợp

để phân tích bài toán cơ học đất với việc sử dụng thích hợp các mộ hình tùy theo các loại đất khác nhau Trong luận văn sử dụng chương trình Plaxis để mô phỏng bài toán gia tải trước kết hợp bấc thấm

T u

C t T

B

v w

k C

w

r s r



re là bán kính ảnh hưởng của bấc thấm

rs là bán kính vùng xáo trộn

rw bán kính tương đương của bấc thấm r w (a b ) / 2

với a là chiều rộng của bấc thấm, b là chiều dày của bấc thấm

s: độ xáo trộn

qw là lưu lượng riêng của bấc thấm

z là độ sâu xem xét

H là chiều sâu của bấc thấm

kh là hệ số thấm theo phương ngang của đất nền

ks là hệ số thấm theo phương ngang của vùng xáo trộn

mv là hệ số nén thể tích

w là trọng lượng riêng của nước

Theo sơ đồ bài tóan phẳng tương đương có thể giả thiết tại cùng một thời điểm với cùng một tải trọng tác dụng thì độ cố kết trung bình của đất cho cả hai trường hợp: đối xứng trục (

Và hệ số thấm tương đương có xét đến vùng xáo trộn có thể được chuyển đổi từ

hệ đối xứng trục (axi-symetric) sang hệ phẳng (plane strain) theo công thức sau (Hird et al, 1992):

6(ln( / ) ( / ) ln( ) 0.75)

h hp

h s

k k





Bài tóan được mô phỏng theo sơ đồ bài tóan biến dạng phẳng, sử dụng lưới phần

tử hữu hạn bao gồm các phần tử tam giác 15 điểm nút

Với Sn : độ lún của nền đất tại thời điểm thứ n

Sn-1 : độ lún của nền đất tại thời điểm thứ n- 1

βo , β1 : các tham số (các hằng số không đổi)

Theo lý thuyết cố kết, đối với tải trọng không đổi, đường quan hệ này là đường thẳng và sẽ giúp ta tính toán các thông số cố kết khác nhau ở điều kiện thực tế, độ lún sơ cấp (tại vị trí giao của đường thẳng với đường phân giác)

Trình tự phân tích:

- Quan trắc độ lún của nền đất yếu dưới nền đắp trong một khỏang thời gian

- Thiết lập biểu đồ quan hệ biểu diễn các điểm Sn, Sn-1, Sn-2, …

- Tìm đường thẳng đại diện của các điểm này

- Xác định giao cắt của đường này với đường Sn = Sn-1

- Hòanh độ của điểm giao cắt là độ lún ổn định của nền

- Ngòai ra từ đường thẳng đại diện tìm được độ dốc 1 giúp ta xác định được

      ( thoát nước một phía) từ đó xác định Cv thực tế

- Tuy nhiên khi kết hợp đất đắp và bấc thấm, thoát nước chủ yếu là theo phương ngang Vì vậy, phát triển dựa theo phương pháp Asaoka, hệ số cố kết theo phương ngang suy ra từ Barron (1948) và Hansbo (1981) đưa đến kết quả :

2

1

ln( )8

e h

d F C

t



 

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ

HỮU HẠN CHO CÔNG TRÌNH CỤ THỂ: ĐOẠN ĐƯỜNG

CÀ MAU – NĂM CĂN

3.1 Mô tả công trình

Đoạn đường Cà Mau – Năm Căn thuộc QL1A là đoạn đường trọng điểm đi qua địa phận tỉnh Cà Mau Trong đó đoạn từ Km 15+00 đến Km 42+00 ( Từ cầu Cái Rắn đến cầu Đầm Cùng) là đoạn xây dựng mới đi qua vùng ruộng bùn đã được thiết

kế xử lý bằng bấc thấm kết hợp đắp gia tải trước Đây là công trình lớn đầu tiên của nước ta sử dụng công nghệ này để gia cố tầng đất yếu với bề dày tầng bùn lớn hơn 20m Nhằm đánh giá việc sử dụng bấc thấm trong xử lý nền đường ở Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và ở tuyến đường Cà Mau – Năm Căn nói riêng, 3 đoạn thí nghiệm đã được xây dựng kế nhau trên tuyến đường này với tổng chiều dài 499,32m ( từ lý trình Km 33+174 đến Km 33+662) 3 đoạn này như sau:

- Đoạn 1: Cự ly bấc thấm 1,6m Chiều dài đoạn thí nghiệm là 50,04m (từ

3.1.2 Mặt cắt ngang đoạn thí nghiệm

Chiều cao nền đắp có gia tải là 2m, trong đó lớp cát đệm có chiều dày 70cm

Hình 3.1 Mặt cắt ngang đại diện đoạn thí nghiệm

3.1.3 Mô tả địa chất công trình

Khu vực thí nghiệm thuộc tỉnh Cà Mau, được phủ bởi trầm tích Holoxen có

nguồn gốc đầm lầy - biển, sông biển Đây là vùng trũng, chịu ngập nước sâu và kéo

dài trong năm, do vậy có nhiều vật liệu sét và hữu cơ lắng đọng

a) Lớp sét dẻo chảy (1a):

Các chỉ tiêu của đất Ký hiệu Đơn vị Giá trị

3.1.4 Thiết kế của đoạn thí nghiệm

Đoạn thí nghiệm ĐT1 được gia cố bằng bấc thấm, bố trí theo lưới tam giác có khoảng cách giữa các tim bấc là S = 1,6m Đoạn thí nghiệm ĐT 2 không bố trí bấc thấm Đoạn thí nghiệm ĐT3 tương tự đoạn ĐT1, nhưng khoảng cách giữa các tim bấc thấm là S = 2,5m Bấc thấm được đóng đến độ sâu 12,5m kể từ mặt đất tự nhiên cho cả hai đoạn Loại bấc thấm sử dụng mang nhãn hiệu Mebra MD-7407 với các chỉ tiêu kỹ thuật như sau:

a) Số liệu bấc thấm:

Lưới cắm bấc thấm hình tam giác S =1,6m (2,5m)

Đường kính thóat nước tương đương dw = 52,0 mm

Chiều dài đường thóat nước l = 12,5m

Lưu lượng thóat nước qw = 1300 m3/ năm

Bảng 3.4 Các thông số của bấc thấm Theo Hansbo (1987) và Bergado (1991), lấy gần đúng ks/kv=1

Cần xuyên dùng để đóng bấc là loại cần thép hình thoi có kích thước 150x80 (mmxmm) Lớp thép dày 5mm Vậy đường kính tương đương của cần xuyên là: dm

= 124 mm

Theo Hansbo (1987): ds = 2.dm vậy ds = 248 mm

b) Vải địa kỹ thuật::

Cả ba đoạn thí nghiệm khi tiến hành thi công san lấp lớp đệm cát đều có trải lớp vải địa chất loại Terram T1500 với sức kháng kéo là 12,5 kN/m có tác dụng phân cách với đất nền, và để dễ dàng thi công đầm lèn phần đất đắp bên trên

- Tại mỗi đoạn bố trí cọc tiêu quan trắc biến dạng bề mặt ở một mặt cắt ngang Mỗi mặt cắt ngang gồm 4 tiêu quan trắc lún bề mặt đặt trên phần nền đắp

- Trong mỗi đoạn thí nghiệm đặt 6 cọc tiêu quan trắc lún ở các độ sâu 2, 4, 6, 8,

10, 12m

- Tại mỗi đoạn thí nghiệm làm 2 cọc quan trắc biến dạng ngang

- Ngoài ra tại gần khu vực thí nghiệm làm một mốc cao đạc ở xa chân nền đường ( khoảng 20m) làm cọc mốc để đánh giá biến dạngthẳng đứng của các cọc tiêu quan trắc và để đo cao độ mực nước trong thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng

b) Hệ thống đo áp lực nước lỗ rỗng:

- Để quan trắc mức độ biến đổi áp nước lỗ rỗng trong lớp bùn trong quá trình xây dựng và cố kết dùng loại thiết bị Standpipe Piezometer và Pneumatic Piezometer Thiết bị Standpipe Piezometer dựa trên nguyên tắc đo sự biến đổi áp lực lỗ rỗng tăng lên căn cứ theo chiều cao cột nước dâng lên trong ống đo khi có chất tải làm tăng áp lực nước lỗ rỗng trong bùn và áp lực đó giảm đi trong quá trình nền bùn được cố kết

- Tại mỗi đoạn thí nghiệm đặt 6 ống đo áp lực nước lỗ rỗng loại Standpipe

Piezometer ở các độ sâu 2, 4, 6, 8,10,12m và 3 đầu đo Pneumatic Piezometer tại độ sâu 3, 6, 9m Theo mặt cắt ngang, tương ứng với đoạn thí nghiệm thứ 2, bố trí thêm

6 ống đo áp lực nước lỗ rỗng ở các độ sâu 2, 4, 6, 8,10,12m ở ngoài chân nền đắp

c) Khoan và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của nền bùn sau một thời gian cố kết:

Quá trình cố kết xảy ra trong nền bùn làm thay đổi các chỉ tiêu cơ lý của bùn theo hướng làm tăng sức chịu tải của nền

- Sau 4 tháng tiến hành khoan tại 3 vị trí tương ứng với 3 đoạn thí nghiệm và lấy mẫu, các mẫu ở độ sâu 2, 6, 10m

- Thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý và cơ học Tại mỗi lỗ khoan làm hai thí nghiệm cắt nén 3 trục cho các mẫu ở độ sâu 2, 6m và các thí nghiệm chỉ tiêu cơ lý khác

- Tại mỗi đoạn thí nghiệm cũng sẽ tiến hành 4 lỗ cắt cánh sâu 12m và cắt cánh ở các độ sâu cách nhau 1m để so sánh với các kết quả khảo sát trước đây

3.1.6 Các giai đoạn thi công và trình tự thi công

a) Tổng quát:

* Giai đoạn 1:

- Trải vải địa kỹ thuật và đắp tầng đệm cát cho toàn đoạn thí nghiệm

- Lắp thiết bị quan trắc tại các đoạn thí nghiệm ĐT1, ĐT2, ĐT3 và thi công bấc thấm ở các đoạn ĐT1, ĐT3

- Đắp gia tải đến cao độ thiết kế tại các đoạn ĐT1, ĐT2, ĐT3

- Tiến hành quan trắc các đoạn ĐT1, ĐT2, ĐT3

- Trải vải địa và thi công lớp đệm cát: Từ ngày 15/04/96 đến 29/04/96 (15 ngày)

- Đắp gia tải đến cao trình +2,0m: Từ ngày 18/06/96 đến 30/06/96 (13 ngày)

* Đoạn 3 (ĐT3):

- Trải vải địa và thi công lớp đệm cát: Từ ngày 09/05/96 đến 23/05/96 (15 ngày)

- Đóng bấc thấm: Từ ngày 26/05/96 đến 29/05/96 (4 ngày)

- Đắp gia tải đến cao trình +2,0m: Từ ngày 23/06/96 đến 02/07/96 (10 ngày)

c) Trình tự thi công:

- Dọn sạch cây cỏ trên bề mặt thiên nhiên, đào bỏ gốc cây cứng …

- San tương đối phẳng bề mặt

- Tạo bãi tập kết vật liệu

- Rãi vải địa kỹ thuật trên nền thiên nhiên

- Đắp lớp đệm cát

- Đóng bấc thấm

- Đắp gia tải với biến dạng ngang không quá 2 cm/ngày

- Tiến hành quan trắc

3.2 Tính tóan phân tích công trình bằng chương trình Plaxis 8.2

3.2.1 Mô phỏng công trình theo phương án 1 ( Quy đổi tương đương vùng đất có bấc thấm)

Vùng tương đương này là vùng đất có các chỉ tiêu cơ lý như bình thường nhưng

có hệ số thấm đứng tương đương kve rất lớn so với hệ số thấm đứng của đất bình

thường Theo “ PVD improvement of soft Bangkok clay with combined vacuum and

Với de là bán kính vùng ảnh hưởng bấc thấm: de= 1,05.S đối với lưới tam giác đều

ks là hệ số thấm của đất trong vùng bị xáo động trong quá trình cắm PVD

ds là đường kính tương đương của vùng phá hoại xung quanh PVD

Quan hệ giữa ds với kích thước tiết diện ngang của trụ dùng khi thiết kế được xác định như sau:

+ Theo Jamiolkowski (1981) (5 6)

2

m s

d

d  

+ Theo Hansbo (1981) ds = 2dm

+ Theo Indraratna và Redana (1997) d s  (3 4)d w

dm là đường kích của trụ xuyên

Với Z là khoảng cách từ chỗ kết thúc thiết bị tiêu nước

L là chiều dài thiết bị tiêu nước khi tiêu nước một phía và bằng một nữa thiết bị nếu tiêu nước hai phía

qw là khả năng tiêu nước của thiết bị tiêu nước

Ta được:

2

23

Vậy với đoạn ĐT1 ta có F = 2,83644

Vậy hệ số thấm tương đương của vùng đất nền quy đổi tương đương là

Đập ĐT1: kve = 76,59.10-7 cm/s

b) Bài toán mô phỏng

Việc mô phỏng được tiến hành trong mô hình Mohr-Coulomb, toàn bộ nền đất sẽ được mô phỏng giống như trong tự nhiên, chỉ riêng vùng đất nền có cắm bấc thấm

sẽ được quy đổi tương đương thành vùng địa chất có hệ số thấm đứng rất lớn kve1 = 76,59.10-7 cm/s Sau đây là các thông số của mô hình:

- Lớp 1a:

Dung trọng tự nhiên γunsat kN/m3 14,9

Dung trọng bão hoà γsat kN/m3 14,9

Dung trọng tự nhiên γunsat kN/m3 15

Dung trọng tự nhiên γunsat kN/m3 16

Dung trọng tự nhiên γunsat kN/m3 18

Bảng 3.10 Các thông số khai báo trong mô hình của lớp cát đắp

- Lớp vải địa kỹ thuật:

Bảng 3.11 Thông số khai báo trong mô hình của vải địa kỹ thuật

Bài toán được tính toán theo 6 bước dựa trên thực tế thi công của công trình:

- Bước 1: Trải vải địa kỹ thuật và thi công tầng đệm cát trong vòng 11 ngày

- Buớc 2: Chờ lún cố kết trong vòng 8 ngày

- Bước 3: Thi công cắm bấc thấm Tổng thời gian thi công là 6 ngày ( tiến hành thay đổi vùng địa chất xung quanh PVD thành vùng địa chất quy đổi)

- Bước 4: Chờ lún cố kết trong vòng 20 ngày

- Bước 5: Thi công lớp cát đắp trong 13 ngày (Trên thực tế, việc quan trắc được tiến hành bắt đầu từ đầu giai đoạn này)

- Bước 6: Chờ lún cố kết trong 117 ngày (Kết thúc quan trắc vào cuối giai đoạn này)

Bài toán mô phỏng được thực hiện trong hệ toạ độ phẳng (plane strain) với phần

tử 15 nút (15-node element), do tính đối xứng của mô hình nên ta chỉ tiến hành mô phỏng cho 1/2 mô hình với chiều sâu là toàn bộ lớp đất yếu 1a và 1b (chiều sâu là 22m) Nếu tính cả 2m chiều cao gia tải thì chiều cao của toàn bộ mô hình là 24m Ngoài ra mô hình được xét thêm 20m chiều rộng tính từ mép ngoài của lớp cát lót nhằm quan sát được toàn bộ quá trình chuyển vị ngang của nền (toàn bộ bề rộng của

mô hình là 30,2m)

Mô hình bài toán mô phỏng:

Hình 3.2 Mô hình bài toán mô phỏng khối đất tương đương