Nghiên cứu xử lý đất yếu nền đường bằng bấc thấm kết hợp cố kết hút chân không đoạn km 18+000 19+277 đoạn nối cao lãnh vàm cống

1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI CỐ KẾT HÚT CHÂN KHÔNG ..... CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong Luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được

thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác gi ả Luận văn

Tr ần Đình Công

LỜI CÁM ƠN

Luận văn được hoàn thành, là thành quả của sự cố gắng, nỗ lực hết mình của bản thân

và sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ môn Địa kỹ thuật trường Đại học Thủy

Lợi Hà Nội, đặc biệt dưới sự hướng dẫn khoa học, liên tục quan tâm tận tình giúp đỡ đưa ra nhiều ý kiến quý báu của GS.Trịnh Minh Thụ trong quá trình thực hiện luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn, đã tận tâm hướng dẫn khoa

học suốt quá trình từ khi lựa chọn đề tài, xây dựng đề cương đến khi hoàn thành luận văn

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa công trình

đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn liên doanh tư vấn CDM SMITH - WSP FINLAND - YOOSHIN đã cung cấp những số

liệu cần thiết và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thí nghiệm trong phòng và tác nghiệp tại hiện trường

M ỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG B vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

PHỤ LỤC ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI CỐ KẾT HÚT CHÂN KHÔNG 4

1.1 Tổng quát về đất yếu và nền đất yếu 4

1.1.1 Khái niệm về đất yếu 4

1.1.2 Khái niệm nền đất yếu 6

1.2 Giải pháp xây dựng công trình trên đất yếu 7

1.2.1 Mục đích của công tác xử lý nền đất yếu 7

1.2.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng công trình trên nền đất yếu 7

1.2.3 Các giải pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu 7

1.3 Các nhóm giải pháp xử lý trên nền đất yếu 8

1.3.1 Nhóm phương pháp cơ học 8

1.3.2 Nhóm phương pháp Vật lý 8

1.3.3 Nhóm phương pháp thay đất 8

1.3.4 Nhóm giải pháp khác 8

1.3.5 Đánh giá các giải pháp xử lý nền đất yếu 9

1.4 Sơ lược về phương pháp bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không và gia tải 11

1.4.1 Sơ lược về lịch sử phát triển và đặc điểm của phương pháp cố kết hút chân hút chân không 11

1.4.2 Giới thiệu các công nghệ thi công 14

1.4.3 Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không 17

1.5 Kết luận chương 1 18

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG

BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI CỐ KẾT HÚT CHÂN KHÔNG 19

2.1 Các phương pháp tính lún cố kết 19

2.1.1 Phương pháp giải tích 19

2.1.2 Độ lún theo thời gian của đất nền 21

2.1.3 Độ lún cố kết của nền dùng bấc thấm (bài toán cố kết hai chiều) 21

2.1.4 Độ lún cố kết của nền gia tải bằng hút chân không kết hợp với bấc thấm 23

2.1.5 Các phương pháp xác định độ lún từ kết quả quan trắc 25

2.2 Các phương pháp kiểm tra ổn định của nền 27

2.2.1 Phương pháp cân bằng hữu hạn (phương pháp phân mảnh Bishop) 27

2.2.2 Phương pháp tính toán ổn định chống lún trồi (chống phá hủy nền): 29

2.2.3 Tính toán ổn định chống lún trồi khi có vải địa kỹ thuật tăng cường 30

2.3 Các yêu cầu thiết kế nền đường đắp trên nền đất yếu 31

2.3.1 Yêu cầu ổn định trượt 31

2.3.2 Yêu cầu ổn định lún 32

2.4 Kết luận chương 2 33

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐẤT YẾU NỀN ĐƯỜNG BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP CỐ KẾT HÚT CHÂN KHÔNG 35

3.1 Giới thiệu về công trình 35

3.1.1 Quy mô đặc điểm công trình 35

3.1.2 Điều kiện địa chất đất công trình khu vực dự án: 35

3.2 Kết quả tính toán ổn định lún khi chưa xử lý 37

3.2.1 Độ lún cố kết trước khi xử lý 37

3.2.2 Trình tự tính toán lún của nền đắp trên đất yếu 38

3.3 Phân tích lựa chọn tính toán giải pháp xử lý nền đường 45

3.3.1 Luận chứng giải pháp xử lý nền đất yếu 45

3.3.2 Phân tích lựa chọn các giải pháp xử lý nền đất yếu 46

3.3.3 Lựa chọn giải pháp xử lý nền áp dụng cho đoạn tuyến 51

3.4 Tính toán phương pháp bấc thấm kết hợp với cố kết chân không và gia tải 52

3.4.1 Thiết kế tầng đệm cát 52

3.4.2 Tính toán thiết kế bấc thấm 52

3.5 Quan trắc trong quá trình thi công 68

3.5.1 Kiểm tra độ cao mặt bằng 68

3.5.2 Quan trắc độ lún bề mặt 68

3.5.3 Quan trắc áp lực chân không 69

3.5.4 Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng (ALNLR) 70

3.5.5 Ống thoát nước 70

3.6 Quy trình thi công xử lý nền 70

3.7 Kiểm tra và nghiệm thu 71

3.7.1 Lớp vải địa kỹ thuật ngăn cách 71

3.7.2 Tầng đệm cát thoát nước ngang và hệ thống thoát nước bề mặt 72

3.7.3 Thi công cắm bấc, hào kín khí hoặc tường kín khí 72

3.7.4 Hệ thống thiết bị quan trắc 72

3.7.5 Hệ thống ống hút nước ngang, ống hút chân không và bản thoát nước ngang 73

3.7.6 Kiểm tra màng kín khí 73

3.7.7 Độ kín khí khi gia tải hút chân không 73

3.7.8 Lớp bù lún và đắp gia tải thêm 73

3.8 Kết luận chương 3 74

CHƯƠNG 4 CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN VÀ ỔN ĐỊNH CỦA NỀN ĐƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM ĐỊA KỸ THUẬT 75

4.1 Mục đích 75

4.2 Giới thiệu phần mềm Geostudio 2012 75

4.2.1 Giới thiệu chung về phần mềm Geostudio 2012 và modul SIGMA/W 75

4.3 Trinh tự tính toán ổn định bằng Geostudio với modul SIGMA/W 76

4.3.1 Mô hình bài toán cố kết chân không 76

4.3.2 Mô phỏng và các bước thực hiện 77

4.4 Đánh giá số liệu quan trắc 84

4.4.1 Xác định độ lún cuối cùng từ số liệu quan trắc : 84

4.4.2 Đánh giá số liệu quan trắc so với số liệu tính toán 87

4.5 Kết luận chương 5 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH M ỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Mô hình hoá kiểu lò xo cho quá trình cố kết 12

Hình 1.6 Bơm hút nước trên bề mặt màn kín 18

Hình 2.1 Biểu đồ đo lún theo thời gian quan trắc 25

Hình 2.2 Biểu đồ xác định hệ số α và ß theo phương pháp Hyperbolic 26

Hình 2.3 Biểu đò quan hệ độ lún St = f(t) (trích dẫn mục [13]) 26

Hình 2.4 Biểu đò quan hệ độ lún Si = f(Si-1) (trích dẫn mục [13]) 27

Hình 2.5 Sơ đồ tính ổn định trượt theo phương pháp Bishop 28

Hình 2.6 Sơ đồ xác định Nctheo phương pháp Mandle- Salencon 29

Hình 2.7 Sơ đồ tính toán ổn định trượt khi có vải địa kỹ thuật gia cường 30

Hình 3.6 Sơ đồ đào một phần đất yếu 46

Hình 3.7 Sơ đồ bố trí vải địa kỹ thuật 48

Hình 3.8 Sơ đồ cắm bấc thấm 49

Hình 3.9 Biểu đồ độ lún theo thời gian sau xử lý 65

Hình 3.10 Biểu đồ kiểm tra ổn định sau xử lý 68

Hình 3.11 Biểu đồ đo lún tại km 19+080 69

Hình 4.1 Sơ đồ trình tự giải bài toán bấc thấm + cố kết chân không + đắp GĐ 76

Hình 4.2 Mô hình bài toán 78

Hình 4.3 Mô hình khai báo đầy đủ 80

Hình 4.4 Sơ đồ gia tải đắp 81

Hình 4.5 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y giai đoạn1 82

Hình 4.6 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y giai đoạn 2 83

Hình 4.7 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y giai đoạn 3 83

Hình 4.8 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y giai đoạn 4 83

Hình 4.9 Đường đẳng chuyển vị theo phương Y giai đoạn 5 84

Hình 4.10 Biểu đồ quan hệ độ lún Si = f(si-1) 85

Hình 4.11 Biểu độ độ lún theo thời gian tại tim đường 87

DANH M ỤC BẢNG B

Bảng 1 1 Đánh giá các phương pháp xử lý nền đất yếu 10

Bảng 2 1 Phần độ lún cố kết cho phép còn lại ΔS tại trục tim của nền đường sau khi hoàn thành công trình 33

Bảng 3 1 Thông số đất nền tính toán xử lý 36

Bảng 3 2 Bảng tính toán lún tại tim đường 41

Bảng 3 3 Bảng tính toán lún tại lề đường B 42

Bảng 3 4 Bảng tính lún tại chân taluy 43

Bảng 3 5 Bảng tổng hợp kết quả tính lún tại các vị trí của nền đường 44

Bảng 3 6 Bảng xác định độ cố kết theo khoảng cách 53

Bảng 3 7 Bảng thông số bấc thấm 54

Bảng 3 8 Thông số cố kết tính toán 54

Bảng 3 9 Bảng tổng hợp độ cố kết theo thời gian 59

Bảng 3 10 Kết quả tính lún tại giai đoạn 1 60

Bảng 3 11 Bảng kết quả tính lún giai đoạn 2 (áp lực tính toán 6.5 T/m2 ) 61

Bảng 3 12 Bảng kết quả tính lún giai đoạn 3 62

Bảng 3 13 Bảng kết quả tính lún giai đoạn 4 63

Bảng 3 14 Bảng kết quả tính lún giai đoạn 5 64

Bảng 4 1 Kết quả tính độ lún theo giai đoạn đắp 82

Bảng 4 2 Số liệu quan trắc lún theo khoảng theo thời gian ∆t 84

Bảng 4 3 Số liệu quan trắc lún tại km 19 +080 86

DANH M ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

NLR: Nước lỗ rỗng

PTHH: Phần tử hữu hạn

CBGH: Cân Bằng giới hạn

LEM: Limit Equilibrium Methods

MVC – Menard Vacuum Consolidation

HVDM: High Vacuum Consolidation Method

TCVN: Tiêu chuẩn việt nam

TCN: Tiêu chuẩn ngành

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

Đồng bằng sông Cửu Long được thành tạo bởi các bồi tích trẻ với các lớp đất yếu có chiều dày lớn Khi xây dựng công trình nói chung và đường giao thông nói riêng việc

xử lý nền và các sự cố để đảm bảo được kinh phí, nên dùng nhiều giải pháp xử lý nền khác nhau Đoạn đường Cao lãnh – Vàm Cống với địa tầng có chiều dày lớp đất yếu

lớn, để đảm bảo về kinh tế, kỹ thuật, việc nghiên cứu xử lý đất yếu nền đường bằng

bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không đoạn từ km 18+000 ÷ 19+277 đoạn nối Cao lãnh Vàm Cống là cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

Đoạn đường này kết nối Cao Lãnh Vàm Cống, tuyến đi mới qua khu đất nông nghiệp

và giáp khu dân cư địa phận Cão Lãnh Khu vực tuyến đi qua có dạng địa mạo trầm tích do quá trình bồi tích – lũ tích trong Kỷ Đệ Tứ tạo thành vùng đầm lầy tích tụ phù

sa, chịu ảnh hưởng của mực nước trong các sông lớn khi thủy triều lên Số liệu khảo sát địa chất công trình dọc tuyến cho thấy khu vực dự kiến xây dựng có điều kiện địa

chất không đồng nhất Các lớp đất yếu nằm gần ngay bề mặt, phân bố trên toàn tuyến

với chiều dày biến đổi Do vậy, việc xây dựng tuyến đường phải có các biện pháp xử

lý nền đất yếu mới đảm bảo các điều kiện ổn định, điều kiện khai thác bình thường và

bền vững của tuyến đường

Hiện nay, có nhiều giải pháp xử lý nền đất yếu, nhưng lựa chọn giải pháp xử lý phù

hợp phải được dựa trên sự phân tích, so sánh, đánh giá đặc điểm cấu trúc địa chất với quy mô và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho công trình Tuy nhiên, với chiều dài tuyến

lớn, khối lượng tính toán nhiều, do đó cần phải phân chia đoạn dựa trên cấu trúc nền địa chất, lựa chọn mặt cắt tính toán hợp lý đối với đặc điểm cấu trúc địa chất và quy

mô, tải trọng công trình Với đặc điểm cấu trúc nền đất yếu dày, thời gian thi công gấp

việc sử dụng biện pháp xử lý nền đường đất yếu bằng bấc thấm kết hợp gia tải cố kết hút chân không là một biện pháp hợp lý

Do đó, đề tài “Nghiên cứu xử lý đất yếu nền đường bằng bấc thấm kết hợp cố kết hút

chân không đoạn từ km 18+000 ÷ 19 + 277 đoạn nối cao lãnh Vàm Cống” có tính

cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn quan trọng

2 M ục đích nghiên cứu

- Phân tích các phương án xử lý nền, đề xuất phương án bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không và đánh giá điều kiện áp dụng, mức độ tin cậy trong tính toán

- Làm tài liệu tham khảo cho các công trình tương tự

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu giải pháp xử lý nền đường bằng bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không;

- Phạm vi nghiên cứu đoạn tuyến từ km 18+ 00 ÷ 19+277 đoạn nối Cao Lãnh Vàm

Cống;

4 N ội dung nghiên cứu

- Đánh giá được tổng quan về đất yếu và các giải pháp xử lý, xây dựng công trình trên

nền đất yếu

- Tổng quan chung về đất yếu và phương pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu

- Phân tích giải pháp xử lý nền bằng bấc thấm kết hợp với cố kết chân không và gia

tải

- Tính toán, xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm gia tải cố kết hút chân không và gia tải trên đoạn tuyến km 18+ 00 ÷ 19+277

- Phân tích mô hình tính toán của các phần mềm địa kỹ thuật

- Đánh giá kết quả tính toán của các phần mềm qua số liệu quan trắc

Nội dung nghiên cứu được tác giả phân tích đánh giá trên sơ đồ khối được thể hiện như sau:

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu (Chương 1);

- Phương pháp địa chất (Chương 2);

- Phương pháp phân tích hệ thống (Chương 3);

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên kết quả quan trắc (Chương 4);

- Mô hình tính toán bằng phần mềm Geostudio 2012 (Chương 4)

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Kết quả của đề tài nghiên cứu góp phần bổ sung cho các tài liệu tham khảo khi thiết

kế, xây dựng cho các công trình tương tự

- Xây dựng cơ sở lựa chọn thiết kế xử lý nền đất yếu thích hợp về kỹ thuật và kinh tế cho đoạn tuyến đường này

7 C ấu trúc của luận văn

Cấu trúc của luận văn bao gồm 04 chương, tổng cộng 90 trang, 63 hình vẽ và ảnh chụp

tư liệu; 18 bảng biểu; 02 phụ lục tính toán

Luận văn gồm các chương sau:

Chương 1: Tổng quan về đất yếu và phương pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết

hợp với cố kết hút chân không

Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm kết hợp với cố

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

1.1.1.1 Khái ni ệm đất yếu bằng định tính

Đất yếu là loại đất mà bản thân nó không đủ khả năng tiếp thu tải trọng của công trình bên trên như các công trình nhà cửa, đường xá, đê đập…, loại đất khi sử dụng cho mục đích xây dựng đều phải xử lý kỹ thuật mới đảm bảo được các điều kiện ổn định Đất

yếu là loại đất có sức chịu tải kém (nhỏ hơn 0,5 – 1,0 kG/cm2

- Góc ma sát trong: ϕ ≤ 100

- Lực dính (đối với đất dính): c ≤ 0,1 kG/cm2;

- Lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước c < 0.15 kG/cm2;

- Lực dính theo kết quả cắt cánh tại hiện trường Cu < 0.35 kG/cm2;

- Sức chống mũi xuyên qc < 1 kG/cm2;

- Chỉ số xuyên tiêu chuẩn (SPT) là N30 < 5;

1.1.1.2 Khái ni ệm đất yếu bằng định lượng

Khái niệm về đất yếu đã được đề cập trong các tiêu chuẩn xây dựng, cụ thể như sau: Theo tiêu chuẩn TCVN 9355:2012 [13]: đất yếu là loại đất phải xử lý, gia cố mới có thể làm nền móng cho công trình Các loại đất yếu thường gặp là bùn, đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) ở trạng thái dẻo chảy

Theo tiêu chuẩn 22TCN 262:2000 [12] đưa ra các tiêu chuẩn nhận biết đất yếu như sau:

- Theo nguyên nhân hình thành, đất yếu có nguồn gốc khoáng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ: + Loại có nguồn gốc khoáng vật thường là sét hoặc sét pha trầm tích trong nước ở ven biển, vũng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam giác châu; loại này có thể lẫn hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm lượng hữu cơ có thể tới 10 - 12%) nên có mầu nâu đen, xám đen, có mùi Đối với loại này, được xác định là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ

ẩm của chúng gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét e ≥ 1,5; sét pha e ≥ 1,0; cát pha e ≥ 0,9), lực dính theo kết quả cắt nhanh không thoát nước c ≤ 0,15 daN/cm2, góc nội ma sát φ từ 0 -100 hoặc lực dính theo kết quả cắt cánh hiện trường cu < 0,35 daN/cm2 Ngoài ra ở các vùng thung lũng còn có thể hình thành đất yếu dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e >1,0 độ bão hoà G > 0,8)

+ Loại có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển, thối rữa và phân huỷ, tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với các trầm tích khoáng vật Loại này thường gọi là đất

đầm lầy than bùn, hàm lượng hữu cơ chiếm tới 20 - 80%, thường có màu đen hay nâu xẫm, cấu trúc không mịn (vì lẫn các tàn dư thực vật) Đất yếu đầm lầy còn được phân theo tỷ lệ lượng hữu cơ chứa trong chúng:

Lượng hữu cơ từ 20-30% : đất nhiễm than bùn

Lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn

Lượng hữu cơ từ 60-80%: than bùn

Thực tế hiện nay, khi mà tính toán nền móng công trình tuân theo hai trạng thái giới hạn, đánh giá đối với xây dựng, đất có sức chịu tải quy ước R ≤ 1,0 kG/cm2

, mô đun

tổng biến dạng E0 ≤ 50,0 kG/cm2 không thỏa mãn điều kiện ổn định cho công trình bình thường được xem là đất yếu Ở nước ta, đất yếu phân bố chủ yếu ở vùng đồng

bằng, là các thành tạo trầm tích Đệ tứ, có nguồn gốc sông, hồ, đầm lầy,…Bao gồm các

loại đất sau: Đất loại sét (sét, sét pha, cát pha) trạng thái dẻo chảy, chảy; đất bùn; đất than bùn (có hàm lượng hữu cơ >13%); cát chảy; đất có hàm lượng tạp chất hòa tan

muối clorua lớn hơn 5%, muối sunphat hoặc muối sunphat clorua lớn hơn 10% theo

Trên cơ sở cấu trúc nền địa chất nền đất yếu được hiểu là cấu trúc nền có liên quan

trực tiếp với các thành tạo đất yếu, nó có ý nghĩa quan trọng đến sự mất ổn định của công trình Các lớp đất khác có khả năng chịu lực cao hơn thường là vị trí lựa chọn tựa

cọc hay là giới hạn xử lý nền công trình

1.2 Gi ải pháp xây dựng công trình trên đất yếu

1.2.1 M ục đích của công tác xử lý nền đất yếu

- Tăng sức chịu tải của nền đất;

- Tăng khả năng chống biến dạng của nền đất, thỏa mãn các trạng thái giới hạn của

nền và công trình;

- Giảm tính thấm nước cho đất, cải thiện một số tính chất cơ lý của đất nền yếu như:

giảm hệ số rỗng, tăng độ chặt, giảm tính nén lún, tăng trị số mođun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất,

1.2.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng công trình trên nền đất yếu

Để xây dựng công trình trên nền đất yếu thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo

khả năng chịu lực của đất nền Kỹ thuật cải tạo đất yếu cần thiết đưa ra các cơ sở lý thuyết và phương pháp, công nghệ để cải thiện khả năng chịu tải của đất sao cho phù

hợp với yêu cầu của từng loại công trình khác nhau Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo

Công tác xử lý nền đất yếu, lựa chọn giải pháp xử lý khi xây dựng công trình phụ thuộc vào điều kiện như: đặc điểm quy mô, tải trọng và loại công trình, đặc điểm của

cấu trúc nền, thiết bị và điều kiện thi công, yêu cầu tiến độ Với từng điều kiện cụ thể

mà người thiết kế đưa ra các giải pháp xử lý hợp lý riêng biệt hoặc kết hợp với nhau để

dự báo hiệu quả cao nhất

1.2.3 Các gi ải pháp xây dựng công trình trên nền đất yếu

Khi xây dựng công trình trên cấu trúc nền đất yếu, có các biện pháp xử lý theo hướng sau như sau:

- Các giải pháp xử lý về kết cấu công trình;

- Các giải pháp xử lý về móng;

- Các giải pháp xử lý nền

1.3 Các nhóm gi ải pháp xử lý trên nền đất yếu

Tùy theo các hướng xử lý khác nhau các giải pháp xử lý nền có thể được xếp theo một

số nhóm chính như sau (tham khảo [1]):

1.3.1 Nhóm phương pháp cơ học

Phương pháp lu lèn, đầm, nén rất hiệu quả cho các loại đất có độ rỗng lớn, Ví dụ như cát xốp Tuy nhiên chúng chỉ có thể tăng độ chặt cho các lớp đất trên bề mặt với độ sâu hiệu quả không lớn;

Phương pháp đóng các loại cọc vật liệu rời như cát, sỏi, đá dăm Các loại cọc đóng này ngoài việc nén chặt đất (giảm độ rỗng của đất) chúng còn tăng cường khả năng thoát

nước cho nền đất giúp tăng khả năng cố kết của nền đất Sử dụng hiệu quả cho các loại đất có lỗ rỗng lớn, các loại đất yếu như bùn cát, á sét, á cát Sử dụng cọc vật liệu rời có

thể nén chặt đất cho cả các lớp đất yếu dưới sâu

1.3.2 Nhóm phương pháp Vật lý

Gồm các phương pháp hạ thấp mực nước ngầm, phương pháp giếng cát, bấc thấm, điện

thấm … hoặc kết hợp bấc thấm kết hợp và gia tải trước, bấc thấm kết hợp hút chân không

1.3.3 Nhóm phương pháp thay đất

Nhóm phương pháp này dùng vật liệu có sức chịu tải tốt thay thế các lớp đất hoặc một

phần lớp đất yếu để tăng sức chịu tải của nền

1.3.4 Nhóm gi ải pháp khác

a) Nhóm phương pháp biến đổi cấu trúc đất nền bằng các biện pháp hóa – lý – sinh: Gia cường đất bằng xi măng, bằng hóa chất, điện thấm, điện hóa, sử dụng cho các loại đất như cát xốp, các loại đất có độ rỗng lớn, các loại đá nứt nẻ, các loại sét yếu, các

loại cát, á cát, á sét bão hòa nước Thay thế lớp đất dưới đế móng bằng loại đất khác

tốt hơn: đây là một phương pháp ít được sử dụng Để khắc phục vướng mắc do gặp lớp đất yếu phân bố ngay dưới đáy móng, người ta thay một phần hoặc toàn bộ nền đất yếu

bằng lớp đất mới có tính bền cơ học cao, như làm gối cát, đệm cát Phương pháp này đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn và thời gian thi công lâu dài

b) Nhóm phương pháp lợi dụng thi công để xử lý nền: Điều chỉnh tiến độ thi công: tăng tải dần hoặc xây dựng từng bộ phận công trình theo từng giai đoạn nhằm cải thiện

khả năng chịu lực của nền đất, cân bằng độ lún giữa các bộ phận của kết cấu công trình Đối với việc xử lý nền khối đắp (đê, đường, kho bãi, ), yêu cầu xử lý với diện tích rất lớn, yêu cầu độ lún dư không quá nghiêm ngặt như xử lý nền móng cho các công trình xây dựng Hiện nay, thường áp dụng các giải pháp xử lý như sau:

- Các giải pháp công nghệ tác động đến bản thân khối đắp, gồm:

+ Xây dựng nền đắp theo giai đoạn;

+ Xây dựng các bệ phản áp;

+ Đắp gia tải trước: tăng nhanh lún;

+ Giảm trọng lượng của khối đắp lên nền: đắp bằng vật liệu nhẹ (polyetylen nở, lốp xe, ), đặt thêm các cống trong thân nền đắp;

+ Tăng cường ổn định cho nền đắp bằng cách bố trí các lớp vải hoặc lưới địa kỹ thuật

ở đáy và thân khối đắp

- Các giải pháp công nghệ tác động đến nền đất yếu dưới khối đắp:

+ Thay thế toàn bộ hay một phần đất yếu bằng vật liệu đắp có tính chất xây dựng tốt + Bố trí các hệ thống thoát nước thẳng đứng: bấc thấm, giếng cát

+ Bơm hút chân không

+ Cột balat, cọc cát

+ Cọc xi măng đất

+ Cọc đóng vào nền đất yếu

1.3.5 Đánh giá các giải pháp xử lý nền đất yếu

Để lựa chọn được giải pháp xử lý nền thích hợp cho công trình chúng ta cần đánh giá được nội dung , tác dụng, phạm vi áp dụng của phương pháp Tác giả đưa ra bảng 1-1

đánh giá chung cho các phương pháp xử lý nền đất yếu được áp dụng phổ biến như sau:

Bảng 1 1 Đánh giá các phương pháp xử lý nền đất yếu

Tăng khả năng chịu

tải của nền, tăng ổn định của công trình, giảm chiều sâu chôn móng nên giảm khối lượng vật liệu làm móng

Lớp đất yếu có chiều dày <3m, không sử dụng khi nền đất có MN ngầm cao vì đệm cát kém ổn định, hạ

10-15T

Tăng cường độ, sức chịu tải, giảm tính nén lún của đất nền

Đất có lỗ rỗng lớn, cát tơi, đất chưa nén

30-bằng công nghệ rung ống ống chống để chiếm đất,

và rung để đầm chặt

Thoát nước, tăng nhanh cố kết, tăng cường độ của nền

cọc cát (cọc cát và đất giữa các cọc)

Nền đất yếu dày hơn 3m, không dùng khi đất quá nhão

thoát ra khỏi nền đất yếu

Tăng tốc độ cố kết,

giảm độ rỗng, tăng dung trọng, tăng sức chịu tải

Chiều dày lớp đất

yếu lớn, độ thấm của nền đất nhỏ

7 xử lý nền

bằng cọc

vôi và cọc xi

măng đất

Tôi vôi hoặc phun xi măng

- đất vào lỗ khoan với tỷ

lệ định trước

Giảm độ ẩm (5-8%), tăng lực dính (1,5-3

lần), tăng cường độ

chịu tải

Đất sét và sét pha dẻo nhão, bùn

âm đẩy nước ra ngoài làm đất cố kết nhanh hơn

Tăng tốc độ cố kết, tăng sức chịu tải, giảm tính nén lún

1.4.1.1 L ịch sử phát triển phướng pháp cố kết hút chân không

Phương pháp cố kết hút chân không là một trong những phương pháp gia cố nền đất sét yếu bão hòa nước do Chủ tịch HĐQT Công ty cổ phần Cảng Loan Tân Hải - Từ Sĩ Long phát minh và đã được Uỷ ban Khoa học Thượng Hải -Trung Quốc giám định đạt Tiêu chuẩn tiên tiến quốc tế, hiện nay phương pháp này đang được nhiều quốc gia áp Năm 2008 công nghệ này bắt đầu được ứng dụng trong xử lý nền đất yếu tại Việt Nam cho một số công trình Nhà máy khí điện đạm Cà Mau, nhà máy DAP, nhà máy sợi Polyeste Đình Vũ, nhà máy điện chu trình hỗn hợp Nhơn Trạch II, Cảng Đình Vũ Hải Phòng, dự án đường cao tốc Long Thành – Dầu Giây,… đã đạt hiệu quả cố kết trong

thời gian ngắn, đảm bảo tốt các yêu cầu kỹ thuật Mới đây Viện khoa học và công nghệ giao thông vận tải biên soạn tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9842:2013 [13] “xử lý

nền đất yếu bằng phương pháp cố kết hút chân không có màng kín khí trong xây dựng các công trình giao thông – thi công và nghiệm thu”

1.4.1.2 Đặc điểm và nguyên lý của phương pháp cố kết hút chân không

Đặc điểm vượt trội của công nghệ hút chân không so với các phương pháp khác là tốc

độ nhanh, thời gian thi công ngắn (giảm 50%), chi phí thi công giảm (30%), chất lượng tốt, thi công đảm bảo vệ sinh môi trường (Theo kết luận của các chuyên gia Trung Quốc tại Hội thảo do Sở XD TP Hồ Chí Minh tổ chức năm 2009)

U0 = Pa

∆δ = Pa + ∆p – (U0 + ∆U) = ∆p -∆U

U0 = Pa

∆δ = Pa - (U0 + ∆U) = ∆U (Hình a) (Hình b)

Hình 1.1 Mô hình hoá kiểu lò xo cho quá trình cố kết

(a) Dưới tác động chất tải đơn thuần; (b) Dưới sự gia tải chân không

Nguyên lý làm cố kết trước cho nền đất yếu là đặt lên trên nền một tải trọng có giá trị

tương đương với tải trọng công trình để nước thoát ra khỏi các lỗ rỗng cho đến khi nền

đất được ổn định, sau đó dỡ tải Để quá trình thoát nước xảy ra nhanh, người ta tạo

những biên thoát nước (cọc cát, bấc thấm), công nghệ này gọi là cố kết trước bằng

phương pháp thoát nước thẳng đứng Phương pháp hút chân không thay thế cho phần

gia tải trong công nghệ cố kết tức là vẫn có cột thoát nước thẳng đứng (Trường hợp

cần thoát nước nhanh hơn vẫn sử dụng cả gia tải)

Phân tích áp lực trong quá trình hút chân không :

Hình 1.2 Sơ đồ phân tích nguyên lý cố kết hút chân không

Tại điểm A có độ sâu Z1+Z2 với cao trình Z2 ngang với cao trình mực nước ngầm, chịu ứng suất tổng, áp lực nước và áp lực khí lỗ rỗng:

𝜎 = 𝑍1× 𝛾𝑢𝑛𝑠𝑎𝑡+ 𝑍2× 𝛾𝑠𝑎𝑡+ 𝑃𝑎 (1-1)

𝑢0 = ℎ × 𝛾𝑤+ 𝑃𝑎 (1-2)

𝜎𝑧′ = 𝜎 − 𝑢0 = 𝑍1× 𝛾𝑢𝑛𝑠𝑎𝑡+ 𝑍2× 𝛾𝑠𝑎𝑡− ℎ × 𝛾𝑤 (1-3)

Ngay sau khi gia tải bằng chân không ứng suất tổng 𝜎 không thay đổi Ứng suất hữu

hiệu trong suốt quá trình hút chân không bằng:

𝑢1 = ℎ × 𝛾𝑤+ 0 (1-4)

𝜎𝑧′ = 𝜎 − 𝑢1 = 𝑍1× 𝛾𝑢𝑛𝑠𝑎𝑡+ 𝑍2× 𝛾𝑠𝑎𝑡 − ℎ × 𝛾𝑤+ 𝑃𝑎 (1-5)

Như vậy giá trị tăng của ứng suất hữu hiệu đúng bằng độ lớn của áp suất khí quyển và quá trình này được thực hiện trong pha nước nên mang tính đẳng hướng Trong thực

tế, lực hút chân không tác dụng lên lỗ rỗng trong đất khó đạt đến giá trị P a do tổn thất

áp suất, vùng đất nền xử lý không thể kín khí hoàn toàn, Do vậy, tính đến hiệu suất máy bơm là n thì :

∆𝜎′ = 𝑛 × 𝑃𝑎 (1-6)

1.4.2 Gi ới thiệu các công nghệ thi công

1.4.2.1 Công ngh ệ thi công có màng kín khí (phương pháp cố kết MVC – Menard Vacuum Consolidation):

Công nghệ này được phát triển năm 1989 do hãng xây dựng Menard (Pháp) trên kết

quả nghiên cứu của giáo sư J.M Cognon Theo công nghệ này, sau khi thi công cắm

bấc thấm và rải lớp đệm cát phía trên sẽ lắp đặt các ống dẫn nước ngang vào hệ thống tiêu thoát nước thẳng đứng Sau đó, các ống dẫn nước ngang này nối với gờ của hào dung dịch bentonite ở biên khu vực xử lý Các hệ thống này được bao kín bằng màng kín khí (thường là màng địa kỹ thuật geo-membrane) trên toàn bộ khu vực thi công (hình 1.2 và hình 1.3) Theo công nghệ này, sau khi thi công cắm bấc thấm và rải lớp đệm cát phía trên sẽ lắp đặt các ống dẫn nước ngang vào hệ thống tiêu thoát nước

thẳng đứng Sau đó, các ống dẫn nước ngang này nối với gờ của hào dung dịch bentonite ở biên khu vực xử lý Các hệ thống này được bao kín bằng màng kín khí (thường là màng địa kỹ thuật geo-membrane) trên toàn bộ khu vực thi công

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ phương pháp MVC

Hình 1.4 Màng địa kỹ thuật Trong quá trình bơm hút, mực nước ngầm hạ xuống và không khí cũng được rút ra, tạo

một vùng áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trong lớp đất gia tải nằm dưới màng, từ đó hình thành một gia tải phụ do sự chênh lệch về áp suất không khí ở trên và dưới màng kín khí Phương pháp này luôn đòi hỏi trong quá trình thi công và bơm hút phải đảm

bảo sự kín khí của lớp màng, nếu không nên chỉ hiệu quả khi xử lý cho diện tích không lớn Trình tự thi công của phương pháp này gồm 06 bước chính:

- Bước 1: Thi công lớp thoát nước nằm ngang (lớp cát thô)

- Bước 2: Thi công cắm bấc thấm

- Bước 3: Lắp hệ thống hút chân không gồm ống hút chân không, ống thoát nước dọc, ống thoát nước ngang, các thiết bị quan trắc

- Bước 4: Lắp đặt lớp màng kín

- Bước 5: Bơm hút chân không, phân tích xử lý kết quả quan trắc

- Bước 6: Đắp cát bù lún

1.4.2.2 Công ngh ệ thi công không có màng kín khí (phương pháp Beaudrain)

Nguyên tắc của công nghệ thi công không có màng kín khí dựa trên việc đơn giản hóa phương pháp MVC bằng cách bỏ đi màng kín khí Thay vào đó, nhóm phương pháp này yêu cầu đắp lớp gia tải cao hơn để bù đắp sự thiếu hụt về áp lực gia tải; bấc thấm

được nối kín với hệ thống ống tập trung nước dưới mặt đất (phương pháp beaudrain)

hoặc nối trên mặt đất sau đó đắp lớp gia tải phủ lên trên (phương pháp beaudrain -S)

Sơ đồ công nghệ như hình 1.4

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ phương pháp Beaudrain

1.4.2.3 Hút chân không theo phương pháp beaudrain

Phương pháp beaudrain tuy thi công đơn giản hơn phương pháp MVC nhưng do bấc

thấm nối độc lập với hệ thống ống thoát nước, phải đắp lớp gia tải phía trên, nên phương pháp này thường có giá thành cao hơn và áp lực chân không dễ bị suy giảm làm giảm hiệu quả cố kết của nền đất Chính vì vậy phương pháp này ít được sử dụng hơn so với phương pháp MVC Nhận thức được những ưu và nhược điểm trên, năm

2000 Xu Shi Long – Chủ tịch hội đồng quản trị công ty cổ phần cảng Loan Tân Hải,

đã đề xuất phương pháp nén trước bằng chân không HVDM (High Vacuum Consolidation Method) trên cơ sở phương pháp MVC, đã được Ủy ban khoa học Thượng Hải – Trung Quốc giám định đạt tiêu chuNn tiên tiến quốc tế Hiện nay, phương pháp này đang được áp dụng rỗng rãi tại Trung Quốc và ứng dụng ở Việt Nam Điểm khác biệt của phương pháp này so với phương pháp MVC là gia tải trước (tương đương với tải trọng công trình cho đến khi nền lún ổn định sau đó dỡ tải) bằng cách bơm nước lên bề mặt khu vực cần xử lý và cải tiến hệ thống thoát nước bằng cách

lắp đặt các biên thoát nước ngang (hình 1.5 và hình 1.6)

Hình 1.6 Lắp đặt hệ thống thoát nước biên

1.4.3 Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp bấc thấm kết hợp với cố kết hút chân không

• Ưu điểm:

Công nghệ thi công phổ biến, thiết bị thi công đơn giản,thời gian thi công tương đối

ngắn;

Phù hợp với những vị trí có chiều dày lớp đất yếu lớn ;

Vật liệu được sản xuất trong nhà máy

• Nhược điểm:

Mức độ rủi ro cao, diễn biến phức tạp

Tốc độ thoát nước giảm theo thời gian

Hình 1.2 Bơm hút nước trên bề mặt màn kín

1.5 K ết luận chương 1

Trong chương 1, tác giả đã trình bày tổng quan về đặc điểm của đất yếu, quan niệm về

cấu trúc nền đất, một số phương pháp xử lý nền đất yếu từ đó có thể định lượng các

chỉ tiêu cơ bản của đất yếu để có khái niệm phục vụ cho các chương tiếp theo

Tổng quan về các giải pháp xử lý nền cho thấy tổng hợp các giải pháp xử lý nền và điều kiện áp dụng các giải pháp, giúp cho việc lựa chọn giải pháp công trình được thuận tiện và linh hoạt hơn

Đánh giá Sơ lược nguyên lý đặc điểm, phần tích ưu nhược điểm phương pháp xử lý nên đất yếu bằng bấc thấm kết hợp cố kết hút chân không và gia tải để làm tiên đề cho

việc tính toán lún ổn định của chương tiếp theo

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

2.1 Các phương pháp tính lún cố kết

2.1.1 Phương pháp giải tích

Độ lún cố kết Sc của nền được xác định theo phương pháp cộng lún từng lớp (tham

khảo công thức theo tiêu chuẩn TCN 262:2000 [12] :

= n

i

i pz

i vz i z i

c i

vz

i pz i

r i

i

e

h S

log log

.

σσσ

σ

(2-1) Trong đó

hi- chiều dày lớp đất thứ i;

z- Ứng suất do tải trọng đắp gia tải gây ra

+ Trị số ứng suất (áp lực) thẳng đứng do trọng lượng bản thân các lớp σi

vz được tính theo công thức (2-2)

Chú ý:

Trong tính toán cần phải xem xét tỷ số quá cố kết OCR của đất nền

Tỷ số quá cố kết OCR được xác định như sau:

i vz

i pzOCR

σ σ

-Khi σvzi >σpzi (đất ở trạng thái chưa cố kết xong dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, gọi là đất chưa cố kết

- Khi σvzi = σpzi(đất ở trạng thái cố kết bình thường) thì công thức (2-1) (chỉ còn một

số hạng sau (không tồn tại số hạng có mặt Cri )

-Khi σvzi <σpzi (đất ở trạng thái quá cố kết) thì tính độ lún cố kết Sc theo công thức

∑

1 i

i vz

i vz

i z i

r i 0

i

e1

+ Các thông số Ci

r , Cic , δi

pzđược xác định thông qua thí nghiệm nén cố kết không nở hông

Khi nền đất cố kết chưa xong có OCR < 1 và nền đất cố kết thông thường có

Độ lún tức thời của nền được xác định theo công thức sau:

(2-6) Trong đó: σ - tải trọng tác dụng lên nền đất

H - Chiều dày lớp đất tính lún

Eu – modun tổng biến dạng của đất ở trạng thái không thoát nước

Theo 22TCN 262:2000 và TCVN 9355:2012 thì độ lún tức thời được tính theo

công thức sau:

Si = (m-1).Sc (2-7)

Trong đó: hệ số m được lấy từ 1.1÷1.4 phụ thuộc vào chiều cao lớp đất đắp gia tải đặc điểm nền đất yếu và các biện pháp hạn chế cho đất yếu khỏi bị đẩy trồi ngang

Trong đó hệ số m được lấy như sau: đối với phương pháp gia tải truyền thống

lấy m = 1.1÷1.4, đối với phương pháp gia tải bằng chân không lấy m = 0.8÷1.0 (không tính đến lún tức thời, Si)

2.1.2 Độ lún theo thời gian của đất nền

Độ lún cố kết theo thời gian của nền công trình sau thời gian t được xác định

theo công thức sau:

Trong đó: Ut– là độ cố kết của nền đất sau thời gian t, Với: σ,

z - ứng suất tại mặt thoát nước;

- σ’’

z ứng suất tại mặt không thoát nước

Tv- nhân tố thời gian,

H- là chiều dài đường thoát nước

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

phạm vi chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha

Với hi, Cvi là chiều dày, hệ số cố kết của lớp đất thứ i Việc xác định các thông số thành phần được trình bày chi tiết trong chương 3 phần tính lún

2.1.3 Độ lún cố kết của nền dùng bấc thấm (bài toán cố kết hai chiều)

Đối với nền dùng bấc thấm, việc tính lún cố kết tương tự như đối với bài toán cố kết

một chiều Tính độ cố kết theo thời gian được thực hiện trên cơ sở lý thuyết của Carrillo về nghiệm của phương trình (2-3): Khi đó độ cố kết của nền theo thời gian t được xác định như sau:

Trong đó, Uh và Uv là mức độ cố kết theo phương ngang và phương đứng

Trong đó, độ cố kết theo phương đứng Uvđược xác định theo công thức (2-10)

Độ cố kết theo phương ngang Uh, được xác định như sau:

−

−

=

r s ) n (

h h

FFF

T.8exp

1

Trong đó: Th- là nhân tố thời gian theo phương ngang, xác định theo công thức

t D

Với: D là đường kính ảnh hưởng của bấc thấm, được xác định như sau: nếu bố trí cắm

bấc thấm theo lưới ô vuông, khoảng cách giữa các tim bấc thấm là L, thì D = 1.13L;

nếu bố trí cắm bấc thấm theo lưới tam giác, khoảng cách giữa các tim bấc thấm là L thì

2

2 ) n

(

n

1n)nln(

1n

dw = +

(2-14)

Với a, b là chiều dày và chiều rộng của bấc thấm

Fs – là nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động của đất nền khi cắm bấc thấm, được xác định theo công thức sau:

h s

d

d ln 1 k k

Với: kh- hệ số thấm của đất theo phương ngang khi chưa cắm bấc thấm;

ks - hệ số thấm của đất theo phương ngang sau khi cắm bấc thấm, được lấy theo công thức sau:

52C

Ck

kk

k

v h v h s

ds – đường kính tương đương của vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm Trong

thực tế thường lấy

32d

q

k.H 3

2

Với: H- chiều dài tính toán của bấc thấm Nếu chỉ có một mặt thoát nước phía

trên thì H bằng chiều sâu cắm bấc thấm; nếu có hai mặt thoát nước thì H bằng một nửa chiều sâu cắm bấc thấm

qw- là khả năng thoát nước của bấc thấm, lấy theo chứng chỉ xuất xưởng

của bấc thấm Thực tê tính toán cho phép lấy như sau:

+ kh/qw= 0.00001÷ 0.001 m−2đối với đất yếu loại sét hoặc sét pha

+ kh/qw= 0.001÷ 0.01 m−2đối với đất than bùn

+ kh/qw= 0.01÷ 0.1 m−2đối với đất bùn gốc cát

2.1.4 Độ lún cố kết của nền gia tải bằng hút chân không kết hợp với bấc thấm

Với phương pháp gia tải bằng hút chân không kết hợp với bấc thấm, việc tính toán độ

cố kết dùng công thức Carillo đã được Hansbo cải tiến để xác định vùng xáo động, độ

cố kết được tính theo công thức (2-19) Nhưng ở đây:

H – chiều dày vùng hoạt động nén ép trước khi xử lý

tbh – thời gian bảo hành công trình, tính từ xau khi xử lý nền

tth – thời gian để đất nền cố kết thấm hoàn toàn, thường lấy > 10 năm

2.1.5 Các phương pháp xác định độ lún từ kết quả quan trắc

2.1.5.1 Phương pháp xác định độ lún từ phương pháp Hyperbolic (tham khảo mục [13])

Từ đường cong lún trong đoạn đã đủ tải, tại bất cứ thời điểm t nào có thể xác định được hệ số (t-t0)/(S-S0) tương ứng

Hình 2.1 Biểu đồ đo lún theo thời gian quan trắc

Hình 2.2 Biểu đồ xác định hệ số α và ß theo phương pháp Hyperbolic

Với nhiều thời điểm khác nhau t, có thể vẽ đươcmột đồ thị quan hệ f(t) = (t-t0)/(S-S0, sau đó hệ số β và α có thể xác định được như hình 2.1

2.1.5.2 Phương pháp xác định độ lún cuối cùng bằng phương pháp Asaoka (tham khảo

m ục [13])

Hình 2.3 Biểu đò quan hệ độ lún St = f(t) (trích dẫn mục [13])

Hình 2.4 Biểu đò quan hệ độ lún Si = f(Si-1) (trích dẫn mục [13])

Độ lún cuối cùng được xác định bằng phương pháp Asaoka theo trình tự sau:

- Xác định số liệu quan trắc lún (từ khi tải trọng là hằng số ∆t bằng nhau)

- Lọc số liệu theo những khoảng thời gian bằng nhau;

- Vẽ biều đồ quan hệ Si và Si-1

- Xác định xu hướng của các điểm Si - Si-1;

- Xác định độ lún cuối cùng chính là hoành độ giao cắt của hai đường Si = f(si-1) với đường Si = Si-1(như trên hình);

2.2 Các phương pháp kiểm tra ổn định của nền

2.2.1 Phương pháp cân bằng hữu hạn (phương pháp phân mảnh Bishop)

Để tính toán ổn định trượt của nền công trình, áp dụng theo phương pháp phân mảnh,

mặt trượt cung tròn của Bishop, như hình sau:

Hình 2.5 Sơ đồ tính ổn định trượt theo phương pháp Bishop Khi đó hệ số ổn định được đánh giá như sau: (trích dẫn mục [12])

=

i i

n

i

i i

i i i i a s

Q

b u Q b C m F

α

ϕ

sin

tan ).

(

1

a

ϕα

- Qi: Khối lượng của mảnh phân tố đất

- αi: Góc nghiêng của mặt đáy phân tố đất (độ)

Phương pháp tính toán này do phải tính lặp với nhiều lăng thể đất đưa vào phân tích trên nhiều cung trượt, do vậy khối lượng tính toán tương đối lớn, khó kiểm soát kết

quả nếu tính toán thủ công Vì vậy, trong báo cáo này, sử dụng phần mềm GeoSlope (Canada) xác định hệ số Fstheo phương pháp Bishop

2.2.2 Phương pháp tính toán ổn định chống lún trồi (chống phá hủy nền):

Đây là phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện cho việc tính toán chiều cao đắp sơ

bộ Việc tính toán được tiến hành bằng cách xem nền đắp tương tự như một móng nông hình băng được giới hạn bởi điểm giữa của taluy nền đắp

Theo phương pháp của Mandel và Salencon, tải trọng giới hạn trên nền đất có lực dính

cuđược xác định như sau:

c u

Trong đó: Ncđược xác định theo sơ đồ Hình 2.6

Hình 2.6 Sơ đồ xác định Nctheo phương pháp Mandle- Salencon

B - là chiều rộng trung bình mặt cắt ngang đường đắp

Hy – là chiều dày của lớp đất yếu

Hệ số ổn định được tính toán theo công thức sau:

H

q

Trong đó: H là chiều cao nền đắp, γ là khối lượng thể tích của đất đắp

Theo phương pháp này, nền đường đắp ổn định khi Flt≥ 1,2

2.2.3 Tính toán ổn định chống lún trồi khi có vải địa kỹ thuật tăng cường

Ta có sơ đồ tình toán khi bố trí vải địa kỹ thuật giữa đất yếu và nền đất đắp như hình

vẽ sau:

- Điều kiện về lực giữ khối trượt của vải địa kỹ thuật:

Trong đó: Fcp là lực kéo cho phép của vải địa kỹ thuật (kN/m)

Hình 2.7 Sơ đồ tính toán ổn định trượt khi có vải địa kỹ thuật gia cường

Với vùng I là vùng khối trượt, vùng II là vùng vải địa kỹ thuật đóng vai trò neo giữ,

lực F là lực kéo mà vải địa kỹ thuật phải chịu (kN/m), Y là cánh tay đòn đối với tâm trượt nguy hiểm nhất Khi tính toán phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Điều kiện bền của vải địa kỹ thuật:

k

F

Trong đó: Fmax là cường độ kéo đứt của vải; k là hệ số an toàn lấy bằng 2 khi vải làm

bằng polyester và k =5 nếu vải làm bằng polypropylene hoặc polyamide

- Điều kiện về lực ma sát cho phép đối với lớp vải rải trực tiếp trên đất yếu:

'f.h

l

0 đ cp

1