“ HỆ THỐNG HÓA CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG – ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CÔNG TÁC THIẾT KẾ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH”Th.S ĐCCT Ngô Lệ Thủy

Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy DANH MỤC “ HỆ THỐNG HÓA CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG – ĐỘ BỀN CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CÔNG TÁC THIẾT KẾ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH” I MỘT SỐ KHÁI NIỆM I.1 Tính nén đất − Nén chặt − Nén không nở hông: Chỉ số nén, số nén lại, số nở, số nén thứ cấp, hệ số nén, hệ số nén thứ cấp (hay từ biến), hệ số nén thể tích I.2 Tính cố kết đất − Đất cố kết bình thường, đất cố kết tỉ số cố kết − Giá trị độ tin cậy thí nghiệm cố kết I.3 Tính biến dạng đất − Biến dạng đàn hồi − Biến dạng không đàn hồi (Biến dạng dư) − Mô đun biến dạng, mơ đun biến dạng khơng nở hơng, mơ đun nước, mơ đun khơng nước I.4 Tính lún đất I.4.1 Lún tức thời I.4.2 Lún cố kết thấm I.4.3 Lún từ biến (hay lún thứ cấp) I.5 Đánh giá tính nén thực tế I.6 Một số nhận xét kết thí nghiệm sử dụng II THÍ NGHIỆM GIA TẢI LIÊN TỤC II.1 Các loại thí nghiệm gia tải liên tục II.2 Thí nghiệm tốc độ biến dạng số (CRS – D4186 JIS A1227) II.2.1 Các kết nghiên cứu nước - nước II.2.2 Ưu, nhược điểm phương pháp III ĐẶC TÍNH CỐ KẾT CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐẤT ĐẶC BIỆT III.1 Đất sét có độ nhạy cảm III.2 Đất dính có độ nhạy cao – Hiện tượng lún sập III.3 Đất chưa bão hòa – Đất lún ướt III.4 Đất tàn tích III.5 Đất cát Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy IV MỘT SỐ TƯƠNG QUAN VÀ CÁCH DÙNG ĐỐI VỚI CÁC LOẠI ĐẤT Hệ số cố kết: Cv, Ch Chỉ số nén: Cc Chỉ số nở: Cs Chỉ số nén lại: Cr Hệ số nén thứ cấp: Cα Hệ số nén thể tích: mv Mơ đun: M, E Hệ số cố kết: OCR V CÔNG TÁC KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN CHỈ TIÊU CƠ LÝ DÙNG TRONG TÍNH TỐN PHỤC VỤ CƠNG TÁC THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU V.1 Điều tra địa chất cơng trình V.2 Khảo sát đất yếu V.3 Nâng cao chất lượng công tác khảo sát địa kỹ thuật V.4 Lựa chọn tiêu lý dùng tính tốn VI.TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG VÀ TRONG PHÒNG ĐỂ LỰA CHỌN CÁC SỐ LIỆU SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VI.1.Tương quan với thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Tương quan SPT với Cu, Eo, mv E, Eu, OCR, CPT,…) VI.2 Tương quan với thí nghiệm cắt cánh VST (Tương quan VST với OCR, qc, qu, Pc(σ’p), SuHT,…) VI.3 Tương quan với thí nghiệm CPT (Tương quan CPT với Cu, mv, M, E, Pc, K, OCR, Ko,…) VI.4 Tương quan với thí nghiệm CPTu (Tương quan CPTu với Su, OCR, Cu, Eo, S’p, Pc,… ) VI.5 Tương quan với thí nghiệm nén ngang đất PMT(TN xuyên không liên tục) (Tương quan PMT với Su, Su3trục, Pc(σ’p), OCR, EBD,… ) VI.6 Tương quan với thí nghiệm nén ngang đất DMT (TN xuyên liên tục) (Tương quan DMT với OCR, Cu, Ch, Kh, MDMT, Ko… ) VII THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ NGHIỆM THU CÔNG TÁC ĐỊA KỸ THUẬT ĐẶC BIỆT - XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy Mục đích: “Hệ thống hóa đặc trưng Biến dạng – Độ bền đất phục vụ công tác thiết kế xây dựng cơng trình ” nhằm cung cấp cho kỹ sư Địa kỹ thuật khái niệm bản, tiêu lý đất thông qua thí nghiệm trường, phịng thực hiện, áp dụng Việt nam nước giới nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho công tác khảo sát địa kỹ thuật phục vụ thiết kế xây dựng cơng trình I.MỘT SỐ KHÁI NIỆM I.1 Tính nén đất: • Nén chặt: q trình hạt đất bị ép chuyển sang trạng thái lèn chặt với giảm tương ứng thể tích khí (Đất bị nén khơng áp suất phía mà cịn bị nén độ lệch áp suất) • Nén khơng nở hơng: gọi nén hướng (One-dimentional compression) Sơ đồ nén 1hướng thực máy nén không nở hông (Odometer): nén túy chấp nhận với kích thước khống chế thích hợp • Đường nén thí nghiệm đường nén trường ✓ Hiệu chỉnh đường nén thí nghiệm − Đường nén mẫu đất nguyên dạng gọi đường nén thí nghiệm Đến nay, thiết bị lấy mẫu cải tiến nhiều nhiên với thao tác lấy mẫu, chế tạo mẫu để thí nghiệm khơng thể khơng ảnh hưởng đến bảo tồn tính chất mẫu đất thí nghiệm so với đất trường Do cần hiệu chỉnh đường nén thí nghiệm cho phù hợp với đất trường − Đường nén thí nghiệm hiệu chỉnh gọi đường nén trường Đường nén trường dùng để tính lún cơng trình ✓ Ðường nén trường đất nén bình thường (NC) Ngay từ năm 1967 (Terzaghi Peck) sau kiểm chứng (Schmertmann,1955) nhận thấy đường nén thí nghiệm mẫu đất loại bị xáo động với mức độ khác đồng quy điểm nằm đường nén đất chế bị (đường nén chuẩn) điểm ứng với hệ số rỗng 0,42eo Trong đó: eo, Cc Cs: Hệ số rỗng, số nén số nở, (T121- Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn) ✓ Ðường nén trường đất nén (OC) Đất nén chịu chu kì tăng - giảm tải trons q trình tồn Đường nén thí nghiệm mẫu đất nén đường nén lại áp lực nén p nhỏ áp lực nén trước pt mà đất chịu nén trước Cc Cs: Chỉ số nén số nở (T123- Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn) • Nhận biết đất nén bình thường đất nén Trong trình thành tạo tồn đến nay, đất nén bình thường loại đất chưa chịu áp lực nén vượt áp lực nén Nói cách khác đất nén bình thường ln Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy chịu tăng tải, lúc tốc độ tăng tải nhanh, lúc tốc độ tăng tải chậm tốc độ tăng tải nhỏ tốc độ thoát nước đất chưa chịu tác dụng giảm tải Do đó, đất nén bình thường chưa chịu tác dụng trương nở giảm tải hút ẩm: + Nếu điểm b nằm điểm a, ta có pb < pa đất thuộc loại nén bình thường + Nếu điểm b nằm ngồi điểm a đất đất nén (T123,124- Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn) • Chỉ số nén, số nở đất: Kết thí nghiệm nén khơng nở hơng phịng thí nghiệm thể đường nén, đường nở đất − Chỉ số nén: Cc = ∆e/lgP2/P1 +Với đất cố kết bình thường: độ lún tăng số Cc lớn +Các khoảng giá trị sau đánh giá cho mức độ nén lún đất nền: Cc < 0.02 - Đất không nén lún 0.02 < Cc < 0.05- Đất nén lún 0.05 < Cc < 0.1 - Đất nén lún 0.1 < Cc < 0.2 - Đất nén lún trung bình 0.2 < Cc < 0.3 - Đất nén lún mạnh 0.3 < Cc < 0.5 - Đất nén lún mạnh Cc > 0.5 - Đất nén lún mạnh Theo kinh nghiệm Terzaghi Peck(1976), Cc cho đất sét không bị phá hoại tính bằng: Cc = 0,009(WL - 10) Theo Holtz Kovus(1981), số nén Cc thao khảo đây: Trị số tiêu biểu số nén Cc Đất Đất sét cố kết bình thường, độ nhậy trung bình Đất sét cát bụi (CL) Cc 0,2 – 0,5 0,15 – 0,3 Đất sét xanh (CL) 0,3 – 0,5 Đất sét (CL) 0,5 – 0,6 Đất sét Thụy Điển (CL - CH) 1,0 – 3,0 Đất sét Mehico (MH) Đất sét hữu (OM) Than bùn – 100 ≥4 10 – 15 Cát bụi hữu cát sét (ML - MH) 1,5 – 4,0 Đất sét San Francisco (CH) 0,7 – 0,9 Đất sét Bangkok 0,4 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy − Hệ số nén: Cc’= Cc/(1+eo) − Chỉ số nở: Cs = ∆es/lgP2/P1 Chỉ số nén lại: Cr = ∆er/lgP2/P1 Chỉ số nén thứ cấp: Ct = ∆es/lg t2/t1 − Hệ số nén thứ cấp: Cα = Ct /(1+eE) Hệ số cố kết từ biến Cα số loại đất sét : +Đất sét cố kết: Cα ≤ 0.005 + Đất sét cố kết thơng thường: Cα =0.005÷0.05 + Đất hữu cơ: Cα =0.05 ÷ 0.5 + Đất tự nhiên: Cα/Cc=0.025 ÷ 0.1 (Đối với đất hữu cơ: giá trị cao hơn)–Mesri Godlewski, 1977) − (T414,T415 - Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn – Giáo sư tiến sỹ địa kỹ thuật Phan Trường Phiệt) Những loại giá trị trị số nén thứ cấp Cα (Từ Ladd, 1967) Loại đất Cα Đất sét cố kết bình thường 0.005÷0.02 Đất sét dẻo, đất hữu ≥0.03 Đất sét nén lại với OCR>2 1.5 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy I.2 Tính cố kết đất • Đất cố kết bình thường, đất cố kết tỉ số cố kết (T116-T120 – Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn) − Cố kết: Quá trình nước lỗ rỗng đất dính bão hịa tải trọng tác dụng tăng lên gọi trình cố kết Q trình nén chặt vật liệu trầm tích nước giai đoạn tạo đất cố kết thấm đất bão hòa nước: đất chặt lại đồng thời với nước lỗ rỗng thấm ngồi Đất cố kết bình thường: Đường nén đất cố kết bình thường có dạng chung đường nén chuẩn có phương trình: e = eoc – Cclgp Đất cố kết bình thường đất chưa chịu áp lực nén lớn áp lực nén Áp lực Po =  z (Trong đó:  - trọng lượng đơn vị đất nền; z - độ sâu lấy mẫu) − Đất cố kết: loại đất cố kết ổn định tác dụng áp lực nén trước pt với pt > po khứ − Đường nén đất cố kết gồm hai phần: phần thứ phải đường nén lại phạm vi biến thiên áp lực nén từ trị số đến trị số áp lực nén trước pt Đường nén lại có độ dốc độ dốc đường nở Cs; phần thứ hai phải đường nén bình thường có độ dốc Cc p > pt − Mức độ nén trước lớn áp lực nén trước pt lớn, so với áp lực nén p0 Dùng tỉ số nén trước OCR (Overconsolidation ratio) đê mức độ nén trước: OCR = pt/po - Đất có OCR = đất cố kết bình thường Đất có OCR > đất cố kết • Giá trị độ tin cậy thí nghiệm cố kết (T 233 - Cơ học đất R.WHITLOW – Bản dịch tiếng Việt) − Một số tốc độ lún quan trắc (Taylor – 1948 David, Raymond – 1965) cho đất sét cố kết thơng thường Tương tự với dự đốn phương pháp Terzaghi − Hầu hết quan trắc trường cho thấy Tốc độ lún thực Cv thường lớn tốc độ dự đoán thí nghiệm phịng, giá trị thí nghiệm gia tải dường gần giá trị trường so với giá trị TN nén Các khác phần ảnh hưởng biến đổi kết cấu đất biến đổi từ phân bố ứng suất giả định Điều kiện nước dị hướng có đặc trưng : lớp cát bùn, phân phiến nứt nẻ, có mặt vật chất hữu hay lỗ rỗng nhỏ Ở nơi có tồn điều kiện thế, cần thí nghiệm nhiều mẫu hộp nén thủy lực (Hộp nén Rowe Barden đề xuất năm 1966) − Ảnh hưởng cố kết thứ cấp giai đoạn đầu làm sai lệch số đo Cv, giá trị tỷ lệ cố kết thứ cấp Cα tăng lên bề dày mẫu giảm dẫn đến biểu thí nghiệm phịng rõ ràng thí nghiệm ngồi trời Giá trị tỷ lệ cố kết thứ cấp tăng lên tỷ số σ’/σ’giảm xuống (σ’: Ứng suất pháp hiệu quả) Vì nguyên nhân này, số gia tăng ứng suất phải luôn2 giá trị ứng suất có, tức giá trị ứng suất tác dụng lần cần tăng gấp đôi để giữ σ’/σ’không đổi Giá trị cố kết thứ cấp đất sét cố kết thông thường lớn đất sét cố kết, tỷ số cố kết thứ cấp với cố kết sơ cấp nhỏ Cố kết thứ cấp lớn đất hữu Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy I.3 Tính biến dạng đất Dưới tác dụng tải trọng cơng trình trọng lượng thân đất, bị biến dạng làm cho cơng trình bị lún Trong nhiều trường hợp tải trọng cơng trình tác dụng chưa đạt đến giới hạn cường độ đất bị biến dạng lớn làm ảnh hưởng đến việc bình thường nhà cơng trình Độ lún tồn cơng trình mà khơng gây ứng suất phụ thêm kết cấu nó, độ lún phần cơng trình mà khác gây ứng suất phụ cho móng kết cấu bên ảnh hưởng xấu đến độ bền cơng trình Vì thiết kế cần phải khống chế độ lún tuyệt đối độ lún khơng phận cơng trình giới hạn cho phép Vì đất vật thể phức tạp nên biến dạng phụ thuộc vào biến thiên thể tích lỗ rỗng (Nén, nở) phụ thuộc tính chất biến dạng than than thành phần hợp thành đất (tính từ biến cốt đất, tính nén nước lỗ rỗng khí) Các loại biến dạng khác đất nguyên nhân gây chúng hệ thống theo bảng sau Trong thực tế cần xác định độ lún đất móng bao gồm biến dạng dư biến dạng đàn hồi Tuy nhiên tùy trường hợp mà biến dạng đàn hồi có ý nghĩa chủ yếu (khi đất chịu tải trọng động), biến dạng dư có ý nghĩa chủ yếu (như tính móng cứng theo biến dạng nền) Các nguyên nhân vật lý chủ yếu biến dạng đất: Loại biến dạng Biến dạng đàn hồi: - Biến dạng thể tích - Thay đổi hình dáng Nguyên nhân biến dạng - Lực phân tử đàn hồi hạt rắn, nước màng mỏng khí - Lực phân tử đàn hồi của, thay đổi dạng liên kết cấu trúc Biến dạng dư (không đàn hồi): - Nén lún - Giảm thể tích lỗ rỗng - Nở - Tác dụng lực điện phân tử - Từ biến - Sự trượt hạt - Biến dạng dư túy - Sự phá hoại kết cấu Có nhiều nguyên nhân làm cho khối đất bị biến dạng: co ngót hút nước, co khơ nước bị bốc hơi,… Trường hợp đất ổn định lún tác dụng trọng lượng thân có phần tải trọng tác dụng ngồi làm cho bị lún Trong trường hợp đất chưa ổn định lún trọng lượng thân trọng lượng cơng trình gây lún Ứng suất gây làm cho đất bị nén lún gọi ứng suất nén lún Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy Trên thực tế phương pháp tính tốn độ lún ổn định đất tác dụng ứng suất nén lún dựa nguyên lý biến dạng tuyến tính đất Do đó, tải trọng tác dụng lên cần khống chế để đất làm việc giai đoạn tuyến tính ứng suất biến dạng Dưới tác dụng tải trọng, độ lún đất không đạt giá trị ổn định cuối mà phải trải qua thời gian dài hay ngắn tùy thuộc theo loại đất Vì ngồi việc tính tốn độ lún ổn định cần phải xác định diễn biến lún theo thời gian, đặc biệt đất dính Việc xác định Tính biến dạng đất với giả thiết đất vật thể liên tục biến dạng tuyến tính Sự nén chặt đất tạo nên biến dạng đất có trường hợp đất có biến dạng khơng có nén chặt – tức thể tích rỗng khơng thay đổi Mơ đun biến dạng (có nở hơng) E = β/mv = β/ao với β =1 -  1-  Mô đun áp dụng cho đất móng đơn, diện tích chịu tải bé nên đất bị nén chặt theo chiều đứng nở theo chiều ngang (có nở hơng) Mô đun biến dạng không nở hông (Mô đun nén trục) Es hay M= 1/mv=(1+eo)/av Mô đun áp dụng cho đất móng bè, diện tích chịu tải lớn nên ta coi đất móng khơng nở hơng 2’2 Mơ đun nước: E’=(1- 1-’ ) M’ = β M’ Mơ đun khơng nước Eu (cho đất sét, gia tải khơng nước) có quan hệ với mơ đun biến dạng khơng nở hông M sau: Eu = M(1+u)(1-2’)/ (1-’) Eu =1.5M ( 1-2’ )) 1-’ Trong đó: u – hệ số Poisson điều kiện khơng nước, u=0.5(bằng nước) (T20 ÷ T22: thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích móng.) I.4 Tính lún đất Theo số liệu thống kê khoảng 70% cố lĩnh vực xây dựng lún mức cho phép Độ lún đất nền đất đắp tải trọng cơng trình tính bằng: - Đối với đất hạt mịn: - Đối với đất hạt thô: S = Su + S c + S s S = Su Thành phần độ lún tổng đất Loại đất Su Sc Ss Cát Rất cần thiết Xét chung với độ lún Không cần Sét Cần thiết Rất cần thiết Cần thiết Hữu Rất cần thiết Cần thiết Khơng cần Trong đó: S = Độ lún tổng cộng Su = Độ lún tức thời Sc = Độ lún cố kết Ss = Độ lún cố kết thứ cấp Thạc sĩ ĐCCT Ngơ Lệ Thủy Độ lún tức khơng tạo nên thay đổi thể tích đất Độ lún cố kết chiếm giá trị lớn kéo dài theo thời gian Có thay đổi thể tích lỗ rỗng đất thay đổi theo thời gian nước Đối với đất đắp có kích thước lớn thay đổi hệ số lỗ rỗng ∆e, trị số hệ số rỗng ban đầu eo, chiều sâu lớp đất yếu Ho định trị độ lún cố kết Thường phân biệt trường hợp tính lún đất bão hòa nước: − Độ lún tức thời độ lún khơng nước Su (Undrainage consolidation settlement): Lún điều kiện nước đất khơng thể chưa kịp − Độ lún cố kết thấm Sc (Drainage consolidation settlement): Lún điều kiện nước đất có đủ thời gian nước đất khơng cịn cản trở xếp lại hạt đất Độ lún cố kết thấm độ lún xảy giai đoạn đầu q trình lún cố kết có tên gọi Độ lún sơ sinh (Primary consolidation settlement) − Độ lún từ biến Ss (Creep settlement) hay (Lún thứ cấp): Lún trường hợp sau thấm, thoát nước lỗ rỗng kết thúc đất vật thể dẻo – nhớt Độ lún từ biến xẩy giai đoạn tiếp sau nên gọi Độ lún hậu sinh (Secondary consolidation settlement) Khi chịu tải trọng tất vật liệu rắn biến dạng Trong tất loại đất, biến dạng đàn hồi xảy sau tải trọng tác dụng; độ lún gây trình gọi Độ lún tức thời Có tác giả gọi Độ lún tức thời Độ lún đàn hồi (Elastic settlement): biến dạng tức thời khối đất xảy đất chịu tải Trong đất gần bão hịa đất dính bão hịa, tải trọng tác động lúc đầu chịu áp lực nước mao dẫn bị đẩy từ khe Có tác giả gọi chung Độ lún cố kết thấm Độ lún từ biến Độ lún cố kết • Lún cố kết: Q trình cố kết: Trong q trình trầm tích tự nhiên loại đất hạt mịn đất bụi đất sét diễn trình cố kết – Nước hạt thoát trọng lượng lớp trầm đọng Sau thời gian (có thể nhiều năm), trạng thái cân đạt tượng nén dừng lại Lún cố kết nội dung quan trọng vấn đề địa kỹ thuật móng Những hiểu biết lún cố kết với thí nghiệm thích hợp cho tính tổng lún tốc độ lún cách gần với thực tế Khi tiến hành xây dựng cơng trình đất thiên nhiên tượng lún cố kết phụ thuộc vào chất lớp đất đất: + Đất chưa cố kết (UC): lún cố kết tải trọng cơng trình, đất tiếp tục lún thân áp lực cột địa tầng + Đất hồn tồn cố kết (CC): thể tích số trạng thái ứng suất không đổi + Đất cố kết thơng thường (NC): đất cịn phần lún tải trọng cơng trình gây (Đất trạng thái tương ứng với áp lực cố kết cuối -Áp lực tiền cố kết) Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy + Đất cố kết (OC): đất chịu lún tải trọng cơng trình gây mà cịn chịu lún nén lại – Quá trình nén lại Recompressure – (Khi áp lực phủ nhỏ áp lực cố kết cuối đơi có q khứ (Đất trạng thái bị gia tải trước hay cố kết bị cố kết trước áp lực Cố kết trước lớn áp lực cân bằng) • Lún thứ cấp: xảy điều chỉnh liên tục cốt đất tải trọng kéo dài Lún thứ cấp quan trọng loại sét có độ dẻo cao, loại đất hữu có mica Vì chưa có hiểu biết kỹ chế Lún thứ cấp, dự đoán lún thứ cấp cần xem dự tính gần mà thơi ➢ Kết luận: − Lún tức thời: thường xảy nhiều đất không dính đất dính khơng bão hịa − Lún cố kết: xảy nhiều đất dính hạt nhỏ có độ bão hòa lớn khoảng 80% − Lún thứ cấp (hay lún từ biến): cần quan tâm chủ yếu trầm tích đất có độ dẻo cao đất hữu Trong quy trình thường bỏ qua Lún thứ cấp, nhiên cần có nghiên cứu đánh giá thực tế ảnh hưởng độ lún thứ cấp đến kết xử lý đất yếu hình thành phát triển q trình khai thác đường − Lún đàn hồi: phận biến dạng đế móng đá lún đàn hồi, trừ đá hay đứt gãy lộ dễ nhận thấy tính chất phụ thuộc vào thời gian Đối với Cầu: + Lún đất khơng dính: xảy chủ yếu móng chịu tải Do tầm quan trọng lún làm việc phần lớn kết cấu cầu khơng lớn lún xảy trước phận yếu cầu xây dựng + Khó mà có dự tính xác Lún đàn hồi phân tích dựa giá trị độc mơ đun đất Do đó, để chọn lựa giá trị thích hợp cho mơ đun đất, cần xem xét ảnh hưởng lớp đất, tầng đá gốc độ sâu nhỏ đế móng gần bên + Đế móng đất dính: thường tựa đất sét q cố kết lún dự tính cách dùng lý thuyết đàn hồi phương pháp mơ đun tiếp tuyến Lún đế móng sét cố kết thường xảy nhanh hơn, xấp xỉ cấp độ so với đất không cố kết trước hợp lý giả định lún xảy có tải trọng tác động + Các tính tốn để dự kiến lượng thời gian cố kết dựa kết thí nghiệm phịng nói chung có khuynh hướng dự tính mức thời gian thực tế cần cho việc cố kết trường Dự tính mức do: • Có lớp nước mỏng lớp đất chịu nén không quan sát từ khảo sát lớp mặt, khơng xét đến tính tốn lún; • Các ảnh hưởng tiêu tán chiều áp lực nước mao dẫn trường, khác với tiêu tán chiều u cầu thí nghiệm cố kết phịng giả định phân tích; • Các ảnh hưởng khơng ngun dạng mẫu, có chiều hướng làm giảm khả thẩm thấu mẫu thí nghiệm phịng 10 Thạc sĩ ĐCCT Ngơ Lệ Thủy Áp lực tiền cố kết ước tính : Transformation from field vane shear Relationship between 𝜶𝑭𝑽 and plasticity index (from Mayne and Mitchell,1988) strength to preconsolidation stress (from Mayne and Mitchell, 1988) ❖ Tương quan cắt cánh xuyên tĩnh (T 210- Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật) Xuyên tĩnh số loại đất Hãng cầu đường Pháp (LCPC) cho kết sau: - Với đất bụi bão hòa nước: (qc - p’o)/Cu = 12 ÷ 14 - Với đất bùn than bùn (qc - p’o)/Cu = ÷ 13 (Trong đó: qc: sức kháng mũi kiểu Delf, po: áp lực cột đất hữu hiệu, Cu: sức kháng cắt khơng nước TN cắt cánh) ❖ Dự báo hệ số OCR từ kết thí nghiệm cắt cánh: (T 194- Thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích móng) Hệ số cố kết OCR dự báo từ Su đất sét không nứt nẻ sau: OCR ~ αVST Su(VST) /σ’vo Mayne Mitchell (1988) cho rằng: - Thơng thường: αVST ~ 3.22÷3.54 - Tổng qt: αVST ~ 22PI-0.48 ❖ Tương quan sức kháng cắt khơng nước trườngSu,HT sức kháng cắt khơng nước xác định bằngVane Su,Vane (T324-Geotechnical Engineering & soil testing) ❖ Theo Foundation analysic and design – Joseph E.Blowles (T187 ÷ T188) − Silvestri Aubertin (1988) với loại Vane khác nhau: Su, vh/ Su, vv ~ 1.14 ÷ 1.4 − Chandler (1988): Su, vv = S1 (OCR)m Po Với đất sét cố kết bình thường: m ~ 0.95 (0.8 ÷ 1.35) S1~ 0.25 (0.16 ÷ 0.33) − Bjerrum (1972) phá hủy đường đất sét mềm yếu: Su, deign = λ Su, (Ip < 20 λ >1) − Arman et al (1975) Foott et al (1986) : Su, v = 2qu 37 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy VI.3 Tương quan với thí nghiệm CPT ❖ Một số đặc trưng lý kết thí nghiệm xuntĩnh - (TCVN9352-2012) • Tỷ kháng Fr thiết bị xun tĩnh có mũi đơn giản cho đất vùng Hà Nội Loại đất Giới hạn qc (105 Pa) Cát hạt thô, trung qc > 90 0,3 < Fr < 0,8 Cát hạt mịn qc < 90 0,5 < Fr < 1,7 Cát bụi, cát pha qc < 30 1,0 < Fr < 3,0 Sét pha < qc < 40 2,0 < Fr < 4,0 Sét < qc < 30 4,0 < Fr < 9,0 Bùn 2,0 < Fr < 5,0 • Lực dính kết khơng nước Cu đất loại sét ( = 0) xác định theo sức khángxuyên qc ❖ Các tiêu lý đất tương quan chúng dựa kết CPT (Xem kỹ thí nghiệm đất trường ứng dụng phân tích móng từ T61 ÷ T73) ✓ Tính thấm đất dựa kết CPT (Robertson) ✓ Tính biến dạng đất dựa kết CPT (Robertson, Baldi, Campanella,…) ✓ Hệ số áp lực ngang tĩnh Ko hệ số cố kết OCR (Marchetti, Kulhawy, Mayne, Holtz,…) ✓ Sức kháng cắt đất dựa kết CPT (Robertson, Campanella, Marchetti, …) ❖ Các tiêu lý phân loại đất dựa kết CPT • Soil behavior type (SBT) (Michael Bailey, P.G - U.S Army Corps of Engineers, Savannah District National Cooperative Highway Research Programe - NCHRP Synthesis 368–Cone Penetration Testing) Source: NCHRP Synthesis 368 (after Robertson et al 1986) 38 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy Source: Robertson and Campanella 1990 • Theo Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables (T59÷T63) ✓ Phân loại đất từ thí nghiệm xun côn (Meigh, 1987 and Robertson, 1986) Parameter Value Non cohesive soil type Cohesive soil type Measured cone 1.2MPa 3.0% Sand Non conhesive - Normally to lightly overconsolidate Overconsolidated Conhesive Pore pressure Parameter Bq 0.0-0.2 0.0-0.4 Dense sand(qt>5MPa) Medium/loose sand (2MPa1MPa) Soft to firm clay(qt-Po’100% for với đất cố kết α=4 đối loại đất: CH, MH, CL, ML α=2 đối loại đất: ML, CL with qc >2 MPa M=1/mv Square pad footing – axisymetic Strip footings – plane strain (T129 - Handbook of Geotechnical Investigation and Design Tables) ✓ Áp lực tiền cố kết từ sức chống đầu mũi xuyên (Theo Mayne et al., 2002) (T83 - Hanbook of Geotechnical Investigation and Design Tables) Net cone stress qt – kPa 100 200 500 1000 1500 3000 5000 kPa 33 67 167 333 500 1000 1667 kPa 67 133 333 667 u pressure Ghi chú: - Chỉ đất sét nguyên dạng - Đối với sét bị nứt nẻ: P’c= 2000 ÷ 6000 với u= 600÷ 3000 kPa - Giá trị với TN CPTu Không thích hợp với TN CPT 1000 2000 3333 Preconsolidation P’o P’c pressure Excess pore water VI.4 Tương quan với thí nghiệm CPTu Thí nghiệm xun tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) không cho phép xác định tiêu thơng thường nhanh chóng (qc, fs, Rf, u,…) mà cịn xác định đặc trưng đặc biệt quan trọng đất phục vụ tính tốn xử lý đất yếu như: áp lực tiền cố kết (Pc), số cố kết (OCR), hệ số cố kết ngang (Ch), sức chống cắt không thoát nước (Su), hệ số áp lực đất tĩnh (Ko),… ➢ Tác giả Huỳnh Thanh Bình – Phan Mạnh Thắng (Viện khoa học công nghệ GTVT) tổng hợp kết tương quan xác định từ thí nghiệm xuyên CPTu khu vực Hải Phòng Trên sở Báo cáo kết thí nghiệm xuyên CPTu - Dự án cải tạo nâng cấp QL10; Đê sông Cấm - Đê sơng Bạch Đằng - Hạng mục móng thuộc dự án mở rộng cảng Hải Phòng- Giai đoạn II; Khu cơng nghiệp cảng Đình Vũ; tác giả xây dựng mối tương quan thực nghiệm: + Tương quan trầm tích hệ tầng Hải Hưng (mbQ21-2hh1) Phân bố rộng khắp khu vực Hải Phịng, có đặc điểm: lớp bùn sét, bùn sét pha, bùn cát pha lẫn than bùn màu xám đen thuộc phụ hệ tầng Hải Hưng tuổi Holocen sớm - (mbQ2 1-2hh1), chiều dày 3,5-23m Phân bố độ sâu từ 14 tới 40 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy 30m Các tiêu lý tầng xác định từ kết xuyên CPTu sau: - Quan hệ kết thí nghiệm cắt cánh trường thí nghiệm xuyên CPTu ❖ Su=1,623tCPTu+ 0,0743 - Quan hệ hệ số cố kết OCR thí nghiệm nén cố kết phịng thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ OCR= 0,317(qt-svo)/s'vo - Hệ số cố kết ngang Ch hệ số thấm ngang Kh: + Hệ số cố kết ngang: Ch= 12,030 x 10-3cm/s; + Hệ số thấm ngang: kh= 1,399 x 10-7 cm/s; - Lực dính khơng nước đất dính Cu (trong thí nghiệm cắt trục UU) theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Cu= 1,5289tCPTu+ 0,0858 - Độ biến dạng đất thí nghiệm nén trục theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Eo= 4,3755 qc + Tương quan trầm tích hệ tầng Hải Hưng (mQ21-2hh2) Phân bố khu vực phía rìa Đơng Bắc Hải Phòng vùng An Hải, bắc Thủy Nguyên, ven rìa dãy núi Phủ Liễu, Núi Voi, chiều dày thay đổi từ 1-16,6m (trung bình 2-5m) lớp bùn sét, bùn sét phathuộc hệ tầng Hải Hưng tuổi Holocen sớm - (mQ2 1-2hh2), phân bố độ sâu từ tới 17m Các tiêu lý tầng xác định từ kết xuyên CPTu sau: - Quan hệ kết thí nghiệm cắt cánh trường thí nghiệm xuyên CPTu ❖ Su = 0,8973tCPTu+ 0,0579 - Quan hệ hệ số cố kết OCR thí nghiệm nén cố kết phịng thí nghiệm xun CPTu: ❖ OCR= 0,1185(qt-svo)/s'vo - Hệ số cố kết ngang Ch hệ số thấm ngang Kh: + Hệ số cố kết ngang: Ch= 0,2708 x 10-3cm/s; + Hệ số thấm ngang: Kh= 0,411 x 10-7 cm/s; - Lực dính khơng nước đất dính (trong thí nghiệm cắt trục U-U) theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Cu= 0,815tCPTu+ 0,0504 - Độ biến dạng đất thí nghiệm nén trục theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Eo= 2,495 qc + Tương quan trầm tích hệ tầng Thái Bình (amQ32tb1): Có thành phần sét pha, cát pha màu xám nâu thuộc phụ hệ tầng Thái Bình tuổi Holocen muộn (amQ32 tb1) phân bố rộng khắp bề mặt huyện Thủy Nguyên, An Hải, Tiên Lãng, Vĩnh Bảo, nội thành Hải Phòng, dày đến 17m, trạng thái từ dẻo cứng đến dẻo chảy, phía tầng trầm tích lớp bùn 41 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy sét, bùn sét pha thuộc loại đất yếu Các tiêu lý tầng xác định từ kết xuyên CPTu sau: - Quan hệ kết thí nghiệm cắt cánh trường thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Su= 0,9181tCPTu+ 0,0557 - Quan hệ hệ số cố kết OCR thí nghiệm nén cố kết phịng thí nghiệm xun CPTu: ❖ OCR= 0,2176(qt-svo)/s'vo - Hệ số cố kết ngang Ch hệ số thấm ngang Kh: + Hệ số cố kết ngang: Ch= 0,5267 x 10-3cm/s; Hệ số biến đổi: v = 39,7% + Hệ số thấm ngang: kh= 0,2116 x 10-7 cm/s;Hệ số biến đổi: v = 36,5% - Lực dính khơng nước đất dính Cu (trong thí nghiệm cắt trục U-U) theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Cu=0,8495tCPTu+ 0,0559 - Độ biến dạng đất thí nghiệm nén trục theo kết qủa thí nghiệm xuyên CPTu: ❖ Eo= 2,9547 qc ➢ Phụ lục E - TCVN9846-2013 • Phân loại đất dựa kết CPT Việc xử dụng kết xuyên tĩnh để phân loại đất áp dụng rộng rãi giới Tuy nhiên biểu đồ phân loại đất mang tính kinh nghiệm phù hợp cho đất khu vực định nghiên cứu Ở Việt Nam vấn đề chưa nghiên cứu đầy đủ : (Biểu đồ phân loại đất theo kết xuyên tĩnh Robertson) • Sức kháng cắt khơng nước đất loại sét Xác định sức kháng cắt từ kết xuyên tĩnh phù hợp đất loại sét cố kết bình thường cố kết nhẹ ✓ Khi sử dụng kết CPT: sức kháng cắt khơng nước Su xác định theo công thức sau: ✓ Khi sử dụng kết CPTu: sức kháng cắt khơng nước Su xác định theo cơng thức sau: • Hệ số cố kết ngang hệ số thấm ngang ✓ Hệ số thấm ngang xác định theo công thức Baligh Levadox sau: ✓ Hệ số cố kết ngang: Từ kết thí nghiệm tiêu tán, hệ số cố kết ngang đất xác định theo công thức Teh Houlsby sau: 42 Thạc sĩ ĐCCT Ngô Lệ Thủy ➢ Tương quan OCR, s’p CPTu (CPTu Tests – Các trang 6-8, 6-11, 6-12) • Bartlett Alcorn năm 2004 đưa ra: s’p /svo = 0.311955 qt /svo • Mayne năm 1986 đưa ra: 0.6818076 s’p = 0.29 qc • Mayne Kemper năm 1988 đưa ra: OCR = 0.37 (qc - svo) / s'vo • Sugawara Kemper năm 1988 đưa quan hệ đất sét Nhật: OCR = (qt - svo) / ksvo ( 2.5