Phân tích ảnh hưởng hệ số thấm của đất cát đối với hệ số an toàn chống xói ngầm tường tầng hầm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ ĐỨC LONG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT CÁT ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TỒN CHỐNG XĨI NGẦM TƯỜNG TẦNG HẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG - 8580201 SKC007273 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ ĐỨC LONG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT CÁT ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TỒN CHỐNG XĨI NGẦM TƯỜNG TẦNG HẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2021   BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ ĐỨC LONG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT CÁT ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TOÀN CHỐNG XÓI NGẦM TƯỜNG TẦNG HẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH ĐỨC Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2021 Hình 10 Phân bố gradient thủy lực dọc theo chân tường vây bên hố đào cho trường hợp Dr 70% Giá trị gradient thủy lực lớn xác định, imax = 1.415 Dựa theo kết gradient thủy lực trên, hệ số an tồn chống xói ngầm theo mơ dọc theo tường vây bên hố đào, Fs = icr/imax = 0.650 tương ứng với icr = 0.92 (Dr = 70%) Kết trường hợp độ chặt Dr = 80% Dr = 90% thể bảng TH Dr = 70% Dr = 80% Dr = 90% Icr 0.92 0.93 0.95 Imax (chân tường vây) 1.415 1.433 1.464 58 Fs1 0.650 0.649 0.648 Kết Fs1 nằm khoảng giá trị hệ số an toàn thu từ thực nghiệm (hình 3.6), hệ số an toàn Dr = 70%, Fs = 0.63 1.0 Hệ số an tồn chống xói ngầm, Fs 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 FS1 - KQ đo áp lực kết hợp với PP Harza (1935) 0.4 0.3 0.2 FS2 - KQ đo áp lực kết hợp với PP Harza (1935) FS.Geostudio 0.1 0.0 0.030 0.035 0.040 0.045 Hệ số thấm, K (cm/sec) 0.050 Hình 11 So sánh kết hệ số an tồn Fs từ mơ mơ hình thực nghiệm Tuy nhiên, kết cho thấy giá trị hệ số an toàn FS thay đổi thay đổi hệ số thấm đất Điều không phù hợp với kết nghiên cứu hệ số an tồn chống xói ngầm giảm xuống gia tăng hệ số thấm đất Như vậy, phần mềm mô bị giới hạn chưa phản ánh ứng xử xói ngầm tường vây dịng thấm gây Đây giới hạn mơ hình tính theo định luật Darcy phần mềm Geostudio-Seep 59 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Luận văn trình bày nghiên cứu ảnh hưởng tính thấm đất đến hệ số an tồn chống xói ngầm đất cát hố đào sâu Nghiên cứu phát triển mơ hình thí nghiệm mơ trình thấm nước ngầm đất cát độ chặt khác tường chắn Nghiên cứu cho thấy hệ số thấm đất cát ảnh hưởng lớn đến độ an tồn chống xói ngầm tường chắn Một số kết luận cụ thể bao gồm: (1) Hệ số an tồn chống xói ngầm dựa mơ hình tính Terzaghi [17], Marsland [19] cho kết không đổi thay đổi hệ số thấm đất cát (2) Phương pháp Harza [18] kết hợp với kết đo cho thấy hệ số an tồn chống xói ngầm giảm xuống gia tăng hệ số thấm đất cát Kết cho thấy dòng thấm qua điểm 1-2 (từ chân tường chắn đến điểm tường chắn bên hố đào) khu vực nguy hiểm cần xét đến tính tốn chống xói ngầm hố đào sâu (3) Phương pháp tính tốn Terzaghi [17] tương đối tin cậy tính tốn đến độ ổn định khối đất sau tường chắn xói ngầm Tuy nhiên, phương pháp chưa vị trí nguy hiểm dịng chảy gây dọc theo tường chắn khu vực hố đào Hệ số an toàn theo phương pháp Terzaghi nằm hệ số an tồn tính theo phương pháp Harza theo dòng thấm 1-2 (FS1) dòng thấm 2-mặt hố đào (FS2) (4) Phương pháp Terzaghi [17] không cho thấy xu hướng giảm xuống hệ số an toàn gia tăng hệ số thấm đất cát Nguyên nhân phương pháp tính Terzaghi chưa kể đến ảnh hưởng gia tăng gradient thủy lực phần giới hạn đáy tường chắn đáy mơ hình (mơ phần đất không thấm) (5) Hệ số thấm cao, vận tốc thấm chảy qua mặt cắt thấm đáy hố đào lớn, làm gia tăng gradient thủy lực Đây nguyên nhân làm 60 giảm hệ số an tồn chống xói ngầm gia tăng hệ số thấm đất hố đào (6) Nghiên cứu đề xuất giá trị hệ số an toàn tối thiểu chống xói ngầm cho trường hợp độ chặt cao độ đất mơ hình mơ hố đào sâu Các giá trị đề xuất sử dụng để làm giá trị tham khảo cho trường hợp thực tế vùng đất thấm đáy hố đào giới hạn vùng đất không thấm tương tự mơ hình thí nghiệm đề xuất nghiên cứu (7) Kết từ mô phần mềm Geostudio-Seep cho thấy kết hệ số an tồn chống xói ngầm nằm khoảng giá trị thu từ mơ hình thực nghiệm Tuy nhiên, hệ số an tồn khơng đổi thay đổi hệ số thấm đất Kết cho thấy giới hạn mơ hình tính theo định luật Darcy phần mềm Geostudio-Seep 5.2 Kiến nghị Nghiên cứu tiền đề cho nghiên cứu trường mơ hình thực nhằm khảo sát hệ số an toàn ứng xử xói ngầm hố đào sâu Mơ hình nghiên cứu số tồn cần khắc phục nghiên cứu bao gồm: (1) Đa dạng loại đất cát nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng loại đất đến tính tốn hệ số an tồn chống xói ngầm (2) Đa dạng kích thước, mơ hình nghiên cứu: Kết nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng bề dày tầng đất thấm đáy hố đào đến hệ số an tồn Do đó, nghiên cứu cần bổ sung ảnh hưởng bề dày tầng đất thấm đến kết tính tốn hệ số an tồn chống xói ngầm (3) Cần thực thí nghiệm trường, kích thước tỷ lệ thực, nhằm kiểm nghiệm đưa lại khả ứng dụng cao cho nghiên cứu 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] TCVN 11823-11:2017 Thiết kế cầu đường bộ, 2017 TCVN 8422:2010 Cơng trình thủy lợi – thiết kế tầng lọc ngược cơng trình thủy cơng, 2010 TCVN 4253:2012 Cơng trình thủy lợi - Nền cơng trình thủy cơng - u cầu thiết kế, 2012 B V Trường, "Kết bước đầu nghiên cứu xói ngầm, cát chảy đê sơng phương pháp thí nghiệm trường," Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, vol 50, pp 133-139, 2015 L V Thảo and V H Công, "Đánh giá khả xói hạt mịn số đất đắp đập, đê dựa vào tiêu chuẩn cỡ hạt," Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, vol 60, pp 27-32, 2018 J J Jiao, X.-S Wang, and S J H J Nandy, "Preliminary assessment of the impacts of deep foundations and land reclamation on groundwater flow in a coastal area in Hong Kong, China," vol 14, no 1-2, pp 100-114, 2006 C L Winter and D M J G r l Tartakovsky, "Mean flow in composite porous media," vol 27, no 12, pp 1759-1762, 2000 D Mozó and P J O y p q Oróstegui, "Hydraulic stability evaluation of a diaphragm wall in granular soils recharged by an unconfined aquifer," no 15, pp 42-49, 2014 Y.-S Xu, S.-L Shen, L Ma, W.-J Sun, and Z.-Y J E g Yin, "Evaluation of the blocking effect of retaining walls on groundwater seepage in aquifers with different insertion depths," vol 183, pp 254-264, 2014 D Richards, C Wiggan, and W J G Powrie, "Seepage and pore pressures around contiguous pile retaining walls," vol 66, no 7, pp 523-532, 2016 W Liu, P Shi, G Cai, C J C Cao, and Geotechnics, "Seepage on local stability of slurry trench in deep excavation of diaphragm wall construction," vol 129, p 103878, 2021 J Hu, H Wen, Q Xie, B Li, and Q J R S o s Mo, "Effects of seepage and weak interlayer on the failure modes of surrounding rock: model tests and numerical analysis," vol 6, no 9, p 190790, 2019 Q Liu and J J P I Li, "Effects of water seepage on the stability of soilslopes," vol 17, pp 29-39, 2015 Y Wang, X Liu, Z Zhang, and P J K J o C E Yang, "Analysis on slope stability considering seepage effect on effective stress," vol 20, no 6, pp 2235-2242, 2016 L Ke, A J S Takahashi, and Foundations, "Strength reduction of cohesionless soil due to internal erosion induced by one-dimensional upward seepage flow," vol 52, no 4, pp 698-711, 2012 Y.-T Su, M.-L Lin, W.-C Huang, and K.-T Chang, "A preliminary study on seepage erosion behavior within two layers by permeability tests," in EGU General Assembly Conference Abstracts, 2013, pp EGU2013-3741 62 [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] K Terzaghi, Der Grundbrunch on Stauwerken und Seine Verhutung, Die Wasserkraft 1922 L F Harza, "Uplift and seepage under dams on sand," Transactions of the American Society of Civil Engineers, ASCE, vol 100, no 1, pp 1352-1385, 1935 A Marsland, "Model experiments to study the influence of seepage on the stability of a sheeted excavation in sand," Geotechnique, vol 3, no 6, pp 223241, 1953 C.-Y Ou, Deep excavation: Theory and practice Crc Press, 1998 "BS 8004 Code of Practice for Foundations British Standards Institution, Milton Keynes, UK," vol 3, pp 91-103, 1986 EAU, "Recommendations of the Committee for Waterfront Structures: Harbours and waterways," ed: Committee for Waterfront Structures of the Society for Harbour Engineering …, 2006 H Darcy, Les fontaines publiques de la ville de Dijon: exposition et application Paris: Victor Dalmont, 1856 A Hazen, "Water supply," American civil engineers handbook, pp 14441518, 1930 R P Chapuis, "Predicting the saturated hydraulic conductivity of sand and gravel using effective diameter and void ratio," Canadian geotechnical journal, vol 41, no 5, pp 787-795, 2004 A M AMER, and AWAD, A A., "Permeability of cohesionless soils," Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, vol 100, no 12, pp 1309-1316, 1974 N DM, "7, Design manual-Soil mechanics, foundations, and earth structures," ed U.S Government Printing Office,Washington, D.C: Department of the Navy, Naval Facilities Engineering Command, Washington, DC, 1971 N DM7.1, "Foundations and earth structures design manual 7.1," Design Manual 7.1, 1982 ASTM D4254 Standard test methods for minimum index density and unit weight of soils and calculation of relative density, 2006 ASTM D4253 Standard test methods for maximum index density and unit weight of soils using a vibratory table, 2006 ASTM C136-06 Standard test method for sieve analysis of fine and coarse aggregates, 2006 ASTM D2434 - 19 Standard Test Method for Permeability of Granular Soils (constant Head), 2006 R P J C g j Chapuis, "Predicting the saturated hydraulic conductivity of sand and gravel using effective diameter and void ratio," vol 41, no 5, pp 787-795, 2004 63 S K L 0 ... lưu lượng để xác định hệ số thấm cát 38 Hình Quan hệ gradient thủy lực hệ số thấm đất cát 40 Hình Quan hệ hệ số thấm hệ số rỗng 40 Hình Hệ số thấm tỉ lệ tuyến tính... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ ĐỨC LONG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT CÁT ĐỐI VỚI HỆ SỐ AN TỒN CHỐNG XĨI NGẦM TƯỜNG TẦNG HẦM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG &... khảo sát ảnh hưởng hệ số thấm đất cát đến hệ số an tồn chống xói ngầm đất cát cho tường chắn hố đào sâu Mơ hình đề xuất có kích thước rộng 0.3m dài 0.8m mơ trình thấm nước đất cát qua tường chắn