Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình đất tương tự schneebeli cho móng trên nền đất yếu có cát san lấp bằng cọc ngắn

Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình đất tương tự schneebeli cho móng trên nền đất yếu có cát san lấp bằng cọc ngắn Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình đất tương tự schneebeli cho móng trên nền đất yếu có cát san lấp bằng cọc ngắn Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình đất tương tự schneebeli cho móng trên nền đất yếu có cát san lấp bằng cọc ngắn

xvii MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC xii LỜI CAM ĐOAN xiii MỤC LỤC xvii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU xxiv CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 1.4 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .12 1.5 PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 13 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁT SAN LẤP VÀ CỌC NGẮN 14 2.1 TỔNG QUAN ĐỊA CHẤT ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 14 2.2 CÁT SAN LẤP: 22 2.3 MA SÁT ÂM 23 2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN MÓNG THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG 25 2.5 TỔNG QUAN VỀ CỌC NGẮN [19] 26 2.6 HỆ SỐ NHÓM CỌC 29 2.7 CỌC NGẮN SỬ DỤNG CHO ĐẤT CÁT, ĐẤT SÉT VÀ ĐẤT HỖN HỢP CÁT - SÉT TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ 34 2.8 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PLAXIS 3D 43 2.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 44 CHƯƠNG 3: .45 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH ĐẤT TƯƠNG TỰ SCHNEEBELI .45 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 45 3.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH SCHNEEBELI 45 3.3 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG CHO THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH 52 3.4 THIẾT LẬP MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM .52 3.5 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 57 3.6 QUY TRÌNH THÌ NGHIỆM 57 3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SCHNEEBELI .58 xviii 3.8 SO SÁNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 79 3.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 85 CHƯƠNG 4: .86 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH TRÊN CỌC ĐƠN NGOÀI HIỆN TRƯỜNG 86 4.1 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH TRÊN CỌC ĐƠN NGỒI HIỆN TRƯỜNG 86 4.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D .89 4.3 SO SÁNH KẾT QUẢ 90 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 91 CHƯƠNG 5: .92 MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION 92 5.1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION .92 5.2 THIẾT LẬP MƠ HÌNH 92 5.3 DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 94 5.4 TÍNH TỐN CÁC MƠ HÌNH 94 5.5 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN MƠ HÌNH (CALCULATION) 95 5.6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ MƠ HÌNH VẬT LÝ 95 5.7 CƠ CHẾ PHÁ HOẠI ĐẤT NỀN .114 5.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 114 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 6.1 KẾT LUẬN 116 6.2 KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO .120 PHỤ LỤC I 123 PHỤ LỤC II .130 xix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Đặc trưng chống cắt lớp sét hữu theo sơ đồ U-U [14] 18 Bảng 2-2: Đặc trưng chống cắt lớp sét không hữu theo sơ đồ U-U [14] 18 Bảng 2-3: Đặc trưng lý đất bùn tỉnh Đồng Tháp theo sơ đồ U-U [15] 19 Bảng 2-4: Đặc trưng lý đất bùn tỉnh Long An, Bến Tre An Giang sơ đồ U-U [15] .20 Bảng 2-5: Đặc trưng lý đất bùn Minh Hải, Kiên Giang sơ đồ U-U [15] .21 Bảng 2-6: Đặc trưng sức chống cắt lớp bùn theo sơ đồ U-U [15] 22 Bảng 2-7: Đặc trưng sức chống cắt lớp bùn theo sơ đồ U-U [15] 22 Bảng 2- 9: Các tiêu lý đất chế bị thí nghiệm [20] .34 Bảng 2-10: So sánh với cơng thức xác định hệ số nhóm cọc (η) [20] 39 Bảng 2-11: So sánh với cơng thức xác định hệ số hiệu nhóm cọc [20] 42 Bảng 3-1: Tỷ lệ đường kính thép [23] 46 Bảng 3-2: Các đại lượng nghiên cứu .52 Bảng 3-3: Quy trình gia tải 58 Bảng 3-4: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách lớp đất yếu 5(cm) .60 Bảng 3-5: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách đất yếu 10(cm) 63 Bảng 3-6: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách đất yếu 15(cm) 65 Bảng 3-7: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách đất yếu 05(cm) 68 Bảng 3-8: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách đất yếu 10(cm) 70 Bảng 3-9: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách đất yếu 15(cm) 72 Bảng 3-10: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách đất yếu 5(cm) 75 Bảng 3-11: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách đất yếu 10(cm) .77 Bảng 3-12: Số liệu thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách đất yếu 15(cm) .79 Bảng 3-13: Số liệu so sánh độ lún cọc 3D, 6D, 9D mũi cọc cách đất yếu 5cm .80 Bảng 3-14: Số liệu so sánh độ lún cọc 3D, 6D, 9D mũi cọc cách đất yếu 10cm .81 Bảng 3-15: Số liệu so sánh độ lún cọc 3D, 6D, 9D mũi cọc cách đất yếu 15cm .82 Bảng 3-16: Số liệu so sánh độ lún mũi cọc cách đất yếu 5cm,10cm 15cm khoảng cách cọc 3D .83 Bảng 3-17: Số liệu so sánh độ lún mũi cọc cách đất yếu 5cm,10cm 15cm khoảng cách cọc 6D .84 Bảng 3-18: Số liệu so sánh độ lún mũi cọc cách đất yếu 5cm,10cm 15cm cm khoảng cách cọc 9D 85 Bảng 4- 1: Các tiêu lý khu vực thí nghiệm 87 Bảng 4- 2: Quy trình quan trắc số liệu, gia tải, giảm tải .88 xx Bảng 4- 3: So sánh kết mơ hình cọc đơn với kết thực nghiệm 90 Bảng 5-1: Bảng thống kê địa chất sử dụng cho mơ hình Plaxis 94 Bảng 5-2: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=3m – Khoảng cách cọc 3D) 97 Bảng 5- 3: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3,5m – 3D) 99 Bảng 5- 4: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=4m – Khoảng cách cọc 3D) .100 Bảng 5- 5: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3m – 6D) .103 Bảng 5- 6: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3,5m – 6D) 104 Bảng 5- 7: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=4m – Khoảng cách cọc 6D) .106 Bảng 5- 8: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3m – 9D) .108 Bảng 5- 9: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3,5m – 9D) 110 Bảng 5- 10: Số liệu tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=4m – 9D) 111 xxi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1-1: Cơng trình bị lún đất yếu [Internet] Hình 1-2: Cơng trình bị lún đất yếu [1] .4 Hình 1-3: Biểu đồ mức độ cố kết thời gian [2] Hình 1-4: Cọc siêu nhỏ [11] Hình 1- 5: Bức tường gỗ (a) thử nghiệm tường gạch, gắn với Schneebeli (b) [12] 10 Hình 1- 6: Trượt tường gỗ (a), lật tường gạch (b) [12] 10 Hình 1- 7: Mẫu thử thiết bị biaxial / shear [13] 11 Hình 2-1: Bản đồ phân vùng đất yếu Đồng sông Cửu Long [14] .15 Hình 2-2: Ma sát âm cọc [16] 23 Hình 2-3: Ma sát âm nhóm cọc [16] 24 Hình 2-5: Ma sát âm lớp đất đắp đất rời (cát) nằm lớp đất sét [16] .24 Hình 2-6: Gia cố đệm xi măng [17] .25 Hình 2-8: Vùng phân bố ứng suất quanh cọc đơn nhóm cọc [20] 30 Hình 2-9: Xác định hệ số nhóm (η) theo Nguyên tắc Field (1943) [16] 33 Hình 2- 10: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc C1 (C;S;C-S) [20] 36 Hình 2- 11: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc C1A (C;S;C-S) [20] .37 Hình 2- 12: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị nhóm cọc N9 (C;S;C-S) [20] 38 Hình 2- 13: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị nhóm cọc N9A (C;S;C-S) [20] .39 Hình 2- 14: Hệ số nhóm cọc đát cát so sánh với Das (1998) [20] 40 Hình 2-15: Hệ số nhóm cọc đất sét so sánh với Converse-Labarre (1941) [20] 41 Hình 2-16: Hệ số nhóm cọc đất hỗn hợp cát - sét so sánh với Converse-Labarre [20] 41 Hình 2- 17: Mơ hình Plaxis 43 Hình 3-1: Hình ảnh Schneebeli [23] .46 Hình 3-2: Thí nghiệm Kastner [24] 47 Hình 3-3: Cấu tạo mơ hình Schneebeli [27] 48 Hình 3-4: Đường tới hạn Mohr-Coulomb [27] 48 Hình 3-5: Trường biến dạng quan sát, đo xử lý PP xử lý hình ảnh [23].49 Hình 3-6: Mơ hình Schneebeli [29] .49 Hình 3-7: Ứng dụng mơ hình Schneebeli [30] 50 Hình 3-8: Ứng dụng mơ hình Schneebeli [31] 51 Hình 3-9: Mơ mơ hình Scheneebeli nghiên cứu khả chịu lực tường chắn đất gạch xây [33] 51 Hình 3-10: Mơ sụp đổ tường chắn mơ hình Schneebeli [34] 52 Hình 3-11: Mơ hình thí nghiệm .53 Hình 3-12: Mơ hình thí nghiệm .54 Hình 3-13: Cấu tạo đài cọc 54 Hình 3-14: Tải trọng đồng hồ đo chuyển vị .57 Hình 3-15: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách lớp đất yếu 5(cm) 59 Hình 3-16: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (5cm - 3D) 59 xxii Hình 3-17: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (5cm - 3D) 60 Hình 3-18: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách lớp đất yếu 10(cm) 61 Hình 3-19: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 3D) 62 Hình 3-20: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 3D) 62 Hình 3-21: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 3D, mũi cọc cách lớp đất yếu 15(cm) 64 Hình 3-22: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 3D) 64 Hình 3-23: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 3D) 65 Hình 3-24: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách lớp đất yếu 05(cm) 66 Hình 3-25: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (05cm - 6D) 67 Hình 3-26: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (05cm - 6D) 67 Hình 3-27: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách lớp đất yếu 10 (cm) 68 Hình 3-28: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 6D) 69 Hình 3-29: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 6D) 70 Hình 3-30: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 6D, mũi cọc cách lớp đất yếu 15 (cm) 71 Hình 3-31: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 6D) 71 Hình 3-32: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 6D) 72 Hình 3-33: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách lớp đất yếu (cm) 73 Hình 3-34: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (5cm - 9D) 74 Hình 3-35: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (5cm - 9D) 74 Hình 3-36: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách lớp đất yếu 10 (cm) 75 Hình 3-37: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 9D) 76 Hình 3-38: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (10cm - 9D) 76 Hình 3-39: Thí nghiệm với khoảng cách cọc 9D, mũi cọc cách lớp đất yếu 15 (cm) 77 Hình 3-40: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 9D) 78 Hình 3-41: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún (15cm - 9D) 78 Hình 3-42: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mũi cọc cách đất yếu cm 79 Hình 3-43: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mũi cọc cách đất yếu 10 cm 80 Hình 3-44: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mũi cọc cách đất yếu 15cm 81 Hình 3-45: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún khoảng cách cọc 3D 82 Hình 3-46: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún khoảng cách cọc 6D 83 Hình 3-47: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún khoảng cách cọc 9D 84 Hình 4- 1: Cấu tạo cọc ngắn BTCT .86 Hình 4- 2: Kích thủy lực - Hệ thống đo chuyển vị 87 Hình 4- 3: Biểu đồ nén tĩnh cọc đơn .89 Hình 4- 4: Kết chuyển vị cọc mơ hình 89 Hình 4- 5: Biểu đồ thể kết chuyển vị cọc mơ hình 90 Hình 4- 6: Biểu đồ thể kết tính tốn mơ hình Plaxis thực tế 90 Hình 5-1: Hệ mơ hình 92 Hình 5-2: Hệ mơ hình 93 Hình 5-3: Hệ mơ hình 93 Hình 5-4: Hệ mơ hình 95 Hình 5- 5: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,0m – Khoảng cách cọc 3D) 96 xxiii Hình 5- 6: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mô hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=3m – Khoảng cách cọc 3D) 97 Hình 5- 7: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,5m – Khoảng cách cọc 3D) 98 Hình 5-8: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (Cọc L=3,5m – Khoảng cách cọc 3D) 98 Hình 5- 9: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=4,0m – Khoảng cách cọc 3D) 99 Hình 5- 10: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=4m – Khoảng cách cọc 3D) 100 Hình 5-11: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Khoảng cách cọc 3D) 101 Hình 5- 12: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,0m – Khoảng cách cọc 6D) 102 Hình 5- 13: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún mơ hình Plaxis 3D (L=3m - 6D) .102 Hình 5- 14: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,5m – Khoảng cách cọc 6D) 103 Hình 5- 15: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún mơ hình Plaxis 3D (L=3,5m-6D) .104 Hình 5- 16: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=4,0m – Khoảng cách cọc 6D) 105 Hình 5- 17: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=4m – Khoảng cách cọc 6D) 105 Hình 5- 18: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Khoảng cách cọc 6D) 106 Hình 5- 19: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,0m – Khoảng cách cọc 9D) 107 Hình 5- 20: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mô hình Plaxis 3D (L=3m-9D) .108 Hình 5- 21: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L=3,5m – Khoảng cách cọc 9D) 109 Hình 4- 22: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D (L=3,5m-9D) .109 Hình 5- 23: Kết chuyển vị đứng Uy (Cọc L= 4,0m – Khoảng cách cọc 9D) .110 Hình 5- 24: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún mơ hình Plaxis 3D (L=4m-9D)111 Hình 5- 25: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Khoảng cách cọc 9D) 111 Hình 5- 26: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=3m, khoảng cách cọc 3D-6D-9D) 112 Hình 5- 27: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=3,5m, khoảng cách cọc 3D-6D-9D) .113 Hình 5- 28: Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún mơ hình Plaxis 3D Foundation (Cọc L=4m, khoảng cách cọc 3D-6D-9D) 113 xxiv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU ASTM : Standard test Methods : tiêu chuẩn Mỹ BT : Bê tông BTCT : Bê tông cốt thép CT : Cốt thép KHCN : Khoa Học Công Nghệ N : Nước N/X : Tỉ lệ nước / xi măng NCXM : Nước chiết xi măng TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD : Tiêu chuẩn Xây Dựng X : Xi măng GC: Gia cường AMCT: Ăn mòn cốt thép DC: Đối chứng CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Xây dựng cơng trình đất yếu đặt cho kỹ sư ngành Kỹ thuật xây dựng thách thức lớn Đặc biệt xây dựng cơng trình chịu tải trọng lớn, tải trọng động cơng trình cảng, cơng trình giao thơng, cơng trình bến bãi kho xưởng v.v… Có nhiều phương pháp gia cố đất yếu gia tải trước cọc cát bất thấm, cọc cát, cọc đất trộn xi măng, cọc đất trộn vôi, cọc bêtông, sàn giảm tải v.v… giải pháp có ưu nhược điểm riêng để lựa chọn giải pháp phù hợp phải đánh giá tồn diện tiêu kỹ thuật, kinh tế khả thi công phù hợp với điều kiện khu vực xây dựng Móng cọc ứng dụng xây dựng cơng trình đất yếu từ lâu giới, Việt Nam thập kỷ gần ứng dụng rộng rãi loại cơng trình dân dụng, cầu đường, thủy lợi Tuy giải pháp móng cọc có nhiều ưu điểm vượt trội so với loại móng khác khả chịu tải trọng lớn; tính ổn định chịu lực; tính đa dạng phương pháp, công nghệ thi công tiên tiến chi phí thường cao yêu cầu phải sử dụng máy móc thiết bị thi cơng Do đặc điểm móng cọc dìm sâu vào đất số liệu phân tán khó kiểm sốt nên hệ số an tồn dùng tính tốn thiết kế móng cọc thường cao nhiều so với giải pháp móng nơng khơng phù hợp để gia cố xây dựng móng cơng trình có quy mơ vừa nhỏ Với đặc điểm chung địa chất vùng Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có đất yếu, điển hình có lớp đất yếu dẻo mềm, dẻo chảy bề dày lớn, lớp đất bề mặt thường lớp cát san lấp dày (1~2)m đầm chặt mức độ q trình san lấp bên lớp đất sét cố kết tải trọng bên hay tác động mơi trường thường có bề dày (1~3)m Các lớp đất bên có khả chịu lực tương đối tốt cần tận dụng để chúng tham gia chịu lực cho đất Để gia cố xây dựng móng cơng trình có quy mơ vừa nhỏ điều kiện đất yếu người ta thường sử dụng loại móng khác móng cọc tràm Miền Nam, móng cọc tre Miền Bắc số loại cọc sử dụng phổ biến năm gần xây dựng cơng trình có quy mơ vừa nhỏ điều kiện địa chất yếu ĐBSCL cọc bê tông cốt thép đúc sẵn siêu nhỏ Đây loại cọc có tiết diện trịn đường kính ≤ 200mm tiết diện vuông ≤ 150mm dài từ 3m đến 5m, sử dụng nhiều phương pháp hạ cọc đóng, ép ép rung Trong thời gian khoảng 10 năm trở lại đây, số nơi ĐBSCCL ứng dụng cọc BTCT tiết diện nhỏ (kích thước 120x120 mm, 150x150mm, chiều dài cọc từ 3m đến 5m) cừ đá để thay móng cọc tràm, làm móng cho cơng trình xây chen cơng trình thấp tầng khác Hiệu mang lại phương án móng giảm tác động xấu đến mơi trường xung quanh q trình thi cơng như: tiếng ồn, bụi bẩn, bùn sình đào vận chuyển đất đào hố móng, giá thành hợp lý Nhằm mục đích nghiên cứu ứng xử cọc nhỏ đất yếu có cát san lấp, tác giả nghiên cứu dựa mơ hình mơ đất tương tự Schneebeli để tìm mối quan hệ tương quan tải trọng với độ lún lệch cọc ngắn đất yếu xung quanh, mối liên hệ chiều cao đắp đến khoảng cách cọc Dựa phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) ứng dụng phần mềm Plaxis 3D mô so sánh kết với thực nghiệm 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cho đến nước ta, việc xây dựng cơng trình đất yếu có cát san lấp vấn đề tồn tốn khó người xây dựng, đặt nhiều vấn đề phức tạp cần nghiên cứu xử lý nghiêm túc, đảm bảo ổn định độ lún cho phép cơng trình Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền biến dạng nhiều, khơng thể xây dựng cơng trình Đất yếu loại đất khơng có khả chống đỡ kết cấu bên trên, bị lún tuỳ thuộc vào quy mô tải trọng bên Khi thi công cơng trình xây dựng gặp loại đất yếu, tùy thuộc vào tính chất lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo cơng trình mà người ta dùng phương pháp xử lý móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình Trong thực tế xây dựng, có nhiều cơng trình bị lún, phá hoại xây dựng đất yếu khơng có biện pháp xử lý hiệu quả, khơng đánh giá xác tính chất lý đất để làm sở đề giải pháp xử lý móng phù hợp Đây vấn đề khó khăn, địi hỏi kết hợp chặt chẽ kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế để giải quyết, giảm tối đa cố, hư hỏng cơng trình xây dựng đất yếu 118 vị trung bình từ 2.41mm đến 250mm; Rõ ràng với khoảng cách cọc 6D, cọc có khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 10cm có chuyển vị thấp cấp tải 15kg90kg; Chệnh lệch chuyển vị cọc có khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 5cm 15cm với 10cm lớn cấp tải lớn Điều chứng tỏ với khoảng cách cọc 6D mũi cọc cách lớp đất yếu 10cm gia tăng khả chịu tải đất tốt Khi khoảng cách 9D, cấp tải từ 15-105kg thời gian gia tải nhau; Kết cho thấy cọc với khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 05cm có chuyển vị trung bình từ 1.62mm đến 50mm; Cọc với khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 10cm có chuyển vị trung bình từ 1.64mm đến 90mm; Cọc với khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 15cm có chuyển vị trung bình từ 2.14mm đến 110mm; Rõ ràng với khoảng cách cọc 9D, cọc có khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 05cm 10cmcó chuyển vị thương đối thấp cấp tải 15kg-105kg; Chệnh lệch chuyển vị cọc có khoảng cách mũi cọc đến lớp đất yếu 05cm với 10cm tương đối nhỏ Điều chứng tỏ với khoảng cách cọc 9D mũi cọc cách lớp đất yếu 05cm 10cm sử dụng Đối với cọc chiều dài cọc L=3m, cấp tải từ 10-40kN thời gian gia tải nhau; Kết mô cho thấy cọc có khoảng cách 3D có chuyển vị lớn từ 3,12mm đến 49,08mm; Cọc có khoảng cách 6D có chuyển vị lớn từ 2,61mm đến 22,27mm; Cọc có khoảng cách 9D có chuyển vị lớn từ 2,38mm đến 18,86mm; Tuy nhiên với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 3m có chuyển vị thấp cấp tải 10kN-45kN; Điều chứng tỏ với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 3m tốt Đối với cọc chiều dài cọc L=3,5m, cấp tải từ 10-45kN thời gian gia tải nhau; Kết mô cho thấy cọc có khoảng cách 3D có chuyển vị lớn từ 2,87mm đến 53,40mm; Cọc có khoảng cách 6D có chuyển vị lớn từ 2,42mm đến 21,96mm; Cọc có khoảng cách 9D có chuyển vị lớn từ 2,21mm đến 17,49mm; Tuy nhiên với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 3,5m có chuyển vị thấp cấp tải 10kN-45kN; Điều chứng tỏ với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 3,5m tốt Đối với cọc chiều dài cọc L=4m, cấp tải từ 10-50kN thời gian gia tải nhau; Cọc có khoảng cách 3D có chuyển vị lớn từ 2,68mm đến 49,25mm; Cọc có 119 khoảng cách 6D có chuyển vị lớn từ 2,28mm đến 20,36mm; Cọc có khoảng cách 9D có chuyển vị lớn từ 2,08mm đến 15,26mm; Tuy nhiên với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 4m có chuyển vị thấp cấp tải 10kN-45kN; Điều chứng tỏ với khoảng cách 9D cọc có chiều dài L = 4m tốt ❖ Thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn ngồi trường Kết thí nghiệm cọc đơn cho thấy xem sức chịu tải tới hạn tương ứng với điểm có độ dốc thay đổi đột ngột đường cong tải trọng - chuyển vị, nhận thấy sức chịu tải cọc đơn Qu_cđ = 3T Kết cho thấy cọc đơn đạt đến trạng thái giới hạn chuyển vị nhỏ, từ 3,5 đến mm Nhận thấy đường chuyển vị model thực nghiệm có hình dạng gần tương đương nhau, sai số nhỏ 3.25mm sai số lớn 10.51mm Do thí nghiệm thời gian ngắn nên yêu cầu độ xác khơng q cao, sai số so với thực tế chấp nhận Từ nhận xét cho thấy mơ hình vật lý thu nhỏ Schneebeli mơ hình tốt để giải vấn đề địa kỹ thuật Có nhiều tương quan Schneebeli Plaxis Trong Schneebeli trực quan, cho phép theo dõi trình biến dạng chế phá hoại đất 6.2 KIẾN NGHỊ - Cần xét đến ma sát âm q trình thí nghiệm; - Cần xét đến lớp đất thứ 03 mơ hình giả lập mơ số; - Cần nghiên cứu sâu kết hợp với đài móng 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Võ Ngọc Huy: “ Sử dụng cọc bê tông cốt thép kết hợp vải địa kỹ thuật xử lý đất yếu” Luận văn Thạc sĩ ĐH Bách Khoa TP.HCM (2009) [2] Trần Chí Dũng: “ So sánh độ lún tốc độ lún đất yếu đường đắp cao xử lý giếng cát phương pháp tính kết quan trắc” Luận văn Thạc sĩ ĐH Bách Khoa TP.HCM (2008) [3] Nghiêm Viết Thái (2002), Nghiên cứu “ Xử lý cơng trình xây dựng cọc bê tông cốt thép tiêt diện nhỏ thi công theo phương pháp ép sau” [4] Võ Ngọc Hà Nguyễn Tuấn Phương (2013): “Sự phân bố ứng suất lên đất yếu xử lý cọc BTCT tiết diện nhỏ kết hợp vải địa kỹ thuật” [5] Rui, R., Han, J., Zhang, L., Zhai, Y., Cheng, Z., & Chen, C (2020) Simplified method for estimating vertical stress-settlement responses of piled embankments on soft soils Computers and Geotechnics, 119, 103365 [6] Haghighy, P (2017) “Improving the Bearing capacity of foundations using micropiles.” Elastic, 2(105), 0-25 [7] Su, D., & Zhou, Y G (2016) Effect of loading direction on the response of laterally loaded pile groups in sand International Journal of Geomechanics, 16(2), 04015051 [8] Rollins, K M., Olsen, R J., Egbert, J J., Jensen, D H., Olsen, K G., & Garrett, B H (2006) Pile spacing effects on lateral pile group behavior: load tests Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 132(10), 1262-1271 [9] Singh, P K., & Arora, V K (2014) Behaviour of Pile group subjected to Vertical loading (A Comparitive Study International Journal of Engineering Research & Technology, 3(3) [10] Hirani Anil, D., A K Verma, and D R Bhatt "An experimental study of effect on batter pile group subjected to vertical loading." [11] Chand, Harish, and Jagdeep Singh "An experimental study of slope stability with group action of micropiles." pp 54–60 [12] Colas, A S., Garnier, D., & Morel, J C (2013) “Yield design modelling of dry joint retaining structures.” Construction and Building Materials, 41, 912-917 [13] Sibille, L., & Froiio, F (2007) A numerical photogrammetry technique for measuring microscale kinematics and fabric in Schneebeli materials Granular Matter, 9(3-4), 183 [14] Nguyễn Việt Tuấn Nghiên cứu chọn sơ đồ phương pháp thi nghiệm xác định sức chống cắt đất theo mức độ cố kết khác phục vụ tinh toàn ổn định đề đắp 121 theo nhiều giai đoạn đất yếu Đồng sông Cửu Long Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, 2003 [15] Nguyễn Thị Ngọc Lan Trần Kim Thạch 2009: Đia mạo - trầm tích đồng Sơng Cửu Long, Việt Nam Các cơng trình Địa chất Địa vật lý Biển, Tập X, p.92105 [16] Châu Ngọc Ẩn: Nền Móng, NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh, 2005 [17] Nguyễn Sỹ Hùng, Vương Hồng Thạch: “ Gia cường nơng đất yếu có cát san lấp cọc xi măng – đất” Tạp chí khoa học cơng nghê xây dựng NUCE 2019.13 (4V): 159-168 [18] Trần Quốc Huy: “Nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải cừ tràm gia cố đất yếu đường giao thông nông thôn nhà cấp thấp tỉnh Trà Vinh” Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ 2017 [19] Sabatini, P J., Armour, T., Groneck, P., Keeley, J W., & Tanyu, B (2005) Micropile design and construction (reference manual for NHI Course 132078) (No FHWA-NHI-05-039) United States Department of Transportation Federal Highway Administration [20] Nguyên Sỹ Hùng, Phạm Quốc Minh, Dương Hồng Thẩm (2018): “Nghiên cứu thực nghiệm hệ số nhóm cọc đất cát, đất sét đất hỗn hạp cát - sét mơ hình vật lý” Tạp chí Xây dựng Việt Nam, 08/2018, Tr: 56-64 [21] Võ Phán, (2004) “Bài giảng móng cọc”, tài liệu lưu hành nội ĐH Bách Khoa Tp HCM [22] Schneebeli G “Une mécanique pour les terres sans cohésion.” Compte rendus des séances de l'Académie des Sciences Paris:1956, Tome 243, pp 2647-2673 [23] Dolzhenko, N (2002) “Etude expérimentale et numérique de modèle réduit bidimensionnel du creusement d'un tunnel” (Doctoral dissertation, Lyon, INSA) [24] Kastner, R (1982) Excavations profondes en site urbain (Doctoral dissertation, Thèse de Doctorat de Génie Civil, Institut National des Sciences Appliquées); 409p [25] Masrouri, F (1986) Comportement des rideaux de soutènement semi-flexibles: Etude théorique et expérimentale (Doctoral dissertation, Lyon, INSA); 247p [26] Jenck, O (2005) Le renforcement des sols compressibles par inclusions rigides verticales Modélisation physique et numérique (Doctoral dissertation, INSA de Lyon) [27] Dolzhenko N., Mathieu P., Kastner R “Modélisation expérimentale et numérique bidimensionelle d’ouvrages souterrains urbains.” Réalisation d’essais biaxiaux et oedométrique sur le sol analogique de Taylor-Schneebeli In : XVIIIème Rencontres de l’AUGC Lyon, «Aménagement urbain», 2000, 27-28 mai, p 281-288 122 [28] Al Heib, M., Emeriault, F., & Nghiem, H L (2020) “On the use of 1g physical models for ground movements and soil-structure interaction problems.” Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 12(1), 197-211 [29] Benrabah, A., Gielly, J., & Masrouri, F (1996) Behavioural study of a reinforced analogical soil under external loads Geotextiles and Geomembranes, 14(1), 43-56 [30] Caudron, M (2007) “Etude expérimentale et numérique de l'interaction solstructure lors de l'occurence d'un fontis” (Doctoral dissertation, Lyon, INSA) [31] Caudron, M., Emeriault, F., & Al Heib, M (2005) “Effondrement de cavités souterraines a faible profondeur et dommages induits aux ouvrages en surface.” In Evaluation et gestion des risques liés aux carrières souterraines abandonnées: séminaire de restitution et de valorisation des travaux INERIS-réseau des LPC (pp 246-256) LCPC [32] Gourves, R., & Mezghani, F (1988) “Micromécanique des milieux granulaires approche expộrimentale utilisant le modốle de Schneebeli. Revue Franỗaise de Gộotechnique, (42), 23-34 [33] Terrade, B., Colas, A S., & Garnier, D (2016) Assessing and repairing masonry retaining structures by yield design analysis and experimental modelling In Structural Analysis of Historical Constructions: Anamnesis, Diagnosis, Therapy, Controls (pp 1407-1414) CRC Press [34] Bolt, A F., Dembicki, E., & Horodecki, G A (1996) “The failure mechanism of a trench wall caused by additional soil pressure.” In Geotechnical aspects of underground construction in soft ground (pp 63-67) [35] MANDEL, J (1962) Essais sur modèle réduits en mécanique des terrains Etude des conditions de similitude Revue de l’Industrie Minérale, 1962, vol 44, pp 611-620 [36] JAMES R G (1972) Some aspects of soil mechanics model testing In: PARRY R H G Ed Proc of Stress-strain behaviour of soils Roscoe Memorial Symposium, 1972, Cambridge, Angleterre pp 417-440 [37] ROSCOE K H (1968) Soils and model tests Journal of Strain Analysis, 1968, vol 3, n° 1, pp 57-64 123 PHỤ LỤC I 1.1 Khai báo vật liệu trình tự bước tính Plaxis 3D Foundation Khai báo vật liệu (Materials): phần cho phép người dùng khai báo loại vật liệu cọc, đất • Phần tử cọc (Soil & Interfaces): sử dụng cho cọc BTCT (Hình – 3) • Phần tử đất (Soil & Interfaces): sử dụng cho đất (Hình – 7) Hình 1: Khai báo phần tổng quan cọc (General) Hình 2: Khai báo phần thơng số cọc (Parameters) 124 Hình 3: Khai báo phần giao diện cọc (Interfaces) Hình 4: Khai báo phần tổng quan Lớp – Đất Cát (General) 125 Hình 5: Khai báo phần thơng số Lớp – Đất Cát (Parameters) Hình 6: Khai báo phần giao diện Lớp – Đất Cát (Interfaces) 126 Hình 7: Khai báo phần tổng quan Lớp – Đất Cát (General) Hình 8: Khai báo phần thơng số Lớp – Đất Cát (Parameters) 127 Hình 9: Khai báo phần giao diện Lớp – Đất Cát (Interfaces) Khai báo chiều dày lớp đất: Chọn chiều dày lớp đất 4.5m, chọn chiều dày lớp đất 6.0m, tổng chiều dày lớp đất 10.5m (Hình 10) Các thơng số khác: ngồi thơng số kể việc khai báo mực nước ngầm (Hình 10) khơng thể thiếu mơ hình Hình 10: Khai báo chiều dày đất mực nước ngầm 128 Chia lưới cho mơ hình đất (Mesh): việc chia lưới cho mơ hình đất mịn độ xác cao, thời gian tính tốn mơ hình lại lâu Vì để mơ hình tính vừa có độ xác mà thời gian tính khơng q lâu ta chia lưới cho mơ hình mức độ trung bình (medium) cho mặt phẳng 2D (Hình 11) 3D (Hình 12) Hình 11: Chia lưới 2D Hình 12: Chia lưới 3D 129 Tạo giai đoạn tính (Phase): việc tạo giai đoạn tính việc mơ tả trình tự thực q trình trải lót, trải VCLN cho xe qua Các giai đoạn thực mô tả cụ thể sau: • Giai đoạn ban đầu (Initial Phase): giai đoạn bắt buộc toán phải có, mơ tả trạng ban đầu đất nền; • Giai đoạn cọc làm móng (COC): kích hoạt cọc đài móng mơ hình hóa; • Tải trọng (TAI): kích hoạt tải trọng tác dụng lên hệ cọc; Hình 13: Các giai đoạn tính tốn mơ hình 130 PHỤ LỤC II THƠNG SỐ XỐP MÚT (EPS) Đặc tính chịu nén:Xốp EPS có đặc tính chịu nén kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53421, mẫu thử nghiệm chịu ứng suất nén lớn, bề mặt có độ mềm, chịu ứng suất nén lớn xẩy tượng trượt bề mặt nên bảo vệ tốt sản phẩm đặt bên Tính chịu nén tăng tỷ trọng xốp tăng Đặc tính chịu kéo:Xốp EPS có đặc tính chịu kéo kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53430 Lực kéo đứt tăng tỉ trọng tăng Đặc tính cịn phụ thuộc vào cơng nghệ sản xuất, trạng thái sản xuất chất lượng hấp ngấu xốp, đặc điểm khác với xốp gia cơng Tính chịu uốn:Thử nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53423 Tính chịu uốn tăng tỉ trọng tăng Tính chịu tải lâu dài:Thay đổi đến 90% hình dáng chịu tải lớn vòng 24 trở lại hình dáng ban đầu sau thử nghiệm 04 tuần Hiện tượng hồi phục nhờ thấm trở lại khơng khí vào hạt xốp Tính cách nhiệt:Nhiệt độ thay đổi khoảng 10% khoảng nhiệt độ từ 10oC đến 100oC Nhờ có nhiệt dung riêng thấp nên xốp EPS có khả truyền nhiệt thấp Hệ số nở nhiệt:không phụ thuộc vào nhiệt độ tính chất vật lý xốp, không phụ thuộc vào độ ẩm áp xuất khí Tính khơng thấm nước:Xốp khơng bị ẩm, mốc mơi trường xung quanh bị ẩm tiếp xúc trực tiếp với nước Độ ẩm phụ thuộc nhiều vào tỷ trọng Tính cách điện:Xốp EPS chất cách điện, cách điện đến 2KV/mm Điện trở 23oC độ ẩm khơng khí 50% 1KW Thử nghiệm theo tiêu chuẩn DIN 53482 Tính bền hố học:Xốp khơng bền với chất hoá học phá huỷ Polyme bền với dung môi nước hoa quả, dầu thực vật, chất béo động thực vật sản phẩm paraphin Bền với tia tử ngoại: Xốp EPS chịu tác động tiếp xúc trực tiếp với tia tử ngoại thời gian dài 10 Tính chống cháy:Xốp có khả tự dập tắt lửa có nghĩa cháy bề mặt, chất khí nhanh chóng dập tắt lửa (Tính chất có với nguyên liệu EPS mà Morning Star Corporation sử dụng) Các sản phẩm xốp EPS gia công phương pháp thông thường sử dụng dụng cụ cắt gọt, khoan, dán Có thể cắt mỏng từ khối xốp cách sử dụng dây cắt nhiệt dây giao động Phương pháp phổ biến kinh tế sản xuất hộp với số lượng nhỏ mẫu mã đa dạng 11 Sơn sản phẩm:Các sản phẩm xốp sơn phủ dễ dàng, làm tăng tính chất vật lý cải thiện tính chống chọi với thời tiết, tăng tính chịu nước sản phẩm Các phương pháp sơn quét, lăn, phun sử dụng với yêu cầu sơn phủ không chứa dung mơi phá huỷ xốp 131 TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA XỐP The Physical Properties of Styrofoam Thử nghiệm theo Tested according Nội dung Contents Đơn vị Unit Kết thử nghiệm Test Results Tỷ trọng – Density DIN 53420 Kg / m3 * 30 40 50 Dẫn nhiệt + 100C Thermal conductivity + 100C DIN 52612 W / ** (m.K) 0.0310.035 0.030 – 0.034 0.0290.032 10% DIN 53421 N / mm2 0.20 0.25 0.24 – 0.29 0.27 0.32 Ứng suất nén cho phép để tính bao bì Permitted compressive stress for packaging calculations DIN 55471 N / mm2 0.071 0.092 0.11 Độ bền uốn – Flexural strength DIN 53423 N / mm2 0.33 0.57 – 0.46 – 0.65 0.59 0.77 – Độ bền cắt – Shear strength DIN 53427 N / mm2 0.21 0.26 – 0.27 – 0.32 0.34 0.39 – Độ bền kéo – Tensile strength DIN 53430 N / mm2 0.30 0.48 – 0.42 – 0.59 0.52 0.68 – Modul đàn hồi khí nén Modul of elasticity in compression DIN 53457 N / mm2 7.7 11.3 – 10.1 – 13.5 12.3 15.9 – Thời gian ngắn Short term DIN 53424 C *** 100 100 100 Thời gian dài 5.000 N/m2 Long term at 5.000 N/m2 DIN 18164 C 80 – 85 80 – 85 80 – 85 Thời gian dài 20.000 N/m2 Long term at 20.000 N/m2 DIN 18164 C 80 - 85 80 – 85 80 – 85 1/K – 7.10- – -5 7.10 – 7.10- Ứng suất nén 10% nén Compressive stress at compression Biến dạng nhiệt Heart distortion temperature Hệ số co dãn – Coefficient of linear expansion *** – – 132 Nhiệt dung riêng – Specific heat capacity Hấp thụ nước Khi ngâm vào nước Water obsorption When immersed in water Sau ngày After days DIN 4108 7 Sau 28 ngày After 28 days Tỷ trọng dòng khuyến tán nước Water vapour diffusion flow density DIN 53434 DIN 52615 J / (kg.K) 1210 %Dung tích xốp Parts by volume 0.5 1.5 – 0.5 1.5 – %Dung tích xốp Parts by volume 1.0 3.0 – 1.0 3.0 – G / (m2.d) 20 1210 15 1210 0.5 – 1.5 1.0 – 3.0 12 ... Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu vấn đề cho móng đất yếu có cát san lấp cọc ngắn mơ hình đất tương tự Schneebeli Các nhà nghiên cứu bước đầu tập trung nghiên cứu ứng xử ứng xử đất nền, từ đưa... thời vải địa kỹ thuật cọc BTCT tiết diện nhỏ đất 1.3.2 Nghiên cứu nước Trên giới có số cơng trình nghiên cứu cho móng đất yếu có cát san lấp cọc ngắn mơ hình đất tương tự Schneebeli Việc ứng dụng... PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1 Phạm vi nghiên cứu - Khảo sát nghiên cứu cọc ngắn; - Khảo sát nghiên cứu đất yếu có cát san lấp khu vực ĐBSCL; - Khảo sát nghiên cứu kết thực nghiệm mơ hình Schneebeli; - Nghiên