(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường nền bùn sét yếu làm nền đê nông thôn tỉnh kiên giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN DŨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỆM CÁT GIA CƯỜNG NỀN BÙN SÉT YẾU LÀM NỀN ĐÊ NÔNG THÔN TỈNH KIÊN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN DŨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỆM CÁT GIA CƢỜNG NỀN BÙN SÉT YẾU LÀM NỀN ĐÊ NÔNG THÔN TỈNH KIÊN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP - 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN DŨ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐỆM CÁT GIA CƢỜNG NỀN BÙN SÉT YẾU LÀM NỀN ĐÊ NÔNG THÔN TỈNH KIÊN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH ĐỨC Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 Hình 21 Kết mô độ lún St đường sau 06 tháng có gia tải, có gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật Hình 22 Kết mơ hệ số an tồn Msf đường sau 06 tháng có gia tải, có gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật 77 Tương tự kết mô trường hợp đất đ p có gia tải với chiều cao lớp đất đ p Hđ p = 2.4 m (L1 = L2 = L3 = 0.8m), Hđ p = 1.8 m (L1 = L2 = L3 = 0.6m), Hđ p = 1.5m (L1 = L2 = L3 = 0.5m) giống trường hợp Hđ p = 3.0m (L1 = L2 = L3 = 1.0m) 4.3.2 Trƣờng hợp 2: Mô lớp đất đắp đƣờng có gia tải với chiều cao lớp đất đắp H = 3.0m (L1 = L2 = L3 = 1.0m) khơng gia cƣờng lớp cát lót vải địa kỹ thuật Hình 23 Mơ hình mơ lớp đất đ p trường hợp có gia tải, khơng gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật Tương tự mô lớp đất đ p đường có gia tải với chiều cao lớp đất đ p H = 2.4m, H = 1.8m, H = 1.5m giống trường hợp H = 3.0m 78 Hình 24 Kết mô độ lún St đường sau 06 tháng có gia tải, hơng gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật Hình 25 Kết mơ hệ số an tồn Msf đường sau 06 tháng có gia tải, hơng gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật 79 Tương tự kết mô trường hợp đất đ p có gia tải với chiều cao lớp đất đ p Hđ p = 2.4 m (L1 = L2 = L3 = 0.8m), Hđ p = 1.8 m (L1 = L2 = L3 = 0.6m), Hđ p = 1.5m (L1 = L2 = L3 = 0.5m) giống trường hợp Hđ p = 3.0m (L1 = L2 = L3 = 1.0m) 4.4 Kết mô trƣờng hợp lớp đất đắp đƣờng có gia tải khơng có gia tải Bảng Kết mô hệ số an toàn Msf độ lún St đường theo chiều cao lớp đất đ p đường khơng có gia tải Đất đắp Gia cƣờng lớp cát lót Khơng gia cƣờng lớp cát vải địa kỹ thuật lót vải địa kỹ thuật đƣờng dày (m) Msf St (cm) Msf St (cm) 1,5 2,05 -3,47 -3,51 1,8 1,73 -4,29 1,67 -4,36 2,4 1,31 -6,72 1,26 -6,82 1,084 -22,62 1,018 -35,89 Bảng Kết mơ hệ số an tồn Msf độ lún St đường theo chiều cao lớp đất đ p đường có gia tải Đất đắp đƣờng dày (m) Gia cƣờng lớp cát lót vải địa kỹ thuật Khơng gia cƣờng lớp cát lót vải địa kỹ thuật Msf St (cm) Msf St (cm) 1,5 1,8 -3,71 1,75 -3,75 1,8 1,56 -4,58 1,49 -4,63 2,4 1,23 -6,98 1,18 -7,24 1,078 -24,2 1,017 -36,81 80 Hình 26 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn Msf theo chiều cao lớp đất đ p sau 06 tháng chờ lún trường hợp đất đ p đường không gia tải Nhận xét: Theo kết mô cho thấy lớp đất đ p đường thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật thời điểm hệ số an tồn Msf lớn hi hơng thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật khoảng 3.8% Hình 27 Biểu đồ tương quan hệ số an toàn Msf theo chiều cao lớp đất đ p sau 06 tháng chờ lún trường hợp đất đ p đường có gia tải 81 Nhận xét: Theo kết mô cho thấy lớp đất đ p đường thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật thời điểm hệ số an tồn Msf lớn hi hơng thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật Khi đường có gia tải Msf nhỏ 12.5% so với đường khơng gia tải Khi đ p đất cao hệ số an toàn Msf giảm Theo kết lớp đất đ p an tồn thiết kế đường với chiều cao lớp đất đ p H  2.5 m Hình 28 Biểu đồ tương quan độ lún đường St theo chiều cao lớp đất đ p sau 06 tháng chờ lún trường hợp đất đ p đường không gia tải Nhận xét: Theo kết mô cho thấy lớp đất đ p đường thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật thời điểm lún cô kết chậm hi hông thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật Theo kết mô lớp đất đ p bị lún nhiều thiết kế đường chiều cao lớp đất đ p H  2.5 m 82 Hình 29 Biểu đồ tương quan độ lún đường St theo chiều cao lớp đất đ p sau 06 tháng chờ lún trường hợp đất đ p đường có gia tải Nhận xét: Theo kết mô cho thấy lớp đất đ p đường thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật thời điểm lún kết nhanh hi hơng thiết kế lớp cát lót vải địa kỹ thuật Theo kết mô lớp đất đ p bị lún nhiều thiết kế đường chiều cao lớp đất đ p H  2.5 m Nền đường gia tải độ l n St tăng 1.1 lần so với đường không gia tải 83 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Theo kết nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường bùn sét yếu làm đê nơng thơn tỉnh Kiên Giang”có nghĩa quan trọng thiết kế đường giao thông nông thôn tỉnh Kiên Giang, đề tài nghiên cứu đánh giá độ lún đường độ ổn định mái đất đ p theo thời gian Nhìn chung việc nơng thơn hóa tỉnh Kiên Giang cần thiết nhu cầu sinh hoạt người dân nay, đặt biệt vùng sâu vùng xa số huyện cịn hó hăn tỉnh Kiên Giang Kinh phí làm giao thơng nơng thơn đa phần vốn đối ứng (nhà nước 50% người dân 50%) Việc thuê tư vấn khảo sát địa chất để làm cở sở thiết kế đường tốn kinh phí, vấn đề vượt giới hạn kinh phí vùng hó hăn Vì vận dụng nghiên cứu để tham khảo làm sở thiết kế đường giao thông nông thôn cần thiết Đặt biệt dùng phần mềm Plaxis dựa vào số liệu địa chất chung khu vực đất yếu địa bàn tỉnh Kiên Giang (các tiêu l điều nằm phần đ giới thiệu chương tổng quan) mơ dự đốn độ l n độ ổn đinh cơng trình thiết kế Tài nguyên cát địa bàn Kiên Giang gần cạn kiệt Việc sử dụng cát để đ p đường điều hó hăn tốn Vì đề tài nghiên cứu tận dụng việc nạo vét lịng sơng thơng kênh gạch lấy đất nạo vét làm đất đ p để thiết kế đường điều tinh tế giải toán cạn kiệt tài nguyên cát Nghiên cứu đ cho ết với chiều cao đất đ p H < 2.5m với hệ số an toàn Fs > 1.2 đảm bảo điều kiện an toàn chống trược cho đất đấp hi gia cường với đệm cát vải địa kỹ thuật Trong trường hợp không gia tải nghiên cứu so sánh đường gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật có gia tải cho thấy hệ số an tồn Msf nhỏ so với đường khơng gia tải Và so sánh đường gia cường lớp cát lót 84 vải địa kỹ thuật gia tải độ lún St tăng 6.5% so với đường không gia tải Nguyên nhân ảnh hưởng vải địa kỹ thuật đệm cát gi p gia tăng biên thấm nước, làm giảm chiều dài đường thấm, th c đẩy trình cố kết đất đ p, từ làm giảm độ rỗng, gia tăng độ chặt đất đ p Kết mô cơng trình thực tế gia cường lớp cát lót vải địa kỹ thuật so với mơ hình mô phần mềm độ lún chênh lệch từ 8% - 14.45% Điều chứng tỏ kết nghiên cứu tối ưu chiều dày lớp đất chiều dày đệm cát có khả ứng dụng cơng trình thực tế Nghiên cứu đ phân t ch riêng biệt ứng xử lún thân đất đ p độ lún đất đất đ p theo thời gian, từ th c đẩy cố kết đệm cát vải địa kỹ thuật so sánh đánh giá cách ch nh xác Qua đó, nhóm nghiên cứu đ thực trình mơ phân t ch độ chặt đất đ p theo thời gian Nghiên cứu đ đánh giá gia tăng cường độ khả chịu tải đất đ p hi gia cường đệm cát vải địa kỹ thuật Nghiên cứu đ xác định ảnh hưởng chiều cao đất đ p, số lượng lớp vải đệm cát yếu tố cường độ vải địa kỹ thuật đệm cát đến ứng xử đất đ p Thơng qua kết phân tích kết quan tr c cho thấy độ lún đường sau 06 tháng thay đổi khơng lớn Vì kết mô Plaxis để xác định độ l n đất đ p đường đáng tin cậy 5.2 Kiến nghị Kết t nh toán phụ thuộc vào số liệu địa chất mơ tính toán cần kiểm tra lấy số liệu khảo sát địa chất phải xác Để mơ ch nh xác cần tăng cường thí nghiệm thực nghiệm để so sánh với kết mơ từ mơ hình Khi dự báo ứng xử đất đấp điều kiện địa chất khu vực Kiên Giang áp dụng để tính tốn thiết kế đường giao thông nông thôn cấp IV tỉnh Kiên Giang 85 Theo kết mô địa chất huyện Vĩnh Thuận, Gò Quao, U Minh Thượng, An Minh tỉnh Kiên Giang lớp đất đ p an toàn thiết kế đường với chiều cao lớp đất đ p H  2.5 m Khi mô Plaxis chia lưới phần tử nhỏ kết mơ xác 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ sơ thiết kế, khảo sát địa chất công trình khu vực đất yếu địa bàn tỉnh Kiên Giang, 2017 [2] Th.S Bùi Văn Ch ng Hướng dẫn sử dụng Plaxis V8.2, ĐH Bách Khoa TP HCM, 2008 [3] Worth In Situ Measurement of Initial Stresses and Deformation Characteristics, in Proc Specialty Conf.In Situe Meas Soil Prop, pp 180 – 230, 1975 [4] Trautmann C.H and Kulhawy F.H.CUFAD- A computer Program for Compression and Uplift Foundation Analysis and Design, Report EL-4540-CCM, Vol 16 Electrical Power and Research Institute, pp 16 – 32, 1987 [5] Nguyễn Văn Thơ, Nguyễn Ngọc Phúc, Cơ học đất tập 1, 2, Nhà xuất Xây dựng, 2013 [6] Bowles J.E Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Book Company, New York USA, 1988 [7] Phan Phước Sim Nghiên cứu tối ưu cọc bê tông cốt thép chịu tải trọng ngang gia cường bờ kè tỉnh Kiên Giang Luận văn thạc sỹ, Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2018 [8] Nguyễn Trường Sơn Nghiên cứu ứng xử biện pháp thi cơng đệm cát th c đẩy q trình cố kết đất bùn làm đường giao thông Ven Sông Cái Lớn tỉnh Kiên Giang Luận văn thạc sỹ, Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2017 [9] Raju, P.S.R.N., N.S Pandian, and T.S Nagaraj, Analysis and Estimation of Coefficient of Consolidation, Geotech Test.J., Vol 18, No 2, pp 252 – 258, 1995 [10] TCVN 9362:2012 Nền nhà cơng trình Tiêu chuẩn thiết kế 87 [11] Lê Bá Vinh & Trần Tiến Quốc Đạt Nghiên cứu giải pháp xử lý tính tốn ổn định cơng trình đường cấp III có lớp đất yếu mỏng Đại học Quốc Gia Tp Hồ Ch Minh, Đại học Bách Khoa, 2003 Internet: http://www.nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/hnkhbk/index/assoc/HASH0163.dir/ doc.pdf, ngày truy cập 30/03/2016 [12] Lê Xuân Roanh Công nghệ xử lý thi cơng đê, đập phá sóng đất yếu Hội đập lớn phát triển nguồn nước Việt Nam – VNCOLD, 2014 Internet: http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=3506, ngày truy cập 30/03/2016 [13] Nguyễn Đình Thứ Kiến nghị lựa chọn sơ đồ tính tốn tiêu l đất thiết kế xử lý đất yếu, Hội nghị khoa học địa chất cơng trình mơi trường Việt Nam, pp 423 – 427, 1999 [14] TCVN 262: 2000 Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất đất yếu [15] Phạm Thị Nghĩa, Huỳnh Đăng Vinh, Phạm Văn Tỵ Xác định hệ số thấm ngang đất yếu phụ hệ tầng Hải Hưng từ kết xuyên tĩnh điện, Tạp chí khoa học Địa chất cơng trình Mơi trường, số 1, pp 47 – 51, 2005 [16] Suzuki K, Nguyen Cong Oanh Apparent Value of ch Determined from Field Bahavior of Two Soft Clay Deposits in Southern Vietnam, Geotec Hanoi, pp 31 – 36, 2011 [17] Suzuki, K and Takeuchi, H Performance of band shaped vertical drain for soft Hai Phong Clay, Soils and Foundations, Vol 48, No 4, pp 577 – 585, 2008 [18] Nguyen Duy Quang, P.H.Giao, T.Seah Settlement calculation and back analysis of soil proprties for a test embankment on a soft clay ground improved by PVD and vacuum - assisted preloading at a site in Vung Tau, Vietnam, Viet Nam Geotechnical Journal, pp 55 – 68, 2010 88 [19] Nguyễn Đình Thứ Các giải pháp xử lý đ t đất yếu tuyến N2 đoạn Tân Thạnh - Mỹ An kiến nghị giái pháp xử l đất yếu khu vực đồng Nam Bộ, Hội thảo khoa học giải pháp xử lý đất yếu xây dựng cơng trình giao thơng khu vực đồng sông Cửu Long, pp 59 – 68, 2005 [20] Dương Tuấn Minh Xây dựng cơng trình Giao thông khu vực đồng sông Cửu Long, Hội thảo khoa học giải pháp xử lý đất yếu xây dựng cơng trình giao thơng khu vực đồng sông Cửu Long, pp 52 – 58, 2005 [21] Vũ Đình Phụng cộng Bàn lựa chọn giải pháp xử lý đường đ p đất yếu vùng đồng sông Cửu Long, Hội thảo khoa học giải pháp xử lý đất yếu xây dựng cơng trình gia thơng khu vực đồng sông Cửu Long, Hà Nội, pp 43 – 50, 2005 [22] Nagaraj.T.S, Norihiko Miura.Soft Clay Behaviour Analysis and Assessment, Netherland, 2001 [23] Františe H.Creep in soft soil, Doctoral thesis for the degree of doktor ingeniør, 2004 [24] Larsson.R.Consolidation of soft soil, Swedish Geotechnical Institute, Linkiiping, Report No.29, 1986 [25] Shang, J.Q., Tang, M., & Miao, Z Vacuum preloading consolidation of reclaimed land: A case study Can Geotech J 35 (5), 740–749, 1998 [26] Seah cộng Constant rate of stain consolidation with radial drainage, Goetechnical Testing Journal, Vol 26.No 4, pp 133-142, 2003 [27] Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực Cơng trình đất yếu điều kiện Việt Nam NXB Trường Đại học Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh, 1989 [28] Bolton, M D The strength and dilatancy of sands Geotechnique, 1986 89 [29] Nguyễn Hành.Đê bao rừng Quốc gia U Minh Thượng sạt lở nghiêm trọng Internet: http://dantri.com.vn/xa-hoi/de-bao-rung-quoc-gia-u-minh-thuong-sat-lo- nghiem-trong-20160511091041328.htm, ngày truy cập 11/05/2016 90 S K L 0 ... kiện tỉnh Kiên Giang, việc ? ?Nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường bùn sét yếu làm đê nông thôn tỉnh Kiên Giang? ?? mang t nh cấp thiết cao có nghĩa thực tiễn 1.2 Tổng quan địa chất khu vực Kiên Giang. .. trình khu vực đất yếu địa bàn Kiên Giang 1.8.3 T nh đề tài Tính mới: Đề tài nghiên cứu ứng dụng đệm cát gia cường bùn sét yếu cho đường đê giao thông nông thôn tỉnh Kiên Giang Bùn yếu khai thác trực... TỈNH KIÊN GIANG Luận văn nghiên cứu ứng xử bùn sét yếu gia cường đệm cát làm đê nơng thơn cơng trình tỉnh Kiên Giang Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 2D), nghiên cứu khảo sát ứng xử