(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng xử lún của công trình cụm, tuyến dân cư sử dụng cát san lấp trên nền đất sét yếu bảo hòa trên địa bàn tỉnh an giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGỌC LIỄM NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ LÚN CỦA CƠNG TRÌNH CUM, TUYẾN DÂN CƯ SỬ DỤNG CÁT SAN LẮP TRÊN NỀN ĐẤT SÉT YẾU BÃO HÒA TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 i Do thời gian thi công, độ lún cố kết từ tải trọng đất đắp chiếm phần tổng độ lún công trình Bên cạnh đó, q trình thi cơng, tải trọng cơng trình dần gia tăng, đạt giá trị lớn kết thúc xây dựng cơng trình Do đó, tải trọng cơng trình khơng ảnh hưởng nhiều đến độ lún cơng trình giai đoạn thi cơng Độ lún cơng trình q trình thi cơng, Sconstruct (mm) 300 250 200 150 100 q = 24 kPa q = 16 kPa 50 2,00 q = 8kPa 2,500 3,00 3,500 4,00 4,500 5,00 Bề dày lớp đất đắp (m) Hình 16 Tương quan độ lún cơng trình thời gian thi công, Sconstruct theo bề dày đất đắp tải trọng cơng trình 3.2.3 Tương quan độ lún q trình năm sử dụng cơng trình Độ lún q trình sử dụng cơng trình xác định từ hiệu tổng độ lún cơng trình sau năm với giá trị độ lún cơng trình giai đoạn xây dựng cơng trình Kết độ lún trình sử dụng theo bề dày tải trọng cơng trình thể hình 33 Độ lún cơng trình năm sử dụng (mm) 100 90 80 70 60 50 40 30 q = 24 kPa 20 q = 16 kPa 10 q = 8kPa 2,00 2,500 3,00 3,500 4,00 4,500 5,00 Bề dày lớp đất đắp (m) Hình 17 Độ lún cơng trình năm sử dụng cơng trình Kết cho thấy độ lún cơng trình q trình sử dụng tăng lên gia tăng bề dày lớp đất đắp Cụ thể, độ gia tăng độ lún cơng trình nhỏ cm bề dày lớp đất đắp tăng từ 2m đến 4.5m Quá trình giải thích phần lớn độ lún tải trọng đất đắp xảy trình thi công (khoảng 90% độ lún cố kết xảy q trình xây dựng cơng trình) Độ lún cơng trình q trình sử dụng tăng rõ rệt gia tăng tải trọng cơng trình Khi tăng từ 8kPa lên 16 kPa, độ lún tăng lên khoảng 2.5cm cơng trình đắp với bề dày đất đắp Độ lún tăng thêm khoảng 3cm tải trọng cơng trình tăng từ 16kPa đến 24kPa Như vậy, với cơng trình có tải trọng 24 kPa (tương đương nhà tầng), độ lún trình sử dụng vượt q 8cm (giới hạn lún cơng trình dân dụng theo TCVN 10304-2014) Do mức tải trọng khơng cho phép kết hợp với bề dày lớp đất đắp 34 3.2.4 Đánh giá độ lún cơng trình giai đoạn thi cơng sử dụng cơng trình theo bề dày lớp đất đắp Tỷ lệ độ lún cơng trình giai đoạn thi cơng sử dụng cơng trình theo tổng độ lún cơng trình đến thời điểm năm sử dụng xác định nhằm đánh giá hiệu giảm lún thời gian sử dụng cơng trình Kết tính tốn tỷ lệ độ lún cho thấy từ 60-80% độ lún xảy q trình thi cơng cơng trình Do đó, cịn khồng 40-20% độ lún xảy q trình sử dụng cơng trình Kết cho thấy độ lún cơng trình q trình sử dụng từ 20-40% tổng độ lún tính tốn chất tải đất đắp tải trọng cơng trình Tải trọng cơng trình lớn, độ lún cịn lại thời gian sử dụng lớn Ngược lại, tải trọng đất đắp lớn (bề dày đất đắp cao), phần trăm độ lún trước thời gian thi công lớn, giảm độ lún thời gian sử dụng Hình 18 Tỷ lệ phần trăm độ lún cơng trình giai đoạn (1) thi cơng xây dựng cơng trình (2) sử dụng cơng trình so với tổng độ lún cơng trình sau năm sử dụng theo bề dày đất đắp tải trọng cơng trình 35 3.3 Tương quan ứng xử lún với độ chặt đất đắp Ứng xử lún cơng trình xác định với độ chặt khác đất cát đắp cấp độ chặt đất cát lựa chọn với độ chặt, Rc thay đổi từ 0.76 (cát xốp) đến 0.98 (cát chặt) Phân tích tương quan thực với bề dày cát đắp thay đổi từ 2m đến 4.5m tải trọng cơng trình lớn nhất, q = 24 kPa Độ chặt Rc xác định tỷ số dung trọng khô đất dung trọng khô lớn nhất, d(max) = 19 kN/m2xác định khối lượng lớn nhỏ đất rời phịng thí nghiệm, TCVN 8721: 2012 Do khơng có thí nghiệm cụ thể khả chịu cắt đất cát theo độ chặt đất cát, cường độ chịu cắt đất cát đắp xác định theo tương quan độ đầm chặt đề xuất bởiU.S Navy, 1983 (hình 11) Hình 19 Tương quan góc ma sát trong,  độ chặt tương đối, Dr (Đề xuất Bolton, 1986, Schemertman, 1978 U.S Navy, 1983) Độ chặt tương đối, Dr xác định từ công thức liên hệ: Rc  Ro  Dr (1  Ro ) (10) 36 Trong Ro   d (min)  d (max) (11) Dung trọng khô nhỏ nhất,d(min)= 14 kN/m2 xác định khối lượng lớn nhỏ đất rời phịng thí nghiệm, TCVN 8721: 2012 Q trình tính tốn độ chặt tương đối Dr góc ma sát trong,  đất cát thể bảng Bảng Tính tốn góc ma sát cát theo độ chặt tương đối, Dr Trường hợp Độ chặt tương đương, Dr, % 10 30 50 85 95 Độ chặt, Rc Trạng thái  (độ) 0.76 0.80 0.85 0.95 0.98 Xốp Ít chặt Chặt vừa Chặt Rất chặt 29 31 33 38 41 Modun đàn hồi cát xác định theo công thức tương quan đề xuất (Janbu, 1963 Von Soos, 1990): E  150  ref p E  500  ref p Với y (Cát xốp) (12) (Cát chặt) (13) p ref y p ref p ref  100 kPa ’y= ứng suất hữu hiệu thẳng đứng tâm lớp cát Hệ số nở hông (hệ số Possion, ) xác định theo công thức tương quan đề xuất Trautmann cộng sự, 1987:  t  25    45  25    0.1  0.3 (14) 37 Góc trương nở,  đất cát xác định theo công thức tương quan đề xuất Bolton, 1986 De Josselin de Jong, 1976 áp dụng cho điều kiện biến dạng phẳng (plane strain condition – phù hợp với tính tốn mơ Plaxis 2D)   crit  0.8 (15) Với crit = góc ma sát lớp cát xốp, không tạo trương nở trình cắt trực tiếp, giả thiết crit270 3.3.1 Tương quan độ lún tổng cộng theo độ chặt đất đắp Kết tính tốn độ lún tổng cộng cơng trình từ thi cơng đến sau năm sử dụng thể hình Kết cho thấy độ lún tổng cộng tăng lên gia tăng bề dày đất đắp độ chặt đất đắp Độ lún cơng trình tổng hợp từ độ lún thân đất đắp, độ lún đất tự nhiên (đất bùn sét) phía lớp cát đắp Có thể thấy, gia tăng độ chặt đất cát đắp, làm gia tăng cường độ đất cát đắp, từ giảm độ lún (chủ yếu độ lún tức thời) lớp cát đắp Tuy nhiên, độ chặt cát tăng lên làm tăng dung trọng tự nhiên lớp đất đắp, từ gia tăng tải trọng lớp đất đắp Kết làm gia tăng độ lún cố kết đất lớp bùn sét phía cát đắp Do độ lún thân đất cát đắp nhỏ (chủ yếu lún tức thời) nhiều so với độ lún lớp bùn sét phía (chủ yếu lún cố kết) Do đó, tăng độ chặt đất cát đắp làm gia tăng tổng độ lún tổng cộng cơng trình Tuy nhiên, thấy xu hướng gia tăng khơng lớn Khi tăng độ chặt, Rc từ 0.76 (cát xốp) đến Rc = 0.98 (rất chặt), độ lún tăng lên từ 3cm đến 5cm tùy theo bề dày đất cát đắp Độ tăng lớn công trình có chiều cao lớp cát đắp lớn (hình 12) 38 Độ lún tổng cộng cơng trình sau năm sử dụng, cm 45 40 35 30 25 0.98 0.95 0.85 0.80 0.76 20 15 10 2,00 2,500 3,00 3,500 4,00 4,500 5,00 Bề dày lớp đất đắp (m) Hình 20 Tương quan độ lún tổng cộng cơng trình sau năm sử dụng với tải trọng cơng trình, q = 24kPa theo bề dày độ chặt lớp đất đắp khác 3.3.2 Tương quan độ lún trình sử dụng theo độ chặt đất đắp Phân tích độ lún cơng trình trình năm sử dụng với tải trọng cơng trình q = 24kPa cho thấy độ lún từ 8.1cm đến 9.4cm gia tăng bề dày lớp cát đắp từ 2m đến 4.5m Mặc dù xu hướng thay đổi độ lún cơng trình q trình sử dụng thay đổi độ chặt lớp đất cát đắp khơng rõ ràng, độ lún cơng trình q trình sử dụng thay đổi khơng nhiều (nhỏ 0.5cm) thay đổi từ cát xốp đến cát chặt (hình 13) Mặc dù vậy, thấy với tải trọng cơng trình, q = 24 kPa, độ lún cơng trình sau năm sử dụng vượt độ lún 8cm với độ chặt bề day lớp cát đắp (từ 2m đến 4.5m) Như vậy, với điều kiện địa chất khảo sát không cho phép xây dựng cơng trình với tải trọng q = 24 kPa theo điều kiện lún cơng trình 39 Độ lún cơng trình năm sử dụng , cm 10 0.76 0.80 0.85 0.95 0.98 2 2,5 3,5 4,5 Bề dày đất đắp, m Hình 21 Tương quan độ lún cơng trình năm sử dụng theo độ chặt, Rc bề dày đất đắp với tải trọng cơng trình, q = 24 kPa 3.3.3 Đánh giá độ lún giai đoạn thi công sử dụng cơng trình theo độ chặt lớp đất đắp Khảo sát tỷ lệ độ lún cơng trình giai đoạn thi công sử dụng so với tổng độ lún cơng trình sau năm sử dụng cho thấy tỷ lệ không thay đổi nhiều thay đổi độ chặt đất cát đắp Cùng bề dày lớp cát đắp, tỷ lệ thay đổi khoảng 5% thay đổi độ chặt cát từ cát loại xốp (Rc = 0.76) đến cát chặt (Rc = 0.98) 40 Tỷ lệ phần trăm độ lún cơng trình so vơi tổng độ lún (mm) 100% 0.76 90% 0.80 0.85 0.95 0.98 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2,00 2,500 3,00 3,500 4,00 Bề dày lớp đất đắp (m) 4,500 5,00 Hình 22 Tỷ lệ phần trăm độ lún cơng trình giai đoạn (1) thi cơng xây dựng cơng trình (2) sử dụng cơng trình so với tổng độ lún cơng trình sau năm sử dụng theo độ chặt, Rc bề dày đất đắp với q = 24 kPa 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis 8.5) nhằm xác định độ lún cố kết cơng trình đất cát đắp san lấp Kết nghiên cứu mô so sánh phù hợp với kết thực tế trường Phân tích tương quan cho thấy độ lún cơng trình tăng lên lớn gia tăng bề dày lớp cát đắp Một số kết cụ thể sau:  Độ lún tổng cộng cơng trình tăng lên tăng tải trọng cơng trình tăng tuyến tính theo bề dày đất đắp Độ lún thời gian sử dụng cơng trình tổng độ lún cơng trình trừ độ lún cơng trình thời gian thi cơng cơng trình Tùy theo thời gian thi công, ảnh hưởng đất đắp tải trọng cơng trình khác độ lún cơng trình  Đối với loại đất khảo sát, sau năm đắp đất, gần 90% độ lún cố kết đất diễn Do thời gian thi công ngắn (khoảng tháng năm), độ lún cố kế tải trọng cơng trình thời gian thi cơng nhỏ, tải trọng cơng trình ảnh hưởng it đến độ lún thời gian thi công Tuy nhiên, tải trọng cơng trình ảnh hưởng nhiều đến độ lún q trình sử dụng Cụ thể độ lún tăng lên khoảng 2.5cm tăng tải từ 8-16 kPa Giá trị độ lún tăng thêm 3cm tăng tải trọng từ 16-24 kPa với hầu hết giá trị bề dày đất đắp từ 2-4.5m Với độ lún giới hạn 8cm, cơng trình đất đắp cần có tải trọng khơng q 16kPa nhằm đảm bảo độ lún trình sử dụng nhỏ 8cm  Tương quan ứng xử lún cơng trình độ đầm chặt cho thấy độ lún tổng cộng tăng lên gia tăng độ chặt đất đắp Mặc dù tăng độ chặt làm gia tăng cường độ đất đắp, nhiên làm tăng lên dung trọng tự nhiên đất đắp, gia tăng tải trọng đất đắp làm tăng lún cơng trình Độ lún tổng cộng tăng từ 3-5cm gia tăng độ chặt từ Rc = 0.76 (cát xốp) đến Rc = 0.98 (rất chặt) 42  Độ lún trình sử dụng thay đổi thay đổi độ chặt đất cát đắp Từ cát xốp đến cát chặt, khoảng thay đổi lớn độ lún trình sử dụng 0.5cm với tải trọng cơng trình 24 kPa 4.2 Kiến nghị Mặc dù nghiên cứu khảo sát ưng xử lún tương đối đầy đủ điều kiện tải trọng điều kiện đất đắp, nhiên luận văn kiến nghị số nội dung cần giải cho nghiên cứu sau luận văn bao gồm:  Nghiên cứu nên tiến hành nhiều điều kiện địa chất yếu tỉnh An Giang để có ứng dụng rộng rãi  Ứng xử lún công trình cịn phụ thuộc nhiều vào thời gian độ cố kết cụm, tuyến dân cư trình thi cơng, cần đa dạng phân tích ứng xử lún theo thời gian thi công độ cố kết đất thời gian thi cơng  Mơ hình PTHH Plaxis địi hỏi giá trị đầu vào xác, cần có nhiều thí nghiệm xác định tính chất đất phụ vụ cho tính tốn (thí nghiệm nén trục UU - điều kiện khơng nước xác định- Su thí nghiệm nén trục CU – xác định module đàn hồi hữu hiệu) 43 TÀI LIÊU THAM KHẢO Báo cáo kiểm định kiểm định chất lượng cơng trình, 2016 Cơng trình trung tâm văn hóa học tập công đồng xã Vĩnh Thành, Châu Thành, An Giang Trung tâm Tư vấn Kiểm định Xây dựng An Giang lập Báo cáo khảo sát địa chất, 2014 Cơng trình trung tâm văn hóa học tập cơng đồng xã Vĩnh Thành, Châu Thành, An Giang Cty TNHH Tư vấn Xây dựng Viêt Long, An Giang Bùi Trường Sơn, 2006 Biến dạng tức thời lâu dài sét bảo hòa nước Tạp chi Phát triển KH&CN, trang 12-18, tập 9, số 11-2006 Đỗ Minh Toàn, Nguyễn Thị Nụ, 2013 Nghiên cứu đặc tính địa chất cơng trình đất loại sét yếu thuộc trầm tích Halocen trung-thượng phân bổ Đồng sông Cửu long phục vụ xây dựng đường Địa chất cơng trình - trắc địa, trang 24 số 333, tháng 1-2/2013 Hồ sơ thiết kế Cty TNHH Tư vấn Xây dựng Viêt Long, An Giang lập, 2014 Cơng trình: Trung tâm VH&HTCĐ xã Vĩnh Thành, xã Vĩnh Thành, huyện Châu Thành, tỉnh An Giang Nguyễn Đức Lý , 2017 Nền đất yếu biện pháp xử lý đắp đất yếu (Đề tài nghiên cứu Sở KH&CN Quảng Bình),Website: vaidiakythuat.com, truy cập 06/2017 Trần Minh Tùng, 2010 Xử lý đất yếu Kinh nghiệm Hàn Quốc áp dụng Việt Nam Trang 36-39, Tạp chi Phát triển Khoa học & Ứng dụng, số 12-2010 TCVN 4201:2012 - Đất xây dựng - phương pháp xác định độ chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm, Bộ Xây dựng TCVN 8721: 2012 - Đất xây dựng cơng trình thủy lợi - phương pháp xác định khối lượng thể tích khơ lớn nhỏ đất rời phịng thí nghiệm, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 44 TCVN 9362-2012.Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình, Bộ Xây dựng Ashraf S O., and Malcolm D B., 2004 A new approach to the estimation of undrained settlement of shallow foundations on soft clay Engineering Practice and Performance of Soft Deposits, page 15-17 ISOSAKA 2004, ISBN 4-88644-812-7 Bolton, M., 1986 Strength and dilatancy of sands Geotechnique 36 65-78 Bolton, M D.,1986 The strength and dilatancy of sands Geotechnique, 36(1), 65–78 Brand, E.W and Brenner R.P., 1981 Soft clay Engineering, Volume 20, 1st Edition Das, B.M., 2006 Principles of Foundation Engineering, ThomsonEngineering, 2006 De Josselin de Jong, G., 1976 Rowe’s stress+lilatancy relation based on friction GPotechnique 26, No 3, 527-534 Entidhar, A.,Al-Ansari, N., Knutsson, S.,2015 Estimation of Settlement under Shallow Foundation for Different Regions in Iraq Using SAFE Software, Engineering (7), 379-386 Janbu, N., 1963 Soil compressibility as determined by oedometer and triaxial test In: Proceedings of the European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, pp 19–25 Ladd, C C and Foote, R., 1974 New design procedure for stability of soft clay, Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol 100, GT7, pp 763-786 Plaxis manual, 2016 Plaxis V8 Tutorial manual & reference manual 45 McMahon B T., Haigh S K and Bolton, M D.,2013 Bearing capacity and settlement of circular shallow foundations using a non-linear constitutive relationship Canadian Geotechnical Journal, 2013, 51(9): 995-1003 Mesri, G, 1989 Reevaluation of Su(mob) = 0.22 ’max using laboratory shear tests.” Canadian Geotechnical Journal, Vol 26, No 1, pp 162–164 Schmertmann, J.H., 1978 Guidelines for cone test, performance and design Guidelines for Cone Test, Performance, and Design Trautmann, C.H and F H Kulhawy, 1987 CUFAD- A computer Program for Compression and Uplift Foundation Analysis and Design, Report EL-4540-CCM, Vol 16 Electrical Power and Research Institute, 1987 U.S Navy., 1͑ 983 Foundation and Earth Structures Design Manual 7.2, Department of the Navy Naval Facilities Engineering Command, Al-exandria Von Soos, P., 1990, Properties of Soil and Rock, in German: Grundbautaschenbuch, Part 4, Edition 4, Ernst&Sohn, Berlin, Germany 46 S K L 0 ... dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp giao đề tài luận văn Thạc sỹ ? ?Nghiên cứu ứng xử lún cơng trình cụm, tuyến dân cư sử dụng cát san lắp đất sét yếu bảo hòa nước địa bàn tỉnh An Giang? ?? Đề tài... dụng phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm Plaxis 8.5 phân tích ứng xử lún cơng trình sử dụng đất cát san lấp đất sét yếu tỉnh An Giang Kết mô phù hợp với ứng xử lún trường cơng trình Nghiên cứu. .. thi công công trình đất san lấp 1.4 Mục tiêu đề tài:  Xác định tương quan chiều dày cư? ??ng độ lớp cát san lấp, cư? ??ng độ đất với độ lún tổng cộng ứng xử lún theo thời gian cơng trình dân dụng