(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng

(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nền đất yếu tuyến đường giao thông ven biển đoạn từ Hải Phòng đến Nam Định và đề xuất giải pháp xử lý nền bằng cọc cát biểnxi măng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN THỊ DỊU NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THƠNG VEN BIỂN ĐOẠN TỪ HẢI PHỊNG ĐẾN NAM ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC CÁT BIỂN - XI MĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI - - NGUYỄN THỊ DỊU NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐƯỜNG GIAO THƠNG VEN BIỂN ĐOẠN TỪ HẢI PHỊNG ĐẾN NAM ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN BẰNG CỌC CÁT BIỂN - XI MĂNG Ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CTGT Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Tạ Đức Thịnh PGS.TS Nguyễn Đức Mạnh HÀ NỘI - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi Các kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2021 Tác giả Nguyễn Thị Dịu ii LỜI CẢM ƠN Luận án thực hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Tạ Đức Thịnh PGS.TS Nguyễn Đức Mạnh Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy hướng dẫn dẫn tận tình đóng góp nhiều ý kiến q báu q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Sỹ Ngọc đóng góp ý kiến quý báu giúp tơi hồn thiện luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông vận tải, lãnh đạo Khoa Cơng trình, Phịng Đào tạo Sau đại học, Bộ môn Địa kỹ thuật tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu Trường Tôi xin trân trọng cảm ơn giáo sư, phó giáo sư, tiến sỹ, nhà khoa học, chuyên gia đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp tơi hồn thiện luận án Cuối cùng, gửi lời cảm ơn đến đồng nghiệp, gia đình, người thân, bạn bè ủng hộ giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 28 tháng 10 năm 2021 Tác giả Nguyễn Thị Dịu iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Tổng quan nghiên cứu cấu trúc đất yếu giới 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu đất yếu giới 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu cấu trúc đất yếu giới 10 1.2 Tổng quan nghiên cứu cấu trúc đất yếu Việt Nam 13 1.2.1 Nghiên cứu đất yếu Việt Nam 13 1.2.2 Nghiên cứu cấu trúc đất yếu Việt Nam 18 1.3 Tổng quan nghiên cứu phương pháp xử lý đất yếu giới 21 1.3.1 Các nhóm phương pháp xử lý đất yếu 21 1.3.2 Tổng quan nghiên cứu phương pháp xử lý nông 22 1.3.3 Tổng quan nghiên cứu phương pháp xử lý sâu 23 1.4 Tổng quan nghiên cứu phương pháp xử lý đất yếu Việt Nam 29 1.4.1 Các phương pháp xử lý nông 29 1.4.2 Các phương pháp xử lý sâu 31 1.5 Kết luận chương 33 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC NỀN ĐẤT YẾU TUYẾN ĐƯỜNG 35 GIAO THƠNG VEN BIỂN TỪ HẢI PHỊNG ĐẾN NAM ĐỊNH 35 2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên vùng ven biển Hải Phòng – Nam Định 35 2.1.1 Đặc điểm khí hậu 35 2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 36 2.1.3 Đặc điểm trầm tích Đệ Tứ 36 2.1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn 42 2.2 Đặc điểm đất yếu vùng ven biển Hải Phòng – Nam Định 44 2.2.1 Tuổi nguồn gốc 44 2.2.2 Thành phần vật chất 45 iv 2.2.3 Tính xây dựng 46 2.2.4 Tính chất lý 50 2.3 Phân chia cấu trúc đất yếu tuyến đường ven biển Hải Phòng – Nam Định 52 2.3.1 Mục đích phân chia 52 2.3.2 Nguyên tắc phân chia 52 2.3.3 Đặc điểm yếu tố cấu trúc 53 2.3.4 Kết phân chia cấu trúc đất yếu 56 2.3.5 Phạm vi phân bố dạng cấu trúc 60 2.4 Kết luận chương 61 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT BIỂN – XI MĂNG 62 3.1 Cơ sở đề xuất phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 62 3.1.1 Khái quát phương pháp cọc cát biển - xi măng xử lý đất yếu 62 3.1.2 Cơ sở đề xuất phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 62 3.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 63 3.2.1 Cơ sở khoa học nâng cao sức chịu tải giảm độ lún 63 3.2.2 Xây dựng sở lý thuyết phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 66 3.3 Cơ sở thực nghiệm phương pháp xử lí đất yếu cọc cát biển - xi măng 72 3.3.1 Nghiên cứu thực nghiệm xác định tác dụng gia tăng cường độ cọc cát biển – xi măng 72 3.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình vật lý thu nhỏ cọc cát biển – xi măng 82 3.4 Nghiên cứu mơ hình số mơ cọc cát biển – xi măng xử lý đất yếu 89 3.4.1 Xây dựng mơ hình số 89 3.4.2 Kết phân tích mơ hình 90 3.5 Đề xuất phương pháp tính tốn đất yếu xử lý cọc cát biển – xi măng 92 3.5.1 Phân tích sở khoa học đề xuất phương pháp tính tốn 92 3.5.2 Đề xuất phương pháp tính độ lún sức chịu tải đất yếu xử lý cọc cát biển – xi măng 94 3.6 Xây dựng quy trình thiết kế thi cơng cọc cát biển - xi măng 102 3.6.1 Xây dựng quy trình thiết kế cọc cát biển – xi măng 102 3.6.2 Xây dựng quy trình thi cơng cọc cát biển – xi măng 108 v 3.6.3 Quy trình nghiệm thu cọc 111 3.7 Kết luận chương 112 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH SỐ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT BIỂN – XI MĂNG 114 4.1 Các thông số kỹ thuật tuyến đường Hải Phòng-Nam Định đề xuất phương pháp xử lý đất yếu 114 4.1.1 Giới thiệu chung 114 4.1.2 Một số thơng số kỹ thuật 114 4.1.3 Cấu trúc đất yếu 115 4.1.4 Đề xuất phương pháp xử lý đất yếu 115 4.2 Xây dựng mơ hình số phân tích hiệu xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 116 4.2.1 Lựa chọn thông số kỹ thuật để xây dựng mơ hình số 116 4.2.2 Các thông số thiết kế cọc cát biển – xi măng 116 4.2.3 Xây dựng mơ hình số 3D 117 4.2.4 Xây dựng mơ hình ứng xử vật liệu thơng số mơ hình 119 4.2.5 Tải trọng tác dụng 120 4.3 Phân tích hiệu xử lý đất yếu cọc cát biển – xi măng 120 4.3.1 Ảnh hưởng cọc cát biển – xi măng đến độ lún đất yếu 121 4.3.2 Ảnh hưởng tải trọng đến độ lún đất yếu 122 4.3.3 Ảnh hưởng cọc cát biển – xi măng đến chuyển vị ngang đường 124 4.3.4 Ảnh hưởng độ cứng cọc cát biển – xi măng đến độ lún, chuyển vị ngang, ứng suất tác dụng xuống đất yếu xuống đầu cọc 127 4.3.5 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển – xi măng đến độ lún đường ứng suất xuống đất yếu 131 4.4 Kết luận chương 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 136 Kết luận 136 Kiến nghị 137 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 138 CỦA NGHIÊN CỨU SINH 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.2 Đặc điểm đất yếu khu vực Cyberjaya, Malaysia (Omar, 2000)[72] 11 Hình 1.3 Sự thay đổi giới hạn Atterberg đất yếu khu vực ven biển (Omar, 2000)[72] 11 Hình 1.4 Sự thay đổi hệ số nén lún đất yếu theo chiều sâu (Omar, 2000) [72] 12 Hình 1.5 Sự thay đổi độ ẩm đất yếu khu vực ven biển theo chiều sâu [72] 12 Hình 1.6 Thí nghiệm XRD xác định thành phần khoáng vật mẫu đất yếu khu vực ven biển [81] 13 Hình 1.7 Biểu đồ thành phần khống vật đất yếu khu vực ven biển [81] 13 Hình 2.1 Cột địa tầng đặc trưng tuyến đường Hải Phòng - Nam Định [1] 54 Hình 2.2 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng Ia (km1+250 - km1+760) [1] 57 Hình 2.3 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng IIa (Km9+390.3 - Km9+470.3) 57 Hình 2.4 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng Ib (Km16+400 - Km16+698) 58 Hình 2.5 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng IIb (Km8+461.7 - Km8+541.7) 58 Hình 2.6 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng Ic (Km20+326 - Km20+406) 59 Hình 2.7 Các lớp đất cấu trúc đất yếu dạng IIc (Km31+255 - Km31+645) 59 Hình 3.1 Khảo sát lấy cát biển Hải Phòng 73 Hình 3.2 Ảnh quang phổ chụp mẫu cát biển Hải Phòng 74 Hình 3.3 Thành phần hạt cát biển Hải Phòng 75 Hình 3.4 Đúc mẫu thí nghiệm xác định cường độ chịu nén (mẫu 40x40x160 mm) 78 Hình 3.5 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu cát biển - xi măng 79 Hình 3.6 Sự phát triển cường độ mẫu cát biển - xi măng theo thời gian 79 Hình 3.7 Mối quan hệ mô đun biến dạng E50 hàm lượng xi măng 80 Hình 3.8 Mối quan hệ mô đun biến dạng E50 cường độ chịu nén qu 81 Hình 3.9 Tạo lỗ trộn cát biển - xi măng 86 Hình 3.10 Trình tự tạo lỗ thi công cọc cát biển - xi măng 87 Hình 3.11 Bố trí thiết bị gia tải đo lún 88 Hình 3.12 Quan hệ độ lún tải trọng với cọc đơn (SP) nhóm cọc (PG) 88 Hình 3.13 Hình học chia lưới mơ nhóm cọc 89 Hình 3.14 Quan hệ độ lún - tải trọng thực nghiệm mô 91 vii Hình 3.15 Ứng suất truyền khối đắp-cọc-nền đất yếu 92 Hình 3.16 Chiều dày lớp tương đương hs 94 Hình 3.17 Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng lún lớp 95 Hình 3.18 Các sơ đồ tính sức chịu tải 96 Hình 3.19 Bố trí cọc theo hình tam giác 106 Hình 3.20 Lưỡi khoan guồng xoắn dùng để thi công cọc cát biển - xi măng 109 Hình 3.21 Máy khoan guồng xoắn UGB-50M 109 Hình 3.22 Cọc cát-xi măng-vơi thi cơng UGB-50M 109 Hình 3.23 Hiện trường cọc cát-xi măng-vôi thi công UGB-50M 110 Hình 4.1 Thơng số mặt cắt ngang tính tốn thiết kế 117 Hình 4.2 Chia lưới mơ hình 118 Hình 4.3 So sánh độ lún đường chịu tác dụng tải trọng thân khối đắp đường 122 Hình 4.4 Biểu diễn độ lún đất yếu sau gia cố cọc cát biển - xi măng chịu tác dụng tải trọng p =15kPa 123 Hình 4.5 Ảnh hưởng tải trọng tới độ lún đường trường hợp đất yếu gia cố chưa gia cố 124 Hình 4.6 So sánh chuyển vị ngang chân taluy đường, chịu tác dụng tải trọng thân khối đắp đường 125 Hình 4.7 So sánh chuyển vị theo phương ngang chân taluy đường, chịu tác dụng tải trọng thân khối đắp đường tải trọng p = 10 kPa 126 Hình 4.8 Ảnh hưởng tải trọng tới chuyển vị ngang đường trường hợp đất yếu gia cố đất yếu chưa gia cố 127 Hình 4.9 Ảnh hưởng tải trọng tới ứng suất tác dụng xuống đất yếu trường hợp chưa gia cố gia cố 128 Hình 4.10 Ảnh hưởng cường độ cọc cát biển - xi măng đến độ lún đường 129 Hình 4.11 Ảnh hưởng cường độ cọc cát biển - xi măng đến chuyển vị đầu cọc 129 Hình 4.12 Ảnh hưởng cường độ cọc cát biển - xi măng đến chuyển vị ngang đường 130 Hình 4.13 Ảnh hưởng cường độ cọc cát biển - xi măng đến ứng suất truyền xuống đất yếu 130 Hình 4.14 Ảnh hưởng cường độ cọc cát biển - xi măng đến ứng suất truyền xuống viii đầu cọc, ứng với cấp tải trọng p = 20kPa 131 Hình 4.15 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển - xi măng đến độ lún đường 132 Hình 4.16 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển - xi măng đến chuyển vị đầu cọc, ứng với cấp tải trọng p = 20kPa 132 Hình 4.17 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển - xi măng đến chuyển vị ngang chân ta luy đường 133 Hình 4.18 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển - xi măng đến ứng suất tác dụng xuống đầu cọc 134 Hình 4.19 Ảnh hưởng chiều dài cọc cát biển - xi măng đến ứng suất tác dụng xuống đầu cọc, ứng với cấp tải trọng p = 20kPa 134 ... pháp xử lý đất yếu giới Việt Nam - Nghiên cứu đặc điểm phân chia cấu trúc đất yếu tuyến đường giao thơng ven biển Hải Phịng - Nam Định - Nghiên cứu đề xuất phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển. .. Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Làm sáng tỏ đặc điểm phân chia kiểu cấu trúc đất yếu tuyến đường ven biển từ Hải Phòng đến Nam Định - Đề xuất phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển - xi măng phù... nghiên cứu đề tài bao gồm cấu trúc đất yếu phương pháp xử lý đất yếu cọc cát biển - xi măng - Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung chủ yếu địa chất dọc tuyến đường giao thông ven biển từ Hải Phòng đến