Bài viết So sánh hai phương án xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn: Đóng cừ tràm và đóng cừ dừa sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mô phỏng, phân tích bài toán sức chịu tải cực hạn của nền đất bùn có chiều dày lớn trong hai trường hợp là đóng cừ tràm và đóng cừ dừa. Kết quả bài toán cho thấy kết quả rất tốt: ta chỉ cần sử dụng 4 cây cừ dừa dài 4m đóng trên một mét vuông sẽ có sức chịu tải tương đương với 25 cây cừ tràm đóng trên một mét vuông. Mời các bạn cùng tham khảo!
SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CÓ CHIỀU DÀY LỚN: ĐÓNG CỪ TRÀM VÀ ĐÓNG CỪ DỪA Đỗ Thị Ngọc Tam1 Email: tamdtn@tdmu.edu.vn TÓM TẮT Gia cố đất yếu có bề dày lớn bên lớp móng cơng trình vừa nhỏ, hay gia cố bờ kè ven sơng, hồ phương pháp đóng cừ tràm giải pháp thông dụng với giá thành rẽ [9] Nền đất yếu sử dụng cừ tràm đường kính 8cm-10cm, dài 4m đóng 25 cây/m2 gia cố có cường độ tăng lên 36%-59% [4] Tuy nhiên, số địa phương miền Tây Nam Bộ Bến Tre, Cà Mau, Kiên Giang có số lượng cừ dừa phong phú, tuổi thọ sử dụng cao, giá rẽ sử dụng thay cừ tràm Bài báo sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mơ phỏng, phân tích tốn sức chịu tải cực hạn đất bùn có chiều dày lớn hai trường hợp đóng cừ tràm đóng cừ dừa Kết toán cho thấy kết tốt: ta cần sử dụng cừ dừa dài 4m đóng mét vng có sức chịu tải tương đương với 25 cừ tràm đóng mét vuông Nghiên cứu này mở hướng sử dụng vật liệu có sẵn, giá rẽ địa phương để xây dựng Sử dụng cừ dừa xây dựng giúp giảm thiểu chi phí xây dựng cơng trình đảm bảo khả chịu lực Từ khóa: Cừ tràm; cừ dừa; xử lý đất yếu ĐẶT VẤN ĐỀ Hàng năm, khối lượng đáng kể thân dừa chặt để trồng Theo thống kê địa phương, nhiều tỉnh chặt hạ từ 2000 - 3000 dừa, tỉnh chặt hạ khoảng 500 - 1500 dừa Tương đương 137.000 m 3- 247.000m3 gỡ dừa khai thác hàng năm Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng dừa theo hướng khác đặt vấn đề cấp bách cần thiết [8] Thân dừa có thời gian sử dụng lâu dài môi trường ẩm có đặc tính học cao [8] Gỗ dừa thường sử dụng cơng trình thủy lợi, gia cố bờ kênh, bờ ao [6] Tuy nhiên, cừ dừa thi công với số lượng ước chừng theo quán tính chưa có sở khoa học hay tính tốn cụ Hình Thân dừa sử dụng làm cừ [7] thể mức độ hiệu 360 Từ vấn đề tác giả thấy phân tích khả chịu lực đất yếu sử dụng thân dừa làm cừ gia cố vấn đề cần thiết đồng thời so sánh với phương án cừ tràm để đánh giá mức độ hiệu Do đó, đề tài “So sánh phương án xử lý đất yếu có chiều dày lớn: đóng cừ tràm đóng cừ dừa” sở khoa học giúp cho sinh viên, kỹ sư q trình thiết kế có nhìn tổng quan phương pháp xử lý đất yếu, từ đó đưa lựa chọn phù hợp với trường hợp thực tế PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mô mơ hình đất, tải trọng cừ gia cố đất từ đó ta xác định sức chịu tải cực hạn chuyển vị Đất có mối quan hệ phi tuyến cao tác dụng tải trọng Quan hệ phi tuyến ứng suất biến dạng mô nhiều cấp độ phức tạp Hệ số mơ hình gia tăng theo cấp độ phức tạp Mơ hình Mohr-Coulomb xem phương pháp xấp xỉ quan hệ thực đất [5] [10] Theo mơ hình sức chịu tải tiêu chuẩn trình bày tiêu chuẩn 9362:2012 xét thêm điều kiện đồng thời cơng trình gọi sức chịu tải tính tốn theo trạng thái giới hạn thứ hai R II R II = đất [1][2][3] m m ( Ab + BD ’ + Dc II f II II k tc − II h0 ) (1) m1 m2 hệ số điều kiện làm việc đất hệ số điều kiện làm việc nhà cơng trình có tác dụng qua lại với ktc hệ số tin cậy; A, B D hệ số khơng thứ ngun phụ thuộc vào trị tính tốn góc ma sát b cạnh bé (bề rộng) đáy móng, tính mét (m); h chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đắp thêm, tính mét (m); II' trị trung bình (theo lớp) trọng lượng thể tích đất nằm phía độ sâu đặt móng, tính kilơniutơn mét khối (kN/m³); II có ý nghĩa trên, đất nằm phía đáy móng, tính kilôniutơn mét khối (kN/m³); cII trị tính tốn lực dính đơn vị đất nằm trực tiếp đáy móng, tính kilôpascan (kPa); ho chiều sâu đến tầng hầm tính mét (m) Khi khơng có tầng hầm lấy ho =0; ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH GIA CỐ CHỐNG SẠT LỠ BỜ SƠNG KHU VỰC CỒN LỢI, XÃ THẠNH HẢI, HUYỆN THẠNH PHÚ, TỈNH BẾN TRE 3.1 Giới thiệu cơng trình Hồ sơ địa chất cơng trình gia cố chống sạt lỡ bờ sơng khu vực Cồn Lợi, Xã Thạnh Hải, huyện Thạnh Phú, Tỉnh Bến Tre: 361 Lớp 1: Bùn hữu cơ, màu đen, trạng thái chảy, dày 20m Lớp 2: Sét, màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày 11m Lớp 3: Sét pha, màu vàng, trạng thái dẻo cứng, dày 8m 3.2 phương pháp tiến hành mô phỏng: Xét khả chịu tải trọng cực hạn cùa đất bùn tự nhiên gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2, chiều dài L=4m Xét khả chịu tải trọng cực hạn cùa đất bùn tự nhiên gia cố cừ dừa, đường kính cừ dừa D=0.25m, khoảng cách cừ dừa d=0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m 3.3 Mơ tốn phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis V8.2) 3.3.1 Cấu tạo cơng trình tải tác dụng Hình Cấu tạo 3.3.2 Thơng số đất nền: Bảng 1- Bảng thông số đất Đất Bùn hữu (trạng thái chảy) Undrained 11.3 11.9 2.5x10-3 1.5 2.4 0.35 2000 0.9 Tên lớp đất Ứng xử γunsat(kN/m3) γsat(kN/m3) kx=ky=kz(m/day) c'(kN/m2) φ'(độ) Ψ(độ) Poisson υ Eref(kN/m2) Rinter 362 3.3.3 Thông số cừ tràm Bảng Bảng thông số cừ tràm, dài 4m Tên vật liệu Chiều cao(m) Đường kính trung bình(m) Mơ men qn tính(m4) Diện tích mặt cắt ngang(m2) Modul đàn hồi(KN/m2) EA EI D γgỗ (KN/m3) γ đất bùn (KN/m3) Trọng lượng kết cấu Hệ số poisson Cừ tràm 0,09 6,08E-05 0.09 100000 9000 6.08E+00 0.09 18 14.8 0.288 0.3 3.3.4 Thông số cừ dừa Bảng Bảng thông số cừ dừa, dài 4m Tên vật liệu Chiều cao(m) Đường kính trung bình(m) Mơ men quán tính(m4) Diện tích mặt cắt ngang(m2) Modul đàn hồi(KN/m2) EA EI D γgỗ (KN/m3) γ đất bùn (KN/m3) Trọng lượng kết cấu Hệ số poisson Cừ dừa 0.25 19.2E-05 0.0491 120000 11000 57.1 0.25 18 14.8 0.388 0.3 3.3.4 Mô phỏng phần mềm Plaxis V 8.2 3.3.4.1 Nền đất bùn tự nhiên gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2, chiều dài L=4m 363 3.3.4.2 Nền đất bùn tự nhiên gia cố cừ dừa, đường kính cừ dừa D=0.25m, khoảng cách cừ dừa d=0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m 364 3.4 Kết mơ tính tốn 3.4.1 Bảng chuyển vị theo cấp tải trọng Bảng Bảng chuyển vị theo cấp tải trọng TẢI TRỌNG TÁC DỤNG (KN/m2) 25 30 40 50 60 70 80 90 1.93 2.26 3.6 5.2 6.3 6.5 7.6 11.4 CHUYỂN VỊ (cm) GIA CỐ CỪ TRÀM 25 CÂY/M2 (cm) GIA CỐ CỪ DỪA CÂY/M2 (cm) 1.61 1.7 2.0 2.2 2.8 3.2 4.0 4.5 3.4.2 Biểu đồ chuyển vị theo cấp tải trọng: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết mơ phỏng, tính tốn tác giả có nhận xét sau: - Chuyển vị đất bùn hữu trạng thái chảy gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2 lớn gia cố cừ dừa (đường kính 0,25m, Khoảng cách cừ dừa 0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m) - Chiều dài cừ dừa thực tế lên 6m, điều làm tăng khả chịu tải Phương pháp xử lý cừ dừa giải nhược điểm phương pháp đóng cừ tràm xây dựng nhà thấp tầng đường giao thơng, đê, kè vùng đất yếu có chiều dày lớn, đó khả chịu tải trọng tốt hơn, đồng thời tận dụng nguồn vật liệu sẵn có, giá rẽ địa phương 4.2 Kiến nghị Cần phân tích, phát triển tốn trường hợp so sánh, có xét đến yếu tố kinh tế yêu cầu kỹ thuật thi công phương pháp để đưa nhận xét tổng quan cho phương pháp 365 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ xây dựng (2012) TCVN 9362:2012 tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình Viện khoa học cơng nghệ Châu Ngọc Ẩn (2012) Cơ học đất Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM Châu Ngọc Ẩn (2002) Nền Móng Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM Đỗ Thị Ngọc Tam (2020) Đánh giá làm việc đất yếu có chiều dày lớn gia cố cừ tràm Kiến trúc xây dựng hướng đến phát triển bền vững ACSD II – 2020 Đỗ Văn Đệ (2011) Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy cơng Nhà xuất xây dựng Hà Nội https://cutramhuyhoang.com/go-dua https://bancutramgiare.com/bao-gia-ban-cu-dua-gia-re-cung-cap-cu-dua-ben-tre-tai-tphcm.html Lê Văn Trung (2010) Nghiên cứu sử dụng thân dừa để sử dụng ván dán làm vật liệu xây dựng tỉnh Đồng Nai (Luận văn thạc sĩ) Cơ Sở Trường Đại Học Lâm Nghiệp Đồng Nai Lương Quang Tuấn, Nguyễn Hữu Liệu Bùi Đức Thảo (2005) Đánh giá sức chịu tải đất yếu Tập san khoa học Đại học Mở Bán Công TP.HCM , 3(4) -2005 10 Trần Quang Hộ (2011) Ứng xử đất học đất tới hạn Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM 366 ... chịu lực đất yếu sử dụng thân dừa làm cừ gia cố vấn đề cần thiết đồng thời so sánh với phương án cừ tràm để đánh giá mức độ hiệu Do đó, đề tài ? ?So sánh phương án xử lý đất yếu có chiều dày lớn:. .. cừ dừa thực tế lên 6m, điều làm tăng khả chịu tải Phương pháp xử lý cừ dừa giải nhược điểm phương pháp đóng cừ tràm xây dựng nhà thấp tầng đường giao thông, đê, kè vùng đất yếu có chiều dày. .. có nhận xét sau: - Chuyển vị đất bùn hữu trạng thái chảy gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2 lớn gia cố cừ dừa (đường kính 0,25m, Khoảng cách cừ dừa 0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m) - Chiều dài cừ