Đánh giá kết quả sử dụng cọc xi măng đất trong việc xử lý nền đất yếu tại khu vực tỉnh bà rịa vũng tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ NGUYỄN PHẠM BÌNH TIẾN DŨNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ SỬ DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC TỈNH BÀ RỊA-VŨNG TÀU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ NGUYỄN PHẠM BÌNH TIẾN DŨNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ SỬ DỤNG CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC TỈNH BÀ RỊA-VŨNG TÀU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số chuyên ngành: 58 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: TS VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: Nguyễn Phạm Bình Tiến Dũng Ngày sinh: 09/09/1980 Nơi sinh: Bình Dương Chuyên ngành: Mã học viên: 1885802080003 Kỹ thuật xây dựng Tơi đồng ý cung cấp tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ quyền cho Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh kết nối tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Ký tên (Ghi rõ họ tên) Nguyễn Phạm Bình Tiến Dũng LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan Luận văn “Đánh giá kết sử dụng cọc xi măng đất việc xử lý đất yếu khu vực tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu” công trình nghiên cứu cá nhân tơi, thực sở nghiên cứu lý thuyết tính tốn số liệu đo đạc thực tiễn hướng dẫn của: TS VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN Các số liệu, mô hình tính tốn kết Luận văn hoàn toàn trung thực Nội dung Luận văn hoàn toàn tuân theo nội dung đề cương Luận văn Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn Cao học ngành Kỹ thuật xây dựng, Khoa Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Mở thông qua TP HCM, ngày……tháng……năm 2022 HỌC VIÊN NGUYỄN PHẠM BÌNH TIẾN DŨNG LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chân thành cám ơn Ban Giám hiệu nhà trường, trường Đại học Mở, đặc biệt quý Thầy, Cô Khoa Xây dựng, nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức bổ ích suốt q trình học tập, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện tốt thời gian học tập trường Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Võ Nguyễn Phú Huân Với tận tụy nhiệt tình, Thầy giúp tơi phát triển ý tưởng, tìm kiếm tài liệu thiết thực để địnhhướng nghiên cứu tốt Ngồi tơi khơng qn gửi lời cảm ơn đến tác giả tài liệu tham khảo mà tơi sử dụng để hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, cá nhân anh chị khóa ủng hộ động viên giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Luận văn thạc sĩ hoàn thành với nỗ lực thân, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong q Thầy, Cơ dẫn thêm để bổ sung kiến thức đường nghiên cứu học tập sau Xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày … tháng … năm 2022 HỌC VIÊN NGUYỄN PHẠM BÌNH TIẾN DŨNG TĨM TẮT Luận văn đánh giá việc sử dụng cọc xi măng đất việc xử lý đất yếu khu vực ven sông Thị Vải, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Đặc biệt việc áp dụng lớp phủ cứng bề mặt phía đầu cọc xi măng đất để nâng cao hiệu phương pháp xử lý Các thông số địa chất dựa hồ sơ khảo sát địa chất thực cơng trình, đồng thời u cầu liên quan đến độ lún dư, chuyển vị ngang, hệ số an toàn xem tiêu chí để đánh giá cho phương pháp Luận văn đánh giá vào hướng là: hệ số tập trung ứng suất độ lún cơng trình q trình thi cơng Hệ số tập trung ứng suất đánh giá thông qua phương pháp là: phương pháp giải tích, phương pháp phân tích kết từ số liệu trường theo phương pháp phần tử hữu hạn Từ kết giúp đánh giá hiệu phương pháp, yếu tố ảnh hưởng lớn đến phương pháp để từ có kinh nghiệm cho thiết kế tính tốn khác tương tự Độ lún cơng trình đánh giá thông qua kết quan trắc kết mô Kết so sánh đưa nhằm tìm thơng số đầu vào xác cho địa chất cơng trình Từ làm sở cho nghiên cứu liên quan sau ABSTRACT The thesis assess the using of cement deep mixing in soil improvement method at the Thi Vai river area, Ba Ria Vung Tau province In addition, wtih combining the hard surface cover above CDM to enhance the effec of this method The soil profile were based on geological survey at SP-PSA Terminal, beside that the request results were considerded such as: remain settlement, horizontal movement, safety factor, The main of research is focused to two ways: Stress concertration factor and the settlement during the constructiuon Stress concertration factor will be assessed to method: analytics analysis; monitoring data analysis and finite element method From these results, it will help us to assess the effect of CDM with hard surface cover and draw conclusions which will be used as past experiences and guidlines for next similar projects Settlement of this project will be assessed through method: monitoring data analysis and modelling method The comparison of results will be displayed to find the exactly input data, this will be establishmen for next research Mục lục CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Mở đầu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các giai đoạn phát triển việc sử dụng phương pháp trộn hóa học việc giữ ổn định cho 2.2 Chi tiết phương pháp trộn sâu 2.2.1 Phương pháp trộn khô 2.2.2 Phương pháp trộn ướt 2.3 Các cách bố trí cọc CDM 2.4 Khả chịu tải tới hạn cọc đơn 2.5 Tổng lún cọc CDM 2.6 Độ lún lệch 10 2.7 So sánh độ lún chuyển vị ngang có khơng có cọc CDM 11 2.7.1 Cách thức lún cọc CDM sử dụng để xử lý đất yếu 11 2.8 Hiệu ứng vòm 12 2.9 Phương pháp AliCC (Arch action Low improvement ratio Cement Column): DMM (Deep Mixing Method) lớp phủ xi măng bề mặt 16 2.9.1 Tính tốn bề dày cường độ lớp phủ xi măng 17 2.9.2 Tính tốn cường độ cọc CDM 20 2.9.3 Xác định chiều sâu đóng cọc CDM 20 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VIỆC XỬ LÝ NỀN CẢNG SP – PSA Ở KHU VỰC CÁI MÉP THỊ VẢI – BÀ RỊA VŨNG TÀU 23 3.1 Giới thiệu cơng trình 23 3.2 Điều kiện tự nhiên 24 3.2.1 Địa hình 24 3.2.2 Mực nước 24 3.2.3 Địa chất 24 3.3 Số liệu địa chất 25 3.3.1 Vị trí hố khoan 25 3.3.2 Công tác khoan lấy mẫu 26 3.3.3 Tổng hợp địa chất khu vực 26 3.4 Thiết kế chi tiết xử lý phương pháp AliCC 30 3.4.1 Tổng quan 30 3.4.2 Điều kiện thiết kế 30 3.4.3 Trình tự thi công 32 3.4.4 Thông số địa chất đất dùng thiết kế 33 3.4.5 Tính tốn thiết kế xử lý 34 3.4.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật AliCC 42 3.5 Quan trắc trường 44 3.5.1 Phạm vi quan trắc 44 3.5.2 Chi tiết thiết bị quan trắc Earth pressure cell 46 3.5.3 Kết quan trắc 47 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 61 4.1 Mơ hình hóa Plaxis 2D V8.5 61 4.1.1 Thông số đầu vào 61 4.1.2 Kết tính tốn 63 4.2 Mô hình hóa Plaxis 3D Foundation V2.1 66 4.2.1 Trường hợp 66 4.2.2 Trường hợp 74 4.2.3 Trường hợp 81 4.2.4 Trường hợp 85 4.3 Kết tính tốn từ giải tích quan trắc trường 96 4.3.1 Sự phân bố ứng suất 96 4.3.2 Kết phân tích lún 99 4.3.3 Kết thí nghiệm mẫu cọc xi măng 99 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 5.1 Kết luận 101 5.1.1 Ứng suất tác dụng 101 5.1.2 Độ lún 102 5.1.3 Cường độ cọc CDM 102 5.2 Kiến nghị 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 100 Hình 4.23: Kết quả trộn cho lớp phủ xi măng bề mặt (W/C = 1.0; 91 ngày) 4.3.3.2 Tổng hợp kết cường độ của cọc xi măng Theo kết tính tốn thiết kế cường độ tối thiểu khu ALiCC 970KPa, 770 KPa 690KPa; cường độ lớp xi măng phủ bề mặt 350KPa.Dựa vào thí nghiệm trộn phịng mà người thiết kế định hàm lượng trộn nước xi măng để đạt cường độ yêu cầu thiết kế Bảng 4-10: Kết thí nghiệm nén cho khu CDM giữ ổn định Chi tiết Đơn vị Giá trị Cường độ thiết kế kPa 350 Cường độ thí nghiệm trung bình thu kPa 1,073 Độ lệch chuẩn () kPa 419 Độ lệch % 39.0 quave-σ kPa 654 Bảng 4-11: Kết thí nghiệm nén cho khu vực ALiCC Chi tiết Đơn vị Giá trị Tải trọng khai thác kPa 20 30 65 Cường độ thiết kế kPa 690 770 970 Cường độ thí nghiệm trung bình thu kPa 1,570 1,350 1,712 Độ lệch chuẩn () kPa 478 370 478 Độ lệch % 30 27 28 quave-σ kPa 1,092 980 1,234 101 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.1.1 Ứng suất tác dụng Ứng suất tác dụng lên cọc đất theo quan trắc Earth pressure cell nhỏ so với tính tốn theo công thức Low et al, Terzaghi, tiêu chuẩn BS8006 phần mềm Plaxis Hệ số tập trung ứng suất theo mô phần mềm (Plaxis 2D 3D Foundation) theo quan trắc tương đương Kết công thức theo Low et al, Terzaghi, tiêu chuẩn BS8006 có kết gần với giá trị quan trắc Theo mô phần mềm Plaxis 2D 3D Foundation (trường hợp 1, 2) cường độ cọc lớn phân bố ứng suất rõ ràng (hiệu ứng vòm lớn) Theo kết phần mềm plaxis 3D (trường hợp 2) mơ hình mơ dành cho lớp đất yếu Soft Soil Creep model hay Hardening Soil khơng có khác biệt lớn.Vì vậy, sử dụng hai mơ hình để mơ lớp đất yếu tính tốn Theo kết trường hợp thay lớp xi măng bề mặt cát độ lún cơng trình tăng lên khoảng 62.5%, hệ số tập trung ứng suất giảm gần 47% Có khác biệt lớp phủ cứng bên phân phối áp lực bên lên cọc xi măng Điều cho thấy có lớp phủ xi măng bề mặt (phương pháp ALiCC) hiệu xử lý cao nhiều so với không sử dụng Theo kết trường hợp 4, khoảng cách cọc nhỏ độ lún cơng trình nhỏ ứng suất tác dụng lên đất lên cọc nhỏ Điều giải thích mật độ cọc dày áp lực bên truyền xuống phân bố lên nhiều cọc dẫn đến ứng suất tác dụng lên đầu cọc nhỏ Vì vậy, tùy theo điều kiện thiết kế yêu cầu mà chọn khoảng cách cọc cho hợp lý sử dụng cọc mật độ dày cường độ cọc xi măng thiết kế nhỏ lại 102 5.1.2 Độ lún Tổng độ lún theo tính tốn thiết kế, theo mơ phần mềm Plaxis 2D 3D, theo số liệu quan trắc có sai lệch khơng đáng kể Các giá trị thỏa mãn yêu cầu thiết kế nhỏ 100 mm Độ lún lệch cọc đất xung quanh theo quan trắc khoảng 10 – 15mm Kết mô từ phần mềm Plaxis 3D có kết tương tự 5.1.3 Cường độ cọc CDM Theo kết nén mẫu cường độ CDM thực tế lớn cường độ thiết kế khoảng 30% 5.2 Kiến nghị Hướng nghiên cứu cần xem xét tương tác cọc CDM đất xung quanh Nghiên cứu khác biệt cường độ mẫu trộn phòng mẫu trường Xem xét cách bố trí cọc hình thoi hay hình tam giác có khác biệt so với bố trí theo hình vng So sánh dùng lớp phủ cứng xi măng đầu cọc dùng vải địa kỹ thuật đầu cọc hiệu khác biệt Tùy vào điều kiện tự nhiên kinh tế mà lựa chọn phương pháp xử lý đất yếu cho phù hợp 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn (2005) “Nền Móng”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM Châu Ngọc Ẩn(2004) “Cơ học đất”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM Trần Quang Hộ (2008) “Công trình đất yếu”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Tp.HCM Nguyễn Minh Tâm (2006) “Ổn định của trụ đất trộn xi măng bên dưới nền đường”, Bài giảng Bợ mơn Địa – Nền móng, Khoa Kỹ tḥt Xây dựng Nguyễn Minh Tâm (2006) “The behavior of DCM columns under highway embankments by finite element analysis”, Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy Brom et al (1984) “A review of hydrological investigations for deep coal mines, with special reference to petrophysical methods”, International journal of mine water volume 3, pages19–34 Nguyễn Minh Tâm, Trần Xuân Thọ (2009) “Đánh giá hiệu ứng vòm ở nền đường được hổ trợ cột đất trộn sâu” Tiêu chuẩn xây dựng 385:2006 “Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng” Kitazume et al (2002) “The Deep Mixing Method: Principle, design and contruction” CRC press, Taylor and Francis group 10 D.T.Bergado, G.A.Lorenzo & Duangchan (2005) “Consolidation Settlement of Reinforced Embankment on Deep Mixing Cement Piles” Geotechnical Engineering, Volume: 36, Issue Number: 11 D.T.Bergado & Taweephong Suksawat (2011) “Numerical Simulations and Parametric Study of SDCM and DCM Piles under Full Scale Axial and Lateral Loads as well as under Embankment Load”.Computers and Geotechnics, Volume 38, Issue 3, Pages 318-329 12 P.Jamsawang, D.T.Bergado, P.Voottipruex & W.Cheang (2011), “Behavior and 3D Finite Element Simulation of Stiffened Deep Cement Mixing (SDCM) Pile Foundation under Full Scale Loading”Soils and Foundations, Volume 51, Issue 2, Pages 307-320 13 N.H.Minh & D.T.Bergado (2006)“Numerical Modeling of A Full Scale Reinforced Embankment on Deep Mixing Cement Piles” Asian Institute of Technology 14 D.T.Bergado, C.Taechakumthorn, G.A.Lorenzo & H.M.Abuel-Naga (2006), “Stress-Deformation Behavior under Anisotropic Drained Triaxial Consolidation 104 of Cement-Treated Soft Bangkok Clay”, Soils and Foundations, Volume 11, Issue 2, Pages 107-120 15 Kitazume, (2006) “Stability of Group Column TypeDeep Mixing Improved Groundunder embankment Loading”, Soil and Foundations, Volume 21, Pages 50 -62 16 Terzaghi (1943) Theoretical Soil Mechanics, pp 67-76 Jonh Willy and Sons 17 Broms, B (1984), Stabilization of Soil with Lime Columns Design Handbook, Lime Column AB, Kungsbacka Sweden, third edition 18 H.-G Kempfert (2008), Lateral spreading in basal reinforced embankments supported by pile-like elements 19 Miki, H and Nozu, M 2004 Design and numerical analysis of road embankment with low improvement ratio Deep Mixing method,Geotechnical Engineering for Transportation Projects, Vol 2,1935-1402 20 British Standard, code of practice of strengthened/ reinforced soils and other fills, chapter BS 8006, 1995 pp 135-154 21 Petchgate, K and Tungboonterm, P (1990), Installation of lime columns and their performance, Proceedings of the 10th Southeast Asian Geotechnical Conference, Taipei, 1, pp 121–124 105 Tác giả có báo đăng Tạp chí Xây Dựng Việt Nam Kiểm tra turnitin luận văn thạc sĩ by Dung Nguyen Pham Binh Tien Submission date: 01-Oct-2021 11:26AM (UTC+0700) Submission ID: 1661279368 File name: LVThS_Nguyen_Pham_Binh_Tien_Dung.pdf (15.41M) Word count: 16549 Character count: 68795 Kiểm tra turnitin luận văn thạc sĩ ORIGINALITY REPORT 20 % SIMILARITY INDEX 17% INTERNET SOURCES 8% PUBLICATIONS 6% STUDENT PAPERS PRIMARY SOURCES tailieu.vn 4% luanvan.co 3% VNUA 1% xdv.vn 1% Submitted to Vietnam Maritime University 1% luanvan.net.vn 1% Submitted to Asian Institute of Technology 1% xaynhatrongoi24h.com.vn 1% www.docstoc.com Internet Source Internet Source Publication Internet Source Student Paper Internet Source Student Paper Internet Source Internet Source