THÔNG TIN TÀI LIỆU
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TIỂU LUẬN MÔN HỌC HỌC PHẦN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT TỔNG HỢP MÃ HỌC PHẦN: 8040507 Đề tài: Hãy lựa chọn thiết kế giải pháp xử lý đường đất yếu cho kiểu cấu trúc đất yếu GIẢNG VIÊN: PGS TS NGUYỄN HUY PHƯƠNG HỌC VIÊN: TRẦN BẢO LONG NGÀNH HỌC: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT (ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH) MÃ HỌC VIÊN: 21142000002 KHĨA: 2021-2023 (K42) Hà Nội 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TIỂU LUẬN MÔN HỌC HỌC PHẦN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT TỔNG HỢP MÃ HỌC PHẦN: 8040507 Đề tài: Hãy lựa chọn thiết kế giải pháp xử lý đường đất yếu cho kiểu cấu trúc đất yếu GIẢNG VIÊN: PGS TS NGUYỄN HUY PHƯƠNG HỌC VIÊN: TRẦN BẢO LONG NGÀNH HỌC: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT (ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH) MÃ HỌC VIÊN: 21142000002 KHÓA: 2021-2023 (K42) Hà Nội 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ĐỀ TIỂU LUẬN: Hình 1: Mặt cắt ngang đoạn tuyến đường PHẦN ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG, ĐẤT NỀN VÀ DỰ BÁO VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CHO NỀN ĐƯỜNG Các thông số kỹ thuật đường đắp tuyến đường Xác định tải trọng tính toán đường Vấn đề ổn định lún trồi .8 Vấn đề ổn định trượt cục 10 Vấn đề biến dạng lún đường 12 5.1 Xác định độ lún cuối đất 12 5.2 Tính lún theo thời gian .17 PHẦN THIẾT KẾ GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁT NỀN YẾU 20 2.1 Thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp gia tải trước 20 2.1.1 Nguyên lý phương pháp 20 2.1.2 Quá trình cố kết 20 a Sơ đồ tính lún 20 b Diện tích cố kết .22 c Tốc độ có kết 24 2.1.3 Tính tốn thiết kế 24 a Lựa chọn bấc thấm 24 b Tính tốn 24 2.2 Thiết kế gia cố đất yếu giải pháp cọc đất xi măng (ĐXM) .28 2.2.1 Nguyên lý chung 28 2.2.2 Các yếu tố kỹ thuật .28 NHẬN XÉT CHUNG .33 KẾT LUẬN .35 Tài liệu tham khảo 36 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận LỜI MỞ ĐẦU Đất yếu đối tượng khó khăn phức tạp cho công tác xây dựng nhiều nước giới, có Việt Nam Trên lãnh thổ Việt Nam, nước ta có nhiều kiểu địa hình, địa mạo khác trải dài từ địa đầu Móng Cái Mũi Cà Ma; từ đồng ven biển, vùng trung du đến miền núi Chính cấu tạo địa hình địa mạo yếu tố quan trọng định nên cấu trúc địa chất, đặc biệt có tác động đến q trình địa chất - địa chất cơng trình Trong số góp phần hình thành nên đồng Sơng Hồng, Sông Mê Kông hay đồng ven biển miền Trung; lãnh thổ thường phân bố loại đất yếu với nhiều nguồn gốc khác gây khó khăn cho việc phát triển xây dựng, đặc biệt cơng tác móng Vậy u cầu đặt ra: cần phải có biện pháp kỹ thuật vật liêu địa kỹ thuật phục vụ cho việc thi cơng cơng trình xây dựng loại đất yếu Nhưng phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đồng thời phải phù hợp tính kinh tế Các nhà giáo, nhà khoa học đưa giải pháp thích hợp để thực cơng tác xây dựng Trong PGS.TS Nguyên Huy Phương PGS.TS Tạ Đức Thịnh có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học giáo trình để giảng dạy kỹ thuật xử lý đất yếu vật liệu Địa kỹ thuật; phục vụ cho công tác nghiên cứu, ứng dụng chúng hiệu vào thực tế xây dựng cơng trình đất yếu an toàn kinh tế Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Sau thời gian học tập nghiên cứu môn học: Kỹ thuật xử lý đất yếu vật liệu xây dựng tổng hợp, hướng dẫn, giảng dạy PGS TS Nguyên Huy Phương học viên viết tiểu luận: Hãy lựa chọn thiết kế giải pháp xử lý đường đất yếu cho kiểu cấu trúc đất yếu Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận ĐỀ TIỂU LUẬN: Hãy lựu chọn thiết kế giải pháp xử lý đường đất yêu cho đoạn I đoạn II kiểu cấu trúc đất yếu gồm 02 lớp: Lớp 1: Sét dẻo, trạng thái dẻo chảy, tiêu lý cho bảng Lớp 2: Sét dẻo, trạng thái nửa cứng, tiêu lý cho bảng Nhiệm vụ: Thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp gia tải trước cho đoạn (hi = 20m), thời gian thi công 18 tháng Thiết kế xử lý đất yêu cọc đất xi măng cho đoạn (hi = 10m), thời gian thi công tháng Biết xử lý đất yếu cọc đất xi măng (ĐXM) với hàm lượng 250 kg/1m3 đất, giá trị cường độ kháng nén trục qu = 800 Kpa (8,00 kG/cm 2), mô đun đàn hồi cọc ĐXM lấy bằng: E50 = 50qu = 400 kG/cm2 Đường đắp có kích thước sơ đố hình 1, cát đắp cát hạt trung, đầm chặt có ɣ = 1,90 T/m3, E0 = 250 kG/cm, φ = 330, C = Bđ = 25 m Hđ = 2.0 m (Đoạn I) Hđ = 5.0 m (Đoạn II) Hình 1: Mặt cắt ngang đoạn tuyến đường Bảng tổng hợp tiêu lý lớp lớp sau: Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Bảng1 Tổng hợp têu lý lớp TT Tên tiêu Thành phần hạt, P%: Nhóm cát Nhóm sét Giá trị tiêu Kí hiệu đơn vị P % % 16.6 35.2 42.8 chuẩn Độ ẩm tự nhiên W % Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1.79 Khối lượng thể tích tự nhiên khơ γw g/cm 1.25 Khối lượng riêng Δ g/cm3 2.717 Hệ số rỗng tự nhiên eo - 1.174 Độ lỗ rỗng n % 54 Độ bão hòa S % 99 Độ ẩm giới hạn chảy WL % 57.3 10 Độ ẩm giới hạn dẻo W % 26.6 P 11 Chỉ số dẻo IP % 30.7 12 Độ sệt IS - 0.88 Thí nghiệm nén trục (CU) φcu độ 8017’ Góc ma sát Cu kG/cm2 0.98 Lực dính kết đơn vị φ’ độ 16005’ Góc ma sát hữu hiệu C’ kG/cm2 0.84 Lực dính kết hữu hiệu φcu độ 8017’ φu độ 00 kG/cm2 0.96 cm2/s 0.402 13 Thí nghiệm nén trục (UU) Góc ma sát 14 Lực dính kết đơn vị Cu Thí nghiệm nén cố kết 15 Hệ số cố kết Cv*10-7 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Chỉ số nén Cc 0.92 Chỉ số nở Cr 0.10 Áp lực tiền cố kết Gv kG/cm Ký hiệu Đơn vị 0.76 Bảng2 Tổng hợp têu lý lớp TT Chỉ tiêu Giá trị tiêu chuẩn Nhóm cát 27.6 Nhóm bụi 45.0 P % Độ ẩm tự nhiên W % Khối lượng thể tích tự nhiên Khối lượng thể tích tự nhiên khơ Nhóm sét 27.5 23.8 γw g/cm 1.99 γw g/cm3 1.61 Δ g/cm3 2.697 eo - 0.677 S % 96 WL % 38.9 WP % 20.6 10 Chỉ số dẻo IP % 18.3 11 Độ sệt IS - 0.18 Khối lượng riêng Hệ số rỗng tự nhiên Độ bão hòa Độ ẩm giới hạn chảy Độ ẩm giới hạn dẻo Thí nghiệm cắt phẳng 12 Góc ma sát φ độ 9052’ Lực dính kết C kG/cm2 54.9 Nén nhanh 13 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 170 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.025 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận PHẦN ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT TUYẾN ĐƯỜNG, ĐẤT NỀN VÀ DỰ BÁO VẤN ĐỀ ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH CHO NỀN ĐƯỜNG Các thơng số kỹ thuật đường đắp tuyến đường Để tính toán thiết kế giải pháp xử lý đất yếu cần thông số quy mô tải trọng, kích thước tuyến đường với thơng số kỹ thuật sau : Các lớp đất yếu có chiều dày lớn nên xây dựng sử dụng cơng trình xảy vấn đề ĐCCT sau: - Tải trọng thiết kế: H30-XB80 - Bề rộng mặt đường Bđ = 25m - Hệ số mái dốc: 1: m = 1:1 - Chiều cao đắp tim đường Hđ = 2,0m (Đoạn I) - Chiều cao đắp tim đường Hđ = 5,0m (Đoạn II) Đất đắp có tiêu lý sau: + Khối lượng thể tớch: γ = 1,9 T/m3 + Góc ma sát trong: φđ = 33o + Lục dính kết: C = T/m2 Vấn đề ổn định cường độ đường đất yếu Vấn đề ổn định trượt mái dốc taluy đường đắp Vấn đề biến dạng lún Xác định tải trọng tính tốn đường Mục đích xác định tải trọng tính tốn để kiểm tra ổn định dự báo lún phần đất đắp đất yếu Tải trọng tính tốn bao gồm: - Tải trọng đắp; - Tải trọng xe cộ: Theo tiêu chuẩn 22TCN 262 - 2000, tải trọng xe cộ tải trọng số xe nặng tối đa lúc đỗ kín khắp bề rộng đường phân bố 1m chiều dài đường Tải trọng quy đổi tương đương thành lớp đất có chiều cao hx xác định theo công thức sau: hx n.G B.l (1.1) Trong đó: G: trọng lượng xe (chọn xe nặng nhất), tấn; Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận n: số xe tối đa xếp bề rộng phạm vi đường; : khối lượng thể tích đất đắp đường, T/m3; l: phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc; Bảng Quan hệ tải trọng xe phạm vi phân bố tải trọng theo hướng dọc xe G (tấn) 13 30 80 l (m) 4,2 6,6 4,5 l e/2 b d b e/2 Hình Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đất yếu Bo: bề rộng phân bố ngang xe xác định theo sơ đồ 2.2 Bo = n.b+ (n-1)d+e (1.2) Bảng Quan hệ loại xe khoảng cách hai bánh xe Loại xe Ơ tơ Xe xích b (m) 1,8 2,7 Trong đó: b: khoảng cách hai bánh xe (m); d: khoảng cách ngang tối thiểu xe, thường lấy d= 1,3 (m); e: bề rộng lốp đôi hay vệt bánh xích, thường e = 0,5÷0,8 (m); n: số lượng xe chọn tối đa phải đảm bảo B tính theo cơng thức nhỏ bề rộng đường Chọn: n = (chiếc); b = 1,8 (m); d = 1,3 (m); e = 0,7 (m) Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Trong đó: U: áp lực lỗ rỗng dư trung bình điểm vào thời điểm bất kỳ; r: Khoảng cách hướng tâm điểm xem xét, từ tâm trụ đất tiêu nước; Ch: Hệ số kết ngang; Với trường hợp tiêu nước hướng tâm, lời giải Barron (1948) điều kiện lý tưởng (không bị xáo động sức cản giếng) sau: Xác định độ cố kết theo phương ngang: Uh= 1-exp( 8Th F (n ) Fs Fr ) Trong số hạng công thức xác định sau: Th: nhân tố thời gian theo phương ngang Th= Ch.t D2 Trong đó: D đường kính ảnh hưởng bấc thấm Ch hệ số cố kết theo phương ngang, lấy Ch= 2,5.Cv F(n): nhân tố ảnh hưởng khoảng cách bấc thấm F(n) = n2 3n ln(n) n2 n2 D Với n= d w Nếu n2>>1, tính F(n) theo cơng thức F(n)= ln(n)-3/4 Fs: nhân tố xét đến ảnh hưởng xáo động đến đất đóng bấc thấm k d F s h 1 ln s ks d Trong đó: kh tỷ số hệ số thấm theo phương ngang trước sau đóng ks bấc thấm, thường xác định theo quan hệ: k h kh C h 2 5 ks kv C v ds đường kính tương đương vùng đất bị xáo động xung quanh bấc thấm Thực tế thường dùng ds/dw= 2÷3 Fr: Nhân tố xét đến sức cản bấc thấm: Fr = k H h qw Với: H chiều dài tính tốn bấc thấm 22 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận qw- Khả thoát nước bấc thấm ứng với gradient thuỷ lực lấy theo chứng xuất xưởng bấc thấm, (m 3/s) Thực tế tính tốn đất yếu loại sét thường lấy tỷ số: kh 0.00001 0.001 m qw Tỷ số Barron: n = De/dw Với: t: thời gian cố kết Ch: hệ số cố kết theo phương ngang; Dw: đường kính tương đương trụ đất De: đường kính ảnh hưởng trụ đất tương đương; Xác định độ cố kết theo phương thẳng đứng θv (dọc trục) Độ cố kết θv phụ thuộc vào nhân tố thời gian Tv,Tv xác định sau: Tv = (Cvtb)t/H2 Tong đó: Cvtb: Hệ số cố kết trung bình theo phương thẳng đứng lớp đất yếu phạm vi chiều sâu chịu nén Ha; Cvtb= (Ha2)/[∑hi/√(Cvi]2 Với: hi: chiều dài lớp đất yếu nằm phạm vi vùng chịu nén Ha; Cv: Hệ số cố kết thẳng đứng lớp đất yếu thứ I; H: chiều sau nước có kết theo phương thẳng đứng.Nếu có mặt nước phía H = Ha, cịn có hai mặt nước thìH = Ha/2 b Diện tích cố kết Với tiêu nước hướng tâm lý thuyết cố kết coi đất tiêu nước thiết bị tiêu nước thẳng đứng có mặt cắt ngang hình trịn Đường kính tương đương thiết bị tiêu nước dạng dải đường kính thiết bị tiêu nước hình trịn có hiệu suất tiêu nước hướng tâm lý thuyết thiết bị tiêu nước dạng dải Hansbo (1979) đề nghị dùng cơng thức tính đường kính tương đương bấc thấm sau: dw = 2(a+b))/π 23 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Sau đó, năm 1986 phương pháp phần tử hữu hạn Rixner đưa cách tính đường kính tương đương Hansbo xác nhận là: dw = (a+b)/2 Trong đó: a: chiều rộng mặt cắt ngang bấc thấm; b: chiều dài mặt cắt ngang bấc thấm Hình Sơ đồ mặt cắt ngang bấc thấm Vùng ảnh hưởng thiết bị tiêu nước bấc thấm; Bố trí thiết bị tiêu nước thẳng đứng bấc thấmtheo hai sơ đồ tính hình vng hay tam giác đều; + Bố trí theo sơ đồ hình vng, có đường kính ảnh hưởng De là: De = 1,13X + Bố trí theo sơ đồ hình tam giác có đường kính ảnh hưởng De là: De = 1,05X Trong đó: De: đường kính đới ảnh hưởng bấc thấm bấc thấm, cm X: khoảng cách tâm bấc thấm nằm cạnh nhau, cm Hình Sơ đồ bố trí bấc thấm theo sơ đồ tam giác (trái) sơ đồ hình vng (phải) 24 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận c Tốc độ có kết Mục đích cơng tác gia cường đất sét bão hịa nước bấc thấm nhằm đạt mức độ cố kết yêu cầu khoảng thời gian xác định Với thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với gia tải trước, tổng mức độ cố kết θ, kết kết hợp hiệu tiêu nước theo phương ngang (hướng tâm) tiêu thẳng đứng (dọc trục) Carilli (1942) đưa công thức sau: U = – (1 - Uh)*(1 - Uv) Trong đó: Uh: Độ cố kết theo phương ngang (hướng tâm) Uv: Độ cố kết theo phương đứng (dọc trục) 2.1.3 Tính tốn thiết kế a Lựa chọn bấc thấm Hiện thị trường có nhiều loại bất thấm có chất lượng khác nhiều nước sản xuất như: Hàn Quốc, Đài Loan, Hà Lan,… Viện Kỹ thuật châu Á thử nghiệm đưa khuyến cáo loại tốt Hà Lan sản xuất với tiêu chuẩn kỹ thuật sau: + Kích thước 100*32mm + Trọng lượng đơn vị 73g/m + Cường độ chịu kéo 2,03kN + Độ giãn dài với áp lực 0,5 kN %; đứt 25% + Khả thoát nước với áp lực 300 kN/m2 qw = 52 * 10-6m3/s với áp lực 200 kN/m2 = 49 * 10-6m3/s + Hệ số thấm vỏ bọc K = 0,09m/s b Tính tốn Để chọn phương án bố trí bấc thấm hợp lý, ta tính tốn độ cố kết ba phương án bố trí khác sau so sánh phương án hợp lý ba phương án tính Cả ba phương án bố trí theo mạng lưới tam giác, sơ đồ tam giác cho cố kết thiết bị tiêu nước đồng Phương án + Khoảng cách tim bấc thấm X = 1m + Chiều sâu cắm bấc thấm h = 20 m 25 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận + Đường kính tương đương thiết bị tiêu nước hình trịn: dw = (10 + 3,2)/2 = 5,16 cm + Đường kính ảnh hưởng bấc thấm: De = 1,05*1 = 1,05m = 105 cm + Tỷ số Barron: n = 20,35 Hệ số cố kết theo phương: Cv = 0,402 * 10-3cm2/s Ch = 2Cv = 0,804 * 10-3cm2/s Cố kết theo phương thẳng đứng Uv = F(Tv) với yêu cầu công trình thời gian 18 tháng = 540 ngày = 46656000 giây + Nhân tố theo phương thẳng đứng Tv = 0,402 * 10-3 * 46656000/(2000)2 = 0,005 Tra bảng B.1 (TCVN 9355 - 2012), ta Uv = 0,086; + Nhân tố theo phương ngang Th = (0,804 * 10-3 * 46656000)/(105)2 = 3,4 ;n= = 20,3 F(n) = 2,3 = (2-1)*ln(2) = 0.69 = (2/3)*3.14*10^2*0.00001 = 0.0021 Vậy độ cố kết theo phương ngang: Uh = 1- exp[-8 * 3,4/2,3+0.69+0.0021] = Độ cố kết chung: U = 1- (1 - 1)*(1 - 0,086) = Vậy độ lún có kết sau xử lý bấc thấm là: St = S*U = 3,19 * = 3,19 m Độ lún lại sau xử lý là: S - St = 3,19 - 3,19 = m (đạt yêu cầu) Phương án 26 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận + Khoảng cách tim bấc thấm X = 1,5 m + Chiều sâu cắm bấc thấm h = 20 m + Đường kính tương đương thiết bị tiêu nước hình trịn: dw = (10 + 3,2)/2 = 5,16 cm + Đường kính ảnh hưởng bấc thấm: De = 1,05x 1,5 = 1,575m = 157,5 cm + Tỷ số Barron: n = 30,52 Hệ số cố kết theo phương: Cv = 0,402 * 10-3cm2/s Ch = 2Cv = 0,804 * 10-3 cm2/s Cố kết theo phương thẳng đứng Uv = F(Tv) với u cầu cơng trình thời gian 18 tháng = 540 ngày = 46656000 giây + Nhân tố theo phương thẳng đứng Tv = 0,402 * 10-3* 46656000/(2000)2 = 0,005 Tra bảng ta có độ cố kết theo phương thẳng đứng Uv = 0,086; + Nhân tố theo phương ngang Th = (0,804 * 10-3 * 46656000)/(157,5)2 = 1,51 ;n= = 30,5 F(n) = 2,7 = (2-1)*ln(2) = 0.69 = (2/3)*3.14*10^2*0.00001 = 0.0021 Vậy độ cố kết theo phương ngang: Uh = - exp[(-8 * 1,51)/(2,7+0.69+0.0021)] = 0,97 Độ cố kết chung: U = - (1 - 0,97)*(1 - 0,086) = 0,97 Vậy độ lún có kết sau xử lý bấc thấm là: St = S*U = 3,19 * 0,97 = 3,09 m Độ lún lại sau xử lý là: S - St = 3,19 - 3,09 = 0,1m (không đạt yêu cầu) 27 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Phương án + Khoảng cách tim bấc thấm X = 1,5 m + Chiều sâu cắm bấc thấm h = 10 m + Đường kính tương đương thiết bị tiêu nước hình trịn: dw = (10 + 3,2)/2 = 5,16 cm + Đường kính ảnh hưởng bấc thấm: De = 1,05x 1,5 = 1,575m = 157,5 cm + Tỷ số Barron: n = 30,52 Hệ số cố kết theo phương: Cv = 0,402 * 10-3cm2/s Ch = 2Cv = 0,804 * 10-3 cm2/s Cố kết theo phương thẳng đứng Uv = F(Tv) với u cầu cơng trình thời gian 18 tháng = 540 ngày = 46656000 giây + Nhân tố theo phương thẳng đứng Tv = 0,402 * 10-3* 46656000/(1000)2 = 0,019 Tra bảng ta có độ cố kết theo phương thẳng đứng Uv = 0,16; + Nhân tố theo phương ngang Th = (0,804 * 10-3 * 46656000)/(157,5)2 = 1,51 ;n= = 30,5 F(n) = 2,7 = (2-1)*ln(2) = 0.69 = (2/3)*3.14*10^2*0.00001 = 0.0021 Vậy cố kết theo phương ngang: Uh = - exp[(-8 * 1,51)/(2,7+0.69+0.0021)] = 0,97 Độ cố kết chung: U = - (1 - 0,97)*(1 - 0,16) = 0,97 Vậy độ lún có kết sau xử lý bấc thấm là: St = S*U = 3,19 * 0,97 = 3,094 m 28 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Độ lún lại sau xử lý là: S - St = 3,19 - 3,094 = 0,096m (không đạt yêu cầu) => Vậy, ta lựa chọn phương án 2.2 Thiết kế gia cố đất yếu giải pháp cọc đất xi măng (ĐXM) 2.2.1 Nguyên lý chung Phương pháp trộn sâu dùng chất kết dính tạo thành cọc đưa từ khoảng năm 1960 Nhật Bản, sau phát triển mạnh Công nghệ phát triển mạnh Thuỵ Điển, Hà Lan, Trung Quốc, Mỹ, nước Đông Nam Á Khi khoan vào đất nhờ thiết bị trộn đặc biệt gắn phía cần khoan mà xi măng đưa vào đất, trộn với đất tạo trụ Đ-XM sau rút cần khoan thiết bị trộn lên Kết làm cho cường độ chóng cắt đất gi cố tăng lên, biến dạng giảm 2.2.2 Các yếu tố kỹ thuật Số liệu thiết kế đầu vào: 1.1 Thông số cọc đất xi măng + Đường kính cọc d (m) = 1.0; + Tiết diện ngang cọc Acol (m2) = 0,79; + Kích thước khu vực xử lý B (m) = 35; L (m) = 18; + Chiều dài cọc lớp đất yếu D (m) = 10,0; + Khoảng cách cọc s (m) = 3,0; + Cường độ kháng cắt vật liệu cọc τc (T/m2) = 75,0; + Cường độ kháng nén vật liệu cọc (T/m2) = 150,0; 1.2 Tải trọng + Tổng tải trọng phân bố tác dụng lên (T/m2) p = 12,6 Tính tốn cọc đất xi măng 2.1 Thơng số tính tốn cọc đất xi măng * Cường độ kháng cắt gia cố tính: Ctb = Cu*(1-a) + a*Cc Trong đó: Cu: Sức kháng cắt đất, tính theo phương pháp trọng số cho nhiều lớp; Cu = 0,098 kG/cm2 = 0,98 T/m2 29 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Cc = qu: Sức kháng cắt cọc qu = kG/cm2 = 80 T/m2 a: Tỷ diện tích, a = n*Ac/Bs n: Số cọc/1 mét chiều dài khối đắp; Ac: diện tích cọc; Bs: chiều rộng khối đắp; n = 153 cọc; Chọn đường kính cọc D = 1,0m; Ac = π*r2 = 3.14*0.52 = 0,79 m2; a = 153*0,079/18 = 0,667 Thay vào công thức ta được: Ctb = Cu*(1-a) + a*Cc = 0,98 *(1 – 0,667) + 0,667*80 = 53,69 T/m2; * Modul đàn hồi tương ứng (Eeq) khối xử lý tính theo cơng thức: Eeq = Ecol *a + (1-a)* Esoil = 981 (T/m2) Trong đó: Ecol: Modul đàn hồi cọc đất xi măng, Ecol = 50*Cc = 50*80 = 4000 (T/m2); Esoil: Modul biến dạng đất yếu, Esoil = 250*Cu= 250*0,98 = 245 (T/m2); 2.2 Kiểm tra điều kiện ổn định 2.2.1 Cường độ chịu tải bề mặt khối xử lý * Cường độ chịu tải đất yếu xung quanh cọc đất xi măng: Chỉ tiêu lý đất yếu: + Dung trọng tự nhiên γw = 1,79 (T/m2); + Lực dính kết C1 = 0,98 (T/m2); + Góc ma sát trong: φ = 8017’ Cường độ chịu tải đất yếu (Rn) xác định theo cơng thức: Trong đó: + Dung trọng tự nhiên γw = 1,79 (T/m2); + Chiều rộng móng tính tốn B = 3,5 m; + Chiều sâu móng tính tốn D = 2,0 m; + Lục dính kết C = 0,98 (T/m2); + Hệ số an toàn FS = 2; + Nγ, Nq, Nc: hệ số phụ thuộc góc ma sát đất; Với φ = 8017’ => Nγ = 1,10; Nq = 2,03; Nc = 7,46 Thay vào công thức ta được: 30 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận qa = 9,01 (T/m2) * Áp lực phân bố tác dụng lên đầu cọc đất xung quanh xác định theo công thức: Thay vào công thức ta σcol = 18,32 (T/m2) σsoil = 1,12 (T/m2) Ta có b ng ả so sánh kêất sau: Áp lực phân bố (T/m2) Cường độ chịu tải (T/m2) 1,12 9,01 Đạt Cọc đất xi măng 18,32 150 2.2.2 Cường độ chịu tải đất phía khối xử lý Đạt Đất xung quanh Kiểm tra Chỉ tiêu lý đất phía khối xử lý: + Dung trọng tự nhiên γ2 = 1,99 (T/m2); + Lục dính kết C = 0,549 (T/m2); + Góc ma sát trong: φ = 9052’ Cường độ chịu tải đất phía xác định theo cơng thức: Trong đó: + Dung trọng tự nhiên γ1 = 1,79 (T/m2); + Chiều rộng móng tính tốn B = 11,5 m; + Chiều sâu móng tính tốn D = 10,0 m; + Hệ số an toàn FS = 2; + Nγ, Nq, Nc: hệ số phụ thuộc góc ma sát đất; Với φ = 9052’ => Nγ = 1,10; Nq = 2,03; Nc = 7,46 Thay vào công thức ta được: qa = 26,51 (T/m2) Ta có b ng ả so sánh kêất sau: 31 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Áp lực phân bố (T/m2) Cường độ chịu tải (T/m2) 1,12 26,51 Đất xung quanh Kiểm tra Đạt 2.3 Kiểm tra điều kiện biến dạng Độ lún tổng cộng (S) gồm độ lún khối gia cố (S1) độ lún phần đất khối gia cố (S2): S = S1 + S2 * Độ lún xử lý cọc đất xi măng: Độ lún S1 tính: Trong đó: q: Tải trọng cơng trình truyền lên khối gia cố (kN); H: Chiều sâu gia cố (m); a: Tỷ diện tích, a = n*Ac/B*L n: Tổng số cọc; Ac: Diện tích tiết diện cọc; B, L: Kích thước phần gia cố; Ecol: Modul đàn hồi cọc đất xi măng, Ecol = 100*Cc = 50*80 = 4000 (T/m2); Esoil: Modul biến dạng đất yếu, Esoil = 250*Cu= 250*0,98 = 245 (T/m2); Ta có số sau: H = 10m; Ac = π*r2 = 3.14*0.52 = 0,79 m; B = 18m; L = 35m; n = 153 cọc; a = 153*0,79/18*35 = 0,192; q = 12,6 T/m2 Thay vào công thúc ta có: S1 = 0,130m = 130mm * Độ lún cố kết đất xử lý Độ lún cố kết theo thời gian S1(t) đất xử lý tính theo cơng thức: 32 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Trong đó: U: Độ cố kết theo thời gian; Ch: Hệ số cố kết theo phương ngang đất nền; t: Thời gian lún cố kết; R: bán kính ảnh hưởng cọc, R = 0,6s; s: Khoảng cách tâm cọc đất xi măng; n = R/r (r bàn kính cọc đất xi măng); LD: Chiều dài thoát nước nửa chiều dày lớp xử lý có lớp cát nước phía dưới; Ks: Hệ số thấm đất nền; Kc: Hệ số thấm cọc đất xi măng, Kc = 200*Ks cọc đất xi măng thi công phương pháp trộn ướt Kêất qu tnh ả toán đ lún ộ theo th i ờgian c aủnêền đấất x ửlý sau tháng nh sau: t LD s R r STT (ngày) (m) (m) (m) (m) 1.8 0.5 15 1.8 0.5 30 1.8 0.5 45 1.8 0.5 60 1.8 0.5 90 1.8 0.5 120 1.8 0.5 150 1.8 0.5 180 1.8 0.5 n Ks/Kc 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 3.6 0.005 Ch (m2/ngày) f(n) 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 0.683 0.007 S1 S1(t) U (mm) (mm) 0.000 130 0.0 0.043 130 5.6 0.084 130 11.0 0.124 130 16.1 0.161 130 21.0 0.232 130 30.2 0.296 130 38.7 0.356 130 46.4 0.410 130 53.5 S2: tính theo phương pháp cộng lún lớp (TCVN 9362-2012), trước chưa xử lý đất yếu 33 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận B ng ả9 B ng ảtnh lún cốấ kêất t ại tm nêền đ ường t ại đo ạn II Độ sâu Hi (m) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 (m) 1 1 1 1 1 σz z/b’ K0 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.029 0.97 0.97 0.96 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9 σbt (T/m2) (T/m2) 7.57 19.32 7.57 21.25 7.57 23.18 7.49 25.12 7.49 27.05 7.41 28.98 7.33 30.91 7.25 32.84 7.18 34.78 7.10 36.71 Tổng độ lún S2 (m) σc (T/m2) 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 Cc Cr 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 0.025 e Sc (m) 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.677 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.07 S2 = 0.07m = 70mm; Vậy độ lún tổng cộng sau thi công phương pháp cọc Đ - XM: (S) = S1 + S2 = 130 + 70 = 200mm 2.4 Đánh giá: * Về ổn định: Nền đất sau xử lý cọc đất xi măng thoả mãn yêu cầu ổn định * Về biến dạng lún: + Độ lún S1 khối xử lý 130 mm Độn lún S1 đất xử lý cọc đất xi măng kéo dài thời gian đạt 41% sau tháng + Độ lún S2 đất phía 70 mm NHẬN XÉT CHUNG Trên sở phân tích thiết kế giải pháp gia cố như: - Phương pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước: làm tăng nhanh tốc độ cố kết đất nhờ đường thoát nước thẳng đứng, thi công nhanh, khả sức chịu tải đất nâng cao, độ biến dạng giảm - Phương pháp cọc Đ-XM: làm cho đất tăng cường độ chống cắt biến dạng giảm Trong thiết kế giải pháp xử lý đường, vào khuyết điểm giải pháp (bấc thấm – kết hợp gia tải trước, cọc đất xi măng) kết hợp với đánh giá cơng trình Nên chọn phương pháp bấc thấm kết hợp với gia tải trước kinh tế 34 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận KẾT LUẬN Trãi qua thời gian học tập nghiên cứu, hướng dẫn giảng dạy tận tình PGS.TS Nguyễn Huy Phương, giúp cho học viên tiến cận với giải pháp khoa học cơng nghệ đại mang tính cơng nghiệp với quy mơ lớn thực điều kiện đất yếu khác nhau, với tốc độ thi công nhanh, nâng cao chất lượng sau xử lý sử dụng cho nhiều dạng cơng trình Cụ thể học viên biết giải pháp kỹ thuật xử lý đất yếu thiết kế cho giải pháp như: Xử lý đất yếu vật liệu tiêu thoát nước thẳng đứng kết hợp chất tải; Xử lý đất yếu vật liệu tiêu nước thẳng đứng kết hợp hút chân khơng hay xử lý đất yếu công nghệ trộn sâu với việc sử dụng chất kết dính Với kiến thức tiếp nhận hành trang, phục vụ cho công tác sau học viên Với nỗ lực tìm hiểu viết bài, đến tác giả hoàn thành luận Nhưng lượng kiến thức kinh nghiệm hạn chế, nên phần luận cịn nhiều thiếu sót mong Thầy, Cơ đồng nghiệp góp ý xây dựng để học viên hoàn thiện Nhân dịp này, Học viên xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Huy Phương; Thầy, Cô mơn Địa chất cơng trình, bạn đồng nghiệp giúp đỡ thời gian qua Xin trân trọng cảm ơn! 35 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận Tài liệu tham khảo Đỗ Minh Toàn (2013) Đất đá xây dựng phương pháp cải tạo, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Đỗ Minh Tồn (2016) Đường tơ đất yếu, Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội Nguyễn Huy Phương, Tạ Đức Thịnh (2002) Cơ học Đất, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Nguyễn Huy Phương, (2012) Kỹ thuật xử lý đất yếu vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp Bài giảng cao học dùng cho chuyên ngành Địa chất cơng trình - Địa kỹ thuật Tạ Đức Thịnh, Nguyễn Huy Phương, Nguyễn Văn Phóng (2005) Bài tập Cơ học đất, Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Txưtôvich N A (1987), Cơ học đất, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 22TCN 263-2000, Quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu TCVN 9355: 2012 - Gia cố đất yếu bấc thấm Whitlow R (1996), Cơ học đất, (Tập1 Tập2), Nxb Giáo dục, Hà Nội 10 TCVN 9403-2012, Gia cố đất yếu-Phương pháp trụ đất xi măng, Hà Nội (2012) 36 Học viên cao học: Trần Bảo Long Bài tiểu luận
Ngày đăng: 02/04/2023, 14:36
Xem thêm: