Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word 3 Noi dung Lv 22 10 2014 doc LỜI CẢM ƠN Luận văn với đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nền cho tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ” đã được tác giả hoàn thành đúng thời gian quy định Trong s[.]
LỜI CẢM ƠN Luận văn với đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý cho tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ” tác giả hồn thành thời gian quy định Trong suốt trình thực luận văn tác giả nhận nhiều giúp đỡ quý báu bổ ích Tác giả xin chân thành cảm ơn phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học, khoa Kỹ thuật Cơng Trình - Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện tốt cho học viên suốt trình học tập nghiên cứu Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hồng Nam tận tình hướng dẫn tác giả để hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trang bị cho tác giả kiến thức tảng, phương pháp luận hữu ích chuyên ngành Xây dựng cơng trình Thủy nói riêng ngành Thủy lợi nói chung Xin chân thành cảm ơn Cơng ty TNHH tư vấn công nghệ kè bờ Minh Tác, quan, đơn vị giúp đỡ tác giả trình thu thập tài liệu phục vụ cho nghiên cứu đề tài Xin chân thành cảm ơn anh, chị, bạn bè, đồng nghiệp, người thân động viên, giúp đỡ tác giả thời gian thực luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Văn Huệ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trung thực, chưa công bố cơng trình khoa học nào, thơng tin tài liệu phục vụ cho nghiên cứu ghi rõ nguồn gốc Tác giả Nguyễn Văn Huệ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI .1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐÊ BIỂN 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐÊ BIỂN TRÊN THẾ GIỚI 3 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐÊ BIỂN Ở VIỆT NAM 7 1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO TUYẾN ĐÊ BIỂN 12 1.3.1 Phân loại điều kiện áp dụng phương pháp xử lý đất yếu đê biển 12 1.3.2 Những vấn đề cần nghiên cứu xử lý đất yếu cho tuyến đê biển 14 1.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐÊ BIỂN 16 2.1 KHÁI QUÁT VỀ BÀI TOÁN CỐ KẾT NỀN ĐẤT YẾU 16 2.1.1 Định nghĩa đất yếu 16 2.1.2 Khái quát toán cố kết đất yếu 16 2.2 CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐÊ BIỂN 21 2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MỘT SỐ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU THÍCH HỢP 21 2.3.1 Phương pháp đắp mở rộng mặt cắt làm bệ phản áp 22 2.3.2 Phương pháp làm đệm cát .23 2.3.3 Phương pháp xử lý cách truyền tải trọng xuống lớp đất chịu lực tốt 25 2.3.4 Phương pháp gia cố cọc cát .26 2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP SỐ GIẢI BÀI TOÁN CỐ KẾT VÀ ỔN ĐỊNH NỀN ĐẤT YẾU 27 2.4.1 Phương pháp phần tử hữu hạn 28 2.4.2 Giải toán cố kết theo phương pháp phần tử hữu hạn 29 2.4.3 Tính ứng suất, biến dạng theo phương pháp phần tử hữu hạn 32 2.4.4 Tính ổn định phương pháp chiết giảm cường độ chống cắt (Shear Strength Reduction) 34 2.5 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ĐỊA KỸ THUẬT 35 2.5.1 Lựa chọn phần mềm tính tốn .35 2.5.2 Giới thiệu phần mềm Plaxis 36 2.6 TÓM TẮT CHƯƠNG 37 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN ĐÊ ĐẤT YẾU CHO TUYẾN ĐÊ LẤN BIỂN NAM ĐÌNH VŨ 39 3.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH 39 3.1.1 Vị trí địa lý 39 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 40 3.1.3 Đặc điểm địa chất 41 3.1.4 Đặc điểm kết cấu tải trọng bên 43 3.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN .45 3.2.1 Phương án thay cát 45 3.2.2 Phương án cọc cát 47 3.2.3 Phương án trụ đất - xi măng 47 3.2.4 Phương án chất tải 47 3.2.5 Phương án xử lý đất yếu phương pháp phân bố ứng suất .48 3.2.6 Lựa chọn giải pháp 49 3.3 MƠ PHỎNG BÀI TỐN XỬ LÝ NỀN 51 3.3.1 Lựa chọn mơ hình thơng số đầu vào 51 3.3.2 Phần mềm mô .53 3.3.3 Tính tốn xử lý đê 53 3.3.4 Nhận xét kết tính tốn 81 3.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng tham số 82 3.4 ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NỀN THÍCH HỢP 83 3.5 TÓM TẮT CHƯƠNG 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 KẾT LUẬN 86 1.1 Những kết đạt .86 1.2 Những hạn chế tồn 87 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .87 TÍNH MỚI CỦA LUẬN VĂN .88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90 DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1: Tổng quan biện pháp xử lý đất yếu đê biển Hình 1: Đê biển Afsluitdijk – Hà Lan .4 Hình 2: Đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 5 Hình 3: Mặt cắt ngang đê biển Saemangeum – Hàn Quốc 6 Hình 4: Cơng trình đê biển New Orleans - Mỹ .6 Hình 5: Đê giảm sóng Đất Mũi .7 Hình 6: Đê giảm sóng đê biển Tây 8 Hình 7: Đê Vàm Đá Bạc – Cà Mau 8 Hình 8: Mặt cắt ngang đê Vàm Đá Bạc – Cà Mau .9 Hình 9:Vị trí tuyến cơng trình Vũng Tàu - Gị Cơng nhìn từ Google Earth .10 Hình 10: Cắt ngang kết cấu đê biển giải pháp 11 Hình 11: Cắt ngang kết cấu đê biển giải pháp 12 Chương 2: Cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý đất yếu đê biển Hình 1: Mơ hình thí nghiệm sơ đồ tính tốn cố kết thấm trường hợp toán cố kết thấm chiều 17 Hình 2: Bệ phản áp làm tăng độ chôn sâu đê 23 Hình 3: Bệ phản áp làm giảm độ dốc mái nghiêng 23 Hình 4: Sơ đồ đắp cọc 25 Hình 5: Sơ đồ bố trí cọc cát 27 Hình 6: Chuyển vị phần tử tam giác .32 Hình 7: Quan hệ ứng suất pháp ứng suất cắt, giảm cường độ chống cắt .34 Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý đê đất yếu cho tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ Hình 1: Quy hoạch tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ 39 Hình 2: Mặt cắt đê thiết kế (Tài liệu tham khảo [10]) 44 Hình 3: Hình ảnh lún chất tải 47 Hình 4: Phương án xử lý phương pháp phân bố ứng suất 50 Hình 5: Xác định mơđun đàn hồi E từ thí nghiệm trục 52 Hình 6: Mặt cắt tính tốn 54 Hình 7: Mặt cắt tính tốn cho toán 59 Hình 8: Mặt cắt tính tốn cho toán 60 Hình 9: Mặt cắt tính tốn cho toán 61 Hình 10: Mặt cắt tính tốn cho tốn 62 Hình 11: Mơ hình tính tốn tốn 63 Hình 12: Chia lưới phần tử toán .63 Hình 13: Các điểm khảo sát toán .64 Hình 14: Ứng suất hiệu theo phương đứng giai đoạn - toán 65 Hình 15: Ứng suất hiệu theo phương ngang giai đoạn - toán .65 Hình 16: Chuyển vị ngang tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn .66 Hình 17: Chuyển vị đứng tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn 66 Hình 18: Mơ hình tính tốn tốn 67 Hình 19: Chia lưới phần tử toán .67 Hình 20: Các điểm khảo sát toán .68 Hình 21: Ứng suất hiệu theo phương đứng giai đoạn - tốn 69 Hình 22: Ứng suất hiệu theo phương ngang giai đoạn - toán .69 Hình 23: Chuyển vị ngang tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn .70 Hình 24: Chuyển vị đứng tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn 70 Hình 25: Chuyển vị ngang điểm khảo sát theo thời gian tốn .71 Hình 26: Chuyển vị đứng điểm khảo sát theo thời gian tốn 71 Hình 27: Hệ số ổn định cơng trình Msf = 1,096 tốn 71 Hình 28: Mơ hình tính tốn tốn 72 Hình 29: Chia lưới phần tử toán .73 Hình 30: Các điểm khảo sát toán .74 Hình 31: Ứng suất hiệu theo phương đứng giai đoạn - toán 74 Hình 32: Ứng suất hiệu theo phương ngang giai đoạn - toán .74 Hình 33: Chuyển vị ngang tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn .75 Hình 34: Chuyển vị đứng tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn 75 Hình 35: Mơ hình tính tốn tốn 76 Hình 36: Chia lưới phần tử tốn .76 Hình 37: Các điểm khảo sát toán .77 Hình 38: Ứng suất hiệu theo phương đứng giai đoạn - tốn 78 Hình 39: Ứng suất hiệu theo phương ngang giai đoạn - tốn .78 Hình 40: Chuyển vị ngang tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn .79 Hình 41: Chuyển vị đứng tổng thể đắp tới cao trình +5m - tốn 79 Hình 42: Chuyển vị ngang điểm khảo sát theo thời gian toán .80 Hình 43: Chuyển vị đứng điểm khảo sát theo thời gian tốn 80 Hình 44: Hệ số ổn định cơng trình Msf = 1,203 toán 80 DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương 1: Tổng quan biện pháp xử lý đất yếu đê biển Bảng 1: Phương pháp xử lý đất yếu đê biển điều kiện áp dụng 13 Chương 2: Cơ sở lý thuyết công nghệ xử lý đất yếu đê biển Bảng 1: Chiều dày lớp đệm cát đặt trực tiếp đất yếu 24 Bảng 2: Chiều dày lớp đệm cát sau đào bỏ phần lớp đất yếu 24 Bảng 3: Tốc độ đắp khống chế xử lý đệm cát 25 Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý đê đất yếu cho tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ Bảng 1: Bảng tổng hợp thông số lớp đất hố khoan M91 55 Bảng 2: Bảng tổng hợp thông số vật liệu đắp đê 55 Bảng 3: Bảng tổng hợp thông số cừ xử lý tính tốn 56 Bảng 4: Các tiêu vải địa kỹ thuật cường độ cao 56 Bảng 5: Kết chuyển vị điểm khảo sát giai đoạn toán 70 Bảng 6: Kết chuyển vị điểm khảo sát giai đoạn toán 79 Bảng 7: Tổng hợp kết tính tốn cho toán .81 Bảng 8: Kết tính tốn ổn định cho trường hợp chiều dày đệm túi vải địa kỹ thuật cát hạt trung khác .82 Bảng 9: Kết tính tốn ổn định cho trường hợp chiều dài cừ khác 83 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Khu kinh tế biển Đình Vũ - Cát Hải (Phường Đơng Hải Phường Tràng Cát, quận Hải An, thành phố Hải Phòng) 15 khu kinh tế ven biển nước ta đặc biệt trọng đầu tư Khu kinh tế hình thành góp phần phát triển mạnh mẽ kinh tế ven biển thành phố Hải Phịng nói riêng nước nói chung Theo quy hoạch khu công nghiệp xây dựng khu đất lấn biển có diện tích mặt nước 2000ha, bãi bồi hình thành xen kẹp hai cửa sông cửa sông Bạch Đằng cửa sông Cấm Địa chất mềm yếu, xen kẹp nhiều thấu kính, cốt sâu từ -1,5m đến -2,5m Việc lấn biển theo phương pháp truyền thống (đắp lấn dần từ đất liền ra) không khả thi tuyến cơng trình cách xa bờ, mực nước trước chân cơng trình sâu thường xun chịu tác động sóng lớn, vật liệu đắp lấn khơng bảo vệ bị trôi làm kéo dài thời gian thi cơng tăng kinh phí xây dựng lên lớn Vì để có khu đất mực nước triều tạo điều kiện xây dựng sở hạ tầng khu kinh tế địi hỏi phải có giải pháp quai đê lấn biển phù hợp Với đặc điểm như: sức chịu tải nhỏ, cốt cao trình thấp dẫn tới chiều cao khối đắp đê lớn tải trọng khối đắp đê tác dụng lên lớn, mặt nằm hoàn toàn mực nước triều Do điều kiện khó khăn nêu việc nghiên cứu công nghệ xử lý cho tuyến đê lấn biển Nam Đình Vũ cần thiết góp phần vào việc đưa giải pháp tối ưu cho xây dựng cơng trình bảo vệ khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải, đẩy nhanh tiến độ hình thành khu kinh tế theo mục tiêu đặt ra. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Tổng hợp, lựa chọn điều kiện biên tính tốn thiết kế khu vực nghiên cứu như: chế độ sóng, thủy triều, mực nước, địa hình, địa chất, đặc điểm kết cấu cơng trình bên trên, … để từ làm sở nghiên cứu phân tích lựa chọn cơng nghệ xử lý thích hợp. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ xử lý đất yếu đê biển Hình PL5 6: Chuyển vị ngang cừ số Hình PL5 7: Chuyển vị đứng cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 8: Lực cắt ngang cừ số giai đoạn Hình PL5 9: Moment thân cừ số giai đoạn Hình PL5 10: Chuyển vị ngang cừ số Hình PL5 11: Chuyển vị đứng cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 12: Lực cắt ngang cừ số Hình PL5 13: Moment thân cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 14: Chuyển vị ngang cừ số Hình PL5 15: Chuyển vị đứng cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 16: Lực cắt ngang cừ số Hình PL5 17: Moment thân cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 18: Chuyển vị ngang cừ số Hình PL5 19: Chuyển vị đứng cừ số giai đoạn giai đoạn Hình PL5 20: Lực cắt ngang cừ số Hình PL5 21: Moment thân cừ số giai đoạn giai đoạn Phụ lục 6: Kết phân tích ổn định cơng trình theo chiều dày lớp đệm cát - Bài tốn - Trường hợp 2: Lớp đệm túi vải địa kỹ thuật cát hạt trung dày 1,0m 50m 52m 50m Biên ngang Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL6 1: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL6 2: Hệ số ổn định Msf = 1,078 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 3: Lớp đệm túi vải địa kỹ thuật cát hạt trung dày 2,0m 50m 52m 50m Biên ngang Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL6 3: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL6 4: Hệ số ổn định Msf = 1,105 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 4: Lớp đệm túi vải địa kỹ thuật cát hạt trung dày 2,5m 50m 52m Biên ngang 50m Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL6 5: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL6 6: Hệ số ổn định Msf = 1,122 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 5: Lớp đệm túi vải địa kỹ thuật cát hạt trung dày 3,0m 50m 52m Biên ngang 50m Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL6 7: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL6 8: Hệ số ổn định Msf = 1,140 Bài toán - Trường hợp Phụ lục 7: Kết phân tích ổn định cơng trình theo chiều sâu cắm cừ - Bài toán - Trường hợp 2: Cừ số dài 3m, cừ số dài 3m, cừ số dài 3m, cừ số dài 3m 52m 50m 50m Biên ngang Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL7 1: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL7 2: Hệ số ổn định Msf = 1,132 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 3: Cừ số dài 3m, cừ số dài 5m, cừ số dài 5m, cừ số dài 3m 50m 52m Biên ngang 50m Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL7 3: Mơ hình tính tốn Bài tốn - Trường hợp Hình PL7 4: Hệ số ổn định Msf = 1,132 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 4: Cừ số dài 5m, cừ số dài 5m, cừ số dài 5m, cừ số dài 5m 50m 52m Biên ngang 50m Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL7 5: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL7 6: Hệ số ổn định Msf = 1,200 Bài toán - Trường hợp - Bài toán - Trường hợp 5: Cừ số dài 5m, cừ số dài 10m, cừ số dài 10m, cừ số dài 5m 50m 52m 50m Biên ngang Biên ngang 32m Biên đứng 152m Hình PL7 7: Mơ hình tính tốn Bài tốn – Trường hợp Hình PL7 8: Hệ số ổn định Msf = 1,219 Bài toán - Trường hợp