Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu sự làm việc của cọc đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao trong xử lý nền đất yếu cho xây dựng giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN THÁI LINH NGUYỄN THÁI LINH NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO XÂY DỰNG GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN THÁI LINH NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO XÂY DỰNG GIAO THÔNG Ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số : 9580205 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: - PGS.TS Nguyễn Đức Mạnh - PGS.TS Phạm Hoàng Kiên HÀ NỘI - 2021 i LỜI CẢM ƠN Bằng tình cảm chân thành nhất, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Đức Mạnh PGS.TS Phạm Hoàng Kiên tận tình hướng dẫn định hướng khoa học, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả suốt q trình học tập, nghiên cứu để hồn thành luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô môn Địa kỹ thuật, đặc biệt giúp đỡ tận tình PGS.TS Nguyễn Sỹ Ngọc, PGS.TS Nguyễn Châu Lân ThS Nguyễn Hải Hà trình thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ, chuyên gia nhà khoa học dẫn đóng góp nhiều ý kiến quý báu để luận án hoàn thiện Trong trình học tập nghiên cứu trường Đại học Giao thông Vận tải, tác giả xin trân trọng cảm ơn: Ban Giám hiệu Nhà trường, phịng Đào tạo Sau đại học, khoa Cơng trình quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành nhiệm vụ học tập nghiên cứu Cuối tác giả xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè động viên, chia sẻ suốt thời gian thực luận án ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án NCS Nguyễn Thái Linh iii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU 1.1 Khái quát đất yếu, cọc đất xi măng, lưới địa kỹ thuật giải pháp xây dựng cơng trình đất yếu .4 1.1.1 Đất yếu phân loại đất yếu [2], [5], [6] 1.1.2 Sơ lược giải pháp xây dựng đất yếu cho đường đắp 1.1.3 Cọc đất xi măng lưới địa kỹ thuật 1.2 Tổng quan nghiên cứu cọc đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật để xử lý đất yếu 14 1.2.1 Mô tả giải pháp ứng dụng 14 1.2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật 18 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật Việt Nam 37 1.3 Xác định vấn đề nghiên cứu luận án 38 1.4 Phương pháp nghiên cứu 39 CHƯƠNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC HỆ CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO 41 2.1 Phương pháp phân tích số mơ hình vật liệu 41 2.1.1 Khái quát nghiên cứu hệ cọc kết hợp vật liệu Địa kỹ thuật phương pháp phân tích số .41 2.1.2 Các mô hình tính tốn nghiên cứu hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật phân tích số 42 2.1.3 Các mơ hình vật liệu sử dụng phân tích số hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật 45 iv 2.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến làm việc hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật cường độ cao .49 2.2.1 Các tham số phân tích mơ hình phân tích 49 2.2.2 Các trường hợp phân tích 51 2.2.3 Phân tích kết 54 2.3 Hệ số ảnh hưởng yếu tố khảo sát đến hiệu truyền tải lực kéo lưới địa kỹ thuật 62 2.4 Nhận xét chương 65 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ 66 3.1 Mơ hình thu nhỏ 66 3.1.1 Các nghiên cứu mơ hình thực nghiệm .66 3.1.2 Các nghiên cứu mơ hình thu nhỏ hệ cọc đất xi măng lưới địa kỹ thuật 68 3.2 Xây dựng mơ hình hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật cường độ cao 71 3.2.1 Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình 71 3.2.2 Chuẩn bị hộp thí nghiệm, vật liệu, hệ thống gia tải 74 3.2.3 Hiệu chỉnh thiết bị thí nghiệm 76 3.2.4 Lắp đặt mơ hình thí nghiệm .78 3.3 Kết thí nghiệm mơ hình hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật cường độ cao .81 3.3.1 Quy trình thí nghiệm 81 3.3.2 Kết thí nghiệm độ lún 81 3.3.3 Kết thí nghiệm đo ứng suất đầu cọc áp lực đất 85 3.3.4 Kết thí nghiệm đo biến dạng lưới địa kỹ thuật 88 3.4 Kết luận chương 89 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC CÔNG THỨC TÍNH TỐN HỆ CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO 90 4.1 Cơ sở lý thuyết xác định lực kéo lưới Địa kỹ thuật theo tiêu chuẩn BS 8006 (Anh) 90 4.2 Độ lún hệ cọc đất xi măng theo TCVN 9906:2014 92 4.3 Đề xuất công thức tính tốn .94 4.3.1 Đề xuất công thức xác định hệ số tạo vòm Cc cho cọc đất xi măng v trường hợp cọc chống 94 4.3.2 Đề xuất công thức xác định áp lực đất lực phân bố WT lưới địa kỹ thuật trường hợp cọc chống 97 4.3.3 Đề xuất công thức tính lún hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật trường hợp cọc chống 100 4.4 Đánh giá cơng thức đề xuất tính tốn hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật cường độ cao 101 4.4.1 Đánh giá công thức đề xuất tính hệ số tạo vịm áp lực đất trường hợp cọc chống 101 4.4.2 Đánh giá cơng thức đề xuất tính tốn độ lún hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật 105 4.5 Kết luận chương 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 I KẾT LUẬN 108 II NHỮNG HẠN CHẾ .109 III KIẾN NGHỊ 109 IV HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 109 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT IL Độ sệt BTCT Bê tông cốt thép ĐKT Địa kỹ thuật ĐXM Đất xi măng GRPS Cọc kết hợp vật liệu Địa kỹ thuật (Geosynthetics Reinforced Pile Supported) LTP Lớp truyền tải (Load Transfer Platform) MC Mơ hình đất Mohr - Coulomb DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Kí hiệu Đơn vị Giải thích ý nghĩa A m2 Diện tích mặt cắt ngang cọc AC m2 Diện tích mũ cọc đỉnh cọc (trường hợp khơng có mũ cọc) AE m2 Phần diện tích cọc a m Kích thước mũ cọc vng kích thước quy đổi từ mũ cọc tròn a'1 - Hệ số tương tác cốt ĐKT với lớp đất phía cốt ĐKT a'2 - Hệ số tương tác cốt ĐKT với lớp đất phía cốt ĐKT Cc - Hệ số vòm ci kPa d m E MPa Ecap - Hiệu truyền tải mũ cọc Ecr - Hiệu truyền tải đỉnh vòm Emin - Giá trị nhỏ hai giá trị Ecap Ecr Es MPa Fmax kN Fpi kN/m fm - Hệ số vật liệu riêng phần cho cốt ĐKT fms - Hệ số riêng phần vật liệu áp dụng với tan Lực dính đơn vị phần tử tiếp xúc Đường kính mũ cọc đường kính quy đổi Mơ đun đàn hồi vật liệu cọc Mô đun đàn hồi đất Lực nén lớn cho phép chân cọc Sức chịu tải cọc i m chiều dài tuyến đường vii fn - Hệ số riêng phần phương diện thiệt hại mặt kinh tế fp - Hệ số riêng phần sức kháng kéo cốt fs - Hệ số riêng phần sức kháng trượt cốt H m Chiều cao đất đắp Hv m Chiều cao vòm đất hi m Khoảng cách lớp lưới J1, J2 kN/m Mô đun dãn dài cốt ĐKT theo phương Jx, Jy kN/m Mô đun độ dãn dài cốt ĐKT theo phương x y Ka - Kfoot kPa Kn, Kt kPa Kp - Ks kPa k - ks Hệ số áp lực đất chủ động Mô đun đàn hồi phần tử tiếp xúc cọc chân cọc Mô đun đàn hồi chống cắt theo phương vuông góc với thân cọc phần tử tiếp xúc Hệ số áp lực đất bị động Mô đun đàn hồi chống cắt theo phương dọc thân cọc phần tử tiếp xúc Số cọc nằm vùng trượt kN/m3 Hệ số Chiều dài neo giữ cốt theo mặt cắt ngang cần thiết phụ thuộc vào Lb m Li m Ln m LP m MD kN.m Mô men gây trượt MRP kN.m Mô men chống trượt cọc MRR kN.m Mô men chống trượt cốt ĐKT MRS kN.m Mô men chống trượt đất mi m Chiều dài phân bố ngoại lực mảnh thứ i n - Độ dốc taluy đắp hàng cọc Chiều dài đoạn cốt ĐKT lớp i Chiều dài tính tốn đoạn cốt ĐKT giới hạn tam giác vòm đất Khoảng cách theo phương nằm ngang từ mép mũ cọc đến chân taluy viii p'c kPa Ứng suất thẳng đứng mũ cọc QP kN Khả chịu tải cọc nhóm q kPa Ngoại tải đặt đắp Rd m Bán kính cung trượt Rinter - Hệ số suy giảm s m Khoảng cách hai cọc liên kề tính từ tim cọc sd m TD kN/m Cường độ thiết kế cốt ĐKT Ti kN/m Cường độ chịu kéo lớp cốt ĐKT thứ i Tr kN/m Lực kéo tính tốn 1m chiều rộng cốt, Tr = Trp + Tds Trp kN/m Lực kéo cốt tải trọng thẳng đứng 1m chiều rộng kN/m Lực kéo theo phương ứng suất 1và 1m chiều rộng Tu kN/m Cường độ chịu kéo danh định cốt ĐKT 1m chiều rộng tw m Chiều dầy lớp đất yếu ui m Chiều cao mực nước ngầm tính từ mặt trượt phân tố uP m Chuyển vị cọc us m Chuyển vị đất Wi kN Trọng lượng mảnh Wtr kN wi kPa y m Độ lún lệch cọc đất yếu xung quanh  độ Góc nghiêng cạnh vịm đất  độ Góc nghiêng mặt trượt phân tố với mặt phẳng nằm ngang Trp1, Trp2 Khoảng cách lớn hai cọc lưới cọc tính từ tim cọc Lực thẳng đứng diện tích AE tĩnh tải đất đắp ngoại tải gây Ứng suất lớp cốt thứ i  kN/m3 Trọng lượng thể tích đất đắp  kN/m3 a,k độ Góc ma sát chủ động trường hợp đắp cọc  % Độ dãn dài tương đối cốt ĐKT Trọng lượng thể tích nước 104 20,0 Hệ số tập trung ứng suất n 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,5 Thực nghiệm 1,5 Tỷ số H/(s-a) Đề xuất BS 8006 2,5 EBGEO Hình 4.13 Hệ số tập trung ứng suất theo phương pháp (khoảng cách s = 3D) Để xác định phù hợp với kết thực nghiệm, tính tốn hệ số xác định R2 theo kết theo công thức tiêu chuẩn BS 8006, EBGEO, kết trình bày bảng 4.8: Bảng 4.8 R2 hệ số tập trung ứng suất trường hợp s = 2,5D s = 3D BS 8006 EBGEO Đề xuất BS 8006 EBGEO Đề xuất 0,113 0,885 0,966 < 0,1 0,44 0,914 Hệ số tập trung ứng suất n Từ kết bảng 4.6 đến bảng 4.7 hình 4.10 đến hình 4.13, cho thấy: Hệ số tập trung ứng suất n xác định theo BS 8006 chênh lệch nhiều với kết đo thực nghiệm Điều giải thích tính tốn tiêu chuẩn BS 8006, giả thiết bỏ qua làm việc đất nền, coi tải trọng truyền toàn vào cọc lưới Với giả thiết này, việc tính tốn thiên an toàn kết thường sai lệch nhiều so với thực nghiệm theo kết luận [34] Hệ số tập trung ứng suất n xác định theo EBGEO lớn nhất, với hệ số xác định 105 trung bình hai trường hợp so với kết thực nghiệm (𝑅̅ = 0,66) Kết lý giải EBGEO xem xét đến phản lực đất nền, cơng thức tính tốn xây dựng sở mơ hình thực nghiệm Tuy nhiên, EBGEO xây dựng mơ hình vật lý cọc bê tơng cốt thép, hệ số tập trung ứng suất n xác định theo tiêu chuẩn có xu hướng cao so với hệ số tập trung ứng suất toán hệ cọc ĐXM tải trọng tác dụng lớn Hệ số tập trung ứng suất n xác định theo công thức đề xuất 4.15 4.22 cho kết phù hợp với kết thực nghiệm mơ hình vật lý (𝑅̅ = 0,94) 4.4.2 Đánh giá cơng thức đề xuất tính tốn độ lún hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật Sử dụng cơng thức tính lún hệ cọc ĐXM kết hợp theo công thức đề xuất (4.24), so sánh với kết độ lún tính theo quy trình TCVN 9906:2014 Kết phân tích trình bày cụ thể bảng 4.9, bảng 4.10 hình 4.14, hình 4.15 Bảng 4.9 Độ lún hệ cọc đất xi măng tính theo phương pháp (khoảng cách s = 2,5D) Áp lực thẳng đứng v’ kPa 15 30 45 60 75 90 105 Độ lún thực nghiệm mm 0,15 0,39 0,67 0,95 1,27 1,72 2,79 mm 0,38 0,75 1,13 1,50 1,88 2,26 2,63 kPa 41,06 Độ lún hệ cọc ĐXM Scol mm Độ dãn dài tương đối 10-6 lưới ĐKT  0,15 0,41 0,67 0,94 1,21 0,28 1,28 4,02 16,86 38,33 Độ võng lưới ĐKT Sgrid mm Độ lún theo công thức mm đề xuất 0,02 0,04 0,08 0,16 0,24 0,51 0,86 0,17 0,45 0,75 1,10 1,45 1,98 2,60 Độ lún theo TCVN 9906:2014 Ứng suất đầu cọc theo ' công thức đề xuất pc 113,99 188,65 263,75 339,02 414,38 489,79 1,47 1,74 158,05 472,28 Bảng 4.10 Độ lún hệ cọc đất xi măng tính theo phương pháp (khoảng cách s = 3D) Áp lực thẳng đứng v’ kPa 15 30 45 60 75 90 105 Độ lún thực nghiệm mm 0,15 0,42 0,72 1,03 1,43 2,03 6,21 Độ lún theo TCVN mm 0,51 1,02 1,54 2,05 2,56 3,07 3,59 9906:2014 Ứng suất đầu cọc theo kPa 43,21 121,62 202,02 282,93 364,03 445,24 526,50 ' công thức đề xuất pc 0,43 0,72 1,01 1,29 1,58 1,87 Độ lún cọc ĐXM Scol mm 0,15 -6 0,26 Độ dãn dài tương đối x10 1,24 5,53 15,55 44,62 243,18 658,65 106 lưới ĐKT  Độ võng lưới ĐKT Sgrid mm Độ lún theo công thức mm đề xuất 0,03 0,06 0,12 0,20 0,35 0,81 1,33 0,18 0,49 0,84 1,21 1,64 2,39 3,20 Hình 4.14 Độ lún hệ cọc tính theo phương pháp (khoảng cách s = 2,5D) Hình 4.15 Độ lún hệ cọc tính theo phương pháp (khoảng cách s = 3D) 107 Để xác định phù hợp với kết thực nghiệm, tính tốn hệ số xác định R2 theo kết theo cơng thức tính lún theo TCVN 9906:2014, tiêu chuẩn BS 8006, EBGEO đề xuất, kết trình bày cụ thể bảng 4.11 Bảng 4.11 R2 kết tính độ lún hệ cọc trường hợp Trường hợp tính tốn s = 2,5D s = 3D BS 8006, TCVN Công thức BS 8006, TCVN Công thức 9906:2014 đề xuất 9906:2014 đề xuất 0,716 0,966 0,560 0,93 Độ lún Từ kết bảng 4.9 đến bảng 4.11 hình 4.14 đến hình 4.15 cho thấy: - Kết tính lún theo cơng thức tính lún tiêu chuẩn TCVN 9906:2014, BS 8006 dựa cơng thức gốc Broms có khác biệt so với độ lún mơ hình thực nghiệm Điều giải thích cơng thức gốc Broms, tác giả sử dụng phương pháp tương đương - coi cọc đất biến dạng Ngoài ra, hiệu ứng màng lớp lưới ĐKT không xét đến công thức Do vậy, kết độ lún dự báo thường thiên an tồn - Trong đó, với cơng thức đề xuất, tác giả xét đến ảnh hưởng hiệu ứng màng lớp lưới ĐKT cường độ cao, phân chia rõ ràng độ lún đầu cọc độ võng lưới ĐKT Độ lún dự báo sử dụng công thức đề xuất cho kết gần với kết thực nghiệm 4.5 Kết luận chương Kết nghiên cứu trình bày chương cho phép rút số kết luận sau: - Cho đến nay, thiết kế cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT để xử lý đất yếu, tiêu chuẩn BS 8006 Anh áp dụng phổ biến Tuy nhiên, sở lý thuyết tính tốn tiêu chuẩn chứa nhiều giả thiết gần để đơn giản hóa tốn, chẳng hạn như: bỏ qua làm việc đất yếu; coi toàn tải trọng từ khối đắp truyền vào cọc lưới ĐKT; khơng có biến dạng cọc lưới chịu lực - Từ kết nghiên cứu thực nghiệm mơ hình, phân tích hồi quy, xây dựng đề xuất công thức 04 công thức hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao: tính hệ số tạo vịm Cc (cơng thức 4.15), cơng thức tính áp lực đất (cơng thức 4.22), cơng thức tính lực thẳng đứng phân bố WT (công thức 4.23), công thức dự tính lún hệ cọc ĐXM kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao (công thức 4.24) trường hợp cọc chống, cho loại đất yếu với cấu trúc cụ thể - Đánh giá so sánh kết tính tốn theo cơng thức đề xuất với kết tính tốn theo tiêu chuẩn áp dụng phổ biến BS 8006, EBGEO để khẳng định mức độ phù hợp công thức đề xuất 108 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Luận án cơng trình nghiên cứu tổng hợp giải pháp cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao để xử lý đất yếu đường đắp xây dựng giao thông Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp mơ hình số kết hợp phương pháp thực nghiệm phòng cho hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao cho cấu trúc cụ thể, luận án có số đóng góp mặt khoa học thực tiễn: Luận án khảo sát phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố đến làm việc hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao, từ xác định hai yếu tố có vai trò quan trọng ảnh hưởng đến hiệu truyền tải lực căng lưới ĐKT gồm tải trọng tác dụng (v’) tỷ số khoảng cách cọc/đường kính cọc (s/D) Đã sáng tỏ sử dụng lớp lưới ĐKT cường độ cao cho hiệu truyền tải cọc phát huy lực kéo lưới cao so trường hợp sử dụng nhiều lớp lưới ĐKT thông thường Kết phân tích cho thấy, kết hợp với lưới ĐKT cường độ cao, với tỷ số s/D từ 2,5 - 3,5 lần, bố trí giảm số lượng cọc ĐXM (tăng khoảng cách cọc) mà đảm bảo hiệu truyền tải cọc so với trường hợp sử dụng nhiều lớp lưới ĐKT thông thường Đã xây dựng mơ hình nghiên cứu thực nghiệm trọng lực đơn với tỷ lệ thu nhỏ 1/25 phù hợp cho nghiên cứu làm việc hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao tải trọng thẳng đứng với cấu trúc đất yếu lớp, sơ đồ cọc chống Từ phân tích số, đánh giá số liệu thí nghiệm mơ hình hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao, tương ứng kịch khác bám sát sở lý thuyết tiêu chuẩn BS 8006 Anh có xét đến phản lực đất cọc, biến dạng cọc ĐXM biến dạng lớp lưới ĐKT cường độ cao, xây dựng đề xuất 04 cơng thức tính tốn cải tiến mới: cơng thức tính hệ số tạo vịm Cc (cơng thức 4.15), cơng thức tính áp lực đất (cơng thức 4.22), cơng thức tính lực thẳng đứng phân bố WT (cơng thức 4.23), cơng thức dự tính lún hệ cọc ĐXM (công thức 4.24) cho trường hợp cọc ĐXM cọc chống kết hợp lưới ĐKT cường độ cao loại đất yếu tương ứng kiểu cấu trúc cụ thể 109 II NHỮNG HẠN CHẾ Trong điều kiện nghiên cứu có hạn, chưa cho phép khảo sát phân tích hết trường hợp ứng xử chịu tải khác nhau, luận án tồn số hạn chế sau: - Các nghiên cứu luận án thực phịng thí nghiệm, phương pháp số mơ mà chưa có điều kiện thực nghiệm trường; - Trong điều kiện nghiên cứu, luận án xét cho loại đất yếu với kiểu cấu trúc cụ thể, trường hợp sử dụng cát làm đất đắp nền; - Chưa xét tới ảnh hưởng yếu tố thời gian đến thay đổi tính chất học hệ cọc ĐXM tượng ma sát âm tác dụng lên cọc ĐXM; - Chưa xét cho toán với mơ hình cọc treo (cọc ma sát), chưa xét cho trường hợp đất yếu nhiều lớp đất; - Chưa nghiên cứu toán trường hợp hệ cọc chịu tải trọng ngang, tải trọng động toán ổn định đường III KIẾN NGHỊ Dựa vào kết đạt luận án, số kiến nghị đưa ra: - Từ kết nghiên cứu thực nghiệm giải pháp cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao phòng, kiến nghị tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm quan trắc mơ hình tỷ lệ thực ngồi trường để từ xây dựng tiêu chuẩn thiết kế phù hợp với điều kiện đất yếu, vật liệu công nghệ xây dựng Việt Nam - Sử dụng kết nghiên cứu luận án để tính tốn thiết kế hệ cọc ĐXM tỷ số khoảng cách cọc/đường kính cọc từ 2,5 đến 3,5 lần, loại lưới ĐKT phù hợp hệ GRPS đảm bảo yếu tố kinh tế - kỹ thuật với điều kiện đất tương tự IV HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Các hướng nghiên cứu đề tài bao gồm: - Nghiên cứu thực nghiệm quan trắc ngồi trường mơ hình tỷ lệ thực Phân tích kết thực nghiệm so sánh với kết theo công thức đề xuất; - Nghiên cứu độ lún, biến đổi tính chất học cọc ĐXM lưới ĐKT tác dụng tải trọng đắp theo thời gian tượng ma sát âm tác dụng lên cọc ĐXM; - Nghiên cứu toán hệ cọc ĐXM kết hợp lưới ĐKT cường độ cao mơ hình toán cọc treo (cọc ma sát), cọc chịu tải trọng ngang, cọc chịu tải trọng động toán ổn định đường 110 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Nguyen Thai Linh, Nguyen Duc Manh, Nguyen Hai Ha (2019), "Paralink technology − method of soft soil stabilization by the soil cement pile with high tensile geosynthetics", Proceedings of the IVth All-Russian symposium with participation of foreign scientists, dedicated to the 90th anniversary of Academician Nikolay Logatchev Irkutsk, pp 120 - 123 (ISBN 978-5-9908560-7-3) Nguyễn Thái Linh, Nguyễn Đức Mạnh, Phạm Hoàng Kiên (2020), "Nghiên cứu độ lún hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao mơ hình thực nghiệm", Khoa học Giao thơng vận tải, 71(2), pp 102 - 112 (ISSN 1859-2724) Nguyễn Thái Linh, Nguyễn Đức Mạnh (2020), "Thiết lập tỷ lệ mơ hình thực nghiệm phịng hợp lý phục vụ nghiên cứu ứng xử hệ trụ đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao", Địa kỹ thuật, 1, pp 65 - 73 (ISSN - 0868 - 279X) Nguyen Thai Linh, Nguyen Duc Manh, Nguyen Hai Ha (2021), "Analysis of impacting factors for soil-cement column combined high strength geogrid", Transport and Communication Science Journal, 72(1), pp 9-15 (ISSN 26159554) 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phùng Vĩnh An (2012), “Bàn phương pháp tính tốn gia cố cọc xi măng - đất”, Khoa học Công nghệ, tr 17–20 Bộ Giao thơng Vận tải (2000), 22TCN 262:2000 - Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu Bộ Giao thông Vận tải (2013), TCVN 9984: 2013 - Vải Địa kỹ thuật Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2014), TCVN 9906:2014 - Công trình thủy lợi - Cọc xi măng đất thi cơng theo phương pháp Jet grouting - Yêu cầu thiết kế thi công nghiệm thu cho xử lý đất yếu Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9355:2012 - Gia cố đất yếu bấc thấm thoát nước Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9362:2012 - Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9393:2012 - Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục Bộ Xây dựng (2012), TCVN 9403:2012 - Gia cố đất yếu - Phương pháp trụ đất xi măng Đỗ Hữu Đạo (2015), Nghiên cứu làm việc cọc đơn nhóm cọc đất xi măng cho cơng trình nhà cao tầng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng 10 Nguyễn Quốc Dũng (2012), “Một số vấn đề kỹ thuật thiết kế khối đắp cọc”, Khoa học Công nghệ, (11), tr 10–16 11 Nguyễn Đức Hạnh, Lê Thị Hồng Vân (2010), “Mơ hình vật lý địa kỹ thuật”, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận Tải, (3), tr 1–10 12 Nguyễn Việt Hùng (2014), Nghiên cứu xác định thơng số sử dụng hệ cọc đất xi măng để xử lý đường đắp đất yếu Việt Nam, Luận án tiễn sĩ kỹ thuật, Đại học Giao thông vậ tải, Hà Nội 13 Vũ Văn Khánh (2017), Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng theo công nghệ tạo cọc thiết bị trộn kiểu tia phun xi măng (jet – grouting) cho địa bàn thành phố Hải Phòng, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH dân lập Hải Phòng, Hải Phòng 112 14 Bạch Vũ Hoàng Lan (2017), Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng nhóm đến khả chịu tải dọc trục độ lún nhóm cọc thẳng đứng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học thủy lợi miền Nam, Hồ Chí Minh 15 Nguyễn Thái Linh, Nguyễn Đức Mạnh (2020), “Thiết lập tỷ lệ mô hình thực nghiệm phịng hợp lý phục vụ nghiên cứu ứng xử hệ trụ đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao”, Địa kỹ thuật, (1), tr 65–74 16 Nguyễn Thị Loan (2016), Nghiên cứu tính tốn lớp cốt vật liệu địa kỹ thuật sử dụng đắp có cọc hỗ trợ, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội 17 Đoàn Thế Mạnh (2009), “Phương Pháp Gia Cố Nền Đất Yếu Bằng Trụ Đất – Ximăng”, Khoa học Công nghệ Hàng hải, 19, tr 53–58 18 Nguyễn Tuấn Phương, Châu Ngọc Ẩn, Võ Phán (2015), “Phân tích ứng xử lớp cát đệm kết hợp vải địa kỹ thuật đầu cọc nhà xưởng chịu tải phân bố đều”, Thủy lợi môi trường, 40(3), tr 1–11 19 Nguyễn Xuân Quân, Nguyễn Đức Mạnh (2015), “Một số vấn đề tính tốn hệ cọc đất xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật gia cường xử lý đất yếu cho khối đắp cao”, Tuyển tập cơng trình Khoa học Hội nghị KHCN học toàn quốc, 1, tr 512–520 20 Thái Hồng Sơn, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Vấn (2014), “Lựa chọn hàm lượng xi măng tỉ lệ nước-xi măng hợp lý cho gia cố đất yếu vùng ven biển đồng sông Cửu Long”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, 44(3), tr 58–62 21 Nguyễn Viết Trung, Vũ Minh Tuấn (2018), Cọc đất xi măng - Phương pháp gia cố đất yếu, Nxb Xây dựng, Hà Nội 22 Phạm Anh Tuấn, Đỗ Hữu Đạo (2015), “Phân tích số cho nhóm cọc đất xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật để hỗ trợ việc mở rộng đường đắp”, Tạp chí Địa kỹ thuật, (1), tr 40 - 50 23 Thân Văn Văn (2009), “Lựa chọn tỷ lệ xi măng với đất chế tạo cọc xử lý đất yếu”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường, 26 (9), tr 66–69 113 Tiếng Anh 24 Abdullah C H (2006), “Evaluation of load transfer platforms and their design methods for embankments supported on geopiers”, The University of Wisconsin - Madison, Wisconsin 25 Altaee A and Fellenius B H (1994), “Physical modeling in sand”, Canadian Geotechnical Journal 31, pp 420–431 26 Alzamora D., Wayne M H., and Han J (2000), “Performance of SRW supported by geogrids and jet grout columns”, Geotechnical Special Publication 94, pp 456–466 27 Artidteang S., Bergado D T., Tanchaisawat T., and Saowapakpiboon J (2013), “Investigation of tensile and soil-geotextile interface strength of kenaf woven limited life geotextiles”, Lowland Technology International, 14(2), pp 1–8 28 Balasubramaniam K M (1995), “Overconsolidated Behavior of Cement Treated Soft Clay”, In Proceedings of the Tenth Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, (1), pp 1-10 29 Bergado D T., Long P V, and Murthy B R S (2002), “A case study of geotextile-reinforced embankment on soft ground”, Geotextiles and Geomembranes, (20), pp 343–365 30 Bouassida M and Porbaha A (2004), “Ultimate bearing capacity of soft clays reinforced by a group of columns - Application to a deep mixing technique”, Soil and foundation Japanese Geotechnical Society, 44(3), pp 91–101 31 British Standards (2010), Code of Practice for Strengthened/ Reinforced Soils and Other Fills, British Standards Institution 32 Broms (1979), “Lime columns - a new foundation method”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 105(4), pp 539–556 33 Chai J., Shrestha S., Hino T., and Uchikoshi T (2017), “Predicting bending failure of CDM columns under embankment loading”, Computers and Geotechnics, 91, pp 169–178 34 Eekelen S J M V., Bezuijen A., and Van Tol A F (2011), “Analysis and modi fi cation of the British Standard BS8006 for the design of piled 114 embankment”, Geotextiles and Geomembranes, 29(3), pp 345–359 35 Zhen Fang (2006), Physical and numerical modelling of the soft soil ground improved by deep cement mixing method, doctoral thesis, the Hong Kong Polytechnic University 36 Forsman M., Honkala J., and Smura (1999), Dry Mix Method Deep Soil Stab, Taylor and Francis, pp 263 – 268 37 Gibson A (1997), Physical scale modeling of geotechnical structures at one-g, Pasadena, California 38 Giroud J P., Bonaparte R., Beech J F., and Gross B A (1990), “Design of soil layer-geosynthetic systems overlying voids”, Geotextile and Geomembranes, 9(1), pp 11–50 39 Girout R., Blanc M., Thorel L., and Dias D (2018), “Geosynthetic reinforcement of pile-supported embankments”, Geosynthetics International, 25(1), pp 37-49 40 Guido V A., Chang D K., and Sweeney M A (1986), “Comparison of Geogrid and Geotextile Reinforced Earth Slabs”, Canadian geotechnical journal, 23(4), pp 435–440 41 Han J (2000), “Pile-Soil-Geosynthetic Interactions in Geosynthetic Reinforced Platform/ Piled Embankments over Soft Soil”, 79th Annual Transportation Research Board Meeting, no 000777, pp 1-25 42 Han J., Huang J., Porbaha A (2005), “2D Numerical Modeling of A Constructed Geosynthetic-Reinforced Embankment over Deep Mixed Columns”, Issues in Foundation Engineering, pp 1–11 43 Han J and Gabr M A (2002), “Numerical Analysis of Geosynthetic-Reinforced and Pile-Supported Earth Platforms over Soft Soil”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 128(1), pp 44–53 44 Hello B L and Villard P (2009), “Embankments reinforced by piles and geosynthetics - Numerical and experimental studies dealing with the transfer of load on the soil embankment”, Engineering Geology, 106(2), pp 78–91 45 Hewlett and Randolph (1998), Analysis of piled embankment, Ground 115 engineering, 21(3), pp 12-18 46 Huang Z., Ziotopoulou K., and Filz G M (2018), “Numerical Predictions of Deformations in Geosynthetic-Reinforced Column-Supported Embankments: Validation of Manual Dissipation of Excess Pore Pressure Approach for Undrained and Drained Analyses”, Geotechnical Special, 296, pp 327–336 47 James J H., Collin G., Han J (2006), Geosynthetic-Reinforced Column-Support Embankment Design Guidelines, NAGS / GRI-19 Coop 48 Japan geotechnical society (2009), Practice for making and curing stabilized soil specimens without compaction, Japan 49 Jones D J., Lawson C.R., and Ayres (1990), “Geosynthetic reinforced piled embankments”, Proc., Geosynthetics, Geomembranes and related products, pp 373–378 50 Kahlström M (2013), Plaxis 2D Comparison of Mohr-Coulomb and Soft Soil Material, Luleå University of Technology, Sweden 51 Kawasaki B S., Hill K., and Lamont R G (1981), “Biconical-taper single-mode fiber coupler”, Optical Society of America, 6(7), pp 327–328 52 Kempfert H G (2003), “Ground improvement methods with special emphasis on column-type techniques”, Workshop on Geotechnics of Soft SoilsTheory and Practice, pp 101–112 53 Kempfert H G and Raithel M (2015), “Soil improvement and foundation systems with encased columns and reinforced bearing layers”, Compaction, Grouting, and Geosynthetics, 21, pp 609-633 54 King D J., Bouazza A., Gniel J R., Rowe R K., and Bui H H (2017), “Loadtransfer platform behaviour in embankments supported on semi-rigid columns: implications of the ground reaction curve”, Canadian geotechnical, 1175, pp 1158–1175 55 Kitazume M (2017), Deep Mixing Method, The Japanese Experience and Recent Advancement Advance in Concrete Technology by Hong Kong Concrete Institute, Tokyo Institute of Technology, Tokyo 56 Kitazume, Okano K., Mijajima S (2000), “Centrifuge Model Tests on Failure Envelope of Column Type Deep Mixing Method Improved Ground”, 116 Japanese Geotechnical Society, 40(4), pp 43–55 57 Kitazume M and Terashi M (2017), The Deep Mixing Method, CRC Press, Taylor & Francis Group 58 Li B., Yu J., Zhou Y., Cai Y., Liu S., and Tu B (2020), “A computation model for pile-soil stress ratio of geosynthetic-reinforced pile-supported embankments based on soil consolidation settlement”, Alexandria Engineering, 2020, pp 1-9 59 Lin K Q., Wong I H (1999), “Use of deep cement mixing to reduce settlements at bridge approaches”, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, pp 309–320 60 Liu K and Rowe R K (2015), “Numerical study of the effects of geosynthetic reinforcement viscosity on behaviour of embankments supported by deepmixing-method columns”, Geotextiles and Geomembranes, 2015, pp 1– 12 61 Lorenzo G A and Bergado D T (2006), “Fundamental Characteristics of Cement-Admixed Clay in Deep Mixing”, Journal of materials in civil engineering, 18(2), pp 161–174 62 Lorenzo D., Bergado D., and Soralump (2006), “New and Economical Mixing Method of Cement-Admixed Clay for DMM Application”, Geotechnical Testing Journal, 29 (1), pp 54-63 63 Miki H (2005), “Geosynthetic reinforcement for soft foundations: Japanese perspectives”, Geotechnical Special Publication, 130, pp 3077–3093 64 NETIS Japan (2016), Paralink Basal Reinforcement Technical Guidance, Japan 65 Plaxis (2002), Version Material Models Manual, Plaxis, pp 1–146 66 Raithel M., Kirchner A., and Kempfert H G (2009), “German Recommendations for Reinforced Embankments on Pile-Similar Elements”, Geosynthetics in Civil and Environmental Engineering, pp 697–702 67 Shrestha S., Manandhar S., Hino T., and Chai J C (2019), “Behavior of reinforced embankment on CDM column improved soft clay deposit”, Lowland Technology International, 20(4), pp 455-468 117 68 Smith Colin C., Gilbert M., and Callaway P A (2004), “Geotechnical issues in the analysis of masonry arch bridges”, Structural Design and Construction, 4, pp 343–352 69 Tan S A et al (2001), “Large-scale drainage behaviour of composite geotextile and geogrid in residual soil”, Geotextiles and Geomembranes, 19, pp 163– 176 70 Tanaka M T H, (1986), Properties of treated soils formed in situ by deep mixing method, The Port and Harbor Research Institute 71 Tandel Y K., Solanki C H., and Desai A K (2013), “3D FE Analysis of an Embankment Construction on GRSC and Proposal of a Design Method”, ISRN Civil Engineering, 2013, pp 1–12 72 Terzaghi K (1943), Theoretical Soil Mechanics, Theory Soil Mechanic 73 Voottipruex P., Bergado D T., Suksawat T., Jamsawang P., and Cheang W (2011), “Behavior and simulation of deep cement mixing (DCM) and stiffened deep cement mixing (SDCM) piles under full scale loading”, Soils Foundation, 51(2), pp 307–320 74 Wijerathna M., Liyanapathirana D S., and Leo C (2016), “Consolidation behaviour of deep cement mixed column improved ground during breakage of soil-cement structure”, Australian geomechanics, 51(2), pp 35–42 75 Wijerathna M and Liyanapathirana D S (2018), “Simplified modelling approaches for DCM column- supported embankments,” International Journal of Geotechnical Engineering, 6362, pp 1–10 76 David Muir Wood (2004), Geotechnical modelling, Taylor and Francis 77 Xing H., Zhang Z., Liu H., and Wei H (2014), “Geotextiles and Geomembranes Large-scale tests of pile-supported earth platform with and without geogrid”, Geotextile and Geomembranes, 2014, pp 1–13, 2014 78 Yapage N N S (2013), Numerical modelling of geosynthetic reinforced embankments over soft ground improved with deep cement mixed columns, University of Western Sydney 79 Yapage N.N.S., Liyannapathirana D.S., Poulos H.G., Kelly R.B., and Leo C.J (2013), “Numerical modelling of geotextile reinforced embankments over 118 deep cement mixed columns incorporating strain - softening behaviour of columns”, International Journal of Geomechanics, 7, pp 1–62 80 Ye G., Cai Y., and Zhang Z (2016), “Numerical Study on Load Transfer Effect of Stiffened Deep Mixed Column-supported Embankment over Soft Soil”, Journal of Civil Engineering, 1, pp 1–12 81 Yi F and Du C (2020), “Triaxial testing of geosynthetics reinforced tailings with different reinforced layers”, Materials (Basel), 13(8), pp 1-13 82 Yin and Lai (1998), “Strength and stiffness of hong kong marine deposits mixed with cement”, Geotechnical Engineering, 29(1), pp 29-43 83 Zhang J and Hurta G (2008), “Comparison of Geotextile and Geogrid Reinforcement on Unpaved Road”, GeoCongress, 2008, pp 530–537 84 Zhang G and Yan L (2011), “Numerical modeling of geosynthetic-reinforced pile-supported embankment systems”, Geotechnical Special Publication, 2(220), pp 197–203 85 Zhang C., Jiang G., Liu X., and Buzzi O (2016), “Arching in geogrid-reinforced pile-supported embankments over silty clay of medium compressibility: Field data and analytical solution”, Computer and Geotechnical, 77, pp 11-25 86 Zhao L S., Zhou W H., Geng X., Yuen K V., and Fatahi B (2019), “A closedform solution for column-supported embankments with geosynthetic reinforcement”, Geotextile and Geomembranes, 47(3), pp 389–401 87 Zhou W H., Lao J Y., Huang Y., and Chen R (2016), “Three-dimensional Finite Element Modelling of Soil Arching in Pile-supported Geogridreinforced Embankments”, Procedia Engineering, 143, pp 607–614 88 Zhuang Y and Ellis E A (2014), “Finite-element analysis of a piled embankment with reinforcement compared with BS 8006”, Géotechnique, 11, pp 910-917