Đánh giá giá trị hệ số cố kết cv và mức độ tin cậy của nó theo các phương pháp khác nhau

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGUYỄN MINH TRÍ ĐÁNH GIÁ GIÁ TRỊ HỆ SỐ CỐ KẾT CV VÀ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA NÓ THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU EVALUATING CONSOLIDATION COEFFICIENT CV AND ITS RELIABILITY ACCORDING TO DIFFERENT METHODS Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 8580211 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2022 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Trường Sơn Cán chấm nhận xét 1: TS Trần Văn Tuẩn Cán chấm nhận xét 2: TS Đỗ Thanh Hải Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Lê Bá Vinh - Chủ tịch Hội đồng TS Trần Văn Tuẩn - Phản biện TS Đỗ Thanh Hải - Phản biện TS Cao Văn Hóa - Thư ký TS Nguyễn Ngọc Phúc - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN NGUYỄN MINH TRÍ MSHV: 1970579 Ngày, tháng, năm sinh: 05/01/1993 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580211 I TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ GIÁ TRỊ HỆ SỐ CỐ KẾT CV VÀ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA NÓ THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU EVALUATING CONSOLIDATION COEFFICIENT CV AND ITS RELIABILITY ACCORDING TO DIFFERENT METHODS II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu, tổng hợp phương pháp đánh giá hệ số cố kết Cv theo phương pháp khác Đánh giá giá trị hệ số cố kết Cv theo kết thí nghiệm nén cố kết phịng phân tích mức độ tin cậy giá trị hệ số cố kết Cv theo lý thuyết cố kết chiều III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/9/2021 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/12/2021 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Bùi Trường Sơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Bùi Trường Sơn PGS.TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Trường Đại học Bách Khoa tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tác giả từ tác giả học Đại học suốt trình Cao học Tôi xin cảm ơn nhiều đến Sở Xây dựng Tiền Giang - quan công tác tạo nhiều điều kiện cho học tập, nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa hoàn thành luận văn Tơi bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện tốt nhất, suốt thời gian học tập Hi vọng đề tài luận văn tác giả tài liệu tham khảo hữu dụng cho q trình tính tốn, nghiên cứu thực tiễn Tôi mong nhận góp ý q thầy bạn bè để tiếp tục hoàn thiện đề tài Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 12 năm 2021 Tác giả luận văn Trần Nguyễn Minh Trí iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Các phương pháp xác định giá trị hệ số cố kết Cv từ thí nghiệm sử dụng phổ biến là: phương pháp logarit thời gian (phương pháp A Casagrande), phương pháp bậc hai thời gian (phương pháp D Taylor), phương pháp giải tích, phương pháp giai đoạn đầu logarit thời gian Mỗi phương pháp có cách xác định khác nhìn chung dựa vào mối quan hệ độ lún thời gian xác định từ thí nghiệm nén cố kết Đối với loại sét mềm ứng suất tăng giá trị hệ số cố kết Cv theo phương pháp giảm, mức giảm giá trị hệ số cố kết Cv tùy thuộc vào phương pháp Đối với sét mềm, phương pháp A Casagrande cho phép xác định giá trị hệ số cố kết Cv phù hợp so với phương pháp khác đất sét pha cát phương pháp D Taylor Kết phân tích tính tốn giúp chọn lựa phương pháp phù hợp lựa chọn đặc trưng cố kết tính tốn độ lún theo thời gian đất khu vực iv ABSTRACT The methods of determining consolidation coefficient Cv from experiments are commonly used: logarithm-of-time method (A Casagrande method), square-root-oftime method (D Taylor method), analytic method, early stage log-t method In general, the relationship between settlement and time is determined from laboratory one-dimensional consolidation tests For soft clay, the more stress increases, the lower the value of consolidation coefficient Cv, reduction in value of consolidation coefficient Cv depends on each method For soft clay, the A Casagrande method allows to determine consolidation coefficient Cv more reliably than other methods while for sandy clay is the D Taylor method The results of analysis and calculation help to choose the appropriate method in selecting the consolidation characteristics in the calculation of settlement over time of the soil foundation of the area v LỜI CAM ĐOAN Luận văn hoàn thành hướng dẫn phê duyệt PGS.TS Bùi Trường Sơn Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm đề tài thực Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 12 năm 2022 Tác giả Luận văn Trần Nguyễn Minh Trí vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiv MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỂ TÀI CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ HIỆN TRƯỜNG .3 1.1 Các đặc trưng biến dạng đất 1.1.1 Các đặc trưng biến dạng sét mềm bão hòa nước từ thí nghiệm nén cố kết 1.1.2 Các đặc trưng biến dạng đất xác định từ thí nghiệm trường 1.2 Ý nghĩa tương quan thông số biến dạng đất 14 1.2.1 Ý nghĩa thông số biến dạng 14 1.2.2 Mối tương quan thông số biến dạng 20 1.3 Hệ số cố kết 29 1.3.1 Biểu thức tính hệ số cố kết (Cv) 29 1.3.2 So sánh giá trị tính tốn giá trị thực tế 30 1.4 Phân tích, đánh giá cơng trình nghiên cứu 32 vii 1.5 Kết luận chương 33 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ HỆ SỐ CỐ KẾT CV TỪ THÍ NGHIỆM .34 2.1 Cơ sở lý thuyết cố kết chiều 34 2.1.1 Lập phương trình vi phân cố kết thấm 36 2.1.2 Điều kiện biên toán 38 2.1.3 Giải phương trình vi phân cố kết thấm 38 2.1.4 Các trường hợp ý 39 2.2 Việc giải toán cố kết thuộc loại đơn giản lớp đất bão hịa hồn tồn 39 2.3 Quy trình thí nghiệm nén cố kết theo TCVN 4200:2012 45 2.3.1 Phương pháp thử .46 2.3.2 Cách tiến hành thí nghiệm 47 2.3.3 Tính tốn đặc trưng vật lý đất 48 2.4 Các phương pháp xác định Cv từ thí nghiệm .52 2.4.1 Phương pháp logarit thời gian (phương pháp A Casagrande) .52 2.4.2 Phương pháp bậc hai thời gian (phương pháp D Taylor) 53 2.4.3 Phương pháp giải tích .54 2.4.4 Phương pháp giai đoạn đầu logarit thời gian 55 2.5 Kết luận chương 56 ĐÁNH GIÁ GIÁ TRỊ HỆ SỐ CỐ KẾT CV VÀ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA NÓ THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU 57 3.1 Dữ liệu xác định hệ số cố kết Cv từ thí nghiệm nén cố kết 57 3.2 Hệ số cố kết theo phương pháp khác 58 3.2.1 Đặc trưng hệ số cố kết cho mẫu đất sét mềm (Mẫu M01) 58 3.2.2 Đặc trưng hệ số cố kết cho mẫu đất cát (mẫu M02) .68 3.3 Phân tích, so sánh với kết thí nghiệm đánh giá mức độ tin cậy giá trị Cv xác định theo phương pháp khác .76 3.3.1 Phân tích, so sánh độ lún theo thời gian đất sét mềm M01 77 viii 3.3.2 Phân tích, so sánh độ lún theo thời gian đất sét pha cát M02 81 3.4 Nhận xét chương 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 160 Hình 60 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M10 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giải tích) Hình 61 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M10 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giai đoạn đầu logarit theo thời gian) 161 Hình 62 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M10 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp khác nhau) 162 C MẪU SÉT MỀM M11 Hình 63 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp A Casagrande mẫu sét M11, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 = d100 = t50 = d50 = Cv = 0,0934 0,1226 3,35 0,1080 0,0527 cm cm phút cm cm2/phút 163 Hình 64 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp D Taylor mẫu sét M11, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 t 90 = t90 = d90 = Cv = 3,27 10,69 0,1134 0,0706 phút phút cm cm2/phút * Xác định Cv theo phương pháp giải tích mẫu sét M11, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2: Chọn d1, d2, d3 tương ứng với thời điểm t1, t2, t3 sau: d1 = d2 = d3 = t1 = t2 = t3 = 0,0982 0,103 0,1088 0,25 cm cm cm phút phút phút Áp dụng công thức (2.44), (2.45) (2.46), ta tính d0 = d100 = 0,0934 cm 0,1098 cm Cv = 0,2691 cm2/phút 164 Hình 65 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp giai đoạn đầu logarit thời gian mẫu sét M11 cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 = 0,0934 cm d22,14 = 0,098 cm t22,14 = 0,173 phút Cv = 0,2014 cm2/phút 165 0,1 Thời gian (phút) 10 100 1000 10000 0,000 0,005 Thí nghiệm 0,010 Độ lún (cm) 0,015 0,020 Logt 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 Hình 66 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M11 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp A Casagrande) 0,000 Thí nghiệm Căn t 0,005 Độ lún (cm) 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 10 15 20 25 Thời gian (phút) 30 35 40 Hình 67 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M11 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp D Taylor) 166 0,1 Thời gian (phút) 10 100 1000 10000 0,000 0,005 Thí nghiệm 0,010 Độ lún (cm) 0,015 Giải tích 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 Hình 68 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính toán mẫu sét M11 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giải tích) 0,1 Thời gian (phút) 10 100 1000 10000 0,000 0,005 Thí nghiệm 0,010 Độ lún (cm) 0,015 0,020 Giai đoạn đầu logt 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 Hình 69 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M11 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giai đoạn đầu logarit theo thời gian) 167 Độ lún (cm) 0,1 Thời gian (phút) 10 100 1000 10000 0,000 Thí nghiệm 0,005 Giai đoạn đầu logt 0,010 Logt 0,015 Căn t 0,020 Giải tích 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 Hình 70 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M11 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp khác nhau) 168 C MẪU SÉT MỀM M12 Hình 71 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp A Casagrande mẫu sét M12, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 = d100 = t50 = d50 = Cv = 0,1854 0,2516 3,82 0,2185 0,0409 cm cm phút cm cm2/phút 169 Hình 72 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp D Taylor mẫu sét M12, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 t 90 = t90 = d90 = Cv = 3,49 12,18 0,2316 0,0544 phút phút cm cm2/phút * Xác định Cv theo phương pháp giải tích mẫu sét M12, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2: Chọn d1, d2, d3 tương ứng với thời điểm t1, t2, t3 sau: d1 = d2 = d3 = t1 = t2 = t3 = 0,1952 0,205 0,219 0,25 cm cm cm phút phút phút Áp dụng công thức (2.44), (2.45) (2.46), ta tính d0 = d100 = 0,1854 cm 0,2225 cm Cv = 0,2192 cm2/phút 170 Hình 73 Biểu đồ xác định Cv theo phương pháp giai đoạn đầu logarit thời gian mẫu sét M12, cấp áp lực 0,5 - 1,0 kG/cm2 = 0,1854 cm d22,14 = 0,193 cm t22,14 = 0,221 phút Cv = 0,1421 cm2/phút 171 Hình 74 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M12 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp A Casagrande) Hình 75 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M12 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp D Taylor) 172 Hình 76 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M12 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giải tích) Hình 77 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M12 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp giai đoạn đầu logarit theo thời gian) 173 Hình 78 Biểu đồ so sánh độ lún thí nghiệm độ lún tính tốn mẫu sét M12 cấp áp lực nén 0,5 - 1,0 kG/cm2 (Cv xác định theo phương pháp khác nhau) 174 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : TRẦN NGUYỄN MINH TRÍ Ngày, tháng, năm sinh: 05/01/1993 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: Ấp Mỹ Thạnh, xã Hòa Định, huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang Điện thoại cá nhân: 0939.541.544 Email: tri.trannguyenminh@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 08/2011 đến 12/2015: học đại học chuyên ngành Xây dựng Dân dụng Công nghiệp Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Từ 01/2020 đến nay: học cao học chuyên ngành Địa kỹ thuật Xây dựng trường Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ 01/2016 đến 12/2019: làm việc Công ty Cổ phần Tập đồn Xây dựng Hịa Bình Từ 01/2020 đến nay: công tác Sở Xây dựng Tiền Giang