Đánh giá kết quả phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm và bơm hút chân không trong việc xử lý nền đất yếu ở tỉnh bà rịa vũng tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ LÊ QUANG THÀNH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM VÀ BƠM HÚT CHÂN KHÔNG Tai Lieu Chat Luong TRONG VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Ở 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∞ LÊ QUANG THÀNH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP BẤC THẤM VÀ BƠM HÚT CHÂN KHÔNG TRONG VIỆC XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU Ở 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 HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: Lê Quang Thành Ngày sinh: 18/08/1992 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã học viên:1885802080019 Tôi 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 Lê Quang Thành LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Đánh giá kết phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân không việc xử lý đất yếu tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu” cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết tính tốn số liệu đo đạc thực tiễn hướng dẫn của: TS Võ Nguyễn Phú Hn Các số liệu, mơ hình tính tốn kết Luận văn hồn 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 LÊ QUANG THÀNH ii 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 Tôi xin bày tỏ lòng 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 định hướng nghiên cứu tốt Ngồi không quên gửi lời cảm ơn đến tác giả tài liệu tham khảo mà sử dụng để hoàn 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 tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý Thầy Cô 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 LÊ QUANG THÀNH iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Tóm tắt: Ở Việt Nam nay, phương pháp xử lý cố kết chân không áp dụng phổ biến khu vực có lớp đất yếu dày Đặc biệt khu vực hậu cần, kho bãi cụm cảng lớn bên cạnh bờ sông Áp dụng phương pháp cố kết chân không kết hợp với gia tải trước bấc thấm giúp giảm chiều cao gia tải, điều góp phần giữ ổn định cho cơng trình tránh bị sạt lở suốt trình thi công rút ngắn thời gian thi công Nội dung luận văn đánh giá kết việc kết hợp Kết quan trắc thực tế phân tích ngược để từ có kết luận, kiến nghị liên quan nhằm mục đích hướng dẫn, làm kinh nghiệm cho cơng trình tương tự khác Từ khoá: Gia tải trước, Xử lý nền, Bơm hút chân khơng, Phân tích ngược iv ABSTRACT Abstract: Nowadays in Vietnam, vacuum consolidation method has been applied as normal method for these area with deep soft soil Especial with logistic area belong to huge terminal group, nearby river The vacuum consolidation method combined with preloading method and prefabricated vertical wick drain that made to reduce high of sand loading The paper is focused about the assessment of vacuum consolidation method combined with preloading that using for SITV port Monitoring data were back analyzed to draw conclusions which will be used as past experiences and guide lines for next similar projects Keyword: Preloading, Soil improvement, Vacuum consolidation method, Back analysis v Mục lục CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: .9 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 10 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: 10 1.6 Hạn chế đề tài: 10 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Tổng quan phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân không: 12 2.1.1 Lịch sử hình thành phát triển: 12 2.1.2 Giới thiệu phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân không: 13 2.1.3 Các nghiên cứu phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân khơng q trình xử lý đất yếu: 16 2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn: 20 2.2.1 Độ tăng ứng suất gia tăng 20 2.2.2 Độ lún tổng cộng 21 2.2.3 Đường cong lún theo thời gian 23 2.2.4 Độ lún yêu cầu trước dở tải 25 2.2.5 Tính tốn hệ thống ống máy bơm 27 2.2.6 Phương pháp Asaoka 28 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN Ở CƠNG TRÌNH CẢNG SITV, KHU VỰC CÁI MÉP THỊ VẢI – BÀ RỊA VŨNG TÀU 32 3.1 Giới thiệu cơng trình 32 3.2 Điều kiện tự nhiên 33 3.2.1 Địa hình .33 3.2.2 Mực nước 34 3.2.3 Địa chất 34 3.3 Số liệu địa chất 35 3.4 Thiết kế chi tiết biện pháp xử lý 38 3.4.1 Tổng quan 38 3.4.2 Tuổi thọ cơng trình 38 3.4.3 Độ lún yêu cầu độ lún cho phép 38 3.4.4 Hệ số ổn định cho phép .38 vi 3.4.5 Kết tính tốn PVD 39 3.4.6 Kết tính tốn áp lực gia tăng 40 3.4.7 Hệ thống tường sét 40 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ CỦA CƠNG TRÌNH CẢNG SITV 42 4.1 Phân tích kết quan trắc 42 4.1.1 Mặt quan trắc 42 4.1.2 Chi tiết quan trắc 43 4.1.3 Các kỹ thuật phân tích số liệu .50 4.1.4 Kế hoạch quan trắc 51 4.1.5 Kết quan trắc 52 4.2 Phân tích ngược kết quan trắc phương pháp Asaoka 66 4.2.1 Độ lún cố kết 66 4.3 Kết mô phần tử hữu hạn 71 4.3.1 Thông số đầu vào .71 4.3.2 Kết tính tốn 72 4.3.3 Nhận xét .79 4.4 Hiệu việc xử lý phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân không 80 4.4.1 Thí nghiệm phịng 80 4.4.2 Thí nghiệm ngồi trường .82 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 5.1 Kết luận .84 5.2 Kiến nghị 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 73 Hình 4.31: Chuyển vị đứng tổng thể cơng trình mặt cắt BH03 74 Hình 4.32: Áp lực nước lỗ rỗng mặt cắt BH03 75 Hình 4.33: Ứng suất cắt mặt cắt BH03 76 Hình 4.34: Chuyển vị ngang tổng thể cơng trình mặt cắt BH14 (mặt cắt bên hơng) 77 Hình 4.35: Chuyển vị đứng tổng thể cơng trình mặt cắt BH14 78 Hình 4.36: Áp lực nước lỗ rỗng mặt cắt BH14 79 4.3.3 Nhận xét Kết từ mơ hình phần tử hữu hạn cho kết tương đồng với kết quan trắc Do đó, áp dụng thơng số đầu vào cho cơng trình lân cận Độ lún cố kết sơ cấp quan trắc bàn đo lún suốt thời gian hút chân không 1.623m đến 2.260m độ lún trung bình 1.9m Sau xả áp lực hút chân không độ nở 1,8cm Các đường cong lún từ kết quan trắc từ tính tốn phần tử hữu hạn trình bày hình 4.37 Preload in FP9 Vacuum and surcharge pressure(KPa) 160 140 120 100 80 load 60 40 20 20-Feb 6-Mar 20-Mar 3-Apr 20-Feb 6-Mar 20-Mar 3-Apr Date 17-Apr 1-May 15-May 29-May 12-Jun 26-Jun 17-Apr 1-May 15-May 29-May 12-Jun 26-Jun 10-Jul 10-Jul 24-Jul 24-Jul 7-Aug 7-Aug 21-Aug 21-Aug 4-Sep 4-Sep 18-Sep 18-Sep 40 SP1 SP2 SP3 Settlement (cm) 80 SP4 SP5 120 Predicted 160 200 240 Settlement in FP9 Hình 4.37: Biểu đồ so sánh kết tính lún từ Plaxis quan trắc 2-Oct 2-Oct 80 4.4 Hiệu việc xử lý phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm bơm hút chân khơng 4.4.1 Thí nghiệm phịng Sau tiến hành xử lý nền, công tác khoan lấy mẫu để làm thí nghiệm xác định thay đổi tiêu lý đất thực Những hình bên thể thay đổi 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 0.0 2.0 Độ sâu, [m] 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 Hệ số rỗng - Sau xử lý 16.0 Hệ số rỗng - Trước xử lý 18.0 Hệ số rỗng Hình 4.38: Biểu đồ thay đổi hệ số rỗng trước sau xử lý 81 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0.0 2.0 Độ ẩm - Sau xử lý Độ sâu, [m] 4.0 Độ ẩm - Trước xử lý 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 Độ ẩm [%] Hình 4.39: Biểu đồ thay đổi độ ẩm trước sau xử lý 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 0.0 2.0 Dung trọng ướt - Sau xử lý Độ sâu, [m] 4.0 Dung trọng ướt - Trước xử lý 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 Dung trọng ướt [KN/m³] Hình 4.40: Biểu đồ thay đổi dung trọng ướt trước sau xử lý 82 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.0 2.0 Dung trọng khô - Sau xử lý 4.0 Dung trọng khô - Trước xử lý Độ sâu, [m] 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 Dung trọng khơ [kN/m³] Hình 4.41: Biểu đồ thay đổi dung trọng khô trước sau xử lý 4.4.2 Thí nghiệm ngồi trường Tiến hành thí nghiệm cắt cánh VST xuyên tĩnh CPTu ngồi trường sau q trình xử lý kết thúc  Trên sở giá trị trung bình kết cho thấy sức chống cắt tăng từ 21.3kPa đến 36.4kPa, có nghĩa tăng khoảng 70%  Kết trước xử lý sức kháng xuyên thay đổi từ giá trị 0.071MPa đến 0.609MPa theo độ sâu từ 012m Kết sau xử lý trung bình thay đổi 0.307MPa đến 0.943MPa theo độ sâu từ 012m Kết sức kháng xuyên gia tăng 52% Kết cụ thể thể qua hình đây: 83 Su [kPa] 0.0 2.0 Su Su Su Su Độ sâu, [m] 4.0 - FV02(Site w ork) FV03(Site w ork) FV15(Old) FV01(Site w ork) 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 Độ sâu [m] Hình 4.42: Biểu đồ thay đổi giá trị sức kháng cắt khơng nước trước sau xử lý Hình 4.43: Biểu đồ thay đổi giá trị sức kháng xuyên trước sau xử lý 84 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết đo trường, cho thấy chuyển vị ngang hướng trường hợp gia tải thường thấy Tuy nhiên sử dụng cố kết chân không chuyển vị ngang có giá trị khơng lớn thường thấy công trường xử lý phương pháp gia tải trước Vì q trình thi cơng bấc thấm đất xung quanh bị xáo trộn làm giảm hệ số thấm ngang hệ số thấm ngang vùng xáo trộn thường giả thiết đường kính vùng đất bị xáo trộn giả thiết Việc giả thiết đơi có phần chủ quan thiếu sở thực nghiệm Tuy nhiên việc phân tích ngược từ giá trị quan trắc thực tế bỏ tính chủ quan mà kể đến xáo trộn đất lần phân tích Điều số phần mềm phần tử hữu hạn chưa làm Kết từ mơ hình phần tử hữu hạn cho kết tương đồng với kết quan trắc Do đó, áp dụng thơng số đầu vào cho cơng trình lân cận Vì có diện bấc thấm vùng ảnh hưởng cố kết chân không lớn 16m Thời gian để đạt độ cố kết 85% phải tháng từ thời điểm bắt đầu xử lý Có thể thấy phương pháp giúp tiết kiệm thời gian xử lý mà đảm bảo hiệu Độ cố kết tính theo độ lún lớn so với tính theo áp lực nước lổ rỗng Độ cố kết tính theo công thức lý thuyết (Hansbo, 1979) dựa áp lực nước lổ rỗng kết tính gắn với độ cố kết tính theo áp lực nước lổ rỗng quan trắc trường Dựa thay đổi tiêu lý trước sau xử lý; thông qua sức kháng cắt khơng nước sức kháng xun cho thấy hiệu phương pháp xử lý 85 5.2 Kiến nghị Hướng nghiên cứu cần xem xét thay đổi khoảng cách cách bố trí bấc thấm Cần có so sánh hiệu với biện pháp xử lý khác Công tác thi công phương pháp cần phải trọng, phương pháp phụ thuộc nhiều vào lực nhà thầu vật liệu dùng để xử lý kèm Tùy vào điều kiện tự nhiên kinh tế mà lựa chọn phương pháp xử lý đất yếu cho phù hợp 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Akira Asaoka (1978), “Observational procedure of settlement prediction” Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Enggneering, vol 18 (4), 87-101 [2] B Indraratna, (2008), “Recent advancements in the use of prefabricated vertical drains in soft soils” University of Wollongong Research Online [3] Bùi Thị Lan Hương, (2014), “Nghiên cứu, đánh giá ứng xử đất yếu xử lý hút chân không kết hợp với bấc thấm” Luận văn Thạc sĩ [4] CHU Jian (2018), “Vacuum Preloading for Soil Improvement and Land Reclamation Projects” SEAGC 2018 Pre-conference Workshop: Soil Improvement for Mega Infrastructure, Jakarta [5] Griffin, H., & O'Kelly, B (2013), “Ground improvement by vacuum consolidation – a review” Ground Impt, 167(GI4), 274–290 [6] Indraratna, B., Kan, M E., Potts, D., Rujikiatkamjorn, C., & Sloan, S W (2016), “Analytical solution and numerical simulation of vacuum consolidation by vertical drains beneath circular embankments” Computers and Geotechnics, 80, 83-96 [7] Kumar, S G., Sridhar, G., Radhakrishnan, R., Robinson, R G., & Rajagopal, K (2015), “A case study of vacuum consolidation of soft clay deposit” Indian Geotech J, 45(1), 51-61 [8] Lê Bá Vinh (2015), “Phân tích ảnh hưởng bấc thấm lý tưởng bấc thấm không lý tưởng mô xử lý phương pháp hút chân khơng kết hợp với bấc thấm” Tạp chí KH&CN Thủy Lợi, tập 27, 2015 [9] Lê Quang Ngọc (2012), “Nghiên cứu xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân khơng kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm” Luận văn Thạc sĩ [10] Nguyễn Thị Nụ (2016), “Ứng dụng phương pháp xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không gia tải trước nhà máy nhiệt điện Long Phú - Sóc Trăng” Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, Số 55 (2016) 46-54 87 [11] N H Trường, M Q Khánh, N T Tân, “Lựa chọn mơ hình đất phù hợp cho phân tích cố kết nước sét yếu” Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, tập 59, 2017 [12] Pham Quang Dong, Tran The Viet and Trinh Minh Thu (2020), “Relation between the plasticity index and key consolidation parameters of Soft ground Stabilized by vacuum preloading together with Vertical Drains” International Journal of GEOMATE, May, 2020, Vol.18, Issue 69, pp 224 – 229 [13] Phạm Đào Việt (2017), “Ứng dụng giải pháp bấc thấm kết hợp gia tải trước để sử lý đất yếu Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu tỉnh Tiềng Giang” Luận văn Thạc sĩ [14] Phạm Trần TRung (2017), “Nghiên cứu xử lý đất yếu bấc thấm cho cơng trình bể chứa Quảng Ninh” Luận văn Thạc sĩ [15] Raehyun Kim et al (2011), “Time dependence well resistance factor of PVD”, Marine Georesources and Geotechnology, vol 29 [16] Saowapakpiboon et al (2011), “PVD improvement combined with surcharge and vacuum preloading including simulations” Geotextiles and Geomembranes, vol 29, 2011 [17] S Sakthiraja (2009), “Stabilization of Soft Clay Using PVD’s by Combined Vacuum-Surcharge Pressures” Postgraduate Student, Anna University Chennai, Chennai–600025, India [18] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9355:2012 (2012), “Gia cố đất yếu bấc thấm thoát nước” Bộ Khoa học Công nghệ Hà Nội [19] Trần Quang Hộ (2008) “ Cơng trình đất yếu” Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM [20] Vũ Duy Tân (2017), “Nghiên cứu bấc thấm thoát nước để gia cố đất yếu cho đường Tp Hải Phòng” Luận văn Thạc sĩ [21] Y J Wu, Y C Yuan and J C Chai (2013), “Performance of vacuum consolidation in a thick clayey deposit in Shanghai” International Association of Lowland Technology (IALT), ISSN 1344-9656, Vol 15, No 2, 23-30