Đánh giá kết quả của nhóm cọc xi măng đất trong việc giữ ổn định mái dốc ven sông thị vải tại khu vực tỉnh bà rịa vũng tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ HỒ ĐẮC KHOA ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA NHÓM CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG VIỆC GIỮ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Tai Lieu Chat Luong VEN SÔNG THỊ VẢI TẠI KHU VỰC 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∞ HỒ ĐẮC KHOA ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA NHÓM CỌC XI MĂNG ĐẤT TRONG VIỆC GIỮ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VEN SÔNG THỊ VẢI TẠI KHU VỰC 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 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: HỒ ĐẮC KHOA Ngày sinh: 15/04/1984 Nơi sinh: Bình Dương Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã học viên:1885802080006 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 Hồ Đắc Khoa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “ Đánh giá kết nhóm cọc xi măng đất việc giữ ổn định mái dốc ven sông Thị Vải khu vực tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu” cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi; luận văn 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 hoàn 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 Xây dựng cơng trình Dân dụng Công nghiệp; Khoa Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Mở thông qua TP HCM, ngày……tháng……năm 2022 HỌC VIÊN HỒ ĐẮC KHOA i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chân thành cám ơn Ban Giám hiệu nhà trường, trường Đại học Mở, đặc biệt quý Thầy Cơ Khoa Xây dựng, nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức bổ ích suốt trình học tập, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện tốt thời gian học tập trường Tơi xin bày tỏ lịng 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 tơi khơng qn gửi lời cảm ơn đến tác giả tài liệu tham khảo mà tơi sử dụng để hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, cá nhân anh chị khóa ủng hộ động viên giúp đỡ trình thực luận văn Luận văn thạc sĩ hoàn thành với nỗ lực thân, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong q Thầy Cơ dẫn thêm để tơi bổ sung thêm kiến thức đường nghiên cứu học tập sau này./ Xin chân thành cảm ơn! TP HCM, ngày……tháng……năm 2022 HỌC VIÊN HỒ ĐẮC KHOA ii TÓM TẮT  Tên đề tài: Đánh giá kết nhóm cọc xi măng đất việc giữ ổn định mái dốc ven sông Thị Vải khu vực tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu  Tóm tắt: Hiện nay, việc giữ ổn định mái dốc, đặc biệt mái dốc khu vực đồi núi hay khu vực ven sông, ven biển trở nên phức tạp yếu tố gây ổn định nhiều Để giữ ổn định mái dốc có nhiều phương pháp đưa Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, kỹ thuật, địa chất, khí hậu, mơi trường,… mà áp dụng phương pháp thích hợp Tại Việt Nam, phương pháp giữ ổn định mái dốc trụ xi măng đất phương pháp áp dụng gần đây, có nhiều tranh luận, nhiên có ưu điểm thời gian thi công đưa vào sử dụng nhanh tiết kiệm thời gian Tuy nhiên, nghiên cứu trụ đất trộn xi măng áp dụng Việt Nam cịn chưa nhiều Do u cầu cấp thiết phải có nghiên cứu để nắm rõ phương pháp giữ ổn định vô thuận lợi cho việc áp dụng vào cơng trình sau Trong luận văn này, học viên đánh giá hiệu giữ ổn định mái dốc bến cảng áp dụng phương pháp trụ đất trộn xi măng Vấn đề quan tâm nhiều chuyển vị ngang tổng thể, hệ số an toàn trượt, tổng thể q trình triển khai thi cơng khai thác sử dụng; cường độ đạt cọc xi măng đất Quá trình nghiên cứu sử dụng phần mềm mơ GEO-SLOPE PLAXIS để tính tốn, đánh giá hiệu giữ ổn định mái dốc bến cảng áp dụng phương pháp trụ đất trộn xi măng từ củng cố lại sở lý thuyết, kiểm chứng độ tin cậy thiết kế gia cố, giữ ổn định mái dốc triển khai khu vực địa chất cảng SITV, sông Thị Vải, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Kết đánh giá cho thấy giải pháp gia cố bờ sông sử dụng cọc xi măng đất có tính khả thi vị trí nghiên cứu từ nghiên cứu áp dụng rộng rãi cho vị trí khác, mang lại hiệu chống sạt lở cao mà giữ nguyên trạng lịng sơng iii ABSTRACT  Title: Evaluation of the results of the soil cement pile group in stabilizing the slope along the Thi Vai river in Ba Ria - Vung Tau province  Abstract: Nowadays, stabilizing slopes, especially slopes in hilly areas or riverside and coastal areas has become more complicated due to many factors causing instability There are many methods to keep the slope stable Depending on economic, technical, geological, climatic, environmental conditions, appropriate methods are applied In Viet Nam, The method of stabilizing the slope with Soil-Cement Column Deep Mixing (CDM), a new method applied recently, is controversial but has the advantage of being quick to construct and put into use, which saves time However, research on CDM applied in Vietnam is still not much Therefore, it is necessary to have research to understand this stabilization method, which will be extremely convenient for application in future works In this research, students will analyze the effect of stabilizing the sloping roof of the harbor when applying CDM method The issue of most concern is the overall horizontal displacement, the overall sliding safety factor in the process of construction, exploitation and use; strength achieved in CDM The research process will use simulation software GEO-SLOPE and PLAXIS to calculate and evaluate the effectiveness of stabilizing the wharf's slope when applying the cement-mixed earth pillar method, thereby reinforcing the theoretical basis Theory, verifying the reliability of the designs to strengthen and stabilize the slope has been deployed in the geological area of SITV port, Thi Vai river, Ba Ria - Vung Tau province The evaluation results show that the solution to reinforce the riverside using soil cement piles is feasible at the study site and from there it can be widely applied to other locations, providing effective anti-slippery effect landslides while keeping the river bed intact iv MỤC LỤC 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 1.2 Mục tiêu luận văn: .1 1.3 Đối tượng nghiên cứu phương pháp nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: 1.4 Phạm vi nghiên cứu đề tài: 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn: 2.1 Giới thiệu 2.2 Giới thiệu phần mềm Geo-Slope Plaxis: 2.3 Kết luận chương: v 3.1 Sơ lượt lịch sử phát triển công nghệ sử dụng cọc (trụ) xi măng đất Thế Giới Việt Nam: .7 3.2 Giới thiệu công nghệ thi công cọc [trụ] xi măng đất việc xử lý đất yếu công nghệ trộn sâu: Công nghệ trộn ướt [khoan vữa cao áp]: Công nghệ trộn khô 10 Bố trí cọc xi măng đất .11 3.3 Sự thay đổi tính chất vật lý đất trộn xi măng 13 Dung trọng 13 Tỷ trọng 14 Hệ số thấm .15 3.4 Khả chịu tải tới hạn cọc đơn 15 3.5 Tổng lún cọc CDM 17 3.6 Độ lún lệch .20 3.7 So sánh độ lún chuyển vị ngang có khơng có cọc CDM 21 Cách thức lún cọc CDM sử dụng để xử lý, cải tạo đất yếu 21 Chuyển vị ngang cơng trình tác dụng tải bên .23 3.8 Ổn định mái dốc .23 3.9 Phương pháp tính dành cho phương pháp trộn sâu 26 Sự trượt sử dụng phương pháp trộn sâu 28 Sự lật đổ 29 3.10 Kết luận chương: 30 vi Hình ảnh hồn thiện thí nghiệm cọc xi măng đất cơng trình 69 Phân tích phương án ổn định kết cấu bến hoàn thiện Phương án cọc xi măng đất giải vấn đề trượt sâu mái, muốn có hiệu cần kết hợp với biện pháp bảo vệ bề mặt mái dốc thảm đá, thảm cát… để tránh xói mịn bề mặt dẫn đến thay đổi ứng suất mái dốc Do đó, phần học viên giao cho phương án để giữ ổn định kết cấu bến hoàn thiện Trong có kết hợp khối CDM kết cấu khác như: cừ larsen, rọ đá, tầng lọc ngược, kết cấu đá khối, Bảng chi tiết phương án để giữ ổn định kết cấu bến hoàn thiện STT Mơ tả Mặt cắt ngang điển hình Ưu điểm Nhược điểm Phương án Phương án - Giảm lún lệch phần trụ xi - Giảm lực tác động từ phía cầu tàu măng đất - Lực tác động lên đầu trụ xi măng đất - Khó thi cơng kết cấu phía sau cầu tàu Phương án - Áp lực đất tác dụng lên cầu tàu nhỏ phương án - Chuyển vị hàng cừ larsen lớn, - Sự lún lệch phần trụ xi măng đất khó ổn định khơng giải triệt để - Rọ đá dễ bị xói mịn 70 Kết phương án Kiểm tra ổn định tổng thể cơng trình giai đoạn hồn thiện: Hệ số an tồn cung trượt FS: 1.107 Kiểm tra ổn định tổng thể GEO-SLOPE – Phương án 71 Chuyển vị ngang tổng thể đỉnh khối CDM Ux ~ 6,8mm Kiểm tra chuyển vị ngang Plaxis 2D – Phương án 72 Kết phương án Kiểm tra ổn định tổng thể cơng trình giai đoạn hồn thiện: Hệ số an toàn cung trượt FS: 1.897 Kiểm tra ổn định tổng thể GEO-SLOPE – Phương án 73 Chuyển vị ngang tổng thể đỉnh khối CDM Ux~ 1.220mm Kiểm tra chuyển vị ngang Plaxis 2D – Phương án 74 Kết phương án Kiểm tra ổn định tổng thể cơng trình giai đoạn hồn thiện: Hệ số an toàn cung trượt FS: 1.318 Kiểm tra ổn định tổng thể GEO-SLOPE – Phương án 75 Chuyển vị ngang tổng thể đỉnh khối CDM Ux ~ 1.730mm Kiểm tra chuyển vị ngang Plaxis 2D – Phương án 76 Bảng đánh giá tổng hợp phương án để giữ ổn định kết cấu bến hồn thiện STT Mơ tả Phương án Phương án Phương án Mặt cặt ngang Kết - Hệ số an toàn cung trượt FS: 1.107 - Hệ số an toàn cung trượt FS: 1.897 - Hệ số an toàn cung trượt FS: 1.318 tính - Chuyển vị ngang tổng thể cơng trình - Chuyển vị ngang tổng thể cơng trình Ux - Chuyển vị ngang tổng thể cơng trình tốn Ux = 6.8mm Kết nghị Đề xuất chọn = 1.22m Ux = 1.73m Không đề xuất Không đề xuất Kết luận chương: Chương này, thực mô dựa lý thuyết sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn Phân tích ổn định mái dốc Sử dụng mã SLOPE/W phân tích sức căng biến dạng Plaxis để kiểm tra độ lún đất, tìm hệ số an tồn Tìm hiểu đánh giá số mơ hình thiết kế giữ ổn định kết cấu bờ bến cảng hoàn thiện 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Tổng hợp theo thiết kế ban đầu Các hệ số an toàn theo cơng thức giải tích: ổn định trượt, ổn định lật, khả chịu tải cho phép có giá trị lớn giá trị cho phép Điều cho thấy phù hợp sữ dụng khối CDM để giữ ổn định Hệ số an toàn tổng thể cho toàn cơng trình sử dụng phần mềm GEOSLOPE giai đoạn khai thác lớn giai đoạn thi cơng nhiều Do đó, giai đoạn nguy hiểm cho cơng trình giai đoạn thi cơng Kết chuyển vị ngang tổng thể theo kết Plaxis 2D tương đối nhỏ, tương thích với giá trị quan trắc Inclinometer trường cho thấy khả giữ ổn định khối CDM tốt trường hợp địa chất dọc bờ sông yếu phức tạp Chuyển vị theo phương đứng - độ lún đầu cọc CDM nhỏ so với độ lún khu bãi bên (xử lý gia tải trước kết hợp với bấc thấm bơm hút chân không) Do muốn tiết kiệm thời gian xử lý khống chế tốt độ lún dư áp dụng cọc CDM để xử lý đất yếu Ba phương án sau hoàn thiện Với đề giao, với việc kết hợp thêm kết cấu giữ ổn định khác như: rọ đó, tầng lọc ngược, bệ phản áp, đá khối, cừ larsen, Học viên sau kiểm tra với 03 phương án để tìm phương án phù hợp Hệ số an toàn tổng thể phương án nhỏ theo kết mô từ phần mềm GEO-SLOPE Tuy nhiên hệ số an toàn thỏa hệ số an tồn cho phép từ phía chủ đầu tư Trong chuyển vị ngang tính tốn theo phần mềm Plaxis phương án có giá trị nhỏ Theo điều kiện nước chảy xốy bờ sơng Thị Vải kết cấu theo phương án đảm bảo, tránh tượng xói lở xảy gây ổn định 78 cho cơng trình Do học viên đề xuất phương án lựa chọn để thi công phương án Kiến nghị Hướng nghiên cứu cần xem xét tương tác cọc CDM đất xung quanh Nghiên cứu khác biệt cường độ mẫu trộn trường mẫu phịng Xem xét cách bố trí cọc hình thoi hay hình tam giác có khác biệt so với bố trí theo hình vng Việc chọn lựa phương pháp xử lý đất yếu tùy vào điều kiện tự nhiên điều kiện kinh tế mà có lựa chọn cho phù hợp 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Châu Ngọc Ẩn (2004) Cơ học đất Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM Châu Ngọc Ẩn (2005) Nền Móng Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM Nguyễn Quốc Dũng Phùng Vĩnh An (2005) Công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng đất khả ứng dụng để gia cố đê đập Viện Khoa học Thuỷ lợi Nguyễn Thanh Đạt (2010) Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả chịu uốn vật liệu đất trộn xi măng Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Đỗ Văn Đệ Nguyễn Quốc Tới (2011) Phần mềm Slope/W ứng dụng vào tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình NXB Xây dựng, Hà Nội Đỗ Văn Đệ (2010) Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy cơng NXB Xây dựng, Hà Nội Hồng Hải Hà (2010) Nghiên cứu tính tốn ốn định mái đào đất yếu Trần Quang Hộ (2011) Cơng trình đất yếu NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Lê Văn Khởi, Châu Trường Linh (2013) Nghiên cứu tính tốn ứng suất, biến dạng đê, kè gia cố cọc đất-xi măng phục vụ tới công tác tư vấn thiết kế quản lý vận hành nhằm xử lý đất yếu Kè chống xói lở sơng Kiến Giang, tỉnh Quảng Bình Trần Văn Long (2018) Nghiên cứu ứng dụng cọc xi măng đất gia cố cơng trình xây dựng địa bàn thành phố Hội An Phạm Hồng Nhật (2012) Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở cơng trình ven sông Hậu tỉnh An Giang 80 Đậu Văn Ngọ Trần Xn Thọ (2008) Ổn định cơng trình NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Phan Hồng Quân (2009) Nền Móng Nhà xuất giáo dục Võ Phán (2011) Bài giảng cơng trình yếu Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Minh Tâm (2006) Ổn định trụ đất trộn xi măng bên đường Bài giảng Bộ môn Địa - Nền móng, Khoa Kỹ thuật Xây dựng Nguyễn Minh Tâm (2006) The behavior of DCM columns under highway embankments by finite element analysis Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy Nguyễn Minh Tâm Trần Xuân Thọ Đánh giá hiệu ứng vòm đường hổ trợ cột đất trộn sâu Nguyễn Viết Trung Vũ Minh Tuấn (2011) Cọc đất xi măng – Phương pháp gia cố đất yếu NXB Xây dựng Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 207 - 92 Cơng trình bến cảng biển Tiêu chuẩn quốc gia - TCVN 9906:2014 Cơng trình thủy lợi – Cọc xi măng đất thi công theo phương pháp Jet Grouting - Yêu cầu thiết kế thi công nghiệm thu cho xử lý đất yếu Tiêu chuẩn quốc gia - TCVN 9403:2012 Gia có đất yếu - Phương pháp trụ đất xi măng Tiêu chuẩn xây dựng 385:2006 Gia cố đất yếu trụ đất xi măng Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam (2008 - 2010) Nghiên cứu đề ứng dụng giải pháp xử lý móng cơng trình Thủy lợi vùng đất yếu Đồng sông Cửu Long cọc xi măng – đất khoan trộn sâu 81 Website https://ximang.vn/cong-nghe-san-xuat/cong-nghe-thi-cong-coc-xi-mang- dat-p1 6736.htm https://ximang.vn/cong-nghe-san-xuat/cong-nghe-thi- cong-coc-xi-mang-dat-p2 6744.htm Tiếng Anh : Abramson L W., Lee T S., Sharma S and Boyce G M (2002) Slope Stability and Stabilization methods John Wiley and Sons, Inc., New York Coastal development institute of technology (CDIT) (2002) The Deep Mixing Method : Principle, design and contruction D.T.Bergado, C.Taechakumthorn, G.A.Lorenzo & H.M.Abuel-Naga (2006) Stress-Deformation Behavior under Anisotropic Drained Triaxial Consolidation of Cement-Treated Soft Bangkok Clay D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro & A.S.Balasubramaniam (1994) Improvement Techniques of Soft Ground in Subsiding and Lowland Environment Duncan J M and Wright S G (2005) Soil Strength and Slope Stability John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey E.N.Bromhead (2005) The Stability of Slopes Taylor & Francis e-Library Fifth Edition, Das Principles of geotechnical engineering George L Stegemeier and Harold J Vinegar (2001) Thermal conduction heating for in-situ thermal desorption of soils CRC Press, Boca Raton, Florida In-situ Testing of Soil Lemonnier, P., Soubra, A.H., Kastener, R (1997) Variation displacement method for geosyntheically reinorced slope stability analysis Geotextiles and Geomembranes 16 (1998) Masaki Kitazume Stability of Group Column TypeDeep Mixing Improved Groundunder embankment Loading 82 M.P Moseley and K Kirsch (2005) Ground Improvement Taylor & Francis e-Library, New Yord N.H.Minh & D.T.Bergado (2006) Numerical Modeling of A Full Scale Reinforced Embankment on Deep Mixing Cement Piles P.Jamsawang, D.T.Bergado, P.Voottipruex & W.Cheang (2011) Behavior and 3D Finite Element Simulation of Stiffened Deep Cement Mixing (SDCM) Pile Foundation under Full Scale Loading Seong-Hun Lee, Oh-Yeob Kwon, Jong-Ho Shin (2003) Application of SoilCement Piles to the Ground Improvement of Harbor Structures Journal of the Korean Geotechnical Society 29(11) Shahram Pourakbar (2015) Deep Mixing Columns Selangor Darul Ehsan, Malaysia Suzuki, K., Usui, H and Sasai, T , Kojima, A., Nozu, M., Nguyen, H T (2007) Cement deep mixing applied to soft clay in Mekong Delta Tomlinson Foundation design and Construction Website http://projects.go2professionals.com/P.H.S.W.Kulatilake/SLConference 2008/ papers/1510.pdf Young-Uk Kim, Byoung-Il Kim, Xiaohong Bai (2003) Behaviors of Soil-cement Piles in Soft Ground Journal of the Korean Geotechnical Society 19(3) 83