Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung

Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước đến đặc trưng cơ học của đất không bão hòa áp dụng cho nền đường đắp tại khu vực duyên hải miền Trung.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI LƯƠNG NGUYỄN HỒNG PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC ĐẾN ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA ÁP DỤNG CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TẠI KHU VỰC DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI LƯƠNG NGUYỄN HỒNG PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC ĐẾN ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA ĐẤT KHƠNG BÃO HỊA ÁP DỤNG CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TẠI KHU VỰC DUYÊN HẢI MIỀN TRUNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT MÃ SỐ: 95.80.206 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Đình Nghiên TS Tống AnhTuấn LỜI CAM ĐOAN Tơi Lương Nguyễn Hồng Phương, tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các nội dung kết nghiên cứu Luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học TÁC GIẢ Lương Nguyễn Hoàng Phương LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu, giúp đỡ quý Thầy Cô giảng viên, Trường Đại học Giao Thơng Vận Tải, tơi hồn thành luận án tiến sĩ với tênđềtàilà:“Nghiêncứuảnhhưởngcủanướcđếnđặctrưngcơhọccủađấtkhơngbãohịa áp dụng cho đường đắp khu vực duyên hải miềnTrung” Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, khoa Cơngtrình,bộmơnCơngtrìnhGiaothơngThànhphốvàCơngtrìnhthủy,bộmơnThuỷ lực Thuỷ văn, cán tồn thể q Thầy Cơ tham gia giảng dạy tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứuvàhồn thành Luậnán Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, đến quý Thầy hướng dẫn PGS.TS Trần Đình Nghiên TS Tống Anh Tuấn tận tình hướng dẫn tác giả suốt q trình nghiên cứu hồn thiện Luận án XincảmơnqGiáosư,nhàKhoahọc,chungiatrongvàngồitrường,qThầyCơvàqu ýđồngnghiệp,đãđónggópnhiềkiếnthiếtthựcđểtácgiảhồnthiệnluậnán Xin trân trọng cảm ơn ! TÁC GIẢ Lương Nguyễn Hoàng Phương MỤC LỤC LỜI CAMĐOAN i LỜI CẢMƠN .ii DANH MỤC CÁCHÌNHẢNH viii DANH MỤCBẢNGBIỂU xiv DANH MỤC CÁC CHỮVIẾTTẮT .xv MỞĐẦU 1 Tính cấp thiết củaluận án Mục tiêunghiêncứu 3 Đối tượng phạm vinghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiêncứu 3.2 Phạm vinghiêncứu .3 Ý nghĩa khoa học vàthực tiễn 4.1 Ý nghĩakhoahọc 4.2 Ý nghĩathựctiễn Bố cục luậnán CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚCĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRONG ĐIỀUKIỆN KHƠNGBÃOHỊA 1.1 Tổng quan mơi trường đất bão hịa khơngbão hịa .5 1.2 Tổng quan vấn đề đặc trưng học đất khơngbãohịa .7 1.2.1 Tính nén lún – biến đổithểtích .7 1.2.1.1 Gia tải/dỡ tải lực hút dínhkhơng đổi Error! Bookmark notdefined 1.2.1.2 Q trình giảm/tăng độ ẩm ứng suất hiệu không đổi.Error! Bookmark not defined 1.2.2 Sự thay đổi đặc tính cường độ chống cắt – quan hệ ứng suất biếndạng 1.2.3 Dịng thấm nước qua mơitrườngrỗng 13 1.3 Ảnh hưởng nước đến đặc trưng học đường đắp ViệtNam khu vực duyên hảimiềnTrung 15 1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu đặc trưng học đất khơngbãohịatrên giới ởViệt Nam 17 1.4.1 Nghiên cứu đặc trưng học đất khơng bão hịa trênthếgiới .17 1.4.2 Nghiên cứu đặc trưng học đất khơng bão hịa ởViệtNam 21 1.5 Vấn đề tồn nghiên cứu giới vàViệtNam 23 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU VỀ CÁC ĐẶC TRƯNGCƠ HỌC CỦA ĐẤT KHƠNGBÃO HỊA 25 2.1 Cơ sở lý thuyết xác định đặc trưng học đất khơng bãohịa25 2.1.1 Các biến trạng thái ứng suấtcủađất .25 2.1.2 Đường cong đặc trưngđấtnước 26 2.1.2.1 Các phương trình xác định đường cong đặc trưng đất – nước 28 2.1.2.2 Phương pháp thực nghiệm xác định đường cong đặctrưng đất-nước .30 2.1.3 Cường độ chống cắt đất khơngbãohịa 30 2.1.3.1 Lý thuyết cường độ chống cắt đấtbão hòa .31 2.1.3.2 Cường độ chống cắt đất khơngbão hịa 31 2.1.4 Dòng thấm khơng ổn định đất khơngbãohồ .35 2.1.4.1 ĐịnhluậtthấmDarcychođấtkhơngbãohồ 35 2.1.4.2 CơsởlýthuyếtdịngthấmkhơngbãohồtrongmơhìnhSEEP/W 36 2.2 Mơ hình số mơ đất khơng bão hịa-phương pháp phần tử hữuhạn3 2.3 Mơ hình số mơ đất khơng bãohịa- phương pháp phần tử rờirạc kết hợp với thể tích lỗ rỗng hữu hạn (DEM–PFV) 39 2.3.1 Giới thiệu phương pháp phần tửrờirạc 39 2.3.2 Rời rạckhônggian 40 2.3.3 Mô lực tương tác cáchạt(DEM) 41 2.3.3.1 Lực tương tác hạt– hạt 41 2.3.3.2 Mô chuyển động hạt theo định luậtIINewton 43 2.3.4 Mô lực tương tác khí – nước tác dụng lênhạt(PFV) 43 2.3.4.1 Sự dịch chuyển pha khí nước lỗ rỗng giữacáchạt 43 2.3.4.2 Áp suất mao dẫn gây lựchút dính 44 2.3.5 Mô hình dịng chảy mơi trường rỗng (DEM–PFV) 48 2.4 Ổn địnhmáidốc 49 2.5 Kết luậnchương2 .52 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ HỌC CỦA ĐẤT KHƠNGBÃO HỊA .53 3.1 Tính chất đất dùng trongthínghiệm 53 3.2 Thí nghiệm xác định đường cong đặctrưng đất-nước 54 3.2.1 Thiết bị thí nghiệm xác định đường cong đặctrưngđất-nước 54 3.2.2 Chuẩnbịmẫu 55 3.2.3 Bão hòa mẫu vàđĩagốm 55 3.2.4 Thí nghiệm xác định đường cong đặctrưngđất-nước 56 3.2.5 Kết thí nghiệm đường cong đặc trưngđất-nước(SWCC) .57 3.2.5.1 Kết quảthínghiệm 57 3.2.5.2 So sánh kết thí nghiệm SWCC khu vực nghiên cứu với tácgiả khác .58 3.2.6 Kết tính tốn hệ số thấm từ đường cong đặc trưngđấtnước 59 3.2.6.1 Tính tốn đường cong SWCC từ phương trìnhFredlund-Xing (1994) 59 3.2.6.2 Xác định hệ số thấm đất từ đườngcong SWCC 59 3.2.6.3 So sánh kết đường cong quan hệ hệ số thấm lực hút dính khu vựcnghiên cứu với tácgiả khác .60 3.3 Xác định cường độ chống cắt đất khơngbãohịa thí nghiệmcắtt r ự c t i ế p 62 3.3.1 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm cắttrựctiếp .62 3.3.2 Quy trình thínghiệm[10] .62 3.3.3 Chương trìnhthínghiệm .63 3.3.4 Kết thí nghiệm mặt baophá hoại 63 3.3.4.1 Kết thí nghiệm cho mẫu đầm nénDương Cấm 63 3.3.4.2 Kết thí nghiệm cho mẫu đầm nénCồnLê 65 3.4 Xác định cường độ chống cắt đất khơngbãohịa thí nghiệmnénbatrục .67 3.4.1 Thiết bị ba trục cải tiến thí nghiệm c h o đất khơng bãohịa[10] .68 3.4.2 Qui trìnht h í n g h i ệ m 71 3.4.2.1 Chuẩnbị mẫu .71 3.4.2.2 Giai đoạn bãohoà mẫu 71 3.4.2.3 Giai đoạncốkết 71 3.4.2.4 Giai đoạn tạo cân lực hút dínhtrongmẫu .72 3.4.2.5 Giai đoạn cắt mẫu cho thí nghiệm nén ba trục cố kết nước+khí .72 3.4.2.6 Các điều kiện ứng suất thí nghiệm nén ba trục theo sơđồCD 72 3.4.3 Chươngtrìnhthínghiệm 73 3.4.4 Kết thí nghiệm nén batrụccố kết thốtn c ( C D ) 74 3.5 Phân tích kết quảthínghiệm .80 3.5.1 So sánh kết quảthínghiệm 80 3.5.2 So sánh kết thí nghiệm với kết tính từ cơng thức thực nghiệmđược đề xuất Fredlund vàVanapalli,1996 81 3.6 Kết luậnchương3 .84 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG CƠHỌC ĐẤT KHƠNG BÃO HỒ ĐẾN ỔN ĐỊNH KHỐI ĐẮP NỀNĐƯỜNG .85 4.1 Nghiên cứu ổn định tổng thể đường đắp bằngmơhình phần tửhữu hạn 85 4.1.1 Giới thiệu chung vềcơngtrình .85 4.1.2 Mơ hình phân tích ổn định đường cao đoạn cao tốc Đà Nẵng – QuảngNgãi 86 4.1.2.1 Đặc trưng đất kích thước hình học mơ hình nghiên cứu sựổn định 86 4.1.2.2 Điềukiệnbiên 88 4.1.2.3 Kết mơ số kết hợp mơ hình SEEP/W SLOPE/W cho kịch –Mơ hình phân phối mưađều 24h .89 4.1.2.4 Kết mô số kết hợp mơ hình SEEP/W SLOPE/W cho kịch –mơ hình phân phối mưa mơ hình phân phối mưa chuẩn với cường độ mưa 0,12m/htrong 72h 95 4.1.2.5 Kết mô số kết hợp mơ hình SEEP/W SLOPE/W cho kịch –mơ hình phân phối mưa mơ hình phân phối mưa chuẩn với cường độ mưa 0,144m/htrong 72h 100 4.1.2.6 So sánh kết cáckịchbản 105 4.2 Nghiên cứu ổn định cục đường đắp bằngmơhình phầntử rờirạc 106 4.2.1 Mô lún cố kết cục khu vực bão hòa mơ hình số kết hợpDEM–PFV 106 4.2.2 Mơ dịng thấm cục khu vực bão hịa mơ hình số kết hợpDEM–PFV 108 4.3 Kết luậnchương4 111 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 113 I Các kết đạt củaLuậnán 113 II Những đóng góp củaluậnán 114 III Kiếnnghị 114 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃCƠNGBỐ 115 TÀI LIỆU THAMKHẢO 116 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1 Cơ chế phá hoại mái dốc domưa[116] Hình Sơ đồ pha độc lập theo thể tích – khối lượng đất khơngbãohịa Hình1.3.Sơđồbiểudiễnảnhhưởngcủacácđiềukiệnkhíhậuđếnápsuấtnướclỗrỗngtrong đất khơng bãohoà[115] Hình Quan hệ tham số ứng suất hiệu quảvà độ bão hòa với loại đấtkhác nhau[ ] , [143] Hình Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho đất hạt thôdo [120] 13 Hình Sạt lở Km 20 + 315 tuyến cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi (tháng11/2017) 16 Hình Mặt cắt ngang đường đắp nhiều lớp khơng bão hồ thấm nướcmưa[147] 17 Hình Minh hoạ xói ngầm thân nềnđường[141] 19 Hình Mơ hình xói ngầm môi trườnghạt[128] 20 Hình 10 Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu củaluậnán .24 Hình Các thành phần ứng suất phân tố đất khơng bão hịa: (a) biến trạngthái ứng suất độc lập; (b) ứng suất hiệuquả[104] 26 Hình 2 Đường cong đặc trưngđất–nước[31] 27 Hình Các SWCC điển hình cho loại đất khácnhau[75] 28 Hình Đường bao phá hoại Mohr-Coulomb cho đấtbãohịa 31 Hình Mặt bao phá hoại Mohr-Coulomb mở rộng cho đất khơng bãohịa[68] .33 Hình2.6.MặtbaopháhoạiMohr-Coulombmởrộngchođấtkhơngbãohịa[68]vớisốliệu thí nghiệm tác giả tạimục 3.4.4 34 Hình Mối quan hệ điển hình SWCC hàmthấm[71] 36 Hình Rời rạc hố miền tính tốn phươngpháp FEM 37 Hình Các bước tính tốn phươngphápDEM 40 Hình 10 So sánh phép đo tam (a) tam giác Delaunay có nhánh bên trong; (b)tam giác Delaunayquytắc có tất nhánh khơng gianlỗrỗng 41 Hình 11 Lưới Voronoi (a) mạng lưới tam giác Delaunay quy tắc ba chiều(b) haichiều(c) .41 Hình2.12.(a)Địnhnghĩachuyểnvịhạt.(b)Độcứngpháptuyếnvàtiếptuyếntạicác