Quy trình khảo sát, thiết kế đường ôtô đắp trên đất yếu 22tcn 262 2000

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT zMỤC LỤC MỞ ĐẦU………………………………………………………….…………….4 Mục đích ý nghĩa đề tài Nội dung dự kiến luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU CỦA ĐẤT YẾU DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ KHÁI NIỆM VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 1.1.BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN TÍNH ĐỘ LÚN CỐ KẾT CỦA ĐẤT YẾU DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP 1.1.1.Bài toán cố kết thấm chiều 1.1.2.Ứng dụng toán cố kết thấm chiều việc dự báo độ lún cố kết theo thời gian đất yếu tải trọng đắp công tác thiết kế 1.2.CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU ĐÃ THỰC HIỆN, KHÁI NIỆM VÀ Ý NGHĨA CỦA VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 1.2.1.Các kết nghiên cứu toán cố kết thấm chiều thực khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian a Luận án tiến sĩ tác giả Vũ Đức Sĩ b Luận văn thạc sĩ tác giả Dương Hương Thảo 11 1.2.2.Ý nghĩa thực tiễn vùng hoạt động cố kết theo thời gian .13 1.3.MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN 15 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG u(z/h, Tv) VÀ VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP ĐƯỜNG ÔTÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 17 2.1.XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG u(z/h, Tv) 17 2.1.1.Phương trình cố kết thấm K.Terzaghi trường hợp tải trọng đắp hình thang 17 2.1.2.Đổi biến, vơ thứ ngun hóa phương trình cố kết thấm K.Terzaghi 18 2.1.3.Sai phân hóa phương trình cố kết thấm xác định uij(Zi, Tvj) 19 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 2.2.XÁC ĐỊNH VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP ĐƯỜNG ÔTÔ 23 2.2.1.Phương pháp gần xác định vùng hoạt động cố kết theo thời gian 23 2.2.2.Lập phần mềm xác định vùng hoạt động cố kết theo thời gian .25 a Số liệu đầu vào kết chương trình 25 b Sơ đồ thuật toán 25 c Lập trình xây dựng phần mềm 32 d Ví dụ tính tốn kiểm tra phần mềm 35 e Kết phần mềm 46 2.3.NHẬN XÉT VỀ SỰ PHÂN BỐ CỦA HÀM u(z,T v) VÀ VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KÊT THEO THỜI GIAN 46 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN TÙY THUỘC VÀO KÍCH THƯỚC NỀN ĐẮP 48 3.1.TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 48 3.2.ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC NỀN ĐẮP ĐẾN VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 49 3.3.QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM, LẬP CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 51 3.3.1.Thiết lập nhận xét đường cong u/  z = f(z/h, Tv), độ cố kết điểm U = - u/  z 51 3.3.2.Xác định hàm hồi quy zat = f(Tv) phương pháp bình phương nhỏ 55 a Phương pháp bình phương nhỏ 55 b Áp dụng phương pháp bình phương nhỏ vào tốn xác định hàm hồi quy zat 57 3.3.3.Xác định mặt phẳng hồi quy cho quan hệ n = f(B, H) phương pháp bình phương nhỏ 62 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KHÁI NIỆM VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN TRONG CÁC BÀI TOÁN THỰC TIỄN 69 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 4.1.ÁP DỤNG KHÁI NIỆM VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN TRONG MỘT SỐ BÀI TOÁN CỤ THỂ 69 4.1.1.Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian 69 a Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian theo Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 70 b Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian 70 c Ví dụ tính tốn cụ thể, nhận xét 72 4.1.2.Tính tốn độ tăng sức chống cắt hoạt động cố kết đất yếu theo thời gian 76 a Tính tốn độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian theo 22TCN - 262 -2000 76 b Tính tốn độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian 77 c Ví dụ tính tốn cụ thể, nhận xét 78 4.2.CÁC NHẬN XÉT 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………… ……………………………………… … 81 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 82 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MỞ ĐẦU Mục đích ý nghĩa đề tài Trong lời giải toán liên quan đến trình cố kết thấm đất yếu bão hòa nước tải trọng đắp (bài tốn tính lún cố kết độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian), nước ta quen dùng khái niệm vùng gây lún Theo đó, ta thường quan niệm vùng có hoạt động cố kết xẩy vùng gây lún thời điểm Điều có nghĩa chất tải hoạt động cố kết xẩy khắp vùng gây lún Tuy nhiên, có số nghiên cứu vùng thực có hoạt động cố kết xẩy (sau gọi tắt vùng hoạt động cố kết) hình thành phát triển từ xuống đất yếu Như [3], TS Vũ Đức Sĩ hướng dẫn GS.TS Dương Học Hải chứng minh trường hợp tải trọng phân bố hình thang có tồn vùng hoạt động cố kết theo thời gian (zat) đưa khái niệm cho vùng này, đồng thời xác định zat cho số trường hợp cụ thể Ở [4], với trường hợp sơ đồ tác giả khảo sát hàm áp lực nước lỗ rỗng u theo biến vô thứ nguyên lập công thức giải tích để tính zat cách tổng quát Nếu dùng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian để giải toán liên quan đến trình cố kết thấm đất yếu bão hịa nước thời điểm t có vùng < z < zat có hoạt động cố kết xẩy vùng zat < z < h đất trạng thái nguyên thủy So sánh với cách giải truyền thống quy trình hành nước ta áp dụng coi vùng hoạt động cố kết vùng gây lún (vùng < z < h) thời điểm, ta thấy có khác biệt Ở [4] đưa sở lý thuyết tính tốn ví dụ cụ thể để chứng minh cho sai khác Bằng việc chứng minh tồn vùng hoạt động cố kết theo thời gian ta thấy tính tốn sử dụng khái niệm zat mơ tả xác q trình làm việc đất yếu cho kết xác Đối với trường hợp tải trọng phân bố hình thang, việc giải phương trình cố kết thấm (phương trình đạo hàm riêng K.Terzaghi) gặp phải khó khăn nghiệm khơng kín, tức khơng tìm biểu thức giải tích u thường phải dùng đến phương pháp số để giải Do khơng thuận lợi cho việc áp dụng tính tốn, lý chủ yếu mà Quy trình khảo sát, thiết kế đường ôtô đắp đất yếu 22TCN 262-2000 sử dụng kết giải toán cố kết thấm cho trường hợp sơ đồ (tải trọng phân bố vô cùng) để áp dụng cho trường hợp tải trọng đắp đường ôtô (tải trọng phân bố hình Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT thang) Vậy, theo cách tính tốn 22TCN 262 - 2000, sai khác quan niệm vùng gây lún vùng hoạt động cố kết trường hợp tải trọng hình thang cịn mắc thêm sai số áp dụng không mô hình phân bố tải trọng (sai số lớn bề rộng đắp nhỏ) Với lý trên, luận văn vào xác định chiều sâu vùng hoạt động cố kết theo thời gian cho trường hợp tải trọng đắp hình thang cách tường minh, công việc cần thiết có ý nghĩa thực tiễn áp dụng tính tốn Tiếp đưa lời giải hai tốn phổ biến cơng tác thiết kế đường đắp đất yếu tốn tính lún cố kết độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian cách sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Để so sánh với cách tính truyền thống rút nhận xét kiến nghị Nội dung dự kiến luận văn Nội dung dự kiến luận văn gồm bốn chương Chương I: Tổng quan toán cố kết thấm chiều đất yếu tải trọng đắp đường ô tô khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Chương II: Xác định áp lực nước lỗ rỗng u(z/h, Tv) vùng hoạt động cố kết theo thời gian tải trọng đắp đường ôtô phương pháp sai phân hữu hạn Chương III: Khảo sát thay đổi vùng hoạt động cố kết theo thời gian tùy thuộc vào kích thước đắp Chương IV: Áp dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian tốn thực tiễn Do khn khổ luận văn thạc sĩ với thời gian hạn hẹp nên đề tài thực với trường hợp toán cố kết thấm chiều chịu tải phân bố hình thang trường hợp dùng để tính lún cố kết độ cố kết theo thời gian cho cơng trình đường ơtơ đắp đất yếu Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU CỦA ĐẤT YẾU DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ KHÁI NIỆM VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 1.1 BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TỐN TÍNH ĐỘ LÚN CỐ KẾT CỦA ĐẤT YẾU DƯỚI TẢI TRỌNG NỀN ĐẮP 1.1.1 Bài tốn cố kết thấm chiều Để mơ trình cố kết thấm đất sét yếu bão hịa nước theo khơng gian thời gian, K.Terzaghi thành lập phương trình đạo hàm riêng để mơ tả q trình cố kết thấm đất yếu với giả thiết sau: - Đất sét xem hồn tồn bão hịa nước, đất khơng có khí kín có chiếm vị trí nhỏ bỏ qua - Nước lỗ rỗng hạt rắn (hạt đất) không chịu nén Biến dạng đất thoát nước lỗ rỗng theo chiều theo hướng áp lực tác dụng (theo chiều thẳng đứng) - Tốc độ dòng thấm nước lỗ rỗng nhỏ áp dụng định luật Darcy: q = ki (q tốc độ thấm i gradient thủy lực) - Hệ số thấm k hệ số nén chặt a đất với phạm vi biến thiên xét áp lực coi khơng đổi q trình cố kết Nước thoát khỏi lỗ rỗng theo phương thẳng đứng z cịn bỏ qua lượng nước - theo phương khác (bài toán cố kết thấm chiều) Khi phương trình cố kết thấm chiều sau: 𝜕𝑢 𝜕2𝑢 = 𝐶𝑣 𝜕𝑡 𝜕 𝑧 (1 - 1) Với điều kiện biên - - Về không gian: z = với  t  ∞ → u = 0; (1 - 2) z = h với  t  ∞ → u / z  (1 - 3) Về thời gian: Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT t = với < z  h → u = z (1 - 4) t = ∞ với  z  h → u = (1 - 5) Chú ý: Đối với trường hợp có hai mặt nước chiều dầy tính tốn h nửa chiều dầy lớp đất yếu (hđ.yếu /2 za/2) Bài toán cố kết thấm chiều trường hợp sơ đồ Trường hợp sơ đồ trường hợp tải trọng phân bố đều, liên tục kín khắp mặt đất (coi tải trọng phân bố vô hạn) Trong trường hợp để giải toán cố kết thấm chiều ta sử dụng phương trình đạo hàm riêng (1 - 1) với điều biên từ (1 - 2) đến (1 - 5) Nhưng tải trọng phân bố vơ nên z = p độ sâu điều kiện biên (1 - 3) trở thành: t = với < z  h → u = z = p = const Bằng phương pháp giải tích toán cố kết thấm chiều trường hợp sơ đồ giải nghiệm hàm u(z, t) cho dạng chuỗi Furier sau: u ( z, t )  Trong đó: 4p  Cv 2n   sin z e  2n  2h  (( n 1 )) 4h2  2t (1 - 6) Cv hệ số thấm đất yếu h chiều dầy lớp đất yếu vùng gây lún Bài toán cố kết thấm chiều trường hợp tải trọng phân bố hình thang Đối với trường hợp tải trọng đắp hình thang ta khơng tìm nghiệm kín (theo kết luận [12], [13]), tức khơng tìm biểu thức giải tích cho hàm u(z, t) mà từ trước đến để giải toán tác giả thường phải dùng đến phương pháp số (trong [4] giải toán dùng phương pháp sai phân hữu hạn) 1.1.2 Ứng dụng toán cố kết thấm chiều việc dự báo độ lún cố kết theo thời gian đất yếu tải trọng đắp công tác thiết kế Cho đến kết toán cố kết thấm chiều u(z, t) thường sử dụng để xác định độ cố kết trung bình U cho vùng đất yếu bão hồn nước có chiều dầy h theo công thức (1 - 7) đây: Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 𝑎 ∫ + 𝑒 [𝑝𝑧 − 𝑢(𝑧, 𝑡 )]𝑑𝑡 𝑆𝑡 𝑈= = 𝑎 𝑆∞ ∫ + 𝑒 𝑝𝑧 𝑑𝑡 (1 - 7) Trong pz hàm ứng suất tổng phân bố theo chiều sâu z tải trọng ngồi gây đất bão hịa nước với sơ đồ O pz= p =const Ở pz - u(z,t) hàm ứng suất có hiệu tác dụng lên hạt đất trình cố kết S t   a  p z  u( z, t )dt độ lún lớp đất bão hòa nước dày h tải  e1 trọng ngồi p gây thời gian t Trong a hệ số nén chặt trung bình e1 hệ số rỗng ban đầu lớp đất Vì đến trình cố kết kết thúc phải có u(z, t)=0, ta có độ lún tổng cộng cuối (ứng với t=∞) S    a p z dt  e1 Với u(z, t) xác định theo biểu thức (1 - 6), sau tính tích phân (1 - 7) ta độ cố kết trung bình U theo dạng chuỗi sau: U  1   (e  4h Cv t  e 9  4h Cv t  ) (1 - 8) Trong ứng dụng tính U thời điểm t công thức sử dụng bảng tra tính sẵn số thời điểm (Bảng 1.1) Với thời điểm bảng tra tính cách nội suy tuyến tính Bảng 1.1: Độ cố kết đạt tuỳ thuộc vào nhân tố Tv = Cvt/h2 (Uv = f (Tv)), trường hợp sơ đồ Tv = Cvt/h2 0,004 0,008 0,012 0,020 0,028 0,036 0,048 U 0,080 0,104 0,125 0,160 0,189 0,214 0,247 Tv = Cvt/h2 0,060 0,072 0,100 0,125 0,167 0,200 0,250 U 0,276 0,303 0,357 0,399 0,461 0,504 0,562 Tv = Cvt/h2 0,300 0,350 0,400 0,500 0,600 0,800 1,000 U 0,631 0,650 0,698 0,764 0,816 0,887 0,931 Độ lún cố kết tải trọng phân bố p gây đất yếu có bề dầy h sau thời gian trì tải trọng t tính theo cơng thức Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC St = U.𝑆∞ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (1 - 9) Đối với trường hợp tải trọng phân bố hình thang (điển hình cho tải trọng đắp đường ơtơ), nói mục 1.1.1 khơng tìm biểu thức giải tích u(z, t) mà phải dùng phương pháp số Khi khối lượng tính tốn lớn thường phải sử dụng phần mềm lập sẵn, khơng thuận tiện q trình tính tốn Chính lý đó, giáo trình học đất hay Quy trình khảo sát, thiết kế đường ôtô đắp đất yếu 22TCN 262-2000 áp dụng công thức (1 - 9) với U lại xác định trường hợp sơ đồ để tính độ lún cố kết theo thời gian cho đường ôtô Như vậy, mức độ áp dụng mắc thêm sai số việc áp dụng khơng mơ hình tải trọng (sử dụng kết toán sơ đồ 0, tải trọng phân bố vô áp dụng cho trường hợp tải trọng phân bố hình thang) Đặc biệt trường hợp chiều rộng nhỏ sai số tăng lên 1.2 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM MỘT CHIỀU ĐÃ THỰC HIỆN, KHÁI NIỆM VÀ Ý NGHĨA CỦA VÙNG HOẠT ĐỘNG CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 1.2.1 Các kết nghiên cứu toán cố kết thấm chiều thực khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Cho đến có số nghiên cứu liên quan đến toán cố kết thấm chiều vùng hoạt động cố kết theo thời gian, có hai nghiên cứu tiêu biểu: Thứ nhất, tài liệu [3], luận án tiến sĩ tác giả Vũ Đức Sĩ - Nghiên cứu số vấn đề tính tốn lún theo thời gian xử lý lún đường ôtô đắp đất yếu, tháng 1, năm 2005 Thứ hai, tài liệu [4], luận văn thạc sĩ tác giả Dương Hương Thảo - Khảo sát thay đổi áp lực nước lỗ rỗng dư lời giải toán cố kết thấm theo sơ đồ vùng hoạt động cố kết theo thời gian, năm 2006 a Luận án tiến sĩ tác giả Vũ Đức Sĩ Trong luận án tác giả giải toán cố kết thấm chiều với trường hợp tải trọng hình thang Bằng phương pháp sai phân hữu hạn, [3] lập phần mềm tính tốn giá trị u(z, t) có dạng phân bố hình 1.1 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT A Hình 1.1: Dạng phân bố u(z, t) tim đường trường hợp tải trọng phân bố hinh thang Từ hình vẽ ta thấy số thời điểm ban đầu (t = 30, 60, 120 ngày ) u giảm đáng kể độ sâu z trở lên Ví dụ với thời điểm t1 = 30 ngày độ giảm áp lực nước lỗ rỗng điểm A u(zA, t0) - u(zA, t1) coi nhỏ so với áp lực lỗ rỗng ban đầu chất tải u(zA, t0) σzat ta chia vùng đất yếu chia thành hai vùng Vùng từ điểm A trở lên vùng có áp lực nước lỗ rỗng thay đổi đáng kể (vùng thực có hoạt động cố kết xẩy ra); Vùng vùng từ điểm A trở xuống vùng có áp lực nước lỗ rỗng giảm không đáng kể (coi chưa có hoạt động cố kết xẩy ra) Một cách tổng quát kết chứng minh [3] đến khái niệm: Ở thời điểm t xác định điểm có độ sâu zat thỏa mãn điều kiện (1 -10) giá trị zat gọi chiều sâu vùng hoạt động cố kết theo thời gian: 𝑼(𝒛𝒂𝒕 , 𝒕) = 𝒖(𝒛𝒂𝒕 , 𝒕𝟎 ) − 𝒖(𝒛𝒂𝒕 , 𝒕) 𝝈𝒛𝒂𝒕 − 𝒖(𝒛𝒂𝒕 , 𝒕) = =𝜺 𝝈𝒛𝒂𝒕 𝝈𝒛𝒂𝒕 (1 - 10) (Tức độ sâu thời điểm t áp lực nước lỗ rỗng có thay đổi khơng đáng kể so với thời điểm ban đầu, tức trình cố kết chưa xẩy ra) Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC a LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian theo Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 Độ lún cố kết đất yếu tải trọng đắp theo Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 tính dựa quan điểm vùng hoạt động cố kết gây lún (cố định, khơng thay đổi theo thời gian) tính theo công thức: St = S h U tbh (4 - 1) Trong đó: S h độ lún tổng cộng cuối đất yếu tính tồn vùng gây lún h U tbh độ cố kết trung bình vùng gây lún đạt thời điểm t Nhận xét: Khi tính độ lún cố kết đường đắp đất yếu theo phương pháp Quy trình khảo sát, thiết kế đường ơtơ đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 theo công thức (4 - 1) coi đất yếu có hoạt động lún cố kết xẩy toàn vùng gây lún thời điểm Độ lún cố kết tính thơng qua độ cố kết trung bình tồn vùng gây lún b Tính tốn độ lún cố kết theo thời gian sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Khi sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian để tính độ lún cố kết đường đắp đất yếu thời điểm t vùng thực có hoạt động lún cố kết xẩy vùng có z < zat (vùng 1), vùng có độ sâu từ zat đến hết vùng gây lún (vùng 2) khơng có lún cố kết Khi cơng thức tính độ lún cố kết theo thời gian: St = S zat U tbzat (4 - 2) Trong đó: U tbzat độ cố kết trung bình vùng hoạt động cố kết z  [0, zat] S zat : độ lún tổng cộng cuối phạm vi z  [0, zat] Nhận xét: Công thức tính độ lún cố kết đường đắp đất yếu sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian tương tự công thức 22TCN Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 262 – 2000 Tuy nhiên, thời điểm t thay sử dùng độ cố kết trung bình độ lún tổng cộng cuối vùng gây lún sử dụng độ cố kết trung bình độ lún tổng cộng cuối vùng thực hoạt động có hoạt động cố kết thời điểm (vùng z < zat) Bằng việc chứng minh tồn vùng hoạt động cố kết theo thời gian Ta thấy, việc tính độ lún cố kết theo thời gian sử dụng công thức (4 - 2) mô tả chất vật lý thực tế làm việc đất yếu tải trọng đắp so với cách tính 22TCN 262-2000 Để tính St theo công thức (4 - 2) ta làm theo bước sau: - Với chiều rộng B, chiều cao H xác định đắp hệ số thấm C v đất yếu, ta tính zat theo công thức: 𝑧𝑎𝑡 = (3.51 − 0.0258H + 0.006B)√Cv t (4 - 3) 𝑧𝑎𝑡 - Tính độ lún tổng cộng cho vùng hoạt động cố kết theo thời gian 𝑆∞ ℎ phương pháp phân tầng lấy tổng tương tự cách tính 𝑆∞ quy trình 22TCN 262- 2000 - Tính nhân tố thời gian 𝑇𝑣𝑧𝑎𝑡 vùng hoạt động cố kết zat 𝐶𝑣 𝑡 𝑇𝑣𝑧𝑎𝑡 = = (3.51 − 0.0258H + 0.006B)2 = const 𝑧𝑎𝑡 (4 - 4) - Tiếp theo ta tính độ cố kết trung bình vùng zat theo biểu thức thơng thường: 2 𝜋 𝐶𝑣 𝑡 − −9𝜋4𝑧𝐶2𝑣𝑡 4𝑧 𝑎𝑡 + 𝑎𝑡 + ⋯ ) 𝑈 = − (𝑒 𝑒 𝜋 𝜋 𝑇𝑣𝑧𝑎𝑡 −9𝜋2𝑇𝑣𝑧𝑎𝑡 − 4 => 𝑈 = − (𝑒 + 𝑒 + ⋯) 𝜋 (4 - 5) Chú ý: Tính độ cố kết trung bình theo công thức (4 - 4) ta sử dụng cách tính gần từ kết lời giải toán sơ đồ Do độ cố kết U tính thơng qua áp lực nước lỗ rỗng u(Z, Tv) công thức (1 - 7) u(Z, Tv) trường hợp tải trọng hình thang nói nghiệm hở tức khơng tìm biểu thức giải tích u nên ta khơng tìm biểu thức giải tích U Về nguyên tắc, sau chạy phần mềm cho trường hợp đắp (kích thước đắp H B xác định) ta có tệp số liệu u(Z, Tv) ta tính U(Z, Tv) = - u(Z, Tv)/Z Tiếp theo, chạy cho nhiều trường hợp khác phương pháp Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 71 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT tìm hàm hồi quy ta tìm biểu thức gần để tính U cho trường hợp tải trọng phân bố hình thang Tuy nhiên, điều kiện hạn hẹp thời gian nên luận văn chưa làm công việc này, nên tác giả sử dụng cơng thức tính U cho trường hợp tải trọng phân bố vô (sơ đồ 0) Ở chủ yếu tính tốn để so sánh hai quan điểm coi vùng hoạt động cố kết vùng gây lún thời điểm quan điểm tính tốn độ lún cố kết sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian (chưa xét sai số sử dụng sai mô hình tải trọng) 𝑧𝑎𝑡 𝑧𝑎𝑡 - Cuối cùng, sau tính 𝑈𝑡𝑏 𝑆∞ ta tính độ lún cố kết theo thời gian cách áp dụng công thức (4 - 2) c Ví dụ tính tốn cụ thể, nhận xét Ví dụ 1: Tính tốn lún cố kết dựa sở số liệu địa chất giải pháp thiết kế dự án đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình, gói thầu số 4: Km232+000 – Km 238+000, phân đoạn số 28: Km237+040.00 – Km237+160.00 Số liệu đầu vào: Điều kiện địa chất: Phân đoạn 28 qua vùng đất yếu có chiều dầy 22.5m, chia làm ba lớp sét pha trạng thái dẻo chảy Với số liệu sau: Bảng 4.1: Số liệu địa chất Lớp đất Đơn vị Lớp Lớp 2' Lớp 2'' Chiều dầy (m) m 8.00 8.00 6.5 Dung trọng tự nhiên   (T/m3) 1.750 1.750 1.750 Dung trọng đẩy đn (T/m3) 0.750 0.750 0.750 Độ rỗng trạng thái tự nhiên e0 - 1.180 1.180 1.180 Hệ số thấm theo phương đứng Cv.10-4 (cm2/s) 4.100 4.100 4.100 Áp lực tiền cố kết pz (T/m3) 7.000 Thay đổi Thay đổi Cr - 0.060 0.060 0.060 Cc - 0.358 0.358 0.358 Chiều sâu mực nước ngầm m -1 - - Bảng 4.2: Thí nghiệm nén lún lớp địa chất Cấp tải P (T/m2) Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố 2.5 10 20 40 Trang 72 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hệ số rỗng e 1.180 1.153 1.126 1.091 1.047 0.993 Hệ số thấm Cv.10-4 (cm2/s) 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 Bảng 4.3: Các thông số đường đắp Các thông số đắp Đơn vị Nền đường Chiều cao đắp H m 4.80 Chiều rộng đắp: B m 35.50 Dốc mái taluy 1:n - 1:2 Dung trọng đắp: đắp pa) t/m3 1.84 Dung trọng đất đắp (bù lún):bl t/m3 1.84 Góc nội ma sát:  độ 30 Tính tốn: Khi đắp trực tiếp đất yếu khơng có biện pháp xử lý ta có kết tính lún theo thời gian tính theo phương pháp: Phương pháp 22TCN – 262 – 2000 Bảng 4.4: Bảng tóm tắt kết tính lún theo thời gian phương pháp 22TCN – 262 - 2000 t(năm) Cvtb (cm2/s) Tv Uv % St (m) 0.00041 0.0000 0.00 0.000 0.00041 0.0026 6.96 0.079 0.00041 0.0051 8.66 0.098 0.00041 0.0102 11.57 0.131 0.00041 0.0179 15.12 0.171 10 0.00041 0.0255 18.04 0.204 15 0.00041 0.0383 22.09 0.250 25 30.73 0.00041 0.0639 28.51 0.322 0.00041 0.0785 31.61 0.357 50 0.00041 0.1277 40.32 0.456 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 73 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 100 0.00041 0.2554 56.81 0.642 332 0.00041 0.8479 90.00 1.017 Bảng tính chi tiết thể phụ lục số 4.1.1 Phương pháp sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Để có sở so sánh trường hợp ta tính độ lún cố kết đường theo thời gian thời điểm t = 1; 2; 4; 7; 10; 15 tgh thời điểm vùng gây lún lan đến hết vùng đất yếu h = 22.5m 𝑡𝑔ℎ = 𝑇𝑣 ℎ2 0.0785 22.52 = = 30.73 𝑛ă𝑚 𝐶𝑣 1.293 Ghi chú: Trong tính tốn thực đổi đơn vị: C v = 0.00041 cm2/s = 1.293 m2/năm Bảng 4.5: Tổng hợp kết tính độ lún cố kết theo thời gian (Sử dụng khái niệm vùng hoạt động theo thời gian) t (năm) Tv Uv % St (m) 0.0785 31.61 0.080 0.0785 31.61 0.102 0.0785 31.61 0.161 0.0785 31.61 0.196 10 0.0785 31.61 0.229 15 0.0785 31.61 0.272 25 0.0785 31.61 0.338 30.73 0.0785 31.61 0.357 50 0.1277 40.32 0.456 100 0.2554 56.81 0.642 332 0.8479 90.00 1.017 Các bảng tính chi tiết thể phụ lục số 4.1.2 Bảng so sánh kết tính lún theo thời gian sử dụng hai phương pháp Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Bảng 4.6: So sánh kết tính độ lún cố kết theo thời gian t (năm) Theo cách tính 22TCN 262 2000 Quan niệm zat thay đổi theo thời gian 10 15 25 30.73 50 100 332 Tv 0.0014 0.0029 0.0057 0.0100 0.0143 0.0215 0.0785 0.0835 0.1277 0.2554 0.8479 Uv % 6.14 7.17 9.04 11.47 13.56 16.54 31.61 32.68 40.32 56.81 90.00 St (m) 0.079 0.098 0.131 0.171 0.204 0.250 0.322 0.357 0.546 0.642 1.017 ∆𝑺(𝒎) 1.052 1.033 1.000 0.960 0.927 0.881 0.808 0.773 0.675 0.488 0.113 Tv 0.0785 0.0785 0.0785 0.0785 0.0785 0.0785 0.0785 0.0785 0.1277 0.2554 0.8479 Uv % 31.61 31.61 31.61 31.61 31.61 31.61 31.61 31.61 40.32 56.81 90.00 S’t (m) 0.080 0.102 0.161 0.196 0.229 0.272 0.338 0.357 0.546 0.642 1.017 ∆𝑺(𝒎) 1.050 1.028 0.969 0.934 0.901 0.858 0.792 0.773 0.584 0.488 0.113 1.7% 3.7% 23.2% 14.8% 12.3% 9.0% 4.72% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% Chênh lệch St’ St Ghi chú: Thời điểm tgh = 30.73 năm thời điểm vùng hoạt động cố kết lan hết vùng đất yếu h = 22.5m Nhận xét: Trong khoảng thời gian đầu, vùng hoạt động cố kết chưa lan đến hết vùng đất yếu ta thấy độ lún cố kết tính tốn sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian ln lớn cách tính theo 22TCN - 262 - 2000 zat nhỏ h nên trị số Tvzat = Cvt/zat2 độ cố kết trung bình Utbzat ln lớn Tvh = Cvt/h2, Utbh Hơn độ lún tích lũy lớp đất thường lớn lớp phía (do chênh lệch z2 – z1 lớn dẫn tới chênh lệch e2 – e1 lớn hơn) Kể từ thời điểm t = tgh vùng hoạt động cố kết lan hết vùng đất yếu Tv độ cố kết trung bình tồn vùng đất yếu tính theo hai phương pháp giống dẫn tới độ lún cố kết độ lún cố kết nhau, t > tgh khơng có khác biệt Tính độ lún đường luận văn kiến nghị (cách tính có xét đến zat thay đổi) có ý nghĩa thời khoảng thời gian t < tgh với tgh tính theo cơng thức: 𝑡𝑔ℎ 𝑇𝑣 ℎ2 = 𝐶𝑣 (4 - 6) Với Tv xác định từ công thức: Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 75 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 𝑇𝑣 = LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 𝐶𝑣 𝑡 = (3.51 − 0.0258𝐻 + 0.006𝐵)2 𝑧𝑎𝑡 (4 - 7) 4.1.2 Tính tốn độ tăng sức chống cắt hoạt động cố kết đất yếu theo thời gian Thực tế thi công đường đắp đất yếu nay, với đoạn đường đắp cao thường phải đắp theo nhiều giai đoạn Tức từ ban đầu không đắp đến chiều cao cực đại mà đắp đến chiều cao lớn mà đường đảm bảo ổn định (H1) Sau chờ cho đất yếu lún cố kết, nước lỗ rỗng ngồi, đất nén chặt lại, hạt đất xích lại gần nhau, làm cho lực liên kết hạt đất tăng lên sức chống cắt đất yếu tăng lên nhờ ta đắp tiếp đến chiều cao lớn (H2)… Việc ước lượng độ tăng sức chống cắt (∆𝑐) đất yếu thời điểm cuối chờ lún giai đoạn có ý nghĩa định đến việc lựa chọn chiều cao đắp cho giai đoạn Do đó, ảnh hưởng trực tiếp đến việc định tiến độ thi cơng để đảm bảo an tồn (khơng bị sụt, trượt) tiết kiệm thời gian kinh phí Theo quan điểm tính ∆𝑐 22TCN - 262 - 2000 với độ cố kết Utb (tương ứng với lượng nước lỗ rỗng V ra) đất yếu đạt độ tăng sức chống cắt phân toàn vùng gây lún Nếu theo quan điểm vùng hoạt động cố kết thay đổi theo thời gian với lượng nước lỗ rỗng V độ tăng sức kháng cắt xẩy vùng hoạt động cố kết Từ đó, ta khẳng định chắn vùng hoạt động cố kết chưa lan hết vùng gây lún ∆𝑐 vùng hoạt động cố kết tính theo phương pháp coi vùng hoạt động cố kết thay đổi theo thời gian có độ tăng ∆𝑐 lớn phương pháp 22TCN - 262 – 2000 a Tính tốn độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian theo 22TCN 262 -2000 Theo cách tính 22TCN - 262 - 2000 sau thời gian t, vùng gây lún h đạt độ cố kết trung bình Utbh vùng gây lún sức chống cắt đất tăng lên một giá trị: ℎ ∆𝑐 = 𝜎𝑧 𝑈𝑡𝑏 𝑡𝑔𝜑0 (4 - 6) Trong đó: Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 76 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT 𝑡𝑔𝜑0 : Hệ số ma sát vốn có đất yếu bão hòa nước; hệ số xem khơng thay đổi q trình cố kết xảy 𝜎𝑧 : Áp lực tải trọng gây độ sâu z đất yếu ℎ 𝑈𝑡𝑏 : Độ cố kết trung bình vùng gây lún b Tính tốn độ tăng sức chống cắt đất yếu theo thời gian sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Nếu sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian thời điểm t bắt đầu đắp giai đoạn vùng thực có hoạt động cố kết xẩy vùng z < zat Như vậy, đất yếu chia thành hai lớp có đặc trưng sức chống cắt khác nhau: - Lớp có bề dầy zat, lớp có hoạt động cố kết xẩy nên sức chống cắt tăng lên ∆𝑐 tính theo cơng thức (4 – 7) (cách tính tương tự cơng thức (4 – 6) có điểm khác độ cố kết lúc khơng phải độ cố kết trung bình vùng gây lún mà độ cố kết trung bình vùng hoạt động cố kết 𝑧𝑎𝑡 theo thời gian zat 𝑈𝑡𝑏 ) 𝑧𝑎𝑡 ∆𝑐 = 𝜎𝑧 𝑈𝑡𝑏 𝑡𝑔𝜑0 (4 - 7) - Lớp có chiều dầy za – zat (hoặc h – za), khơng có hoạt động cố kết xẩy nên lớp giữ nguyên đặc trưng sức chống cắt ban đầu (c = c0) z at Líp trªn c = c + c z a - z at (h - z at) Hiện nước ta thường sử dụng phương pháp mặt trượt trụ trịn để tính hệ số ổn định cho đường đắp đất yếu Với mặt trượt giả thiết cắt qua lớp đặc trưng cường độ chống cắt (lực dính c) lấy theo lớp Líp d-íi c = c 0 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 77 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hình 4.1: Sức chống cắt đất yếu trường hợp sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Nhận xét: - Ta dễ dàng thấy thời gian tính tốn cịn nhỏ, vùng hoạt động cố kết chưa lan đến hết vùng gây lún ∆𝑐 vùng hoạt động cố kết (vùng 1) tính theo phương pháp cho vùng hoạt động cố kết thay đổi theo thời gian lớn cách tính 22TCN 262 – 2000 Ngoài vùng hoạt động cố kết (vùng 2) theo cách tính 22TCN 262 – 2000 độ tăng sức chống cắt độ tăng vùng gây lún theo theo quan điểm vùng hoạt động cố kết thay đổi theo thời gian độ ∆𝑐 = - Việc tính tốn độ tăng sức chống cắt thường có ý nghĩa giai đoạn thi cơng đường để xác định chiều cao đắp lớn cho giai đoạn đắp Thông thường thời gian thi công cho phép thường đến hai năm Trong khoảng thời gian loại đất sét bão hòa nước hay gặp nước ta zat thường đạt vài mét, thường nhỏ za (hoặc h) nhiều nên khác biệt Utbzat Utbh lớn (thời gian tính tốn ngắn khác biệt nhiều) - Như vậy, sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian, tính độ tăng sức chống cắt kết lớn so với cách tính truyền thống, đặc biệt thời gian thi công (thời gian hay tập chung cố ổn định đường) Khi chiều cao đắp cho giai đoạn sau có nhiều khả lớn so với kết tính tốn theo 22TCN 262 - 2000 c Ví dụ tính tốn cụ thể, nhận xét Trong ví dụ lấy số liệu địa chất giải pháp thiết kế phân đoạn 19 (Km235+560 – Km235+660) dự án đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình Phân đoạn có chiều cao đắp thiết kế 3.5m, đất yếu dầy 6m Kết tính tổng độ lún cố kết Sc = 0.22 m < Scho phép = 0.3m, phương diện độ lún cố kết đắp đảm bảo Tính tốn độ ổn định đắp trực tiếp đất yếu đắp xong (coi đất yếu chưa cố kết) theo phương pháp Bishop Kmin = 1.320 Với hệ số ổn định đảm bảo trình thi công (Kmin > 1.2) Theo thiết kế sau đắp xong chờ 360 ngày thi công lớp mặt sức chống cắt (lực dính c) tăng lên lượng ∆𝑐 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 78 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hình 4.2: Hệ số ổn định đường đắp xong (coi chưa cố kết) Tính ∆𝒄 tính theo 22TCN - 262 - 2000 𝑧𝑎 ∆𝑐 = 𝜎𝑧 𝑈𝑡𝑏 𝑡𝑔𝜑0 = 6.42𝑥0.139 ∗ 𝑡𝑔(60 ) = 0.09(𝑇/𝑚2 ) Trong đó: 𝜎𝑧 Áp lực tải trọng gây độ sâu z đất yếu Nếu cách tính xác cân lấy 𝜎𝑧 thay đổi theo độ sâu ta ∆𝑐 thay đổi theo độ sâu Tuy nhiên vùng có tâm trượt qua thường sâu khoảng – 5m trường hợp xét Bnền = 35.5m lớn phân bố ứng suất khoảng – 5m thay đổi (xin xem phụ lục số 4.2.1 𝜎𝑧 thay đổi từ 6.440 T/m2 đến 6.400 T/m2 z thay đổi từ đến 5m) nên lấy trung bình 𝜎𝑧 = 6.420 T/m2 để tính độ tăng sức chống cắt đại diện cho vùng 𝑧𝑎 𝑈𝑡𝑏 = 13.90% (Xin xem phụ lục số 4.2.2) Ta có lực dính c sau thời gian chờ c = c0 + ∆𝑐 = + 0.09 = 2.09 T/m2 Tiếp theo, ta tính hệ số ổn định đường với lực dính c = 2.09 T/m2 tồn vùng gây lún Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 79 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hình 4.3: Hệ số ổn định đường sau thời gian chờ 360 ngày (sức chống cắt tính theo 22TCN – 262 – 2000) Tính tốn độ ổn định sau thời gian chờ ta Kmin = 1.354 (trùng với kết tư vấn thiết kế tính ra), sau thời gian tiến hành thi công mặt đường đưa vào sử dụng, u cầu Kmin ≥ 1.4 => khơng đạt Kết luận, đắp trực tiếp đất yếu biện pháp xử lý khơng thỏa mãn điều kiện ổn định giai đoạn khai thác Chính tư vấn thiết kế đưa giải pháp thay đất 2m kết đảm bảo độ ổn định Tính ∆𝒄 sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian Ta tính zatt = 360 ngày = 4m (xin xem phụ lục số 4.2.3) Độ tăng sức chống cắt 𝑧𝑎𝑡 ∆𝑐 = 𝜎𝑧 𝑈𝑡𝑏 𝑡𝑔𝜑0 = 6.42𝑥0.3161 ∗ 𝑡𝑔(60 ) = 0.21 (𝑇/𝑚2 ) Ta có lực dính c sau thời gian chờ c = c0 + ∆𝑐 = + 0.21 = 2.21 T/m2 Tính tốn độ ổn định sau thời gian chờ ta Kmin = 1.425 > 1.4 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 80 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hình 4.4: Hệ số ổn đinh đường sau thời gian chờ 360 ngày (sức chống cắt tình theo quan điểm zat thay đổi theo thời gian) Vậy tính độ sức chống cắt quan niệm zat thay đổi theo thời gian ∆𝑐 lớn so với phương pháp tính theo 22TCN - 262 – 2000 kết đảm bảo ổn định mà không cần biện pháp xử lý 4.2 CÁC NHẬN XÉT Khi sử dụng khái niệm vùng hoạt động cố kết theo thời gian thay cho quan niệm coi toàn vùng gây lún vùng hoạt động cố kết thời điểm, giải số toán liên quan đến trình cố kết thấm đất sét yếu bão hòa nước tải trọng đắp cho kết có sai khác Trong khoảng thời gian đầu, t < tgh kết tính tốn Với tốn tính lún cố kết có sai khác t < tgh Nếu thời gian tính tốn 15 năm ảnh hưởng tới biện pháp xử lý Với tốn tính độ tăng sức kháng cắt, khoảng thời gian thi cơng (1-2 năm) cung trượt kht vào đất yếu 5-6m Nên vùng HĐCK thường lan đến hết gần hết phạm vi mặt trượt qua Mà vùng zat lại có độ tăng sức kháng cắt lớn so với phương pháp truyền thống nên tính với zat thay đổi hệ số ổn định lớn Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 81 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Trang 82 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Với trường hợp đường ôtô đắp đất yếu (tải trọng hình thang) vùng HĐCK hình thành phát triển dần từ xuống xác định công thức: 𝒛𝒂𝒕 = (𝟑 𝟓𝟏 − 𝟎 𝟎𝟐𝟓𝟖𝐇 + 𝟎 𝟎𝟎𝟔𝐁)√𝐂𝐯 𝐭  Theo quan niệm truyền thống vùng HĐCK vùng gây lún (hoặc toàn vùng đất yếu) thời điểm Nếu quan niệm zat thay đổi theo thời gian vùng thực có HĐCK xẩy vùng z < zat Nên số tốn có sai khác tính tốn dựa theo quan  Việc tính tốn sử dụng khái niệm zat có ý nghĩa khoảng thời gian đầu sau đắp (t < tgh) Hiện tiêu chuẩn cho phép tính tốn với t = 15 năm => Kiến nghị tính tốn sử dụng vùng HĐCK theo thời gian! Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 83 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giao thông Vận tải - Quy trình khảo sát, thiết kế đường ôtô đắp đất yếu: 22TCN 262-2000 [2] GS.TS Dương Học Hải - Xây dựng đường ôtô đắp đất yếu Nhà xuất xây dựng 2007 [3] Vũ Đức Sĩ - Nghiên cứu số vấn đề tính tốn lún theo thời gian xử lý lún đường ôtô đắp đất yếu Luận án tiến sĩ tháng - 2005 [4] Dương Hương Thảo - Khảo sát thay đổi áp lực nước lỗ rỗng dư lời giải toán cố kết thấm theo sơ đồ vùng hoạt động cố kết theo thời gian Luận văn thạc sĩ ĐH Xây dựng năm 2006 [5] GS.TS Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Đào - Một số kết nghiên cứu tiêu chuẩn thiết kế lựa chọn giải pháp xử lí đường ôtô qua vùng đất yếu Việt Nam năm gần Tạp chí Cầu đường tháng 7/2002 [6] Nguyễn Quang Chiêu - Xây dựng đường ôtô Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội 2001 [7] GS.TS Dương Học Hải - Thiết kế đường ôtô tập II Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội - 2004 [8] GS.TS Dương Học Hải - Thiết kế đường ôtô tập IV Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội - 2004 [9] GS.TS Dỗn Tam Hịe - Tốn học tính tốn Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, tháng năm 2008 [10] Nguyễn Đình Trí - Tốn học cao cấp tập Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội, tháng 11 năm 2004 [11] GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển - Quy hoạch thực nghiệm Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, tháng 1, năm 2005 [12] Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng - Cơ học đất Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1995 [13] Whitlow.R - Cơ học đất tập I II, dịch tiếng Việt Nguyễn Uyên Trịnh Văn Cương - Nhà xuất Giáo Dục 1999 Cán hướng dẫn: GS.TS Dương Học Hải Học viên: Nguyễn Đức Nghiêm Chuyên ngành: Đường ôtô đường thành phố Trang 84