Tóm tắt: Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật

Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu cầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGÔ BÌNH GIANG

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU GIA CƯỜNG TRỤ XI MĂNG ĐẤT

KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT

Ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số ngành: 9580211

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2024

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS MAI DI TÁM

Người hướng dẫn khoa học 2: GS TS TRỊNH MINH THỤ

Phản biện 1: TS Nguyễn Tiếp Tân - Viện Khoa học Thuỷ Lợi

Phản biện 2: PGS TS Lê Văn Hùng - Hội Thuỷ lợi Việt Nam

Phản biện 3: PGS TS Ngô Trí Thường - Đại học Thuỷ Lợi

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại

Trường Đại học Thuỷ Lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội; vào lúc giờ ngày tháng năm 2024

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trước thực trạng nhiều tuyến đường xảy ra tình trạng lún lệch tại chỗ tiếp giáp giữa đường và cầu, gây ra nguy cơ mất an toàn giao thông Giải pháp kỹ thuật công nghệ cho đoạn đường chuyển tiếp giữa đường và cầu có thể là sàn giảm tải (trên hệ móng cọc); hoặc kết hợp xử lý nền đất yếu với các phương án trên Trụ

xi măng đất (XMĐ) là một giải pháp gia cường nền đất yếu, để tăng hiệu quả, đỉnh trụ XMĐ thường bố trí lớp truyền tải nhằm tăng tải trọng truyền vào trụ và giảm tải trọng truyền xuống đất yếu giữa các cọc

Trên thế giới, các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm hệ nền cọc đã được tiêu chuẩn hóa để áp dụng như BS 8006-1:2010, EBGEO:1995 … Tại Việt Nam, các kết quả nghiên cứu mới dừng ở nghiên cứu lý thuyết, hoặc mô hình vật lý thu nhỏ trong phòng thí nghiệm Trụ xi măng đất trong các mô hình số và mô hình vật lý mới chỉ xét ở dạng cọc chống (mũi cọc nằm tại tầng đất tốt), chưa xét tới bài toán với mô hình cọc treo/ ma sát (mũi cọc vẫn nằm trong tầng đất yếu có chiều dày lớn) Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng xử của nền đường đầu trên nền đất yếu gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật” thông qua phân tích

số với mô hình cọc treo và kiểm chứng với kết quả thí nghiệm hiện trường là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng mô hình số nghiên cứu sự phân bố ứng suất và độ lún của trụ xi măng đất (dạng cọc treo) và đất nền xung quanh trụ trên đoạn đường đầu cầu xây dựng trên nền đất yếu được gia cường bằng trụ xi măng đất kết hợp với lưới địa kỹ thuật (ĐKT)

- Thông qua thí nghiệm hiện trường kiểm chứng lại mô hình số, phân tích hiệu quả của giải pháp xử lý, độ tin cậy kết quả tính toán lý thuyết và mô hình số

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: đường đầu cầu xây dựng trên nền đất yếu có chiều dày

lớn (≈30m) được gia cường bằng trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phân bố ứng suất, độ lún của trụ xi măng đất

và nền đất yếu xung quanh trụ, lực kéo lưới địa kỹ thuật thông qua mô hình số

và thí nghiệm hiện trường

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: thu thập và phân tích các tài liệu cũng như các kết quả

nghiên cứu đã có liên quan đến vấn đề nền đường đầu cầu được gia cường bằng trụ xi măng đất kết hợp với lưới địa kỹ thuật

- Phương pháp sử dụng mô hình số: sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

(thông qua phần mềm Plaxis) để thiết lập mô hình vật liệu cho nền đắp, trụ xi măng đất, nền đất yếu, lưới địa kỹ thuật để xác định trạng thái ứng suất, biến dạng của nền đường gia cường

- Phương pháp thí nghiệm hiện trường: quan trắc áp lực đất, biến dạng của lưới

ĐKT, áp lực nước lỗ rỗng và độ lún theo chiều sâu để đánh giá hiệu quả của giải pháp xử lý, độ tin cậy của kết quả tính toán lý thuyết và mô hình số

- Phương pháp chuyên gia: thông qua các hội thảo để lấy ý kiến đóng góp của

các chuyên gia trong và ngoài nước về cách tiếp cận, nghiên cứu, các luận cứ khoa học và các giải pháp

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Thông qua việc tổng kết tình hình nghiên cứu và ứng dụng giải pháp trụ XMĐ kết hợp với lưới ĐKT, luận án phân tích ưu điểm và chỉ ra các điểm còn tồn tại của các phương pháp thiết kế được áp dụng phổ biến hiện nay

- Xây dựng mô hình số theo phương pháp phần tử hữu hạn 3D nghiên cứu sự phân bố ứng suất và độ lún của trụ xi măng đất và đất nền xung quanh trụ trên đoạn đường dẫn đầu cầu trên nền yếu được gia cường trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật

- Thiết lập hệ thống quan trắc và quy trình quan trắc hiện trường, kết quả quan trắc khẳng định được việc sử dụng trụ XMĐ dạng cọc treo kết hợp lưới ĐKT

là giải pháp xử lý nền đất yếu hiệu quả, phù hợp với đoạn đường đầu cầu, đồng thời bổ sung các đánh giá phân tích, so sánh giữa mô hình số và thực tế công trình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về đất yếu

1.1.1 Khái niệm về đất yếu

Theo tiêu chuẩn khảo sát, thiết kế nền đường ôtô trên nền đất yếu TCCS 41:2022/TCĐBVN và 22TCN 262 – 2000, đất yếu là đất có sức kháng cắt nhỏ

và tính biến dạng (nén lún) lớn

1.1.2 Cách nhận biết đất yếu

1.1.2.1 Nhận biết đất yếu theo hệ số rỗng và cường độ kháng cắt

Đất sét hoặc sét pha, được xem là đất yếu nếu ở trạng thái tự nhiên, độ ẩm gần bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn (sét có e ≥ 1,5, sét pha có e ≥ 1,0), sức kháng cắt ≤ 15 kPa, góc nội ma sát φ < 10° hoặc Su ≤ 35 kPa; có sức kháng mũi xuyên tĩnh qc ≤ 0,1 MPa; có chỉ số xuyên tiêu chuẩn Nspt < 5

1.1.2.2 Nhận dạng đất yếu theo trạng thái tự nhiên

Đất yếu được nhận dạng theo độ sệt (B), đất có nguồn gốc hữu cơ thường hình thành từ đầm lầy, có hàm lượng hữu cơ chiếm tới (20 ÷ 80)%

1.1.3 Công nghệ xử lý nền đất yếu cho đường giao thông

1.1.3.1 Phân loại các công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu

a Loại chỉ tác động đến bản thân nền đắp

Các giải pháp công nghệ này chỉ tác động đến cấu tạo và quá trình xây dựng nền đắp phía trên: xây dựng nền đắp theo giai đoạn, bệ phản áp …

b Giải pháp tác động đến nền đất yếu phía dưới nền đắp

Thay toàn bộ hay một phần đất yếu bằng vật liệu đắp tốt, bố trí các phương tiện thoát nước thẳng đứng: giếng cát, bấc thấm, hút chân không …

c Các nguyên tắc lựa chọn công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu

Khả năng thực hiện tại chỗ như điều kiện về vật liệu, thiết bị, tay nghề; tác động của quá trình thi công đến môi trường xung quanh; thời hạn thi công tối đa; đáp ứng các yêu cầu khai thác sử dụng lâu dài hay không; chi phí

1.1.3.2 Phạm vi sử dụng giải pháp công nghệ xây dựng nền đắp trên đất yếu

Theo kinh nghiệm trên thế giới, thường kết hợp sử dụng 2, 3 giải pháp công nghệ

để đạt được mục tiêu xử lý: gia tải trước kết hợp với thoát nước đứng; cọc cứng kết hợp lưới ĐKT …

1.2 Tổng quan về đường đầu cầu

1.2.1 Khái niệm về đường đầu cầu

Đoạn đường yêu cầu sự chuyển tiếp một cách hài hòa, êm thuận trên toàn bộ mặt cắt ngang từ đường đến vị trí tiếp giáp công trình cầu trên đường ô tô

1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật

1.2.2.1 Yêu cầu về độ bằng phẳng theo phương dọc tim đường

Nhằm đảm bảo sự chuyển tiếp êm thuận, độ bằng phẳng theo phương dọc tim

đường (i) của đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu được quy định trong TCVN

5729 và TCVN 4054

1.2.2.2 Xác định chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu

a Trường hợp xây dựng ở nơi đất yếu

Chiều dài đoạn chuyển tiếp giữa đường và cầu được xác định từ mép về phía đường của tường đỉnh mố cầu về mỗi phía nền đường tính theo công thức:

Hình 1.2 Phạm vi đường đầu cầu

1.2.3 Giải pháp công nghệ đảm bảo êm thuận đoạn chuyển tiếp

1.2.3.1 Tăng chiều dài cầu để hạ thấp chiều cao đất đắp sau mố cầu

Chiều cao đất đắp sau mố cầu nên chọn nhỏ hơn 6m đối với vị trí không có đất yếu và nhỏ hơn 4m tại vị trí đất yếu

1.2.3.2 Xử lý nền đất yếu dưới nền đắp trong phạm vi đoạn chuyển tiếp

Khi xây dựng đường đầu cầu trên nền đất yếu, thường xem xét đến giải pháp: thay đất, làm chặt hoặc xử lý nền đất yếu bằng các phương pháp gia cường như: cọc đất gia cố chất liên kết vô cơ (xi măng hoặc vôi), cọc vật liệu hạt (cát …)

1.2.3.3 Sử dụng các giải pháp kỹ thuật khác

Sử dụng vật liệu nhẹ để đắp nền đường đầu cầu; hoặc kết cấu đất có cốt và tường chắn đất có cốt Hệ thống cốt trong kết cấu đất có cốt chủ yếu bao gồm cốt thép (thép nhẹ, thép mạ hay epoxy) và cốt vải, lưới ĐKT (vật liệu polypropylen …)

1.3 Tổng quan về trụ xi măng đất và lưới địa kỹ thuật

1.3.1 Trụ xi măng đất

1.3.1.1 Khái niệm

Trụ xi măng đất có dạng hình trụ được chế tạo bằng cách trộn xi măng hoặc vữa

xi măng với đất tại chỗ (có thể kèm thêm phụ gia) nhằm cải thiện các đặc trưng của đất, như tăng cường độ kháng cắt, giảm tính nén lún, bằng cách trộn xi măng (vữa xi măng) với đất nền để chúng tương tác với nhau

1.3.1.2 Phương pháp tính toán trụ xi măng đất

Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán trụ xi măng đất, tuy nhiên có thể xếp chúng vào một trong ba quan điểm sau: coi trụ XMĐ là cọc cứng (TTGH1, TTGH2); nền tương đương; hoặc hỗn hợp (hệ nền cọc)

1.3.2 Lưới địa kỹ thuật

Lưới địa kỹ thuật (ĐKT) là một loại cốt địa kỹ thuật, dạng tấm phẳng có lỗ hình vuông, chữ nhật hoặc oval, kích thước lỗ thay đổi tuỳ theo loại lưới, có tác dụng cài chặt với đá, đất … được sử dụng trong gia cố cơ bản, ổn định nền …

1.3.3 Giải pháp trụ XMĐ và lưới ĐKT trong xử lý nền đất yếu

1.3.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Giải pháp trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT để xử lý nền đất yếu ngày càng được áp dụng rộng rãi trên thế giới Các nghiên cứu hệ trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT để xử

lý nền đất yếu có thể chia làm ba nhóm chính: nhóm phương pháp giải tích, nhóm phương pháp mô hình thực nghiệm và nhóm phương pháp số

1.3.3.2 Phương pháp giải tích

Đối với hiệu ứng vòm, rất nhiều các nghiên cứu đã công bố: Terzaghi (1943), Hewlett và Randolph (1988), tiêu chuẩn BS 8006-1:2010 (Anh), quy chuẩn EBGEO (Đức) Hạn chế của phương pháp lý thuyết là đưa ra nhiều giả thiết để đơn giản hóa bài toán (bỏ qua sự làm việc của đất nền), phân tích các thành phần trụ, tải trọng và vật liệu ĐKT riêng rẽ, không có sự tương tác …

1.3.3.3 Nhóm nghiên cứu mô hình thực nghiệm

Tiêu biểu như Hewlett và Randolph (1988); Bergado (2002); King (2017) Các nghiên cứu đã tiến hành trên các mô hình vật lý tỷ lệ thực và mô hình vật lý tỷ lệ thu nhỏ nhưng gặp hạn chế về loại vật liệu và kết cấu Việc mô phỏng được nguyên lý làm việc hệ nền cọc và là cơ sở tin cậy cho việc đối chiếu các tính toán giải tích theo phương pháp lý thuyết hay phương pháp số

1.3.3.4 Phương pháp số

Những năm gần đây, phần mềm Plaxis 3D thường được dùng trong mô tả, phân tích hiệu ứng màng và hiệu ứng vòm khi trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT để xử lý nền đất yếu như trong các nghiên cứu của Chai và cộng sự (2017), Kitazume (2017), Manasi Wijerathna (2019), Sujata Fulambarkar (2021) …

1.3.3.5 Tình hình nghiên cứu giải pháp trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT ở Việt Nam

Một số nghiên cứu tiêu biểu trong nước về giải pháp hệ nền cọc của các tác giả như Phạm Anh Tuấn và Đỗ Hữu Đạo (2015), Nguyễn Thị Loan (2016), Nguyễn Thái Linh (2021) … Các nghiên cứu về vấn đề sử dụng hệ nền cọc trên còn hạn chế, chủ yếu dựa vào các phương pháp lý thuyết

1.4 Những vấn đề còn tồn tại và các vấn đề luận án tiếp tục giải quyết

Qua tổng hợp các nghiên cứu công bố trong nước và trên thế giới cho thấy:

- Giải pháp sử dụng trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT để xử lý nền đất yếu dưới nền đắp dù đã có nhiều nghiên cứu tuy nhiên chưa có sự thống nhất về kết quả cũng như nguyên lý tính toán Phần lớn các tính toán thường đưa ra các giả thiết đơn giản hóa tham số sử dụng, chưa phản ánh sát thực tế làm việc Điều này dẫn đến việc phần trụ và lưới chịu tải trọng nhiều hơn thực tế, gây lãng phí trong thiết kế

- Do có các quan điểm khác nhau về vòm đất dẫn tới sự sai khác khá lớn trong cách tính tải trọng truyền xuống trụ, lưới ĐKT và đất yếu giữa các phương pháp, kích thước vòm đất chỉ phụ thuộc vào kích thước mũ trụ, chiều cao đất đắp mà bỏ qua loại đất đắp cũng như tải trọng, độ cứng trụ, phản lực của đất nền giữa trụ Hiệu ứng màng của lớp lưới ĐKT cũng mới được phân tích chủ yếu qua phương pháp số mà chưa có nhiều đánh giá thực tế và thực nghiệm

- Ở Việt Nam, các kết quả nghiên cứu mới dừng lại ở nghiên cứu lý thuyết, hoặc

mô hình vật lý thu nhỏ trong phòng thí nghiệm Trụ XMĐ trong các mô hình

số và mô hình vật lý mới chỉ xét ở dạng cọc chống, chưa xét tới bài toán với

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VỀ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG HỆ NỀN CỌC GIA CƯỜNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT 2.1 Giới thiệu chung

Terzaghi là người đưa ra quan điểm hiệu ứng vòm năm 1943, sau đó các tác giả khác cũng lần lượt đánh giá việc phân bố ứng suất dựa trên lý thuyết này như: Duncan (1970), Kramer (1980), Croce (1990), Sampaio (2000) …

Hình 2.2 Cơ chế truyền tải hệ GRPS theo Han và Gabr (2002)

2.2 Lý thuyết tính toán hệ trụ xi măng đất kết hợp lưới địa kỹ thuật

2.2.1 Lý thuyết của Terzaghi (1943)

Dựa trên các thí nghiệm màn trập, Terzaghi (1936) đề xuất mô hình lý thuyết dựa trên điều kiện biến dạng phẳng hai chiều để mô tả hiện tượng hiệu ứng vòm

2.2.2 Tính theo tiêu chuẩn BS 8006-1:2010

Tiêu chuẩn Anh BS 8006-1:2010 sử dụng 2 phương pháp để tính cơ chế truyền tải của nền Các phương pháp này được đề xuất bởi Jones (1990) và Hewlett và Randolph (1988) Những tải trọng không tập trung theo hiệu ứng vòm sẽ được phân bố trên lưới ĐKT tại vị trí giữa các trụ xi măng đất, WT Tải trọng này được

sử dụng để tính toán cường độ chịu kéo của lưới địa kỹ thuật

2.2.3 Lý thuyết của Guido et al (1987)

Theo Guido, tải trọng lan ra theo một góc tương ứng với đất rời gia cố lưới địa

kỹ thuật là 450 theo phương đứng Bell và cộng sự (1994) sử dụng những nghiên cứu của Guido và cộng sự (1987) cho việc thiết kế nền đường gia cố bằng trụ đá

xi măng kết hợp 2 lớp lưới địa kỹ thuật

2.2.4 Lý thuyết theo tiêu chuẩn Thụy Sĩ

Trong phương pháp này, nêm 2 chiều hình tam giác của đất dưới hiệu ứng vòm giữa 2 trụ với góc nội ma sát bằng 300, cơ bản bằng với khoảng cách trụ (s-a), đã

được xem xét để xác định ứng suất đứng trên lưới địa kỹ thuật

2.2.5 Lý thuyết của Collin (2004, 2007)

Trong phương pháp này, lưới ĐKT gánh lượng lớn đất có hình dạng như kim tự tháp với góc nghiêng 450, thay vì hình chóp được sử dụng trong mô hình của Guido Phương pháp này sử dụng tối thiểu 3 lớp lưới ĐKT trong nền đất đắp

2.2.6 Lý thuyết theo phương pháp phần tử hữu hạn

Theo phương trình cân bằng được xây dựng, ta suy ra được phương trình vi phân không gian bậc hai trong chuyển vị u

Phương trình được xem xét cho một trạng thái thực tế i, ứng suất chưa biết có thể loại bỏ, ta có:

∫ 𝛿𝜀𝑇∆𝜎𝑑𝑉 = ∫ 𝛿𝑢𝑇𝑝𝑖𝑑𝑉 + ∫ 𝛿𝑢𝑇𝑡𝑖𝑑𝑆 − ∫ 𝛿𝜀𝑇𝜎𝑖−1𝑑𝑉 (2.27)

2.2.6.2 Sự rời rạc hóa phần tử hữu hạn

Chuyển vị u phần tử thu được từ chuyển vị tại các nút rời rạc trong véc tơ v kết hợp với hàm nội suy trong ma trận N:

Mối quan hệ giữa sự gia tăng ứng suất và gia tăng biến dạng luôn luôn không tuyến tính Do đó sự gia tăng ứng suất không thể tính toán trực tiếp và sẽ dùng phương pháp tính lặp được trình bày trong phần dưới “Quy tắc tính lặp” để tính cho tất cả các điểm

2.2.6.3 Hàm ẩn tích hợp của mô hình vi phân dẻo

Ứng suất gia tăng ∆𝜎 đạt được bởi phép lấy tích phân của ứng suất Đối với mô hình vi phân dẻo, sự gia tăng ứng suất có thể được viết theo công thức:

Số liệu j tham khảo từ số lặp 𝛿𝜈 là vec tơ chứa chuyển vị gia tăng phụ, đóng góp

vào sự gia tăng chuyển vị của bước i:

∆𝜈𝑗 = ∑ 𝛿𝜈𝑖

𝑛 𝑗=1

(2.48)

Ma trận độ cứng 𝐾 được sử dụng trong phương trình () đại diện cho ứng xử của vật liệu trong phương pháp gần đúng Trong trường hợp này ma trận độ

2.3 Kết luận chương 2

Giải pháp sử dụng trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT để xử lý nền đất yếu dưới nền đắp

dù đã có nhiều nghiên cứu từ thực nghiệm đến lý thuyết, và có một số tiêu chuẩn thiết kế bằng phương pháp tính toán giải tích Tuy nhiên, chưa có sự thống nhất

về kết quả cũng như nguyên lý tính toán Hạn chế của phương pháp giải tích là đưa ra nhiều giả thiết để đơn giản hóa bài toán (đặc biệt bỏ qua sự làm việc của đất nền), phân tích các thành phần trụ, tải trọng và vật liệu ĐKT riêng rẽ nên không có sự tương tác trong quá trình chịu lực Để khắc phục các nhược điểm

đó, phương pháp số được kiến nghị áp dụng

Phương pháp số chủ yếu là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng khi nghiên cứu hệ trụ XMĐ kết hợp lưới ĐKT phức tạp Các nghiên cứu bằng phương pháp số đã kể tới được sự làm việc của lớp đất yếu và mối tương tác của đất với các loại kết cấu trong đất, ảnh hưởng này vốn bị bỏ qua trong các phương

pháp phân tích giải tích Plaxis là một trong số phần mềm ĐKT có khả năng phân tích số trên hầu hết các dạng mô hình hình học, kết cấu vật liệu và đất nên được

sử dụng phổ biến trong sản xuất và nghiên cứu Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp số phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn mô hình phân tích, mô phỏng

số mô hình bài toán, các điều kiện biên, mô phỏng sự tiếp xúc của vật liệu với kết cấu và đặc biệt là mô hình vật liệu lựa chọn

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐƯỜNG ĐẦU CẦU TRÊN ĐẤT YẾU GIA CƯỜNG BẰNG TRỤ XMĐ KẾT HỢP LƯỚI ĐKT 3.1 Giới thiệu chung

Ttác giả phân tích ứng xử của nền đường đầu cầu được gia cường bằng hệ trụ XMĐ kết hợp với lưới ĐKT bằng phương pháp giải tích BS 8006-1:2010 và phương pháp số Mặt khác để quan trắc ngoài hiện trường được chính xác hiệu quả, phương pháp số sử dụng phần mềm Plaxis 3D được dùng để xây dựng mô hình tính toán

Công trình nghiên cứu: tuyến đường chính D1, kết nối đường Nguyễn Văn Linh phía Bắc, lộ giới 25m (lòng đường 14m, vỉa hè 4,5mx2 và dải phân cách 2m) tại khu đô thị Mizuki Park tại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp Hồ Chí Minh quy mô 37,4 ha, bao gồm 2 khu, tiếp giáp xung quanh là các kênh, rạch

3.2 Điều kiện về địa hình, thủy văn

Trước đây là vùng đầm lầy và ao hồ, có nhiều rạch xen kẽ, toàn bộ mặt bằng đã được san lấp đến cao độ +2,64m, cao độ mực nước ngầm từ 1,9 – 2,5m

3.3 Điều kiện về địa chất

Chiều sâu hố khoan: 57m Các thí nghiệm thực hiện: thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT), thí nghiệm cắt cánh (VST); thí nghiệm trong phòng Mặt cắt địa chất được thể hiện trên hình 3.4

Địa tầng khu vực nghiên cứu được phân chia thành các lớp đất mô tả theo thứ tự

từ trên xuống dưới như sau:

- Lớp 1: Đất san lấp, chiều dày 3,3m, SPT từ 6 - 7;

- Lớp 2: Bùn sét, màu xám xanh, trạng thái chảy, độ sâu từ 3,3m - 31,5m, chiều dày trung bình 29,05m, SPT từ 1 - 6;