Luận án tiến sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu phương pháp cố kết chân không xử lý nền đất yếu để xây dựng công trình

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢIrer

PHAM QUANG DONG

LUẬN AN TIEN SĨ KỸ THUAT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PT!

TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢIwits

PHAM QUANG DONG

NGHIEN CUU PHUONG PHAP CO KET CHAN KHONGXỬ LY NEN DAT YEU DE XÂY DUNG CÔNG TRINH

Chuyên ngành: DIA KY THUẬT XÂY DỰNG

Mã số: 62-88-60-01

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS.TS TRINH MINH THY

2, GS.TS NGUYEN CHIEN

Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học do chính tôi thực hiện Các kếtquả, số liệu trong luận án là trung thực và chưa được sĩ công bổ trong bit ky công

trình nào khác Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản

của luận ấn.

“Tác giả luận án

Pham Quang Dong

LỜI CẢM ON

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc va trân trọng đến GS.TS Trịnh.Xinh Thụ và GS.TS Nguyễn Chiến là ai thầy hướng din trực tiếp da tn tỉnh chỉ bảo,hướng dẫn và giúp đờ tác giả trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thảnh luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu, khoa Công tình phòngio tạo Đại học và sau Đại học, các thầy giáo tổ bộ môn Địa kỹ thuật - Trường Đạihọc Thủy lợi, đặc biệt là thầy giáo TS Hoàng Việt Hùng đã tạo những điều kiệnthuận lợi, đông góp ý kiến quý bau cho tác giả trong quế tình nghiên cứu.

“Tác giá tö lòng biết ơn đến các anh chị em ở công ty FECON và TEINCO đãtạo điều kiện, giáp đỡ ác gi thu thập tả liệu số in, cung cắp những thông tin cin

thiết liền quan đến quá trinh nghiên cứu, thục hiện luận án, giúp tác giả khảo sit,

tham quan và tiếp cận công tinh nơi xử lý nền bằng phương pháp mã tác giả dangnghiên cứu,

Tic gi cũng bày t lồng biết ơn đến các anh chị em phòng thí nghiệm Địa kỹthuật Trường Đại học Thủy lợi, đã tạo những điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động

viên trong quá trình thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm của luận án.

Tác giả xin bảy t lông biết ơn chân thành đến đơn vị nơi tác gid dang công

tác là Trường Cao Đẳng Công Nghệ - Kinh TẾ và Thủy lợi Miễn Trung, đã tạo

những điều kiện thuận loi, giúp đỡ, động viên để tác giá yên tâm tập trung nghiêncứu và hoàn thành luận án của minh,

Để hoàn thành được luận án của mình tác giả nhận được sự động viên, ủng hộ,chia sé kịp thời từ gia đình trong những lúc khó khăn nhất, tác giả xin bày tỏ lòngbiết ơn và chia sẻ những thành công có được của bản thân đến gia định.

Cu cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến bạn bẻ, ding nghiệp đã giip đỡ,

động viên, ủng hộ, chia sé trong quá trình tắc giả hoàn thành luận án của minh,

1 Tính cấp thiết của để tải 1

2 Mục dich của dé tài 2

3 Đối tượng, phạm vi nghiễn cứu 24 Nội dụng nghiên cứu: 25, Phương pháp nghiền cứu 36.¥ nghĩa khoa học vi thực tiễn 37 Những đóng góp mới của luận án 4+3 Bổ cục của luận án 5

Chương 1: TONG QUAN VE PHƯƠNG PHAP CO KET CHAN KHONG XỬ LÝ

NEN DAT YEU VA LY THUYET CUA PHUONG PHAP 7LA Nền đất yêu ?1.2 Tổng quan về nghiên cứu và ứng dung phương pháp cổ kết chân không 81.2.1 Tỉnh hình ứng dụng phương pháp cổ kết chân không xử lý nén dit yếu

1.22 Tinh hình nghiên cứu phương pháp cổ kết chân không 151.23 Tinh hình nghiên cứu ứng dung phương pháp cổ kết chân không xử lýnền đất yếu ở Việt Nam "1.3 Lý thuyết phương pháp cổ kết chân không ù

1.32 Phương tinh vỉ phân cơ bin 2

1.3.3 Các phương pháp giải bài toán cổ kết thắm 23

1.4, Phương pháp dự bảo lún 311.4.1 Phương pháp Asaoka 31.42 Phương pháp điểm uỗn (Inflection point 32Kết luận chương 1 35Chương 2: NGHIÊN CUU THUC NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP CÓ KET CHANKHONG XỬ LÝ NEN DAT YEU BANG MÔ HÌNH VAT LÝ 36

2.1 Mục dich nghiên cứu

2.2 Mô hình nghiên cứu.

2.2.1 Giới thiệu mô hình

2.2.2 Mẫu đắt thí nghiệm.

2.2.3 Thiết bị thí nghiệm2.3 Quy tình thí nghiệm

2.3.1 Chuẩn bị máng thí nghiệm hình hộp vả chế bị mẫu.2.32 Xác định các chỉ iêu cơ lý của đất trước khỉ thi nghiệm.233.

2.34, Lip đặt thết bị quan trắc ALNLRm bắc thắm.

2.3.5 Tạo lớp mặt thoát nước và lắp đặt thệ thống thu nước.

2.36 Lâm kin mô hình thí nghiệm

2.37 Lắp đặt các đồng hồ do lún và dp lực chân không3.38 Kết nối và kích hoạt các đầu đo ALNLR

2.3.9 Kết nối hệ thống máy bơm và hoạt động mô hình

2.4 Kết quả thực nghiệm các MHVL:

2.4.1 Kết quả thực nghiệm cña MHVLI2.42 Kết quả thực nghiệm của MHVL22.43 Kết quả thực nghiệm của MHVL32.5 Hiệu qua kỹ thuật của cổ kết chân không

2.5.1 Hiệu quả của xử lý nền đất theo MHVLI2.5.2 Hiệu qui của xử lý nén dit theo MHVL2

2.5.3 Hiệu quả của xử lý nền dat theo MHVL3.

Kết luận chương 2

Chương 3: MÔ HỈNH TÍNH CHO BÀI TOÁN CO KET CHAN KHÔNG.

3.1 Mô hình số tinh toán

3.2 Mô phòng bài toán cổ kết chân không

3.3 Tỉnh toán ứng dung cho các MHVL

3.31 Kết quả mô hình số của MHVLIL

676769

3.3.3, Kết quả mô hình số của MHVL3 TT3.4 So sinh kết quả thực nghiệm và tỉnh toán các MHVL 7

3.4.1 So sánh kết quả thực nghiệm va tính toán của MHVLI 23.42 So sánh kết quảthực nghiệm và tinh toán của MHVL2 TM3.43 So sánh kết qua thie nghiệm va tinh toán của MHVL3 15

3.5 Tinh toán kiểm tra cho các công trình thực tế T6

3.5.1 Công trinh Pvtex Đình Vũ ~ Hải Phòng n

3.5.2 Công trình nhiệt điện Duyên Hải 3 - Trà Vinh 83

3.5.3 Công trình nhiệt điện Nhơn Trạch 2 ~ Đồng Nai 90

Kết luận chương 3 95

Chương 4: XÂY DỰNG MỖI QUAN HE GIỮA CÁC THONG SO CUA BÀI“TOÁN CÓ KET CHAN KHÔNG 964.1 at vin đề 964.2 Cie chi iêu cơ lý của các loại đt dt yếu tính toán 96

4.2.2 Bit yếu Đình Võ — Hai Phòng 9

4.2.3 Đất yeu nhiệt điện Thái Binh 9

4.24, Bit yêu Nhơn Trach ~ Đồng Nai 943 KẾt qu tính toán 94.3.1 Độ cổ kết khi chiều đây nén đất yéu xử lý là I0 m 94.3.2.6 cổ kết khi chiều dy nén đất yếu xử lý là 15 m 98

4.3.3 Độ cổ kết khi chiều day nền dat yếu xử lý là 20 m 98

-43.4, Độ cổ kết khi chiều dy nén đất you xử lý là 25 m 99

4.3.5 Độ cổ kết khi chiều day nên đất yếu xử lý là 30 m 100

44, Xây dựng mối quan bệ giữa thời gian cổ kế (0 với chỉ số déo (PI), độ cổ kế(Uy và chiều dy nên đất yếu xử ý (H) 10044,1, Mỗi quan hệ giữa thời gian cổ kết với chi số dẻo và độ cổ kết khỉ chiều

4.4.2 Mối quan hệ giữa thời gian cổ kết với chỉ số déo và chiều dây nền đất

xác định 106

yếu xứ lý khi độ cí

Kết luận chương 4 utKẾT LUẬN VA KIÊN NGHỊ maCÁC CONG TRÌNH KHOA HỌC CUA TÁC GIA ĐÃ CÔNG BO us

TAI LIEU THAM KHẢO us

Hình L2 Thỉ công phương pháp MVC ụ

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý phương pháp không có mang kín khí [2] 12

Hình 14 Thi công không có ming kin kh (3) laHình L5 Sản bay Suvamabhumi, Thai Lan (21 “Hình 1.6 Khu dân ow Steiger Biland Iibarg, Hà Lan [2] “Hình 1.7 Nhà máy điện nguyên tử Singori, Hàn Quốc [2] 15Hình 1.8 Sơ đồ tram xi lý nước Pusan, Hàn Quốc [2] 15Hình 1.9 Mô hình lệ lớn để ghigm cổ kết có và không có áp lực chân không l6Hình 1.10, Nguyên lý ga tả nén trước [I3] 20Hình 1.11 Bản chất của cổ kết thắm [2] 21Hình 1.12 Nguyên lý cổ ết chân không [2] 21

Hình 1.14, Phân bổ độ cổ kết theo hướng thoát nước [47] 25Hình 1.15 Quan hệ giữa U, (T,) theo Terzaghi [25] 27

Hình 1.16, Biên đồ phân bd độ cổ kế Ux ø/H/T) [25] mHình 1.17 Quan hệ giữa U,(T,) theo Barron [21] 28

Hình 1.19 Đường kính chuyển đổi ei bắc thim [38.48.54] 30Hình 1.20 Đường thẳng Asaoka [19] 2

Hình 1.21 Điểm tổn (30)

Hình 1.22 Đạo hàm UŒT,) [55] 33Hình 123 Hệ số điễm wn I thuyết [24] “Hình 1.24, Hệ số điễm win thực nghiệm [24] 4

Hình 2.1 Sơ họa mô bình thí nghiệm 37

Hình 22 Sơ đồ bố tr tiết bị MHVLI 38Hình 2.3 Sơ dd bố trí thiết bị MHVL2 38

Hình 24 Sơ đồ bố tr thiết bị MHVL3

Hình 2.5 Mẫu đất khu ven biển PVtex Đình Vũ - Hải Phong

Hình 2.6 Ché bị mẫu đất nghiên cứu

40Hình 2.7 Biểu đỗ biến đội sức chống cất không thoát nước (S,) của dit theo độ sâutrước thí nghiệm.

Hình 2.8 Đầu do ALNLR kiểu day rung - Geokon.Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo đầu do ALNLR kiểu đây rungHình 2.10, Đầu dọc số liga - Geokon LC 2x4

Hình 2.11, Ban đo lún, đồng hỗ do lún và bộ ga đỡHình 2.12, B thấm và thống ống đẫu nổiHình 2.13 Lip đặt các thiết bị của may bơm

Hình 2.14, Lắp đặt bắc thắm trên mô hình thí nghiệm

Hình 2.15, Lip đặt thiết bị quan trắc ALNLR trên mồ hình thí nghiệmHình 2.16, Ri lớp cất vàng và lắp đặt hệ thống thu nước.

Hình 2.17, Làm kin trên mồ hình

Hình 2.18, Lắp đặt các thiết bị quan trắc lún.

Hình 2.19, Cải đặt các thông số của đầu đo ALNLR.Hình 220 Kết

Hình 2.21 Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm va thời gian của MHVLI

Hình 2.22, Đường hỏi quy ti vỉ tí cạnh bắc thắm MIIVLIHình 2.23, Đường hồi quy ti vị tí giữa 2 bắc thắm MHVLI

i hệ thống máy bơm với mô bình

Hình 2.24, Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của MHVLLIHình 2.25 Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm và thời gian của MHVL2.Hình 2.26, Dường hỏi quy ti vị tí can bắc thắm MHVL2

Hình 2.27, Đường hồi quy tai vị trí giữa 2 bắc thắm MIIVL2

Hình 2.28 Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của MHVL2Hình 2.29 Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm va thời gian của MHVL3,Hình 2.30, Đường hỏi quy ti vi tri cách biên phân tổ 0,5 m MHVL3

Hình 2.31 Đường hoi quy tại vị trí cách biên phân tổ 1,0 m MHVL3.

33sa3555

Hình 234 LẤy mẫu và et cánh sau thí nghiệm

Hình 2.35 Quan hệ giữa súc chống cất không thoát nước (S,) và độ sâu saunghiệm của MHVLI

Hình 2.36 Quan hệ giữa sức chống cit không thoát nước (S,) trước và saunghiệm với độ sâu của MHVL

Hình 2.37 Quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước (Su) và độ stu sau

nghiệm của MHVL2

Hình 2.38 Quan hệ giữa sức chốngnghiệm với độ sâu của MHVL2

Hình 2.39 Quan hệ giữa sức chống cắt không thoát nước (S,) và độ sâu sau

ft không thoát nước (Su) trước và sau5thí5gthí58thí

Hình 3,11 Quan hệ giữa độ lún tính toán va thực nghiệm với thời gian của MHVLI

73Hình 3.12 Quan hệ giữa ALNLR tính toán và thực nghiệm với thời gian của MHVLI

3

Hình 3.13 Quan hệ giữa độ lún tính toán và thực nghiệm với thời gian của MHVL2

Hình 3.14 Quan hệ giữa ALNLR tinh toán va thực nghiệm với thời gian của MHVL24Hình 3.15 Quan hệ giữa độ lún tính toán và thực nghiệm với thời gian của MAVL3

Hình 3.16 Quan hệ giữa ALNLR tính toán va thực nghiệm với thời gian của MHVL376Hình 3.17 Mặt bằng các ving xử lý của công trình Pvtex Đình Vũ- Hải Phòng [31]mHình 3.18 Mặt cắt dia chất vùng 1 của công trình Pvtex Đình Vũ - Hai Phong [9]

Hình 3.19 Điểu kiện biên mô đun SIGMA/W 80Hình 3.20, Điều kiện biên mô dun SEEP/W 80Hình 3.21, Quan bệ giữa độ lún tính toán và thời gian của công trình Pvtex Binh Vũ

Hinh 3.30 Điều kiện biên trong mô dun SEEP/W 86Hình 3.31 Quan hệ giữa độ lún tính toán và thời gian của công trình nhà máy nhiệtđiện Duyên Hai 3 — Trà Vinh 87Hình 3.32 Quan hệ giữa ALNLR tinh toán và thời gian của công trình nhà máy

nhiệt điện Duyên Hải 3 — Trà Vinh 87

Hình 3.33 Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm va thời gian của công trình nhà mâytrà Vinh S8nhiệt điện Duyên Hải 3

Hình 3.34 Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của công trinh nh maynhiệt điện Duyên Hải 3 — Trà Vinh 88

Hình 3.35 Quan hệ giữa độ lún tinh toản và thực nghiệm với thời gian của công.

trình nhà máy nhiệt điện Duyên Hai 3 Trà Vinh 89

Hình 3.36, Quan hệ giữa ALNLR tính toán và thực nghiệm với thời gian của công.

trình nhà máy nhiệt diện Duyên Hải 3 ~ Trà Vinh 89

Hình 3.37 Mat bằng các ving xử lý của công trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trach 2

— Đồng Nai [32] 90Hình 3.38 Mặt cắt địa chất của công trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch 2Đồng Nai [14] otHình 3.39 Điều kiện biên mô dun SIGMA/W 92Hình 3.40, Digu kiện biển mô dun SEEPIW 2Hình 3.41 Quan hệ giữa độ lún tinh toán và thời gian của công trình nhà máy nhiệtđiện Nhơn Trạch 2 ~ Đồng Nai %Hình 3.42, Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm va thời gian của công trình nhà máy

nhiệt điện Nhơn Trach 2 ~ Đồng Nai 93Hình 3.43 Quan hệ giữa độ lúa tinh toán và thực nghiệm với thời gian của công

trình nhà may nhiệt điện Nhơn Trạch 2 ~ Đồng Nai “Hình 4.1, Quan bệ giữa độ cổ kết va thời gian khi chiều dây nén đắt yếu xử lý 10 m98

Hình 4.2 Quan hệ giữa độ cổ kết và thời gian kh chiễu dày nỀn đt yêu xử lý 15 m9%ất và thi gian khi chiều dy nén đất yêu xử lý 20 m9Hình 4.3 Quan hệ giữa độ cổ

kết và thoi gia khi chiêu dây nền đất yếu sử lý 25 m

Hình 4.5 Quan hệ giữa độ có kết va thời gian khi chiều day nén dat yếu xử lý 30 m100Hình 4.6 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chỉ số đèo và độ có kết khi chiều dàynền đất yếu xử lý là 10 m 102

Hình 47 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chi số déo và độ cổ kết khi chiều day

yếu xử lý là I5 m 103Hình 4.8 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chi số đèo và độ cổ kết khi chiều diyxử lý là 20 m 104Hình 4.9 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chỉ số déo và độ cổ kết khỉ chiều diynền đất yêu xử ý là 25m 105Hinh 4.10 Quan hệ giữ:

nên dat yếu xử lý là 30 m 106

hi số déo và độ cổ kết hi chiều dythời gian cổ

Hình 4.11 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chỉ số déo và chiều diy nén đất yêuKhi độ cổ kết là 80% 107Hình 4.12 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chi số déo và chiễu dây nén đắt yêukhi độ cổ kết là 85%, 108Hình 4.13 Quan hệ giữa thời gian cổ kết với chi số déo và chiều dây nén đắt yênkhi độ cổ kết là 90% 109

Hình 4.14 Quan hệ giữa thời gian cỗ kết với chỉ số dẻo và chiều dày nền đất yêu.

khi độ cổ kết là 95% 110

Bảng 1.2 Một số công trình ứng dụng phương pháp không cỏ màng kin khí 10Bang 2.1 Các chỉ tiêu cơ lý của đất trước thí nghiệm 40Bảng 22 Sức chống cắt không thoát nước của đất theo độ sâu trước thi nghiệm 4lBảng 23 Kết quá độ lin dự báo theo Asaoka MIIVLI 49Bảng 2.4, Kết quả độ hin dự báo theo Asaoka của MHVL2 32Bảng 2.5 Kết quả độ hin dự báo theo Asaoka MHVL3 5sBang 2.6, Các tiêu co lý của đất sau thí nghiệm của MHVLI STBing 2.7 Sức ching cit không thoát nước sau thi nghiệm của MHVLI sBang 2.8 Các chỉ tiêu cơ lý của dat sau thí nghiệm MHVL2 59Bing 2.9 Sie chống cất không thoát nước của dit theo độ siu sau thí nghiệm củaMHVL2 60Bảng 210 Các chi id cơ lý của dt sau thi nghiệm MHVL3 6iBảng 2.11 Sức ching cắt không thoát nước của đất theo độ sâu sau thi nghiệm củaMHVLA _Bảng 3.1 Khoảng cách và chiều đài bắc thắm xử lý cho các vũng [30] n

Bảng 3.2 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất của công trình Pvtex Dinh Vũ ~ Hải Phòng

78Bảng 3.3 Chi tiêu cơ lý của các lớp đất tính toán tại công trình Pvtex Đình VũHải Phòng 79Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất của công trinh nhà máy nhiệt điện DuyênHải 3 Trà Vinh 85Bảng 3.5 Chỉ tiêu cơ lý cia cúc lớp đất của công trình nhà máy nhiệt điện NhơnTrạch 2 — Đẳng Nai 92Bảng 4.1.Chi tiêu cơ lý của các lớp đất ti công tinh nh máy nhiệt điện Thái Binh9Bảng 4.2 Dộ cố kết, chỉ số đèo và thời gian của các loại đắt yếu lôi

Bảng 4.3 Độ cổ kết, chỉ số do và thôi gian khi chiều diy nền đất yếu xử lý 10 m102Bảng 4.4 Độ cổ kết, chỉ số đềo v thời gian khi chiều diy nền đắt yu xử lý là I5 m103Bảng 4.5 Độ cổ kết, chỉ số đẻo và thời gian khi chiều day nên đất yếu xử lý là 20 m10Bang 4.6 Độ có kết, chỉ số déo và thời gian khi chiều day nền đất yếu xử lý lả 25 m105Bảng 4.7 D6 cổ kết, chỉ số déo và thời gian khi chiêu day nên đất yêu xử lý là 30 m.106Bang 4.8 Chiều dày nền dat yếu xử lý, chi số déo và thời gian khi độ cố kết là 80%107Bảng 49, Chiu dy nền đt yến x lý, chi số đèo và thời gian ki độ cổ kếtlà 85%108Bảng 4.10 Chiều diy nề đất yếu xử lý, chi số đo và thôi gian khi độ cổ kết 90%109Bảng 4.11 Chiều diy nề đất yếu xử ý, chi số do và thd gian khi độ cổ kết l 95%110

a ~ Hệ số nén lún của đấtALNLR - -Áplựe nước lỗrỗng€ ~ Cường độ lực đính€ + Chỉ số nén lún

Cy -Hệsổcốkếntương đươngG theo phương ngangẲ theo phương bản kính€ - Chỉ sổ nở

CG ~ Hệ số cổ kết phương thing đứng.

G ~ Chỉ số nén lún thứ cấp.

4 - Dường kính ảnh hưởng của bắc thắm

dy ~ Đường kính quy đổi của bắc thắm.

“ = Hệ số rỗng ban đầu của đất

F, ~ Hệ số khoảng cách bắc thắmE - Hệ số vũng xo trộn

Fy - Hệ số khing giếngŨ - Gia tốc trong trường

G = Độ bão hồn của đt

G - Tỷ trọng

H, + Chiều đây lớp dt hii

Hy ~ Đường thoát nước lớn nhấtk Hệ số thắm phương bán kính

k ~ Hệ số thắm ngang ving xáo trộn

k - Hệ số thắm phương đứng1 ~ Chiều dai bắc thấmu ~ Chi số chảy

MHVL — -Méhinh vat ly

MVC - Cổ kếtchân không theo phương pháp có ming kin khíPoe ~Apsuit chin khang

PIE ~ Thiết bị quan trắc áp lực nước lỗ rngPVD -Vậthoátnước thing đứng

fs ~ Lưu lượng yêu cầu cho bắc thắm

u, = Độ cố kết theo phương bin kính

U, - Độ cố kết theo phương đứng

? ~ Trọng lượng thể ích tự nhiênw = Trọng lượng thé tích khô.te ~ Trọng lượng riêng của nước.

h = Hệ số nở hông,° ~ Ứng suất

Một phần lớn lành thổ Việt Nam có thành tạo dat yếu, đặc biệt là các vùng.đồng bằng ven sông, ven biển Ở những vũng này có đất đu trả phú, dân cư đôngđúc, và có vị tí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Với việc diy mạnh xây

dụng và hoàn thiện cơ sở hạ ting nhằm đáp ứng sự nghiệp công nghiệp hóa, hign

đại hóa đắt nước và ứng pho với biến đổi khí hậu toàn cẩu, đã và đang đỏi hỏi xây.dụng hang loạt các công trinh dân dung, công nghiệp, giao thông và thủy lợi trêncác vùng đất này

Vi thé nhiều thành phố, khu công nghiệp, cảng biển, khu du lich, đường giao

thông đang được đầu tư xây dựng với tốc độ ngày cảng lớn và phin lớn nền củacác công tình này là mém yêu cần được xử lý để tăng sức chịu ti, giảm độ lún,đảm bảo dn định công trình

Có rất nhiều phương pháp xử lý nền đất yếu, nhưng tùy thuộc vào điều kiện và.

đặc điểm của mỗi công trình có thể chọn một phương pháp xử lý cho phủ hợp Vớiđặc điểm các vũng có chiều diy dit yêu lớn, điện xử lý rộng, di, cần rút ngắn thờigian xử lý thì việ tìm ra phương pháp xử lý mới có hiệu quả là một thách thức của

các nha địa ky thuật và mang ý nghĩa thời sự.

Phương pháp cỗ kết chân không được ứng dụng thành công trên thể giới vàViệt Nam bước đầu ứng dụng Phương pháp này có những wu điểm vượt trội so vớicác phương pháp khác như: Thời gian thi công ngắn, giảm được chiều cao gia tải

trước, vì thể tiết kiệm được vật liệu gia tải, công tác đỡ tải sau xử lý gon, thi công

không gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt phủ hợp khi xử lý nền trên diện rộng, dài'Việt Nam đã ứng dụng phương pháp nay dé xử lý nền cho một số công trình.công nghiệp, đường giao thông cảng biển, với công nghệ và trang thiết bị do cácdon vị nước ngoài phụ trách Việc am hiểu, chủ động được công nghệ và xây dựngđược mỗi quan hệ giữa các thông số của nén dit rong quả trình cổ kế chân khôngcho một số loại đất yếu ở Việt Nam mang ý nghĩa thời sự va cẩn thiết Vi vậy việcnghiên củu ứng dụng phương pháp o6 kết chân không xử lý nên đất yếu để xây

dựng công trình có ý nghĩa khoa học và thực tiễn to lớn.

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.

- Đắt yếu ven sông, ven biển khu Đình Vũ - Hải Phòng, Duyên Hai - TràVinh, Nhơn Trạch ~ Đồng Nai, Nhiệt điện Thái Bình ~ Thái Bình

+ Các loại đất yêu khu vực khác có các chỉ tiêu cơ lý tương đồng

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cửu tổng quan về các giải pháp cổ kết chân không xử lý nin đất yếutrên thé giới và ở Việt Nam Đánh giá tồn tại về kỹ thuật và chỉ ra vấn đề mà luận

án tập trung giải quyết

- Ứng dung ea sở lý thuyết, phương pháp tính toán thiết kế giải pháp cổ kết

chân không, tính toán đưa ra các thông số của quá trình cổ kết cho loại đất yếunghiên cứu để làm cơ sở đối chiếu, sơ sinh với kết quả thực nghiệm của MHVL và

số d8 xem xét sự phù hợp của mô hình toán,

- Sử đụng mô hình số được chon, tính toán ứng dụng cho các công trình thực.so sinh kết quả tính toán với kết quả thực nghiệm công tinh của chúng với nhau

để khẳng định sự hợp lý của mô hình số,

đồng Xây dựng mỗi quan hệ giữa chỉ s6 dẻo, độ cổ kết, chibu diy nbn đất yếu xử lývà thời gian cổ kết kh xử lý nn bằng phương pháp cổ kết chân không.

5 Phương pháp nghiên cứu

+ Phường pháp tính toán, phân tích lý thuyết: Nghiên cứu bãi toán cổ kết chân

không, nghiên cứu các nội dung liên quan đến việc giải bài toán cố kết chân không.~ Phương pháp thực nghiệm: Thí nghiệm MHVL để xác định quá trình biểnthiên ALNLR và biến dang tạ cúc vị tí và độ su trong nén trong quả trình cổ kếtchân không

- Phương pháp thông kê: Xứ lý số iệu thí nghiệm, xử lý thống kê để xác lậpcác đường quan hệ giữa các yếu tổ nghiên cứu.

~ Phương pháp phẩn tử hữu hạn: Lựa chọn, sử dụng mô hình số để tính toánxây dựng mi quan hệ giữa các thông số của quả tinh cố kết chân không được thựchiện theo sơ dé sau:

mụn, hùng {rare

mm "

ay dựng quan hệ giữa các thông số Sẽ

wah eave Cencote setae

~ Phương pháp chuyên gia: Tổ chức hội thảo, báo cáo khoa học nhằm tổng hợp.các ý kiến đóng góp của các chuyên gia, các nha khoa học vẻ lĩnh vực nghiên cứu.6.¥ nghĩa khoa học và thực tiễn

4) Ý nghĩu khoa học

Phương pháp có kết chân không là một phương pháp hiệu quả khi xử lý nền1, đã được ứng dụng rộng rãi rên thé giới Việt Nam bước đầu ứng dụng

phương pháp này để xử lý nén cho một số công trình, các nghiên cứu về các yêu tổ

ảnh hưởng đến phương pháp nay còn it, vì vậy kết quả nghiên cứu các quy luật biếndồi cic thông số của quá nh cổ kết theo phương pháp này của luận án, tung điềukiện dit yêu Việt Nam, để làm cơ sở đưa ra các dự đoán khi xử lý nền đất yếu chocác công trình thự tế.

Việc ứng dung các mô hình số để tính toán xá định các thông số của quá trìnhKhi xử lý nn bằng phương pháp cổ kết chân không nhằm giảm khối lượngtinh toán Kết quả tính toán được phân tích, so sinh với kết quả thực nghiệm, quađó giúp đưa ra các kết luận vẻ sự biến đổi thông số của quá trình cổ kết Tuy nhiên,đến nay chưa có phần mềm chuyên dung nào ứng dụng cho phương pháp này vì

vậy việc lựa chọn được phan tử hữu hạn phủ hợp có ý nghĩa khoa học.

Để đưa ra các dự đoán về quả tình cổ kết khi xử lý nền bằng phương pháp cổkết chân không, việc xây dụng được mỗi quan hệ gita các thông số độ ob kết, thời

gian cổ kết chiều đây nên đất yêu xử lý, chỉ số dg cần thiế, qua đó làm cơ sở

di đoán ban đầu quá trình cổ kế, khi xử lý nền đắt yếu bằng phương pháp nêu trên8) Ý nghia thực tiễn

Voi kết quả nghiên cứu xác định được quy luật biển thiên cúc thông số củanên đất, ng thời xác lập được mỗi quan hệ của chúng khi xử lý nén đắt yếu bằng

phương pháp có kết chân không, giúp cho các cán bộ địa kỳ thuật có được công cụ.

để đưa ra các dự đoán bạn về quá trình cỗ kết kh xử lý nền đất yếu theophương pháp này.

7 Những đồng gốp mới của luận án

(1) Thiết lập và thí nghiệm MHVL cỡ lớn (2.4m) là mô hình đầu tiên ứng dung

phương pháp cổ kết chân không xử lý nén đt yếu cho loại đất yếu ven biển được

thực hiện tại phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật, trường Đại học Thủy lợi để nghiên cứu

quá trình biển thiên ALNLR và biến dang của nén dit tai các vị tí và độ sâu nghiên

cứu khác nhan

(2) Lựa chọn được bộ phần mềm phù hợp (ích hợp giữa mô đun Seep/W vàSigma/W của phần mềm GeoStudio) để tính toán cố kết chân không kết hợp gia tảicho cả bài toin trong phông và hiện mường

(3) Xây dựng được các biểu đồ về mối quan hệ giữa chỉ số dẻo, độ có kết,chiều dây nén dit yếu xử lý và thời gian cổ kết khi xử lý nén đắt yêu bằng phương

pháp cổ kết chân không,

Chương 1: Tổng quan về phương pháp cổ kết chân không xử lý nên đất yếu vàlý thuyết của phương pháp: Trinh bảy tổng quan về tinh hình nghiên cứu, ứng dungphương pháp cỗ kết chân không xứ lý nền dat yêu trên thé giới và Việt Nam Cơ sở.lý thuyết bài toán cổ kết thắm bằng phương pháp cổ kết chân khong và phươngpháp dự báo lún.

Chương 2: Nghiên cứu thực nghiệm phương pháp cổ kết chân không xử lý nnđất yếu bằng MHVL: Chương này giới thiệu các các thiết bị và nguyên lý hoạt độngcủa các thit bị này, tình tự thí nghiệm phương pháp quan trắc số liệu biển danglún, ALNLR và kết quả thực nghiệm khi xử lý nền bằng phương pháp cổ kết chânkhông

Chương 3: Mô hình toán cho bài toán cổ kết chân không: Chương này ứngdụng phương pháp phẩn từ hữu hạn tinh toán cho các trưởng hợp mô hình thựcnghiệm trong phòng, kết quả tính toán được so sính, đối chiếu với kết quả thực

nghiệm trong phòng, qua đó lựa chọn được phần tử hữu hạn phù hợp Để có thể

khẳng định tinh hợp lý của phần tử hữu hạn được chọn tiễn hình tỉnh toán ứng

- Hai Phòng, Duyên Hải 3 - Trà

dạng cho các công trình thực tế Potex Đình V

‘Vinh, Nhơn Trach 2 ~ Đồng Nai thông qua việc so sánh kết quá tính toán và thực.nghiệm công tình của chúng với nhau.

Chương 4: Xây dựng mỗi quan hệ giữa các thông số của bài toán có kết chânkhông: Ứng dụng mồ hinh sổ được lựa chọn tính toán ứng đụng cho một sé lo đấtyêu: Petex Binh Vũ - Hải Phòng, Duyên Hải 3 ~ Trả Vinh, Nhơn Trạch 2 ~ Đẳngva đất yêu nhiệt điện Thái Bình với các chiều dày đất yêu khác nhau (10-30) m.

quả nh toán xây dựng mỗi quan hệ giữa thôi gian cổ kết với chỉ số deo, độcỗ kết và chiều đây nền đất yếu xứ lý thông qua các biểu đổ và công thức khi xử lýnén bằng phương pháp cổ kết chân không, từ đó có thé đưa ra được các dự doan về

quá trình cố kết cho nền đất y hi tiêu tương đồng.

Kết luận và kiến nghị: Rất ra các kết luận từ các kết quả nghiên cứu thực

nghiệm trong phòng, kết quả thực nghiệm hiện trường và mô hình số Kiến nghị các

biện pháp va hướng phát triển tiếp theo của để tàiDanh mục các tả liệu khoa học đã công bổDanh mục các tải liệu tham khảo

XỬ LÝ NEN DAT YÊU VÀ LÝ THUYET CUA1 Nền đất yến

HƯƠNG PHÁP

Khi xây đựng các công trình thì đặ tinh chịu tải của nén đắt có ý nghĩa quyếtđịnh đến sự ôn định của công tinh trong qui tình vận hành đưới tác dụng của cáctải trọng thường xuyên, tạm thời và cả tải trọng đặc biệt, tránh được các hậu quả.khôn lường do các hiện tượng lún, kin không đều, sat, trượt Tuy nhiên do yêu cầuvề dan sinh và giao thông, rất nhiều công trình không có khả năng lựa chọn linhhoạt địa điểm thi công như công trinh xây dựng đô thị ven sông, ven biển, đường,

giao thông, đê điều, cầu, cảng Các công trình này bắt buộc phải được xây dung

trên nền đất có đặc tinh chịu tải kém, gọi chung là nén đất yếu [2]

Có rất nhiều quan niệm khác nhau về nền đất yếu, Nếu nén đất không đủ khả

năng chịu tải, không đủ độ bên và có độ biển dạng lớn, cần phải gia cổ mới có thểthi công và vận bảnh công trình thì gọi là dét yếu [12] Đây là một quan niệm mangtính vận dụng cao, được chấp nhận rộng rải, tuy nhiên quan niệm này lại không có.han định rõ rằng vi đối với một số công trình, một nén cụ thể có thể coi là nén đất

yếu, nhưng đối với một số công trình khác thì không Điểm nảy gây khó khăn cho

việc quy hoạch xây dựng công trình.

Một quan niệm khác cho rằng, đất yếu là dit có khả năng chịu tải nhỏ (vào.khoảng (50-100) kPa), có tính nén lún lớn,

(c> 1), mô dun biển dạng thấp (E < 5000 kPa) [5]

lu như bão hòa nước, có hệ số rỗng lớn.

Đổi với xây dựng đường 6 tô, theo tiêu chuẳn 22TCN262-2000, nền đắt yếu.có th li đất st, sét pha bụi mém, bản, than bản và đất hữu cơ Tắt cả các loi đắtnày được được bồi tụ trong nước một cách khác nhau, với đắt sét mềm được bồi tụ

ở bar biển hoặc gin biển Ở trạng thai tự nhiên độ âm của chúng thường bằng hoặclớn hơn giới hạn chây, hg s rồng lớn (đất sét mém e >l.ấ ts pha e 1), cường

.độ lực dinh theo kết quả cắt nhanh không thoát nước nhỏ hơn 15 kPa, góc ma sát

trong 9 < 10", hoặc cường độ lực dính từ kết qua thi nghiệm cắt cảnh hiện tường Cụ“35 kPa, Loại có nguồn gốc hữu cơ (than bùn và đắt hữu cơ) thường hình thành tirđầm lẫy, nơi đọng nước thưởng xuyên hoặc có mye nước ngim cao, các loại thựcphát triển, thối rửa và phân hủy tạo ra các trim tích hữu cơ lẫn trim tích khoáng

vat goi là đất dim lẫy than ban, hàm lượng hữu cơ chiếm (20-80)% Trong điều

kiện tự nhiên than bùn là loại đốt bị nén lún lâu dài, không đều và mạnh nhất, hệ sốnén lún có thé đạt (3-8) kPa" [18].

‘Theo quan điểm xây dựng của một số nước, đất yêu được xác định theo tiêuchuẩn về sức chống cắt không thoát nước S, và chỉ số xuyên tiêu chuẩn N như sau

- Dit rất yếu: S, < 12,5 kPa hoặc N <2;= Bit yến: §, < 25 kPa hoặc N < 4.

Tom li, nền đất yêu lä nên đất không thuận lợi cho việc xây dựng công trình.

Xéy dựng công trình trên nền đất yếu đòi hỏi phải xử lý nền thật tắt để đảm bảo an

toàn cho việc xây dựng và vận hành [2]

1-2 Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng phương pháp cố kết chân không.1.2.1 Tình hình ng dụng phương pháp cỗ kết chân không xi lý nền đất‘yeu trên thế giới

Phương pháp cổ kết chân không xử lý nề đất yêu lẫn đầu ti được giới thiệuvào năm 1952 bởi tiến sĩ W Kjellman Sau đỏ bài toán cổ kết chân không đượcnghiên cứu ại bởi giáo sư LMM Cognon với một số nguyên tắc lý thuyết cơ bản mới,đến những năm 70 cổ kết chân không được ứng dụng rộng rai, đặc biệt là ở Nga vàhit Vào thời điểm này cổ kết chân không được bổ sung một lớp tường chốngthắm bao quanh khu vực xử lý nhằm hạn chế nước ngằm từ khu vực xung quanhthắm vio, đồng thời hạn chế sự rồ rỉ áp lực chân không để gia tăng áp lực chânkhông Tuy nhiên cách bổ tr này sớm bộc lộ khuyết điểm là khá tn kém

Xăm 1989 hãng xây dựng Menard (Php) dựa trên nghiên cửu và phát mìnhcủa giáo sư LM Cognon lin đầu tiên áp dụng phương pháp cổ kết MVC (Menard

Ambes, Pháp [37] Theo sự cải tiến này tường chống thắm được bỏ đi ma thay vào.đồ là lớp gia tải bằng đất và sự chênh lệch giữa áp suất khi quyỂn với ấp suất chân

Không dưới mảng kin khí bao phủ bể mặt diện tích xử lý Từ đó phương pháp này

đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên th giới

Một số công trình xử lý nên bằng cổ kết chân không theo phương pháp MVC

ở các nước trênđới như ở bảng 1.1 [2]

Bang 1.1 Một số công trình ting dụng phương pháp có màng kin khí (MVC) [2]

wim | aS [nde | lamamghhh | ĐmQwvn | PMAm [Hombre [Bie Ring tay [138 Dr Mayas | 20Am [pm |malm [DatewedamÐ Pe seo

19 [mmpaosm [inant |MlMbAeEmi | gece 20m0

1999 | Quebec Canada Câu QDOT 1.000

i997 Wisnar | bie [Cane SenHiEPm | i5001996 [ Khinae P| Hin Qube [Tambam ECC 20000%6 [Nt Pal —_| Ding ving ETE Fon e0TW] Resing [May | Ca ACER Eomvos [khmuesm [HnQẻe [MAE ATE | pace 30t9 [ART Pasa] Pip | butwg ous | SCETAUROUTE | 10m

Mm [ha [BE | Ging nho 280

tớ: |AST.Pasi|mp |Dmmgmeis | vere 3001992 [oh Gpeng [Matin Duongeao tie |ZADUNHBNG | 240012 |iaen [hip | buon sous — [BROM Tạp1991 [len [Pip | inp oo Trove

1990 | Ambes Pháp Be chứa dầu Mecasol 17550

1990 [Easel [up - en SETEC 369091990 [Lomme | Pip Ko ing FONDASOL s01989 [Antes [ip [Tsnulnmanbg Ts en 0

Tir năm 1997 Công ty xây dung Cofra của Hà Lan nghiên cứu cải tiến có kếtchân không theo hướng đơn giản hóa, bỏ di lớp màng bảo vệ thi công phức tạp vàdể bị hư bại, tuy nhiên phải dip thêm gia tải để bù cho sự chênh lệch áp suất khíquyền bị gỡ bỏ đi Hướng cải tiền mới này đã cho ra đời ba phương pháp bổ trí mới,nhanh chéng được chấp nhận và tỉ công tại nhiều công trinh lớn trên th giới Các

phương pháp bé trí mới đó là Vertical drain, Beaudrain, Beaudrain-S.

"Về bản chất, tính hiệu quả của phương pháp MVC, Vertical drain, Beaudrain,Beaudrain-S và các biện pháp thi công khác của cổ chin không có th coi làtương đương nhau Sự khác nhau chủ yếu là thiết bị, cách bố trí và thời gian có kết.

Một số công trình xử lý theo phương pháp Beaudrain-S ở các nước trên thé

giới như ở bằng 1.2 [2.23]

Bang 1.2, Một số công trình ting dụng phương pháp không có màng kin khí [2,23]

Năm 'Tên công trình Nước Pham vi (m?)

2008 | Baanboek Siebesht Hà Lan 4500

2008 | Waddinxveen Hà Lan 2.000

200g | Ques wall THC, Keimpen afd Hà Lan 2.5002007 | Randeburgsewes, Reswik Hà Lan 4500

2006 | Bremerhaven Đức 620002005 | Suwarmabhumiaiort Thailand 400000

2005 | Ter Aar Hà Lan | 1,800

2008 | Railway Betuwein Gorinchem tà Lan 4400

Hiện nay trên thể giối có rất nhiều Công ty xây dụng thục hiện cố kết chânKhông, mỗi một Công ty lại cố những ải tiễn riêng, chính vi vậy mà hiện nay có rắt

nhu biện pháp thi công Tuy nhiên các phương pháp này đều dùng gia tải để hỗ trợ

quá tình ép thoát nước ra khỏi nn để giảm hệ số ring VỀ bản chit có thể phânthành bai loại chính là thi công có màng kin khí và không có màng kín khí,

Màng kin khí thông thường là màng địa kỹ thuật (geo-membrane) bao kin toàn.

bộ khu vực thi công Trong quá trình gia tai, mục nước ngằm hạ xuống và không“khí cũng được thoát ra, tạo một vùng áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyền trong lớpđất gia tải nằm dưới mảng, ừ đồ hình thành một gia tải phụ do sự chênh lệch vỀ ápsuất không khí ở trên và dưới màng kín khí Gia tải phụ này có thể đạt tới 40 kPa.Sơ đỗ nguyên lý thi công theo phương pháp MVC thể hiện ở hình 1.1 [1.37]

Ap suit uni quyển Poe

Hình 1.1 Sơ dé nguyên lý phương pháp MVC [37]

Khi thi công theo phương pháp MVC cằn lưu ý các yêu cầu kỹ thuật sau:

= Duy t hệ thống thoát nước hoạt động có hiệu quả nằm dưới màng chốngthắm để thoát nước và khí trong suốt quá tình gia ải, không để tắc hoặc hở,

~ Giữ cho vùng đất dưới màng kín khí không bão hòa nước.

-Gin định áp suất chân không đưới màng không it hơn 30 kPa,

- Giữ kín khí trên toàn bộ diện tích màng phủ, đặc biệt đoạn nổi máy bơm và màng,

= Neo giữ và kín khí toàn bộ hệ thẳng ta biên khu vục xử ý hào bentonite)

Hạn chế đồng thắm của nước ngằm đi vio khu vực xử ý.

Nhin chung, phương pháp MVC có ưu diém là có thể giảm khối lượng gia ti,

tuy nhiên thi công phức tạp, phải có hao vay để làm kín khí nên gây khó khăn cho.

việc thi công cuốn chiề trên các công tinh có chiều dã lớn

Hình L2 Thi công phương phúp MVC

1.2.1.2 Nguyên lý phương pháp thi công không có màng kin khí

Nguyên tic của nhóm phương pháp thi công không có mảng kin khí dựa trêncải tiến lùi, đem nguyên tắc MVC đơn giản hóa, bỏ đi mảng kin khí, cũng là bo đisự trợ giúp của áp suất khí quyền Thay vào đó, nhóm phương pháp này đắp lớp gia.tải cao hơn để bù đắp sự thiểu hụt về áp lực chân không Lớp gia tải có thể cao thêm.

tới 2m, tuy nhiên không phải thi công hào vây vả màng kín khí Sơ d6 nguyên lý thi

công theo phương pháp Beaudrain - S được giới thiệu ở hình 1.3 [2]

Hình L3 So đỗ nguyên lý phương pháp không cô màng tín tí [2]

Thi công theo phương pháp Beaudrain - S được giới thiệu ở hình 1.4

1.2.1.3 Các lnh vue áp dụng phương pháp cổ lết chân không

Các công trình xây dụng trên nên đất tốt sẽ tiết kiệm được chỉ phí va thời gianxây dụng Tuy nhiên, để dip ứng được yêu cầu xây dựng và phát triển kính tế xã hộicó rit nhiều công trình bắt buộc phải xây dựng trên nỀn đắt yếu, các công trình nàycó thể chia làm các loại chính sau

4 Công trình giao thông

Tay thuộc vào đặc điểm vận hành chia ra ác loại nhỏ sau: Các công tình giao

thông thủy (cing sông, cảng biển, âu thuyén ), các công trình giao thông bộ

(đường cao tốc ven biển, cầu, him vượt sông ), các công trình giao thông khác

(sân bay, đường tu, nhả ga Trên hình L.ố là sân bay Suvarmabhumi (Thái Lan),một công trình được xử lý nền bằng cố kết chân không với diện ích xử lý

400.000m [2]

“Hình 1.5 Sân bay Suvarnabhumi, Hình 1.6, Khu dân cư Steiger EilandThái Lan [2] ibang, Hà Lan [2]

6 Công rnh dân đụng

Dây là loại công trinh phổ biển nhất, ty nhiên loại này it được ứng dụng cổkết chân không mà chủ yêu sử dụng các công nghệ cổ kết khác như dim lăn, dimnang hoc kim mồng sâu, xuyên qua lớp đất yêu tựa lên lớp đắt tốt hơn Trên hình1 6 là khu dân cư Steiger Eland Iibang (Hà Lan) được xử lý nền bằng cổ kết chân

thắm sử dụng là 320 000 m [2]không với tổng chiều di

e: Công trình công nghiệp

Công trình công nghiệp có diện tích xây dựng tương đổi lớn vì vậy ứng dụng.phương pháp cổ kết chân không xử lý nỄn cho loại công trình này mang lại hiệu quả

về kinh tế, Mặt khúc do yêu cầu nguồn nguyên vật liệ và giao thông nên ngày cảng

éu công trình xây dựng công nghiệp ứng dụng phương pháp này.

Trên hình L7 là nhà máy điện nguyên tử Singori của Han quốc, được xử lýnên bằng phương pháp cổ kết chân không với 695.000 m bắc thắm [2]

e Công trình thủy lợi

Công tình thủy lợi ứng dụng phương pháp này gồm: Công trình chỉnh trị đề,kẻ ven sông, ven|, các trạm bơm va công trình xử lý nước.

Trên hình 1.8 là sơ đồ công trình xử lý nước thải Pusan, Hàn Quốc với điệnết chân không là 160.000 mỶ [2].

tích xử lý nền ứng dụng cố.

1.2.2 Tình hình nghiên cứu phương pháp cổ két chân không

Có rất nhiều yếu tổ ảnh hưởng ảnh hưởng đến quá trình cổ kết chân khôngnhư: Áp lực chân không, khoảng cách bắc thắm, hệ số cố kết theo phương đứng vàphương ngang hệ số thắm vùng xáo trận Các yu tổ ảnh hưởng này được nhiều

tác giả nghiên cứu từ các kết quả thực nghiệm trong phòng và công trình của các

công tỉnh thực 8

Áp lực chân không hiệu quả doe theo bắc thim có bị suy giảm theo chiều sâuhay không, vẫn đề này vẫn còn nhiễu tranh luận qua các kết quả nghiên cứu Theo‘Chu và nnk (2000), Indraratna và nnk (2005) chỉ ra rằng áp lực chân không hiệu quả

giảm din theo chiều sâu bắc thắm [39,41,42.46] Tuy nhiên nhiều nghiền cứu từ các

công trình thực tế, Bo và nnk (2003) [24] lại cho rằng áp lực chân không hiệu quả“không suy giảm theo chiều sâu bắc thắm.

Dé đánh giá sự ảnh hưởng của của hệ số cổ kết theo phương ngang (C,) và ảnhhưởng của vùng xáo trộn đến quá trình cổ kết chân không Saowapakpiboon và nk(2011) [60] đã sử dụng MHVL hình trụ cỡ lớn (0,45x0,95) m thí nghiệm cho loại

đất sét yếu Bangkok - Thai Lan cho trường hợp có và không có áp lục chân không,(hình 1.9),

phe hag

4) Sơ họa mô hình [60] Ð) Hình ảnh mô hình [60]“Hình 1.9 Mô hình t lệ lớn dé thi nghiệm có

“Tác giả nghiên cứu này cũng đã đưa ra kết quả của bi

+ có và không có áp lực chân không

theo phương

ngang (Cy) là 1,93-2,23 mỞnăm, tỉ số giữa hệ số thắm theo phương ngang của vùng

không xảo trộn và vùng xáo trộn (kựk, là 2,0-3,0 [60]

Hiện nay trong các tinh toán thết kế và nghiên cứu vẫn tồn tại sự khác biệtcủa thông số cố kết theo phương ngang và hệ số thắm của vùng xáo trộn do cắm bắc.thẩm Ngay cả nén đất yếu Bangkok đã được nghiên cứu từ nhiễu thập kỷ quanhưng đến nay vẫn còn những tồn tại nêu trên, điều này được minh chứng qua sốliệu thực nghiệm của đoạn dip thử nghiệm tại sin bay quốc tế Bangkok số 2, kếtquả phân tích bởi Seah và nnk (2004) [61] cho giá tị Cụ của lớp đắt yếu từ độ sâu

(4-8) m là 0,75 mỶ/năm, trong khi đó kết qua của Balasubramaniam và nnk (1995).

và của Bergado và nnk (2002) là gin 3 mam [2022]

lu quan tâm đến vin đề biển dạng và biến dồiALNLR trong quá trình cố kết chân không của nền (Rujikiatkamjorn và nnk (2006)

[56,58], Indraratna và nnk (2006) [40.43.45], Mohamedelhassan và nnk [50].

'Chamad [27], Chu [29], Shang và ank (62), kết quả của các nghiên cứu này cũngHầu hết các nghiên cứu

hi ra rằng tủy thuộc vào loại dit, cấp áp lực, loại bắc thắm, khoảng cách bắc

thắm ảnh hưởng đến độ cổ kết của nền Tuy nhiên ngoài các điều kiện trên tạo ra sự

Khác biệt của các kết quả nghiên cứu, hệ số cổ kết theo phương ngang và mức độxáo trận quanh ving bắc thắm 13 nhân tổ chính ảnh hưởng đến quá trình cổ kết dẫnđến sự khác biệt này

1.2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp cố kết chân không xứ

1V nền đắt yêu ở Việt Nam

Phương pháp cổ kết chân không bước đầu được ứng dụng ở Việt Nam, côngđạm Cả Mau trên diện tích90 ha, ngoài ra còn có các công tinh khác như: Nhà máy sợi Polyester Dinh Vũ,Nha máy điện chu trinh hỗn hợp Nhơn Trạch 2 - Ding Nai, Cảng Dinh Vũ

Phòng, đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây, công tình bể chứa ven sông Sai

Gon, nhà máy Nhiệt điện Long Phú | (Sóc Trăng), nhả máy Nhiệt điện Duyên Hải 1

(Trả Vinh), nhà máy Nhiệt điện Thái Bình 2, khu liên hợp thép Formosa Hà.

Tĩnh đã ding công nghệ cổ kết chân không theo phương pháp có ming và không

trnh đầu tên ứng dụng thành công là nhà máy kh

có màng kin khí để cổ kết nền đất rất nhanh chỉ trong thời gian rất ngắn Trên cơ sở

của những kết quả ứng dụng ban đầu cho thấy đây là một phương pháp mới, hiệuquả Tuy nhiên, đến nay việ thiết kế va thi công theo phương pháp nay chủ yếu docác đơn vị nước ngoài nắm giã, vì vậy cin có các nghiên cứu về bản chất của quátrình cố kết va nắm được công nghệ thi công phủ hợp với điều kiện địa chất và

thực tiễn dé có thể ứng dụng rộng rãi tong xử lý

Việt Nam,

in các công trình xây dựng ở

Ứng dụng phương pháp cổ kết chân không xử lý nén đất yêu ở Việt Nam đượcthực hiện trong vòng một thập kỹ tr lại đây, vì vậy các công trinh nghiễn cứu vềcác yếu tổ ảnh hưởng đến phương pháp trong thời gian qua không nhiều, một số ítbai báo và công trình khoa học đã được công bố.

Nghiên cứu công bổ đầu tin về phương pháp này do tác gid Serge Varaksinva Herve ABT [64], dựa trên kết quả xử lý công trình của công trình khí điện đạm.Ca Mau trén nền sét yêu đầy 17 m, khoảng cách bắc thắm (0.9x0 9) m với điện tích90 ba đây cũng là công tình đầu tiên ứng dụng phương pháp cổ kết chân không ởViệt Nam

Kết quả thực nghiệm các yếu tổ anh hưởng của nền trong guá trình xử lý nn

gdm: Độ lún mặt, lún theo chiều sâu, đo ALNLR tại một độ sâu để theo đõi quá

trình tiêu tin ALNLR và thời gian cổ kết, đo áp lực chân không trong dắt ở dưới lớpmàng kin khí, đo độ nghiêng, kiểm tra độ én định của khối dip Tác giá cũng đã đưara phương pháp suy giảm ALNLR để tính thông số cổ kết theo lý thuyết bài toán cổkết thắm và xác định hệất theo phương ngang theo phương pháp hình học từbiểu đồ suy giảm ALNLR là 3,78 mẺ/năm Tuy tác giả có xét đến xy xảo trộn

vùng quanh bắc thắm nhưng trên dự đoán tỉ số giữa hệ số thắm theo phương ngang.

của ving không xảo trộn và vùng xáo trộn (ki/k,) là 2,5 và kết quả dự báo lún theo[Asaoka là 2,89 m, kết qua đo lún thực tế là 2,64 m [64

Một nghiên cứu khác được công bé cũng đựa trên kết quả xử lý công trình củacông trình cảng SITV dọc theo sông Thị Vải - Tp Hỗ Chí Minh trên điện tích 33,57ha, chiều dày lớp đất yếu xử lý 35 m, khoảng cách bắc thắm (1,2x1,2) m Kết quảthực nghiệm các thông số gồm: Lún mặt, lún sâu, ALNLR tại các độ sâu khác nhau.và chuyển vị ngang

Trong nghié

phương pháp Asaoka để tinh độ cổ kết Kết quả tính toán cho thấy phương pháp

Asaoka lớn hon phương pháp tính theo ALNLR, kết quả phân tích ngược từ phương,n cứu này tác giả đã dùng phương pháp suy giảm ALNLR và

trình xác định hệ số cổ kết theo phương ngang là 22 m /năm [9]

"Nghiên cứu tiếp theo là của nhóm tác giả Vũ Bảo Ngọc và nnk đã công bồ kết

quả về công nghệ thi công cổ kết chân không theo phương pháp có mảng và kết quảthực nghiệm về lún của công trình Nhơn Trạch - Đồng Nai 2 và kết quả lún,ALNLR cho công trình Pvtex Đình Vũ - Hai Phỏng Trong nghiên cứu này nhóm

tắc giả chỉ giới thiêu về công nghệ thi công mà chưa quan tâm đến các yếu tổ ảnh

hưởng đến thông số cổ kết của nên [I4]

"Ngoài các công trình nghiên cứu trên, một trong các nghiên cứu khác cũng đãđược công bố là của tác giá Nguyễn Chiến và Pham Quang Đông về kết quả bướcdầu nghiên cứu bổ tri hợp lý bắc thấm khi xử lý nền đắt yếu bằng phương pháp cổ.kết chân không, có ý nghĩa định hướng trong việc xác định một trong những thông,số quan trọng khi áp dụng phương pháp (1.8) Nghiên cửu tiếp theo thuộc đề ải cấpBộ về nghiên cứu ứng dụng phương pháp cổ kết chân không xử lý nén đít yêu phụcvụ xây dựng công trình thủy lợi vùng ven biển do Nguyễn Chiến làm chủ nhiệm(2344651), Kết quả đề ải đã đưa ra các nội dung hướng din thiết kế xử lý nén đắt

yếu bằng phương pháp cổ kết chân không, quy trình công nghệ xử lý và phân tích.

lựa chọn phương phip dự báo lún trong xử lý nền bằng cổ kết chân không Nghiêncứu còn lại là nghiên cứu xác định quá trình biến thiên ALNLR và biến đạng tại cácvi tí và độ sâu trong nền khi xử lý nền bằng phương pháp cổ kết chân không bằngMHVL do Bùi Văn Trường làm chủ nhiệm, đây là các đ dải mà tác giá đã trực tiếptham gia thực hiện nghiên cứu (7,16)

Qua tổng quan về tình hình nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy các công tinhnghiên cứu về phương pháp này còn it, các nghiên cứu chủ yếu tử kết quả xứ lý của.một số công Hình thực tẾ, chưa có các mô hình thực nghiệm trong phòng vỀ nghiềncứu thông số biến đổi ALNLR và biến dạng lún của nền, chưa có các mô hình số.phủ hợp để kiếm tra so sinh

1.3 Lý thuyết phương pháp cb kết chân không1.3.1 Bài toán cố kết thắm.

Bài toán cổ kết thắm đã được nghiên cứu từ đầu thể kỷ 20 và không ngờng

được hoàn thiện, các giải pháp phát triển của bài toán dựa trên phương trình của

Karl von Teơaghi Bài toán được giải quyết nhờ phương trình liên tục vé chuyểnđộng của các pha trong dat nền [2].

Dit là một tổ hợp phức tap của ba pha chính là thể rắn, thé lông và thể khí, Cảba pha này đều tham gia vào quá trình chịu tải với các mức độ khác nhau, thành

é rắn (hạt đất) Khi

bạt đất là ứng suất lớn nhất do tải trong và trọng lượng bản thân của khối đất gây ra,phần chính chịu ti trong I tồn định, ứng suất tá cdụng lên

sợi là ứng suất tổng Thành phần chịu tải thứ hai là nước nằm trong lỗ rồng Khiứng suất

giải bài toán cố kết thắm, coi nước trong lỗ rỗng là không chịu nén, pl

mà nước trong lỗ rỗng chịu gọi là ứng suất lỗ ring dư, còn phần ứng suắt ma cácbạt đất phải chịu là ứng suất hiệu quả Ứng suất tổng có giá trị bằng giá trị của ứng.suất dư và ứng suất hiệu quả Thành phần chịu tải eubi cũng là khí nằm trong đấttuy nhiên t lệ thường là vô cùng nhỏ, có thé bô qua, vì vậy khi giải bai toán cổ kếtthấm chi cằn xem bài toán ở dạng hai pha [2].

“Tác dung của vệ cổ kết đất nén trước khi xây dựng nói chung và cổ kết chânkhông ni riêng có thé được giải thích trên hình 1.10, Néu trước khi xây dụng côngtrình mà không gia cổ

nên bị lún tương đi

thi sau khi đặt công trình lên, tải trọng công trình (p) giatăng áp lực lên quá trình cổ kết xảy ra do nước vẫn bị đẩy thoát khỏi lỗ

ring Kết quả là đnhanh, có thể gây ra hiện tượng lún không

«bu, từ đó có thể dẫn đến nứt, gãy kết cấu Tại thời điểm ta, đất nền cổ kết hoàn toàn

và đạt độ lún cuối Sui Nếu không có sự thay đổi vé tải trọng, nên ổn định và khôngtiếp tue lún nữa [2|

Gia cố nén trước khi xây dựng được tiễn hành bằng cách gia tải trước có giá trịbằng tổng tải tong công tình (Aq,) với một tải trọng tăng thêm (Ac), tổng titrọng (Aơ,„¡) sẽ khiến nền lún nhanh hơn va mau chéng đạt được giả trị Sen xắp xi

ii tr độ lún cuối Sop ti thời điểm tụ, sớm hơn tụ, Nếu tại thời điểm này bắt đầu

xây dựng, đặt công trình lên nén thi độ lún dư trong các năm tiếp theo của côngtrình là tương đối nhỏ và không gây nguy hại cho kết cấu Có thể thấy, tải trọng.tăng thêm (Aco cing lớn thời gian cổ kết tị công ngắn [13]

Hình 1.10 Nguyên lý gia tải nên trước [13]

Lưu ý, trong qué trình xây dựng công trình, đất nền có khả năng né do gia tải

trước đã được đỡ trước khi xây đựng công tình Vì vậy việc chọn giá trị độ lúnSop tại thời điểm ngừng gia cổ đồi hỏi tinh toán cả hiện tượng nở ngược này Nhìnchung việc giải bài toán cổ kết chân không luôn luôn bao gdm cả bài toán cổ kết

nến lún đơn giản [2]

Bản chất của hiện tượng cổ kết thắm là sự giảm hệ số rỗng của đất nén do nước

trong đất được ép thoát ra ngoài bằng hiện tượng thắm, nhờ đó các hạt dat ti chặt trựctiếp lên nhau, gia cổ được sự liên kết của cầu trúc đắt tình 1.11) [2]

ông (hình 1.12) [2]

mà không thay đổi ứng suất

we vẻ

_— lún chúcCrass

ee pia

ong gp hl hn Kg Rang itch ng

Hinh 1.12 Nguyên lý có kết chân không [2]

1.3.2 Phương trình vi phân cơ bản

Terzaghi cho rằng phương trình vi phân cơ ban của hiện tượng cổ kết thắm có.dạng

Theo N Carrillo 25] bai toán cỗ kết 3 hướng theo (1-1) cổ thể được xem xét

như tổng hợp của hai bài toán cổ kết theo phương thẳng đứng và phương bắn kính,

(1-1) chuyển thành:

Trong đó: C, - hệ số cổ kết theo phương đứng;Et theo phương bán kính,Cy - hệ số có

a-hg số nền lần của đất

Giá tị hệ số nén lần của đt là ti số của độ biển thiên hệ số ring Ae trên độ

biển thiên của áp lực gây nén Aơ:

- L9

Trong đó:

(C= chỉ số nén lún, khi chuyển về (1-5) thu được biểu diễn đưới dạng: