Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm trong nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và mạng thần kinh nhân tạo (ANN)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

LÊ ĐỨC QUÝ

PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA MÓNG GIẾNG CHÌM TRONG NỀN SÉT KHÔNG ĐỒNG NHẤT, KHÔNG ĐẲNG HƯỚNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM)

VÀ MẠNG THẦN KINH NHÂN TẠO (ANN)

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580211

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lại Văn Qúi Chữ ký:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS Lê Bá Vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày tháng năm sinh: 20/03/1994 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng - Mã số: 8580211

I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm trong nền sét không

đồng nhất, không đẳng hướng bằng phương pháp FEM và ANN./ Analysis

bearing capacity of suction caisson in anisotropic and nonhomogeneous clay by finite element method and artificial neural network

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Tiến hành thu thập và xử lý kết quả số liệu từ nghiên cứu của các tác giả khác trước đó,nghiên cứu đánh giá cơ chế chịu lực của móng giếng chìm.

2 Trình bày cơ sở lý thuyết phương pháp FEM và ANN.

3 Phân tích khả năng chịu lực móng giếng chìm trong nền sét không đồng nhất, khôngđẳng hướng Xử lý đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của móng như

tỷ số L/D, hệ số bám dính giữa móng và đất α, hệ số không đồng nhất, hệ số không

đẳng hướng

4 Đề xuất các mô hình phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm trong nền sét khôngđồng nhất, không đẳng hướng bằng phương pháp FEM và ANN.

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:05/09/2022

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:18/12/2022

V TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :TS Lại Văn Qúi

Tp.HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2022

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS Lại Văn Quí PGS.TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Trang i

Trước tiên, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Lại Văn Quí Thầy đã cho tôi những kiến thức bổ ích cả về lý thuyết lẫn thực tế trong quá trình học tập bậc đại học và cao học, đồng thời mở ra những hướng đi trên con đường tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học Quá trình thực hiện đề cương và luận văn, thầy đã gợi mở để xây dựng ý tưởng của đề tài, trực tiếp hướng dẫn và cho tôi những đóng góp quý báu để đi đến hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đặc biệt là các Thầy Cô Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi từ suốt quá trình học chương trình Cao học

Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè, anh chị đồng nghiệp truyền đạt những kinh nghiệm thực tế, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Xin cám ơn cha, mẹ, ông bà và các thành viên trong gia đình luôn ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện nhưng luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè

TP HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2022

Tác giả luận văn

Lê Đức Quý

Trang ii

Luận văn trình bày một giải pháp mới để phân tích đánh giá khả năng chịu tải của móng giếng chìm trong đất sét không đồng nhất, không đẳng hướng bằng cách sử dụng phân tích phần tử hữu hạn chuyển vị (FEA) và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) Phần mềm phân tích phần tử hữu hạn FEA PLAXIS 2D được sử dụng để kiểm tra khả năng chịu tải của móng giếng chìm với mô hình đất không đẳng hướng tích hợp có tên NGI-ADP Khả năng chịu tải của móng giếng chìm được biểu thị bằng hệ số ổn định không thứ nguyên là hàm của bốn tham số thiết kế không thứ nguyên là tỷ lệ độ sâu móng trên đường kính, hệ số tiếp xúc phần tử bề mặt giữa móng giếng chìm và đất sét, tỷ lệ độ dốc của cường độ cắt đất sét (thể hiện nền sét không đồng nhất) và thông số thể hiện tính không đẳng hướng của nền đất sét Sử dụng các kết quả số được tạo ra, ANN được sử dụng làm kỹ thuật điều khiển dữ liệu để đề xuất một phương trình thực nghiệm nhằm ước tính hệ số sức chịu tải của móng giếng chìm Hơn nữa, một nghiên cứu về độ nhạy được thực hiện để đánh giá tầm quan trọng tương đối của bốn tham số được xem xét đối với khả năng chịu tải của giếng chìm Biểu đồ thiết kế, bảng và phương trình thực nghiệm được phát triển từ nghiên cứu có thể được sử dụng để hỗ trợ thiết kế thực tế

Trang iii

The thesic presents a novel solution for evaluating the uplift resistance of caisson foundations in anisotropic clay using displacement finite element analysis (FEA) and artificial neural network (ANN) The commercial FEA PLAXIS code is used to examine the uplift resistance of caisson foundations with a built-in anisotropic soil model named NGI-ADP The uplift resistance is expressed by a dimensionless stability factor that is a function of four dimensionless design parameters, i.e., the ratio of depth to diameter, the adhesion factor at the interface between caisson and clay, the shear strength gradient ratio, and the anisotropic strength ratio Using the produced numerical results, ANN is adopted as the data driven technique to propose an empirical equation to estimate the uplift resistance factor Furthermore, a sensitivity study is implemented to evaluate the relative importance of the four considered parameters on the uplift resistance of the caisson Design charts, tables and empirical equations are developed and can be used to assist in practical designs

Trang iv

Tôi là Lê Đức Quý đã thực hiện nghiên cứu luận văn thạc sĩ “Phân tích sức chịu tải của

móng giếng chìm trong nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng bằng phương pháp

luận văn là mà cá nhân tôi đã nghiên cứu và được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy TS Lại Văn Quí

Các số liệu được sử dụng trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được một tác giả nào khác công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khác, tôi cam kết hoàn toàn chịu mọi trách nhiệm thuộc về tính trung thực cũng như kết quả của đề tài nghiên cứu này

Trang v

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ILỜI CẢM ƠN IITÓM TẮT III ABSTRACT IV LỜI CAM ĐOAN V MỤC LỤC VI DANH MỤC HÌNH ẢNH VIIIDANH MỤC BẢNG BIỂU XIDANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT XII

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC NGOÀI VỀ MÓNG GIẾNG CHÌM 4

GIỚI THIỆU CHUNG 4

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU NƯỚC NGOÀI 4

CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 20

NHẬN XÉT 20

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21

2.1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU MÓNG GIẾNG CHÌM 21

2.1.1 Cấu tạo móng giếng chìm 21

2.2.3 Tính không đẳng hướng của nền sét 30

2.3 CÁC MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN-PHẦN MỀM PLAXIS 33

2.3.1 Mô hình đất Mohr-Coulomb (MC) 33Trang vi

2.3.3 Mô hình NGI-ADP (Anisotropic undrained shear strength) 42

2.4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO ANN 46

3.2.5 Cơ chế phá hoại của móng giếng chìm 66

3.3 XÂY DỰNG MẠNG THẦN KINH NHÂN TẠO ANN 72

Hình 1.1: Cấu tạo và phân loại móng giếng chìm 22

Hình 1.2: Nguyên lý hút nước trong thi công móng giếng chìm 22

Hình 1.3: Móng giếng chìm được dùng cho phần móng của tháp làm mát 23

Hình 1.4: Móng giếng chìm được dùng cho phần móng của tua-bin gió 23

Hình 1.5: Móng giếng chìm trong công trình dầu khí (a), (b) 24

Hình 1.6: Móng giếng chìm cho các công trình cầu 25

Hình 1.7: Giản đồ Casagrande 28

Hình 1.8: Vòng tròn Mohr ứng suất 29

Hình 1.9: Đồ thị su tăng theo độ sâu theo Boonchai Ukritchon (2018) [2] 30

Hình 1.10: Sự thay đổi sức chống cắt theo các phương chịu lực khác nhau trong bài toán nền sét không đẳng hướng về sức chịu tải (Grimstad và cộng sự 2012 [8]) 32

Hình 1.11: Biến dạng phẳng độ bền cắt không thoát nước không đẳng hướng của ba mô hình đất có phương ứng suất chính lần lượt là 0, 30, 90 (Grimstad và cộng sự 2012 [8]) 32

Hình 1.12: Quan hệ ứng suất biến dạng trong mô hình M-C 33

Hình 1.13: Mặt ngưỡng dẻo MC trong không gian ứng suất chính (Manual Plaxis, 2009) [13] 35

Hình 1.14: Mặt ngưỡng dẻo MC trong không gian ứng suất chính (Manual Plaxis, 2009) [13] 36

Hình 1.15: Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước (Manual Plaxis, 2009) [13] 38

Hình 1.16: Các đường cong dẻo ứng với các giá trị γp khác nhau (Manual Plaxis, 2009) [13] 39

Hình 1.17: Định nghĩa mô đun Eoedref trong thí nghiệm nén cố kết (Manual Plaxis, 2009) [13] 40

Hình 1.18: Mặt dẻo trong không gian ứng suất chính của mô hình HS (Manual Plaxis, 2009) [13] 40

Hình 1.19: Mặt dẻo trong không gian ứng suất chính của mô hình HS (Manual Plaxis, 2009) [13] 40 Trang viii

có sự mở rộng của mô hình NGI-ADP (Manual Plaxis, 2020) [12] 43

Hình 1.21: Biến dạng phẳng lệch tâm điển hình của các đường bao biến dạng cắt bằng nhau cho mô hình NGI-ADP (Manual Plaxis, 2020) [12] 44

Hình 1.22: Tiêu chí phá hủy của mô hình NGI-ADP trong mặt phẳng π (Manual Plaxis, 2020) [12] 44

Hình 1.23: Cấu tạo của tế bào nơron sinh học 47

Hình 1.24: Nơron nhân tạo 48

Hình 2.1: Định nghĩa bài toán móng giếng chìm của Ukrichon (2016) [16] 4

Hình 2.2: Mesh sau khi phân tích móng giếng chìm, trường hợp α =1, L/B =0.25, L/B =0.5 5

Hình 2.3: Ví dụ về ứng dụng phương pháp phần trong móng giếng chìm 6

Hình 2.4: Ứng dụng của móng giếng chìm và cấu tạo 6

Hình 2.5: Ý tưởng về phân chia vùng đất trong nền sét không đẳng hướng 7

Hình 2.6: Mặt phá hoại theo tiêu chuẩn Tresca 8

Hình 2.7: Cơ chế phá hoại của móng giếng chìm 9

Hình 2.8: Sơ đồ của mạng neural network 9

Hình 2.9: Chỉ số quan trọng của từng thông số 10

Hình 2.10: Chỉ số tương quan (%) của các thông số 11

Hình 2.11: Định nghĩa bài toán hầm hình chữ nhật 12

Hình 2.12: Sơ đồ Neural network với weight 12

Hình 2.13: Cơ chế mesh khi bị phá hoại của hầm hình chữ nhật 13

Hình 2.14: Cơ chế phá hoại 13

Hình 2.16: Định nghĩa bài toán móng giếng chìm theo phần mềm OptumG2 14

Hình 2.17: Cơ chế mesh khi bị phá hoại của hầm hình chữ nhật 14

Hình 2.15: Tiêu chuẩn phá hoại AUS 15

Hình 2.18: Sự dịch chuyển móng giếng chìm ứng với các trường hợp tải 16

Hình 2.19: Kích thước hình học của bài toán móng giếng chìm trong nghiên cứu này 16

Hình 2.20: Diện tích mặt trượt của các loại tải 17

Hình 2.21: Những loại móng giếng chìm mới 17 Trang ix

Hình 2.23: Phương pháp MLPR 19

Hình 2.24: Sơ đồ thúc đẩy 19

Hình 2.25: Kết quả độ quan trọng của các thông số sử dụng phương pháp XGBoost 20

Hình 3.1: Mô hình tổng quát của móng giếng chìm trong nền dất sét không đồng nhất và không đẳng hướng 53

Hình 3.2: Mô phỏng móng giếng chìm bằng phần mềm Plaxis 2D 2020 55

Hình 3.3: So sánh giữa kết quả báo cáo này với những kết quả từ nghiên cứu trước đây 56 Hình 3.4: Ảnh hưởng của thông số L/D đối với N trong trường hợp  = 0.8: (a) m = 0, (b) m = 0.6, (c) m = 1, (d) m = 5 63

Hình 3.5: Ảnh hưởng của thông số m đối với N trong trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴= 0.7: (a) L/D = 0.6; (b) L/D = 1; (c) L/D = 2; (d) L/D = 5 64

Hình 3.6: Ảnh hưởng của thông số 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 đối với N trong trường hợp  = 0.8: (a) L/D=0.6; (b) L/D=1; (c) L/D=2; (d) L/D=5 65

Hình 3.7: Ảnh hưởng của thông số α đối với N trong trường hợp m = 1: (a) 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴= 0.6; (b) 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴= 0.7; (c) 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴=0.8; 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴= 1 (d) 66

Hình 3.8: Mặt phá hoại trường hợp L/D (α = 0.2, m = 0; 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴suP/suA= 0.6) 68

Hình 3.9: Mặt phá hoại trường hợp m (α = 0.8; 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴= 1; L/D =5) 69

Hình 3.10: Mặt phá hoại trường hợp α (m = 1; 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.8; L/D = 2) 70

Hình 3.11: Mặt phá hoại trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 (m = 2; α= 0.8; L/D = 2) 71

Hình 3.12: Thể hiện mô hình ANN 73

Hình 3.13: So sánh kết quả giữa ANN và FELA 75

Hình 3.14: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến kết quả hệ số sức chịu tải thông qua hệ số RI từ mô hình ANN 77

Trang x

Bảng 1: Bảng tra hệ số poisson dựa vào các kết quả nghiên cứu (Võ Phán và Hoàng Thế

Thao, 2012) [14] 35

Bảng 2: Các hàm kích hoạt thường được sử dụng 48

Bảng 3: Thông số cần khảo sát 54

Bảng 4: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 1 57

Bảng 5: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.8 58

Bảng 6: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.7 59

Bảng 7: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.6 60

Bảng 8: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.5 61

Bảng 9: Kết quả của các thông số N ứng với trường hợp 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 = 0.4 62

Bảng 10: Weight và Bias 74

Trang xi

ANN Mạng Nơ-rôn thần kinh nhân tạo, một công nghệ học máy

AUS Sức chống cắt không thoát nước không đẳng hướng, tên của mô hình đất

a0 Hằng số đề xuất theo kinh nghiệm theo MARS

an Hệ số được thêm trong hàm cơ bản

FEA Phân tích phần tử hữu hạn

FEM Phương pháp phần tử hữu hạn

L Chiều sâu chôn móng

L/D Tỉ lệ chiều sâu chôn móng và bề rộng móng

 Độ dốc của sức chịu tải tăng tuyến tính

RF Tần số vô tuyến, một công nghệ học máy

SGBT Thuật toán cây tăng cường độ dốc, một phương pháp máy học

RII Chỉ số quan trọng tương đối

re = 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴 Tỉ lệ sức chịu tải không đẳng hướng giữa 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴

𝑠𝑢𝐷𝑆𝑆 Sức chống cắt từ thí nghiệm cắt đơn

Trang xii

𝑠𝑢𝐴 Sức chống cắt từ thí nghiệm nén 3 trục

𝑠𝑢0𝐴 Sức chống cắt tại bề mặt từ thí nghiệm nén ba trục 𝑠𝑢𝑝 Sức chống cắt từ thí nghiệm kéo 3 trục

𝑠𝑢0𝑝 Sức chống cắt tại bề mặt từ thí nghiệm kéo 3 trục

Trường Đại học Bách Khoa Trang 1

MỞ ĐẦU

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Công trình dầu khí, móng trụ cầu, tháp giải nhiệt, bể chứa, điện gió các công trình dân dụng và công nghiệp xây dựng trên biển, sông, hồ… là các công trình đang phát triển với tốc độ nhanh ở Việt Nam Phần lớn các công trình này đều có phần nền móng nằm trong nước, giải pháp móng giếng chìm tạo áp lực hút để hút nước ra khỏi hố móng thường được áp dụng (suction caisson foundation) Trong tương lai cùng với việc phát triển của nền kinh tế Việt Nam, các công trình này sẽ được phát triển và nhân rộng trên khắp các vùng Miền trên cả nước Tuy nhiên, việc tối ưu trong vấn đề tính toán thiết kế phần móng cho các dự án trên cũng là yêu cầu chung trong sự phát triển của ngành địa kỹ thuật công trình

Hiện tại đã có nhiều phương án được sử dụng trong thiết kế phần móng của các công trình được xây dựng trên biển, sông, hồ… nêu trên, nhằm tối ưu hóa về mặt kĩ thuật cũng như đảm bảo các yêu cầu về mặt kinh tế Trong thực tế kỹ thuật, các loại móng có tiết diện hình trụ thường được sử dụng để chịu tải cho không chỉ riêng kết cấu công trình dầu khí, móng trụ cầu, tháp giải nhiệt, bể chứa, điện gió mà còn cho cả các kết cấu không đối xứng trục khác như trạm radar, tháp truyền dẫn, ống khói, silo, Các loại móng giếng chìm tiết diện trụ tròn tương đối lớn, khối lượng các vật liệu trong quá trình thi công xây dựng khá nhiều dẫn đến tăng cao chi phí thực hiện các dự án Tuy nhiên tại Việt Nam các nghiên cứu về móng giếng chìm vẫn còn rất hạn chế

Cùng với đó là đặc điểm phong phú đa dạng về sự phân bố địa chất ở Việt Nam Địa tầng ở nước ta có khá nhiều lớp đất với nhiều loại đất có tính chất cơ lí khác nhau Trong đó có thể kể đến là đất sét, loại đất có phạm vi phân bố khá rộng ở hầu khắp các tỉnh thành Các tính chất cơ lí của đất sét sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến công tác thiết kế, thi công phần nền móng cho các công trình Trên thế giới hiện nay đã đề cập đến ứng xử của nền đất sét không đồng nhất (sức chống cắt tăng dần theo độ sâu) và không đẳng hướng (sức chống cắt theo những phương trượt khác nhau là khác nhau) Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, vẫn chưa có nghiên cứu nào ở Việt Nam nói về sự thay đổi này ở sức chống cắt của đất sét đến sức chịu tải của móng giếng chìm

Trường Đại học Bách Khoa Trang 2 Để có cái nhìn chi tiết hơn về quá trình làm việc của móng giếng chìm trong nền đất sét, xem xét hiệu quả và khả năng ứng dụng của giải pháp móng này trong việc giải quyết các bài toán cho các công trình cụ thể nói riêng và trong lĩnh vực địa kĩ thuật nói chung,

tác giả sẽ trình bày trong nội dung luận văn này: “Phân tích ứng xử của móng giếng chìm (suction cassion) trong nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng bằng phương pháp phân tử hữu hạn (FEM) và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN)”

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Tìm hiểu tổng quan về cấu tạo của móng giếng chìm và phân tích ứng xử của móng giếng chìm trong nền sét có sức chống cắt thay đổi tăng tuyến tính theo độ sâu và có ứng suất thay đổi theo các phương mặt trượt khác nhau hay còn gọi là nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng

Thiết lập tính toán thông số sức chịu tải của móng giếng chìm trong nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Đóng góp nghiên cứu khoa học cho phần nền móng đặc biệt là móng công trình dầu khí, móng trụ cầu, tháp giải nhiệt, bể chứa, điện gió các công trình dân dụng và công nghiệp xây dựng trên biển, sông, hồ…

Là tài liệu tham khảo cho việc kết hợp phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis 2D và dự đoán khả năng chịu tải của móng giếng chìm trong nền đất sét không đồng nhất và không đẳng hướng bằng phương pháp máy học mạng thần kinh nhân tạo (ANN)

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập số liệu từ các tài liệu nghiên cứu của các tác giả khác trước đây liên quan đến ứng xử của móng giếng chìm và các nhân tố ảnh hưởng đến ứng xử của móng

Phân tích lựa chọn các thông số, điều kiện đầu vào cho tính toán và mô hình phân tích trong phần tử hữu hạn Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng

Đánh giá, so sánh kết quả thu được sau quá trình phân tích với các nghiên cứu đã có trên thế giới

Kiểm chứng kết quả tính toán phân tích so với các nghiên cứu trước đây, đề xuất công thức dự đoán sức chịu tải của móng giếng chìm thông qua mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN

Trường Đại học Bách Khoa Trang 3

Trường Đại học Bách Khoa Trang 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NƯỚC NGOÀI VỀ MÓNG GIẾNG CHÌM

GIỚI THIỆU CHUNG

Trong chương này, trình bày một số nghiên cứu cơ bản về móng giếng chìm cũng như các nghiên cứu xác định sức chịu tải của móng giếng chìm bằng các phương pháp số Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng trình bày các nghiên cứu về mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN cũng như các tài liệu liên quan đến mô hình nền sét không đồng nhất và không đẳng hướng

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU NƯỚC NGOÀI

1 Phân tích giới hạn phần tử hữu hạn của sức chịu kéo cho móng giếng chìm trênnền sét (Boonchai Ukritchon và Suraparb Keawsawasvong, 2016)

Phương pháp giới hạn trên và giới hạn dưới của sức chịu kéo cho móng hình nón trên nền sét trong phân tích giới hạn phần tử hữu hạn 2D được đề xuất bởi Boonchai Ukritchon và Suraparb Keawsawasvong trong nghiên cứu “Finite element limit analysis of pullout capacity of planar caissons in clay” năm 2016 [15]

Hình 1.1: Định nghĩa bài toán móng giếng chìm của Ukrichon (2016) [15]

Trường Đại học Bách Khoa Trang 5

Hình 1.2: Mesh sau khi phân tích móng giếng chìm, trường hợp α =1, L/B =0.25, L/B =0.5

Kết quả của nghiên cứu đã đề xuất công thức kinh nghiệm cho hệ số sức chịu tải không thứ nguyên và hệ số sức chịu tải nghịch Với sự hỗ trợ của phần mềm thương mại OptumG2, bài báo này phân tích giới hạn phần tử hữu hạn nhằm nghiên cứu ảnh hưởng

của 2 thông số thể hiện hình dạng móng là L và B và hệ số tiếp xúc giữa bề mặt móng và mô hình đất α đối với hệ số sức chịu tải không thứ nguyên N

2 Sức chịu tải đứng không thoát nước của móng giếng chìm (G Yun và M.F.Bransby 2007)

Trong nghiên cứu “The Undrained Vertical Bearing Capacity of Skirted Foundations” [16], G Yun và Bransby đã tiến hành khảo sát móng giếng chìm dưới tác dụng của tải đứng, trên nền đất sét cố kết không thoát nước Phương pháp số được áp dụng trong nghiên cứu này là phương pháp phân tích phần tử hữu hạn và phân tích biên trên Các thông số được khảo sát là D/B (D độ sâu của móng, B là bề rộng móng) và hệ số khả năng chịu tải

đựng Nc

Dưới kết quả phân tích số, nghiên cứu này đề xuất một công thức dùng để tính toán sức chịu tải cho móng giếng chìm Hơn nữa, kết quả này chứng minh rằng việc sử dụng phương pháp phân tích số và những kết quả thí nghiệm trong các nghiên cứu trước đó là gần giống nhau

Trường Đại học Bách Khoa Trang 6

Hình 1.3: Ví dụ về ứng dụng phương pháp phần trong móng giếng chìm

3 Móng giếng chìm cho tua-bin điện gió (Guy T Houlsby, Lars Bo Ibsen & ByronW Byrne)

Trong nghiên cứu “Suction caissons for wind turbines” [17], tác giả đề xuất đến một loại móng mới dùng để sử dụng cho móng điện gió là móng giếng chìm Trong đó, tác giả có tổng quát một vài nghiên cứu trong quá trình phát triển phương pháp thiết kế cho móng giếng chìm cho móng điện gió

Hình 1.4: Ứng dụng của móng giếng chìm và cấu tạo

Trường Đại học Bách Khoa Trang 7 Cụ thể hơn, móng giếng chìm chân đơn và móng giếng chìm 3 chân dưới tác dụng của nhiều loại tải được xét đến Nghiên cứu cũng để cập ngắn gọn về phương pháp số và lý thuyết cơ bản, hơn thế nữa, những nghiên cứu mới nhất trong việc thi công móng giếng chìm cũng được nhắc đến Tóm lại, Guy T Houlsby và các cộng sự đã đưa ra nghiên cứu này với một góc nhìn tổng quan về móng giếng chìm cho tua-bin điện gió

4 Mô hình đất NGI-ADP cho đất sét (Gustav Grimstad, Lars Andresen, và Hans P Jostad, năm 2012)

Vào năm 2012, nhóm các nhà nghiên cứu từ Na Uy gồm Gustav Grimstad, Lars Andresen, và Hans P Jostad đã đề xuất một mô hình đất dựa trên sức chống cắt không thoát nước là NGI-ADP với 3 thông số đầu vào đặc trưng gồm 3 thông số sức chống cắt, chủ động, bị động, và cắt trực tiếp [18]

Hình 1.5: Ý tưởng về phân chia vùng đất trong nền sét không đẳng hướng

Và mô hình đất này cũng là mô hình đất có xét đến sự không đẳng hướng với tiêu chuẩn phá hoại Tresca Nghiên cứu này cũng ứng dụng rất nhiều trong các mô hình đất không đồng nhất, không đẳng hướng, và nó được tích hợp trong phần mềm PLAXIS 2D

Trường Đại học Bách Khoa Trang 8

Hình 1.6: Mặt phá hoại theo tiêu chuẩn Tresca

5 Công thức mới xác định sức chịu tải không thoát nước của móng giếng chìm có xét đến hình dạng móng, hệ số bề mặt móng, và sức chống cắt tăng theo độ sâu (Boonchai Ukritchon, Panuvat Wongtoythong, Suraparb Keawsawasvong, năm 2018)

Trong một nghiên cứu khác vào năm 2008, nhóm các tác giả gồm Boonchai Ukritchon, Panuvat Wongtoythong, Suraparb Keawsawasvong đã thực hiện nghiên cứu sức chịu tải không thoát nước của móng giếng chìm trên nền sét [19] Các thông số được xét đến gồm

hình dạng móng L/D, hệ số bề mặt móng α, và sức chống cắt tăng theo độ sâu su0/ρL Phương pháp số được áp dụng để nghiên cứu hệ số sức chịu tải trong bài báo này là phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự trợ giúp của phần mềm PLAXIS 2D Hơn thế nữa, một phương pháp đánh giá dựa trên phân tích hồi qui phi tuyến để khảo sát kết quả phân tích phần tử hữu hạn, một công thức dạng đóng xấp xỉ được đề xuất dùng để dự đoán sức chịu tải không thoát nước của móng giếng chìm trên nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng

Trường Đại học Bách Khoa Trang 9

Hình 1.7: Cơ chế phá hoại của móng giếng chìm

6 Tiếp cận mạng thần kinh nhân tạo để ước lượng sự lệch của tường chắn đất gây ra bởi hố đào trên nền sét (Gordon T.C Kung, Evan C.L Hsiao, Matt Schuster, C Hsein Juang, năm 2007)

Trong nghiên cứu “A neural network approach to estimating deflection of diaphragm walls caused by excavation in clays” [20], Gordon T.C Kung và các cộng sự đã đề xuất một hướng tiếp cận mới để dự đoán độ lệch của tường chắn đất gây ra bởi các tác động do hố đào trên nền sét - Một hướng tiếp cận máy học, với mô hình kiến trúc mạng thần kinh nhân tạo ANN

Hình 1.8: Sơ đồ của mạng neural network

Trường Đại học Bách Khoa Trang 10 Dữ liệu dùng để huấn luyện và kiểm tra cho mô hình ANN được lấy từ kết quả của các trường hợp mô hình sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Việc mô tả ANN cho thấy rằng sự ảnh hưởng của mỗi một thông số đầu vào tác động lên sự dịch chuyển của tường chắn đất Xác nhận bằng cách sử dụng 12 hố đào thực tế ở Đài Loan được sử dụng trong nghiên cứu này cho thấy rằng sự dịch chuyển tường gây ra bởi hố đào có thể dự đoán được bởi mô hình ANN

Các thông số được khảo sát trong bài báo gồm He, S, B, su/σ’v, Ei/σ’v lần lượt là chiều sâu cuối cùng của hố đào, độ cứng tổng thể, bề rộng hố đào, tỉ số sức chống cắt với ứng suất hữu hiệu, và tỉ số giữa mô đun đàn hồi Young và ứng suất hữu hiệu Kết quả của nghiên cứu cho thấy Ei/σ’v ảnh hưởng nhiều nhất đối với độ lệch của hố đào

Hình 1.9: Chỉ số quan trọng của từng thông số

7 Sức chịu tải của móng hình nón trên nền sét không đồng nhất và không đẳng hướng sửa dụng phân tích phần tử hữu hạn và mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN

Vào năm 2022, Lai và các cộng sự đã sử dụng phân tích phần tử hữu hạn để khảo sát sức chịu tải của móng hình nón đặt trên nền sét không đồng nhất không đẳng hướng “Bearing capacity of conical footing on anisotropic and heterogeneous clays using FEA and ANN” [21] Trong đó, mô hình đất sét NGI-ADP, một mô hình sử dụng tiêu chuẩn phá hoại Tresca, dùng để xét đến sự không đồng nhất và không đẳng hướng của đất sét

Trường Đại học Bách Khoa Trang 11 Hơn thế nữa, nghiên cứu đã sử dụng mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN để khảo

sát 216 kết quả từ phân tích hữu hạn, với các thông số đầu vào bao gồm gốc hình nón (β), tỉ lệ tăng sức chịu tải tuyến tính (m), và cuối cùng là tỉ lệ sức chống cắt không đẳng hướng

𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴

Kết quả nghiên cứu này đã thể hiện một công thức với hệ số sức chịu tải không thứ

nguyên N là biến đầu ra, cùng với đó là các biến đầu vào β, m, 𝑠𝑢𝑃/𝑠𝑢𝐴, và góc β có ảnh

hưởng nhiều nhất đến hệ số N

Hình 1.10: Chỉ số tương quan (%) của các thông số

8 Ứng dụng của mô hình mạng thần kinh nhân tạo trong việc dự đoán độ ổn định của hầm hình chữ nhật trong khối đá Hoek-Brown

Trong nghiên cứu “Application of Artificial Neural Networks for Predicting the Stability of Rectangular Tunnels in Hoek–Brown Rock Masses” [22] nhóm các tác giả gồm Suraparb Keawsawasvong, Sorawit Seehavong và Chayut Ngamkhanong đã đề xuất mạng thần kinh nhân tạo (ANN) để dự đoán độ ổn định của đường hầm hình chữ nhật dựa trên tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown

Trường Đại học Bách Khoa Trang 12

Hình 1.11: Định nghĩa bài toán hầm hình chữ nhật

Cụ thể hơn, với việc kết hợp phân tích giới hạn phần tử hữu hạn cùng với tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown được sử dụng để phát triển giải pháp biên trên và biên dưới cho hầm trong khối đá

Hình 1.12: Sơ đồ Neural network với weight

Hơn thế nữa, một phương pháp tiếp cận máy học, chính là mạng thần kinh nhân tạo (ANN), được áp dụng vào nghiên cứu này dựa trên những dữ liệu của phương pháp số đạt được Kết quả cung cấp một dự đoán khá phù hợp cho độ ổn định của dường hầm chử nhật trên tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown

Trường Đại học Bách Khoa Trang 13

Hình 1.13: Cơ chế mesh khi bị phá hoại của hầm hình chữ nhật

Hình 1.14: Cơ chế phá hoại

Trường Đại học Bách Khoa Trang 14

9 Hệ số sức chịu tải cho móng giếng chìm trên nền sét không đẳng hướng dựa trên tiêu chuẩn phá hoại sức chống cắt không đẳng hướng

Một lần nữa, Suraparb Keawsawasvong và các cộng sự đã đề xuất một giải pháp xuất phát từ việc sử dụng phân tích giới hạn biên trên và biên dưới dưới điều kiện đối xứng trục trong “Pullout Capacity Factor for Cylindrical Suction Caissons in Anisotropic Clays Based on Anisotropic Undrained Shear Failure Criterion” [23]

Trong đó, đất sét không đẳng hướng tuân theo tiêu chuẩn phá hoại sức chống cắt không đẳng hướng (AUS) với 3 loại sức chống cắt 3 trục, kéo, nén và cắt trực tiếp

Hình 1.15: Định nghĩa bài toán móng giếng chìm theo phần mềm OptumG2

Hình 1.16: Cơ chế mesh khi bị phá hoại của hầm hình chữ nhật

Trường Đại học Bách Khoa Trang 15 Giải pháp phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm này được thể hiện xuyên suốt nghiên cứu, với các kết quả được phân tích được trình bày Các thông số được kể đến là bề rộng của móng, hệ số lực dính, và tỉ số sức chống cắt từ thí nghiệm kéo nén 3 trục

Hình 1.17: Tiêu chuẩn phá hoại AUS

10 Tranh luận móng giếng chìm cho móng nông dưới tác dụng của các loại tải (Mana, D.S., Gourvenec, S., Martin, C.M., năm 2013)

Một nghiên cứu khác của nhóm các tác giả gồm Mana và các cộng sự là “Critical skirt spacing for shallow foundations under general loading” [24] đã đề cập đến phân tích giới hạn phần tử hữu hạn cho móng giếng chìm dưới tác dụng của những loại tải cơ bản

Các loại tải được xét đến là tải đứng, ngang, và mô men, cùng với thông số chiều sâu

chôn móng d/B lấy từ 5% đến 50% của bề rộng móng Nghiên cứu chỉ ra tầm quan trọng

của việc phải xét đến nhưng thông số cho móng giếng còn thiếu, như là chuyển vị dẻo Nếu không xét đến những thông số này, thì sức chịu tải của móng giếng chìm sẽ giảm đáng kể

Trường Đại học Bách Khoa Trang 16

Hình 1.18: Sự dịch chuyển móng giếng chìm ứng với các trường hợp tải

11 Phân tích số cho sự phát triển phá hoại của móng giếng chìm trên nền đất cát, sử dụng phương pháp Lagrangian-SPH kết hợp (Zhuang Jin, Zhen-Yu Yin, Panagiotis Kotronis, và Yin-Fu Jin, năm 2018)

Móng giếng chìm được nghiên cứu rất nhiều và ứng dụng vào các loại kết cấu móng ngoài khơi Tuy nhiên việc hiểu biết và khảo sát một cách đúng đắn trong suốt quá trình thi công và những ngoại lực sau khi thi công xong thì rất ít Chính vì vậy, năm 2018, Jin và các cộng sự đã trình bày nghiên cứu “Numerical investigation on evolving failure of caisson foundation in sand using the combined Lagrangian-SPH method” [25] tập trung vào sự phát triển phá hoại trong móng giếng chìm trên nền cát bằng những mô hình số phát triển Phương pháp Lagrangian-SPH được sử dụng để giải quyết những phân tích chuyển vị lớn

Hình 1.19: Kích thước hình học của bài toán móng giếng chìm trong nghiên cứu này

Nghiên cứu cũng đã so sánh kết quả của phương pháp số so với những nghiên cứu thực nghiệm và hoàn toàn phù hợp Sau đó, nghiên cứu kết hợp các trường hợp tải để sử dụng cho mô hình số 3 thông số gồm D/d =0.5, 1.5 và 2 với D là đường kính của móng giếng chìm và d là chiều dài tấm áo cùng với 6 combo tải Kết quả, sự ảnh hưởng đến quá trình phá hoại được thể hiện ra và hỗ trợ trong việc ước lượng mặt trượt

Trường Đại học Bách Khoa Trang 17

Hình 1.20: Diện tích mặt trượt của các loại tải

11 Sức chịu tải của móng giếng chìm dưới tác dụng của các loại tải trên nền sét (Dengfeng Fu, Youhu Zhang, Yue Yan, năm 2020)

Hình 1.21: Những loại móng giếng chìm mới

Trong nghiên cứu “Bearing capacity of a side-rounded suction caisson foundation under general loading in clay” [26] Nhóm các tác giả gồm Dengfeng Fu, Youhu Zhang và Yue

Trường Đại học Bách Khoa Trang 18 Yan đã nghiên cứu một loại móng giếng chìm mới, với hình dạng khác so với móng giếng chìm tròn thông thường Nghiên cứu tiến hành tính toán sức chịu tải của móng này trên nền sét dưới tác dụng của các loại tải bằng phương pháp phần tử hữu hạn 3D

12 Ước lượng độ lệch của tường chắn đất do hố đào sâu trên nền sét không đẳng hướng có áp dụng phương pháp tổng hợp những thuật toán (Runhong Zhang, Chongzhi Wu, AnthonyT.C Goh, Thomas Bohlke, Wengang Zhang, năm 2020)

Trong nghiên cứu “Estimation of diaphragm wall deflections for deep braced excavation in anisotropic clays using ensemble learning” [27], Zhang và các cộng sự đã tổng hợp các phương pháp học máy đã được ứng dụng trong các vấn đề địa kỹ thuật Trong đó, tác giả đã ứng dụng các phương pháp học máy này trong việc phân tích chuyển vị của tường chắn đất cho hố đào sâu trên nền sét không đẳng hướng

Kết hợp với việc sử dụng mô hình đất NGI-ADP trong phần mềm Plaxis cùng với đó các phương pháp học máy gồm phương pháp tổng hợp máy học (ELMs), bao gồm XGBoost, hồi qui rừng ngẫu nhiên (RFR) dùng để dự đoán chuyển vị lớn nhất của tường

chắn đất δhmax

Hơn thế nữa, thuật toán ELMs còn được so sánh, đối chiếu với các thuật toán khác nhằm làm tăng tính đúng đắn cho nghiên cứu, gồm các thuật toán hồi qui cây quyết định (DTR), Hồi qui mạng truyền thẳng (MLPR), và hồi qui thích ứng đa biến đa chiều (MARS)

Hình 1.22: Định nghĩa bài toán hố đào sâu

Trường Đại học Bách Khoa Trang 19

Hình 1.23: Phương pháp MLPR

Hình 1.24: Sơ đồ máy học

Trường Đại học Bách Khoa Trang 20

Hình 1.25: Kết quả độ quan trọng của các thông số sử dụng phương pháp XGBoost

CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Hiện tại, trong nước vẫn ít các công bố và nghiên cứu về ứng xử của móng giếng chìm trong nền sét không đồng nhất, không đẳng hướng Nhưng đã có một số nghiên cứu sử dụng các mô hình mạng thân kinh nhân tạo cho những vấn đề khoa học kỹ thuật khác

NHẬN XÉT

Chương 1 đã trình bày một số nghiên cứu cơ sở về móng giếng chìm, các nghiên cứu này đã cung cấp những dữ liệu tổng quan có thể tham khảo, cần thiết để nghiên cứu có mở rộng vấn đề phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm trên nền sét không đồng nhất và không đẳng hướng

Ngoài ra, nghiên cứu cũng tham khảo một số các báo cáo về mô hình vật liệu NGI-ADP thể hiện vật liệu không đồng nhất và không đẳng hướng, cùng với phần mềm phần tử hữu hạn PLAXIS Cuối cùng, Chương 1 trình bày một vài nghiên cứu về mô hình máy học ANN, hỗ trợ trong dự đoán, phân tích các vấn đề Địa kỹ thuật hiện nay Với tất cả những tài liệu và những cơ sở dữ liệu thu thập được, cung cấp những kết quả, những kiến thức đáng tin cậy, hỗ trợ nghiên cứu cho hướng nghiên cứu của luận văn trong việc tiến hành phân tích sức chịu tải của móng giếng chìm trên nền sét không đồng nhất và không đẳng hướng

Trường Đại học Bách Khoa Trang 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU MÓNG GIẾNG CHÌM

2.1.1 Cấu tạo móng giếng chìm

Nền móng là các yếu tố cấu trúc truyền tải trọng từ tòa nhà hoặc các cột riêng lẻ xuống đất Nếu các tải trọng này phải được truyền đi đúng cách, nền móng phải được thiết kế để ngăn ngừa lún hoặc xoay quá mức, để giảm thiểu độ lún chênh lệch và đảm bảo an toàn chống trượt và lật Cần có móng để phân phối tải trọng của kết cấu thượng tầng trên một khu vực lớn hơn sao cho đất bên dưới không bị trượt và độ lún nằm trong giới hạn an toàn Nền móng phải chịu tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang và mômen Tất cả các cấu trúc được hỗ trợ bởi các nền tảng phù hợp Do đó, nền móng là một liên kết kết nối giữa cấu trúc thích hợp và nền đất hỗ trợ nó

Móng giếng chìm là loại móng rất phù hợp và kinh tế cho các cấu trúc đối xứng như silo, tháp giải nhiệt, ngăn khói, tháp truyền dẫn, trạm radar, ăng ten TV, ống khói, trụ cầu, trạm dừng ngầm, tháp nước, hầm chứa chất lỏng và mỏ, so với các hình dạng hình học khác của móng, chẳng hạn như móng băng, hình chữ nhật, hình vuông và hình tròn Các móng giếng chìm cho phép giảm lượng vật liệu được sử dụng và chi phí xây dựng Móng giếng chìm thường được sử dụng cho các kết cấu lớn và cao để chống lại tải trọng bên và tăng độ ổn định chống lật

Trong thiết kế nền móng giếng chìm, phải đơn giản hóa rất nhiều chi tiết Do đó, việc xây dựng một quy trình hợp lý và thực tế để ước tính khả năng chịu lực của móng giếng chìm là rất quan trọng

Móng giếng chìm đặc trưng bởi kích thước móng, với thông số bán kính móng (D) và chiều dài móng (L) Các tham số không thứ nguyên được xem xét bao gồm tỷ số giữa bán kính móng và chiều dài móng, tức là tỷ lệ bán kính trên chiều dài móng, tham số chảy và chỉ số cường độ địa chất của đất nền, trong đó tác động của các tham số không thứ nguyên này đến hệ số sức chịu tải được khảo sát

Một tham số cao hoặc một chỉ số cường độ địa chất cao sẽ mang lại một giá trị cao của hệ số khả năng chịu lực Mặc dù có những điểm giống nhau giữa móng tròn và móng giếng chìm, nhưng ứng xử của chúng khác nhau ở một số khía cạnh như chịu lực sự phân bố ứng suất dưới đáy móng và độ lún

Cấu tạo hình dạng kích thước móng giếng chìm được thể hiện ở Hình 2.1 bên dưới

Trường Đại học Bách Khoa Trang 22

Hình 2.1: Cấu tạo và phân loại móng giếng chìm

Hình 2.2: Nguyên lý hút nước trong thi công móng giếng chìm

2.1.2 Móng giếng chìm trong thực tế

Móng giếng chìm được sử dụng tương đối phổ biến cho các loại công trình như silo, tháp giải nhiệt, ngăn khói, tháp truyền dẫn, đặc biệt là cho công trình điện gió

Trường Đại học Bách Khoa Trang 23

Hình 2.3: Móng giếng chìm được dùng cho phần móng của tháp làm mát

Hình 2.4: Móng giếng chìm được dùng cho phần móng của tua-bin gió

Trường Đại học Bách Khoa Trang 24

Hình 2.5: Móng giếng chìm trong công trình dầu khí (a), (b)

Trường Đại học Bách Khoa Trang 25

Hình 2.6: Móng giếng chìm cho các công trình cầu

2.2 KHÁI NIỆM VỀ NỀN SÉT KHÔNG ĐỒNG NHẤT, KHÔNG ĐẲNG HƯỚNG 2.2.1 Nền sét

Địa chất ở nước ta rất phong phú đa dạng, với nhiều loại đất phân bố ở những khu vực khác nhau Trong đó có thể kể đến là nền đất sét, loại đất tương đối phổ biến, tìm thấy ở hầu hết các tỉnh thành

Đất sét hay sét là một thuật ngữ được dùng để miêu tả một nhóm các khoáng vật phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 μm Đất sét bao gồm các loại khoáng chất phyllosilicat giàu các ôxít và hiđrôxít của silic và nhôm cũng như bao gồm một lượng lớn nước tham gia vào việc tạo cấu trúc và thay đổi theo từng loại đất sét

Đất sét nói chung được tạo ra do sự phong hóa hóa học của các loại đá chứa silicate dưới tác động của axit cacbonic nhưng một số loại đất sét lại được hình thành do các hoạt động thủy nhiệt Như vậy sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét là do chịu sự tác dụng tương hổ của các quá trình hoá học, cơ học, sinh vật học bao gồm các hiện tượng phong hoá, rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài

Đất sét trong tự nhiên tồn tại ở một số dạng chính như:

• Loại sét vàng, đỏ, có khi xám đen, pha đất thịt và cát mịn ở các cồn • Loại sét xám xanh nằm ở khu vực nước lợ, có độ nhớt cao

• Loại sét gốm sứ nằm thành vỉa màu trắng dẻo, xuất hiện ở những vùng trũng giữa hai giồng cát, do đồng thủy triều tạo nên