Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Quan trắc sự thay đổi của mực nước ngầm và phân tích ảnh hưởng của việc dâng mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc

TÓM TẮTMục tiêu của nghiên cứu này là quan trắc sự thay đổi mực nước ngầm giữa mùamưa và mùa khô, và sự dâng lên của mực nước ngầm sau một thời gian hạ xuống saukhi ngừng thi công ở khu

&Ð1*75Î1+ĈѬӦ&+2¬17+¬1+7Ҥ, 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$ ±Ĉ+4*-HCM

&iQEӝKѭӟQJGүQNKRDKӑF1: PGS TS Lê Bá Vinh

&iQEӝFKҩPQKұQ[pW TS Lê Bá Khinh

Ӫ\YLrQ ThS NguyӉn Ph~c Bunh An

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗng ÿiQh giá LV và 7UѭӣQJKhoa quҧQ lý chuyên ngành sau khi luұn văn ÿã ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

&+Ӫ7ӎ&++Ӝ,ĈӖ1* 75ѬӢ1*.+2$

.Ӻ7+8Ұ7;Æ<'Ӵ1*

3*6767{9ăQ/ұn 3*676/r$QK7XҩQ

1+,ӊ09Ө9¬1Ӝ,'81*

0ӣÿҫX *LӟLWKLӋXWәQJTXDQYӅÿӅWjL

&KѭѫQJ : TәQJTXDQPӝWVӕQJKLrQ FӭXYӅҧQKKѭӣQJFӫDVӵWKD\ÿәLPӵFQѭӟFQJҫPÿӃQsӭc chӏu tҧi cӫa cӑc

&KѭѫQJ : &ѫVӣ lê thuyӃt ttnh toin sӭc chӏu tҧi cӫa cӑc

&KѭѫQJ : QXDQWUҳFVӵWKD\ÿәLPӵFQѭӟFQJҫPNKXYӵFTXұQ

&KѭѫQJ : PKkQWtFKiSOӵFÿҭ\QәLҧQKKѭӣQJÿӃQVӭFFKӏXWҧLFӑF

.ӃWOXұQYjNLӃQQJKӏ

II 1*¬<*,$21+,ӊ09Ө : 24/06/2020

III NGÀY HOÀN T+¬1+1+,ӊ09Ө 04/01/2020

IV &È1%Ӝ+ѬӞ1*'Ү1 : PGS TS LÊ BÈ VINH

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới:

Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM , khoa Kỹ thuật xây dựng, bộ môn Địa cơnền móng cùng các giảng viên đã tận tình chỉ dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quátrình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Thạc sĩ này

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Lê Bá Vinh và đãluôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình nghiêncứu và hoàn thành luận văn Thạc sĩ này

Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban quản lý dự án đã nhiệt tình giúp đỡ,tạo điều kiện để tôi thực hiện công tác lắp đặt và quan trắc mực nước ngầm

Cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn khích lệ, động viên và giúp đỡtôi trong quá trình nghiên cứu khoa học

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng bài luận văn không tránh khỏi những thiếu sót;tác giả rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của cácnhà khoa học, của quý thầy cô, các cán bộ quản lý và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 01 năm 2021

VÕ CHÍ KHANG

TÓM TẮT

Mục tiêu của nghiên cứu này là quan trắc sự thay đổi mực nước ngầm giữa mùamưa và mùa khô, và sự dâng lên của mực nước ngầm sau một thời gian hạ xuống (saukhi ngừng thi công) ở khu vực Quận 2, TP.HCM, đồng thời đánh giá sự ảnh hưởngdao động của mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc với địa chất khu vực này Luậnvăn này sử dụng phương pháp Standpipe và đầu đo Piezometer để quan trắc thu thập

số liệu, từ kết quả quan trắc bằng phương pháp Standpipe cho thấy mực nước ngầmkhu vực Quận 2 dao động Δh=666mm (thời gian quan trắc từ tháng 10/2019 : cao độmực nước ngầm so với đỉnh giếng là -2492mm đến tháng 6/2020 cao độ mực nướcngầm so với đỉnh giếng là -3158mm) và áp lực nước nước lỗ rỗng trong sàn tầng hầmbằng phương pháp Piezometer cho thấy có khuynh hướng tăng theo thời gian (thờigian quan trắc từ tháng 10/2019 đến tháng 6/2020) và cân bằng với áp lực nước thủytĩnh của mực nước ngầm Đồng thời sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thông quaphần mềm thương mại Plaxis 3D để phân tích sự thay đổi sức chịu tải cọc đơn và nhómcọc trong đài móng khi mực nước ngầm tăng lên, kết quả phân tích cho thấy khi mựcnước ngầm dao động dẫn đến thay đổi các chỉ tiêu cơ lý đất ảnh hưởng đến chịu tảicủa cọc, khi mực nước ngầm tăng làm giảm sức chịu tải của cọc

The goal of this study is to observe the change in groundwater level between the wetand dry seasons, and the rise of the groundwater level after a period of lowering (afterconstruction cessation) in the District 2 area, the assessment period affects the fluctuation

of groundwater level on the pile load capacity with geology in this area This thesis usesthe Standpipe method and Piezometer to monitor and collect data, from the results ofmonitoring by the Standpipe method shows that the groundwater level in District 2fluctuates Δh = 666mm (monitoring time from month 10/2019: the groundwater levelabove the well top is -2492mm to June 2020, the groundwater level above the well's top

is -3158mm) and the pore water pressure in the basement floor by Piezometer method forsees a tendency to increase over time (observing time from October 2019: groundwaterlevel above well peak is -2492mm to June 2020, groundwater level above well is -3158mm)and Balanced with hydrostatic water pressure of the groundwater level, In this paper thefinite element method through commercial software Plaxis 3D is applied to analyze thechange in load bearing capacity of single pile and pile group when the groundwater levelrises The analysis results show that when the groundwater level fluctuates, changes insoil mechanical parameters affect the load capacity of pile, when the groundwater levelrises, the bearing capacity of the pile is reduced

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS

TS Lê Bá Vinh

Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứukhác

Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung trình bày trong luận văn của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 01 năm 2021

VÕ CHÍ KHANG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU………15

CHƯƠNG 1 T NG QUAN MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY Đ I MỰC NƯỚC NGẦM ĐẾN SỨC CH U TẢI C C………17

1.1 Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc ……… 17

1.2 Wilkinson (1984)……….17

1.3 Armishaw và Cox (1979): Phân tích sức chịu tải cọc đóng trong đất rời khi mực nước ngầm dâng cao……….17

1.4 Troughton and Platis (1989): Thí nghiệm cọc với mô hình thay đổi ứng xuất hữu hiệu trên đất cát………17

1.5 Simpson et al (1987 and 1989):……… 18

1.6 Một số nghiêng cứu về tình trạng mực nước ngầm trên thế giới:……… 18

1.6.1 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở London:………18

1.6.2 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở Tokyo:……… 19

1.6.3 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở Đồng Bằng Sông Cửu Long :…… 20

1.7 Paul Robert James Morrison (1994):……… 21

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ L THUYẾT T NH TO N SỨC CH U TẢI CỦA C C….25 2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải cọc………25

Cơ chế hình thành sức chịu tải dọc trục……… 25

2.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền………26

2.4 Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh……… 26

2.5 Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn……… 27

2.6 Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải thiết kế của cọc……….27

CHƯƠNG 3: QUAN TRẮC SỰ THAY Đ I MỰC NƯỚC NGẦM KHU VỰC QUẬN 2……… 28

3.1) Đánh Giá Sự Thay Đổi Mực Nước Ngầm Theo Mùa……… 28

3.1.1 Phương pháp quan trắc bằng giếng Standpipe……… 28

3.1.2 Nguyên lý hoạt động……… 28

3.1.3 Biện pháp thi công lắt đặt giếng quan trắc……… 28

3.1.3.1 Thiết bị lắp đặt giếng Standpipe………28

3.1.3.2 Quy trình lắp đặt giếng Standpipe……….29

3.1.4Thiết bị quan trắc cao độ mực nước ngầm……….30

3.1.5 Các thông số cần xác định để tính toán………30

3.2) Đánh Giá Sự Thay Đổi Mực Nước Ngầm Kế Bờ Sông Do Ảnh Hưởng Của Thủy Triều……… … 31

3.2.1 Thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF (Ground Water Flow)………….… 31

3.2.2 Cấu tạo thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF (Ground Water Flow)….… 31

3.2.3 Phân tích dữ liệu……… 32

3.2.4 Kết quả quan trắc thực tế tại TP.HCM……….32

3.3) Đánh Giá Sự Dâng Lên Của Mực Nước Ngầm Sau Một Thời Gian Hạ Xuống (sau 1 thời gian ngừng thi công)……… 33

3.3.1 Phương pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer……….33

3.3.2 Nguyên lý hoạt động………33

3.3.3 Bảo hòa đầu đo……… …… 35

3.3.4Lắp đặt thiết bị vào giếng khoan……… …….35

3.3.5Ghi nhận kết quả đo……… 36

3.3.6 Tính toán kết quả……….37

3.3.7 Vị trí quan trắc……… 38

3.3.8 Kế hoạch quan trắc……… 38

3.4) Phân tích sự thay đổi của mực nước ngầm cho công trình cụ thể ở Quận 2.…39 3.4.1 Tổng quan……… 39

3.4.2Xác định sự thay đổi mực nước ngầm sau một thời gian ngừng thi công bằng phương pháp Piezometer……… 41

a Biện pháp thi công lắp đặt……… 42

b Kế hoạch quan trắc……… 44

c Kết quả quan trắc……… …45

i Số liệu quan trắc……… 45

ii Mộ số hình ảnh hiện trường……….47

d.Xử lý, tính toán số liệu……… 48

3.4.3 Xác định áp lực đẩy nổi bằng phương pháp Standpipe……….….51

a) Biện pháp thi công lắp đặt……… 52

b)Kế hoạch quan trắc……… 52

c) Kết quả quan trắc……… …53

i Số liệu quan trắc………53

ii Một số hình ảnh hiện trường……….56

d) Xử lý, tính toán số liệu……….57

CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA VI C DÂNG MỰC NƯỚC NGẦM ĐẾN SỨC CH U TẢI C C………62

4.1 Giới Thiệu……… 62

4.2 Mục tiêu nghiêng cứu……… 62

4.3 Phân tích ảnh hưởng áp lực đẩy nỗi đến sức chịu tải của cọc đơn……….62

4.3.1 Thông số địa chất……….62

4.3.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ bản và cơ lý……….63

4.3.3 Chi tiết cọc và kết quá thí nghiệm nén tĩnh cọc :……….64

4.3.4 Hiệu chỉnh số thông số địa chất từ thí nghiệm nén tĩnh :……….66

4.3.4.1 Mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh bằng plaxis 3D……… ………… 66

4.3.4.2 Kết quả phân tích độ lún của cọc bằng Plaxis 3D :……… ……….69

4.3.5 Phân tích sự thay đổi sức chịu tải của cọc đơn sau khi mực nước ngầm dâng cao bằng phần mềm Plaxis 3D……… 71

4.3.5.1 Thông số địa chất sử dụng trong mô phỏng……… 71

4.3.5.2 Trình tự Khai báo mô hình Plaxis 3D……… 71

4.3.5.3 Quy trình gia tải :……… 73

4.3.5.4 Kết quả phân tích từ mô hình Plaxis 3D……… 74

a) Mực nước ngầm ở cao độ -42m……… 74

b) Mực nước ngầm ở cao độ -36m………76

c) Mực nước ngầm ở cao độ -30m……….77

d) Mực nước ngầm ở cao độ -24m………79

e) Mực nước ngầm ở cao độ -18m……… 81

f) Mực nước ngầm ở cao độ -12m……… 82

g) Mực nước ngầm ở cao độ -6m……… 84

h) Mực nước ngầm ở cao độ MĐTN……… 85

4.3.5.6 Xác định sức chịu tải cọc từ thí nghiệm nén tĩnh……… …… 87

4.3.5.7 Đánh giá sự thay đổi sức chịu tải cọc theo cao độ mực nước ngầm……… 92

4.3.6 Phân tích sức chịu tải của nhóm cọc khi mực nước ngầm thay đổi………93

4.3.6.1 Thông số mô hình……… 93

4.3.6.2 Khai báo mô hình Plaxis 3D……… 95

4.3.6.3 Kết quả phân tích mô hình Plaxis 3D……… 994.3.6.4 Đánh giá sức chịu tải của nhóm cọc theo cao độ mực nước ngầm………… 113CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH ……… 1235.1 Kết luận……… 1235.2 Kiến nghị……….123

DANH MỤC BẢNG BI U

Bảng 1: Thông số của mô hình thí nghiệm RW1-RW5 22

Bảng 2: Thông số của mô hình thí nghiệm RW6-RW11 22

Bảng 3: Thông số của mô hình thí nghiệm RW12-RW16 22

Bảng 4: Kết quả của thí nghiệm RW10 và RW15 24

Bảng 5: Kết quả của thí nghiệm RW6 và RW7 24

Bảng 6: Thông số kỹ thuật đầu đo 34

Bảng 7: Bảng tổng hợp số liệu quan trắc Piezometer 46

Bảng 8: Bảng tổng hợp số liệu quan trắc Piezometer 47

Bảng 9: Bảng tính toán kết quả quan trắc áp lực đẩy nổi bằng phương pháp Piezometer 50

Bảng 10: Bết quả quan trắc cao độ mực nước ngầm bằng giếng Standpipe 55

Bảng 11: Bảng tính toán kết quả quan trắc áp lực đẩy nổi bằng phương pháp Standpipe 59

Bảng 12: Tổng hợp các chỉ tiêu đất nền 64

Bảng 13: Quy trình gia tải trong suốt quá trình thí nghiệm của cọc TP04 65

Bảng 14: Bảng tổng hợp độ lún từ mô hình và thí nghiệm 70

Bảng 15: Bảng tổng hợp thông số địa chất sau khi hiệu chỉnh 70

Bảng 16: Bảng tổng hợp thông số địa chất 71

Bảng 17: Đđộ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -42m 75

Bảng 18: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -36m 77

Bảng 19: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -30m 78

Bảng 20: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -24m 80

Bảng 21: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -18m 81

Bảng 22: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -12m 83

Bảng 23: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ -6m 85

Bảng 24: Độ lún và tải trọng- mực nước ngầm ở cao độ MĐTN 86

Bảng 25: Bảng tổng hợp sức chịu tải cực hạng của cọc theo cao độ mnn 92

Bảng 26: Bảng tổng hợp thông số địa chất 93

Bảng 27: Bảng qui đổi tải trọng từ cọc đơn sang đài cọc 99

Bảng 28: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -42m 100

Bảng 29: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -36m 102

Bảng 30: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -30m 104

Bảng 31: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -24m 105

Bảng 32: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -18m 107

Bảng 33: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -12m 108

Bảng 34: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -6m 110

Bảng 35: Độ lún và tải trọng của cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ MĐTN 111

Bảng 36: Bảng tổng hợp sức chịu tải cực hạng của cọc trong đài theo cao độ MNN 113

Bảng 37: Bảng tổng hợp sức chịu tải cực hạng của cọc trong đài và cọc đơn theo cao độ MNN .122

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ thay đổi mực nước ngầm ở London 18

Hình 2 Sơ đồ thay đổi mực nước ngầm ở Tokyo 19

Hình 3 Biểu đồ cao độ mực nước cao nhất trạm cần thơ trên sông hậu giai đoạn từ 2004 đến năm 2018 (nguồn: chi cục thủy lợi cần thơ) 20

Hình 4 Quy hoạch dự án xây dựng hồ chứa nước ngọt lạc địa, xã phú lễ, huyện ba tri (Bến Tre) .21

Hình 5 Mô hình thí nghiệm 23

Hình 6 Sơ đồ thí nghiệm 23

Hình 7 Cơ chế hình thành sức chịu tải dọc trục 25

Hình 8 Cấu tạo giếng quan trắc mực nước ngầm 30

Hình 9 Thước đo mực nước ngầm yamayo WL50 30

Hình 10 Thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF 31

Hình 11 Cấu tạo thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF 31

Hình 12 Vị trí quan trắc lưu lượng mực nước ngầm GWF 33

Hình 13 Đầu đo geokon GK-4500S 34

Hình 14 Phương pháp kiểm tra chất lượng đầu đo 34

Hình 15 Sơ đồ bố trí đầu đo 36

Hình 16 Dây kết nối lemo 37

Hình 17 Đầu đọc GK-404 37

Hình 18 Mặt bằng bố trí 04 vị trí quan trắc áp lực nước tại tầng hầm 2 38

Hình 19 Toàn cảnh công trình 39

Hình 20 Mặt bằng tổng thể tầng hầm 2 39

Hình 21 Mặt bằng tổng thể tầng 1 40

Hình 22 Mặt bằng tổng thể tầng mái 40

Hình 23 Mặt cắt dự án 41

Hình 24 Mặt bằng bố trí 05 vị trí quan trắc áp lực nước tại tầng hầm 2 41

Hình 25 Mặt cắt chi tiết giếng quan trắc piezometer 42

Hình 26 Khoan tạo lỗ khoan xuyên sàn……… …42

Hình 27 Vệ sinh lỗ khoan……….………… …42

Hình 28 Lắp van……… … …43

Hình 29 Khóa van……… ….43

Hình 30 Dùng gioăn cao su để chống rò rỉ nước……….……… 43

Hình 31 Dùng keo dán PVC để cố định và bịt kính nắp đậy……… …43

Hình 32 Hoàn thiện hệ thống đo……….44

Hình 33 Khóa van và đợi 15 ngày để áp ổn định……… ………… 44

Hình 26 Một số hình ảnh quan trắc piezometer tại vị trí 2 48

Hình 27 Áp lực nước đẩy nổi tại vị trí 2 51

Hình 28 Mặt bằng bố trí giếng standpipe quan trắc mực nước ngầm 51

Hình 29 Một số hình ảnh quan trắc mực nước ngầm bằng giếng standpipe 56

Hình 30 Cao độ mực nước ngầm theo chu kỳ 60

Hình 31 Sơ đồ bố trí 02 phương pháp quan trắc sự thay đổi mực nước ngầm tại hiện trường60 Hình 32 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi áp lực nước của 02 phương pháp quan trắc 61

Hình 33 Mặt cắt địa chất 63

Hình 34 Hình ảnh thí nghiệm tại công trường 65

Hình 35 Biểu đồ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc 66

Hình 36 Biểu đồ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc và plasix 3D 70

Hình 37 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -42m 74

Hình 38 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún- mực nước ngầm ở cao độ -42 75

Hình 39 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -36m 76

Hình 40 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -36m 77

Hình 41 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -30m 77

Hình 42 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -30m 79

Hình 43 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -24m 79

Hình 44 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -24m 80

Hình 45 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -18m 81

Hình 46 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -18m 82

Hình 47 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -12m 82

Hình 48 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -12m 83

Hình 49 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -6m 84

Hình 50 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ -6m 85

Hình 51 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ mđtn 85

Hình 52 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún-mực nước ngầm ở cao độ mđtn 87

Hình 53 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -40m 88

Hình 54 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -36m 88

Hình 55 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -30m 89

Hình 56 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -24m 89

Hình 57 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -18m 90

Hình 58 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -12m 90

Hình 59 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ -6m 91

Hình 60 Biểu đồ xác định sức chịu tải cọc-mực nước ngầm ở cao độ mđtn 91

Hình 61 Biểu đồ quan hệ giữa cao độ mnn và sức chịu tải cục hạng của cọc 92

Hình 62 Mặt bằng bố trí cọc trong đài 94

Hình 63 Mặt cắt bố trí cọc trong đài 94

Hình 64 Mô hình sau khi phân tích 99

Hình 65 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -42m 99

Hình 66 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -42m .101

Hình 67: mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -36m 101

Hình 68 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -36m .102

Hình 69 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -30m 103

Hình 70 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -30m .104

Hình 71 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -24m 104

Hình 72 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -24m .105

Hình 73 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -18m 106

Hình 74 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -18m .107

Hình 75 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -12m 107

Hình 76 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -12m .108

Hình 77 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ -6m 109

Hình 78 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ -6m110 Hình 79 Mô hình sau khi phân tích-mực nước ngầm ở cao độ MĐTN 110

Hình 80 Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún cọc 01 khi mực nước ngầm ở cao độ NĐTN .112

Hình 81 : biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 01 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi .114 Hình 82 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 02 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi114 Hình 83 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 03 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi115 Hình 84 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 04 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi115

Hình 85 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 05 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay 116Hình 86 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 06 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 116Hình 87 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 07 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 117Hình 88 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 08 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 117Hình 89 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 09 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 118Hình 90 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 10 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 118Hình 91 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 11 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi119Hình 92 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 12 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 119Hình 93 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 13 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 120Hình 94 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 14 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 120Hình 95 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 15 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 121Hình 96 Biểu đồ quan hệ giữa sức chịu tải cọc 16 và cọc đơn khi mực nước ngầm thay đổi 121

MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài

Với hạ tầng bứt phá, được quy hoạch hoàn chỉnh và hiện đại, Quận 2 TP.Hồ ChíMinh đang là điểm dừng chân hấp dẫn của không những cho các nhà đầu tư trong nước

và nước ngoài mà còn cho cả các khách hàng muốn đầu tư và tìm cho mình một chốnđịnh cư lý tưởng tại một đô thị hiện đại, trong lành và văn minh, đây được xem như làcửa ngõ của thành phố

Tuy nhiên với vị trí chạy dọc theo sông Sài Gòn với chế độ thủy triều thay đổi daođộng trong ngày, theo mùa Với quan điểm thiết kế hiện nay mực nước ngầm sẽ khôngthay đổi trong suốt vòng đời dự án (mực nước ngầm ngay tại thời điểm khảo sát) sẽkhông đánh giá hết được sức chịu tải cọc khi mực nước ngầm thay đổi Vì vậy ta cầnxem xét đến sức chịu tải của cọc khi mực nước ngầm thay đổi, để đánh giá được sứcchịu tải cọc khi mực nước ngầm thay đổi, ta cần thực hiện hai vấn đề sau :

Một quan trắc sự thay đổi của mực nước ngầm khu vực Quận 2

Hai là dùng phần mềm PLAXIS 3D để phân tích, đánh giá sức chịu tải của cọc khimực nước ngầm thay đổi

Do đó, vấn đề đặt ra là cần tìm phương pháp xác định sự thay đổi của mực nước ngầmcủa công trình ở khu vực Quận 2, bên cạnh đó sử dụng phần mềm PLAXIS 3D để phântích sự thay đổi của sức chịu tải cọc khi mực nước ngầm thay đổi Đó chính là lý do hìnhthành đề tài: “Quan trắc sự thay đổi của mực nước ngầm và phân tích ảnh hưởng củaviệc dâng mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc.”

Mục tiêu nghiên cứu

1 Nghiên cứu thay đổi mực nước ngầm trong đất bùn sét tại khu vực Quận 2, TP.HCMbằng: phương pháp thực nghiệm (phương pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer,phương pháp quan trắc mực nước ngầm bằng giếng Standpipe) để đánh giá sự thay đổicủa mực nước ngầm theo mùa tại khu vực quận 2

2 Đánh giá sức chịu tải cọc khi mực nước ngầm thay đổi

Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu 1, tác giả thực hiện:

Phương pháp thực nghiệm:

- Phương pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer (gọi tắt là phương pháp Piezometer)

sử dụng cảm biến GK 4500S loại tiêu chuẩn của hãng Geokon – USA để quan trắc áplực nước lỗ rỗng

- Phương pháp quan trắc bằng giếng Standpipe (gọi tắt là phương pháp Standpipe) sử dụngthước đo Yamayo WL50 – Japan nhằm xác định cao độ mực nước ngầm tự nhiên trong lớpđất bùn sét để từ đó tính toán áp lực đẩy nổi thông qua chênh lệch cột áp nước gây ra thếnăng thủy tĩnh, và theo d i sự thay đổi của mực mước ngầm theo mùa

Để thực hiện mục tiêu 3 tác giả sử dụng phần mềm PLAXIS 3D với giả thiết địa chất khôngthay đổi như mô phỏng ban đầu, thay đổi cao độ mực nước ngầm để phân tích và đánh giá.nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài “Quan trắc sự thay đổi của mực nước ngầm và phân tích ảnh hưởng của việc dângmực nước ngầm đến sức chịu tải cọc” nhằm đánh giá một cách tổng quát sức chịu tải của cọckhi mực nước ngầm thay đổi, phân tích tác động của đẩy nổi đối đến sức chịu tải cọc, đánhgiá tác hại của đẩy nổi nếu không được khai báo một cách phù hợp, từ đó cung cấp số liệu,thông tin đáng tin cậy về tác động của đẩy nổi phục vụ cho công tác thiết kế cọc trong nềnmóng một cách an toàn và tiết kiệm

Phạm vi nghiên cứu

Áp dụng cho các công trình xây dựng trong đất nền là loại bùn sét mang tính đặc trưng ở khuvực Quận 2, TP Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 1 T NG QUAN MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ

THAY Đ I MỰC NƯỚC NGẦM ĐẾN SỨC CH U TẢI C C1.1 Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước ngầm đến SứcChịu Tải Cọc

Ảnh hưởng về khả năng chịu lực của Nền Móng khi mực nước ngầm dâng cao đã được

dự báo bởi một số nhà nghiên cứu Wilkinson (1984), Simpson et al (1987) và (1989) ,Kulhawy và Beech (1987) Và các ứng sử của cọc khi có sự thay đổi của mực nước ngầmcũng được nghiên cứu bằng các phương pháp thực nghiệm bởi Armishaw và Cox, 1979;Troughton và Platis, 1989) và thử nghiệm với quy mô là mô hình (Andersen, 1990; Challa

và Poulos, 1992) Một số thống kê về ứng sử của cọc đóng được thực hiện bởi Poulos(1993)

1.2 Wilkinson (1984)

khi đưa ra một cuộc thảo luận về ảnh hưởng của mực nước ngầm dâng cao, đã chỉ rarằng ở Luân Đôn, việc tăng áp lực lỗ rỗng có thể dẫn đến mất tới 50% sức chịu tải cọc dogiảm ứng suất hữu hiệu Ông cho rằng tổn thất này có thể được khắc phục trong thiết kếbằng cách tăng tiết diện cọc để tính đến việc giảm khả năng chịu lực sau này

1.3 Armishaw và Cox (1979): Phân tích sức chịu tải cọc đóng trong đất rời khimực nước ngầm dâng cao

Armishaw và Cox (1979) đã thực hiện hàng loạt các thử nghiệm trong một tầng cát và sỏiđược đặt trên một lớp bùn và đất sét Mực nước ngầm được kiểm soát bởi các giếng quan sát,chiều cao cột nước lên tới 5m trong lớp cát và sỏi Xác định sức chịu tải dọc trục bằng cáchtheo đổi mực nước ngầm ở các vị trí khác nhau Sức chịu tại của cọc được xác định bằng cácthí nghiệm tải tĩnh

Họ phát hiện ra rằng phần trăm tổn thất khả năng chịu lực do tăng áp lực nước lỗ rỗng nhỏhơn tổn thất khả năng chịu lực do giảm ứng suất hữu hiệu

1.4 Troughton and Platis (1989): Thí nghiệm cọc với mô hình thay đổi ứng xuất hữuhiệu trên đất cát

Troughton và Platis (1989) đã nghiên cứu về một thí nghiệm cọc quy mô lớn được

thực hiện trên một cọc khoan nhồi, mũi cọc được đặt vào tầng cát

Thử nghiệm đã được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của việc đào đất thi công

tầng hầm phía trên cọc và ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước ngầm đến khả năng chịulực của cọc Cọc được bao quanh bởi các giếng hạ mực nước ngầm, trước khi thi công

đào đất, phải hạ mực nước ngầm thông qua các giếng bơm hút vì vậy ứng suất tổng sẽ

giảm theo phương thẳng đứng trong từng giai đoạn thi công đào đất tầng hầm và sau một

thời gian ngừng thi công mực nước ngầm có khuynh hướng tăng trở lại mức cân bằng

ban đầu

Mặc dù cọc không được thí nghiệm trong tầng đất sét, nhưng nó cho thấy một số tácđộng bất lợi khi mực nước ngầm dâng lên Kết quả cho thấy:

+ Khi áp lực nước lỗ rỗng tăng (ứng suất hữu hiệu giảm) sức chịu tải của cọc giảm

+ Khi cọc chịu tải trọng cố định và áp lực lỗ rỗng tăng lên, có độ lún của cọc tăng lên.1.5 Simpson et al (1987 and 1989):

Năm 1989, Hiệp hội Thông tin và Nghiên cứu Công nghiệp Xây dựng đã đưa ra một sốnghiên cứu liên quan đến tác động của mực nước ngầm dâng cao ở London (Simpson et al.,1989) Báo cáo đã đề cập đến một số yếu tố cần xem sét khi mực nước ngầm dâng cao đối vớicác loại móng nông, móng cọc, đường hầm và các công trình ngầm ở khu vực London

1.6 Một số nghiên cứu về tình trạng mực nước ngầm trên thế giới:

1.6.1 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở London:

Hình 1: Sơ đồ thay đổi mực nước ngầm ở London

Ở London, việc cung cấp nước sử dụng thông qua khai thác nước ngầm từ các tầngchứa nước sâu bên dưới thành phố Nước ngầm được khai thác thông qua các giếng chìmxuyên qua các lớp đất sét không thấm nước vào các lớp Cát chứa nước bên dưới Và việckhai thác nước đầu tiên của giếng chìm từ tầng chứa nước sâu đã diễn ra từ cuối thế kỷthứ mười tám Ban đầu các giếng ở trung tâm London gần sông Thames Sau 140 năm,cho đến khoảng thời gian của Chiến tranh thế giới thứ hai, việc khai thác nước từ tầng

chứa nước sâu tăng lên gây ra hạ thấp mực nước ngầm và mực nước ngầm đã giảm hơn65m so với trước năm 1800 Sau đó do nhiều tác động của hư hỏng giếng do ném bomtrong chiến tranh, cải tiến cơ sở hạ tầng , nhu cầu xây dựng ngành công nghiệp ở cácthành phố và các biện pháp kiểm soát, cấp phép và các Đạo luật về việc khai thác nướcnăm 1945 đã dẫn đến việc giảm lượng nước khai thác nước ngầm từ các tầng chứa nước

ở London Điều này đã dẫn đến sự gia tăng dần dần mực nước ngầm trong tầng chứanước từ mức thấp của nó vào những năm 1965 Các mức nước ngầm bên dưới trung tâmLondon tăng với tốc độ xấp xỉ 0,8m/năm; gần thành phố Liverpool đã tăng mức

1,5m/năm Các kết quả gần đây hơn (Nuttall, 1994) cho thấy rằng, ở một số khu vực nhấtđịnh, tốc độ phục hồi mực nước là 2m/năm Mặc dù một giải pháp vẫn chưa được đưa ra,nhưng có khả năng các giếng bị mất hoặc không sử dụng sẽ được tái sử dụng trở lại đểngăn chặn sự gia tăng ở mực nước ngầm bên dưới London

1.6.2 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở Tokyo:

Hình 2: Sơ đồ thay đổi mực nước ngầm ở TokyoTheo một nghiên cứu về sự thay đổi mực nước ngầm ở Tokyo của Công ty ATK chothấy trong quá trình khái thác và sử dụng, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu mực nướcngầm sẽ thay đổi, và cụ thể từ số liệu liệu quan trắc nước nước ngầm thay đổi như sau:+ Từ năm 1955 đến năm 1964 : mực nước ngầm giảm 23m, tốc độ giảm trung bình

1.6.3 Tình trạng thay đổi mực nước nước ngầm ở Đ ng Bằng Sông C u Long :

Hình 1 Biểu đồ cao độ mực nước cao nhất trạm Cần Thơ trên sông Hậu giai đoạn từ 2004 đến

năm 2018 (Nguồn: Chi cục Thủy lợi Cần Thơ)

Hiện tượng khí hậu thời tiết, thiên tai đã và đang diễn ra thất thường, phức tạp, gây ảnhhưởng thiệt hại nặng nề về người và kết cấu hạ tầng ở các quốc gia - đặc biệt là các nước khuvực Đông Á, trong đó có Việt Nam và cả vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long nói riêng Năm 2018,triều cường dâng cao kỷ lục khiến nhiều cụm dân cư, đô thị ngập sâu hơn trong nước

Sau một thời gian mực nước ngầm ở khu Đồng Bằng Sông Cửu Long suy giảm nghiêmtrọng Trong khi đó, tình trạng xâm nhập mặn, hạn hán kéo dài đã làm suy kiệt nguồn nướcngọt trong hệ thống các sông ngòi, kênh rạch, hồ chứa… ở Đồng bằng sông Cửu Long, điềunày dẫn đến nguy cơ thiếu nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt Trước tình đó một số dự ánquy hoạch dự án Xây dựng hồ chứa nước ngọt đã được triển khai, mục đích cung cấp nướcngầm cho sản xuất và sinh hoạt cho Đồng bằng sông Cửu Long, k m theo đó một số quy định

về khai thác mực nước ngầm của Chính Phủ, với các giải pháp trên trong tương lại mực nướcngầm ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long sẽ tăng trở lại

193 195

199

203 200

193 194

215

207

215 208

194 203 209 223

Hình 2 Quy hoạch dự án Xây dựng hồ chứa nước ngọt Lạc Địa, xã Phú Lễ, huyện Ba Tri (Bến

Tre)1.7 Paul Robert James Morrison (1994):

Theo một báo cáo nghiên cứu về ảnh hưởng khả năng chịu lực của cọc khi mực nước ngầmdâng cao của ông Paul Robert James Morrison tại một trường đại học London đã chỉ rằng, khimực nước nầm dâng cao thì thành phần ma sát và ứng suất theo phương đứng sẽ thay đổi, vàchúng có ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc Để đánh giá một cách chính xác hơn họ đã tiếnhành thực hiện các thí nghiệm với địa chất là đất sét ở London

Bảng 1: Thông số của mô hình thí nghiệm RW1-RW5

Bảng 2: Thông số của mô hình thí nghiệm RW6-RW11.

Bảng 3: Thông số của mô hình thí nghiệm RW12-RW16

Hình 3 Mô hình thí nghiệm.

Hình 4 Sơ đồ thí nghiệm

Sau khi lắp đặt xong mô hình, mực nước ngầm sẽ được dâng lên, chia làm 3 giai đoạn lầnlược là 30%, 60% và cuối cùng là 87% chiều dài cọc, và các đầu đo được lắp đặt và ghi lại ứngsuất tại các vị trí 50mm, 100mm, và 150mm

- Từ số liệu thí nghiệm, đưa ra một số kết luận như sau:

Bảng 4 Kết quả của thí nghiệm RW10 và RW15.

Kết luận: sức chịu tải theo thành phần ma sát thân cọc sẽ giảm trung bình 10% khi ứng suất

hữu hiệu trung bình giảm 36% trên toàn bộ chiều dài cọc

Bảng 5 Kết quả của thí nghiệm RW6 và RW7Kết luận:

+ sức chịu tải theo thành phần sức kháng mũi sẽ giảm 20% khi ứng suất hữu hiệu tại

vị trí mũi cọc giảm 39% + Sức chịu tải cọc sẽ giảm 14% khi ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng giảm

trung bình 35%

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CH U

TẢI C C.

2.1 Cơ chế hình thành sức chịu tải dọc trục

Khi cọc chịu tải trọng trên đầu cọc là P (Hình 1.5), tăng dần tải trọng, nếu độ lún tương đối củacọc lớn hơn so với độ lún tương đối của đất thì cọc có xu hướng đi xuống, xung quanh cọcxuất hiện các lực chống trượt gọi là ma sát hông, khi cọc lún đến một giá trị nào đó thì ma sáthông đạt đến giá trị cực đại Cơ chế này gọi là sự hình thành và phát triển thành phần ma sátbên Song song đó, thành phần mũi cọc bắt đầu chịu lực gọi là sức kháng mũi, khi cọc lún đếnmột giá trị nào đó thì vùng đất dưới mũi cọc dần dần đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn vàsức kháng mũi đạt đến giá trị cực hạn, nếu tiếp tục tăng P thì đất ở mũi cọc bị phá hủy, cơ chếnày gọi là sự hình thành và phát triển sức kháng mũi

Hình 5 Cơ chế hình thành sức chịu tải dọc trục2.2 Sức chịu tải theo cường độ vật liệu

RV= ( γcbγ’cbRbAb+ RsAs)trong đó:

+ Hệ số uốn dọc dựa vào độ mảnh λ = ly/d

+ γcb- hệ số kể đến việc đổ bê tông trong khoản không gian chật hẹp của hố và

ống vách, γcb = 0,85;

+ γ’cb- hệ số kể đến phương pháp thi công cọc như sau: thi công bê tông dưới

huyền phù sét, γ’cb = 0,70

2.3 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

a) Sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u, (kN), được xác định bằng công thức:

Rc,u= γc(γcqqbAb+ uΣγcffiltrong đó:

+ γc- hệ số điều kiện làm việc của cọc, γc= 1;

+ γcq- hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, lấy γcq = 0,9 cho trường

hợp dùng phương pháp đổ bê tông dưới nước;

+ Ab- diện tích tiết diện ngang mũi cọc+ u - chu vi tiết diện ngang thân cọc,+ qb- cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

b) Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

trong đó:

+ γ0- hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đấtkhi sử dụng móng cọc

+ γn- hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình

+ γk- hệ số tin cậy theo đất lấy như sau: móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trênlớp đất biến dạng lớn

2.4 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

a ) Sức chịu tải cực hạn Rc,u, (kN), của cọc theo đất nền là:

Rc,u Qb+ Qf qbAb+ u filiTrong đó

+ Ab- diện tích tiết diện ngang mũi cọc

+ u - chu vi tiết diện ngang cọc

+ Qb= q’γ,pN’qAb: cường độ sức kháng của đất rời dưới mũi cọc

+ fi αcu,i kiσ'v,ztgδi: Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớpđất thứ “i”

b ) Sức chịu tải cho phép theo chỉ tiêu cường độ của đất nền:

ở đây:

+ γ0= 1,15; γn= 1,15, tương tự như sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất;

+ γkb= 3 và γkf= 2

2.5Sức chịu tải theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

a ) Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả xuyên tĩnh:

Rc,u= qbAb+ u∑fili

trong đó:

+ qb - cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

+ u - chu vi tiết diện ngang của cọc; u = 4 x 0,3 = 1,2 m

+ fi - cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ “i”

+ q là cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình trong lớp đất thứ “i”

b ) Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả xuyên tĩnh:

Trong đó:

+ γ0= 1,15; γn= 1,15, tương tự như sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất;

+ γk= 3; với công trình vĩnh cửu, dài hạn, các kết cấu quan trọng;

2.6 Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

a ) Sức chịu tải cực hạn theo kết quả xuyên tiêu chuẩn:

Trong đó:

+ qb- cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc nằm trong đất rời

b ) Sức chịu tải cho phép theo kết quả xuyên tiêu chuẩn:

Trong đó :

γ0= 1,15; γn= 1,15, tương tự như sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất

γk= 3; với công trình vĩnh cửu, dài hạn, các kết cấu quan trọng

2.7 Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải thiết kế của cọc

Các loại sức chịu tải đã tính toán cho kết quả như sau:

- Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc: RV

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý: Rc1

- Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ: Rc2

- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tĩnh: Rc3

- Sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn: Rc4

Chọn sức chịu tải thiết kế là giá trị nhỏ nhất min( RV, Rc1,Rc2,Rc3,Rc4)

CHƯƠNG 3: QUAN TRẮC SỰ THAY Đ I MỰC NƯỚC NGẦM KHU VỰC QUẬN 23.1 Đánh Giá Sự Thay Đổi Mực Nước Ngầm Theo Mùa.

3.1.1 Phương pháp quan trắc bằng giếng Standpipe

Phương pháp quan trắc bằng giếng Standpipe (gọi tắt là phương pháp Standpipe) nhằmxác định cao độ mực nước tự nhiên trong đất để từ đó xác định cao độ mực nước ngầm vàtính toán sự thay đổi mực nước ngầm theo thời gian

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Công tác quan trắc mực nước dưới đất sử dụng giếng Standpipe nhằm theo dõi sự thayđổi mực nước dưới đất tại độ sâu lắp đặt giếng theo thời gian, từ đó chúng ta có thể tìm raqui luật thay đổi mực nước ngầm theo thời gian cũng như theo mùa

3.1.3 Biện pháp thi công lắt đặt giếng quan trắc

Khoan, lắp đặt 01 giếng quan trắc SP2 có độ sâu 9.5m Giếng sau khi lắp đặt được bảo

vệ bằng nắp khóa để tránh các vật lạ rơi vào, đảm bảo không có sự xâm nhập của nước tự

do chảy vào giếng và xây gạch xung quanh nhằm bảo vệ giếng

3.1.3.1Thiết bị lắp đặt giếng Standpipe

Máy khoan được sử dụng để thực hiện công tác khoan hiện trường là máy

XY-1A-4 (Trung Quốc) Máy được lắp đặt trên một giá đỡ bao gồm: 01 động cơ Diezen, 01 máybơm Piston, cần xan nhích và đầy đủ các dụng cụ khoan khác

Bộ dụng cụ khoan bao gồm: lưỡi khoan hợp kim và ba chóp xoay, cần khoan, đầunối chuyển tiếp Đặc tính kỹ thuật của bộ dụng cụ khoan:

- Mũi khoan hợp kim : F110mm

3.1.3.2 Quy trình lắp đặt giếng Standpipe

Bước 1: Chuẩn bị toàn bộ các thiết bị cần thiết, dung dịch khoan, kiểm tra tìnhtrạng máy móc một cách cẩn thận

Bước 2: Lắp đặt máy khoan tại vị trí được đề nghị sao cho vững chắc, ổn định

Bước 3: Lắp đặt và kết nối bộ dụng cụ khoan với cần chủ đạo và bắt đầu cho khoan

mở lỗ

Bước 4: Bắt đầu khoan và bơm nước tuần hoàn cho tới khi bộ khoan cụ xuyên vàođất đá tới độ sâu cần lắp đặt giếng quan trắc Người thợ khoan phải điều chỉnh tốc độkhoan sao cho phù hợp với từng địa tầng

Bước 5:Tiến hành thổi rửa đáy hố khoan;

Bước 6: Tiến hành đổ chậm cát sạch (kích thước hạt từ 0.425mm đến 0.825mm)

và sỏi (kích thước sỏi từ 2 – 5 mm) vào đáy giếng quan trắc Bề dày lớp cát sỏi tối thiếu:0.5 m Hạ ống (bao gồm ống lắng, ống lọc, và ống chống) đến độ sâu cần quan trắc Phầnống chống được lắp đặt cách mặt đất hiện hữu 0.5 m nhằm tránh sự xâm nhập nước bề mặt

Bước 7: Tiến hành thả cát và sạn sỏi (kích thước sỏi 2-3 mm) vào giếng (phần giữađất và phần ống) từ đáy giếng đến độ sâu cách đỉnh ống lọc: 0.5 m Sau đó tiến hành thảbentonite được vo viên và hong khô gió, có kích thước 12.7 mm

Bước 8: Tiến hành trám thành giếng bằng hỗn hợp vữa bentonite đến mặt đất hiệnhữu

Bước 9: Tiến hành bơm hút nước bên trong ống đo cho đến khi nước trong

Bước 10: Lắp đặt hộp bảo vệ miệng giếng

Hình 6 Cấu tạo giếng quan trắc mực nước ngầm3.1.4 Thiết bị quan trắc cao độ mực nước ngầm

Sử dụng thước đo mực nước ngầm Yamayo WL50 – Nhật Bản, độ chia mặt thước 1cm,

sử dụng đầu đo Stainless đường kính 19mm

`Hình 7 Thước đo mực nước ngầm Yamayo WL503.1.5 Các thông số cần xác định để tính toán

Cao độ đỉnh giếng quan trắc

Cao độ mặt đất tự nhiên

Số đọc trên thiết bị

3.2) Đánh Giá Sự Thay Đổi Mực Nước Ngầm Kế Bờ Sông Do Ảnh Hưởng Của ThủyTriều

3.2.1 Thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF (Ground Water Flow)

Để xác định được hướng dịch chuyển (hướng dòng chảy) và vận tốc của nước ngầm

có thể gây sụp đổ hố đào trong quá trình thi công hố đào sâu, đặc biệt trong các vấn đề liênquan khuyết tán chất ô nhiễm trong môi trường nước dưới đất Công Ty ATK đã nghiêngcứu và chế tạo ra thiết bị đo lưu lượng của mực nước ngầm GWF

Hình 8 Thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF3.2.2 Cấu tạo thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWF (Ground Water Flow)

Hình 9 Cấu tạo thiết bị đo lưu lượng mực nước ngầm GWFĐầu dò này phát hiện sự thay đổi của điện trở cụ thể trong một không gian hạn chế củađầu dò Không gian này được gọi là phần điện cực và chứa 13 điện cực; 12 trong số đóđược đặt theo hướng xuyên tâm trên chu vi của một vòng tròn có đường kính (30 - 60mm),

và một điện cực ở trung tâm

Trong không gian này, dung dịch nước cất – được xem là chất đánh dấu (có điện trởđược điều chỉnh lớn hơn nước ngầm) được đặt vào trong đường ống của điện cực trungtâm Khi nước ngầm chảy vào phần điện cực, các phép đo liên tục được thực hiện trong

mỗi 12 bộ điện cực cho các thay đổi điện trở cụ thể xảy ra trong quá trình thay thế dungdịch đánh dấu bằng dòng nước ngầm Sự thay đổi điện trở cụ thể theo thời gian được pháthiện là sự khác biệt về điện thế (ΔV) giữa điện cực trung tâm và mỗi 12 điện cực xungquanh bằng bộ ghi dữ liệu.

3.2.3 Phân tích dữ liệu

Đối với phân tích dữ liệu, chất đánh dấu ban đầu được đặt vào điện cực hình trụ đượcvận chuyển với dòng nước ngầm giữa khoảng cách Δx từ điện cực trung tâm (trong đóΔV=0) đến các điện cực xung quanh bằng quá trình phân tán Về nguyên tắc, ΔV trở nêncực đại khi chùm vết của chất đánh dấu nằm ở trung tâm của Δx (Hình 3)

Do đó, đối với dòng chảy tầng, tốc độ dòng trung bình trong phần điện cực được tínhtheo phương trình sau đây:

Vo= Δx / (2Δt)Trong đó:

Volà vận tốc trong phần điện cực

Δx là khoảng cách giữa điện cực trung tâm và các điện cực xung quanh

Δt là thời gian mà ΔV trở nên cực đại3.2.4 Kết quả quan trắc thực tế tại TP.HCM

Thí nghiệm quan trắc được thực hiện bởi chuyên gia Mr Tsuyoshi Shiga vào cuốitháng 5 năm 2019, giai đoạn đầu của mùa mưa, Địa điểm tại quận 1, cách sông Sài Gòn200m

Hình 10 Vị trí quan trắc lưu lượng mực nước ngầm GWFMực nước ngầm có thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi thủy triều của sông Sài Gòn.Trước khi tiến hành đo bằng máy đo GWF, mực nước ngầm tại lỗ khoan được ghi lại liêntục bằng đồng hồ đo áp suất trong 3 ngày Kết quả cho thấy mực nước ngầm thay đổitheo chu kỳ giống như sự thay đổi thủy triều của sông Sài Gòn Sự dao động của mựcnước ngầm khi quan trắc trong lỗ khoan là 0,86 m trong khi đó sự dao động của mựcnước trên sông Sài Gòn là 3 mét Và chu kỳ dao động của thủy triều trong lỗ khoan

sẽ trễ hơn chu kỳ dao động thủy triều trên sông Sài Gòn là khoảng 1,5 giờ

3.3) Đánh Giá Sự Dâng Lên Của Mực Nước Ngầm Sau Một Thời Gian Hạ Xuống (sau 1thời gian ngừng thi công)

3.3.1 Phương pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer

Phương pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer (gọi tắt là phương pháp Piezometer)nhằm xác định trực tiếp áp lực đẩy nổi của nước tự do trong lớp đất bùn sét tại vị trí thínghiệm

3.3.2 Nguyên lý hoạt động

Sử dụng đầu đo GK 4500S của hãng Geokon – USA làm dụng cụ chính để thực hiệncông tác quan trắc trực tiếp áp lực đẩy nổi của nước

Hình 11 Đầu đo Geokon GK-4500SThông số kỹ thuật của đầu đo GK4500S:

Bảng 6 Thông số kỹ thuật đầu đoĐầu đo sử dụng một màng chắn áp lực (diaphragm) gắn với một dây rung (vibratingwire) Áp lực nước tác động vào mặt ngoài của màng chắn này gây nên dịch chuyển củatấm màng và làm thay đổi sức căng cũng như tần số của dây rung Sự thay đổi này sẽ đượctruyền đến đầu đọc để ghi nhận thông tin Một lớp đá thấm được gắn vào đầu đầu đo đểchỉ cho phép dòng nước đi qua và ngăn cản các hạt đất đi vào bên trong

Hình 12 Phương pháp kiểm tra chất lượng đầu đoBước 1: Kết nối đầu đo GK-4500S vào đầu đọc GK-404, đặt đầu đo trong môitrường không khí có nhiệt độ bình thường Quan sát các số đọc trong đầu đọc đạt giá trị ổnđịnh trong thời gian tối thiểu là 15 phút

Bước 2: Ghi lại giá trị thu được trên đầu đọc: piezometer reading (R0) vàtemperature (T0).

Bước 3: Kiểm tra các giá trị này có trùng khớp với giá trị được cung cấp trong giấyhiệu chuẩn (calibration report) của nhà sản xuất Geokon hay không

3.3.3 Bảo hòa đầu đo

Khi đầu đo được hạ xuống nước, áp lực nước sẽ ép vào bộ lọc ở đầu đầu đo, nén khôngkhí trong không gian giữa đá lọc và màng ngăn Sau một thời gian, không khí này sẽ hòatan vào nước, làm đầy bộ lọc và không gian bên trên hoàn toàn bằng nước Do đó, để cóđược kế quả chính xác, cần bảo hòa đầu đo trước khi lắp đặt

Để đẩy nhanh quá trình bảo hòa, có thể tháo bộ lọc ra khỏi đầu đo và ngâm cả đầu đocùng bộ lọc trong chậu nước khoảng 5 – 10 phút Phải đảm bảo nước lấp đầy khoảng trốngphía trên màng chắn Sau đó lắp bộ lọc vào đầu đo và lấy chúng ra khỏi chậu nước

3.3.4 Lắp đặt thiết bị vào giếng khoan

Hạ đầu đo sau khi được bảo hòa hoàn toàn vào giếng khoan đến độ sâu thí nghiệm và

cố định dây cáp để ngăn đầu đo dịch chuyển sâu hơn vào giếng

Hình 13 Sơ đồ bố trí đầu đo3.3.5 Ghi nhận kết quả đo

Sử dụng đầu đọc GK-404 để trích xuất dữ liệu Đầu đọc được kết nối với đầu đo thôngqua dây kết nối Lemo

Hình 14 Dây kết nối Lemo Hình 15 Đầu đọc GK-404

G : là hệ số hiệu chuẩn tuyến tính (Linear Gage Factor) của thiết bị

trên 1 đơn vị đo tính bằng (kPa/digit);

K : là hệ số điều chỉnh nhiệt độ (Thermal Factor) tính bằng kPa/0C;R0 : số đọc “Initial Zero Reading” được cung cấp trong giấy

Certificate of Quality & Conformity bởi nhà sản xuất;

T0 : số đọc “Initial Zero Temperature” được cung cấp trong giấy

Certificate of Quality & Conformity bởi nhà sản xuất;

R1 : Số đọc tần số trên đầu đọc GK – 404 tại thời điểm đo;

T1 : Số đọc nhiệt độ trên đầu đọc GK – 404 tại thời điểm đo;