| Ung suất thăng đứng gia tăng do tải trong công trình gây ra ở giữa lớp đấtC: Chỉ sô nở Cc Chỉ sô nén€o Hệ sô rồng ban đâu của lớp dat sétCụ Chỉ sô nén thứ cấp chỉ số nén từ biéntp s |
TINH CAP THIET CUA DE TÀI
Theo huy hoạch hiện tại, Tp.HCM đến năm 2025 sẽ phat trién theo hưởng da tam với trung tâm tông hợp tai khu vực not thánh cô và các khu đô thị vệ tinh, theo bốn hướng: Bắc, Đông, Tây, Nam, Năm gọn tại huyện Bình Chánh có điện tích hơn 300ha, theo huy hoạch khu đô thị Sing Việt sẽ phát triển với những cụm nhà ở, trung tâm thương mại, hành chính lớn nhằm thay đổi bộ mặt đô thị tại phía tây TP.HCM.
Thành phố Hỗ Chí Minh thuộc châu thổ sông Sai Gòn, với đặc thù lớp bùn sét bão hòa nước có bê dày lên đến 30m phân bố dọc các quận, huyện ven sông Sài Gòn từ quận Bình Thạnh đến huyện Cần Giờ Các công trình đường nếu đắp trực tiếp trên nền này trong quá trình thi công và sử dụng rat dé mất 6n đỉnh, đồng thời có độ lún rat lớn Quá trình lún kéo dài đến hàng chục năm gây hư hại đến kết cau áo đường, hệ thông hạ tầng gây thiệt hại rất lớn đến kinh tế cho việc sửa chữa Mặt đường xuống cấp làm giảm chất lượng giao thông, thậm chí gây tai nạn ảnh hưởng đến tính mạng con người.
Tọa lạc tại xã Lê Minh Xuân — huyện Bình Chánh, khu tái định cư Sing Việt với diện tích hơn 60ha là phần khởi đầu của khu đô thị Sing Việt Với hệ thống ha tang, giao thông rộng lớn được xây dựng trên nên dat là phù sa mới, thành phan chủ yếu là sét, bùn sét, trộn lẫn nhiều tạp chất hữu cơ, thường có màu đen, xám đen Sức chịu tải của nên đất thấp, nhỏ hơn 70kN/m2 Vấn đề cấp thiết đặt ra cho dự án là tìm ra phương án xử lý nên thích hợp, hiệu quả về kinh tế đảm bảo chất lượng, tuổi thọ hệ thông ha tầng khu tái định cư nói riêng và xa hơn là làm tài liệu thiết kế tham khảo cho toàn khu đô thi Sing Việt.
Trong điều kiện thi công thực tế ở Việt Nam, có một số nhóm phương án xử lý nên đảm bảo yêu câu khai thác như sau:
* Nhóm phương pháp gia cường nền như cọc cát, cọc xi măng đất CDM, công nghệ phut vữa Jet grouting Các biện pháp này không cần gia tải và chờ lún, day nhanh được tiễn độ, tuy nhiên chi phí rất cao. tải trước kết hợp giếng cát, gia tải trước kết hợp bắc thấm, bơm hút chân không kết hợp bắc thắm.
Với nhiều đặc điểm dự án khu tái định cứ như sau: v_ Hệ thống giao thông theo quy định là cấp “đường nội bộ”, cấp công trình: Cấp
Y Chiều dày lớp đất bùn sét yếu từ 6.5m đến 10m trong khu tái định cư.
*_ Dự án bao gồm công tác san lap cát có thé luân chuyển cho quá trình gia tải đường.
Từ những nguyên nhân trên, phương pháp gia tải trước kết hợp bắc thắm sẽ có nhiều ưu điểm, phù hợp với khu vực này như: PVD tận dụng tính thắm trong đất sét theo phương ngang cao hơn phương đứng dé tăng độ cô kết và tăng độ ôn định của đất yếu.
Tận dụng cát san lap dé gia tải Ngoài ra, bắc thâm được sử dụng rộng rãi vì thi công nhanh (tốc độ cắm khoảng 150-600mm/s, cơ giới hóa cao, thân thiện với môi trường).
Tuy nhiên phương pháp này còn tôn tại nhiều vẫn đề về mặt thiết kế như:
- _ Việc tính toán thiết kế bắc thấm theo phương pháp giải tích mất nhiều thời gian và khó khăn trong việc ước lượng thời gian xử lý theo thời gian.
- Phuong pháp mô phỏng nên đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp bắc thâm ở Việt Nam còn nhiêu hạn chê và chưa phô biên.
- Phai phân tích số liệu quan trắc dé dự đoán độ lún 6n định của nên, độ lún theo thời gian trong quá trình thi công và đưa nền vào khai thác.
- _ Phải tính toán độ ôn định của nên trong quá trình dap từ đó điều chỉnh chiều cao đắp, chiều dài bắc thắm cho phù hợp.
- Sơ đồ bồ trí và chiều dai bắc thâm tối ưu.
Trong phạm vi bài luận văn này, tác giả sẽ so sánh, phân tích kết quả tính toán theo phương pháp giải tích, một số phương pháp mô phỏng phan tử hữu han cùng với kết quả quan trắc thực té của đường Số 2 thuộc khu tái định cư Qua đó đưa ra những nhận hợp nhất cho khu vực, từ đó nhân bản thành tư liệu thiết kế cho các phân còn lại rất lớn của dự án.
MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU
KHAI NIEM VE DAT YEU
Dat yếu là loại đất có sức chống cắt bé, tinh nén lún cao Do đó, công trình nền đường nếu đắp trực tiếp lên đất loại này nếu không có biện pháp xử lý sẽ gây ra hiện tượng mat 6n định, độ lún lớn và kéo dài gây hư hại lớp kết cầu áo đường.
Dựa vào nguyên nhân hình thành hoặc trạng thái cơ lý tự nhiên, đất yếu được phân loại như sau (22TCN262-2000 Tiêu chuẩn thiết kế - Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô dap trên đất yếu) [1].
1.1.1 Theo nguôn gốc hình thành:
Thường là sét hoặc á sét tram tích trong nước ở ven biên, vùng vịnh, dam ho, đông băng tam giác châu; loại này có thê lân hữu cơ trong quá trình trầm tích (hàm lượng có thê lên đên 10-12%) nên có thê có màu nâu đen, xám đen và có
Cac dac trung vat ly:
- D6 am ở trạng thái tự nhiên gần bang hoặc cao hơn giới hạn chảy.
- _ Hệ số rỗng lớn: séte > I.5, á sét e > 1.
Các đặc trưng cơ học:
- Luc dính C theo kết quả cắt nhanh không thoát nước từ 15 kN/mŸ trở xuông, góc nội ma sát @ từ 0° đên 10°.
- Luc dính từ kết quả cắt cánh hiện trường (in situ vane shear test) Cụ < 35 kN/m“. s%* Neuon oóc hitu cơ:
Thường hình thành từ đầm lay, nơi nước tích đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loài thực vật phát triển , thối rita và phân hủy tạo ra thành phân thành các tên đất sau:
- Luong hữu cơ có từ 20-30%: Dat nhiễm than bùn;
- Luong hữu cơ có từ 30-60%: Dat than bùn;
- Luong hữu cơ trên 60%: Than bùn.
1.1.2 Theo trạng thái cơ lý tự nhiên của đất yếu.
% Dát yếu loại sét vò ú sét được phân loại theo độ sét:
Trong đó: W, We, Wi lần lượt là độ âm tự nhiên, giới hạn dẻo và giới hạn nhão của đất yếu.
- Nếu l_> 1 thì được gọi là bùn sét (đất yếu ở trạng thái chảy).
- - Nếu 0.75 < Ir< 1 là đất yếu dẻo chảy.
Về trạng thái tự nhiên, đất đầm lầy được phân thành 3 loại:
- Loại I: Loại có độ sệt 6n định; thuộc loại này nếu vách đất đào thăng đứng sâu 1m trong chúng vẫn duy tri được 6n định trong 1-2 ngày;
- - Loại II: Loại có độ sệt không ôn định; loại nay không đạt tiêu chuẩn loại I nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy;
- _ Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.
GIỚI THIỆU VE PHƯƠNG PHAP BÁC THÁM KET HỢP GIA TAI TRƯỚC
Các công trình hạ tầng hạ tầng nói chung và đường ô tô nói riêng không thể đắp trực tiếp lên nền đất yếu mà không có biện pháp xử lý phù hợp Với đặc điểm lớp đất yếu với chiều dày lớn (> 6m), độ lún cô kết do tải công trình gây ra lớn và kéo dài hàng nhiều năm gây hư hại cho mặt đường. được phát triển và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên toàn thế giới Các công trình tiêu biểu như: Đường dẫn vào cầu Mỹ Thuận, cầu Phú Mỹ, cầu Cần Thơ, đại lộ Đông-Tây, cao tốc thành phố Hồ Chí Minh — Trung Luong, Long Thanh — Dau Giây
Nguyên lý của phương pháp xử lý nền đất yêu băng PVD kết hợp với gia tải trước là giảm cự ly thoát nước theo phương đứng của lớp đất sang chủ yếu theo phương ngang.
Sau khi thi công, khoảng cách căm bắc thấm dao động từ 1.2m dến 3m khoảng cách này nhỏ hon rất nhiều so với bé dày lớp đất yếu (6~10m) Mặc khác trong một lớp đất, khả năng thoát nước theo phương ngang lớn hơn nhiều so với phương đứng (2 đến 5 lần) Vì vậy, với cự ly ngăn và khả năng thoát nước tốt, các hạt nước thoát ra chủ yếu theo phương ngang đến bắc thâm Với cấu tạo bởi lớp vải địa kỹ thuật bao boc, bảo vệ các bản có rãnh thoát nước băng vật liệu tổng hợp bên trong (Polyester, Polypropylene, PE hay PP), bắc thắm trở thành đường dẫn thoát nước tự do theo phương đứng vào tang cát đệm hoặc bản thoát nước ngang Qua đó, quá trình cố kết thầm được đây nhanh hơn rat nhiêu.
Ngoài ra, với công nghệ sản xuât hiện đại ngày nay, bâc thâm còn mang lại nhiêu ưu diém như ôn định về mặt chat lượng, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, thiệt bị thi công đơn giản và tốc độ thi công nhanh (150-600mm/s, Rixner et al 1986).
LETT Yel TTLt} | is} |} | | J1 | | 1ơ” | x Lt | J2 | | j LTT Tel TT || || ist | | Be een Geen ROU BL Tl LT TT qel UT]Lt} | is} | | ee
Hình 1 1 Biện pháp xử lý nên bằng bac thẩm kết hợp với gia tải trước.
Bắc thâm đầu tiên được làm bằng toàn bộ giấy các tông tại Thụy Điển và được biết đến như bắc thắm các tong, nhưng loại bắc thắm này nhanh chóng bị hư hại do áp lực đất và hệ số thắm của nó thấp Vào năm 1972, Oleg Wager — cộng sự cua Kjellman,giới thiệu một loại bắc thắm mới có lõi bằng nhựa tổng hợp bao quanh bởi giấy thấm,gọi là Geodrain Geodrain sau đó được sử dung rộng rãi, đặc biệt là ở Chau Au và NhậtBản Sau đó một loại bắc thắm khác có tên là Aliddrain được sử dụng ở Mỹ vào giữa cuối thập niên 70 và ngày càng phát triển Các nghiên cứu về giải pháp xử lý đất yếu bang bắc thâm cho các công trình đường cao tốc ở Bangkok Thái Lan, đường cao tốc ởMalaysia, sân bay Changi Singapore, sân bay Kobe của Nhat, cho thay sử dụng phương pháp này rất hiệu qua Bắc thấm sử dụng tại Việt Nam vào thập niên 90 Ngày nay bắc thấm mà chúng ta sử dụng được sản xuất bang loại vật liệu tổng hợp(Geosynthetics), bảo vệ môi trường Hàng trăm loại bắc thắm có mặt trên thị trường.
BÁC THÁM
Với công nghệ sản xuất hiện nay, bắc thắm cấu tạo bởi 2 phan: o Phan lõi làm chủ yếu từ vật liệu tổng hợp (Polyester, Polypropylene, PE hay PP).
Với hình dạng rãnh khác nhau như hình chữ nhật, hình thang hay hình nêm Lõi có công dụng chống biến dạng dưới áp lực ngang của đất nền làm giảm tiết diện dẫn đến giảm khả năng thoát nước Đồng thời lõi còn tạo rãnh thoát nước tự do phương đứng, thu các phần tử nước thoát theo phương ngang từ đất yếu. o Phần vỏ bao bên ngoài được sản xuất từ vải địa kỹ thuật dệt hoặc không dệt, có chức năng chịu lực, bảo vệ phân lõi trong quá trình thi công và chờ cố kết Bên cạnh đó vỏ còn đóng vai trò màng lọc cho phép nước chảy vào trong nhưng vẫn ngăn được các hạt sét mịn gây tắt ngẽn làm giảm khả năng thoát nước. dạng hình chữ nhật
(2) Lõi dạng hình chữ nhật
Việc lựa chọn loại bắc thấm có thông sỐ kỹ thuật phù hợp đóng vai trò chủ đạo quyết định thành công của phương pháp Chất lượng kỹ thuật của bắc thắm phải đảm bảo bắc thắm làm việc đúng với thiết kế cho tới khi đạt 90% độ cố kết của đất yếu.
Với vỏ lọc cần một số đặc trưng sau: o Hệ số thâm của vỏ lọc phải cao hơn hệ số thấm của lõi dé dam bảo bắc thắm đạt được yêu cầu thoát nước. o Vỏ lọc phải cản được các hạt sét mịn tránh ngăn cản gây tắc nghén giảm khả năng của lõi bắc thấm. o Hệ số thấm của vỏ cũng không được quá cao là nguyên nhân gây ra hiện tượng xói, cuốn trôi gây xáo trộn đất xung quanh PVD. o Các đặc tính này phải được duy trì suốt quá trình chờ có kết đạt 90%.
Với phan lõi, thông số quan trọng nhất là khả năng thoát nước của bac thấm trên một don vi gradient thủy lực qu, hệ số này càng cao sẽ cho phép bắc thắm vận chuyền càng nhiều nước góp phan day nhanh quá trình cố kết. qy —T~ (1.2)
Trong đó: qằ: Kha năng thoỏt nước của bắc thắm trờn một đơn vị gradient (mẺ/s) Q: Lưu lượng thoát nước (m?/s) i: gradient thủy lực
Hiện nay quy trình, quy phạm đã quy định rất rõ về lý thuyết tính toán và xử lý nên đất yếu bang bắc thâm, sau đây tác giả xin tóm tắt các van dé cơ bản dé phục vụ tính toán như sau ( TCVN 9355-2013) [3]:
Bang 1 1 Tiêu chí kỹ thuật tối thiểu của bắc thấm đứng (PVD) - TCVN 9355-2013
Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử
Lực kéo đứt, kN, lớn hơn 16) ASTM D4595 Độ giãn dai tại luc kéo đút, %, lớn hon 20} ASTM D4595 Độ giãn dài khi kéo giật với lực 0.5kN,
Kha năng thoát nước tai áp luc 10kPa tai gradient thủy lực i=0.5, mẺ/s (từ 80 đến 140)x10°} ASTM D4716
Khả năng thoát nước tại áp lực 300 kPa tại gradient thủy lực i=0.5, mẺ/s
Lực xé rách hình thang, N, lớn hơn 100 TCVN 8871-2
Ap lực kháng buc, kPa, lớn hon 900 | TCVN 8871-5
Luc khang xuyén thung thanh, N, lon 100 | TCVN 8871-4 hon
Hệ số thâm, m/s, không nhỏ hon 1.4x104| ASTM D4491 nich thước 16 biêu kiên, mm, không lớn 0.075 TCVN 8871-6
Bắc thấm được bố trí với 2 dạng: lưới ô vuông hoặc lưới tam giác cân.
Vùng anh hưởng thoát nước của bắc tham phụ thuộc vào cách bố trí: D = 1.05S với lưới tam giác cân và D = 1.138 với lưới ô vuông [4] Do vây, bố trí lưới tam giác sẽ tạo ra cự ly thoát nước ngăn hơn tuy nhiên việc thi công bắc thấm sẽ phức tap.
_ Ss PVD ¿ PVD ! TT ơ Ty" ""” T
Ol ae ems ain me = ee TA NON s =
Hình 1 6 Bố trí bắc thẩm.
VAT LIEU THOÁT NƯỚC NGANG
Vật liệu thoát nước đệm cát, với chức năng chính là thoát nước, đồng thời cũng tạo nên sự phân bô của ứng suât lên dat nên và tăng cường độ chông cat của nên dat yêu.
- Thanh phan hạt tốt nhất (theo tài liệu Mỹ) là 60% hat thô, 40% hạt trung: theo TCXD245:2000: cỡ hạt lớn hơn 0.5mm chiếm 50%, cỡ hạt nhỏ hơn 0.14mm không quá 10%, hàm lượng hữu cơ không quá 5%.
- Tong chiều dày đệm cát trung bình thông thường là 1.5m, bao gồm chiều dày tính toán khoảng Im cộng thêm 0.5m cát bị xâm nhập bùn.
- _ Khi nén đất yếu ở trạng thái dẻo nhão, có khả năng nhiễm ban lớp đệm cát trực tiếp bên trên đầu bac thâm thi dùng vải địa kỹ thuật để ngăn cách giữa lớp đất yếu và lớp đệm cát Khi đó chiều dày đệm cát chi can tối thiểu 0.5m và lớn hơn độ lún dự báo.
Có thể sử dụng bản thoát nước ngang (PHD) thay thế cho vật liệu cát thoát nước.
Lúc này bản thoát nước được bố trí với khoảng cách, bề rộng và bề dày đảm bảo khả năng thoát nước không nhỏ hơn khả năng thoát nước của lớp cát thoát nước.
Hình 1 7 Bán thoát nước ngang.
Một so yêu cau đặc tính toi thiêu của bản thoát nước ngang như sau:
Bảng 1 2 Tiêu chí kỹ thuật tối thiểu của bắc thấm ngang (PHD) - TCVN 9355-2013 hơn
Tên chỉ tiêu Mức Phương pháp thử
Vo ban thoát nước ngang
Chiêu dày, mm, không nhỏ hon 8 TCVN 8220 Chiêu rộng, mm, không nhỏ hon 200 | ASTM D374
Do giãn dài tai lực kéo đứt, %, không 25 ASTM D4595 lớn hơn
Kha năng chịu nén, kPa, lớn hon 250 ASTM D1621
Kha năng thoát nước tại áp luc 100 kPa ` Ặ 6 tai gradient thủy lực I = 0.5, m`/s (từ 80 dén 140)x10 ASTM D4716
Vo loc ban thoát nước ngang Luc kéo giat, N, lon hon 250 TCVN 8871-1
Ap lực kháng buc, kPa, lớn hon 900 | TCVN 8871-5 wwe kháng xuyên thủng thanh, N, lớn 100 | TCVNS871-4 on
Hệ số thâm, m/s, không nhỏ hon 1.4x104| ASTM D4491
Kích thước lô biêu kiên, mm, không lớn 0.075 TCVN 8871-6
TRINH TU THI CÔNG
Bắc tham được đưa vào dat băng hệ thống câu có lắp kiếm căm vận hành thông qua hệ thống kích thủy lực Cường độ của kích thủy lực được chọn vừa phải đủ để căm bắc thâm đến độ sâu thiết kế, đồng thời không được quá lớn hạn chế làm xáo trộn khu vực đất xung quanh.
Hình 1 9 May cam bác thấm.
Kiếm căm bắc thắm có các dạng hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật và hình thoi Theo Bo et al 2003 [5], kiếm căm hình thoi giảm thiểu độ xáo trôn của đất trong quá trình thi công.
Trong quá trình thi công, đầu bac tham được neo vào ban neo Việc neo có tác dụng giữ bắc thâm không bị tuột trong quá trình thi công đồng thời ngăn đất đi vào lõi kiếm gây lực ép không mong muốn vào bắc thắm.
Hình 1 10 Bản neo bắc thẩm.
(http:/www.americandrainagesystems.com/wick_drain_installation.htm)
Các bước cơ bản để thi công xử lý nền theo phương pháp gia tải trước kết hợp bắc thấm:
Bang 1 3 Trình tự thi công bac thấm.
STT Cách thức thực hiện Hình anh minh họa
Thi công lớp cát tạo mặt bằng thi công
Thi cống căm hàng bắc thâm đứng 3 | thứ 1, cắt bac dư một đoạn theo tính toán trước
Thi công căm hàng bắc thâm đứng 4 | thứ 2, cắt bắc dư một đoạn theo tính toán trước
Thi cống căm hàng bắc thâm đứng 5 | thứ 3, cắt bac dư một đoạn theo tính toán trước
Thi công căm hàng bắc thâm đứng thứ 4, cắt bắc dư một đoạn theo tính toán trước
Gấp hàng bắc thắm đứng gân vị trí dự kiến đặt bắc thắm ngang nhất về phía bắc thấm ngang
Gấp hàng bắc thắm đứng gân vị trí dự kiến đặt bắc thắm ngang nhất còn lại (đối xứng) về phía bắc thâm ngang
Tiếp tục gấp hàng bắc tham đứng gan vị trí dự kiến đặt bác tham ngang thứ hai còn lại về phía bắc thâm ngang
Trải bắc thấm ngang vuông góc với bắc thâm đứng vừa gấp đè lên vị trí tiếp giáp giữa 4 bắc thắm va tiến hành liên kết giữ bắc thấm đứng bởi bắc thắm ngang
II Đắp lớp vật liệu nên đường
Dap gia tải cho đất có kết day 2 nước trong các lỗ rỗng theo bắc thấm đứng và bac thấm ngang thoát ra ngoài nên đường
Tạo rãnh thoát nước dọc theo
13 | taluy nền đắp và thoát ra hệ thong thoát nước chung.
NHẬN XÉT CHƯƠNG 1
Ra đời từ những năm 1950, phương pháp xử lý nên bang bắc thâm kết hợp với gia tai trước dén ngày hôm nay dân trở nên hoàn thiện và sử dụng một cách rộng rãi.
Ngoài ra, việc sử dung bac thâm còn mang lại nhiêu ưu điêm như bảo vệ môi trường, thi công nhanh, giá thành vật liệu rẻ và nguồn cung cap vật liệu ôn định
Với nguyên lý làm việc đây nhanh quá trình cô kêt của đât yêu thông qua chuyên hướng thoát nước chủ yếu từ phương đứng thành phương ngang Để phương pháp trở nên hiệu quả này đòi hỏi phải lựa chon chỉ tiêu vật liệu và công nghệ thi công thích hợp.
CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN BÁC THẤM
ĐỘ LUN DO GIA TAI TRƯỚC
Khi chịu tác dung của tải ngoài, khối đất bị nén lại và thay đổi thể tích theo thời gian Các nguyên nhân gây ra biến dạng như sau:
- Biến dạng của các hạt đất:
- Su sắp xếp lại kết cầu khung hat:
- _ Nước hoặc khí thoát ra từ các lỗ rỗng.
Tổng độ lún do gia tải gồm các thành phan sau đây:
S¡: độ lún tức thời do tính đàn hồi của đất nên;
Se(: độ lún cô kết sơ cap;
S;(t): độ lún cố kết thứ cấp.
Khi mặt đất chịu tải trong gia tải nước trong đất chưa kịp thoát ra, đất biến dạng như vật thé dan hồi (tải trọng đắp lớn gây đấy troi ngang đất yếu). Để xác định độ lún tức thời, phương trình dùng để ước lượng lún đàn hồi của móng dạng hình chữa nhật dựa trên lý thuyết bán không gian dan hồi của Boussinesd trên giả thiệt móng mêm chong đỡ trên nên đông nhat có chiêu sâu vô hạn như sau [6]:
Trong đó: v: hệ sô poIsson của đât;
Bs: hệ số hình dáng (1.06 với hình vuông 30x30m2);
A’ : Diện tích có hiệu của mong; q: Cường độ tải trọng ngoài.
Es: Mô đun young của đất.
2.1.2 Độ lún cô kết sơ cấp:
Ap luc gia tải ban đầu truyền toàn bộ lên nước lỗ rỗng và can thời gian để thoát ra.
Khung hat sẽ dan tiếp nhận áp lực này khi nước lỗ rỗng từ từ thoát ra Phần rỗng trong đất sẽ giảm thể tích tương ứng theo thời gian.
Terzaghi (1925) [7] đã đưa ra phương pháp tính cho lún cố kết sơ cấp như sau:
S.(t)=H C log Om © log Oot SP (2.3)
Go: ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân ở giữa lớp dat;
O’vm! ứng suất cô kết trước;
Ap: Ứng suất thăng đứng gia tăng do tải trọng công trình gây ra ở giữa lớp đất;
H: Bè dày lớp đất yếu;
Co: Chỉ số nén; eo: Hệ sô rong ban dau của lớp dat sét.
Cc e Cr] L ° wee ?_ Đường nén lại 4
! a Ị nguyên thu l I h iil \ C2) "TT" ơ1-~~ Ê y y hae h I \ we re I $ se
1 Đường noma! \ “IN én lại eer # h iy ~~ ; ~ Ơi 62 Op logo Ơi 02 ~# logo
Hình 2 1 Biểu đồ đường nén lún e-loge.
2.1.3 Độ lún thứ cấp: Độ lún cô kết thứ cấp xảy ra sau khi kết thúc có kết sơ cấp, do biến dạng của bản thân khung hạt đất.
Ca: Chỉ số nén thứ cấp (chỉ số nén từ biến); t: thời điểm tính lún sơ cấp; tp: thời điểm khi kết thúc cỗ kết sơ cấp.
CƠ SỞ LÝ THUYET CHO BÀI TOÁN CÓ KET THẤM
2.2.1 Các giả thiết cơ bản của bài toán cô kết:
Cố kết là một quá trình phụ thuộc vào thời gian trong đó đất bão hòa thay đối thé tích nước trong lỗ rỗng tương ứng với tải trọng tác động Quá trình này kết hợp với sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng Ban đầu tải trọng do nước gánh đỡ, sau khi áp lực nước lỗ rỗng tiêu tán hết thì phân tải trọng bên trên sẽ do khung hạt đất gánh đỡ tương ứng với ứng suât có hiệu.
Năm 1925, Terzaghi [7] đã trình bày lý thuyết dựa trên mô hình thể hiện đánh giá cô kết sơ cấp Terzaghi đã đưa ra giả thiết sau dé phát triển lý thuyết cố kết 1 trục:
- - Đất bão hòa nước, đồng nhất và đăng hướng;
- Hạt đất và nước lỗ rỗng không bị nén;
- Tinh nén lún và dòng chảy của nước trong lỗ rỗng là 1 chiều theo phương đứng;
- _ Biến dạng 1a tương đối nhỏ;
- _ Định luật Darcy mô tả dòng chảy của nước trong đất Định luật được tổng quát hóa trong môi trường thấm không đăng hướng:
- _ Những đặc trưng của đất như: my, ky, cy vẫn giữ hăng số trong quá trình có kết;
- _ Có mỗi quan hệ không phụ thuộc vào thời gian giữa hệ số rỗng e và ứng suất có hiệu ứ y
Liên quan đền giả thiệt trên, có một sô hạn chê trong mồ hình Terzaghi so với thực
- inh luật Darcy chỉ áp dụng đối với độ dốc thủy lực thấp.
- - Khi dat bị nén, hệ so rong giảm vì thê hệ sô thâm đứng kv giảm Hệ sô nén thê tích mv, cũng giảm theo; quan hệ logarith với hệ sô rỗng e và ứng suat có hiệu oy Tuy nhiên, đôi với biên dạng nhỏ, giả thiệt mv, kv, cv hăng sô và môi quan hệ tuyến tính giữa e và ơ'v là hợp lý.
Khảo sát một phần tố dxdydx tại điểm (x ,y,Z) trong khối đất Vận tốc tham v được phân tích thành ba thành phan Vx, Vy, Vz Theo định luật bảo toàn khối lượng thì độ chênh lệch của lượng nước vào và ra bằng độ thay đổi thé tích của phân tổ đất: ov - ÔN, OVy | OV dxdydz (2.5) ô Ot Ox Oy OZ
2 yey] he Or 2, (2.6)Ot Ox Oy & ô Định luật thâm của Darcy có dang tổng quát:
Vy Ox ` 7y Oy Vw OZ xX (2.7)
Vị phân ba phương trình trên ta được:
Qu _ Ne Fe Oh Ge Cực OY (2.8)
Nêu bài toán thâm được xem xét trong điều kiện thâm một chiêu (chỉ có thâm thăng đứng) phương trình thắm một chiều có dạng:
Phương trình trên là phương trình vi phân cô kết thấm một chiều theo lý thuyết của Terzaghi.
Từ biộu thức tổng quỏt của tụng ỏp lực đất: ứ =o’ +u
Sau khi biến đôi phương trình, ap lực thủy tinh có thé được trình bày trong bài toán một chiều có dạng:
Ot ” 62? ) Đây là phương trình vi phân đạo hàm riêng bậc nhất có dạng Parabol với hệ số không đổi Giải phương trình vi phân trên bằng dãy Fourier cho kết quả có dạng: an TE 0 | (2.12) az 2h 37 2h 57 2h kẻ MC it CA yx yeh ane ay k Voi N= Ue và h là chiêu dai đường thâm.
2.2.2 Lời giải tích cho bài toán cỗ kết thấm:
Khi tiến hành nghiên cứu quá trình cỗ kết của nền đất trong đó dùng lõi thấm đứng người ta phải tiễn hành giải quyết bài toán cô kết thắm ba chiêu:
Năm 1935, L.Rendulic đã đề nghị phương trình vi phân có kết đối xứng trục dé xác định trị số áp lực nước lỗ rỗng khi dùng giếng cát như sau: ou -C ou eal +€ cu (2.14)2 2 ot or’ Or ” Ov
Với: Ch, Cy là hệ số có kết theo phương xuyên tâm và hệ số cố kết đứng. k,(l+£) CH k (1+e)
Trong trường hợp không có mặt hút bám, với giả thiết biến dạng và chat tai tức thời, phương trình cố kết có dạng:
Ta có: u(z.t) = “8 bà sin ex § — , (2.17) 2 2
Quan hệ độ lún lớp đất có bề day h có thé được biéu diễn dưới dạng: h h a
S(t) = t)dz = d dz = 2.18 ứ) J ede et I+e, jor Long và Covo (1994)
= ` / ` ~ - ằ Lưới đường dong giả thiết
% _ “ co anil \ A~ Pradhan va nnk (1993)
` ÁP, giết ô4 Mat cat ngang trũn VN “ _ SN tuơng đương me
Hình 2 2 Ouy đổi đường kính twong đương bác thấm.
Kết quả độ cô kết trung bình theo hai giả thiết trên là xấp xỉ Vì vậy, Barron cho rang dù giả thiết biến dạng tự do cho kết quả gan thực tế hơn giả thiết biến dạng thăng đều đi chăng nữa thi không can thiết dùng lời giải phức tạp (theo giả thiết biến dạng tự do) dé xác định độ có kết.
Lời giải của Barron (1948) trong điều kiện lý tưởng không xét đến độ cản trở của giêng cũng như độ xáo trộn của đât có kêt quả như sau: u, = " G n r 5 =| (2.29) U = len S| (2.30)
Gia thiét dat không bị xáo trộn có thé được chấp nhận trong trường hợp khoan 16 dé tạo giếng thắm Tuy nhiên trong quá trình thi công bắc thâm việc sử dụng ống thép bịt đầu (ông Mandrel) để đưa bắc thắm vào nên đất làm cho đất xung quanh khu vực giếng thâm bị xáo trộn và hệ số thắm giảm đi rất đáng ké Ngoài ra, theo thời gian tốc độ thoát nước của bâc thâm diễn ra chậm (sức cản thâm) Như vậy, việc phân tích bài toán cô kết đôi xứng trục của giêng thâm có thê kê đên sự xáo trộn của dat và sức can thâm của bắc thấm là rất quan trọng.
Năm 1981, S.Hansbo [12] phát triển lời giải của W.Kjellman dé xây dựng lời giải của bài toán cô kết theo hướng xuyên tâm khi xét đến độ dốc thủy lực ban đầu, sự xáo trộn và sự can thâm cua giêng.
CAC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIA ÔN ĐỊNH VA BIEN DANG THEO SO LIEU QUAN TRAC
diéu chinh b6 sung khi can thiét. yéu voi PVD:
Khi xử dung bắc thâm phải có hệ thống quan trắc dé kiểm tra các dự báo thiết kế va
Các hạng mục qua trắc và đo đạc tối thiểu để theo dõi, đánh giá chất lượng xử lý đất
- Quan trắc lún cô kết bang bảng quan trắc lún Kết quả quan trac được dùng dé đánh giá độ cố kết hiện trường dé xử lý.
- Quan trắc và đo đạc chuyển vị ngang trong phạm vi chân mái dốc Dùng để đánh giá độ ôn định của nên dap.
- Đo đạc áp lực nước lô rong.
2.3.1 Đánh giá độ on định theo phương pháp Matsuo: Đã có một nghiên cứu của tác giả Matsuo (1976) [13] va các đồng sự về van dé ôn định nên dap trên nên đất yếu Day là một công trình nghiên cứu đã được công bố và đưa vào ứng dụng rộng rãi tại Nhật Bản và nhiêu nước khác.
Theo tác giả: Sự phá hoại nên dap có thé được dự báo trước dựa vào tiến trình chuyển vị của các điểm trong đất Việc xác định mối quan hệ giữa chuyén vị đứng và chuyển vị ngang của nên dat trong quá trình đắp sẽ cho các đánh giá về ôn định của nên Khi xuất hiện hiện tượng chuyên vị ngang nhanh hơn so với chuyền vị đứng thì nền bat đầu có hiện tượng bị phá hoại Mối quan hệ này được thể hiện như sơ đồ sau: §: Bd lun xác định bằng ban quan trắc lún H: Chuyến vị ngang xác định bang tnclinometer Độ lún $(m) f Chuyên vị ngang H ở chan va độ lún $ (H/S) |
Hình 2 3 Biéu diễn biểu đô cho đánh giá ôn định, đường quan hệ của h và h/s được thê hiện theo Matsuo và cộng sự.
+Khi mũi tên màu trắng (I->III): On định.
+Khi mũi tên màu đen (I->II): Có xu hướng mat 6n định nhanh.
2.3.2 Đánh giá độ on định theo phương pháp Asaoka:
Dựa vào dữ liệu quan trắc lún, Asaoka [14] đã chứng minh rằng nếu chia đường cong quan trắc lún thành nhiều điểm S¡ có các khoảng thời gian bằng nhau thì khi vẽ trục dé thị với trục hoành là S¡ và trục tung là S:x¡ thì các điểm đó là đường thăng Điều này chỉ đúng với tải trọng tác dụng là hằng số, thường ứng với giai đoạn đắp tải lớn nhất (ảnh hưởng đến mực nước cũng sẽ làm cho các điểm lệch nhau) Độ lún cuối cùng là diém giao nhau giữa đường nôi các điểm và đường kẻ từ gôc tọa độ một góc 45 độ. oe X:z—” vo 7® + j,=tg0 ơ _đ Y ' , pe ff ⁄ '
Hình 2 4 Sơ họa tính toán độ lún cuối cùng bằng phương pháp Asaoka.
Bước 1: Quan trắc, đo đạc độ lún của nền tại hiện trường:
Bước 2: Thiết lập đường quan hệ độ lún theo thời gian (Smt)
Bước 3: Định khoảng thời gian phân tích lún (At)
Bước 4: Lập bang giá tri độ lún sau các khoảng thời gian (At)
Bước 5: Biểu diễn trên đồ thị quan hệ Si~Si+1;
Bước 6: Viết phương trình đường thăng đi qua các điểm có tọa độ (S¡,
S; = By + Sia tg 8 cho giao cat vol
Kéo dài đường thang đường phân giác thứ nhất của trục tọa độ (Si, Si+1) Hoành độ giao điêm chính là giá trị độ lún cuôi cùng của dat nên.
Bước 7: Từ độ dốc B1 của đường thắng 5; = Bo + Sin 8ỉ, , xỏc định hệ số cô kết theo phương ngang bằng công thức:
De: Đường kính khu vực ảnh hưởng thoát nước xung quanh bắc thấm;
D.=1.05S khi bắc thâm bố trí sơ đồ tam giác có cạnh là S;
De=1.13S khi bắc thắm bố trí sơ đồ hình vuông có cạnh là S.
At: khoảng thời gian tính toán
: đy (2.38) dw: đương kính tính toán bắc thâm.
PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH THEO TCVN 9355-2013
Độ cô kết chung U là kết quả kết hợp của hiệu quả thoát nước ngang và thoát nước thăng đứng Độ cô kết chung được tính như sau:
U: Là độ cố kết chung:
Un: là độ cố kết theo phương ngang:
Uy: là độ có kết theo phương đứng. Độ cố kết theo phương thăng đứng là hàm của nhân tổ thời gian: U,=f(T;), như sau:
Khi độ cỗ kết Uy từ 0% đến 60%:
Khi độ cỗ kết Uy lớn hon 60%:
Tinh nhân tố thời gian theo công thức:
Ty: là nhân tô thời gian theo phương thang đứng:
Cy": là hệ só có kết trung bình theo phương thăng đứng của các lớp đất yếu trong phạm vi chiều sâu chịu lún Za;
H: Là chiều sâu thoát nước cô kết theo phương đứng (m); t: là thời gian cô kết (s). Độ cố kết theo phương ngang Uh được tính theo công thức:
U,=1- h 2.42 , ox ae} (2.42) _RT Trong đó:
Un: là độ cô kết theo phương ngang:
Ti: là nhân tố thời gian theo phương ngang;
F(n): là nhân tô ảnh hưởng của khoảng cách bố trí bắc thắm;
E.: là nhân t6 xét đến ảnh hưởng xáo dong;
F;: là nhân t6 xét đền sức can bac thầm.
Tính nhân tổ thời gian theo phương ngang với công thức sau:
Ch: là hệ số có kết phương ngang trung bình của đất yếu; t: là thời gian cô kết (s);
D.: Đường kính khu vực ảnh hưởng thoát nước xung quanh bắc thấm (m);
Tính nhân tố xét đến ảnh hưởng của khoảng cách bồ trí bắc thắm theo công thức sau: n” 3n” —I F(n)= —— In(n)— ri (2.44)
F(n): là nhân tô ảnh hưởng của khoảng cách bố trí bắc thắm; n: là ;n=—* ` D d,, Tinh nhân tố xét đến ảnh hưởng của xáo động theo công thức:
Fs: là nhân tố ảnh hưởng của xáo động: kn: Hệ số thắm theo phương ngang của đất yếu khi chưa cắm bắc thắm (m/s); ks: Hệ số thấm theo phương ngang của đất yếu sau khi căm bắc thấm (m/s); ds: là đường kính tương đương của vùng đất bị xáo động xung quanh bắc thấm
Tính toán nhân tô xét dén sức can của bac thâm:
E;: là nhân tố xét dén sức cản của bắc thâm;
L: là chiều dài thoát nước (m), L = I với thoát nước 1 phương và L = 1/2 với thoát nước hai phương | là chiều dày đất yếu: kn: là hệ số thắm theo phương ngang (m/s); qw: là khả năng thoát nước của bắc thắm ứng với 1 gradient thủy lực (m?/s).
MO PHONG BÁC THÁM BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHAN TU HỮU
2.5.1 Phương pháp phân tử hữu hạn — Phan mém Plaxis:
Khi giải quyết các bài toán kỹ thuật, thì phương pháp số trở thành công cụ hiệu quả nhất và không thé thiếu được trong sự phát triển khoa học.
Một số phương pháp số như sau:
Phương pháp sai phân hữu hạn;
- Phuong pháp phan tử hữu han (FEM);
- Phuong pháp phan tử biên;
- Cac phương pháp không lưới.
Trong đó FEM là phương pháp số đặc biệt hiệu quả, đã trở thành lĩnh vực công nghệ tiên tiễn, được nghiên cứu va áp dụng nhiều nơi trên thé giới.
Trong FEM, miền xác định được chia thành nhiều phan tử nhỏ (miền con), các phan tử nhỏ nay được kết nối với nhau tại các điểm định trước trên biên phan tu nho (gọi là nut), mà tại mỗi nút của từng phan tử nhỏ được xác định băng các ham xấp xi, các giá tri này được gọi là bậc tự do của mỗi phan tử va được xem là các ân số cần tìm của bài toán.
FEM mô hình hóa các dạng toán học để tính toán các bài toán kỹ thuật học, kết cau, dia kỹ thuật, điện, nhiệt, Ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với sự hỗ trợ của máy tính.
Phương pháp này xuất phát từ việc nghiên cứu đặc tinh cơ học của phan tử có giới hạn về độ cứng, cuối cùng nhận được một hệ phương trình đại số về mỗi quan hệ tai trọng — chuyển vi ở từng nút (từ các ma trận của hệ), giải hệ tìm ân số chuyển vị của nút, từ đó tinh được ứng suất biến dạng của phan tử.
Trong FEM có thé lay chuyển vị của nút làm ấn số, cũng có thé lẫy nội lực của nút làm an số Tùy theo việc lựa chọn an số mà ta có phương pháp chuyền vi, phương pháp lực hay phương pháp hỗn hợp.
Hiện nay, FEM đang được ứng dụng rộng rãi trong các phần mềm tính toán kết cau như: SAP, ETAB, SAFE, PLAXIS, Trong luận văn này, tác giả sử dụng phương pháp FEM với phần mém PLAXIS dé phân tích và tính toán.
2.5.2 Cơ sở lý thuyết của phần mềm Plaxis:
Cơ sở lý thuyết chủ yếu của phần mém Plaxis là dựa trên lý thuyết về biến dạng và lý thuyết về dòng thâm Lý thuyết nay được trình bày nhiều trong các tài liệu khác, trong luận văn này, tác giả không lặp lại mà chỉ tập trung nghiên cứu các mô hình đất nên chủ yếu hay dùng trong Plaxis.
Mô hình đất nên là miêu tả toán học quan hệ giữ ứng suất — biến dạng của dat dưới tác dung của tai trọng Một mô hình tốt phải đại diện cho tất cả các khía cạnh ứng xử thật của đất bởi số lượng hợp lý các thông số đầu vào và nó phải có khả năng phân biệt giữ biến dạng đàn hồi và bién dạng dẻo.
Nhiều mô hình nền đã được xây dựng cho đất cát, đất sét và đá trong suốt bốn thập kỷ qua Những mô hình này đã mô tả được ứng xử cơ học của đất và được xử dụng thành công trong lĩnh vực địa kỹ thuật Việc lựa chọn một mô hình nên phù hợp rất quan trọng trong phân tích kết cau địa kỹ thuật, bởi vì ứng xử thông thường của đất nên là phi tuyến, không hồi phục và phụ thuộc vào thời gian Trong phần sau đây, tác giả xin phân mô hình Hardening Soil.
* Mô hình hình tăng bền đắng hướng Hardening Soil Mô hình tăng bền đắng hướng Hardening Soil (HS) là mô hình đất nâng cao dùng để mô phỏng ứng xử của nhiều loại đất khác nhau, dành cho tất cả đất mềm và đất cứng
Khác với mô hình đàn dẻo lý tưởng MC, mặt ngưỡng dẻo của mô hình HS không cô định trong không gian ứng suất chính mà có thể mở rộng ra tùy thuộc vào mức độ biến dạng dẻo của dat Mô hình HS tích hợp cả 2 loại ứng xử tăng bên của đất nền, đó là tăng bên chong cat và tăng bên chong nén.
Tăng bên chống cat dùng để mô phỏng các biến dạng không hỏi phục của dat nên khi chịu ứng suất lệch (ứng suất cắt) ban đầu Tăng bền chống nén dùng để mô phỏng các biến dạng không hồi phục của đất nền khi chịu tải nén 1 trục ban đầu (nén cô kết hay nén đăng hướng).
Trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước, mỗi quan hệ giữ biến dạng dọc trục và ứng suất lệch có dang hyperbolic (Kondner, 1963) và về sau đã được ứng dụng trong mô hình hyperbolic nỗi tiếng của Duncan và Chang (1970) Tuy nhiên, mô hình HS đã vượt xa mô hình hyperbolic vì mô hình này xây dựng trên cơ sở lý thuyết dẻo thay vi lý thuyết đàn hồi và thêm nữa mô hình HS có xét đến góc giãn nở của đất và đưa ra mặt déo hình chom.
Trong mô hình HS, độ cứng cua đất nền được mô tả chính xác hơn mô hình MC vì sửa dụng 3 loại độ cứng khác nhau cho đất nền, bao gôm:
- _ Độ cứng khi chất tải trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước: ES - 6 cứng khi khi gia tải hoặc dở tai: ETM
NHẬN XÉT CHƯƠNG 2
Hiện nay trên thế giới xử lý nên đất yếu bằng phương pháp bắc thắm kết hợp với gia tải trước đã phát triển mạnh mẽ Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu như R.A.Barron,
Việc áp dụng các thông sô tính toán từ các nghiên cứu này vào công trình thực tê ở Việt Nam là vân đê cân được thực hiện kỹ càng và chuyên sâu.
VIET HUYEN BINH CHANH TP.HO CHI MINH
TONG QUAN VE CONG TRINH
Khu tái định cu Sing Việt với diện tích khoảng 64 ha, năm trong khu đô thi Sing
Việt tại xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, Tp.HCM Day sẽ là khu đô thị mới cua thành phố Ngoài các chức năng đặc trưng của khu đô thị (bao gồm: các khu ở, khu công trình công cộng, khu công viên — cây xanh v.v ), khu đô thi Sing Việt có thêm chức năng một SỐ công trình công cộng cấp khu vực như thương mại — dịch vụ với sân ứolf, trường đua.
Về vị trí, khu tái định cư cách trung tâm thành phố khoảng 20km, phía bắc giáp với Trần Đại Nghĩa, phía Nam giáp với kênh Số 9, phía Đông giáp với tim đường Số 6, phía Tây giáp với khu đồ thi Sing Việt.
Hình 3 1 Mat bằng khu đô thi Sing Việt.
DIEU KIEN TỰ NHIÊN
Khu tái định cư được xây dựng trên đất canh tác nông nghiệp cũng như trồng cây lâm nghiệp Dia hình chia cắt bởi các kênh thủy lợi phục vụ nông nghiệp như: Kênh Số 8, Số 9, Số 10.
Cao độ mặt đất tự nhiên khảo sát từ -0.12m đến +0.94m theo CĐQG Cao độ mực nước ngầm từ +0.07 đến -1.88 tại thời điểm khỏa sát.
Trước khi tiễn hành xử lý, khu đất được bóc lớp hữu cơ thực vật với chiều dày 0.3m và thay thế băng cát san lấp.
Khu vực quy hoạch thuộc phân vùng khí hậu IVb của Việt Nam Đặc điểm của phân vùng khí hậu này là:
Tháng có nhiệt độ cao nhất : tháng 5 (40°C).
Tháng có nhiệt độ thấp nhất: tháng 12 (23°C).
- Khí hậu: nhiệt đới chia thành 2 mùa rõ rệt — năng và mưa.
Mưa: từ tháng 5 đến tháng 11.
Nang: từ thang 12 đến tháng 4.
Cao nhất vào tháng 9: 90 % Thấp nhất vào tháng 3: 65 %
- Mưa: lượng mưa trung bình trong năm là 159 ngày, đạt 1949 mm (trong khoảng tu 1392 mm — 2318 mm).
- Bức xạ: tong lượng bức xa mặt trời trung bình 11.7 Kcal/thángLượng bức xạ cao nhất: 14.2 Kcal/tháng
Lượng bức xạ thấp nhất: 10.2 Kcal/tháng - Lượng bốc hơi khá lớn (trong năm là 1350 mm) trung bình là: 37
Thịnh hành trong mùa khô:
Thịnh hành trong mùa mưa:
Mặt bang bố trí hỗ khoan khảo sát địa chat:
| |Js | J | l i oe ee ST SC es ———ễ—————————— Xi — lỆ
\\ PROJECT BOUNDARY RANH DỰ AN
Hình 3 2 Mat bằng bố tri hỗ khoan.
Khu vực có cấu tạo nên đất là phù sa mới, thành phần chủ yếu là sét, bùn sét,trộn lần nhiều tạp chất hữu cơ, thường có màu đen, xám đen Sức chịu tải của nên đất thấp, nhỏ hơn 70kN/m2 Mực nước ngầm không áp nông, cách mặt dat lớn hơn Im.
Theo số liệu khảo sát tai vùng dự án có cầu tạo địa chất được phân thành 6 lớp đất như sau:
Lớp la: Sét chứa cát có tính dẻo thấp, màu xám trang - xám den, trạng thái dẻo mềm.
Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N=4.
Lớp 1: Sét hữu cơ có tính dẻo cao, màu xám nâu — xám xanh - xám den, trạng thái chảy Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N = 0 đến 2.
Lớp 2: Sét có tính dẻo trung bình, màu xám trang- xám xanh- nâu vàng, trạng thái dẻo cứng Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N = 6 đến 14.
Lớp 3: Sét chứa cát có tính dẻo thấp, màu xám tro - xám den - xám hong - nâu vàng, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N 4 đến 12.
Lớp 4a và 4b: Sét có tính dẻo trung bình, màu xám nâu, trạng thái dẻo cứng.
Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N = 5 đến 17.
Lớp 4: Cát chứa sét, màu xám trăng - nâu hông - xám tro - xám hong.
Sức kháng xuyên tiêu chuẩn N = 9 đến 27.
=={ Bun sét, mau xám xanh đen
⁄⁄4 Se, màu xảm trang - Xam xanh - vàng nâu (A trạng thải déo cimg đến mira cửng
7A 1 A sét mau nau vang - Xam trắng.
V4 Sét màu xám trang - nấu đỏ.
Ax) — “44 À cát, mau vang - nau đó, z2 trang thai deo , 8
⁄⁄ Sét mau xám xanh đen
Hình 3 3 Mat cat địa chất điền hình.
Các thông số chỉ tiết về chỉ tiêu cơ lý đất nền sẽ được trình bày ở phần phụ lục Bang tong hợp kết quả sẽ được trình bay dưới đây:
Bang 3 1 Tổng hop chỉ tiêu cơ lý các lớp đất.
Lớp Chỉ tiêu Ký hiệu | ` Đơn vị
Chiêu dày lớn nhất dmin m 03 | 56 | 2.5 05 |10| 3.9 1.5 0.5 14.3 Chiéu day nho nhat dmax m 12] 110 | 81 93 110] 3.9 11.0 7.5 21.0 Độ âm tự nhiên W % - | 95.29 | 25.02 | 20.98 | - | 23.63 | 19.76 | 3003 | 15.92 Dung trọng tự nhiên Yw kN/m? - 14.4 19.5 19.9 - 20.0 20.3 18.7 21.0
Dung trong khé Y kN/m3 - | 74 | 156 | 165 | - 162 | 169 | 14.4 18.1 Dung trong đây nỗi vì kN/m? - 4.6 9.9 10.4 | - 10.2 10.6 9.1 113 Trong luong hat Gs kN/m3 - | 26.1 | 273 | 270 | - | 272 | 268 | 272 26.7 Độ bão hòa S % - | 97.7 | 914 | 882 | - | 947 | 905 | 918 90.1 Độ rỗng n % - | 716 | 427 | 391 | - | 404 | 369 | 471 32.0 Hệ số rỗng e - | 2.546 | 0.748 | 0.643 | - | 0.679 | 0.586 | 0.892 | 0.472 Giới hạn chảy WI, % - | 87.88 | 39.35 | 2948 | - | 3656 | 2287 | 4579 | 18.32
Giới hạn déo Wp % - | 47.29 | 18.38] 16.58 | - | 1825 | 16.84 | 23.28 | 13.49 Chỉ số dẻo Ip % - | 40.59 | 20.97] 1290 | - | 1831 | 603 | 22.51 | 4.83 Độ sệt In - | 1.18 | 032 | 035 | - | 029 | 049 | 031 0.50 Hệ số thắm k 105em/s | - | 0.032 | 0.017] 0.012 | - | 0010 | 0.025 | 0.015 | 0.018 Hệ số cô kết Cy 103 cm7/s | - | 0.290 | 0.693 | 0.686 | - | 0.635 | 2.428 | 0.747 | 2.312 Chỉ số nén Ce - | 0.992 | 0.252 | 0.171 | - | 0.146 | 0.087 | 0.260 | 0.074 Chi số nở Cs - | 0.190 | 0.063 | 0.032 | - | 0.052 | 0.014 | 0.066 | 0.013 Ap lực tiền cố kết OP kPa - | 5643 | 270.1 | 310.6 | - | 3081 | 313.7 | 3138 | 3566
Lực dính C kPa - | 54 | 266 | 237 | - | 26.0 9.7 27.5 8.9Góc nội ma sát Ọ - | 3°13’ | 1391 | 14°12’ | - | 12°48 | 24°34’ | 12900 | 26°03”
Biêu đồ Gp và Ơy
` Chiờu sõu (m) -6 — ỉp!B o (kPa) Đồ thị 3 1 Biộu đụ phõn bo ứng suỏt ban than ỉ, và ung suất tiên cô kêt op theo chiêu sâu của lớp bùn sét.
Chi s6 OCR Đồ thị 3 2 Đồ thi hệ số OCR theo chiêu sâu của lớp bùn sét.
Biêu đồ e, theo độ sâu
—®— co trung bình @ co Đồ thị 3 3 Hệ số rỗng ban dau theo chiêu sâu.
Biéu do độ âm theo chiêu sau
-9 ; Độ ẩm W (%) Đồ thị 3 4 Độ dm W% theo chiêu sâu.
Biéu do Cc theo chiêu sau
„ Chiê oo Đồ thị 3 5 Hệ số nén Cc theo chiêu sâu.
Biêu đồ Cs theo chiêu sâu
Cs theo độ sâu Đồ thi 3 6 Hệ số nở Cs theo chiêu sâu.
Biểu độ hệ số có kết Cv theo cấp áp lực nén (nén cô kết)
Hệ số có kết Cv (cm2/s)
Cấp áp lực nén P (kPa) 100 ie)©
160 Đồ thị 3 7 Hệ số cố kết C, theo cấp áp lực trong thí nghiệm nén cô ket.
Theo báo cáo khảo sát thủy văn do Đài khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ thực hiện tại Khu tái định cư Sing Việt, mực nước cao nhất (Hmax) và mực nước thấp nhất (Hmin) tương ứng với các tần suất (P) khác nhau như sau:
Bang 3 2 Điệu kiện thuy văn khu tải định cư Sing Việt.
THONG SO NEN DAP
Mang lưới giao thông khu tái định cư bao gồm 51 tuyến đường có lộ giới từ 12m đến 40m, tổng chiều dài hơn 13 Km Các lô đất và đường giao thông được xây dựng trên nên san lâp như sau:
+ Cao độ nên hoàn thiện tạo thuận lợi cho việc xây dựng hạ tầng kỹ thuật
+ San lấp theo phương pháp cao độ điểm khống chế, khối lượng san lấp tính
- Các lô dat (6 phố) giới hạn bởi các tuyến đường sẽ được san lap sau khi các tuyến đường được thi công xong và lên bằng cao độ via hè, đồng thời tạo dốc cục bộ dé thoát nước ra đường Cao độ san lap từ +2.45 đến +2.85 Chiều cao dap trung bình 0,55m tính từ cao độ san lấp +2.10.
- Các lô đất san lap theo phương pháp cao độ điểm (via hè) không chế, khối lượng giao thong toàn khu là (+2.10m). theo lưới ô vuông 20mx20m. san lap tính theo lưới ô vuông 10mx10m.
- Cao nên xây dựng các công trình Hxa > 2.45m.
THÔNG SÓ TÍNH TOÁN
Tính đến cưới tháng 10/2018, quá trình chờ cô kết giai đoạn | của đường số 2 đã kêt thúc Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này can cứ trên kêt qua quan trac mặt cắt SP4-5-6 của đường số 2 đã hoan thiện.
3.4.1 thông số hình học đường:
+ Bé rộng mặt đường + lề: 30m+ Độ dốc mái ta luy trái: 1/2.0
+ Độ dốc mái ta luy phải: 1/2.0 + Chiêu cao đắp trung bình: 2.55m + Cao độ thiết kế lớn nhất: 2.85m
+ Cao độ tự nhiên trung bình: 0.3m
3.4.2 thông số về kết cau áo đường:
Bang 3 3 Với liệu kết cấu áo đường.
Vật liệu y¥(T/m3) | H Gn) Bé tong nhya hat min 2.3 0.04
Bê tông nhựa hạt trung 2.3 0.06
Cấp phối đá dăm 2 0.45 Đá mi bụi 2 0.30
3.4.3 thông số về vật liệu san lấp:
Bảng 3 4 Vật liệu san lấp.
Cát bù vét hữu cơ 18 0.30
Khu vực đường số 2 phía Bắc khu tái định cư sẽ được xử lý băng bắc thấm kết hợp gia tải trước trong giai đoạn dau thông số bắc thấm như sau:
Bang 3 5 Thông số vật liệu bắc thẩm.
Thông số bắc thâm Kýhiệu | Đơn vị | Giá trị Chiều sâu căm bắc thắm L m 6.9 Kích thước bắc thâm axb mm | 4x100 đương kính bắc thắm tương de m 0.052
Khả năng thoát nước của bắc thâm qw cm3⁄s | 5.21Khoảng cách bắc thắm 5 m 1.5Dang bố tri bac thắm Bồ tri lưới tam giác
Vung anh hưởng thoát nước của D.=1.05S m 1.575 bâc thâm
Ty số khoảng cách n=D./dw - 30.288
He SỐ ảnh hưởng do khoảng cách F(n) - 2 665 bâc thâm
— Bàn đo lún là thiết bị dùng để quan trắc độ lún bề mặt của nền dap, có kích thước tối thiểu là 50x50cm có bề dày đủ cứng gắn với cần đo thật chắc chan, cần đo phải bang thép có đường kính nhỏ hơn đường kính ống vách chan đất dap (không cho đất dap tiếp xúc với cần đo) Nên dùng cần đo có đường kính >4cm Can do va ông vách nên làm từng đoạn 100cm dé tiện nôi theo chiêu cao dap.
Coc đo chuyển vị ngang:
— Coc đo chuyến vị ngang là loại coc dùng dé quan trac độ dịch chuyển ngang của nên đường dap thuong duoc lam bang cọc gỗ hoặc cọc bê tông tiết điện 10x10cm đóng ngập với đất yếu ít nhất là 1.2m và cao trên mặt đất yếu ít nhất là 0.5m hoặc theo chỉ dẫn của Kỹ sư: trên đỉnh cọc có căm chốt đánh dau điểm quan trắc.
Thiết bị đo chuyển vị lún sâu (Nhén từ):
— Dung đê quan trac chuyên vi theo chiêu sâu đê theo dõi biên dang của nên dat.
Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng (Piezometer):
— Dùng để quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo chiều sâu dé theo dõi tốc độ có kết của đất nén Trong đó kích thước và hình dạng được qui định cụ thé đối với từng loại thiết bị theo qui định của nhà sản xuất.
— Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng được lắp đặt trong tầng đất yếu theo các độ sâu khác nhau, tối thiểu ở ba độ sâu (đỉnh / giữa / đáy lớp đất yếu).
Giêng quan trắc mực nước ngầm
— Dùng dé quan trac cao độ mực nước ngầm ở ngoài vùng chịu ảnh hưởng của nên dap Giêng quan trac được đặt tại độ sâu bên dưới cao độ mực nước ngâm.
4 —>— i | | ì | at ~ eee rẽ TT ng |
~~ Coc quan trac chuyên vị ngang
“” Thiết bị đo lún sâu
Thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng s Giêng quan trac nước ngầm.
3.4.6 Trình tự thi công dap gia tai:
Quá trình thi công dap gia tải thực tế được thể hiện trong biến dé sau:
; O55 ~~ = Tốc đô ly rate (mmýday) SP4 h n
4+, Biểu đô chiêu cao dap, độ hin, áp lực theo thời gian
Chart of filling height, settlement, pressure at time station Km 0+930, SP4, SP5, SP6, P1
Nhen 2 £ -0.40 Spider 2 30 Bw 045 Đồ thị 3 8 Đồ thi kết quả quan trắc mặt cắt SP4-5-6.
+Giai đoạn đắp gia tải: 07/03/2018 đến 27/03/2018: 20 ngày.
+Giai đoạn chờ cô kết: 27/03/2018 đến 25/10/2018: 212 ngày.
TINH TOÁN ĐỘ LUN CUA DAT NEN THEO TCVN 9355-2013
3.5.1 Tinh toán độ lún cố kết Sc theo phương pháp tong lớp phân to:
Tông độ lún cô kêt được tính như sau: Đôi với dat quá cô ket:
Nờu Gỉ vo + AP < G vm:
Nộu 0’yo + AP > ỉ ym > Ơ vo:
S =H G log2 om 4 â log Zot 3P c ' ' I+e, o', Ite, ỉ (3.2) vm Đụi voi dat cụ kột thường hoặc chưa cụ kờt, ỉ”ym < 0’ vo:
Gˆo: ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân ở giữa lớp dat;
O’ vm: ứng suất cô kết trước;
Ap: Ứng suất thắng đứng gia tăng do tải trọng công trình gây ra ở giữa lớp đất; được tính với lý thuyết bán không gian đàn hồi của Boussinesq.
H: Bè dày lớp đất ban dau trước khi xây dựng công trình;
Co: Chỉ số nén; eo: Hệ sô rông ở trạng thái tực nhiên ban đầu của lớp đât sét.
Tính độ lún cô kết tại mặt cắt quan trắc SP4-5-6 tại lý trình KM0+930 vơi hồ khoan đại diện BH05.
Ki hiéu hô khoan: BHOS On dinth: -1,30m (-1.23m) Đỏ sau hỗ an: 15,00m Khởi công: 12.05.2017 Hoàn tat: 12.05.2017 Phương pháp khoan xoay sử dung Bentonite Cao độ: (0.00) trong ứng CĐQG (+0.07)m
2 Độ sâu(m) Mặt cắ stabs E 5 sâu(m) | _ “ at cất it x 5 s 5 £ ố hie Ấp š| 8 ba, Mint MÔ TẢ ĐẤT oe tS BIỂU ĐỒSPT |Sdkee ca ⁄ lộ sâầu(m) E E || Từ | Đến |* 5 21213 sõu SPT 3| ử |ưioœo = |= |= 10 20 30 40 50
40-| 1 ol 35-40 Bim sét, mau xam xanh den trạng thai mhao
33-140 FT ¡4.0 lội BHS-5 we 9/11/20 Giá
Hình 3 5 Mat cắt dia chất BH05.
Chia các lớp đất thành bề dày nhỏ hơn 2m Ấp lực do trọng lượng bản thân tác dụng lên từng lớp đất được tính như sau: Ở Voi — DV hy,
Với hj va yi lần lượt là bề dày và trọng của lớp thứ i và các lớp năm trên nó.
Ap lực tiền cỗ kết được tính theo hàm nội suy từ kết quả thống kê (Đồ thị 3.2)
(2) = €XP| —c s2 (33) với z là độ sâu tính từ mặt đất tự nhiên (m).
Tính Ứng suất thắng đứng gia tăng do gia tải Bao gồm các phân: o Phan tải trọng phân b6 rộng khắc do tải trọng san nén và phần chênh lệch do thay lớp hữu cơ mặt dày 300mm bằng cát. o Phan tải trọng do gia tải rộng 30m kéo dài theo chiều dài đường, được tính như tải hình băng trong bài toán bán không gian đàn hồi của Boussinesg: Ơ„= Ear + sin acos(a + 20)|
Trong trường hợp hứng suất tại trục tim đường ( x=0): œ =tan —-tan = h _¡ —b 1b _1—b
TYPICAL CROSS SECTION - MAT CAT NGANG DIEN HÌNH
Med | SIDEWALK PAVEMENT PAVEMENT SIDEWALK via HE LỒNG ĐƯỜNG ô= PA Line ĐƯỜNG ia He
| SURCHARGE 36% THCK ESTIMATED WITHIN 212 DAYS
| ofp TRÁ BANG ph 19 ote tạo ST: Đối với công trình giao thông, độ sâu tinh lún tính đến (22TCN262-2000).
Chia lớp và tính toán như sau:
Bang 3 6 Tinh lún theo tông lớp phân to.
Lớp "mì H; tì G'v0 AP1 Zz zb ÁP G vmÍ(G°vo Go G m C C, Si amy | BN | kNm | EN! | am) kN/m - - |kNm| - - (m) m m
— Độ sâu tính lún cô kết ban đầu đến -35.4m so với mặt đất tự nhiên.
— Tổng độ lún cô kết ban đầu là 0.76m.
— Độ lún cố kết của lớp bùn sét là S¡ = 0.624m, độ lún cố kết của các lớp còn lại là
— Đối với lớp đất yếu bùn sét được xử lý bằng biện pháp căm PVD kết hợp với gia tải trước quá trình cô kết diễn ra nhanh, mục tiêu tính toán độ cô kết đạt hon 90% trong vòng 6 đến 12 tháng.
— Đôi với các lớp còn lại, quá trình thoát nước chỉ diễn ra chủ yêu theo phương đứng, giả thiết răng biên thoát nước giữa lớp sét nâu vàng và lớp bùn sét là thoát nước tự do Kết quả lún theo thời gian như sau: o_ Hệ số cô kết trung bình của các lớp đất:
Za: Là chiêu dài thoát nước, vì giả sử mat tiếp xúc với lớp bùn sét là thoát nước tự do: Za là tổng chiều dài của 3 lớp đất còn lại,
Hi: chiều dày của từng lớp đã chia.
20', + AP Cyi: Hệ sô cô kêt ở giữa môi lớp ứng với cap tải ow = 2
Bảng 3 7 Hệ số có kết Cy; các lớp dat còn lại.
Lớp thứ | Loại đất | Hi (m) (kN/m?) Nin) Nim?) Nin) 103 tu)
19 s 2.000 10.6 309.41 49.84 334.33 2.132 20| < 2.000 10.6 330.61 49.10 355.16 2.134 o Từ công thức (3.4) ta tính được độ cố kết trung bình của các lớp đất còn lại.
Cy = 9 36x10 cm?/s o Nhân tô thời gian Ty được tinh như sau:
Trong đó: thời gian cô kết tạm tinh là 6 tháng. o Độ cô kết Uy được tính từ nhân tổ thời gian Ty.
U¿=0.032 o_ Độ lún cô kết của các lớp dat còn lại trong vòng 6 tháng:
— Với giả thiết biên thoát nước nam ở mặt dưới lớp bùn sét, độ lún của các lớp đất còn lại trong vòng 6 tháng là 4.35 mm Trên thực tế độ lún này sẽ còn nhỏ hơn rat nhiều do chiều dài thoát nước lớn hơn.
— Lớp đất bùn sét yếu xử lý bắc thấm có độ cô kết đạt trên 90% (hơn 0.56m) lớn hơn rất nhiều so với độ lún của các lớp đất còn lại trong quá trình xử lý nền Do đó, tác giả sẽ bỏ qua phần lún theo thời gian của các lớp trạng thái từ dẻo đến dẻo cứng bên dưới.
3.5.2 Tính độ lún theo thời gian S: của lớp bùn sét yếu: Đối với một bài toán địa kỹ thuật nói chung và bài toán bắc thâm nói riêng, việc chọn các chỉ tiêu cơ lý sẽ quyết định độ chính xác của kết quả phân tích Trong đó, thông số hệ số thắm là rat quan trọng.
Hiện nay, việc xác định hệ số thâm vẫn tôn tại nhiều khó khăn Chúng bị ảnh hưởng bới các yếu tố như loại và lịch sử ứng suất, trạng thái đất, phương pháp thí nghiệm Khoảng xác định được năm trong day khá lớn ( 10° đến 101! m/s cho đất yếu). Điều này dẫn đến các sai số đến nhiều chục lần.
Cu thé cho phan tính toán độ lún theo thời gian, cần xem xét các thông số sau: o Hệ số cô kết và hệ số thắm theo phương đứng: Cy và ky o Hệ số cô kết và hệ số thắm theo phương ngang: Cụ và kn o Hệ số thấm theo phương ngang của vùng bị xáo trộn do thi công: ks o Kích thước vùng bị xáo trộn: d;
Hệ số Cy thường được xác định thông qua thí nghiệm nén cố kết trong phòng được trình bày ở phần trước, còn ky được xác định gián tiếp thông qua liên hệ: k, = %Cym, (3.5)
Trong đó: la 2 a, my: là hệ sô nén thê tích: 1, = (m7/KN) l+e, tua —Ae ay: là hệ sô nén xác định trong thí nghiệm nén co kết: 4, = Ro (m?/KN) yw: là trọng lượng riêng của nước: 9.81 (kN/m)
Ngoài ra, đối với công trình lớn và có tầm quan trọng cao có thé xác định theo thí nghiệm trong phòng dùng ống khuôn vách mềm hay cứng (ASTM5084 và
ASTM5856). Đôi với hệ sô cô kêt và hệ sô thâm theo phương ngang Cp va kp van chưa có thí nghiệm chuân hóa ở Việt Nam Một sô môi quan hệ kinh nghiệm như sau:
Như đã trình bày trong phân co sở lý thuyết, trong phương pháp Asaoka dựa trên việc tính toán độ lún trên những khoảng thời gian băng nhau và vẽ đường thăng:
Sị = By + Si tg B, (3.8) Ta có thé xác định một cách gián tiếp hệ s6 Cụ qua mỗi liên hệ:
De: Đường kính khu vực ảnh hưởng thoát nước xung quanh bắc thâm;
At: khoảng thời gian tính toán;
Ea: là hệ số ảnh hưởng.
“+ Vẽ biểu đô Asaoka cho mặt cắt quan trac SP4-5-6:
B1: Chọn đoạn đường cong lún 6n định trong giai đoạn chờ cô kết.
Bang 3 8 Kết quả quan trắc lún theo thời gian mặt cắt SP4-5-6.
Ngày quan Thời gian tích lũy Độ lún (m) trắc (ngày) |
B2: Xác định độ lún của những khoảng At bằng nhau, chon At = 6 ngày.
Bang 3 9 Kết quả lún tại khoảng thời gian At = 6 ngày.
B3: Vẽ lên đồ thi Descartes các điểm có tọa độ (Si ; S¡¿¡), vẽ đường thăng đi qua các điểm trên băng phương pháp bình phương cực tiểu, đồng thời vẽ đường thăng 45° đi qua sốc tọa độ (x = y).
BIEU DO PHUONG PHAP ASAOKA SP4-5-6
Si (m) Đồ thi 3 9 Biểu đồ Asaoka mặt cat SP4-5-6. Độ lún sau cùng dựa trên phương pháp này là 0.594m.
Từ phương trình đường thăng trên ta xác định được hệ số tgB = 0.913 Xác định hệ số Cụ:
TINH TOAN XU LY NEN BANG PHAN MEM PLAXIS 8.5
3.6.1 Mô phỏng theo phương an 1 (PAI): Quy đối đất yếu va bac thắm như vùng nên tương đương.
Hệ số thắm tương đương được tính toán như sau: k„= Cc ara (3.13) 2
Các thông số tính toán tham khảo bảng 3.13.
Bang 3 16 Thông số quy đổi vùng nên tương đương.
Thông số | Đơn vị | Giá trị
F - 3.371 Trong đó: kve: Hệ số thắm tương đương của dat và PVD (m/day);
I: Chiêu dài bắc thâm (m); kp: hệ số thắm của đất theo phương ngang (m/day); ky: Hệ số thắm của đất theo phương đứng (m/day);
De: Đường kính có hiệu của hình trụ tương đương đất và bac thấm Với lưới PVD dạng tam giác, D=1.05S (S: khoảng cách PVD);
F: Là hệ số ảnh hưởng.
Mô phỏng vùng nên căm bac thâm có các thông sô giông với lớp dat được căm nhưng hệ số thắm theo phương đứng là kve.
Bang 3 17 Thông số địa chất mô hình - PAI. ˆ k Ky Don , Lớp 1 + , , , STT Thông sô hiệu vị SL Lop 1 PVD Lớp 2 Lớp 3 Lớp 5
2 | Mô hình sử dụng | Type - MC HS HS HS HS HS 3 | Loai vat liéu Type - Drained | Undrained | Undrained | Undrained | Undrained | Undrained
TT Cát san | Bùn sét- | Bùnsét- | Sét-déo A sét— A cát—
4 | Loại đât - - £ ~ ~ , >, › lâp nhão nhão cứng dẻo cứng dẻo
5 | Dung trọng tự Yanar | KN/m? 18 14.4 14.4 19.5 19.9 20.3 nhiên
Dung trọng bão 3 6 hòa Year | KN/m 18 14.6 14.6 19.9 20.4 20.6
7 | He so thâm k¿ | m/day 1| 1316-04] 1.31IE04| 2.⁄44E05| 1.98E-05| 2.26E-05 phương x g | He số thâm ky | m/day 1| 3.24E-05| 1.74E-03| 1.22E-05| 9.94E-06 | 1.13E-05 phuong y
9 | Modulus 50% Eso! | kN/m? 15000 1400 1400 8522 8964 10260 10 | o3 tham chiêu P° | kN/m? - 50 50 100 100 100
12 | Modulus dở tải Ey! | kN/m2 - 4200 4200 25570 26890 30780 13 | Hệ số Power m - - 0.5 0.5 0.65 0.6 0.55 14 | Hệ số poisson Vv - 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 15 | Lực dính c kN/m? 0.5 12.1 12.1 17.1 13.4 8.7 16 | Góc ma sát 0) ° 30 22.9 22.9 23.9 25.6 28.2 17 | Góc giãn nở \Ự ° 0 0 0 0 0 0 18 | Hệ số interface Rinter - Rigid Rigid Rigid Rigid Rigid Rigid
Mô hình được thực hiện trong hệ tọa độ phang (plane strain) với phan tử 15 nút(15-node element), do tính đối xứng ta mô phỏng một nữa mô hình.
Hình 3 7 Mô hình - PA1. ns Stresses Window Help [F1 ụ
` Pare ee Arrows zi => Update
Hình 3 8 Chia lưới mô hình - PAI. te
++ ++ + fe eT i te a eS ee:
LỊ ee 1 re ii li ||
— ||—| | — =a II II L rid II aul on | 1† See H l| TL i lÌ Sea E=T H+tT TH L„ † tT J} Hl = | i hit LU i “TT TT ty | | | I | i T+Ị | : — | tT [| i a TWiT | ttt ] ill iW TI — if E—=
Hình 3 10 Điều kiện ứng suất ban đầu (chưa dap gia tải) — PAI. o Các bước thực hiện:
Phase 1: Dap tải san lap đến cao độ +2.1m trong 10 ngày.
Phase 2: Dap gia tải khuôn khổ nền đường đến cao độ +3.9m, ta luy 1:2 trong
Phase 3: Giai đoạn chờ cố kết trong 212 ngày.
Phase 4: Chờ cô kết đến áp lực nước lỗ rỗng nhỏ hơn 1 kN/m2 a ++ ++ + tt wr SH + + + ++ ++
Hình 3 11 Kế: gud biến dạng sau 212 ngày chất tải — PAI. Š ó Q9 $ $ 9$ $ $ $ $ $ $$ $3 GF
Hình 3 12 Chuyển vị theo phương đứng sau 212 ngày chất tải — PAI. bemations Stresses Window Help _l@
Hình 3 13 Chuyển vị theo phương ngang sau 212 ngày chất tải — PAI.
Excess pore pressures Extreme excess pore pressure -65.46 kKN/m 2
Hình 3 14 Sự phân bo áp lực nước lỗ rỗng thang du sau 212 ngày chất tải — PAI.
Biéu đồ lún theo thời gian PAI
-022 50 100 150 200 250 Độ lún (m) Đồ thị 3 11 Độ lún theo thời gian đến thời điểm sau chất tai 212 ngày — PAI.
Biéu đồ lún theo thời gian PAI
Thời gian (ngày) Đồ thị 3 12 Độ lún theo thời gian đến khi áp lực nước lỗ rỗng bé hơn 1 kN/m2 — PAI.
—@=— Quan trắc thực tế —@— M6 phỏng vùng nền tương đương Đồ thị 3 13 So sánh kết quả PAI với quan trắc thực tế.
— Trong giai đoạn đắp gia tải có sự khác nhau giữa phương pháp mô phỏng vùng nên tương đương và quan trắc thực tế Kết quả quan trắc thực tế trong giai đoạn này lún nhanh và nhiều hơn so với mô hình tuy nhiên giá trị không lớn.
— Trong quá trình chờ cô kết, độ lún quan trắc được luôn lớn hơn mô hình vùng nền tương đương Khác biệt lớn nhất ở ngày thứ 57, chên lệch là 0.126m (gần 30%).
Sự khác biệt giảm ở ngày thứ 212 là 0.041m (7%).
— Áp lực nước lỗ rỗng thang dư (hình 3.14) có xu hương giảm theo phương đứng, không có xu hướng giảm theo phương ngang.
— Độ lún cố kết sau cùng (xem khi áp lực nước lỗ rỗng là IkN/m2 là rất bé) là 0.720m gan tương đồng với kết quả tính theo phương pháp tổng lớp phân tố là
Qua kết quả so sánh trên, có thể thay duoc:
— Kết quả tính toán độ lún theo thời gian của phương pháp mô phỏng vùng nên tương đương không gần với quan trắc thực tế băng phương pháp giải tích.
— Với phương pháp vùng nên tương đương, quá trình phân tán áp lực nước lỗ rỗng thang dư chỉ phân tán theo phương đứng Trong thực tế áp lực nước 16 rỗng phân tán theo phương ngang vào bắc tham là chủ yếu.
3.6.2 Mô phỏng theo phương an 2 (PA2): Mô phỏng bắc thấm, xem bắc thầm như vật liệu đàn hôi.
Và hệ số thắm tương đương được tính toán như sau:
Trong đó: knp: là hệ số thắm ngang của đất theo mô hình phẳng: kha: là hệ số thắm của đất trong vùng không xáo trộn; ksa: là hệ số thắm của đất trong vùng xáo trộn;
2B = S: là khoảng cách mô phỏng bắc thấm trong mô hình phăng:
R =0.5D: là bán kính vùng ảnh hưởng thoát nước của bắc thắm trong mô hình đối xứng trục; nạ = R/rsa; ra: bán kính quy đôi PVD;
Sa: là độ xáo trộn, Sa = Fs/Twa; wp_ wp th, (3.15)
Trong đó: kwp: hệ số thắm của bắc thâm trong mô hình phẳng: qxp: khả năng thoát nước của bac thắm trong mô hình phăng:
2b„: bề rộng lớp đất mô phỏng PVD trong mô hình phang. wa: khả năng thoát nước của bắc thâm trong mô hình đối xứng trục;
Các thông số tính toán tham khảo bảng 3.13.
Bang 3 18 Thông số quy đổi vùng nên không có bac thấm và bắc thấm.
Thông số | Đơn vị | Giá trị
R m 0.7875 Kha m/day | 1.3Ix102 Ksa m/day | 6.55x10°
Na - 30.288 Sa - 2 wa m?/day 0.45 2bw m 0.052
Hệ số thắm ngang trong mô hình phang. k _ 2B k _ 2x0.75° : 1.31x107 hp — 2 7 2
3ẹ pte 3 4 sịng 3X07875 In 20288 3 ohn s 4 & 2 A a Sa
Hệ số của bac thâm trong mô hình phăng:
— Wa — = 0.346Œmˆ / da wp T.R? xx07875 ¥)
Mô phỏng vùng nên cắm bắc thấm có các thông số giống với lớp đất được căm nhưng hệ số thắm theo phương đứng là kup Bắc thấm được mô phỏng với bề rộng dw,các tính chất giông với lớp đất yêu nhưng hệ số tham kx = ky = kwp.
Bảng 3 19 Thông số địa chất mô hình — PA2.
STT Thông sô hiệu Đơn vị SL Lớp 1 PVD thấm Lớp 2 Lớp 3 Lớp 5
1 | Bê day H m 2.1~3.9 6.6 6.6 6.6 6.5 9.3 14.0 2 | Mô hình sử dụng Type - MC HS HS HS HS HS HS
- - ; Un Un Un Un Un Un 3 | Loai vat liéu Type - Drained ; ; ; ; ; ; drained drained drained drained drained drained
ah Cát san | Binsét- | Bùnsét- | Binsét- | Sét—déo | Asét— | Á cát—- 4 | Loại đât - - £ ~ ~ ~ , so ở : lâp nhão nhão nhão cứng dẻo cứng déo
5 | Dung trong tu Wama | kN/mẺ 18 14.4 14.4 14.4 19.5 19.9 20.3 nhién 6 pune trong bao Ysat kN/m3 18 14.6 14.6 14.6 19.9 20.4 20.6
7 | Hệ so thâm kx m/day 1 | 131E-04| 2.36E-05 6.66 | 2.44E-05 | 1.98E-05 | 2.26E-05 phương x g | Hệ sô thâm ky m/day 1 | 3.24E-05 | 3.24E-05 6.66 | 1.22E-05 | 9.94E-06 | 1.13E-05 phương y
9 | Modulus 50% Eso | KN/m? 15000 1400 1400 1400 8522 8964 10260 10 | 63 tham chiếu pref kN/m? - 50 50 50 100 100 100
12 | Modulus đở tải Eu*f | KN/m2 - 4200 4200 4200 25570 26890 30780 13 | Hệ số Power m - - 0.5 0.5 0.5 0.65 0.6 0.55 14 | Hệ số poisson v - 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 15 | Lực dính c kN/m? 0.5 12.1 12.1 12.1 17.1 13.4 8.7
16 | Góc ma sát Ọ ° 30 22.9 22.9 22.9 23.9 25.6 28.2 17 | Góc giãn nở \Ụ ° 0 0 0 0 0 0 0 18 | Hệ số interface Rinter - Rigid Rigid Rigid Rigid Rigid Rigid Rigid
Mô hình được thực hiện trong hệ tọa độ phang (plane strain) với phan tử 15 nút(15-node element), do tính đối xứng ta mô phỏng một nữa mô hình.
0,00 5.00 10,00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 60.00 65.00 70.00 popitereitiniitiir ides tie tied te
Hình 3 16 Chia lưới mô hình — PA2.
| “ek tt +" tự that - tro + ủy cv “el+È ++ ++ boos ++ tp gt tH + + ++ + + Ea +t | ++4+ +++ $+ + # + att aq +
| | it 2 IIBINIRIRIRI H a | TH T- ives Te TH r1 Bn PE He PO EL
| EL FE- : Ee ms R + += a i = _— hi = — Ì I LÍ ] HH 1 A HHEIHHH li Hệ Hắn =e i mm t HH aa "HE: |
Hình 3 17 Diéu kiện áp lực nước ban đâu — PA2. aot yt] tt
HH II II 4 II. th f | ơ
Sse | [rif PHA it Ty SIH 1 T if II |! Ill | | ill tf — i mai i T [-+ q it i =TT — i | † if mãi + THỊT† — Od vane it tH _—kt Fhtiit
Hình 3 18 Điều kiện ứng suất ban đầu (chưa dap gia tải) — PA2. o Các bước thực hiện:
Phase 1: Dap tải san lap đến cao độ +2.1m trong 10 ngày.
Phase 2: Đắp gia tải khuôn khổ nền đường đến cao độ +3.9m, ta luy 1:2 trong 10 ngày.
Phase 3: Giai đoạn chờ cô kết trong 212 ngày.
Phase 4: Chờ cô kết đến áp lực nước lỗ rỗng nhỏ hơn 1 kN/m2
Deformed mesh Tt + “+ TT Do 3 tt tt ++ TT Sd ++
Extreme total displacement 581.06*10 2m (displacements scaled up 5.00 times)
Hình 3 19 Két gud biến dạng sau 212 ngày chất tải — PA2.
Hình 3 20 Chuyển vị theo phương đứng sau 212 ngày chất tải — PA2.
Hình 3 21 Chuyển vị theo phương ngang sau 212 ngày chất tải — PA2.
Hình 3 22 Sự phân bo áp lực nước lỗ rỗng thang du sau 212 ngày chất tải — PA2.
Biéu đồ lún theo thời gian PA2
6026 50 100 150 200 250 Đồ thị 3 14 Độ lún theo thời gian đến thời điểm sau chất tai 212 ngày — PA2.
Biéu đồ lún theo thời gian PA2
Thời gian (ngày) Đồ thị 3 15 Độ lin theo thời gian đến khi áp lực nước lỗ rỗng bé hon 1 kN/m2 — PA2.
-0.1 -0.2 -0.3 Độ lún (m) -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 Thoi gian (ngay)
—@— Quan trac thực tế + —=@—Mô phòng bac thám như vật liệu đàn hồi Đồ thị 3 16 So sánh kết quả PA2 với quan trắc thực tế.
— Trong giai đoạn dap gia tải có sự khác nhau giữa phương pháp mô phỏng bắc thâm như vật liệu đàn hồi và quan trắc thực tế Tuy nhiên giá trị không lớn.
— Trong quá trình chờ cô kết, độ lún quan trắc được luôn lớn hơn mô hình vùng nên tương đương Khác biệt lớn nhất ở ngày thứ 57, chên lệch là 0.07m (gan
16%) Sự khác biệt giảm ở ngày thứ 212 là 0.014m (2.4%).
— Áp lực nước lỗ rỗng thang dư (hình 3.22) có xu hương giảm theo phương ngang giữa các dai đất mô phỏng bắc thâm.
— Độ lún cố kết sau cùng (xem khi áp lực nước lỗ rỗng là IkN/m2 là rất bé) là 0.706m khác biệt không lớn với kết quả tính theo phương pháp tong lớp phân tố là 0.760m (chênh lệch 7.1%).
Qua kết quả so sánh trên, có thể thay duoc:
— Kết quả tính toán độ lún theo thời gian của phương pháp mô phỏng bắc thấm như vật liệu đàn hôi là sát với thực tê quan trắc.
— Với phương pháp này, quá trình phân tán áp lực nước lỗ rỗng thang dư được mô tả giống với thực tế.
SO SÁNH KET QUA 3 PHƯƠNG PHAP TINH TOÁN VA KET QUÁ QUAN TRAC THUC TE
—=@— Quan trắc thực tế =@—Tinh theo TCVN 9355-2013 PP mô phéng vùng nền tương đương ~@—PP mô phỏng bác thám như vật liệu đàn hồi Đồ thị 3 17 So sánh kết qua 3 phương pháp tính với quan trac thực tế.
— Phương pháp mô phỏng vùng nên tương đương có sự khác biệt so vơi thực tế nhiều nhất trong 3 phương pháp tính toán (7%).
— Cả 3 phương pháp tính đều cho kết quả lún ở giai đoạn đầu gia tải nhỏ hơn kết quả quan trắc thực tế Nguyên nhân là do hệ số ảnh hưởng sức cản của bắc thâm trong tính toán là hằng số Trong khi thực tế hệ số nay thay đôi dựa trên quá trình làm việc của bắc thấm như: các hạt sét lắp các lỗ lọc lớp vỏ gây giảm hệ số thâm, quá trình lún làm bắc thắm gập nếp.
— Phương án giải tích cho kết quả lún ở cuối chu kỳ quan trắc lớn hơn thực tế 3%,trong khi đó phương pháp mô phỏng bắc thấm như vật liệu đàn hồi lại cho kết quả nhỏ hơn thực tế là 2.4% Về co bản sự sai khác kết quả ở cuối giai đoạn là không đáng kể, tuy nhiên trong cả quá trình làm việc thì phương pháp mô phỏng cho kết quả gần với thực tế hơn.
KET LUẬN CHƯƠNG 3
1 Phương pháp giải tích và phương pháp mô phỏng bac thắm như vật liệu dan hỏi của Trần & Mitachi là khả thi khi áp dụng với khu tái định cư.
Hệ số có kết theo phương ngang Cy xác định từ bài toán phân tích ngược theo phương pháp Asaoka cũng như các tỷ số Kn/Ks, ds/dw được ước lượng theo điều kiện thi công là phù hợp với quan trắc thực tế.
Kết quả tính toán và mô phỏng gan với kết quả quan trắc thực tế: khác biệt từ 3% đến 7%.