Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Ứng dụng trụ đất xi măng thi công bằng phương pháp phụt vữa cao áp Jet - Grouting để giảm chuyển vị ngang của tường vây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAPHAN THÀNH TÍN ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG THỊ CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁPPHUT VỮA CAO ÁP JET-GROUTING DE GIAM CHUYEN VỊ NGANG CUA TUONG VAY Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN THÀNH TÍN

ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG THỊ CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁPPHUT VỮA CAO ÁP JET-GROUTING DE GIAM CHUYEN VỊ

NGANG CUA TUONG VAY

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm

Mã ngành: 60 58 02 04

LUẬN VĂN THAC SĨ

Tp Hồ Chi Minh năm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA —DHQG -HCMCán bộ hướng dẫn khoa học :PGS TS VO PHAN

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS ĐỒ THANH HAI

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS PHAM TƯỜNG HỘI

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bach Khoa, DHQG Tp HCM ngày 08tháng 12 năm 2015.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi cua Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)1.GS.TS TRAN THỊ THANH

2.TS PHAM TƯỜNG HỘI3 TS ĐỒ THANH HAI4.TS NGUYÊN MẠNH TUẦN5.TS NGUYÊN VIỆT TUẦNXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khiluận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

GS.TS TRAN THỊ THANH TS NGUYEN MINH TAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHAN THÀNH TÍN -5555s5s5<¿ MSHV:13091322

Ngày, tháng, năm sinh: 01-01-1989 - «5< S2 Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm Mã số : 60580204 I TEN DE TÀI: UNG DỤNG TRU DAT XI MĂNG THI CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHAPPHUT VỮA CAO ÁP JET-GROUTING DE GIAM CHUYEN VI NGANG CUA TƯỜNG VAYIl NHIEM VU VÀ NOI DUNG

MO DAUCHUONG 1: TONG QUAN VE UNG DUNG TRU DAT XI MANG THI CONG BANGPHƯƠNG PHAP PHUT VỮA CAO AP JET-GROUTING

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE CHUYEN VI TƯỜNG VAY VA PHAN TU HỮU

Tp HCM, ngày .04 tháng l12 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA

PGS.Ts.VÕ PHÁN TS LÊ BÁ VINH TS NGUYEN MINH TÂM

Luận văn Ung dụng trụ đất xi mang thi công bằng phương pháp phut vữa cao áp JetGrouting để làm giảm chuyển vị ngang của tường vây duoc hoàn thành tại trường Đại họcBách Khoa TP Hồ Chí Minh.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các giảng viên khoa Kỹ thuật Xây dựng công trìnhngam- trường Dai học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức chuyên môn quý báu

trong khoảng thời gian hai năm theo học tại trường.

Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Võ Phán đã luôn theo sát và tậntình hướng dan, nhac nhở tác giả hoàn thành luận văn này

Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học cũng như kinh nghiệm thực tế nên trongquá trình hoàn thành luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được những

nhận xét và đóng góp của các nhà chuyên mồn.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 12 nam 2015

Tác giả

Phan Thành Tín

Chuyển vị ngang vượt giới hạn cho phép và lún mặt đất thường do thi công hồ đảo sâu lànhững nguyên nhân chính gây thiệt hại cho những công trình kế cận Vì vậy, bắt buộc phải giảmthiểu tối đa chuyển vị ngang của tường vây Dựa trên những nghiên cứu tổng quan trên thế giới,bài viết mô tả ứng dụng giải pháp phun vữa cao áp (jet grouting) giảm chuyển vị ngang quanh hỗđào trong điều kiện địa chất Việt Nam Dat trong khu vực đáy hồ đào được thay thế một phanbang những coc jet grouting (JGPs) nhằm tăng sức kháng bị động Phương pháp phân tích số

được lựa chon sử dụng đánh gia tính hiệu quả cua jet grouting.

Công trình ở quận 3, TP HCM với 28 tang cao và 3 tang ham, độ sâu đào lớn nhất là13.7m, giải pháp chan giữ hố đào là tường vây có chiều dày 0.8m, dài 25.1m Sử dụng kết quamô phỏng với hai mô hình đất là Mohr Coloumb và Hardening Soil so sánh với số liệu quan trắcthực tế thì nhận thay mô hình Hardening Soil cho kết quả sát thực tế hơn Do đó, mô hình

Hardening Soil được lựa chon cho những phân tích trong các bài toán sau.

Kết quả phân tích cho thay chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây nằm ở gan khu vựcđáy hỗ đào Đánh giá ảnh hưởng của cọc JGPs dùng xử lý đất dưới đáy hồ dao, tác giả tiễn hànhkhảo sát với các tỷ lệ xử lý mặt đất là 5%, 10%, 15%, 20% Chuyển vị tương ứng ở vị trí gần đáyhồ dao giảm xuống lần lượt là 12.21%, 16.44%, 18.77%, 21.58% và độ lún lớn nhất xung quanhhồ dao giảm xuống lần lượt là 7.9%, 10.9%, 13.03%, 16.31%

Horizontal displacements exceeding the permitted limits and ground subsidence usually

causedby deep excavations construction are the main cause of damage to the adjacent buildings.

Therefore, it isimperative to minimize the horizontal displacement of the diaphragm wall Based

on the studies abroad, thispaper describes the application of jet grouting in order to reduce the

horizontal displacement aroundexcavations in Vietnam geological conditions The soil in the

bottom of the excavation area are replaced in partby the jet grouting piles (JGPs) to increase

passive resistance Numerical methods of analysis are used forevaluating the effectiveness of jet

grouting

Building in District 3, Ho Chi Minh City with 18 floors and 3 basements, the largest

excavation depth 13.7m, the solution is retaining to keep excavation diaphragm wall thickness of

0.8m, length of 24m.Using the simulation results with two Soil models are Mohr Coulomb and

Hardening Soil and compare with actual measurements, Hardening Soil model for closely real

result more practical Therefore, Hardening Soil model will be selected for analysis of the

simulation future.

The analytical results show that the horizontal displacement of the diaphragm wall is

largest near the bottom of excavations area To assess the effects of soil treatment using JGPs

piles at the bottom of excavation, the author conducted a survey of ground treatment rate are: 5%,

10%, 15%, 20% Displacement diaphragm wall in corresponding location near the bottom of

excavation reduced 12.21%, 16.44%, 18.77%, 21.58% and the largest settlement nearby

excavation reduced: 7.9%, 10.9%, 13.03%, 16.31%.

Tôi là Phan Thành Tín, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và đều được ghi rõ nguồn tài

liệu tham khảo Nêu có bat kỳ gian lận nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng.

Tác giả

Phan Thành Tín

MO ĐẦU 2252 ⁄6.2%e<c2eEs°sESnS ch nh nh nh nh ng na ngon g0 se 11 _ Tính cấp thiết của dé tài: -¿ 6+ + tk St v91 1 111111111111 11111 1111111 12 _ Mục đích của dé tài: - G-cStcek E11 TS 111111 E111 111 1H11 TT HH ru 1

3 Phương pháp nghiÊn CỨU - - - - << Ă SG 10010111 9.01 2

4 Y nghĩa khoa học của để tài ¿c6 + SE E E3 E1E1315 111111111113 11 1111111 2

3 Phạm vi nghiÊn CỨU: - G00 0 nọ 2

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE UNG DỤNG TRỤ DAT XI MĂNG THI CÔNG BẰNGPHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA CAO ÁP JET-GROUTTING s.s<sses<sessesesesssse 31.1 Khái niệm trụ đất xi ¡5 501 ỔỔ 31.2 Lịch sử phát triển của phương pháp phụt Vữa ¿- - + 2 6 +xx+EsE£E£krkeEerrerkreee 3

1.3 Phạm vi Ứng dung? - «œ0 re 4

1.4 Công nghệ thi công khoan phụt Jet — Grouting: - - Ăn kg 5

1.4.1 Công nghệ đơn pha S: o- s5 1 9 9 0 9.999 0 0 00000600409 9ø 5

1.4.1.1:ThiẾt bị thi CONG? cece ccccccscsceesescscseescssscscseescssssscseessseessesesessensnseeseaeens 5

1.4.1.2 Trinh tự thi CÔng - cọ re 6

1.4.2 Công nghệ hai ha Ì): o 0c 5 551 9 9 99.99 90 0 000 0090000000800 0090 8

1.4.2.1:ThiẾt bị thi công : ccc cscsceesescscscescsessscseescseessesessssessesesessenstseseaeens 8

1.4.2.2 Trinh tự thị CONG : Họ re 9

1.4.3 Công nghệ ba pha ÏÌ: o o 5ó s5 9 95 9 9.9.9 9 0 2 00 0.0 0 0 00090008 0ø 10

1.4.3.1.ThiẾt bị thi công : -c- c2 1E E11 E111513 111111111111 11 1.1111 10

I.4.3.2.Irình tự thi CÔN o- 5 5s 5c 5 9 9 9 9 0 0 9 0 0 0 20600 00 0090 11

1.4.4 So sánh ưu nhược điểm giữa các công nghệ thi COME? -s s-cssccsecs«e 131.5 Ung dung tru xi mang đất trên Thế Giới và ở Việt Name ccccccesccessecececeseceereceeeeees 141.5.1 Ứng dung trụ xi măng đất trên Thế Giới: -s-s-cscsecssecsseceseeessessseesee 141.5.2 Ứng dụng trụ xi măng đất tại Việt Nam: s s-ssscesecesecsseceseeeseessersee 161.6 Xử lý đất yếu dưới đáy hố đào để 6n định tường vây cho nhà cao tang bằng phương pháp

phụt vila áp LUC CaO cọ nọ re 17

1.6.1 Ứng dụng giải pháp JGPs dé khắc phục sự cé tại cao ốc Pacific — HCM: 171.6.2.Ứng dụng giải pháp JGPs dé khắc phục sự cé tại công trình Sài Gòn Phương Đông:

" ˆÔÖÒÖÔỎ 18

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE ÁP LUC DAT TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG VAYVA PHAN TỬ HỮU HAN - tt E91 SE 919191 1 3 91815151 1E 1101515813 gxgke 192.1 Ly thuyết Morh — Rankine? c.cccccccscscsscsssesessssssessssesessssesessssssessssssessssssessssesseasseseeens 192.1.1 Ap lực đất chủ động: w.sssscssssesssessssssesssessssssesssesssessesssvssssssssssessssesssssvsssessnsesscssseseesseess 192.1.2 Áp lực đất bị động: -s- set ErseeetreEreorerseorzevsereeorserserrsrore 21

2.2 Phương pháp phân tử hữu hạn: - - - - << ĂĂ BS re 23

2.2.1 CHỚI ThiGU: 5G SG S9 9.9 9 9 9 9 0 0 0 0 0 0 0.0000 00000 23

2.2.2.Mô hình sử dụng trong phần mềm Plaxis: -s s- se se ssesseesseesssevsee 23

2.2.3 Mô hình Mohr Coulomb cho tính toán PTHH trong PaXIS .«-s<ssss<s 23

2.2.4 M6 hình Hardening Soil cho tính toán PTHH trong PÏaXIS -5=<ss <2 25

2.2.5 Thong 8 01 - ÔỎ 262.2.5.1.Thông số E và hệ số poisson U: - ¿5-5256 S++ESE‡E+EEEEESEEErkrrerkrrrrxee 262.2.5.2 Hệ số thâm K: SG ek+E1 1S SE 111111111 51111111111 11 1111111111111 11 1xx 282.2.6 Thông 86 trụ xi măng đất - se se cs©s©se©zeEsseeseErseesetrseereereserserrseoee 292.3 Tính toán trụ đất xi măng theo phương pháp hỗn hợp vật liệu tương đương 31

"“.Ñm¡ ôcnh 31

CHUONG 3: ANH HUONG CUA THONG SO THIET BI JET GROUTING TRONGQUA TRÌNH THI CONG VA ON ĐỊNH TROI DAY HO ĐÀO .e 343.1 Anh hưởng các thông số dau vào của thiết bi Jet Grouting . - +: 31

3.2 Tính toán 6n định hố đảO - s11 1E 51119191 3 51918151111 1111112813 1g ke 31

kUnc 0 39

3.2.2 On định nên khi thi công hố đảàO: -2-e< 2-2 ©csesessevssseeeeesseresersecre 393.2.2.1 Các loại hệ số an tOÀN: ¿+6 kE S333 E5 1131111111515 11 1111111131111 cxe, 393.2.2.2 Phá hoại cat tổng thé: ¿-¿- - - + S33 E5 E3 311513111111 E1 111313111 cxe, 403.2.3 Phương pháp tinh chống tréi đáy khi đồng thời xét cả c và øï 493.2.4 Tinh 6n định chống troi đáy bằng bơm phụt - + + 555252 5s+s+secscxee 50CHƯƠNG 4: UNG DỤNG TÍNH TOÁN CHUYEN VỊ TƯỜNG VAY CHO CONG TRINH

MI1E9)0:(905007757 52

4.1 Tổng quan về công trÌnh: - ¿+ + +6+x+S*+k+E+EEEEEE+EEEEEESEEEEEESEEEEEESEErkrkrrkrkrrrre 524.1.1 Giới thiệu chung vỀ công trÌnh s s- se se eseeseesseesserssersecvee 524.1.2 Địa chất công trÌnhh -s-< sec ©se©s©+s©sseEz©zseEzetEsetreeorsersetrseoreereerseoree 52

4.1.3 Trình tự thi CÔN o 5 G5 9 0 9 9 0.9 Họ 0.0 0 00.00000000 00090 52

4.2 Phân tích hỗ đào của công trình: -¿ - + + 2£ +x+E++£+x+E#EEEE+EEEEEeErerkrrerererrees 604.2.1 Phân tích quá trình thi công hố đào băng phương pháp PTHH 60A.2.1.1.ThOng 6 Gaul Sẽ 604.2.1.2.Mô phỏng bài toán bằng Plaxis se ee se sses se csseesserssecsserssersee 694.2.2 Phân tích quá trình thi công hồ đào theo quan trắc thực tẾ s -« 724.2.3.0 sánh chuyển vị ngang của tường vây trong quá trình thi công hố đào bang PTHH và

CUAN ẨTỐC << <5 5 5c 2< 5 5 9 9 599 99 9.96 09 091.0005.009 4.004.000.009 4.0004.005 0094.0000 00000 74

4.3 Phân tích ứng dụng Jet-Grouting giảm chuyển vị tường VAY .-. - 794.3.1 Mô phỏng đất trong hỗ dao được xử lý bằng cọc Jet-Grouting 794.3.2 Quy đối theo vật liệu tương đương (PP ElMS) sc-scccseccsecsseceseecseee 794.3.3 Kết quả chuyển vị tường vây sau Khi gia CỐ s sescsscesecssecsseceserssersseee S24.4 Hệ số an toàn ôn định tong thể hố đảàoO - s5 xxx 391282 SESEEESEeErkeserkseree S34.5 Thay đối biện pháp thi CONG - ¿+ 5£ +E+EEE+E£EEEEEEEE 231121211111 86KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ, ssscs s5 5565 555 995 98939895955959585589595858555559555585555855 90TÀI LIEU THAM KHHẢ d o- 2G 6 6 6 9 9 68 9 9 9.99 96 99 s23 s52 92

Hình 1.1: Một số sơ đồ ứng dụng của cọc xi măng đÍấ - << <c<cseeeeesescsesesescee 5Hình 1.2: Sơ do bố trí thiết bị thi công của công nghệ dơn Pha S -5-sss <2 6

Hình 1.3: Trình tự thi công của công HghỆ AON PN Š c9 90909096 656 7

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công của công nghệ hai Pha D) - << << se: ổ

Hình 1.5: Công nghệ hai phd Ì) G5 << c9 99999.008.944 606 08 ổ

Hình 1.6: Trình tự thi công của công nghệ hai Pha Ì) 9095556656 9

Hình 1.7: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công của công nghệ ba Pha T << <<- 10

Hình 1.8: Công nghệ ba phat TỈ cGGGG G5999 99994966606 06 Il

Hình 1.9: Trinh tự thi công của công nghệ ba Pha T co 505656 Il

Hình 1.10: Các kiểu cai thiện đất trong NO đào SGU 5-5 seeeeeeeeeeesescscscseseee 14Hình 1.11: Gia cường bên dưới h6 đÏÀO- << << xxx eveveeeeeeeeeeee 15Hình 1.12: Gia cường bên dưới hỗ đào với chiêu dày lớp gia cường khác nhau 15Hình 1.13: Hiệu quả của chiêu dày lớp gia cường doi với chuyển vị của tường vây 16Hình 2.1: Điêu kiện phát sinh áp lực đất chủ động của đất - - - sesesece: 19

Hình 2.2: Vòng tròn Mohr — (OIÏOTP c5 9999996 88 9999949989956 696 20

Hình 2.3: Sự phân bố áp lực đất chủ động đổi với đất rời <-s-scscscscscseseee 20Hình 2.4: Sự phân bố áp lực đất chủ động đổi với đất đính: 5-5-ss<s=scsese 21Hình 2.5: Sự phân bố áp lực đất bị động đối với đÏất rời - << c<cscsesesescscscsessse 22Hình 2.6: Sự phân bố áp lực đất bị động đối với đất dính: - 5 5s =scscscscsesese 22

Hình 2.7: Cách xác định Eo và Eso tit thi nghiém 3 ÍFỤC cccccsSSSĂSSSSSSSeeeeessse 24

Hinh 2.8: Catch xc Ginh C, , 0n e 25

Hình 2.9: Mối quan hệ ga qu — Ur — Im - 5-5-5 5x xxx eeeeeesesexe 25Hình 2.10: Hon hợp đất được cải thiện bang cọc Jet-Grouting chịu tải trọng nén 32Hình 2.11: Hỗn hop đất được cải thiện bang cọc Jet-Grouting chịu tải trọng kéo 32

Hình 3.1: Sự ảnh hưởng của áp lực và dòng pÌỤÍ co S6 15 99696 35

Hình 3.2: Mỗi quan hệ giữa khoảng cách vùng ảnh hưởng và tỷ lệ áp lực động trong không

khí, nước và trong nước với không khí phú kín o6 s5 55s 5655555699996 36

Hình 3.4: Tốc độ xoay và chu kỳ lập lại anh hưởng đến đường kính cọc 37

Hình 3.5: Các trạng thái phá hoại cắt tổng thỂ 5-5-5555 cecscscscscscsexe 4IHình 3.6: Phân tích day ngang tường coc ván theo phương pháp áp suất tong cộng 41

Hình 3.7: Phân tích day trồi đáy hồ đào theo phương pháp của Terzaghi 42

Hình 3.8: Phân tích day trồi đáy hồ đào theo phương pháp Terzaghi 43

Hình 3.9: Phân tích day trồi đáy hồ đào theo phương pháp sức chịu tai âm 44

Hình 3.10: Hệ số sức chịu tải của Skempton ( Skempton, 1951) - 44

Hình 3.11: Phương pháp Bjerrum va Eide mở rong << 5< << << s s5 55s + 46Hình 3.12: Vi trí tam cung trượt tròn theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 47

Hình 3.13: Phân tích day trồi đáy hỗ dao theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 48

Hình 3.14: Hệ số an toàn tăng khi vòng tròn phá hoại vượt quá bề rộng hồ đào 48

Hình 3.15: Phân tích day trồi đáy hồ đào trong trường hợp đất yếu nhiều lớp 49

Hình 3.16 Sơ đồ tính chong trồi đáy hỗ đào khi xét cả € và (0 - 50

Hình 3.17 : Sơ đồ tính 6n định trồi đáy hồ đào khi có gia cố (a) : Bằng lớp bơm phụt ;(b) Băng lớp bơm Phut + CỌC co 9 99.996 68999 000099499900086669668886999999999966 51Hình 4.1: Phối cánh tòa nhà Diploma Hotel 5-5 5-5-5 5s 5s =scseseeeeeeeeeese 52Hình 4.2: Mặt bang bố trí hố khioan << 5 xxx cư cư eveveveeeseee 33Hình 4.3: Mặt cắt địa chất công trÌn << sư cưcư cư cư cư geeeeeeeeeeee 34Hình 4.4: Mặt cắt thé hiện quá trình thi công đào đất của công trình 57

Hình 4.5: Thi công tường VÂY G0 GG SG 09.9 00009 00888809955566886600996 57Hình 4.6: Thi công bước 2 đến DUG 3 (sư cư cư cư cư ceeegeeeeeeseee 38Hình 4.7: Thi công bước 4 đến DUGC Ế <5 sư cư cư cư cư eeeeeeeeeeseee 38Hình 4.8.: Thi công bước 7 đến DUOC - ưng gvgegeeee 59Hình 4.9: Thi công bước 10 đến DUGC Í7 5-5-5 xxx cxeeeeeeeeeeseee 59Hình 4.10: Trinh tự thi công của công frìÌnhh doc 3S S99 9555555559555 69Hình 4.11: Các mốc quan trắc trong quá trình thi công công trình 73

Hình 4.13: Biéu đồ so sánh chuyền vị ngang của tường vây khi đào đến cao độ +7.00m

— 78

Hình 4.17: Mỗi quan Hệ giiva qu — ÌT — HHIL << << SE vveEeEeEeEscscscsceessvcsrsgee 79Hình 4.18: Mô phỏng JGPs gia cường hồ đào theo PP EMS -. < 5-5-5 80Hình 4.19: Két qua chuyển vị trờng vây mô phỏng theo PP E.MS <- 82Hình 4.20: Độ lún của đất xung quanh hố Ad vcscscccccsccccscscssssssssssssssssssssssssssssssvssssssesees 83Hình 4.21: Hệ số an toàn khi dao đất xuống cao độ -4.1m khi chưa xứ lý bang JGPs

: So sánh nội lực của tường vây trong 2 bài fOán «c2 re 88

Ấp lực bị động của đấtTrọng lượng thể tích đất bão hòaMô đun biến dạng ứng với cấp áp lực bằng 50% áp lựccủa biến dạng phá hoại trong thí nghiệm nén 3 trục.Mô đun biến dạng tiếp tuyến trong thí nghiệm nén | trụcSố lũy thừa trong quan hệ ứng suất và bién dạng

Mô đun biến dạng ứng với điều kiện chat tải và dỡ tảiLực dính đơn vị của đất

Chỉ số tương đương, xác định dựa vào mỗi quan hệ với

qu va Ir

Sức chống cắt không thoát nước của dat sét

Bán kính mặt trượt

rae

KN.mKN.mKN

Khoảng cách từ điểm đặc lực Pa đến vị trí tầng chốngthấp nhất

Moment uốn cho phép của tường chan dat

1 Tính cấp thiết của đề tài:- _ Tốc độ phát triển đô thị ngày càng nhanh của những thành phố lớn ở nước ta như Thủđô Hà Nội, TP Hồ Chí Minh trong những năm qua đã làm cho diện tích đất xây dựng ngàycàng bị thu hep Dé đáp ứng nhu cầu xây dựng các công trình phục vụ đời sống dân sinh xãhội, các tòa nhà cao tầng mọc lên ngày càng nhiều, kèm theo đó là việc khai thác không gianngầm của những công trình này ngày càng trở nên phố biến Để sử dụng có hiệu quả khônggian ngâm và đảm đảo an toàn cho các công trình lân cận, việc nghiên cứu, phân tích, đánhgiá các phương pháp làm giảm sự dịch chuyển tường vây hồ đào sâu là hết sức cấp thiết.

- Hai giải pháp thường được sử dụng là biện pháp tăng cường hệ chống hoặc tăng sứckháng bi động băng càng xử lý nên đất dưới đáy hỗ đào Sử dụng giải pháp chống đỡ hồ đàodé đảm bảo sự an toàn cho công trình lân cận trong lớp đất yếu thì có thé phải dùng chiều daytường vây lớn điều đó gây nên sự tốn kém vé chi phí xây dựng, hoặc nếu dùng biện phápbăng thanh chống mà vẫn không đảm bảo chuyến vị công trình được thỏa mãn trong điều kiệncho phép Vì vậy, biện pháp sử dụng kết hợp phun vữa áp lực cao jet grouting dưới đáy hỗđào có thé giải quyết được những khó khăn trong quá trình thi công do chuyển vị gây ra

- Tuy ra đời muộn nhưng công nghệ khoan phụt cao áp đã được các nhà chuyên môn

đón nhận và quan tâm vì những ưu điểm nổi bật của nó, đặc biệt dé giải quyết những khókhăn trong thi công Với những đặc điểm và yêu câu nêu trên, đề tài “ Nghiên cứu ứng dụngtrụ xi măng đất theo công nghệ Jet — Grouting làm giảm chuyền vị tường vây hồ đào sâu”mang ý nghĩa thiết thực, cần thiết nhằm nâng cao chất lượng trong quá trình thi công, xử lýkịp thời các sự cố xảy ra đối với công trình, đem lại hiệu quả kinh tế cao

2 Mục đích của đề tài:- Nam được đặc điểm va quá trình thi công của trụ xi măng đất theo công nghệ Jet -

Grouting

- Phan tích yếu tô anh hưởng đến chuyền vi ngang của tường vây khi công trình cao tangcó hồ đào sâu

- _ Nghiên cứu ảnh hưởng của vi trí lắp đặt trụ xi măng đất, khoảng cách giữa các trụ, ty

lệ cải thiện mặt dat của các trụ đền chuyên vi tường vay

- Phan tích co sở lý thuyết về phương pháp phut vữa áp lực cao dé xử lý nền dưới đáyhồ dao

- M6 phỏng bài toán bằng mô hình Mohr Coulomb và mô hình Hardening Soil- _ Từ kết quả quan trắc thực tế của công trình thật sẽ được đem so sánh với kết quả môphỏng bằng phương pháp PTHH để thấy được sự hiệu quả khi sử dụng trụ đất xi măng để giacô đất trong hồ đảo

4 Y nghĩa khoa học của đề tài- Tai Việt Nam, công nghệ phụt trong các quy trình và tiêu chuẩn ngành vẫn chưa đượchoàn thiện Chưa có các thông số và chỉ tiêu cho từng mục đích và công nghệ sử dụng Cơquan quan lý chuyên ngành chậm cập nhật những tiến bộ công nghệ và lý thuyết vào các quyđịnh Những dự án xây dựng lớn và phức tạp đòi hỏi xử lý nên móng ngày cành nhiều, sự lạchậu sẽ gây nhiều khó khăn cho quá trình thiết kế và thi công

- _ Để tài này trong tương lai sẽ là một trong những tài liệu tham khảo cho các hồ dao sâucó ứng dụng công nghệ Jet-Grouting để chống chuyền vị ngang hồ đào

5 Phạm vi nghiên cứu:

- _ Để tính toán cho những hồ dao có sử dụng gia cố bang trụ dat xi măng thi đòi hỏi khốilượng tính toán lớn và phức tạp Do thời gian nghiên cứu đề tài còn ngắn, kiến thức cũng nhưkinh nghiệm còn hạn chế nên trong luận văn chỉ sử dụng phương pháp PTHH Plaxis để mô

phỏng.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE UNG DUNG TRU DAT XI MĂNG THỊ CÔNG BẰNG

PHUONG PHAP PHUT VUA CAO AP JET-GROUTING1.1 Khai niém tru dat xi mang:

- Tru xi măng dat là trụ tròn băng hỗn hợp giữa đất nguyên trạng ở nơi cần gia cố và ximang được chế tạo bằng phương pháp trộn sâu

- Mũi khoan được khoan xuống làm tơi dat cho đến khi đạt độ sâu thiết kế thì quayngược lại và di chuyển lên Trong quá trình dịch chuyển lên, xi măng sẽ được phun vào vàtrộn đều với nén đất

1.2 Lich sử phát triển của phương pháp phụt vữa

- _ Công nghệ phut vữa cao áp được giới thiệu khá sớm và được áp dụng ở Anh vào

những năm 1950 Tuy nhiên nó thực sự phát triển và phố biến ở Nhật ké từ thập niên 70.Trong giai đoạn này Jet Grouting được sử dụng lần đầu tiên với mục đích là cải tạo nên đấtbão hòa bang cách phun vữa làm xói mòn những vùng đất chưa được xử lý hoặc xử lý mộtphan roi dua chung lên bé mat va thay thé bang một loại vật liệu trộn xi măng cho phân bị lay

- Phuong pháp thi công kép, ký hiệu (D), phương pháp này có them sự xuất hiện đồng

thời của dòng khí nén xung quanh vùng ảnh hưởng phụt vữa làm tăng khả năng xói mòn đặc

biệt là khi bên dưới có mực nước ngầm.- Phuong pháp thứ ba (T), đây là phương pháp kết hợp giữa vữa phụt vào cùng với dòng

khí nén và tia nước áp lực cao Đây là phương pháp vượt trội hơn hai phương pháp trước.

- - VỀ sau, công nghệ thi công khoan phụt được cải tiễn với hệ thống phun đặc biệt SuperJet-Grouting Với công nghệ này tia vữa và khí nén được phun đồng thời với áp lực cao và cóthé tạo ra các trụ đất xi mang có đường kính lớn

- _ Cuỗi năm 1980, quy trình phụt vữa cao áp được cải tiễn với công nghệ “phụt kép vachạm” Phương pháp này nhằm hạn chế vùng ảnh hưởng do tia do tia áp lực phut ra để tạo ranhững trụ có đường kính chính xác hơn cho mọi loại đất nền gia cô.

- _ Ở Việt Nam, nhà thầu Nhật Ban áp dụng công nghệ Jet Grouting lần đầu tiên để sửachữa khuyết tật cho các cọc khoan nhỏi của cầu Thanh Trì vào năm 2004 Cũng trong năm2004, Viện khoa học thủy lợi bắt đầu ứng dụng công nghệ Jet Grouting cho một đề tài cấpNhà nước: “Nghiên cứu công nghệ nâng cấp, sửa chữa cống dưới đê sông Hong và sông Thái

Binh”.

1.3 Pham vi tng dung:

e Kiém soát nước ngâm:- Ngan không cho dòng nước ngầm thâm qua hay vào trong hồ đào.- Chong thấm ở đường ham

- Ngan chặn hay hạn chế thắm nước ở các công trình ngăn nước, giữ nước hay côngtrình chống lũ

e Kiểm soát chuyền vị công trình:- Han chế chuyến vị ngang trong quá trình thi công hố đào sâu hay thi công ham- Chong đỡ vách ham trong quá trình thi công hay quá trình khai thác

- Lam tăng hệ số ôn định của nền đường, hồ đảo- Ngan chặn hay hạn chế chuyền vị ngang của tường chan- Dung để gia cố, ôn định mái dốc

- _ Tránh hiện tượng hóa long của nên

móng coc; 8 Xây dựng cau cảng: 9.Gia cô nên cho các tường phá sóng.

1.4 Công nghệ thi công khoan phụt Jet — Grouting:

- Hiện nay trên thé giới đã phát triển ba công nghệ Jet — Grouting: đầu tiên là công nghệS, tiếp theo là công nghệ T va gan đây là công nghệ D

1.4.1 Công nghệ đơn pha S:

1.4.1.1 Thiết bị thi công:- _ Hệ thống trang thiết bị của công nghệ don pha S là đơn giản nhất, bao gồm:

e May phut vữa

e Bồn chứa vữae Bồn nước

e Bo phận trộn vữa

e Hé thống thủy lực

- _ Các thiết bị này được bé trí như hình 1.2

5 Bơm vừa.

6 Máy khoan* *

Sense eneeeneneeeeeaeaeaeaet

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí thiết bị thi công của công nghệ don pha S- May phụt vữa bao gồm máy khoan và ông bơm Vira sau khi được trộn sẽ được vậnchuyển đến máy phụt nhờ vào hệ thống thủy lực, sau đó sẽ được phun vào trong dat

1 start boring 2 terminate boring 3 execution

Hình 1.3: Trình tự thi công của công nghệ đơn pha S

Bang 1.1: Thông số kỹ thuật của công nghệ đơn pha S

Đôi với cát:

Giá trị SPT của đất N<5 5<N<10 10<N<15Ap luc bơm vữa (MPa) 20 20 20

Tốc độ rút lên (m/phút) 0.25 0.25 0.25Tốc độ xoay 20 20 20Khoi lượng vữa bơm vào

(mÈ/phúO 0.035 0.035 0.035

Đường kính trụ (m) 0.4 0.35 0.3

Đối với sét:Giá trị lực dính của đất C<10 10<C<30 30<C<50Áp lực bơm vữa (MPa) 20 20 20

Tốc độ rút lên (m/phút) 0.25 0.25 0.25Tốc độ xoay 20 20 20Khối lượng vữa bơm vào

(mẺ/phúO 0.035 0.035 0.035

Đường kính trụ (m) 0.50 0.45 0.30

1.4.2.1 Thiết bị thi công :- Trang thiết bị của công nghệ hai pha D bao gồm :

10m

May phut vữa

Bồn chứa vữaBồn nước

Bộ phận trộn vữa

Hệ thống thủy lực.Bộ phận cung cấp khí nén

Máy phát điện

- : injection machinegenerator air : ;

Hình 1.4: Sơ dé bố trí thiết bị thi công của công nghệ hai pha D- May phut vữa cũng bao gồm máy khoan và ông phun vữa nhưng được sử dụng thêmmột ống phut khí nén đồng trục với ông phut vữa.Ông ở bên trong sẽ phụt vũa với áp lực 20MPa, trong khi đó ống ở phía bên ngoài sẽ bơm khí nén với áp lực 0.7 MPa (Hình 1.5)

- Sau khi định vi máy phụt vữa vào đúng vi trí thiết kế, ống bơm sẽ được xuyên vàotrong đất nhờ vào các tia nước có áp lực 3 MPa.

- _ Khi đến độ sâu thiết kế, các tia nước sẽ được đóng lại, vữa và khí nén bắt đầu đượcphun vao trong đất với áp lực lần lượt là 20 MPa và 0.7 MPa Đồng thời, ống bơm được xoayvà rút lên dan dan với các khoảng từ 25 đến 50mm cho đến khi thi công xong trụ

1 start boring 2 terminate boring 3 execution 4 withdrawal 5S completetion

———en

terminatezat : binder injection

water injection

injectionmachine

— ~~~ — =

60 //min.-

20MN/m-Hình 1.6: Trinh tự thi công của công nghệ hai pha D

- Việc bom khí nén vào trong dat có tac dụng làm giảm sự mat ma sát nhờ đó mà vữa

được phun xa hơn, vì vậy mà đường kính của trụ thi công băng công nghệ D sẽ lớn hơn so với

khi thi công bang công nghệ SBảng 1.2: Thông số kỹ thuật của công nghệ hai pha D

Đối với cát:Giá trị SPT của đất |N<!0 | 10<N<20 |20<N<30 |30<N<35 | 35<N<40Áp lực khí nén (MPa) | 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7

Ap luc bom vita

20 20 20 20 20(MPa)

Tốc độ rút lên

0.025 |0.029 0.030 0.038 0.048

(m/phút)

Tốc độ xoay 20 20 20 20 20Khối lượng vữa bơm

3 006 | 0.06 0.06 0.06 0.06

vào (m /phút)

Đường kính trụ(m) |2 18 1.6 14 12

Đối với sét:Giá trị SPT của đất N<] |N=i N=2 N=3 N=4Ap lực khí nén (MPa) 0.7 107 0.7 0.7 0.7Ap luc bom vữa(MPa) |20 |20 20 20 20Tốc độ rút lên(m/phú) | 0.033 | 0.037 | 0.043 0.05 0.063Tốc độ xoay 20 |20 20 20 20Khoi lượng vữa bơm vào

e May phut vữa

e Bồn chứa vữae Bồn nước

e Bo phận trộn vữa

e Hé thống thủy lực.e Bộ phận cung cấp khí nén

1.4.3.2 Trình tự thi công

- Ong bơm vữa của công nghệ ba pha có cau tạo gồm ba ống nhỏ, trong đó có hai Ốngđồng trục với nhau, ống bên trong phun ra các tia nước với áp lực trong khi đó ống bên ngoàisẽ phun khí nén, Phía dưới hai ống này là ống phun vữa (Hình 1.8)

Pressurized waterabout 20 MPa

,

Compressed airabout 0.7 MPa

Groutabout 2~5 MPa

2.0m

1 start boring 2 terminate boring 3 installing 4 withdrawal S.execution 6 withdrawal 7 completetion

injection pipe of boring pipe

terminate _ binder injection —q" water injection

Hình 1.9: Trình tự thi công của công nghệ ba pha T

Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật của công nghệ ba pha T

Đôi với cát:

Giá trị SPT của đất | N<30 | 30<N<50 | 50<N<100 | 100<N<150 | 150<N<175Ap lực nước (MPa) | 40 40 40 40 40

Áp lực khí nén

0.7 0.7 0.7 0.7 0.7(MPa)

Ap lực bơm vữa

2+5 2+5 2+5 2+5 2+5(MPa)

Tốc độ rút lên 0.062

0.05 0.05 0.04 0.04

(m/phút) 5

Tốc độ xoay 20 20 20 20 20Khối lượng vữa

Ap luc khi nén

0.7 0.7 0.7 0.7(MPa)

Ap lực bơm vữa

2+5 |2+5 2+5 2+5(MPa)

Tốc độ rút lên

005 |0.05 0.04 0.04

(m/phút)

Tốc độ xoay 20 20 20 20Khối lượng vữa

0.18 |0.16 0.14 0.14bơm vào

Đường kính trụ

2 1.8 1.6 1.2(m)

1.4.4 So sánh wu nhược điểm giữa các công nghệ thi công:Phuong pháp thi Ưu điểm Nhược điểm

Ba pha -Dễ kiêm tra nhật - Hệ thong phức tạp vê điêu

-Đạt chất lượng cao nhất cho khiến và thiết bị.các loại đất thi công -Đòi hỏi nhiều kinh nghiệm

-Thich hợp cho việc gia cường | trong quá trình vận hành.

bên dưới móng hiện hữu.

-Dễ dàng kiểm soát phình trôivà lượng đất thải ra

1.5 Ứng dụng trụ xi măng đất trên Thế Giới và ở Việt Nam:1.5.1 Ứng dụng trụ xi măng đất trên Thế Giới:

- _ Công nghệ trộn sâu được phát mình đồng thời tại Thụy Điển và Nhật Bản vàogiữanhững năm 70 của thế kỷ XX Ngày nay, công nghệ trộn sâu được ứng dụngrộng rãi trên toànthé giới và ngày càng trở nên có giá trị trên nhiều mặt Nước ứngdụng cọc xi măng đất nhiềunhất là Nhật Bản và các nước vùng Scandinaver

- Trên thê giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu về việc ứng dụng khoan phụt cao áp JetGrouting và trong hỗ đào sâu, bước đầu mang lại nhiều hiệu quả Nhiều công trình thực tế đãđược áp dụng băng phương pháp nảy và đạt kết quả tốt

- Chang —Yu Ou (2006) [6] xác định vi trí sử dung Jet Grouting cho việc cải thiện đất Đềchống lại sự dịch chuyền về phía trước của tường chăn, một số cách sắp xếp thường được sử

dụng là: kiêu khôi, kiêu cột và kiêu tường

Diaphragm wall[ et iles NNNANNAANNAAXxxSs TT ========w

mprovement piles —Àjeeeesoossel Noosoococoeh

2009 90S0N NOe60900006NQ\Joo©o©ooeoök` N6oeoesoeeok\ị@eeoocoooosoek Xxooeo OoohNS80009 COGOh Nloeo ooanNI GO@GO0 COGON Nicer OohNI SOOO OG OODON \Nj€ee©eeeeeeolÑ cosooee N + +42412414À

SSSSSSSSSSSSSS N xxx» ss

Final excavation depth

Hình 1.11: Gia cường bên dưới hồ đào:(a )Gia cường toàn bộ khu vực;(b) Giacwong cục

- Nam 1998, Wong và các cộng sự đã nghiên cứu việc gia cường lớp Jet-Grouting dưới

đáy hỗ móng với chiều dày lớp gia cường khác nhau (Hình 1.12) Kết quả được thé hiện ở

Hình 1.13

d=1.5m d=3m eeHình 1.12: Gia cường bên dưới hồ đào với chiều dày lớp gia cường khác nhau

Layer Thicknessr | No Jet Grouting -lọ Jet Grouting 1.5mLá Jet Grouting 3.0 mí

- _ Công trình Kon-Her ở Đài Bắc-Đài Loan, có kết cau 15 tầng, với 3 tang ham1.5.2 Ung dụng trụ xi măng đất tại Việt Nam:

- Những năm đầu thế kỷ 21 đã có một số dự án bắt đầu ứng dụng trụ xI măng đất vàotrong xây dựng Năm 2001, tập đoàn Hercules của Thụy Điền hợp tác với công ty cô phanPhát triển kỹ thuật xây dựng (TDC) đã thi công xử lý nên móng cho 8 bé chứa xăng dau cóđường kính 21m, cao 9m băng trụ xi măng đất

- Nam 2002, dự án cảng Ba Ngòi (Khánh Hòa) đã sử dụng 4000m cọc với đường kính

0.6m thi công băng trộn khô.- Nam 2004, trụ xi măng đất được sử dụng để gia cô nền móng cho nhà máy nước huyện

- Tai TP Hồ Chi Minh, trụ xi măng đất được sử dụng trong dự án Đại lộ Đông Tây, một

sô tòa nhà như Sài Gòn Times Square

Bảng 1.4: Một số công trình ứng dụng trụ đất xi măngSTT | Tên công trình Đường kính | Tổng mét dài đã | Công nghệ

cọc (m) thi công (m) trộn

l Đường vào sân đỗ cảng hàng 0.6 32.000 Tron uot

không Can Thơ

2 Nha máy điện Nhơn Trạch I 0.6 15.000 Trộn khô

Dong Nai

3 Đường nỗi cầu Thủ Thiém voi_—‘| 0.6 100.000 Trộn khô

đại lộ Đông Tây

4 Đường băng sân bay Cần Thơ 0.6 300.000 Trộn ướt

5 Đập Nà Danh 0.8 4.100 Tron uot

6 Dap khuôn cát 0.8 1.400 Tron uot

1.6 Xw lý đất yếu dưới day hồ đào dé on định tường vây cho nhà cao tang bang

phương pháp phụt vữa áp lực cao

1.6.1 Ung dụng giải pháp JGPs dé khắc phục sự cố tại cao 6c Pacifie— HCM:- M6 tả sự cố công trinh:Ngay 9/10/2007, khoảng 18 giờ 30 khi đang đào đất dé chuẩn bịđỗ bê tông móng thì ở vị trí tiếp giáp tường vây tại cao trình âm 21m so với cốt nền tầng trệtcủa công trình Pacific, tường vây xuất hiện lỗ thủng rộng 30-35 em, dài 168 em Do áp lựcmạnh của nước ngầm tại vị trí lỗ thủng nên gây tràn nước và lôi đất phía ngoài tường vàotrong tầng ngâm -Do đó khoảng 19 giờ thi day nhatru sở Viện Khoa học Xã hội vùng Nam Bộgdm | trệt 2 lầu bất ngờ đồ sập, bị vùi sâu dưới lòng đấthơn 10m; phan còn lại của khu nhà

cũng có nguy cơ đô sập.

- _ Nhằm hạn chế sự phát triển của sự cô, công trình tạm ngừng một thời gian trong lúcchờ tìm nguyên nhân, chủ đầu tư đã ký hợp đồng với Công ty Đông Minh (Trung Quốc) thicông khoan phut xi măng và tạo ra 2 hàng coc xi măng đất có đường kính 40cm để chống thắmdọc các vị trí tiếp giáp giữa các tam panel tường vây Nhờ đó lượng nước ngầm chảy vào tangngâm đã giảm đi rõ rệt.Cũng chính Công ty này đã thực hiện bom cát và xi măng vao chỗ sụtlún nền nhà Sở Ngoại vu để hạn chế sụp đồ giây chuyên có thé xảy ra sau sự cố ngày 23 tháng

được chi phi

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VE ÁP LỰC DAT TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG VAY

VÀ PHẢN TỬ HỮU HẠN2.1 Ly thuyết Morh — Rankine:

2.1.1 Áp lực đất chú động:- _ Xét một mặt phắng AB thắng đứng trong một khối đất tự nhiên, nếu mặt AB di chuyểnvề bên trái đến A B_ như hình 2.1 thì khối dat ở bên phải mặt AB sẽ rời ra (nếu là cát) Ứngsuất theo phương ngang ø;, của một điểm bat kì năm ở bên phải mặt phang AB sẽ giảm dân,trong khi đó ứng suất hữu hiệu ø; theo phương đứng lại không thay đổi Vòng tron Mohr sẽlớn dần về phía sốc trục tọa độ, cho đến khi chạm đường chồng cắt Coumlomb ( Vòng tròn (a)

hình 2.2).

- _ Lúc này khối đất đạt trạng thái cân bang giới hạn dẻo gọi là trạng thái cân bang chủđộng và ứng suất theo phương ngang của đất là ứng suất chính nhỏ nhất, được gọi là áp lựcchủ động của dat, ký hiệu là oj,

Movement <— 7

Œị

Gp B'B wHình 2.1: Điều kiện phát sinh áp lực đất chú động của đấtCông thức tính áp lực ngang của đất ở trạng thái cân băng chủ động:

e Dối với đất dính:

oO, = 0; tan” (45° — 2) — 2c’.tan (45° — 2) (2.1)

Với K, = tan? (45° — 2)

e Đối với đất roi:

oz = øẹ tan? (459 — ©) (23)

Ơa = 0;.Ky (2.4)

Y Q

Hinh 2.2: Vong tron Mohr — Coulomb

- _ Từ các công thức trên có thé thay áp lực chủ động p, phân bố déu tuyến tinh theo độ sâuz Khi đó, hợp lực E, của áp lực đất chủ động tác dụng lên lưng tường sẽ là diện tích của hìnhphân bồ p, và có điểm đặt là trọng tâm của hình phân bô

e Đối với đất rời:

e_ Đối với đất dính:Khi z= 0, Dg = —2c’,/Kq (KN/m'), tức là xuất hiện vùng lực kéo.Chiều cao vùng chịu kéo: Cho p, = 0 ta tìm được đoạn ho

Vì giữa đất và lưng tường không thé chịu ứng suất kéo nên khi tính áp lực đất lên lưngtường sẽ không kế đến tác động của vùng chịu kéo, do đó:

Eq = sy.(H — ho)? Ka (2.6)

y

\Water pressure ⁄Z \ Assumed earth pressure

- _ Lúc này khối đất đạt trạng thái cân băng giới hạn dẻo gọi là trạng thái cân bằng bi độngvà ứng suất theo phương ngang của đất là ứng suất chính lớn nhất, được gọi là áp lực bị độngcủa dat, ký hiệu là 0;

Công thức tính áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng bị động:e Dối với đất dính:

0, = Ø;, tan” (45° + 2) + 2c:.tan (45° + 2) (1.7)

e Doi với dat rời:

-++——.4' 4

'

| †;

Hình 2.6: Sự phan bo áp lực dat bị động đối với đất dính

2.2 Phuong pháp phân tử hữu han:

2.2.1 Giới thiệu:

- _ Chương trình Plaxis 2D cho phép mô phỏng kết cau chắn giữ tương đối thuận tiện.Chương trình có thé giúp ta khai báo các thông số hình học của công trình như chiêu dài, tiếtdiện, mômen quán tính, độ cung ; các thông số cơ bản của nên đất như:

®1€? sat Ywmsac, K, E Ta có thé mô phỏng bài toán theo mô hình thoát nước hay khôngthoát nước, các loại tải trọng trên mặt đất Đặc biệt, chương trình giúp ta mô phỏng và xuất rakết quả ở từng giai đoạn thi công.Thực tế cho thấy chỉ có dùng chương trình phần mềm Địa kỹthuật mà điển hình là Plaxis mới có thể giúp ta giải quyết bài toán tường chắn hồ đào sâunhanh chóng và 6n thỏa

2.2.2 Mô hình sử dung trong phần mềm Plaxis:- Kết quả của bài toán có mức độ chính xác khác nhau tùy thuộc việc ta sử dụng loại môhình đất nên Trong Plaxis có các loại mô hình đất nền là: Linear elastic, Mohr — Coulomb,

Soft Soil, Hardening Soil, Soft Soil Creep, Trong đó mô hình Mohr — Coulomb thường

được sử dung nhất vi đơn giản, tuy nhiên kết qua của mô hình này đôi khi có độ chính xáckhông cao Để có độ chính xác cao hơn, ta có thể dùng mô hình Hardening Soil Đối với bàitoán hồ đào sâu thì ta sử dụng mồ hình Mohr Coulomb (MC) hoặc Hardening Soil (HS) sẽ

thích hợp hơn.

2.2.3 M6 hình Mohr Coulomb cho tính toán PTHH trong Plaxis.

- _ Trong mô hình nay, đất được xem như vật liệu dan hồi — dẻo lý tưởng Trong đó, quátrình làm việc của đất được phân làm 2 giai đoạn: trong giai đoạn đầu, khi độ lệch ứng suấtcòn bé, đất làm việc như vật liệu đàn hồi Trong giai đoạn kế tiếp, khi độ lệch ứng suất đạt đến

một giá trị, gọi là trạng thái giới han đàn hồi thì sức kháng cat của đất không đối nhưng biếndạng vẫn tiếp tục tăng.

- Mo hình MC là mô hình phân tích đơn giản, quá trình tính toán nhanh chóng, phù hợp

với mọi loại đất nền và là mô hình phân tích ứng xử của đất được sử dụng pho biến nhất vớicác thông số đầu vào đơn giản Tuy nhiên mô hình này còn nhiễu hạn chế đó là sử dung thôngsố độ cứng trung bình E không đối cho mỗi lớp đất, không xét đến sự phụ thuộc của độ cứng Eđến lộ trình ứng suất của đất nền và ứng xử của đất luôn trong miễn đàn hồi cho đến khi pháhoại, không phân biệt rõ ràng trạng thái đang chịu tải hay giảm tải của đất nên

Các thông số thông thường của mô hình Mohr — Coulomb được sử dụng khi phân tích

Plaxis:

E: Môdun Young [kN/m']v: Hệ số Poisson [-Ìc;: Lực dính hữu hiệu [kN/m”]~’: Góc ma sát hữu hiệu Ú]V: Góc trương nở ]

e Elasticity parameters: FE, v