Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích tương quan đặc trưng cơ lý từ kết quả thí nghiệm nén ngang trong hố khoan ở khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

Kết quả thí nghiệm nén ngang cung cap những dữ liệu can thiết cho thiết kế cáccông trình như: Công trình ngầm, móng sâu, tàu điện ngầm metro và các công trìnhkhác, khi cân xác định các đ

NGUYEN PHUOC TRUNG

PHAN TICH TUONG QUAN DAC TRUNG CO LY TUKET QUA THI NGHIEM NEN NGANG TRONG HO

KHOAN Ở KHU VỰC THÀNH PHO HO CHÍ MINH

Chuyên ngành Dia Kỹ Thuật Xây DựngMã sô ngành: 60 58 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, Tháng 12 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC HOÀN THÀNH

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỎ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn: TS BÙI TRƯỜNG SƠN

ngày tháng năm 2013.Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch hội đông: Tô Van Lan2 Thư ký: Trần Tuấn Anh

3 Cán Bộ phản biện 1: Nguyễn Minh Tâm4.Cán bộ phản biện 2: Lê Bá Khánh

5 Ủy viên: Bùi Trường SơnXác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá Luận Văn và Trưởng khoa quan lý chuyên ngành saukhi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỎNG CHU NGHIỆM BỘ MÔN KHOAN QL CHUYEN NGANH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Nguyễn Phước Trung MSHV: 11094362Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1986 Nơi sinh: Tiền GiangChuyên ngành: Dia Kỹ Thuật Xây Dựng

I TÊN DE TÀI: Phân tích tương quan đặc trưng cơ lý từ kết qua thí nghiệm nénngang trong hồ khoan ở khu vực Thành Phố Hỗ Chí Minh

Il NHIEM VU VÀ NOI DUNG:

- Chương 4 : Phân tích tương quan các chỉ tiêu cơ lý của thí nghiệm nén ngang theođội sâu và các thí nghiệm khác

IH NGÀY GIAO NHIEM VU : 24/06/2013IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 22/11/2013V CAN BO HUONG DAN: GVC TS Bùi Trường Son

Tp HCM, ngày 22 tháng 11 năm 2013

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA

LỜI CÁM ƠN

Xin chân thành cám ơn Qui thầy cô trong bộ môn Địa Cơ Nền Mong, Trường Đạihọc Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng day, quan tâm giúp đỡ vàtạ mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập vừa qua

Xin cám ơn sự giúp đỡ tận tâm của TS Bùi Trường Sơn đã dành cho toi trong suốtthời gian thực hiện luận văn thạc sĩ.

Xin bảy tỏ lòng biết ơn đến các bạn học viên trong lớp Địa kỹ thuật xây dựng khóa2011, các anh chị đồng nghiệp đã giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quí báu cho tôitrong suốt thời gian qua

HỌC VIÊN: NGUYÊN PHƯỚC TRUNGLÓP: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG 2011

Kết quả thí nghiệm nén ngang cung cap những dữ liệu can thiết cho thiết kế cáccông trình như: Công trình ngầm, móng sâu, tàu điện ngầm (metro) và các công trìnhkhác, khi cân xác định các đặc trưng cơ lý của đât đá ở dưới sâu.

Việc tổng hợp các kết quả thí nghiệm nén ngang của các loại đất phố biến ở khuvực Thành Phố Hỗ Chí Minh và lân cận cho phép thu nhận được các nhận định chínhxác hơn về đặc trưng của các loại đất này và qui luật của chungs theo độ sâu Ngoài ra,kết quả thí nghiệm nén ngang còn được phân tích thông qua các tương quan với các kếtquả thí nghiệm khác, kết quả tổng hợp và tưng quan nghiên cứu có ích cho các thôngtin về cau tạo dia chất khu vực cũng như là các dữ liệu cần thiết phục vụ tính toán thiếtkế

ASTRACT

The pressuremeter test results are the necessary data for design construction suchas: tunneling, deep foundations, metro and other works When we like determine themechanical characteristics of the soil and rock in the deep

The summary of Pressuremeter Menard test results for common soils in the area ofHo Chi Minh City and neighboring qcquired allows more accurate about thecharacteristics of soil and the law our in depth In addition, Pressumeter Menard testresults are analyzed correlation with the results of other test, synthesis results andcorrelation studies are userful for imformation on the geological structure of the area aswell as the data for design calculation.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là dé tài nghiên cứu thực sự của tác gia, được thựchiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Bùi Trường Sơn

Tất cả số liệu, kết quả tính toán , phân tích trong luận văn là hoan toan trung thực.Tôi cam đoan chịu trách nhiệm về sản pham nghiên cứu của mình

TP.HCM, Ngày 22 tháng 11 năm 2013

Học viên

Nguyễn Phước Trung

LỜI CÁM ƠNTÓM TẮTMO DAU

1 Y nghĩa khoa học va thực tiễn của dé tai cccecccceseccsesesesesceeecseseeeeeseeen 1

2 Mục dich va nhiệm vu của luận Vath ee eee cceeccceeececceececeeeeseereseeaeenes 2

CHƯƠNG 1: CAC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THONG SO TU KET QUA THINGHIEM NEN NGANG

1.1 Một số nghiên cứu sử dung kết quả thi nghiệm nén ngang dé đánh giá sứcchống cắt của đất dính - + 2xx St k 111131111 E1111511111151111 11111211 te 3

1.1.1 Phương pháp áp lực giới hạn - 22222222 ‡sxxsessses 31.1.2 Phương pháp đường cong ap lực 222cc ssssssssses 51.1.3 Phương pháp GIbson-Anderson - 225cc ssss2 7

1.1.4 Phương pháp đồ thị cắt - S2 SE 2E E2 ggeeg 81.2 Một số nghiên cứu sử dung kết quả thi nghiệm nén ngang dé đánh giá sứcchống cắt của đất ròi s- cc St 1111111111111 111 111111111111 1g 9

1.2.1 Phương pháp đồ thi áp lực oo ce ecccccecceceeeeesesesesseceseeeseeesveesesees 9

1.2.2 Phương pháp áp lực giới hạn - ccc ccccccececeeeeeeeeneeees 101.2.3 Phương pháp Hugles-Wroth-Windle (1977) - - «+: 10

1.3 Hệ số cố kết hướng tâm ¿tt St SEx211125EEE11111111211111 1E 181kg 12

1.4 Cường độ giản nở C2102 111111111 1111111111111 1 11111111111 vn 13

1.5 Ap lure tid 7.1 na ai 14

1.6 So sánh với các thí nghiệm khác c2 2222223 ene eee 15

1.7 Một số tương quan về đặc trưng cơ lý từ kết quả thí nghiệm nén ngang

2.5 Xác định các đặc trưng cơ lý từ thí nghiệm nén ngang - 392.6 Nhận xét chương 2 - 2 1111111111111 1111111010231 1111k 1 khen 40

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ VÀ TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM NÉN NGANG

3.1 Thiết bi thí nghiệm nén ngang - 2-2 +x+s+sE#E£EEE+EtEEEsrrrere 4]3.1.1 Hộp điều khiển St S311 E1 5 E2 E 15181111 1x pH rg 433.1.2 Đầu dò (buông nén) ST S x cv E1EE 1 511111111 8 pH yyg 433.1.3 Ông nồi ccs Tàn SE HH1 HH HH HH ryu 44

3.2 Trình tự thí nghiệm nén ngang - + + 22223222 44

3.3 Tính toán kết quả thí nghiệm nén ngang ¿+ 2 2xx EEEEEE+EEErkrrsree 463.3.1 Vẽ biểu (0 1.2 t21221221221211221211211211211211121 2 1e 46

3.3.2 Tính toán các đặc trưng CƠ Ïý C0 11211111 vn vào 47

3.3.3 Kết quả thí nghiệm nén ngang (một thí nghiệm nén ngang) 48

CHƯƠNG 4: PHAN TÍCH TƯƠNG QUAN CÁC CHI TIEU CƠ LY CUA THÍNGHIEM NEN NGANG THEO ĐỘ SAU

4.1 Dữ liệu phục vụ phân tích và xây dựng tương quan 514.2 Phân tích tương quan các chỉ tiêu cơ lý của thí nghiệm nén ngang theo độsâu và các thí nghiệm khắc c2 2211012101021 1010211111111 111 3 3 188g xnnx seg 52

4.2.1 Đất sét mềm bão hòa nước - -c- tt EEEErrerered 534.2.2 Dat rời kết câu rời rac đến Chat viva ccccccccccccccccccccescecececcseeseees 584.2.3 Dat sét déo cứng đến CUM eee ecceccceceeeseseseseeseseseetseseesetereseseees 674.2.4 Dat sét plea oo ccccccccccceccsccscseesesesvecevecseesescevsesseceseveseecevesenereeeivess 714.3 Một số tương quan co lý của thí nghiệm nén ngang với các thí nghiệm

4.3.1 Tương quan giữa thí nghiệm PMT va VSÏÏ -<+- 744.3.2 Tương quan giữa thí nghiệm PMT và CPTT' -<+- 77A.A, Nhan xét Chuong 4 82

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ, -2: 52-25: S22222222122221222112712121E 1221 crree 83TÀI LIEU THAM KHẢO ST n1 T113 1115511115511 15111551151 E 1H nh nh nen tện 85

DANH MỤC CÁC HINH

Hình 1.1 Duong cong nén ngang (PMT) 2c cv vn krreeeheg 6Hình 1.2 Quá trình tăng áp lực nén -‹-c c5 275cc 2c 2s ssss s sa 6Hình 1.3 Phương pháp Gibson-Anderson (196 Ï) - ¿5c 5c c‡‡‡++c+‡+++ssss2 7

Hình 1.4 Phương pháp biểu d6 cắt - + 1 1s SE S1211125E1 1118111021111 9

Hình 1.5 Quan hé Ø1Ữa (0 - D”L 1 010211110111 11 11v xxx vn su 11

Hình 1.6 Nhân tổ thoi gian cho 50% tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng 12

Hình 1.7 Duong cong sức căng dat được từ thí nghiệm nén ngang 14

Hình 1.8 Dữ liệu tổng hop của thí nghiệm PMT trong đất sét - 16

Hình 1.9 Dữ liệu tổng hop của thí nghiệm PMT trong dat sét - 16

Hình 1.10 Dữ liệu tổng hợp của thi nghiệm PMT trong dat rời 17

Hình 1.11 Dữ liệu tổng hợp của thí nghiệm PMT trong dat rời 17

Hình 1.12 Biểu đỗ quan hệ giữa Sy Va p*(L -. ST 1S 121 18111121111 rryg 19Hình 1.13 Chu trình đỡ tải — gia tải trong suốt quá trình nén ngang 20

Hình 2.1 Các loại ứng suất trong thí nghiệm nén ngang - s: 26Hình 2.2 Các loại chuyển vị trong thí nghiệm nén ngang - -: 26

Hình 2.3a Duong cong thí nghiệm nén ngang hiện trường 28

Hình 2.3b Duong cong thí nghiệm nén ngang hiện trường 28

Hình 2.4 Ảnh hưởng giá trị module của dat theo phương thang đứng 34

Hình 2.5 Ảnh hưởng giá trị của đất trong trường hợp không áp lực hông 34

Hình 3.1 So đồ thí nghiệm nén ngang trong lỗ khoan - scssx s52 41Hình 3.2 Thiết bị thí nghiệm nén ngang - - 2 tt SE EEE+EEEEerrrrvea 42Hình 3.3 Dau dò thiết bị nén ngang + St S SE E21 EE SE tr g 43Hình 3.4 Ghi nhận độ sâu và kiểm tra áp lực ban đầu s5 5+2 45Hình 3.5 Ghi nhận giá trị áp lực và biến dạng trong quá trình thí nghiệm

(Đường Lê Lợi — Quận Ï) -cc c2 2111111111211 1111111101111 11 kh 46

Hình 3.6 Biểu đô thí nghiệm nén ngang - 2 tt SE +EEEEererrvea 47Hình 3.7 Biểu đô kết quả của một thí nghiệm nén ngang (PMT) 49Hình 4.1 Tương quan module nén ngang (E,) theo độ sâu của sét mém bão hòa

nước khu vực TPHCM và lân cận - - Lcc CS Ọ SE SH Y Sky 54

Hình 4.2 Tương quan áp lực giới han (p,) theo độ sâu của sét mềm bão hòa

nước khu vực TPHCM và lân cận - - Lcc CS Ọ SE SH Y Sky 55

Hình 4.3 Tương quan áp lực pha hoại (p;) theo độ sâu của sét mềm bão hòa

nước khu vực TPHCM và lân cận - - Lcc CS Ọ SE SH Y Sky 55Hình 4.4 Tương quan áp lực giới hạn ròng (p*¡) va module nén ngang (E,)

của sét mềm bão hòa nước khu vực TPHCM va lân cận 2-2 csz 2z sẻ 56Hình 4.5 Tương E/p*, theo độ sâu của sét mém bão hòa nước khu vực

TPHCM và lân cận - - CC C11100 11 11110 111 1k kh nh TT kh ky 56

Hinh 4.6 Tuong quan hé số áp lực đất tĩnh (Ko) theo độ sâu của sét mềm bão

hòa nước khu vực TPHCM và lân cận -ccc- CC c1 S S2 57

Hình 4.7 Tương quanmodule nén ngang (E,)theo độ sâu cua đất rời khu vực

TPHCM và lân cận 222 21111111112 22 1111 2k KT KHE 63

Hình 4.8 Tương quan áp lực giới hạn (pu)theo độ sâu của đất rời khu vực

Hình 4.13 Tương quan E,/p*, theo độ sâu của dat rời khu vực TPHCM và lân

Hình 4.14 Tương quan module nén ngang (E,) theo độ sâu của đất sét đẻocứng đến cứng khu vực TPHCM va lân cận : ¿2 + s+x+£zEvEsEsxrxzxred 69Hình 4.15 Tương quan áp lực giới hạn (p,) theo độ sâu của đất sét dẻo cứngđến cứng khu vực TPHCM và lân cận - ¿+2 cx+E EềE‡EEE2E2EEEEEEErkerekred 69Hình 4.16 Tương quan E,/p*, theo độ sâu cua đất sét đẻo cứng đến cứng khu

Hình 4.21 Tương quan p*¡, và Su¿vsry của đất sét mềm bão hòa nước khu vực

Hình 4.23 Tương quan Su giữa thí nghiệm PMT và VST của đất sét mềm bão

hòa nước khu vực TPHCM c2 Ỳ SH SH SE kY Sky ch cky sa 76

Hình 4.24 Tương quan (q.-po)/(pi-po) theo độ sâu của đất rời 79Hình 4.25 Tương quan E,/q, theo độ sâu của đất rời - cách 80Hình 4.26 Tương quan (qe-po) và (PL-Po) của đất Ob ccc cc sec 80Hình 4.27 Tương quan E,va q theo độ sâu của đất rời s- se 81Hình 4.28 Tương quan p,va q theo độ sâu của dat roi 81

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bảng 1.1 Quan hệ giữa sức chỗng cắt không thoát nước va p, 5Bảng 1.2 Phân loại dat từ kết qua thí nghiệm nén ngang : 23Bảng 3.1 Giá trị Vụ theo các kiểu thiết bị 5c St x23 1E rrrrrere 44Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm nén ngang ¿5-2 SxcE SE £EvE+EEEEererrvea 48

Bang 3.3 Tính toán thí nghiệm nén ngang - << +55 <2 49

Bảng 4.1 Vị trí và số lượng các điểm thí nghiệm nén ngang, cắt cánh hiện

trường, thí nghiệm XUYEN COI€ - c5 5c 2722 2522222223222 xssse2 51

Bảng 4.2 Đặc trưng tính của lớp sét mềm bão hòa nước từ thí nghiệm nén

ngang (PMTT) - c1 1 21101 v2 tt vv nh kh nh nhe nh nh nh HH ch nàn nê 53

Bảng 4.3 Kết quả tinh toán từ thi nghiệm nén ngang đổi với dat rời 58Bảng 4.4 Kết quả tính toán từ thí nghiệm nén ngang của đất sét đẻo cứng đến

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Thí nghiệm nén ngang được phát minh từ những năm 1933 do Kogler nhưng sau

đó không được ông tiếp tục nghiên cứu phát triển Đến năm 1955, Menard tiến hànhthí nghiệm nén ngang trong hồ khoan dé đo thành phan biến dạng ở hiện trường vabắt đầu các hoàn chỉnh tại công ty của ông Kế đến, vào năm 1959 Fukuoka tìm ragiá trị K va module biến dạng ngang của đất Những năm kế tiếp, Menard đã đưa ranhững phương trình và những mối tương quan trực tiếp từ kết quả nén ngang với độ

lún và khả năng chịu tải của nên.

Những kết quả dat được vẻ thiết bị, đã tạo ra sự đa dạng về thiết bi và phươngthức thí nghiệm nén ngang Ở phòng thí nghiệm cau đường Pháp (Laboratoire desPonts et Chaussees), năm 1965, Jezequel đã phát triển thiết bi SBPMT (Selfboring

Pressuremeter Menard Test).

Năm 1988, tiêu chuẩn thí nghiệm nén ngang được phát hành (ASTM

D4719-87).

Thí nghiệm nén ngang cho phép xác định các thông số nén ép của dat tại hiệntrường như: Eo, Er, PL, Cou, Su, Ko từ đó có thé tién hanh so sanh va dua ra những

tương quan với các thí nghiệm hiện trường và trong phòng khác.

Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm nén ngang ở khu vực Thanh Phố Hỗ ChíMinh (TPHCM), tiến hành phân tích, xây dựng các tương quan với các đặc trưng cơlý khác nhau và với các kết quả của thí nghiệm khác Các tương quan theo loại đấtvà độ sâu phân bố cho phép nhận định đúng đắn hơn vé các đặc trưng cơ lý của datnên cũng như là các cơ sở dữ liệu can thiết phục vụ tính toán thiết kế hay nghiên

cứu.

Kết quả phân tích có ý nghĩa thực tiễn trong đánh giá điều kiện địa chất công

trình của khu vực cũng như là cơ sở cho các nghiên cứu chọn lựa đặc trưng hợp lý

phục vụ đánh giá các van dé địa kỹ thuật

Mục đích và nhiệm vụ của luận văn

Tổng hợp và phân tích đánh giá các đặc trưng thu thập được từ kết quả thínghiệm nén ngang theo loại đất và độ sâu phân bô

Xây dựng các tương quan của đặc trưng biến dạng và độ bên.Phân tích so sánh với các kết quả thí nghiệm khác

Dữ liệu phục vụ cho nội dung phân tích của luận văn bao gồm: Dữ liệu thu thập

từ thí nghiệm nén ngang và các thí nghiệm khác trong các dự án của khu vực

TPHCM và lân cận từ năm 2003 đến nay

CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THONG SO TỪ KET QUA

THÍ NGHIỆM NÉN NGANGNgoài các đặc trưng cơ bản có thé thu nhận trực tiếp từ thí nghiệm nén ngangnhư Eo, py hay Ko, các đặc trưng về độ bền hay các đặc trưng khác cũng có thé đượcđánh giá thông qua các tương quan thiết lập Các tương quan này đã được đề cậpnghiên cứu thông qua các tương quan thí nghiệm hay căn cứ trên cơ sở lý thuyết

1.1 MỘT SO NGHIÊN CỨU SỬ DUNG KET QUA THÍ NGHIEM NEN

NGANG ĐÈ ĐÁNH GIÁ SỨC CHÓNG CẮT CỦA ĐẤT DÍNHCó nhiều phương pháp để xác định cường độ sức chống cat không thoát nướccủa đất dính từ kết quả thí nghiệm nén ngang Các phương pháp sử dung pho biếnbao gom:

- Phương pháp áp lực giới han.- Phương pháp tương quan theo kinh nghiệm.- Phương pháp đường cong áp lực.

S, - cường độ sức chống cắt không thoát nước của đất dính.G — module cắt.

của hình trụ dài vô hạn Do đó, áp lực giới hạn đạt được là cao hơn áp lực giới hạn

theo phương trình (1.1) va (1.2) Cho nên, kết quả trung bình của B là cao hơn 6,5.Từ những nhận định ở trên và dựa trên những dt liệu nghiên cứu, Baguelin và đồngnghiệp (1978); Briaud và đồng nghiệp (1985) đã đưa ra biểu thức:

Từ những kết quả thí nghiệm thực tế một số tác giả đã đưa ra bảng tính giá trị

S, cho đất loại sét ở các trạng thái khác nhau Kết quả tính phụ thuộc chủ yếu vào

việc xác định giá trị áp lực giới hạn (p,) và ứng suất tĩnh theo phương ngang (Gowhay po) Các phương trình tính toán được thé hiện qua bảng 1.1

Stt Su Loai dat Tac gia1 (pr-Gon)/k K=2 đến 5 Ménard (1975)

: Cassan (1972), Amar và3 (PL-Gon}⁄S Sét dẻo mêm — dẻo cứng

Jézéquel (1972)4 (PL-Gon}⁄15 Sét dẻo cứng — nửa cứng

5 (PL-Øon)/6,8 Sét dẻo cứng Marsland và Randolph (1977)

, Lukas va LeClerc de Bussy6 (PL-Øon)/5,l Tât cả các loại sét

(1972)7 (PL-Gon)/10+25 Martin và Jézéquel (1986)8 (DPL-Gon)/10 Sét dẻo cứng Martin và Drahos (1986)

9 (pu/10)+25 Sét chảy dén dẻo cứng Johnson (1986)

1.1.2 Phương pháp đường cong áp lực

Phương pháp này sử dụng biểu thức lý thuyết của đường cong áp lực

Py-Py = Sout Sy (1.5)

Hoac:

Su = Py - Son (1.6)Ca hai gia tri py và Oon nhận được từ thi nghiệm nén ngang.

Áp lực py được xác định tại điểm cuối cùng của đường thăng (hình 1.2).Phương pháp nay cho giá trị S„ quá cao, có thé do py được xác định từ đườngcong nén ngang cao (sự nén lại của đất) hoặc bởi vì tỉ số L/D của buồng nén PMT

(Pressuremeter Menard Testing) là vô hạn (Las-Soudiere và Zanier, 1986) hoặc coy

quá thấp

Quá trình gia tăng áp lực nén và sự thay đổi thé tích trong khi thí nghiệm nén ngangđược thể hiện qua hinh 1.2.

Phương pháp Gibson-Aderson dựa vào phương trình đường cong áp lực nén vasau khi đạt ap lực dẻo py.

G „AVOpp = Py +S, ln(——*——) (1.7)

1.3).

Or

Or A A

^_ z UnGŒ, LnAVOrr = Py +S„( 5, + 7 ) `Py

Phương trình (1.7) có thé được viết lại dưới dang:

nước S, đỉnh.Từ việc xác định sức chông cat theo biêu đô kêt quả thí nghiệm, có thê rút ra cácnhận định sau:

- Ở hình 1.4, áp lực giới hạn py, có mối quan hệ với đường cong sức chống cắt dư.Nếu dat sét cô kết thường, phương pháp Gibson-Anderson cho giá trị S„ đỉnh.- Giá trị B không là duy nhất theo phương trình (1.2) và gia tăng khi hệ số quá cốkết tăng Diéu này giải thích thỏa đáng hơn về quan hệ phi tuyến ở phương trình

(1.3).Quan hệ giữa pạ và S, đỉnh là chính xác hơn quan hệ giữa p, và S, Các phương

pháp được thảo luận ở trên Cho thấy răng phương trình (1.2) cho giá trị phù hợpnhất Giá trị S„ thu được từ thí nghiệm PMT được sử dụng đặc biệt cho những loạiđất sét quá cô kết

Hình 1.4 Phương pháp biểu đô cắt

1.2 MỘT SO NGHIÊN CỨU SU DUNG KET QUA THÍ NGHIEM NEN

NGANG DE DANH GIA SUC CHONG CAT CUA DAT ROIPhan nay giới thiệu một số phương pháp xác định góc ma sat trong © của dat

rời Các phương pháp cơ bản thường được sử dụng là:

-10-1.2.2 Phương pháp áp lực giới han

Phương pháp nay sử dụng áp lực giới hạn và ứng suất có hiệu Phương trình có

được xác định từ phương trình (1.10) Năm 1978, Baguelin tính được sự khác biệt

nay 30% Phương trình trên xem chiều đài nén ép vô hạn trong khi thí nghiệm nénngang với tỉ số L/D từ 5 đến 10 Kết quả đo được là khoảng 2 lần giá trị của phương

trình trên.1.2.3 Phương pháp Hugles-Wroth-Windle (1977)

Phương pháp này được đưa vào với việc xét đến sự giãn nở của đất rời Phươngpháp này dựa trên đồ thị nén ngang thông qua áp lực déo py được thé hiện qua

Uo - Ap lực nước lỗ rỗng ban dau.@ˆ- góc ma sát trong đỉnh.

K =tan?(45° -*a) (1.12)

QM oy - góc ma sát trong tại đỉnh Veons.

- Đối với cat chat, 21a tri c= 0

ọ( đô)

40 ˆ30

250 500 1000 2000 z;(KP2)

Hình 1.5 Quan hệ giữa 0- Dy (Menard, Baguelin và đồng nghiệp ,1978)

- Đối với cat chặt vừa, rời thi hiệu chỉnh giá tri ` dé được giá tri that c# 0 va nhỏ

hơn F “~40% Do đó, đê sử dụng phương pháp này đôi với cát chặt và rời cho kêt

Cc

qua tôt thi buông nén giãn nở có gidi hạn.

- Gia tri 0 ¿v có thé được lựa chọn từ thí nghiệm cắt trực tiếp

1.3 HỆ SO CÓ KET HUONG TAM

Hệ số cô kết hướng tâm C, có thé được dự đoán từ kết qua thí nghiệm nénngang (Baguelin, 1973; Randolph và đồng nghiệp, 1979; Bauguelin và đông nghiệp,1986) nếu dụng cụ đo áp lực nước lễ rỗng được kết hợp với buông nén Van dé nay

không có ý nghĩa trong thí nghiệm PBPMT nhưng có giá trị trong SPPMT(Selfboring Pressureter Test).

Đề dat được giá tri Cy, buông nén chọn giá tri giãn nở 2,5% chu vi biến dang £ọ,thể tích buồng là không đổi Trong khi sự tiêu tán áp lực lỗ rỗng được ghi nhậngồm: Ap lực 16 rỗng thang dư ban dau là U„„ Thời gian ts tại thời điểm áp lực lỗrỗng thang dư giảm đến 0,5Umax Umax/Sy được tính toán dé xác định nhân tố thời

gian (sọ

(hình 1.6) Theo phương trình dẻo, hệ số cố kết hướng tâm C¡ được xác định từ thi

nghiệm với bán kính ban dau của buông là r,.

2

0 (1.14)‘50

50

1.4 CUONG DO GIAN NOCường độ giãn nở của dat trộn xi măng và đất sét qua cố kết có thé được xácđịnh dựa theo các phương pháp khác nhau Trong những loại dat thì biểu đồ PMTthường được biểu thị sự biến dạng (hình 1.7) Sự phá vỡ trong phan đàn hôi của

đường cong, tạo nên môi quan hệ với cường độ đât.

Thêm vào đó, phương trình (1.15) những điểm làm gia tăng ứng suất hướng tâm

AGx bằng và đối xứng với sự giảm ứng suất của hình trụ

Điều này cho thấy răng, đất sẽ bị phá hoại khi độ giãn nở hướng theo vòng tròn.Trước khi đạt ứng suất nay, đất ứng xử như vật liệu đàn hồi cả trong vùng nén vàvùng giãn nở Sau khi đạt ứng suất này, đất ứng xử như vật liệu đàn hỏi trong vùngnén với sự phá vỡ hướng tâm Sự thay đổi này trong ứng xử là được ghi nhận bởi sựthay đổi độ dốc trong suốt quá trình thí nghiệm giãn nở.

1.5 AP LUC TIEN CÓ KETAp lực tiền cố kết p, của đất theo phương ngang đã được so sánh với p; va Py(hình 1.7) Một số tranh luận cho rang py là pc như: Mori và Tajima, 1964; Lakes

lin va Leclere de Bussy, 1976 Và những người khác cho rang p, là p, Những ngườicon lại chưa tim ra sự khác biệt g1ữa p, va py Điều này có hai trường hop: Cho áplực thấp hơn Ðx: biến dạng nhỏ; trong khi áp lực cao hơn py cho biến dạng lớn hơn.Trong thực tế, ở đây là sự phân tích ứng xử giữa p, và py nhưng p, va py khônghoàn toàn giống nhau Tuy nhiên py là ngưỡng ứng suất quan trọng được sử dụng rấthữu ích trong thiết kế nền móng.

1.6 SO SÁNH VỚI CÁC THÍ NGHIỆM KHÁC

Từ dữ liệu thí nghiệm dựa vào PBPMT và những đữ liệu của các thí nghiệm

khác được thu thập (Briaud và đồng nghiệp, 1985) Các đữ liệu nén ngang được lựachọn từ năm 1978 đến năm 1985 trong những nghiên cứu và dự án khác nhau Thínghiệm nén ngang được sử dụng là PBPMT trong 82 hồ khoan tại phía Bắc, Tây,

Nam, va vùng trung tâm Hoa Kỳ Với 36 vi trí trong cat, 44 trong sét va 2 trong

bột Kế đến là những dữ liệu xác định S, và `, SPT, CPT Tại mỗi độ sâu trong hồkhoan, được ghi nhận và lập thành bảng gồm: E,, E; pi, Su, ọ, N, de và £ Tổng số426 điểm được tính toán, dir liệu được mô tả chỉ tiết trong Briaud va đồng nghiệp,1985 Những giá trị của dữ liệu cơ bản cho phép tạo mối quan hệ với những hệ số từthí nghiệm PMT Sau đây là một số mối quan hệ được đưa ra:

- Trong đất loại sét:

Dị = 1,SŠu (1.20)Dị, =9,2qc (1.21)p, =0,071E (1.22)

E, =100S, (1.23)

Ey =2,59, (1.24)E, =0,278E, (1.25)

Những tương quan trên được thé hiện dưới dạng biểu đồ qua hình 1.8 va 1.9

' * SN Ẹ ` =" ° |« ` " * * cu

(E1) S “Sonu yoy) SuQYY Jg9 Sugyo ong Module, Ep ( tsf) Ap lực giới han, pLoH (1S)

Hình 1.9 Dit liệu tổng hop của thi nghiệm PMT trong dat sét

699 Ỹ : T T M §99 ant ees pees meee nae

+ Ce se * , Z RN ge *2 200 4 : 2 200 +

Module, Ep (tsÐ Ap lực giới han, ; ( tsf)Hình 1.10 Dé liệu tổng hợp từ thí nghiệm PMT trong dat cát

a atts oh hae bata, hid lo hn RUEVARTE — 120 UW V20 | ỤU ( |) |

-18 Trong đất rời:

p, (KPa) =47.9N (N là số búa/30cm)

Pp, =0.llqc (1.26)Pp, =0,125E (1.27)

Ey =383N (N là số búa/30cm) (1.28)

Ey =Ll5qc (1.29)

- Phương trình (1.20), chi rang áp lực nén giới hạn p¡, là hoi lớn hơn áp lực tới hạn

của một móng nông và hơi nhỏ hơn áp lực tới han dưới đâu mỗi coc.- Phương trinh (1.23), cho gia trị cường độ module nén ngang, sự phân tán của dữ

liệu trên (hình 1.8, 1.9) chỉ ra rằng module đàn hồi đạt được từ cường độ sức chống

cắt không thoát nước là không đáng tin cậy.- So sánh phương trình (1.22) và (1.28), thé hiện rằng tỉ số của độ cứng và cường

A “A As roo ` A As lê z > KA h Z A `

độ là thâp hơn nhiều đôi với sét và thâp hơn đôi với cát Tỉ sô —> có thé dùng như

PL

chỉ số phân loại đất.- So sánh phương trình (1.25) va (1.29), thể hiện rang tỉ số giữa module dỡ tải và

E=2,5 đến 3,5q (1.30)

“vs 2 `

100 Ƒˆ * ae > *

oe I l l 1 e

500 L000 1500 2000p, (KPa)

Hình 1.12 Biéu đồ quan hệ giữa S„ và p*,, (Baguelin va đông nghiệp, 1978)

Những so sánh khác được thực hiện như:

- Merritt và đồng nghiệp (1979) so sánh Ky đạt được từ thí nghiệm nén ngang vớithí nghiệm nén cố kết không nở hông, và từ tương quan của Ladd (Ladd và đồngnghiệp, 1977) với vị trí ở Houston Mặt dù có một số kết quả phân tán, nhưng tất cả

các giá tri Ky là hợp ly và được công nhận.- Gan và Briaud (1987) so sánh giá trị Ko đạt được từ PBPMT và SBPMT tại ba vi

trí trong đất sét déo cứng, dat cát kết cấu chặt vừa đến rời Những kết qua đạt đượcvới tương quan đồng nhất cao

- Shield và Bauger (1975) so sánh module của PBPMT với module của thí nghiệm

trong phòng và thí nghiệm bàn nén trong đất sét nhạy Một số kết luận của họ là:o Module của PBPMT và thí nghiệm nén ba trục UU nhỏ hơn khoảng 2 lần

module từ thí nghiệm bàn nén.o Có sự tương quan cao trong quan hệ giữa E, của PBPMT và bàn nén được

tim ra bởi Greenland (1964) trong đất sét có độ cứng thay đồi

Hình 1.13 Chu trinh dé tải — gia tai trong suốt quá trình nén ngang- Tavenas và đồng nghiệp (1975) thí nghiệm trong đất sét nhạy đã tìm ra rang:

module Eo cua PBPMT thập hon module đo trên mẫu cố kết ba trục

- Trên phương diện khác thi Burgess và Eisenstein (1975) thí nghiệm trong dat sétbột cứng đã tìm được module E, của PBPMT có giá trị khoảng hai lần module từ thínghiệm ba trục cố kết không thoát nước.

- Briaud va Shields (1981b) đã tìm ra sự thống nhất giữa module gia tải lại củaPBPMT và bản nén Trong đó, module của bàn nén là module cát tuyến tại điểmbiến dạng của bàn nén 12,5mm va module gia tải lại của PBPMT đạt được từ chu

trình đỡ tai-gia tai va được mô tả trong phương trình (1.31).

Baguelin và đồng nghiệp (1978) đưa ra sự so sánh trên phạm vi rộng giữa

cường độ chông cat không thoát nước S, và p, Biêu đô (hình 1.10) thê hiện răng ti

Với Sy và P, (KPa), phương trình (1.32) trong hình (1.8, 1.9) từ dữ liệu cơ ban

của Briaud và đồng nghiệp, 1985; Baguelin và đồng nghiệp, 1978 dé cập nhữngnguyên nhân phân tán trong dữ liệu: Những mẫu không nguyên dạng khác nhau củađất sét trạng thái chảy và dẻo cứng, sự không chính xác của doy, độ nhạy của dat, tisố L/D của buồng nén PMT, sự bat đăng hướng, sự phá hoại và dỡ tải hố khoan.Những người còn lại đã so sánh S, và p*¡, gồm các tác giả như: Cass (1972),Komornik va đồng nghiệp, 1970; Meigh va Greenland, 1965; Và vài sự so sánh

-22-kết quả giữa góc ma sát ˆ trong phòng thí nghiệm và PBPMT như các tác giả gồm:Laier (1973), Winter và Rodriguez (1975) Những so sánh này chỉ dùng để dự đoánnhưng rat khó dat được độ chính xác cao

1.7 Một số tương quan về đặc trưng cơ lý từ kết quả thí nghiệm nén ngangtheo loại đất

- Tương quan giữa thí nghiệm nén ngang với thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)Với đất sét:

Loại đât Epwr (bars) Px (bars)

Bun 2-15 0,2-0,5Sét, chay 5-30 0,5-3

Sét, dẻo mém — déo cứng 30-80 3-8

Sét, cứng 80-400 6-20Cat bột, rời rac 5-20 1-5

Bột 20-100 2-15

Cát và sỏi sạn, chặt 80-400 12-50

Cát bôi tích 75-400 10-50Dat mới san lấp 5-50 0,5-3Dat san lap cũ (thô 40-150 4-10

1.8 NHAN XET CHUONG 1Cac đặc trưng co ly của thí nghiệm nén ngang được xác định dựa trên nhiềuphương pháp tính khác nhau và mỗi phương pháp có những ưu và khuyết điểm

- Thí nghiệm nén ngang cho phép đánh giá đặc trưng biến dạng của đất cũng nhưáp lực dat ở độ sâu bat kỳ tại hiện trường.

- Thông qua các tương quan theo từng loại đất có thé thu nhận được các đặc trưng

cơ lý khác như: hệ sô ap lực hông, sức chong cat và một sô các đặc trưng khác.- Đặc điêm các thông sô và tương quan được thiệt lập còn chưa xét đên trạng thaiứng suât cũng như đặc diém nén trước cua dat nên.

- Mục đích của luận văn bao g6m: thông qua các dir liệu thực tế đánh giá đặc điểmđặc trưng cơ lý theo loại đất và độ sâu phân bố; xây dựng các tương quan và phântích các yếu tô ảnh hưởng lên các giá trị đặc trưng này

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ UNG SUAT VA BIEN DẠNG

TRONG THÍ NHIỆM NÉN NGANG

2.1 UNG SUAT, BIEN DANG VÀ TRẠNG THÁI CAN BẰNG CUA HO

KHOAN TRONG THÍ NGHIEM NEN NGANGSự giãn nở buông nén của thí nghiệm nén ngang PMT (Pressuremeter MenardTest) dựa theo lý thuyết giãn nở của hình trụ dải vô hạn trong khối đất vô hạn.Những giả thuyết đầu tiên được giới hạn bởi chiều dài nén giới hạn Những giảthuyết này rất hữu ích trong giải thích kết quả thí nghiệm nén ngang Ứng suấtchính là ứng suất hướng tâm Op, Ứng suất vành og, và ứng suất thang đứng O-7(hình 2.1), những ứng suất nay được viết như sau:

Orp = Foy + AC py (2.1)

Gạo = Pon + AC gp (2.2)

O =Opy + Ao (2.3)

Trong đó: Øo¡›Øoy - Ứng suất nghỉ theo phương ngang và phương thắng đứng

AO, A0;,,A0gq - gia số của Ø„„,Ø,„,Øzu

Phương có ứng suất cắt lớn nhất được thể hiện trên (hình 2.1) Những chuyền vịchính là: Chuyên vị hướng tâm (u), chuyển vị vành (v) và chuyển vị thắng đứng (w)(theo hình 2.2) Bởi vì sự giãn nở có hạn của hình trụ, chuyển VỊ Của v và w ~0 VỊtrí ban đầu của một điểm trong đất được cho bởi khoảng cách r

Vị trí hiện tại của các điểm trong suốt quá trình gia tải là p và được xác định

theo công thức sau:

p=r-u (2.4)