Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phát triển phương pháp mới mô phỏng 2D tương-đương cho bài toán cố kết bấc thấm - 3D đối xứng trục-trong điều kiện bơm hút chân không

Trong thập niên vừa qua, trên thế giới, bấc thấm đã được kết hợp với hệ thống bơm hút chân không trong sự kết hợp với gia tải đất đắp xem Hình 1-1, và vì vậy chúng ta có thể tăng tốc quá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

CAO THANH THÙY

PHAT TRIEN PHƯƠNG PHAP MƠI MO PHONG 2D TƯƠNG-ĐƯƠNG CHO BAI TOAN CO KET BAC THAM - 3D ĐOI

XƯNG TRỤC - TRONG ĐIEU KIẸN BƠM HUT CHAN KHÔNG

Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

&KѭѫQJ.LӇPFKӭQJSKѭѫQJSKiSÿӅ[XҩWEҵQJSKҫQWӱKӳXKҥQ &KѭѫQJӬQJGөQJSKѭѫQJSKiSÿӅ[XҩWFKRPӝWQӅQÿҩWÿҳSWKtQJKLӋPWӹOӋWKӵF &KѭѫQJ.ӃWOXұQYjNLӃQQJKӏ

III 1*¬<*,$21+,ӊ09Ө : 1/6/2013 IV 1*¬<+2¬17+¬1+1+,ӊ09Ө: 07/12/2014 V &È1%Ӝ+ѬӞ1*'Ү1 :*LҧQJ9LrQ767UҫQ7XҩQ$QK

Tp HCM, ngày 7 tháng 12 QăP14

/Ӡ,&Ҧ0Ѫ1

1Kѭ Yұ\ WiF JLҧ ÿm WUҧL TXD  QăP ĈҥL +ӑF Yj  QăP &DR +ӑF GѭӟL PiL7UѭӡQJQj\/ӡLÿҫXWLrQWiFJLҧ[LQFҧPѫQWҩWFҧFiF7Kҫ\&{[LQFҧPѫQ1J{L7UѭӡQJÿmWҥRÿLӅXNLӋQEӗLGѭӥQJGүQGҳWWiFJLҧWUrQFRQÿѭӡQJKӑFYҩQWURQJQăPYӯDTXD

.ӃWLӃSWiFJLҧ[LQFҧPѫQ%D0ҽÿmQX{LGѭӥQJGҥ\GӛWҥRÿLӅXNLӋQYjNKX\ӃQNKtFKWiFJLҧKӑFWұSNK{QJQJӯQJWURQJQăPÿLKӑFYӯDTXDĈyOjѫQGѭӥQJGөFFӫDÿҩQJVLQKWKjQKY{FQJWROӟQPjWiFJLҧNK{QJWKӇQjRNӇ[LӃW

7LӃSÿӃQWiFJLҧ[LQJӱLOӡLFҧPѫQFKkQWKjQKÿӃQ7Kҫ\+ѭӟQJ'үQ767UҫQ7XҩQ$QKQJѭӡLÿmQKLӋWWuQKKѭӟQJGүQÿӏQKKѭӟQJFKӍGҥ\FKRWiFJLҧUҩWQKLӅXQKӳQJNLӃQWKӭFFKX\rQP{QVkXVҳF trong KѫQQăPWKӵFKLӋQOXұQYăQ

7iFJLҧ[LQJӱLOӡLFiPѫQÿӃQTXê7Kҫ\&{WURQJ Bӝ M{QĈӏDFѫ± 1ӅQmóng.KRD.7;k\'ӵQJ7Kҫ\&KkX1JӑFҬQ7Kҫ\9}3KiQ7Kҫ\/r%i9LQK7Kҫ\%L7UѭӡQJ6ѫQ7Kҫ\1JX\ӉQ0LQK7kP 7Kҫ\Ĉӛ7KDQK+ҧL7Kҫ\7UҫQ;XkQ7KӑYj7Kҫ\/r7UӑQJ1JKƭDÿmFKӍGҥ\QKLӋWWuQKFiFNLӃQWKӭFFӫDFiF7Kҫ\WURQJOƭQKYӵFĈӏD&ѫ±1ӅQ0yQJWӯÿyJL~SWiFJLҧFyÿѭӧFPӝWNLӃQWKӭF QӅQWҧQJWӕWWURQJOƭQKYӵFQj\

&XӕLFQJWiFJLҧ[LQJӱLOӡLFiPѫQÿӃQFiFEҥQWURQJOӟSĈӏDKӻTKXұW;k\DӵQJKKyDÿmJL~Sÿӥ WiFJLҧUҩWQKLӅXWURQJTXiWUuQKKӑFWұS

TP.HCM, ngày 07 tháng 12 QăP4

+ӑFYLrQWKӵFKLӋQ

&$27+$1+7+Ô<

7Ï07Ҳ7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

7Ï07Ҳ7 6ӵOjm YLӋc Fӫa PӝtEҩc WKҩm trong ÿLӅu NLӋQEѫPK~t chân không ӣ

KLӋn WUѭӡng, WKѭӡng Jҫn Yӟi VӵOjm YLӋcFӕNӃtFӫa PӝWOăQJWUө ÿѫQÿӕi [ӭng WUөc FyO}i WKҩm ӣJLӳa Tuy nhiên, YLӋc mô SKӓng Pӝt Eji WRin Oӟn - WӹOӋWKӵc Jӗm QKLӅu Eҩc WKҩm bên Gѭӟi QӅn ÿҩt ÿҳp, VӁFҫn Uҩt QKLӅXOăQJWUөFӕNӃt ÿӕi [ӭng WUөFQKѭYұy, YjYLӋc Qjy WKѭӡng Gүn Wӟi Pӝt mô SKӓng 3D Uҩt Wӕn Npm YӅWji nguyên Wtnh WRiQGүQÿӃQNӃWTXҧOjPӝt Piy Wtnh WKұtPҥnh VӁÿѭӧc yêu Fҫu trong WUѭӡng Kӧp mô SKӓng Qjy

9uYұy, OXұn in ÿӅ[Xҩt PӝWSKѭѫQJin quy ÿәi Wӯ OăQJWUөÿӕi [ӭng WUөF/7Ĉ;7 VDQJOăQJWUөSKҷng (LT.P) 2D FӕNӃWWѭѫQJÿѭѫQJ%ӣi VӱGөng Fich Qjy, Pӝt mô SKӓQJ'WѭѫQJÿѭѫQJFKREji WRin Oӟn - WӹOӋWKӵc nKLӅXEҩFWKҩPFyWKӇWKӵc KLӋn ÿѭӧc WLӋn Oӧi Yj nhanh FKyng, VӱGөng Piy Wtnh ÿӇEjn thông WKѭӡQJ3KѭѫQJSKip FKX\Ӈn ÿәi Qjy, Oj SKѭѫQJSKip cân Eҵng PӭcÿӝFӕNӃt FӫDKDLOăQJWUөtheo WKӡL

JLDQÿѭӧFELӃQÿәLGӵDYjRVͱFF̫n O}i WK̭m

3KѭѫQJSKip ÿӅ[Xҩt, ÿmÿѭӧc NLӇm FKӭng Eҵng SKҫn WӱKӳu Kҥn (PTHH) cho hai OăQJWUө ÿѫQWURQJPӝt QӅn Vpt ÿӗng QKҩt Gjy 10 m, ӭng Yӟi hai Pӭc ÿӝWәn WKҩt Oӵc K~t chân không k1 = 1, Yj k1 = 0.5 Yjÿm cho NӃt TXҧ WѭѫQJÿӗng Wӕt

1JRjLUDSKѭѫQJSKip FNJng ÿmNLӇm FKӭng cho Pӝt QӅnÿҩt ÿҳSEѫPK~t chân không WӹOӋWKӵc, FKLӅu cao ÿҳp 5.8 m YjEӅUӝng QӅn ÿҩt ÿҳpJҫn 30 m, ÿѭӧc WLӃn Kjnh WKtQJKLӋm ӣ Tp.Kushiro, Hokkaido, 1Kұt %ҧn .Ӄt TXҧ cho WKҩ\SKѭѫQJSKip ÿӅ[Xҩt ÿm cho NӃt TXҧWӕt ӣ : [1] NKta Fҥnh O~n EӅPһt, [2] FKX\Ӈn Yӏÿӭng trong Fic Oӟp ÿҩt, [3] VӵSKit sinh Yj tiêu Win ip Oӵc Qѭӟc OӛUӛng WKһQJGѭYj cho NӃt TXҧ WѭѫQJÿӕi Wӕt ӣ [4] Vӵ thay ÿәi FKX\Ӈn Yӏ ngang Gӑc theo ÿӝ sâu ӣ khu Yӵc chân taluy Fӫa QӅn ÿҩt ÿҳp

$%675$&72)0$67(57+(6,6

DEVELOPMENT OF A NEW METHOD TO SIMULATE 2D EQUIVALENTLY AN AXISYMMETRIC UNIT CELL UNDER

VACUUM-SURCHARGE PRELOADING

ABSTRACT: Performance of a PVD under vacuum-surcharge preloading on the

construction-site, usually close to that of an axisymmetric unit cell However, the 3D full-scale simulation including a lot of PVDs under an embankment will require a lot of 3D PVD elements and cubic surrounding soil elements Therefore, a very strong computer is always needed in this case

Therefore, the author proposed a new method to convert from an axisymmetric unit cell to a 2D equivalent plane strain unit cell By using this method, a 2D full-scale simulation including a lot of PVD elements under a vacuum-surcharge preloading can be done conveniently and quickly, in which only a conventional desktop computer is required This conversion method equates the consolidation degree with

time between the two unit cells on the basis of well resistance

The proposed method has been verified by FEM for the two single unit cells in a m-clay layer, under two type of vacuum loss k1 = 1, and k1 = 0.5, and creating good matching results

10-In addition, the method has also been verified by a full-scale test embankment having height 5.8 m and width approximately 30 m, constructed in Kushiro City, Hokkaido, Japan The outcome has showed that, the method produced good results in : [1] Surface settlement, [2] vertical displacements among subsoil layers, [3] Development and dissipation of excess pore pressure; and producing relatively good results in [4] horizontal displacement along depth near the toe of the embankment

vacuum-/Ӡ,&$0Ĉ2$1&Ӫ$7È&*,Ҧ/8Ұ19Ă1

7{L[LQFDPÿRDQ%ҧQ/XұQYăQWӕWQJKLӋSQj\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭXWKӵFVӵFӫDFiQKkQW{LÿѭӧFWKӵFKLӋQWUrQFѫVӣQJKLrQFӭXOêWKX\ӃWNLӃQWKӭFWKDPNKҧRVӕOLӋXÿRÿҥFWKӵFWLӉQYjGѭӟLVӵKѭӟQJGүQFӫD

TS 7UҫQ7XҩQ$QK

&iFVӕOLӋXP{KuQKWtQKWRiQYjQKӳQJNӃWTXҧWURQJ/XұQYăQOjKRjQWRjQWUXQJWKӵF1ӝLGXQJFӫDEҧQ/XұQYăQQj\KRjQWRjQWXkQWKHRQӝLGXQJFӫDÿӅFѭѫQJ/XұQYăQÿmÿѭӧF+ӝLÿӗQJÿiQKJLiÿӅFѭѫQJ/XұQYăQ&DRKӑFQJjQKĈӏD.ӻ7KXұW;k\'ӵQJ.KRD.ӻ7KXұW;k\'ӵQJWK{QJTXD

0͡WO̯QQͷDW{L[LQNK̻QJÿ͓QKY͉V͹WUXQJWK͹FFͯDOͥLFDPÿRDQWUrQ

1.2 ĈӕLWѭӧQJYjSKҥPYLQJKLrQFӭX 4

1.3 éQJKƭDNKRDKӑFYjWKӵFWLӉQFӫDÿӅWjL 5

7jLOLӋXWKDPNKҧR&KѭѫQJ 5

&+ѬѪ1*7Ә1*48$1;Ӱ/é1ӄ1ĈҨ7<ӂ8%Ҵ1*%Ҩ&7+Ҩ09¬BѪ0+Ò7CHÂN KHÔNG 8 2.1 Lӏch Sӱ Hình Thành Và Phát TriӇn Cӫa GiӃng Thҩm 8

2.3.2 Lӡi giҧi cӫa Kjellman (1948) 15

2.3.3 Lӡi giҧi cӫa Hansbo (1981) 17

2.4 ӻ7KXұW*LD7ҧi BҵQJ+~W&KkQ.K{QJ 20

2.4.1 Nguyên tҳc hoҥWÿӝng cӫa bѫm hút chân không 21

2.4.2 Phân tích ѭu khuyӃWÿLӇm cӫa phѭѫng pháp gia tҧi trѭӟc bѫm hút chân không so vӟi phѭѫng pháp giҧ tҧi trѭӟc thông thѭӡng 22

2.4.3 Gia tҧi trѭӟc bҵQJÿҩWÿҳSNӃWKӧp bѫm hút chân không 23

2.4.4 Mӝt sӕ công trình thӵc tӃ áp dөng phѭѫng pháp thi công gia tҧi trѭӟFEҵQJEѫm hút chân không 23

2.4.5 /ӝWUuQKӭQJVXҩW 24

2.5 Lӡi GiҧL&KR/ăQJ7Uө Cӕ KӃWĈӕi Xӭng TrөF7URQJĈLӅu KiӋQ%ѫPHút Chân Không KӃt Hӧp Gia TҧLĈҩWĈҳp 26

2.5.1 Lӡi giҧLFKROăQJWUөÿӕL[ӭQJWUөFFӫa TrҫQYj0LWDFKL 27

2.5.2 Lӡi giҧLFKROăQJWUөSKҷQJFӫa Trҫn và Mitachi (2008) 29

7jLOLӋXWKDPNKҧRFӫD&KѭѫQJ 32

&+ѬѪ1* 3: 3+È775,ӆ13+ѬѪ1*3+È3&+8<ӆ1ĈӘ,0Ӟ, 34 3.1 'үQQKұS 34

3.2 &iFP{KuQKWtQKWRiQFKROăQJWUөÿӕL[ӭQJWUөFYjOăQJWUөELӃQGҥQJSKҷQJGѭӟLÿLӅXNLӋQJLDWҧLĈĈ-HCK 35

3.3 /ӡL JLҧL JLҧL WtFK FKR OăQJ WUө ÿӕL [ӭQJ WUөF FӫD Tran & Mitachi (2008) 36

3.4 /ӡLJLҧLJLҧLWtFKFKROăQJWUөSKҷQJFӫD7UDQ 0LWDFKL 37

3.5 &ҧLWLӃQOӡLJLҧLJLҧLWtFKFӫD7UDQDQG0LWDFKL 37

3.5.1 &ҧLWLӃQOӡLJLҧLFKROăQJWUөÿӕL[ӭQJWUөF 38

3.6 ĈӅ[XҩWSKѭѫQJSKiSPӟLFKX\ӇQÿәLWӯOăQJWUөÿӕL[ӭQJWUөFVDQJOăQJ

WUөSKҷQJ 39

7jLOLӋXWKDPNKҧRFӫD&KѭѫQJ 41

&+ѬѪ1*: ,ӆ0&+Ӭ1*3+ѬѪ1*3+È3Ĉӄ;8Ҩ7%Ҵ1*3+Ҫ17Ӱ +Ӳ8+Ҥ1 42 4.1 *LӟLWKLӋX 42

6.2 .LӃQQJKӏFKRQKӳng hѭӟng nghiên cӭu WLӃSWKHR 80

WKӵFӣ7S.XVKLUR+RNNDLGR1KұW%ҧQ 81

3Kө OөF A: +uQK ҧQK Gӵ iQ QӅQ ÿҩW ÿҳS ± FKkQ NK{QJ WKt QJKLӋP Wӹ OӋ WKӵF ӣ

Tp.Kushiro+RNNDLGR1KұW%ҧQ 84

QӅQÿҩWÿҳS 2

+uQK0ӝWYjLYtGөYӅiSGөQJF{QJQJKӋJLDWҧLK~WFKkQNK{QJWUrQQӅQVpW\ӃX««« 2

+uQK1KӳQJJLDLÿRҥQFӫDNWJLDWҧLÿҩWÿҳSK~WFKkQNK{QJ 7

+uQK/ăQJWUөFӕNӃWÿӕL[ӭQJWUөFYjOăQJWUөELӃQGҥQJSKҷQJ'WѭѫQJÿѭѫng 3

+uQKSӵ FKX\ӇQÿәi tӯ sӵOjPYLӋFFӕ kӃt ÿӕi xӭQJWUөFVDQJ sӵOjPYLӋFFӕ kӃt biӃQGҥQJSKҷng 2D 3

+uQKSӵOjPYLӋFFӫDKӋWKӕQJEҩFWKҩPWURQJP{SKӓQJ' 3

+uQKĈѭӡng kính tѭѫQJÿѭѫng cӫa bҩc thҩm 9

+uQK9QJÿҩt bӏ xáo trӝn xung quanh ӕQJFҳP0DQGUHO%HUJDGR 13

+uQK0{KuQKOăQJWUөFӕNӃWEҩFWKҩPÿӕi xӭng trөc 14

+uQKLát cҳt phân tӕ chiӅu dày dz 16

+uQKLát cҳt phân tӕ dz có xét vùng xáo trӝn và sӵ cҧn giӃng 18

+uQKSѫ ÿӗ hoҥt ÿӝng cӫa phѭѫng pháp hút chân không 21

+uQKӬng suҩt trong phѭѫng pháp gia tҧLFKkQNK{QJYjÿҳSÿҩt 22

+uQKÈSOӵFSKkQEӕWKHRÿӝVkXWUѭӟc và sau khi hút chân không 25

+uQKLӝ trình ӭng suҩt cӫDÿҩt nӅn trong quá trình bѫm hút chân không và gia tҧLÿҳSÿҩt 26

+uQKPhân bӕ áp lӵc chân không theo chiӅu sâu 27

+uQK/ăQJWUөÿӕi xӭng trөFYjFiFOăQJWUө'WѭѫQJÿѭѫng 29

+uQKLát cҳt ngang cӫDOăQJWUөELӃQGҥng phҷng 30

+uQK0{KuQKWRiQKӑFFӫDOăQJWUөÿӕL[ӭQJWUөFYjOăQJWUөSKҷQJ 35

+uQK6RViQKNӃWTXҧ)(0JLӳD/7Ĉ;7Fy5 PYj/73Fy% PYj% PӢ ÿk\N  52

+uQK-4 Vӏ trí cӫDÿѭӡng trҥng thái tӟi hҥn 59

+uQK-5 Vӏ trí cӫa hӋ sӕ rӛQJEDQÿҫXWUrQÿѭӡng trҥng thái tӟi hҥn 59

+uQK-6 Mһt dҿo cӫa mô hình Cam-clay và Modified Cam-clay 61

+uQK -7 0һt Gҿo trong không gian ӭng VXҩt FKtnh Fӫa Mohr-Coulomb and Drucker-Prager 62

+uQK-8 7LrXFKXҭQGҿR0RKU&RXORPEYj'UXFNHU3UDJHUWURQJPһWSKҷQJS 62

+uQK/ӝWUuQKӭQJVXҩWNK{QJWKRiWQѭӟc trong không gian (V, lnp') 63

+uQK5.4.1-2/ӝWUuQKӭQJVXҩWNK{QJWKRiWQѭӟFWURQJNK{QJJLDQ9OQS¶ 68

FiFOӟSÿҩW 75 +uQK5.5-2 &KX\ӇQYӏÿӭQJVRViQKJLӳDP{SKӓQJYjTXDQWUҳFWҥLEӅPһWYjWҥLFiFOӟSÿҩW 76 +uQK5.5-3 &KX\ӇQYӏQJDQJVRViQKJLӳDP{SKӓQJYjTXDQWUҳFGӑFWKHRÿӝVkX 76

%ҧQJ 2.1 Thông sӕ ÿӅ nghӏ cho vùng xáo trӝn 12 %ҧQJ 7K{QJVӕÿҫXYjRFKR/7.Ĉ;7WURQJEjLWRiQQӅQVpWÿӗQJQKҩW 50 %ҧQJ%ҧQJ7K{QJ6ӕĈҫX9jRFӫDFiFOӟSÿҩWFKR%jL7RiQ0{+uQKĈҩWĈҳS±&KkQ.K{QJ7ӹ/Ӌ7Kӵc 71 %ҧQJ+ӋVӕWKҩPFӫDPӛLOӟSÿҩW 72

1.1 Lý do chọn đề tài Trên thế giới, thực tiễn ứng dụng cho thấy rằng bấc thấm có thể tăng tốc quá trình cố kết một cách hiệu quả trong nền sét yếu, mà thực tế chúng ta đều biết sét yếu có đặc điểm cố kết tự nhiên rất chậm Trong thập niên vừa qua, trên thế giới, bấc thấm đã được kết hợp với hệ thống bơm hút chân không trong sự kết hợp với gia tải đất đắp (xem Hình 1-1), và vì vậy chúng ta có thể tăng tốc quá trình cố kết trong nền sét yếu một cách rất nhanh chóng và hiệu quả

Một cách ngắn gọn, chúng tôi gọi công nghệ này là công nghệ gia tải Đất Đắp - Hút Chân Không, viết tắt là ĐĐ-HCK

Các tài liệu khoa học, mới nhất trên thế giới, cho thấy rằng trong gia tải ĐĐ-HCK, áp lực âm lan truyền xuống nền đất bên dưới thông qua bấc thấm, và vì vậy, một vùng đất cố kết nén gần như đẳng hướng được tạo ra bên dưới nền đất đắp Do vậy, có thể thấy rằng, kỹ thuật này có thể ngăn ngừa hiện tượng mất ổn định trượt của nền đất, bên dưới nền đất đắp, trong suốt quá trình cố kết

Để minh họa công nghệ gia tải này, các thiết bị hiện trường và cơ chế của phương pháp gia tải được miêu tả trong các Hình 1-1, 1-2, và 1-3

Hình 1-1 Mặt cắt và mặt bằng của nền sét yếu được cải tạo bằng bấc thấm bên dưới nền đất đắp

Từ những hình này, chúng ta có thể thấy rằng, phương pháp ĐĐ-HCK rõ ràng có những ưu điểm vượt trội hơn so với phương pháp gia tải đất đắp dùng bấc thấm thông thường Những ưu điểm cụ thể là:


Quá trình cố kết đẳng hướng loại bỏ nguy cơ trượt mái dốc nền đất đắp 
Rút ngắn đáng kể thời gian cố kết Nền đất đắp có thể được gia tải chỉ 3 tuần

sau khi quá trình hút chân không bắt đầu

Vertical drain

A

(arrows in the circle indicate flow direction of water)

Influence zoneVacuum pump

Geomembrane

Xa lô tương lai

Hut chân không

Hình 1-2 Một vài ví dụ về áp dụng công nghệ gia tải hút chân không trên nền sét yếu

Xa lộ tương lai

Hình 1-4 Lăng trụ cố kết đối xứng trục và lăng trụ biến dạng phẳng 2D tương đương

Hình 1-5 Sự chuyển đổi từ sự làm việc cố kết đối xứng trục sang

sự làm việc cố kết biến dạng phẳng 2D Về ảnh hưởng của bấc thấm lên sự thoát nước (hay cố kết) của vùng đất cục bộ xung quanh, các nhà khoa học trên thế giới đã đồng ý rộng rãi rằng, cơ chế làm việc này có thể được miêu tả bằng một lăng trụ đối xứng trục (Barron 1948, Hansbo 1981) như được biểu diễn trên Hình 1-4 Vì vậy, để mô phỏng một rừng bấc thấm bên dưới nền đất đắp, chúng ta sẽ phải làm một mô phỏng 3D bằng FEM rất lớn, trong đó rất nhiều các phần tử khối lập phương phải được sử dụng (Chai et al 1995, Indraratna and

Lăng trụ 2D có vùng xáo trộnLăng trụ 2D không có vùng xáo trộn

Lăng trụ đối xứng trục

De

Redana 2000) Hệ quả là thời gian tiêu tốn cho các tính toán mô phỏng này là rất rất lớn, bên cạnh đó một máy tính siêu mạnh mới có thể chạy tốt và nhanh được khi tiến hành phân tích những bài toán lớn này

Hình 1-6 Sự làm việc của hệ thống bấc thấm trong mô phỏng 2D Ở góc nhìn ngược lại, nếu chúng ta đơn giản hóa, xấp xỉ sự làm việc cố kết đối xứng trục của bấc thấm bằng một lăng trụ cố kết biến dạng phẳng 2D (xem Hình 1-4 và 1-5), thì một mô phỏng cho một bài toán lớn tỷ lệ thực với hàng loạt bấc thấm bên dưới, có thể dễ dàng làm được sử dụng lăng trụ cố kết 2D này (xem hình 1-6) Kết quả là thời gian tiêu tốn cho việc mô phỏng 2D tương đương của bài toán lớn với hàng loạt bấc thấm có thể rút ngắn rất nhiều so với việc mô phỏng 3D Thực tiễn cho thấy, các nhà khoa học trên thế giới như Hird (1992, 1995), Chai et al (1995), và Indraratna and Redana (2000) đã thừa nhận tính khả thi của kỹ thuật mô phỏng 2D này

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trên cơ sở các phân tích ở trên, tác giả tiến hành nghiên cứu với các đối tượng và phạm vi như sau:

[1] Phát triển một phương pháp toán học chuyển đổi từ lăng trụ đơn cố kết bấc thấm đối xứng trục sang lăng trụ cố kết phẳng 2D trong điều kiện gia tải ĐĐ-HCK

(a) Cross section A-A

(arrows indicate flow direction of water)(b) Plan view of plane strain cells

ASurcharge or embankment

Vacuum pumpVertical drainGeomembrane

[2] Kiểm chứng phương pháp đề xuất bằng FEM cho lăng trụ đơn đối xứng trục và lăng trụ đơn phẳng 2D trong điều kiện gia tải ĐĐ-HCK

[3] Ứng dụng vào mô phỏng 2D cho một nền đất đắp thí nghiệm - tỷ lệ thực - xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm trong điều kiện gia tải ĐĐ-HCK tại Tp.Kushiro, Nhật Bản Kiểm chứng phương pháp mô phỏng 2D này, bằng cách so sánh kết quả mô phỏng và kết quả quan trắc dưới các góc độ: Chuyển vị đứng của các lớp đất, chuyển vị ngang, và ứng xử của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư

1.3 Ỹ nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Phương pháp được đề xuất sẽ giúp việc mô phỏng những bài toán lớn tỷ lệ thực (với số lượng lớn các bấc thấm) trở nên dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả Với phương pháp này, các kỹ sư có thể dễ dàng tiến hành một mô phỏng, bằng cách sử dụng một máy tính cá nhân để bàn, mà không cần phải dùng đến siêu máy tính

Bởi sử dụng kỹ thuật này, sau khi một mô hình mô phỏng đã thiết lập xong, các kỹ sư có thể tiến hành chạy các bài toán phân tích để nghiên cứu vai trò và ảnh hưởng của các thông số lên ổn định và biến dạng của nền sét yếu trong quá trình xử lý ĐĐ-HCK, một cách nhanh chóng và dễ dàng Lúc này thời gian chạy trung bình của một bài phân tích chỉ còn từ 15-20 phút, thay vì phải chạy một bài hết 2-3 ngày khi chạy bằng một mô hình lớn 3D

Vì vậy, có thể thấy rằng, phương pháp này rất có ý nghĩa cả ở khía cạnh khoa học, lẫn giá trị thực tiễn cho các kỹ sư trong công việc thiết kế và tính toán xử lý nền đất yếu sử dụng công nghệ ĐĐ-HCK, trong công cuộc xây dựng và hiện đại hóa đất nước

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 1

[1]
Barron RA (1948) Consolidation of fine-grained soils by drain wells ASCE

Transactions; 113: 718-754

[2]
Hansbo S (1981) Consolidation of fine-grained soils by prefabricated drains In:

Proceedings of 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stockholm, Sweden; Vol 3 p 677-682

[3]
Chai JC, Miura N, Sakajo S, and Bergado DT (1995) Behavior of vertical drain

improved subsoil under embankment loading Soils and Foundations; 35(4): 49-61

[4]
Indraratna B and Redana IW (2000) Numerical modeling of vertical drains with

smear and well resistance installed in soft clay Canadian Geotechnical Journal; 37:

132-145

[5]
Chai JC, Shen SL, Miura N, and Bergado DT (2001) Simple method of modeling

PVD improved subsoil Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,

ASCE; 127(11): 965-972

[6]
Shinsha, H., Hara, H., Abe, T., and Tanaka, A (1982): Consolidation settlement and

lateral displacement of soft ground improved by sand drains, Tsuchi-to-Kiso, Japanese

Geotechnical Society, 30 (5), 7-12 (in Japanese)

[7]
Indraratna B, Rujikiatkamjorn C, and Sathananthan I (2005) Analytical and numerical solutions for a single vertical drain including the effects of vacuum preloading Canadian Geotechnical Journal; 42: 994-1014

Hình 1-3 NHỮNG GIAI ĐOẠN CỦA KT GIA TẢI ĐẤT ĐẮP - HÚT CHÂN KHÔNG

ISOTROPIC CONSOLIDATION

EMBANKMENT

Vacuum pressure released

EMBANKMENT

Soft ground was improved

Vacuum pressure released

EMBANKMENT

Soft ground was improvedGĐ 1: Cắm bấc thấm, lắp màng kín khí, và hệ thống bơm hút chân không

GĐ 2 : Hút chân không Trạng thái cố kết đẳng hướng được thiết lập trong nền sét yếu

GĐ 3 : Gia tải nền đất đắp, trong lúc vẫn duy trì áp lực chân không

GĐ 4 : Sau vài tháng, áp lực chân không được giải phóng

Nền đất đã hoàn toàn được cố kết

2.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA GIẾNG THẤM

Trong hơn ba thập kỷ gần đây, cọc cát đầm chặt và bấc thấm PVD đã được sử dụng nhằm mục đích cải tạo nền đất yếu Các giếng thấm đã được đưa vào ứng dụng thực tế trong những năm 1920 California divison of highway là nơi đầu tiên tiến hành thí nghiệm trong phòng và hiện trường năm 1933 Tại Nhật, trong suốt những năm 1940, hành vi ứng xử của giếng thấm thẳng đứng đã không được nghiên cứu một cách kỷ lưỡng, do đó sức chịu tải của nền móng sau khi thi công các giếng thấm được xem như là sự gia cố nền đất, do đó khi tải trọng tác dụng vào nền đất một cách nhanh chóng, thì có thể dẫn đến kết quả là phá hoại (Aboshi, 1992) Năm 1956, phương pháp cọc cát đầm chặt đã được phát triển, cát sau khi rót vào trong ống dẫn, sẽ được đầm chặt tạo thành cột cát với đường kính đủ lớn các cột cát này ứng xử như cọc vật liệu rời, do đó mang được tải trọng lớn hơn Hơn nửa, chúng cũng có nhiệm vụ là đường thoát nước thẳng đứng, giúp đẩy nhanh quá trình cố kết trong nền đất

Kể từ năm 1948, Kjellman đã giới thiệu băng thoát nước thẳng đứng làm bằng các tông (cardboard) để xử lý nền đất yếu Sau đó, có nhiều loại băng thoát nước thẳng đứng được phát triển như: Geodrain (Thụy Điển), Alidrain (Anh), Mebradrain (Hà Lan),… Về cơ bản, băng thoát nước thẳng đứng có lỏi là chất dẻo, có nhiều rãnh để làm khe

thoát nước Bao quanh lỏi thấm là lớp vỏ được làm vải địa kỹ thuật hoặc bằng nhựa tổng hợp, hoặc dạng dệt từ nhựa tổng hợp Vỏ bấc thấm có tác dụng lọc nước, hạn chế các hạt đất mịn đi qua làm tắc nghẽn khe thoát nước Với kỹ thuật sản xuất bấc thấm như hiện nay, lưu lượng tháo nước của bấc thấm có thể đạt 80 m3 – 140 m3/năm

2.2 ĐẶC TÍNH CỦA BẤC THẤM 2.2.1 Đường kính tương đương của bấc thấm

Trong lý thuyết cố kết thấm theo phương ngang giếng thấm có hình trụ tròn, trong khi đó bấc thấm có tiết diện hình chữ nhật nên cần phải quy đổi thành tiết diện tròn với đường kính tương đương sao cho khả năng thoát nước bằng nhau Hansbo (1981) đề nghị đường kính tương đương bấc thấm có thể xác định theo công thức sau:

)(2 ab

Hình 2.1: Đường kính tương đương của bấc thấm

Một nghiên cứu khác của Rixer (1986) đã đề nghị rằng đường kính tương dw được

xác định như sau:

2)(abdw  

Với a là bề rộng của bấc thấm; b là bề dày của bấc thấm 2.2.2 Khả năng thoát nước của bấc thấm

Mục đích của việc sử dụng bấc thấm là làm tiêu tán nhanh áp lực nước lỗ rỗng và tháo nước lỗ rỗng trong nền đất yếu ra ngoài Vì vậy khả năng thoát nước của bấc thấm càng cao thì hiệu quả của bấc thấm càng lớn Khả năng thoát nước phụ thuộc vào nhiều lý do:

-
Áp lực ngang của đất: Khi áp lực ngang của đất lên phần bấc thấm tăng, khả năng lọc nước của lỏi thấm sẽ giảm xuống do sự giảm diện tích mặt cắt ngang dòng chảy

-
Độ lún của nền đất lớn: Trong quá trình lún của nền đất sẽ kéo theo bấc thấm cùng lún theo, chuyển vị này sẽ làm cho bấc thấm bị uốn cong, gấp chồng làm giảm đi khả năng dẫn nước của bấc thấm

-
Sự tắt đường thoát nước: Trong quá trình lọc nước của lỏi thấm từ đất nền vào giếng thấm dẫn đến sự tích tụ các hạt mịn trong nền vào trong lỏi thấm Khi sự tích tụ này đủ lớn có thể sẽ gây ra hiện tượng nghẽn lỏi thấm

-
Thời gian: Khả năng thoát nước có thể giảm do sự lão hóa của thiết bị thoát nước Sự hư hại bấc thấm có thể xảy ra do các quá trình sinh hóa diễn ra trong nền đất -
Gradient thủy lực: Khả năng thoát nước sẽ khác nhau khi gradient thủy lực thay đổi và sẽ nhỏ hơn khi có gradient thủy lực quá lớn Điều này có thể do sự mất mát năng lượng của dòng chảy vì hiện tượng chảy rối khi dòng chảy có gradient thủy lực khá lớn

2.2.3 Đường kính vùng ảnh hưởng

Thời gian để đạt được độ cố kết là hàm số phụ thuộc vào bình phương đường kính có hiệu de của giếng thấm Thông số này có thể được khống chế theo ý muốn vì nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các giếng thấm và sơ đồ bố trí giếng thấm Giếng thấm thường được bố trí theo sơ đồ lưới hình vuông hoặc lưới tam giác đều


d = 1.13S lưới hình vuông

Bố trí giếng thấm theo lưới hình vuông thuận tiện cho việc thi công hơn và thường được chọn, tuy nhiên lưới tam giác cho sự cố kết thấm giữa các giếng đồng đều hơn

2.2.4 Sức cản thấm trong lõi thấm

Ở hiện trường, khả năng làm việc của bấc thấm có hiệu quả hay không phụ thuộc chủ yếu vào khả năng thoát nước của bấc thấm Nếu bấc thấm thoát nước kém thì quá trình cố kết diễn ra rất chậm, đặc biệt trong trường hợp bấc thấm cắm quá sâu Về lý thuyết tính toán lời giải của Hansbo (1981) đã xét đến ảnh hưởng của độ cản thấm lên độ cố kết bằng cách đưa hệ số thấm hữu hạn vào phương trình liên tục của dòng thấm ở trong lõi thấm Hansbo cũng giả thiết rằng tốc độ thấm tại bất kỳ mặt cắt nào của lõi cũng bằng với tốc độ lớn nhất của dòng thấm ở trong lõi thấm

2.2.5 Vùng xáo trộn

Một yếu tố cần xét đến trong trong quá trình tính toán sự làm việc của bấc thấm, đó là ảnh hưởng của vùng xáo trộn do công tác thi công cắm bấc thấm gây ra Vùng xáo trộn (smear zone) này sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình thấm thoát nước do làm thay đổi hệ số thấm nguyên thủy của đất, dẫn đến thay đổi tốc độ cố kết của nền Thông thường bấc thấm được thi công bởi một ống thép chuyên dùng, ống thép được thiết kế sao cho giảm tối đa sự xáo trộn cho nền đất Vì vậy tiết diện ngang của ống thép có tiết diện hình oval hoặc hình chữ nhật với kích thước vừa đủ để tránh hiện tượng ma sát giữa bấc thấm và ống thép Tuy nhiên ống thép tiết diện tròn cũng khá phổ biến

Đường kính vùng đất bị xáo trộn tùy thuộc vào ống thép được sử dụng thi công bấc thấm và kích thước bộ phận neo bấc thấm trong đất Từ thí nghiệm, Bergado (1991) chỉ ra rằng, với ống thép thi công có đường kính nhỏ hơn thì nền sẽ cố kết nhanh hơn (vùng đất xáo trộn cũng nhỏ hơn)

Với mục đích thiết kế, Jamiolkowski và Lancellotta (1981) đưa ra công thức tính đường kính vùng đất xáo trộn như sau:

s

dd   (2.1)

Trong đó là đường kính tương đương của ống thép:

= (2.2)

Với là bề rộng, chiều dài của tiết diện ống thép Bergado đã tiến hành thí nghiệm hiện trường và nhận xét với = (2 ÷ 3) là phù hợp

Bảng 2.1: Thông số đề nghị cho vùng xáo trộn

m

r 2 kh /ks 1 Thí nghiệm trong phòng và phân

tích ngược cho đất sét mềm Bangkok

Onoue (1991)

m

r 1.6 kh /ks 3 Từ thí nghiệm Almeida et al (1993)

m

r 2 3 kh /ks Cf(kh/ks) Cf là tỉ số giữa giá trị trong

phòng và hiện trường Hird et al (2000)

m

r 1.6 kh /ks 3 Đề nghị cho thiết kế Xiao (2000)

m

r 4 kh /ks 1,3 Thí nghiệm trong phòng cho sét

Kaolin

Hình 2.2: Vùng đất bị xáo trộn xung quanh ống cắm Mandrel (Bergado, 1996)

2.3 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LÝ THUYẾT BẤC THẤM 2.3.1 Mô hình lăng trụ cố kết đối xứng trục

Hình 2.3: Mô hình lăng trụ cố kết bấc thấm đối xứng trục

Với : Ch , Cv là hệ số cố kết hướng tâm và hệ số cố kết đứng

; = (1 + )

Những giả thiết ban đầu:

- Đất nền là đồng nhất và bão hòa hoàn toàn - Dòng chảy trong đất thành từng lớp và tuân theo định luật Darcy - Tính thấm của đất được giả thiết là không đổi trong quá trình cố kết - Lý thuyết biến dạng thẳng đều của Kjellman được áp dụng

- Chuyển vị tại các biên ngoài phần tử thấm và các ô là chuyển đứng, không cho phép chuyển vị ngang

- Sự thay đổi thể tích tương ứng với sự thay đổi hệ số rỗng và hệ số nén thể tích mv là hằng số trong quá trình cố kết

2.3.2 Lời giải của Kjellman (1948) Từ định luật Darcy: vk.iq0 ki.A

i (rad): radian thủy lực (i= h/l = )

A (m2) : diện tích bề mặt thấm qua phân tố đang xét, A= 2..r.dz

Xét một lát cắt ngang của lăng trụ thấm với chiều dày phân tố dz:

Hình 2.4: Lát cắt phân tố chiều dày dz

Trên phân tố đang xét, tại điểm cách trục một khoảng r , lượng thấm xuyên tâm

được xác định như sau:

dzrruktq

tdzrruktAiktqq

whr

whh

or

.2

2





¶¶¶¶

¶¶

¶¶

¶¶

Lưu lượng thấm xuyên tâm qua mặt cắt r trong một đơn vị thời gian :

dzrruktq

whr 2

¶¶¶

(2.6)

Với : qr (m3/day): lượng nước thấm xuyên tâm trong khối đất

u (m3/day): áp lực nước lỗ rỗng tại điểm đang xét

kh (m3/day): hệ số thấm ngang (xuyên tâm)

w (m3/day): dung trọng nước Tốc độ giảm thể tích do nước thoát ra được xác định:

tdzrrt

VtVt

VtV

ev

¶¶

¶¶¶¶¶¶¶



.) (

.)

(2.7)Trong đó V (m3) và ¶ℰ là thể tích và biến dạng đứng tương đối của khối đất Lưu lượng nước thoát ra phải bằng lượng giảm thể tích:

tr

rRkru

hw

¶¶

¶

2

22

Giải phương trình (2.8), ta được

tr

rr

rrk

wehw

¶¶

2ln

2

22

(2.9)Trung bình hóa u theo r, ta được hàm áp lực nước lỗ rỗng trung bình tại độ sâu z như sau:

tRkur

Rudrru

hww

Rrw

¶¶









2)

()2(

22

2

41143(ln

22

nnn

nn





w

rRn 

Theo Terzaghi:

tumt

m

¶¶¶¶¶

'



(2.11)

Với mv (m2/kN) là hệ số nén thể tích thẳng đứng trong thí nghiệm nén 1 trục

Thay (2.11) vào (2.10) , ta có:

tumRk

hw

¶¶



88

1





Trong đó

wv

hh

ehh

mkc

rtcT



.,

4



2.3.3 Lời giải của Hansbo (1981)

Hansbo đã phát triển lời giải cho lăng trụ cố kết đối xứng trục bằng cách xét thêm tính cản giếng và vùng xáo trộn từ lời giải của Kjellman

Hình 2.5 : Lát cắt phân tố dz có xét vùng xáo trộn và sự cản giếng

Từ lời giải của Kjellman, ta thu được:

dzrruktq

whr 2

¶¶¶

tdzrRt

VtVt

Vt

¶¶

¶¶¶¶¶¶¶



.) (

.)

(2.15)Lưu lượng nước thoát ra phải bằng lượng giảm thể tích:

tr

rRkru

hw

¶¶

¶

2

22

uq

dq

dtdzzuzrkdtdzzirkdq

wwz

wwww

wz

.) (

.).(

22

22

¶¶

¶¶¶

¶

¶¶





Trong đó :

qz (m3/day): lượng nước thấm theo phương đứng trong lỏi thấm

qw (m3/day): lưu lượng thấm qua giếng tại điểm đang xét (mặt cắt z)

kw (m/day): hệ số thấm của giếng (nếu không có sự cản giếng kw = )

Aw (m2): Diện tích mặt cắt của giếng

iw: gradian thủy lực của giếng tại điểm đang xét

uw (kPa): áp lực nước lỗ rỗng của giếng tại điểm đang xét Lượng nước tháo ngang chảy vào lỏi thấm, từ một khoanh tròn bề dày dz:

dtdzrrukdtAirkdq

wwr

wwr 2 .2

¶

Lưu lượng nước thoát ra phải bằng lượng giảm thể tích:

tr

rRkru

hw

¶¶

¶

2

22

Trong vùng nguyên dạng, rs r R, ta có phương trình:

tr

rRkru

hw

¶¶

¶

2

22

(2.20)Trong vùng xáo trộn, rw rrs, ta có phương trình:

tr

rRkru

sw

¶¶

¶

2

22

(2.21)Trong đó :

Với : us (kPa): áp lực nước lỗ rỗng trong vùng xáo trộn

ks (m/day): hệ số thấm ngang (xuyên tâm) trong vùng xáo trộn Hàm áp lực nước lỗ rỗng trong lỗi thấm:

tzlzn

ku

www

¶¶

).2).(1.(

22

(2.22)Tích phân phương trình (2.21) với điều kiện biên khi r=rw thì u=uw, ta được hàm áp lực nước lỗ rỗng trong vùng xáo trộn

trrr

rRz

lzn

kkk

ww

ssws

¶¶







.)2ln

.()2).(1(2.2

222

22

Tích phân phương trình (2.20) với điều kiện khi r=rs thì u=us:

rRrrr

rRkkzlzn

kkk

sw

ws

hw

hhw

¶¶









.2ln

)2ln

.()2).(1(2.2

222

222

22

(2.24)Trung bình hóa theo u, ta có phương trình (2.25)

)2.(.2ln.43ln

2)

(

)2()

2(

222

2

zlzq

kskks

n

tR

kur

R

udrrdr

uru

whs

hz

zh

ww

Rrr

r

s

ss

w





¶¶















Với

w

rR

ws

rrs 

Theo Terzaghi:

tumt

m

¶¶¶¶¶

'



Thay (2.26) vào (2.25), ta có:

tumR

k

hw

¶¶

2

2



hz

1.





(2.28)Trong đó:

wv

hh

hh

mkc

RtcT



.,

4

Ý tưởng xử lý đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không đã được đặt ra từ thập niên 60, nhưng chỉ trong thời gian gần đây, khi công nghệ thi công bằng phương

pháp này được áp dụng và thành công trong các công trình lớn thì nó mới được ghi nhận và đánh giá như một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực xử lý đất yếu

2.4.1 Nguyên tắc hoạt động của bơm hút chân không

Sơ đồ hoạt động của hệ thống bơm hút chân không được mô tả trong Hình 2.6

Hình 2.6: Sơ đồ hoạt động của phương pháp hút chân không

Các nguyên tắc hoạt động của bơm hút chân không

- Loại bỏ áp lực không khí trong đất nền, từ một môi trường đóng kín (bao gồm phía trên là màng kín khí, bên dưới và xung quanh là môi trường đất độ thấm nhỏ bão hòa nước)

- Duy trì hệ thống thoát nước hiệu quả dưới màng để tống nước và không khí ra khỏi đất trong suốt thời gian bơm

- Giữ cho môi trường không bão hoà nước bên dưới màng - Duy trì áp suất chân không liên tục trong suốt quá trình xử lý - Neo chặt và bịt kín hệ thống ở chu vi ngoại biên của vùng xử lý - Kết quả cuối cùng nước sẽ được hút ra khỏi nền và đất sẽ cố kết lại

Ưu điểm

- Việc hút chân không tạo ra áp lực gia tải lớn (tối đa đến 80kPa) và gần như tức thời Thời gian gia tải được rút ngắn đáng kể

- Không sử dụng nhiều vật liệu gia tải (hiện đang dần khan hiếm, nhất là khu vực thành thị) làm giảm được giá thành

- Áp lực hút chân không là đẳng hướng nên không phát sinh lực cắt trượt, không gây chuyển vị ngang nên an toàn đối với công trình lân cận

- Nếu kết hợp gia tải sau khi hút chân không, do tính chất bù trừ áp lực nở hông do hút chân không (co đất) và áp lực do gia tải đắp đất (nở đất), nên áp lực gia tải tổng cộng đạt được lớn hơn rất nhiều so với gia tải thông thường

Hình 2.7: Ứng suất trong phương pháp gia tải chân không và đắp đất

Nhược điểm

- Yêu cầu máy móc và kỹ thuật thi công cao, dẫn đến giá thành đắt - Bị giới hạn về áp lực hút chân không và độ sâu gia cố, hiệu quả thấp đối với nền gồm các tầng cát với hệ số thấm cao nằm xen kẹp

- Rất khó làm kín khí nên gây thất thoát áp lực hút Tuy nhiên với kỹ thuật ngày càng hoàn thiện công nghệ bơm hút chân không đã và đang dần trở nên phổ biến trên thế giới

2.4.3 Gia tải trước bằng đất đắp kết hợp bơm hút chân không

Thông thường phương pháp hút chân không được lựa chọn cho công trình cần độ gia tải lớn, yêu cầu về thời gian thi công nhanh Phương pháp hút chân không có nhược điểm là áp lực gia tải hạn chế bởi hiệu suất bơm hút (chỉ đạt 70 - 80 kPa), nên thường được kết hợp với biện pháp gia tải trước đắp đất

Thông thường, giai đoạn bơm hút chân không sẽ được áp dụng trước làm cho đất nền tăng sức chịu tải, sau đó mới triển khai giai đoạn gia tải đắp đất theo nhiều cấp tiếp theo

Ngoài ra, để giảm các chuyển vị ngang nằm ở chu vi khu vực xử lý khi tiến hành hút chân không, việc gia tải bằng đất đắp phải được cân nhắc sao cho có khuynh hướng làm triệt tiêu chuyển vị này

2.4.4 Một số công trình thực tế áp dụng phương pháp thi công gia tải trước bằng bơm hút chân không

Việc nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ gia tải bơm hút chân không đã được triển khai và thành công ở nhiều nước trên thế giới Trung Quốc là nước đã tiến hành thử nghiệm đầu tiên do thiếu vật liệu đắp gia tải trước Một số công trình quy mô lớn đã được sử dụng công nghệ này như cảng Xingang, Tianjing, Trung Quốc Tại Nhật Bản, phương pháp này được sử dụng thường xuyên trong xây dựng công trình từ những năm 1960 đến 1980

Tại Việt Nam, công nghệ gia tải hút chân không đang được phổ biến Công trình đầu tiên áp dụng phương pháp này là nhà máy khí điện, đạm Cà Mau (diện tích xử lý 130.000m2) nằm ở điểm cực nam Việt Nam, gần thành phố Cà Mau, bao gồm hai nhà máy, mỗi nhà máy có công suất 720MW Sau đó, công trình nhà máy khí điện đạm Hiệp

Phước, Cần Giờ - TP HCM có quy mô nhỏ hơn (diện tích xử lý 90.000m2), cũng được áp dụng công nghệ thi công này

Công trình nhà máy sản xuất tơ sợi Polyester Đình Vũ, Hải Phòng có qui mô khoảng 92.963m2 Công trình Nhà Máy Điện Chu Trình Hổn Hợp Nhơn Trạch 2 có qui mô diện tích xử lý khoảng 109.000 m2 Công trình này đặt tại Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai Công trình kho chứa LPG lạnh Thị Vải, Kho chứ LPG lạnh Thị Vải được đặt tại Cụm công trình khí Thị Vải - KCN Cái Mép, xã Phước Hòa, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Đây cũng là công trình kho chứa LPG lạnh lớn nhất Việt Nam hiện nay Công trình Nhà máy nhiệt điện Long Phú 1 tại xã Long Đức, huyện Long Phú, tỉnh Sóc Trăng, qui mô công trình là 70 ha Công trình Nhà máy Nhiệt Điện Thái Bình 2, tỉnh Thái Bình, diện tích xử lý nền khoảng 254.22 ha

2.4.5 Lộ trình ứng suất

Ở trạng thái tự nhiên, khối đất trong nền luôn chịu các tác động của các yếu tố : áp lực bản thân khung hạt đất và áp lực nước lỗ rỗng thủy tĩnh (đối với đất bảo hòa nước)

- Áp lực do tải trọng bản thân của khung hạt: ’ - Áp lực nước thủy tĩnh (đất bão hòa nước) : z.w

- Áp lực lỗ rỗng trong đất : u = z.w

Khi bơm hút tạo áp lực chân không, thông qua hệ thống lỏi thấm đứng thì áp lực nước lỗ rỗng của các điểm trong nền đất sẽ chịu lực hút chân không Nước trong đất sẽ thấm và thoát ra ngoài theo hệ thống lỏi thấm đứng và các ống dẫn để thoát ra khỏi nền Nền đất sẽ được cố kết lại

Trước khi hút chân không :