Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu

Trên cơ sở lý thuyết có kết thắm đối xứng trục có xétđến sự nén chặt của đất nền xung quanh cọc và sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng kếthợp với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu, đán

Đại Học Quốc Gia Tp Hỗ Chí MinhTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYÊN THÀNH PHÚ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TÀI CỦA CỌCTHEO THỜI GIAN TU KET QUA THÍ NGHIEM

XUYEN TINH DIEN CPTu

Chuyén nganh: DIA KY THUAT XAY DUNGMã so: 60.58.60

TP HO CHI MINH, thang 11 nam 2012

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƯỜNG SƠN

CHỦ TỊCH HỘI ĐÓNG TRUONG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GS TSKH NGUYÊN VĂN THƠ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- —.==n=====

-0O0 -NHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨHọ và tên học viên: NGUYEN THÀNH PHU MSHV: 11090321Ngày, tháng, năm sinh: 04-10-1972 Nơi sinh: TIỀN GIANGChuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.60

1.TEN DE TAI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHIU TAI CUA COC THEO THỜIGIAN TU KET QUA THI NGHIEM XUYEN TINH DIEN CPTu

2 NHIEM VU LUAN VAN:-Tổng quan các phương pháp đánh giá và kết quả nghiên cứu khả năng chịu tảicủa cọc từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

-Các kêt quả nghiên cứu về ảnh hưởng của việc hạ cọc và phương pháp xác địnhsức chiu tai của cọc theo thời gian.

- Tính toán kha năng chịu tải của cọc theo thời gian, so sánh với kết quả thực tế.-Kết luận, kiến nghị và hướng nghiên cứu

3 NGÀY GIAO NHIEM VU: 02-07-20124 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 30-11-20125 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS BÙI TRƯỜNG SƠN

Tp HCM, ngày thang năm 2012

CAN BO HUONG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MON TRƯỞNG KHOA KTXD

ĐÀO TẠO

TS Bùi Trường Sơn PGS.TS Võ Phán

LỜI CÁM ƠNTôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Bùi Trường Sơn, người thầy đãtận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Địa Cơ Nên Móng, những ngườiđã truyền cho tôi các kiến thức quý giá trong quá trình học tập tại trường

Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên trong lớp Địa Kỹ thuật Xây dựng khóa2011, những người bạn đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình đã động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôivề vật chất lẫn tinh thần trong thời gian học tập tại trường

Do hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chăn luận văn sẽ khôngtránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô, đồngnghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoan thiện và có ý nghĩa thực tiễn

Trân trọng!

Học viên

Nguyễn Thành Phú

TOM TATĐÁNH GIÁ KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC THEO THO! GIAN TỪ

KET QUA THÍ NGHIEM XUYEN TĨNH ĐIỆN CPTu

Thí nghiệm xuyên tinh CPT, đặc biệt là CPTu, mô phỏng gần đúng su làm việc

của cọc trong đất Trong thực tế, do sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và sự thay đôi

trạng thái ứng suất của đất nền xung quanh cọc sau khi thi công nên sức chịu tải củacọc sẽ thay đối theo thời gian Trên cơ sở lý thuyết có kết thắm đối xứng trục có xétđến sự nén chặt của đất nền xung quanh cọc và sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng kếthợp với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu, đánh giá khả năng chịu tải củacọc theo thời gian Kết quả nghiên cứu có thể là tài liệu tham khảo cho việc kiểm trakhả năng chịu tải của cọc sau khi thi công.

ABSTRACTPILE BEARING CAPACITY EVALUATION BY TIME BASED ON

THE RESULTS OF THE PIEZOCONE TEST

The cone penetration testing (CPT) particularly with the piezocone test (CPTu),simulate the behavion of pile in the ground approximately In fact, because of thedissipation of excess pore pressure and the change of stress state of soilssurrounding the pile after pile installation, the pile bearing capacity will be changedby time Based on theory of axisymmetric consolidation depending on the wedgedsubsoil of pile and the dissipation of excess pore preesure combined with the resultsof the Piezocone test data, evaluated the bearing capacity of pile by time Theresearch results can become reference materials for checking the pile bearingcapacity after contruction.

MỤC LỤC

MO TT 01CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUÁ NGHIÊNCỨU KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC TỪ KET QUA THÍ NGHIỆMXUYVEN in): 03

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của phương pháp thí nghiệm xuyên tinh 031.2 Các thông số của thí nghiệm xuyên co CPT và xuyên điện CPTu 041.3 Cơ sở tính toán khả năng Chiu tải CỦA CỌC S S111 11v, II1.4 Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc từ kết qua thí nghiệm

XUYEN TIM 00 131.4.1 Phuong pháp cua Schmertmann va Nottingham (1978, 1975) 131.4.2 Phuong pháp của De Ruiter và Beringen (1 9779) «5+ s+sseeess 171.4.3 Phương pháp cua Bustamante và Gianselli (LCPC) (1982) 201.4.4 Phương pháp của Meyerhof (1983) cv re, 241.4.5 Phương pháp của Tumay và Fakhroo (1982) - << -cS se 261.4.6 Phương pháp của Aoki và De Alencar (1975) Set 271.4.7 Phương pháp Price va Wardle (1982) - - << HH re, 281.4.8 Phương pháp Philipponnat (1980) - -G 5G GB ghe, 291.4.9 Phương pháp Penpile ((1'9778) - << << c 110011 ng re 3l1.4.10 Phương pháp Alsamman (99 Š) SH re 3l1.4.11 Phương pháp tính toán theo TCVN 205-1998 -GQ TS re 321.4.12 Phương pháp Eslami và Fellenius (1997) - «s29 11 9 re 361.5 Các nghiên cứu đánh giá kha năng chịu tai của cọc và sự gia tăng của chúngtheo thỜi Ø141 - (<< 00 40

1.5.1 Các nghiên cứu về khả năng chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh¬ 401.5.2 Cơ chế thay đôi khả năng chịu tải của cọc theo thời gian - 451.6 Kết luận chương + ¿6 1S E123 151515 121215151111 1111151511 1111111101111 Ly 54CHƯƠNG 2 ANH HUONG CUA VIỆC HẠ COC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁCĐỊNH SỨC CHIU TAI CUA COC THEO THOT GIAN 562.1 Các kết quả nghiên cứu về anh hưởng của việc ha cọc - - 2 c5: 562.1.1 Ảnh hưởng của việc hạ cọc trong đất dính . sec vs eEseseeeseseree 562.1.2 Anh hưởng cua việc ha coc trong GAt LOL eee ecccesesesescececessesscececsevscsceceeseees 642.1.3 Sức chiu tai của cọc theo thời Gian ccccccesssssesssnnneeeeeeeeeeeeeseeeesssneaeeeeees 662.2 Phương pháp xác định sức chịu tải của coc theo thời ø1an - 682.2.1 Lời giải bài toán cố kết đối xứng trục ¿-¿-5- c2 +ccecectctsrzrrkrkrrereee 682.2.1.1 Các điều kiện ban đầu và phương trình cơ bản - 2-5555: 682.2.1.2 Lời giải bài tOán - SH HH re 732.2.1.3 Xác định sự phân bồ áp lực nước lễ rỗng ban đầu - 2 - 5c: 792.2.2 Phương pháp tính toán vùng nén chặt của đất xung quanh cọc 842.2.3 Cơ sở ly thuyết tính toán sự thay đôi sức chịu tải của cọc theo thời gian 882.2.4 Kha năng chịu tải của coc xác định trực tiếp theo kết qua thí nghiệm xuyêntĩnh CPTU S999 9999999999 999 9919911166111 E010 50 902.2.5 Khả năng chịu tải của cọc xét đến sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng 9]2.2.6 Xác định khả năng chịu tải của coc từ thi nghiệm thử động biến dạng lớn

2.2.6.1 Sơ lược về phương pháp thử động biến dạng lớn PDA -. - 922.2.6.2 Mục đích của thí nghiệm P]DA - c S 5S 1111111113311 1 111 1x2 93

2.2.6.3 Ưu điểm của thí nghiệm PDA - + 25255 E+EE2EE£E£E+ESEEEEErErrerrreee 942.2.6.4 Khuyết điểm của thí nghiệm PDA -¿- 5-5 5 E2 2E2E+EzEzErErkrrsree, 942.3 Nhận xét chương - Họ re 95CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC THEO THỜI61/9 - 963.1 Trình tự tính toán khả năng chịu tải của cọc theo thời ø1an - - 973.1.1 Tinh toán sức chiu tải ngan hạn CUA COC sseseeececcccceeeccceeeeeeeeeccccceeeeeeeaeeeees 973.1.2.Tinh toán sức chiu tải lâu dài CUa COC -c 555cc c2 983.1.3 Tinh toán sức chịu tai của cọc theo thời Ø1an - << -cSsssss+sserse 983.2 Tính toán khả năng chịu tải của coc cho công trình thực tế va so sánh kết qua

tính toán với kết quả thử PDA - + 25621 E232 E1 EEEE215E5E1 2121111 Ecxck 1013.2.1 Tính toán khả năng chịu tải của cọc công trình cầu Cá Trê Lớn 1013.2.1.1 Tinh toán sức chiu tải ngắn hạn CUA COC TS SSnS nha 1063.2.1.2 Tính toán sức chịu tải lầu đài CUA CỌC -<<<<< c5 <<2 1093.2.1.3 Tinh toán sức chiu tai của cọc theo thời Ø1an «55c <sssesss 1123.2.1.4 So sánh kết qua tinh toán kha năng chịu tai của cọc và kết quả thí nghiệmPDA Họ 1163.2.2 Tinh toán khả năng chịu tai của cọc công trình Nha May Điện Ca Mau 1173.2.2.1 Tính toán sức chiu tải ngắn hạn CUA COC TS SSnS nha 1243.2.2.2 Tính toán sức chịu tải lầu đài CUA CỌC - << << << S355 <+2 1293.2.2.3 Tinh toán sức chiu tai của cọc theo thời Ø1an «55c se 1333.2.2.4 So sánh kết qua tinh toán kha năng chịu tai của cọc và kết quả thí nghiệm

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ - 5-5-5 S223 3 E2 1 E2 E1 12111 te crred 140TÀI LIEU THAM KHẢO - 5-5552 322223 E212 5 121211113 1111 xe 142PHU LUC A: KET QUA THÍ NGHIỆM XUYEN TĨNH CPTu

PHU LUC B: KET QUA TINH TOAN KHA NANG CHIU TAI CUA COCTHEO THOI GIAN

PHU LUC C: KET QUA THI NGHIEM PDALY LICH HOC VIEN

MỞ ĐÀUTính cấp thiết của đề tài:

Trong thực tế xây dựng, móng cọc thường được sử dụng rộng rãi cho cáccông trình ở khu vực có lớp đất yếu ở gần bể mặt hay các công trình có tải tronglớn Trong quá trình thi công cọc, đất nên xung quanh cọc và dưới mũi bị nén ép.Đối với nên đất loại sét, do sự nén ép nên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư hình thànhtrong đất nên Theo thời gian, sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư diễn ra đồngthời với sự gia tăng ứng suất hữu hiệu tác dụng lên cọc, đặc biệt trong điều kiện đấtnên là đất loại sét Nhiều kết quả nghiên cứu và ghi nhận thực tế chỉ ra rằng khảnăng chịu tải của cọc trong nên đất yếu có xu hướng gia tăng theo thời gian

Việc đánh giá khả năng chịu tải của cọc thường được thực hiện trên cơ sở sửdụng các đặc trưng cơ lý từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường Trongđó, thí nghiệm xuyên tinh mô phỏng gan đúng quá trình thi công cọc bang phươngpháp đóng hay ép Tuy nhiên, khả năng chịu tải thường được tính toán và chấp nhậnnhư một giá trị không đổi theo hầu hết các phương pháp tính

Dé phân tích đánh giá khả năng chịu tải của coc ở thời điểm nao đó sau khithi công, chúng tôi chọn lựa đề tài “Đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thờigian từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu”

Mục tiêu của đề tài:

Thi nghiệm xuyên tinh điện (CPTu) cho kết quả đáng tin cậy do kiểm soátđược sức kháng xuyên và loại trừ các sai số do ma sát giữa cần xuyên và đất nên

xung quanh Trong quá trình xuyên, giá trị 4p lực nước 16 rỗng thang dư được ghi

nhận để hiệu chỉnh kết quả sức kháng xuyên Ngoài ra, thiết bị thí nghiệm xuyên

tinh CP Tu còn cho phép ghi nhận sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư theo thời

gian.

Ở đây, xét đến sự hình thành và tiêu tán hoàn toàn áp lực nước 16 rỗng thangdư, chúng tôi đánh giá khả năng chịu tải theo thời gian của cọc trên cơ sở sử dụngkết quả thí nghiệm xuyên tĩnh

Quá trình tiêu tán áp lực nước 16 rỗng (chủ yếu theo phương ngang) làm giatăng ứng suất hữu hiệu tác động lên cọc Trên co sở bài toán cô kết thấm, khả năngchịu tải của cọc thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào giá trị khả năng chịu tải ngắnhạn, lâu dài và mức độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư của đất nền xungquanh Giá trị khả năng chịu tải của cọc ở thời điểm nào đó sau khi thi công cũngđược tính toán phân tích.

Việc tính toán đánh giá căn cứ trên cơ sở số liệu thực tế và so sánh với kếtquả kiểm tra khả năng chịu tải của cọc từ kết quả thử động biến dạng lớn (PDA).

Phương pháp nghiên cứu:- Tổng hợp các phương pháp đánh giá và kết quả nghiên cứu về khả năngchịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh

- Tổng hợp phân tích cơ sở lý thuyết về sự tiêu tán của áp lực nước lỗ rỗngtrong đất nên xung quanh cọc, sự thay đổi trạng thái ứng suất của vùng đất xungquanh cọc.

- Trên co sở lý thuyết đàn hồi, xây dựng cơ sở lý thuyết cho bài toán cô kếtđối xứng trục có xét đến vùng nén chặt của đất xung quanh cọc để tính toán ướclượng sức chịu tải theo thời gian cua cọc.

- Sử dụng các phương pháp tính toán lý thuyết và thực nghiệm dé tính toánkhả năng chịu tải theo thời gian của cọc từ đó đưa ra kết quả so sánh với kết quảkiểm tra khả năng chịu tải của cọc bằng phương pháp PDA

Hạn chê cua đề tài:- Số liệu về CPTu và PDA còn hạn chế, chưa đủ nhiều để đưa ra những kếtluận khách quan, mang tính quy luật.

- Chỉ tính toán trên cọc bê tông cốt thép được hạ băng phương pháp đóng hayép, chưa thực hiện được trên cọc khoan nhồi và một sô loại cọc khác nhau.

- Việc tính toán khả năng chịu tải của cọc theo thời gian không xét cho nênđất không bão hòa nước và chưa xét đến hiện tượng ma sát âm

_3-CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KÉTQUA NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHIU TAI CUA COC TỪ

KET QUA THÍ NGHIEM XUYEN TĨNH

1.1 Sơ lược về lich sử phat trién của phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnhThí nghiệm xuyên tĩnh đã xuất hiện khá lâu trên thế giới Qua nhiều lần cải tiến,

khắc phục những nhược điểm về mặt kĩ thuật, thí nghiệm xuyên tinh đã được sử

dụng rộng rãi trên khắp châu Au, đặc biệt sau hội nghị lần thứ hai về cơ học đất ởRotterdam (Hà Lan) năm 1948.

Thiết bị thí nghiệm xuyên tĩnh ban đầu là thí nghiệm xuyên cơ chỉ đo được sứckháng ma sát và sức kháng mũi Cấu tạo của thiết bị xuyên tĩnh cơ ban đầu khá đơngiản, gồm mii xuyên hình côn có góc vat ở đỉnh là 60°, diện tích mũi xuyên là10cm’, vỏ xuyên có diện tích 150cm” để đo ma sát thành, ty xuyên nằm trong vỏxuyên dùng để ấn mũi xuyên đi xuống trong quá trình xuyên đất Sức kháng mũixuyên đo được gồm sức kháng mũi xuyên và sức kháng ma sát thành Dựa trên sứckháng mũi và sức kháng ma sát thành thay đổi theo độ sâu, có thé phân chia các lớpđất Các kết quả từ thí nghiệm xuyên tĩnh cơ cho phép ước lượng sức kháng mũicủa cọc khá tốt (Boonstra, 1936) Tuy nhiên, ma sát thành của cọc tính toán chothay lớn hơn rất nhiều so với tỷ lệ ma sát thành của cần xuyên (Huizinga, 1951).Trong một số trường hợp, ma sát thành của mũi xuyên của một số lớp đất không thểxác định được (Begemamn, 1953 và 1956) Điều này đã khiến cho Begemann tiễnhành cải tiến cho thiết bị xuyên là thiết kế ra “áo ma sát” cho mũi xuyên vào đầunăm 1950 (Begemann, 1963) Ao ma sát có diện tích xung quanh 150cm” được thiếtkế ở vị trí giữa cần xuyên và mũi xuyên như trên hình 1.2

Thiết bị xuyên điện được cải tiến từ thiết bị xuyên cơ Việc ra đời của thiết bịxuyên điện có một ý nghĩa lớn góp phan giúp việc thu thập số liệu trong quá trìnhxuyên được chính xác hơn Năm 1970, công ty Fugro B.V đã sản xuất được thiết bị

_4-xuyên điện thương mai có thé do được sức kháng mũi và ma sát thành một cách liêntục trong quá trình xuyên (De Ruiter, 1971) Hình dáng và kích thước mỗi xuyênđược chuẩn hóa theo tiêu chuẩn ASTM 1977 và ISSMFE 1977 và thể hiện như sơđồ hình 1.3

_}

Khe chan dat F—< 5-0

Ao ma sát cóđường kính bằngđường kính mũicộng 0.35mm

thể đo được nhiệt độ trong đất (Marr, 1981), địa chan ky để xác định module cắt

(Campanella, 1985) và các thiết bị phóng xạ để đo dung trọng của đất (Nieuwenhuisvà Smits, 1982) Cảm biến quan trọng va có ý nghĩa nhất đó là cảm biến do áp lựcnước 16 rỗng được gan vào mũi xuyên Các mũi xuyên có kha năng do áp lực nướclỗ rỗng gọi là piezocone, có thé đo được áp lực nước lỗ rỗng trong và sau khi xuyên.Việc sử dụng các thiết bị xuyên tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng trong đất sét rấthiệu quả khi đánh giá cường độ kháng cắt không thoát nước và hệ số cố kết ngangC, (Battaglio và cộng sự, 1981).

1.2 Các thông số của thí nghiệm xuyên co CPT và xuyên điện CPTu [6], [27]Thí nghiệm xuyên tinh cho kết qua: Sức kháng mũi xuyên qe (kG/cm”) và ma sátthành đơn vị f, (kG/cm') của loại đất sét va đất cát

Tốc độ xuyên là 2cm/s, hành trình của thí nghiệm ở từng khoảng độ sâu 20cmdừng lại để đo sức kháng xuyên ở mũi và ma sát thành đơn vị Kết quả được trìnhbay dưới dạng biểu đồ và bảng số liệu

+ Lực ấn danh định 10 tấn.+ Tốc độ an thay đồi — tốc độ quy định là 2cm/s.Trình tự vận hành:

1 Mũi xuyên được ấn riêng trên một đoạn dài 4 em đo lực kháng mũi xuyên Q,.2 Cần xuyên được an tiếp theo mũi xuyên với khoảng cách 4em vừa 4n của mũi

xuyên.3 Sau đó toàn bộ mũi và cần được ẫn xuống một đoạn đồng thời là 16cm, đo

được lực toàn phân Q,.4 Lực ma sát hông là hiệu số giữa lực toàn phan va lực đầu mũi xuyên:

Qs — Q: - Q

Nhu vay két qua tinh todn lai duoc nhu sau:

- Suc khang đơn vi mũi xuyên:

_6-A, - dién tich xung quanh ao ma sat.Thi nghiém xuyén tinh dién CPTu 1a thiét bi xuyén tinh cai tién dé do duoc dplực nước lỗ rỗng trong quá trình xuyên và có gan các dau đo điện tử dé ghi nhận kếtquả một cách tự động.

Cau tạo mũi xuyên và thiết bị xuyên CPTu về cơ bản giống thí nghiệm CPT.Tuy nhiên, vì phải kết hợp đo áp lực nước lỗ rỗng, cách ghi nhận số liệu sẽ phức tạphơn nên phải được ghi nhận một cách tự động.

Ap lực nước lỗ rỗng được đo bằng bộ cảm biến áp lực đặt trong mũi xuyên,ngay sau mũi cone kết hợp với vòng đá thắm có bê dày khoảng 5mm

Tương tự như thí nghiệm xuyên CPT, mũi xuyên được dùng trong thí nghiệmxuyên tĩnh CPTu có hai loại kích thước chính, diện tích mũi xuyên cone là 10cm?và 15cm’ có hoặc không có lớp áo ma sát

Tuy nhiên, phân loại mũi xuyên CPTu chủ yếu dựa vào vi trí đặt vòng da thắmđể đo áp lực nước lễ rỗng Vị trí đặt vòng đá thấm khác nhau, giá trị áp lực nước 16rong đo được có thé sẽ khác nhau

Thông thường mũi xuyên CPTu chuẩn thường được sử dụng nhất là mũi xuyêncó A = 10cm” và có vòng đá thấm đặt ngay sau mũi cone

Số liệu thí nghiệm CPTu được ghi nhận thông qua các load cell đặt trong mũixuyên sau đó truyền về hệ thống xử lý băng dây điện (loại ECPT) hoặc truyền“không dây” băng sóng âm hoặc vi sóng (loại SCPT)

Trong quá trình xuyên có thể ghi nhận giá trị áp lực nước lỗ rỗng tại các thờiđiểm khác nhau:

- Áp lực nước lỗ rỗng tại thời điểm ban đầu.- Ap lực nước lỗ rỗng “động” — sự thay đối của áp lực nước lỗ rỗng trong quátrình xuyên (theo độ sâu).

- Áp lực nước lỗ rỗng “tĩnh” — sau khi xuyên đến cao độ can thiết, giữ nguyên vịtrí mũi xuyên và ghi nhận sự thay đối áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian Số liệunày phục vụ nghiên cứu tốc độ cô kết và hệ số thắm của đất cũng như cho phépđánh giá độ sâu mực nước ngầm

Khi xuyên trong các lớp đất loại cát, áp lực nước lỗ rỗng đo được là áp lực nướclỗ rỗng thủy tinh up do đất cát có hệ số thắm cao, áp lực nước lỗ rỗng thang dư sẽtiêu tán trong khoảng thời gian rất ngăn sau khi xuyên

_7-Khi xuyên trong các lớp đất sét, các kết quả xuyên là q và f, là giá trị khôngthoát nước Giá trị áp lực nước 16 rỗng thang dư thu được có thé dương hoặc âm tùytheo vị trí đặt vòng đá thấm trong mũi xuyên hay tùy theo loại đất

Trong quá trình xuyên, áp lực nước sẽ tác dụng lên phần mũi cone và phần áoma sát Khi đó, gia tri sức kháng mũi q va sức kháng bên f, thu được sẽ bao gom cóáp lực nước vì thế giá trị sức kháng của đất không thể hiện chính xác Do vậy, phảitiễn hành hiệu chỉnh giá trị sức kháng mũi q đo được để thu được giá trị sức khángmũi chính xác của đất

Thiết bị xuyên điện co do ap lực tước lorong với vong thâm ơ các vị tri khác nhauHình 1.4 Cấu tao mũi xuyên thông dungDưới đây là công thức hiệu chỉnh sức kháng mũi trong trường hợp vòng đá thắmđược đặt ngay trên cổ cone

Goi giá tri áp lực thực tác dụng lên mũi cone là qr Điều kiện cân băng áp lực:Gy A, =4,-Áy +u,-A, (14)Trong đó: qr — sức kháng mũi sau khi hiệu chỉnh;

A+ - tiết diện mũi cone (băng 10cm”) = rD?4

An — Tiết diện ngang mũi cone phía trong vòng đá thấm = xd7/4

_8-Ag — diện tích ngang vòng đá thấm;Asb= At - An

Tu đó:

Ip = 4, + Uy 1a) (1.5)

re 2 rad La A : Re rye ~we ^ ^ ` “

Với: a-—ty diện tích; a=—“= f đôi với mũi xuyên CPTu thông thường: a có

D

giá trị thay đổi trong khoảng từ 0,6 đến 0.9

ur (là u hoặc up.) — áp lực nước 16 rong do tai vi trí vòng đá thâm phía sau cô

Mục đích của việc hiệu chỉnh số liệu thí nghiệm xuyên cho phép ghi nhận sứckháng xuyên một cách chân thật hơn, đặc biệt trong những trường hợp xuyên quacác lớp đất sét yếu vốn có giá trị áp lực nước lỗ rỗng khá lớn trong khi sức khángmũi lại nhỏ Trong một số trường hợp, kết quả thu được giá trị q <u

Việc hiệu chỉnh sô liệu sức kháng bên không đóng vai trò quan trọng vi sai sôkhông đáng kê do diện tích tiêp xúc của áp lực nước lên áo ma sát khá nhỏ.

Ngoài việc hiệu chỉnh sức kháng mũi g, =ø, +⁄„.(1—a) đối với CPTu (với CPTthường thi gr = q.), dé diễn dịch kết quả CPT, cần thiết thực hiện một số chuẩn hóasau đây:

" l| n Á L+A » nAVới C, =—== - hệ sô hiệu chỉnh độ sâu.

O10Công thức (1.8) được viết lại như sau:

1 10 100 1000 10000

Thời gian (S)

Hình 1.6 Kết quả thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian

-10-Khi ấn mũi xuyên vào trong lớp đất yếu bão hòa nước, áp lực nước 16 rỗngthang du Av hình thành trong đất trong quá trình xuyên Tuy nhiên, nếu giữ nguyênmũi xuyên tại một độ sâu nhất định một thời gian thì áp lực nước lỗ rỗng thặng dưsẽ tiêu tán dan cho đến khi bang 0 Khi đó áp lực nước lễ rỗng có giá trị bằng vớiáp lực thủy tinh uo.

Thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng được thực hiện cùng với thí nghiệm

CPTu tại một sô hô xuyên xác định trước và với các cao độ xác định trước.Khi xuyên tới độ sâu cần thiết, có định cần xuyên, chọn chế độ đo áp lực nước lỗrỗng trong bộ điều khiến và theo dõi sự thay đổi của giá trị áp lực nước 16 rỗng theothời gian cho đến khi giá trị này giảm xuống bằng áp lực nước thủy tĩnh hoặc bằng50% giá trị áp lực nước lỗ rỗng ban đầu thì có thé ngưng thí nghiệm Kết quả thínghiệm được trình bày dưới dạng biểu đỗ với trục tung là giá trị áp lực nước lỗrỗng, trục hoành là giá tri thời gian theo hệ tọa độ bán logarit (hình 1.6)

Cone resistance (gc) n xa Sieeve friction (fs) in MPa [uz NPs | Friction rato (Rr) in %

5 2s § 7s 139 102 004 906 9Ø 13 os os 120 2 4 é 8vs — == =

| = S =†, a

- — L—

2 = r atl `$ -4 > > P4

ˆ ` ~~

* <= = aSŠ < LK =z¬ ==-

* <

5 7 + rs

% 8 LL-s ho xa-“4 if

E2 +I 3——

Hinh 1.7 Két qua thi nghiém xuyén tinh CPTu dién hinh

-11-1.3 Cơ sở tính toán khả năng chịu tải của cọc

Kha năng chịu tải của cọc hay khả năng chịu tải cực hạn của cọc Q, bao gom 2

thanh phan: suc khang cuc han cua đất ở mũi coc Q, và sức khang ma sát cực han

giữa dat và vật liệu làm cọc Q, [18]

O,=0,+0,=A,q,+u> fil, (1.10)

Trong đó:A,- diện tích mặt cắt ngang phân mũi cọc;

4„- sức kháng mũi đơn vi;

u- chu vi tiết diện ngang thân cọc;f¿- lực ma sát bên đơn vi tại giữa lớp đất thứ i;I;- chiều dai cọc đi qua lớp thir i

Khả năng chịu tải cho phép của cọc được xác định có xét đền hệ sô an toàn:

QO, Q Q

— Au LP es 1.11

— FS, FS, g9

Trong đó:FS,- hệ số an toàn cho thành phân ma sát bên;FS,- hệ số an toàn cho thành phan sức chịu dưới mũi cọc.Theo Poulos (1989), các phương pháp tính khả năng chịu tải của cọc có thểchia thành 3 nhóm chính va được tổng hợp như ở bang 1.1 [18]

Phương pháp thực nghiệm để tính toán khả năng chịu tải của cọc từ các kết quảcủa thí nghiệm xuyên tĩnh CPT và CPTu được phân thành hai nhóm chính gồm:

-

]2-Phương pháp gián tiếp: đây là phương pháp sử dụng các thông số của đất nhưgóc ma sát trong @ hay sức kháng cắt không thoát nước S, được tính toán thông quacác biểu đồ thực nghiệm từ mối tương quan giữa kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh vàcác thông số của đất đề tính toán khả năng chịu tải của cọc Phương pháp này khôngxét đến ứng suất theo phương ngang, kha năng chịu nén va tính biến dạng của datnền.

Phương pháp trực tiếp: sử dụng các công thức thực nghiệm của các tác giả vềmối tương quan giữa kết quả thí nghiệm CPT và sức chịu tải của cọc, dùng trực tiếpsố liệu xuyên tĩnh CPT hoặc CPTu dé tính sức chịu tải của coc, trong đó qc hoặc qrdùng dé tính toán sức kháng mũi; fs hay fr dùng dé tính toán sức kháng bên

Bang 1.1 Phân loại các phương pháp tính toán sức chịu tai cua cọc theo PoulosLoại Mô Tả Phương pháp Ví dụ

Các phương a trên ket quả thí nghiệm hiện | _ Phương pháp CPT,

1 | pháp thực mm SPT, PMT nchiém -Dựa trên két qua thí nghiệm trong Phương nhá

ghi¢ phòng - Phương pháp œ

Các phương | -Dựa trên ứng suất hữu hiệu - Phương pháp P ó

eye R oe gtk CA Lk - Phuong phap tinh

2 phap ly -Dựa trên sự phát triên của vùng biên „ a

h , news sức chịu mũi củathuyét dang dẻo dưới mũi coc .

Terzaghi, Vesic 3 Các phương | Các phương pháp phan tử hữu han

pháp số (FEM) và phan tử biên (BEM)

Các phương pháp trực tiếp ở đây được giới thiệu bao gồm:e Phương pháp của Schmertmann và Nottingham (thích hợp cho cọc bê tông cốt

thép đúc sẵn).e Phương pháp của DeRuiter và Beringen (thích hợp cho cọc bê tông cốt thép

đúc sẵn).e Phương pháp cua Bustamante và Gianselli (LCPC) (thích hop cho mọi loại

coc).

-13-e Phương pháp của M-13-ey-13-erhof (thích hợp cho đất cát).e Phương pháp của Tumay và Fakhroo (thích hợp cho đất sét).e Phương pháp Aoki và De Alencar.

e Phuong phap Price va Wardle.e Phuong phap Philipponnat.e Phuong phap Penpile.e Phương pháp Alsamman (1995) (thích hợp cho cọc khoan nhdi).e Phương pháp tính toán theo TCVN 205-1998.

e Phương pháp của Eslami và Fellenius (dùng cho thí nghiệm CPTu).Trong đó, mười một phương pháp đầu sử dụng kết quả từ thí nghiệm CPT đobăng cơ hoặc băng điện, riêng phương pháp của Fellenius sử dụng kết quả từ thínghiệm xuyên có đo áp lực nước lô rong CPTu.

Thông thường, các dữ liệu từ thí nghiệm CPT hay CPTu đều là các giá tri đượcphân bố ngẫu nhiên đặc trưng cho tính chất của từng lớp đất mà nó đi qua Do đó,biéu đồ biếu diễn các giá trị qc, f, là những đường cong với các điểm lôi lõm, điềunày ảnh hưởng không đáng kế đến kết quả tính toán sức kháng bên nhưng lại tácđộng lớn đến giá tri sức kháng mũi Do đó, khi tính toán giá tri q cần thiết hiệuchỉnh bang cách loại bỏ dữ liệu theo phương pháp “đường nhỏ nhất” nhằm giảm saisố khi tính toán [11]

1.4 Các phương pháp tính toán kha năng chịu tai của cọc từ kết quả thí nghiệmxuyền fĩnh

1.4.1 Phương pháp cua Schmertmann va Nottingham (1978, 1975) [24]

Đây là phương pháp được rút ra trên cơ sở tiến hành thí nghiệm nhiều loại cọcvới chiều dài và đường kính khác nhau bởi Nottingham (1975) và Schmertmann(1978) Phương pháp này thích hợp cho cọc bê tông cốt thép đúc sẵn Các giá trị sứckháng mũi và sức kháng bên của cọc lân lượt được tính toán như sau:

Sức khang mii don vị:

-14-Sức kháng mũi đơn vị của cọc được tính băng giá trị trung bình của sức khángmũi do được từ thí nghiệm CPT trong vùng giới han 8D phía trên mũi cọc đến 0,7D+ 4D phía dưới mũi cọc (với D là đường kính cọc).

+

` (1.12)

Trong đó:® g.,- giá trị nhỏ nhất trong các giá trị g., với g,, là giá trị trung bình của ạ,trong đoạn tu (0,7+4)D bên dưới mũi cọc theo đường giá tri thực (đoạn a-b-c-d) rồi

từ (0,7+4)D ngược lên đến mũi cọc theo giá tri g nhỏ nhất (đoạn d-c-e) Đường

liền nét là đường giá trị thực của q và đường đứt nét là đường bao các giá trị nhỏnhất

® ¿„,- giá trị trung bình cua q, trong đoạn 8D bên trên mũi cọc theo đường giátrị nhỏ nhất (đoạn e-f-g-h-i, đường đứt nét)

Trong mọi trường hop, giá trị q, phải nhỏ hơn giá tri q,, giới hạn như sau :® 2„ = 15000kPa với đất rời chặt, rat chặt

© z„ = 10000kPa với các loại đất khác

Sức kháng mũi q._—_ HH Ế Cọc đường kính D

o

`»

Hình 1.8 Xác định sức khang mũi cọc theo Schmertmann

_15-Sức khang bên don vị:Sức kháng bên đơn vị được xác định như sau:-Đối với đất cát:

Ma sát bên (sức kháng bên):

8D

O,=> fy-Ay =ơ, SETA +> 7A, (1.14)

_16-z - độ sâu tính toán của ma sát bên, tính từ mặt đất đến tại vi trí chính giữa cọc.Mặt khác, ma sát bên đơn vi còn được xác định thông qua sức kháng mỗi gq,như sau:

Io =&,q, (1.15)

Trong đó:k_- là hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào loại cọc:

+ Coc thép, cọc gỗ: k, = 0,008

+ Coc ống: k, =0,018+ Coc bê tông: k, = 0,012

-Déivoidatdinh: Q=f.A =a f.A

Trong đó:

f - kết quả giá trị ma sát bên từ thí nghiệm CPT

ơ, - hệ số hiệu chỉnh đối với đất sét, có giá trị từ 0,2 đến 1,25, phụ thuộc vào giá

tri ma sát bên đơn vi f và vật liệu làm cọc, được tra theo đồ thị hình 1.10

Ma sát bên đơn vi (kg/cm?)

Hình 1.10 Hệ số a, xác định sức khang mũi cọc theo Schmertmann trong dat sét

-Trong đất sét: sức kháng mũi được xác định theo công thức sau:

voi §, =6 (1.19)

NkTrong đó:

e Š - sức kháng cắt không thoát nước.e Hệ số W_ có thé chọn băng 9 (theo Skempton)

_18-e Hệ số N _ thay đối từ 15 đến 20, trong đất sét yếu bão hòa nước, đối vớiđất cô kết thường, giá trị N, là tuyến tính, đối với sét quá cô kết thì giátrị này là phi tuyến

Theo dé nghị của De Ruiter và Beringen thì giá trị giới hạn của sức kháng mũiđơn vi tính toán là 15Mpa.

Trong một lớp dat, sức kháng cat không thoát nước S, còn phụ thuộc vào trạngthái ứng suất nên thay đổi theo độ sâu, ngoài ra còn phụ thuộc vào đặc điểm biếndạng và lịch sử ứng suất Có nhiều phương pháp xác định giá trị này và việc sửdụng kết quả từ CPT và CPTu dé ước tính sức kháng cat không thoát nước có độ tincậy khá cao và được chia thành hai khuynh hướng chính: từ lý thuyết tính toán và từcác tương quan kinh nghiệm.

Từ lý thuyết tính toán có thể chia thành năm nhóm chính sau:e Phương pháp sức chịu tải cỗ dién

e Lý thuyết hố giãn nở.e Định luật bảo toan năng lượng kết hợp lý thuyết hồ giãn nở.e Phương pháp số và phương pháp lý thuyết sử dụng quan hệ ứng suất —

biến dạng tuyến tinh và phi tuyến.e Lý thuyết lộ trình biến dạng.Từ các phương pháp thực nghiệm có thể chia thành các nhóm chính sau:

e Tính toán S, sử dụng sức kháng mũi “tổng” (thông qua hệ số N, ).e Tính toán S, sử dụng sức kháng mũi “có hiệu” (thông qua hệ số Waee Tinh toán S, sử dung áp lực lỗ rỗng (thông qua hệ số N, )

Tuy theo quan điểm tính toán mà mỗi tác giả đưa ra các giá trị N , khác nhau vacó thể tham khảo theo bảng 1.2

_19-Bang 1.2 Một số giá trị N, dé ước tính sức chong cat không thoát nước S,Mô hình tính Tác giả Nk Ghi chú

Meyerhof (1951) 930De Beer (1977) 9,90Từ lý thuyết tính Gibson ( 1950 ) va Meyerhof (1951) 8,5-9,7toán Skempton (1951) 7,5-9,4

Ladandi (1963) 74-93Ladandi và Eden (1969) 8,2-9,2De Borst (1982) 10,2Baligh và các cộng sự (1981) 82 OCR = 6-6

11,1 OCR = 3-4Từ áp lực nước ——D 16,9-17,9 | OCR= 1,1-13lỗ rỗng thặng dur Lucasse và các cộng sự (1981) 6.6-9 3 OCR =13

59-62 |OCR=1,5545.9 |OCR=1,15Roy và các cộng sự (1982) 74-9 5 OCR = 2,1-23Kjektad và cộng sự (1978) 17 sét quá có kết

sét cô kêtLunn và Kleven (1981) 11-19 thuongTừ sức khang Aas và cộng sự (1986) 8-16

mũi tông La Rochell (1988) 11-18

Rad va Lunn (1988) 8-29Powell va Quaterman (1988) 10-20Luke (1995) 85-12

Sức khang bên đơn vị:

f, — OS side) (1 22)

+ Đất sét có cô kết thường (NC): a=1,0+ Dat sét quá cỗ kết (OC): œ=0,5Theo De Ruiter và Beringen, giá tri giới hạn của sức kháng bên đơn vi tính toánlà 12kPa.

1.4.3 Phương pháp của Bustamante và Gianselli (LCPC) (1982) [12]

Phương pháp này được hai tác gia Bustamante và Gianeselli thuộc LaboratoireCentral des Ponts et Chaussees (Phòng thí nghiệm trung tâm Cầu Đường) - Pháp đềnghị và được sử dụng khá phố biến Đặc điểm nồi bật của phương pháp này là sứckháng mũi và kháng bên của cọc đều được tính dựa vào giá trị q.; giá trị ƒ, khôngđược sử dụng trong phan tính toán

Phương pháp này được hai tác giả dé nghị dựa trên sự phân tích 197 thí nghiệmnén tinh của rat nhiều loại cọc trong những điêu kiện địa chat khác nhau.

Các thông s6 SỨC kháng lần lượt được xác định như sau:

21

-Sức khang bên don vị được tính toán theo các bước nh sau:eBước 1: Dựa vào bang tra (bảng 1.3) để xác định ký hiệu của nhóm cọc thiết

kê.e Bước 2: Tra bảng để tìm ký hiệu đường cong (bảng 1.4).e Bước 3: Ma sát bên đơn vị ƒ, của cọc được xác định theo các biểu dé thiết lập

san (hình 1.11, 1.12)

Bang 1.3 Phân loại nhóm cọc

Nhóm Loại CọcLFS Coc khoan nhôi không sử dụng dung dịch khoan Chỉ phù hợp với

° nén sét trén mực nước ngầm

2.FB Coc khoan nhdi có sử dụng dung dịch khoan

3.FT Coc khoan nhỏi sử dung casing (ong đỡ thành vách) suốt chiều dài

(FTU) cọc khoan nhôi Việc rút ông casing đồng thời với việc đồ bê tông.

Coc khoan nhồi đường kính nhỏ sử dụng khoan guéng xoắn (cọc

4.FTC khoan nhôi _augercast) Vita bê tong độ sụt lớn được phun qua lỗ rỗng

của cần guồng xoăn, đồng thời guéng xoắn vừa xoáy vừa rút lên.

5.FPU Coc khoan nhdi vào lỗ hỗ đào thủ công

6.FIG- Coc khoan nhôi đường kính nhỏ (<25cm) có casing (micro pile loạiBIG I).

7.VMO Coc xoắn vào đất cát trên mực nước ngâm hoặc vào đất sét.S.BE Coc thép đóng có phủ bé mặt bang vữa xi măng

9.BBA Coc bê tông (có thé ứng lực trước) đóng hoặc rung va đóng.10.BM Cọc thép đóng không phủ bề mặt băng vữa xi măng

Cọc rỗng, tròn băng bê tông Các đoạn cọc thường dài từ 1,5+3,0m,

11.BPR | đường kính ngoài 70 + 90cm, đường kính trong 40 + 60cm Coc nôi

với nhau băng ứng lực trước.12.BFR | Coc rỗng: Khi rút casing thì đỗ vữa bê tông độ sụt nhỏ vào và đầm

-~22-chặt lên dé bêtông ở đáy

13.BMO | Coc rỗng đồ vữa ximang độ sụt vừa

14.VBA | Coc bêtông ép.

15.VME_ | Coc thép ép.

16.FIP Coc khoan nhéi đường kính nhỏ (<25cm) (micro pile loại IT).17.BIP Coc phun dưới ap suất lớn, đường kính cọc >25cm

Bang 1.4 Ký hiệu đường cong tương quan giữa q, và f, theo loại đất

DAT SET VÀ / HOẶC BUIĐường qc Nhóm oe

cong # | (bar) cọc Ghi chú

Ị <3 | =17 | Đường cong 1 có ma sát bên thấp nhất, do đó thường

>73 1,2 dùng cho những trường hợp xâu.

Với cọc thép (số 8, 10, 15), nêu dat có tính dính cao thi

4,5,8 | nên dùng đường cong #1 cho an toàn.>12,5 +I1, | Với cọc đóng bêtông, nêu dat có tính dính thấp (dat lẫn

I3+I5 | nhiêu cát cudi) thì ma sát bên có thê cao hơn, có thê

dùng đường cong #3.2 >12,5 7

Nếu cọc nhéi được giám sát thi công chặt chẽ, thành hỗ

>12,5 1,2 khoan được lam sạch va nhám, bêtông đô ngay, dat có

qc >47 bar thì có thê dùng đường cong #3.

Nếu thi công cọc nhỏi dưới mực nước ngầm đòi hỏi

>12,5 3 bom hút nước liên tục, do đó phải di chuyên casing thi

nên dùng đường cong #1 cho an toàn.12,5+2

3 09 12

5 >20,9 16,17 | Dùng nếu chat lượng thi công tốt.

DAT CAT - SOI2+4

| <36,5 6+ 15

Với cát mịn :

$365 6,7 e Coc thép: nên dung duong kinh cong #1 cho an toan.

2 9+15 e Coc bêtông: nêu Ac >78.3 bar thì dùng đường cong

#2; ngược lại dùng gid tri giữa #1 và #2.>522 2.3 Nếu cọc nhéi dai hơn 30m trong cát mịn thì dùng giá trị

giữa #1 và #2.

_23->52.2 4

6,7,9,10, Thường là với cát sỏi Néu coc bêtông, có thé dùng giá>783 "% `13 +15, | trị lớn hơn đường cong #3.

Cho cọc nhồi ngắn hơn 30m.

>783 | 2.3 Ai “HÀ đàng gesNêu vào sỏi cuội có q >42 bar, có thê dùng đường #4

4 >78 3 8, 12 Cho cát sỏi va cudl.

5 >52.2 16,17 Được sử dung nếu chat lượng thi công tốt.

Sức khang mui qc (XIPa)

Hình 1.11 Tương quan giữa sức khang mĩi q và suc khang bên don vi ƒ, cua cọc

trong đất sét và/hoặc bụi

Sức khang mii qc (WiPa)O 5 10 15 20 25 30 35 403.0 T | T | T | H | T | T ] T | T | T

5 CAT - SOI SAN

Ma sat ben đơn vi f; (tsf) |

Hình 1.12 Tương quan giữa sức khang mĩi 4 và sức kháng bên don vị ƒ, cua

cọc trong dat cát và/hoặc soi sạn

_24-Sức kháng mũi đơn vị: — q, =K, Qeacipy (1.23)

Trong đó:e k, - hệ số thực nghiệm, quy đối từ giá trị thí nghiệm CPT sang cọc, có giá tri

từ 0,15+0,6, tra bang 1.5.Bang 1.5 Hệ số k„ dé xác định sức kháng mũi của phương pháp LCPC

Loại đất Sét — bụi Cát — sỏi Đá phanCoc nhi 0.375 0,150 0,200Coc đóng 0,600 0,375 0,400® dep- sức khang mũi trung bình tương đương do được tu CPT, được xác định

như sau:-Bước 1: Tính giá trị trung bình q,, của tat cả các giá trị q, nằm trong vùng giớihạn từ 1,ŠD bên trên mũi coc đến 1,5D bên dưới mũi CỌC

-Bước 2: Loại bỏ các giá tri q có giá trị nhỏ hơn 0,7q., và lớn hơn 1,3q¢a.-Bước 3: Tinh giá tri trung bình tương đương qeq của các giá tri q, còn lại.

_25-#,=K,.ƒ, (1.24)

f,=K.4, (1.25)

Trong đó:e K¿ - hệ số hiệu chỉnh sức kháng ma sát, lay Ky = 1 cho cọc đóng va Ky = 0,3

cho cọc khoan nhdi.e K, - hệ số hiệu chỉnh sức kháng mũi, lay K, = 0,05 cho cọc đóng và K, = 0,025

cho cọc khoan nhdi

Sức khang mii don vị:Đối với sức kháng mũi don vi, ảnh hưởng của kích thước coc so với mũi xuyêntrong lớp cát chặt được hiệu chỉnh băng hai hệ số C¡ và C2

(1.26)Py = CC; ea

Trong đó:

° 4 - giá tri trung bình của sức kháng mũi đo được trong đoạn 1D dưới mũi

cọc và 4D trên mũi cọc.e C¡- Hệ số thu nhỏ cọc, xác định bang công thức:

(1.27)

c=| P*®ŠÌ (Khi D>0.5m, ta xem C,=1): 2D

Hệ số mũ n được xác định như sau:+ n=1 đối với cát rời (g, <5MPa):+ n=2 đối với cát chặt vừa (5 <q, <12MPa);+ n=3 đối với cát chặt (g, >12MPa):

26

-e C; - Hệ số ảnh hưởng khi xuyên, xác định bang công thức:

Œ=—— (KhiL<l0D,xem C.=1) (1.28)

D - đường kính cọc;L - chiều dài đoạn cọc năm trong lớp đất cát.Công thức (1.26) được dùng để tính toán sức kháng mũi của cọc đóng Đề ápdụng cho cọc khoan nhéi, nhân với hệ số 0.3

1.4.5 Phương pháp của Tumay và Fakhroo (1982) [28]

Phương pháp Tumay và Fakhroo được dựa trên những thực nghiệm tiến hành ởkhu vực đất sét yếu tại Lousiana, Mỹ

Sức khang bên đơn vị:

f= Ky hea (1.29)

Trong đó:e K; - hệ số thực nghiệm, được xác định như sau:

K,=0,5+9,5e®%1‹e f„- giá trị ma sát bên don vị trung bình từ thí nghiệm CPT (đơn vi kPa),

được xác định băng cách lấy trung bình giá trị 1 trên suốt chiều dài đoạn

CỌC.

Sức khang mii don vị:Sức kháng đơn vi được tinh toán tương tự phương pháp cua Schmertmann như

Sau:

mũi cọc.Theo dé nghị của Tumay và Fakhroo thì giá trị giới hạn của sức kháng mũi đơnvị là 15 Mpa.

1.4.6 Phương pháp cua Aoki và De Alencar (1975) [11]

Sức khang mũi don vị được xác định như sau:

Bang 1.7 Hệ số a,

Loại đất ';(%)

Cát 14Cát lẫn bụi 2/0

Cát bụi pha sét | 24

Cát sét lẫn bụi 28

Cát pha sét 3,0Bụi sét 34Sét 6.0Chú ý:

Hệ số a, của cat là 14%, bụi là 3,0% và sét là 6% Dat thông thường là hỗnhợp của ba loại đất trên với thành phân ty lệ khác nhau, do đó giá tri a, sẽ được xácđịnh bằng nội suy trên tỷ lệ phần trăm của các loại đất này trong đất

Ví du: néu ước tính xác suất miền của một lớp đất gsm 50% là sét, 20% bụi và30% cát thì hệ số a, được tính như sau:

œ,=0.5x a, (sét) + 0,2x ø, (bụi) + 0,3xø, (cát) = 0,5x6 + 0,2x3 + 0.3x1,4 =4,02%Giá tri giới han theo dé nghị cua Aoki và De Alencar cho sức kháng mỗi don vilà I5MPa và sức kháng bên don vi là 120kPa.

1.4.7 Phương pháp Price và Wardle (1982) [23]

cho cọc chịu kéo va 0,49 cho cọc khoan nhỗi.Các hệ số kinh nghiệm được Price và Wardle lấy trên cơ sở tiến hành thínghiệm đóng cọc vào lớp sét cứng ở London.

Giá trị giới hạn sức kháng mũi và sức kháng bên lay tương tự theo phương phápcủa Aoki va De Alencar.

1.4.8 Phuong phap Philipponnat (1980)Sức kháng mũi don vị được Philipponnat dé xuất tính toán từ sức kháng mũicôn như sau:

q, = Gea (1.35)

Trong đó:ek,-he số kinh nghiệm, phụ thuộc vào loại đất, tra theo bang 1.8

eg,,- sức khang mũi trung bình quanh mũi coc được xác định như sau:

- 30

-— Dacca) T đạc

2Don (1.36)

® 2.„„- sức khang mũi trung bình trong khoảng 3D trên mũi cọc.® 2.„„- sức kháng mũi trung bình trong khoảng 3D dưới mũi cọc.

Sức khang bên đơn vị:

a

f= 4: (1.37)

Trong đó:e ¿ - sức kháng mũi trung bình của lớp dat dọc theo thân mũi côn.ea,- hệ số phụ thuộc vào loại cọc, lay 1,25 cho coc dong bé tong cét thép

du ung luc.eF - hệ số phụ thuộc vào loại dat, lay theo bang 1.9

Bảng 1.8 Hệ số k,Loại đất k,Sol 0,35

Cat 0,40

Bui 0,45Sét 0,50

Bang 1.9 Hệ số F.Loai dat F.Sét va đất sét chứa đá vôi 50Bui, cát pha sét, sét pha cát | 60Cát rời 100Cát hạt vừa 150

Cát mịn lẫn bột 200

-31-1.4.9 Phương pháp Penpile (1978) [13]Đây là phương pháp được Clisby và các cộng sự thuộc ngành Giao thông ởMississippi đề xuất

Sức khang mii don vị:q, =0,25q - khi mũi cọc trong đất sét (1.38)

q, =9,125q - khi mũi cọc trong đất cát (1.39)

Ở đây: a, - sức kháng mũi trung bình xung quanh mũi cọc

Sức khang bên đơn vị:Sức kháng bên đơn vi được xác định theo công thức sau:

_ f,

f= 15+14.47, q40)

Don vị của ƒ lấy bang Mpa

1.4.10 Phương pháp Alsamman (1995) [3]Năm 1995, trong luận án Tiến sĩ tại trường Illinois-Urbana-Champaign,Alsamman đã trình bày cách tính sức chịu tai của cọc nhỏi Các công thức củaAlsamman dựa trên những tính toán ngược từ kết quả nhiều thí nghiệm nén tĩnh

Sức khang mii don vị:-Trong đất dính: ¢, =0,27(¢,,-¢,,) (141)

-Trong đất rời:dp =0.154,, nếu đ„ <94,5 bar (142)4, =14.2+0,075(4,„—94.5) bar — nếu 94,5<q,, < 283.4 bar (1.43)