Hãy lựa chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền Đường Đất yếu cho các kiểu cấu trúc trên nền Đất yếu

Ta Đức Thịnh đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học và những giáo trình để giảng dạy về kỹ thuật xử lý nền đất yếu và vật liệu Địa kỹ thuật; phục vụ cho công tác nghiên cứu, cũng như

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO | TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHÁT

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

HOC PHAN: KY THUAT XU LY NEN DAT YEU VA VAT LIEU DIA KY

THUAT TONG HOP

MA HOC PHAN: 8040507

Dé tai:

Hãy lựa chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền đường đất yếu cho các kiểu

cầu trúc trên nên đãt yêu

GIẢNG VIÊN: PGS TS NGUYÊN HUY PHƯƠNG

HỌC VIÊN: TRẤN BẢO LONG

NGÀNH HỌC: KY THUAT DIA CHAT (DIA CHAT CONG TRINH)

MÃ HỌC VIÊN: 21142000002

Hà Nội 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO _ TRUONG DAI HOC MO- DIA CHAT

TIEU LUAN MON HOC

HOC PHAN: KY THUAT XU LY NEN DAT YEU VA VAT LIEU DIA KY

THUAT TONG HOP

MA HOC PHAN: 8040507

Dé tai:

Hãy lựa chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền đường đất yếu cho các kiểu

cầu trúc trên nên đãt yêu

GIẢNG VIÊN: PGS TS NGUYÊN HUY PHƯƠNG

HỌC VIÊN: TRẤN BẢO LONG

NGÀNH HỌC: KY THUAT DIA CHAT (DIA CHAT CONG TRINH)

MÃ HỌC VIÊN: 21142000002

Hà Nội 2022

LỜI MỞ ĐẦU -.s5< se se xEY9E2E2SE923977309733007330071107173130 391p Txexee 2

Hình 1: Mặt cắt ngang đoạn tuyến đường send

PHAN 1 DAC DIEM KY THUAT TUYEN DUONG, DAT NEN VA DU BAO VAN ĐÈ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CHO NÈN ĐƯỜNG - 5-5-5 6

1 Các thông số kỹ thuật của nền đường đắp của tuyến đường -. - 6

2 Xác định tải trọng tính toán của nền đường 6

4 Vấn đề mất ôn định do trượt cục bộ 10

5 Vấn đề biến đạng lún của nền đường 12 5.1 Xác định độ lún cuỗi củng của nền đất - ST HH 1111111215111 1 15115 na 12 5.2 Tính lún theo thời e1an - - 2: 2 2212211211121 15111511151 111 111111111711 1118811 kg 17

PHAN 2 THIẾT KẺ GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁT NÉN YÊU <e- 20

2.1 Thiết kế xử lý nền đất yếu bằng bắc thấm kết hợp gia tải trước 20 2.1.1 Nguyên ly của phương phátp - - 0 22 2211211221121 1211121111111 111 1120111 k 20

2.2.2 Các yêu tô kỹ thuật - 5 s11 11121111 111 11121121 112111 111gr 28

Tài liệu tham khảo "T777 TT Tnhh titttrtttrrrtrrrrtrrrrtrrrrirrrrrrrrrrrrirerrriirirnriee 36

1

LỜI MỞ ĐẦU

Đất yếu là đối tượng khó khăn và phức tạp cho công tác xây dựng của nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam Trên lãnh thô Việt Nam, nước ta có rất nhiều kiểu địa hình, địa mạo khác nhau trải dài từ địa đầu Móng Cái cho đến Mũi Cà Ma: từ các đồng bằng ven biển, vùng trung du đến miền núi Chính những cấu tạo về địa hình

và địa mạo là một yếu tổ quan trọng quyết định nên cấu trúc địa chất, đặc biệt có tác động đến các quá trình địa chất - địa chất công trình Trong số đó góp phần hình thành nên những đồng bằng Sông Hồng, Sông Mê Kông hay các đồng bằng ven biển miền Trung; những lãnh thô này thường phân bồ các loại đất yêu với nhiều nguồn gốc khác nhau gây khó khăn cho việc phát triển xây dựng, đặc biệt là về công tác nền và móng Vậy yêu cầu đặt ra: cần phải có những biện pháp kỹ thuật và vật liêu địa kỹ thuật phục vụ cho việc thi công các công trình xây dựng trên những loại đất yếu này Nhưng phải đảm bảo về các yêu cầu kỹ thuật và đồng thời phải phù hợp về tính kinh

tế

Các nhà giáo, nhà khoa học đã đưa ra nhưng giải pháp thích hợp đề có thê thực hiện được công tác xây dựng này Trong đó PGS.TS Nguyên Huy Phương và PGS.TS Ta Đức Thịnh đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học và những giáo trình để giảng dạy về kỹ thuật xử lý nền đất yếu và vật liệu Địa kỹ thuật; phục vụ cho công tác nghiên cứu, cũng như ứng dụng chúng hiệu quả vào thực tế xây dựng các công trình trên các nên đât yêu này được an toàn và kinh tê

Sau thời gian học tập và nghiên cứu môn học: Kỹ thuật xử ly nền đất yếu và vật liệu xây dựng tông hợp, dưới sự hướng dẫn, giảng dạy của PŒS 7S Nguyên Huy Phương học viên viết tiêu luận: Hãy lựa chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền đường đât yêu cho các trên các kiêu câu trúc nên đât yêu

ĐÈ TIỂU LUẬN:

Hãy lựu chọn và thiết kế giải pháp xử lý nền đường đất yêu cho các đoạn I và đoạn

II trên các kiểu cau trúc nền đất yếu gồm 02 lớp:

Lớp 1: Sét rất déo, trang thái dẻo chảy, chỉ tiêu cơ lý cho trong bảng 1

Lớp 2: Sét ít dẻo, trạng thái nửa cứng, chỉ tiêu cơ lý cho trong bang 2

Biết rằng xử lý nền đất yéu coc dat xi mang (DXM) voi ham luong 250 kg/1m? dat,

giá trị cường độ kháng nén một trục qu = 800 Kpa (8,00 kG/cm”), mô đun đàn hồi của coc DXM lay bang: E50 = 50qu = 400 kG/cm’

Đường đắp có kích thước như sơ đồ hình 1, cát đắp là cát hạt trung, đầm chặt có ¥

Hình 1: Mặt cắt ngang đoạn tuyến đường

Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của lớp 1 vả lớp 2 như sau:

5 | Khôi lượng riêng A g/cm° 2717

9 Độ âm giới hạn chảy W, % 573

% 26.6

P

12 | Độ sệt Is - 0.88 Thi nghiém nén 3 truc (CU) ecu độ 8017: Góc ma sát trong C kG/em? 0.98

Luc dinh kết đơn VỊ œ độ 16°05’

Thi nghiém nén 3 truc (UU)

Goc ma sat tron 0 A

Bảng2 Tổng hợp chỉ têu c ơlý của Ì @ 2

Giá trị tiêu ITT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị 2

chuan Nhóm cát 27.6 Nhóm bụi 45.0

0

3 Khôi lượng thê tích tự nhiên vw g/cmẺ 1.99

4 | Khoi luong thê tích tự nhiên khô yw g/cm? 161

7 D6 bao hoa S % 96

8 Độ âm giới hạn chảy Ww, % 38.9

9 |D6 am gidi han dẻo Wp % 20.6

11 DO sét Is - 0.18 Thí nghiệm cắt phẳng

PHAN 1 DAC DIEM KY THUAT TUYEN DUONG, DAT NEN VA DU BAO

VAN DE DIA CHAT CONG TRINH CHO NEN DUONG

1 Các thông số kỹ thuật của nền đường đắp của tuyến đường

Đề tính toán và thiết kế giải pháp xử lý nền đất yêu cần các thông số về quy mô tải trọng, kích thước của tuyến đường với thông số kỹ thuật như sau :

Các lớp đất yêu có chiều dày lớn nên khi xây dựng và sử dụng công trình có thé xảy ra các van đề ĐCCT sau: - Tải trọng thiết kế: H30-XB80

- Bề rộng mặt đường Bđ = 25m

- Hé sé mai déc: 1: m= 1:1

- Chiéu cao dap tai tim đường Ha= 2,0m (Đoạn I)

- Chiéu cao dap tai tim duong Ha= 5,0m (Doan II)

Dat dap có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

+ Khối lượng thể tớch: y = 1,9 T/mỶ

+ Góc ma sát trong: @¢ = 33°

+ Lục đính kết: C = 0 T/m?

O V4An dé 6n định về cường độ nền đường đất yếu

HH Vấn đề ôn định trượt mái dốc taluy đường đắp

H Vấn đề biến dạng lún

2 Xác định tải trọng tính toán của nền đường

Mục ốích xác định tải trọng tính toán là để kiểm tra ôn định và dự báo lún của

phần đất đắp trên nền đất yếu Tải trọng tính toán bao gồm:

- Tải trọng nền đắp;

- Tải trọng xe cộ: Theo tiêu chuân 22TCN 262 - 2000, tải trọng xe cộ là tải

trọng của số xe nặng tối đa cũng một lúc có thể đỗ kín khắp bề rộng nền đường phân

bố trên 1m chiều dài đường Tải trọng này được quy đổi tương đương thành một lớp đất có chiều cao h„ được xác định theo công thức sau:

n: sô xe tôi đa có thê xếp được trên bề rộng phạm v1 đường:

D: khối lượng thể tích của đất đắp nền đường, T/mỶ;

l: phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc;

Bảng 3 Quan hệ giữa tải trọng xe và phạm vì phân bố tải trọng theo hướng doc

Hình 1 Sơ đồ xếp xe đề xác định tải trong xe c6 tác dụng lên dat yếu

Bo: bề rộng phân bố ngang của các xe được xác định theo so dé 2.2

Bo =n.b+ (n-1)d+e (1.2)

Bảng 4 Quan hệ giữa loại xe và khoảng cách giữa hai bánh xe

b: khoang cach gtita hai bánh xe (m);

d: khoang cach ngang tối thiểu giữa các xe, thường lấy đ= 1,3 (m);

e: bề rộng lốp đôi hay vệt bánh xích, thường e = 0,5+0,8 (m);

n: số lượng xe được chọn tôi đa nhưng phải đảm bảo B được tính theo công thức nhỏ hơn bề rộng nền đường

Chọn: n =6 (chiếc); b = 1,8 (m); dđ= 1,3 (m); e= 0,7 (m)

Hình 2 Nền đường bị phá hoại do lún trồi

Đề tính toán, tôi sử dụng công thức của J.Mandel: K = z (1.3) Nếu K > 1,2 nền đường ổn định

Nếu K < 1,2 nền đường mắt ôn định

Trong đó: qạ - áp lực giới hạn của nền đất yếu

q- ứng suất do nền đường gay ra tại tim đường được tính theo công thức:

Voi Pe: áp lực tải trọng đất đắp (T/m));

P.: áp lực tải trọng xe cộ (T/m);

Trường hợp nền đường có chiều rộng nhỏ so với chiều dảy lớp đất yếu

(B/H < 1,49) thi gen = (a + 2)*Cy (1.5)

Trường hợp nền đường có chiều rộng lớn so với chiều dày lớp đất yếu

9

(B+h > 1,49 ) thi qeh = Ne*Cu (1.6)

Trong d6: C.- lye dinh két không thoát nước của lớp đất yếu

N.- hệ số thay đổi theo tý số B/H tra theo toán đồ

Pilot-Moreau (TCVN 9355-2012) hình 3

Hình 3 Toán đồ Pilot-Moreau

Đoạn I-

Chiều dày đất yếu là: h = 20,0 (m), bề rộng nền đường Bn = (25 + 2*2) = 29

(m); nên bề rộng nền đường quy đôi Bqđ = Bn + 2*Hđ = (29+2*2) = 33,0 (m)

Chiều dày đất yếu là: h = 10,0m, bề rộng nền đường Bn = (25 + 5*2) = 35 (m);

nên bề rộng nền đường quy đôi Bqđ = Bn + 2*Hđ = (35+2*5) = 45,0m

Vậy nên đường tại đoạn lI mat on định bị lún trồi

Như vậy nền toàn bộ tuyến đường tại đoạn I và đoạn II đều mắt Ôn đỉnh lún trồi

4 Vấn đề mất ôn định do trượt cục bộ

Mắt ôn định do trượt một bộ phân của nền đắp và một phần của nên đất yếu là hình thức phá hoại thường gặp nhất Dưới tác dụng của tải trọng công trình, trong nền đất phát sinh ứng suất cắt, nêu ứng suất cắt vượt quá độ bền kháng cắt của đất thì sẽ phát sinh trượt cục bộ Hiện tượng này xảy ra trong trường hợp lớp đất yếu nằm trên lớp đất có sức chịu tải cao, biểu hiện được nhận thây là một phần đoạn đường bị sụt lún tạo thành bậc trượt, đất ở đỉnh nền đường và đưới chân taluy bị day trôi lên

Trên đoạn tuyến nhận thấy có lớp đất yếu (lớp 1) nằm phía trên lớp đất có sức

chịu tải tốt nên tiến hành kiếm tra ổn định trượt cục bộ

Việc tính ôn định do trượt được tiến hành theo phương pháp phân mảnh cổ điển vol gia thiết mặt trượt có dang hình trụ tròn

Hình 4 Sơ đồ tính toán ôn định theo phương pháp phân mảnh cỗ điển Theo Goldstein, có thể xác định hệ số an toàn F Ứng với cune trượt nguy hiểm nhat theo công thức sau:

fF te! với FÍ là góc ma sát trong của đất yếu;

C,: lực dính không thoát nước;

f7: Khối lượng thê tích tự nhiên của đất đắp:

Hạ: chiều cao khối đất đắp

Khi F < Fg, thi nén đường bị trượt;

Khi F > F¿ thì nền đường không bị trượt;

1175 28/7 658 293 672 341 626 466 600 602 5.90 1:2 323 670 310 687 353 640 4.78 608 610 5.95

1225 319 7.27 3.26 723 366 656 490 616 618 5.98

125 353 730 346 762 382 674 503 626 626 6.02 1:2.75 3.59 8.02 3.68 800 402 695 517 636 634 6.05 1:3 3.59 881 393 840 424 7.20 5.31 647 644 6.09

- Danh gid 6n dinh trot cuc b6 Doan I

Căn cứ vào độ dốc mái taluy 1:1 chọn: A= 5,78; B = 5,75

Theo công thức (1.7)với các thông số: F- 1,90(T/m));

Pu: tải trọng do phương tiện giao thông gây ra (H30-XB80) quy ra cột đất tương

Vậy nên đường tại phân đoạn Ï trên xảy ra hiện tượng trượt cục Độ

5 Vấn đề biến đạng lún của nền đường

Độ lún của nền đường đắp trên nền đất yếu là độ lún toàn bộ nền đường sau khi kết thúc lún đưới tác dụng của tải trọng, gồm độ lún của bản thân nền đường đắp và độ lún của nền đất yếu đưới nền đắp Ở đây, chúng ta không xét đến độ lún của nền đường đắp (vi vật liệu đắp là cát), coi như nền đắp được đầm chặt tối đa Vì vậy, việc tính lún

sẽ là tính độ lún của nền đất yếu do tải trọng nền đắp gây nên

Đề đánh giá vấn đề biến dạng lún của nền đất yếu dưới nền đường đắp, cần phải

xác định độ lún cuối cùng và độ lún theo thời gian

5.1 Xác định độ lún cuối cùng của nền đất

Theo 22TCN 262-2000, trình tự tính toán của nền đắp trên đất yếu như sau:

- Giả thiết độ lún tổng cộng S„ ( thường giả thiết S„ = 5+10% bề dày đất yếu hoặc

chiều sâu vùng đất yếu chịu lún z„; nếu là than bùn lún nhiều thì có thể giả thiết S„ =

20+30% bề dây nói trên);

- Tính toán phân bố ứng suất z theo toán đồ Osterberg với chiều cao nền đắp thiết kế

có dự phòng lún Hà = H„ + S„ (H„ là chiều cao nền đắp thiết kế: nếu đắp trực tiếp

13

thiét kê từ mặt đất thiên nhiên khi chưa đắp đến mép vai đường: nếu có đào bớt đất yếu thì kế từ cao độ mặt đất yếu sau khi đào):

- Với tải trọng đắp H„ tính độ lún cố kết S theo công thức (1.9) hoặc (1.11) tùy

Trong do: m 1a hé sé dy doan theo kinh nghiém m = 1,1 + 1,4

Độ lún cố kết: Đề tính độ lún cô kết ôn định, ở đây sử dụng phương pháp phân

tầng lấy tông Trong đó, theo 22TCN 262-2000 độ lún của phần đất yếu, tính theo chỉ

số nén lún, tùy từng trường hợp mà tính theo công thức sau:

Trường hợp đất ở trạng thái cô kết bình thường và chưa cô kết øu:>ø

Trường hợp đất ở trạng thai quá cỗ kết ø„<ø thì có 2 trường hợp:

+ Nếu ơu + ø;<Ơ thì:

u- ứng suất bản thân của lớp thứ ¡

z/- ứng suất phụ thêm do tải trọng đất đắp gây ra ở lớp ¡

‹ - áp lực tiên cô kết

Độ lún của các lớp đất tốt bên dưới lớp đất yếu, do không tiến hành thí nghiệm

nén cô kết nên được tính theo công thức:

h;- chiều dày lớp phân tố thứ ¡

- ứng suất phụ thêm ở giữa lớp thứ ¡, tính bằng trung binhcộng

giữa ứng suất phụ thêm ở đỉnh và đáy lớp phân tố thứ ¡

- hệ số tra bảng phụ thuộc vào loại đất lớp phân tố thứ ¡

- mô đun tông biến dạng của đất lớp phân tố thứ ¡

Áp lực bản thân của đất tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức:

i= hy (1.15) Ung suất phụ thêm tại các điểm đây lớp được tính theo công thức:

Pa= «He -yi-hi

Độ lún cố kết S được tính đến lớp phân tố cuối cùng nằm trong vùng hoạt động nén ép Vùng hoạt động nén ép được xác định đên độ sâu mà tại đó có øz

0,150;

Tính toán dự báo biến dang lun tai mat cat I

- Áp lực bản thân của dat tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức (1 15)

- Ứng suất phụ thêm tại các điểm đáy lớp được tính theo công thức (1.16)

Theo 22TCN 262-2000, Chọn S„=3% bè dày lớp đất yếu

- Lớp 1: Dày 20,0m được chia thành 20 lớp phân tố có bề dày 1m;

Việc phân chia lớp và kết quả tính ứng xuất được trình bay trong bang 6: Kết quả tính toán ứng suất và tính lún tại tim đường được thê hiện trong bảng 6

Bngó6 nguấấtt iạmd wee Gd vag dap tai do al

, oz Oot

Lớp zi(m) y/b z/b Ko (Tim?) (T /nn?)

1 0 0 0.00 1 7.80 0.00

1 0.03 1 7.80 1.93

20

0.06 0.09 0.12 0.15 0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.36 0.39 0.42 0.45 0.48 0.52 0.55 0.58 0.61

1 0.99 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.97 0.97 0.97 0.97 0.96 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.9

7.80 7.72 7.72 7.72 7.64 7.64 7.64 7.57 7.57 7.57 7.57 7.49 7.49 7.41 7.33 7.25 7.18 7.10 7.02

3.86 5.80

7.73

9.66 11.59 13.52 15.46 17.39 19.32 21.25 23.18 25.12 27.05 28.98 30.91 32.84 34.78 36.71 38.64 Xác định vùng hoạt động nén ép: tại độ sâu 20,0m tính từ đáy nền đắp CÓ 6, =

7,02(T/m?) va ov = 38,64 (T/m?) thỏa mãn điều kiện ø; < 0.26%, (6, = 7,02(T/m’) <

0.264, = 0,2#38,64= 7,72 (T/m”)), nên chiều sâu vùng hoạt động nén ép là 20,0m + Tinh lan co két cua dat nen:

Độ lún của dat nền được tính đến hết vùng hoạt động nén ép;

- Lớp Ì có ơu + 02> œ nên tính lún theo công thức (1.11)

Gz

(T/m) 7.80 7.80 7.80 7.72 7.72 7.72 7.64 7.64 7.64 7.57 7.57 7.57 7.57 7.49

Got

(T/m)

0.00 1.93 3.86 5.80 7.73 9.66 11.59 13.52 15.46 17.39 19.32 21.25 23.18 25.12

17

Ốc

(T/m) 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02 7.02

Ce 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92 0.92

Cr 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

e 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174 1.174

S (m)

0.05 0.06 0.08 0.09 0.10 0.11 0.11 0.12 0.13 0.14 0.14 0.15 0.16