TÍNH TOÁN và THIẾT kế xử lý nền đất yếu BẰNG cọc cát

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHI MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT VÀ DẦU KHÍ BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT Báo Cáo: Đồ án môn học TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT GVHD: TS.VÕ ĐẠI NHẬT SVTH: TRƯƠNG TẤN ĐẠT NỘI DUNG I. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU: +“Đất yếu” là những đất có khả năng chịu lực kém (a<1 kg/cm2) có tính nén lún mạnh, có hệ số rỗng lớn ( e >1 ), hệ số nén lún lớn (a>0.1cm2 /kg), môđun biến dạng thấp (E 0 < 50 kg/cm2), trị số sức kháng cắt không đáng kể và đất hầu như hoàn toàn bão hòa nước. +Đất yếu gồm các loại đất sét mềm có nguồn gốc ở nước, thuộc các giai đoạn đầu của quá trình hình thành đá sét, các loại cát hạt nhỏ, mịn, rời rạc, than bùn và các trầm tích bị mùn hóa, than bùn hóa, cát chảy, đất bazan v.v Hình 1-1: Than bùn rêu Hình 1-2: Than bùn cây gỗ Hình 1-3: Vị trí các tỉnh, thành của Việt Nam SỰ PHÂN BỐ CÁC VÙNG ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM I. KHÁI NIỆM VỀ CỌC CÁT:  Cọc cát xuất phát từ cột đá Ballast là loại cọc được cấu tạo từ vật liệu rời đặt trong đất tham gia cùng đất nền chống đỡ tải trong công trình, đã gọi là cọc, nên bản thân cọc cát phải được tạo thành từ những loại cát đồng nhất, tiết diện liên tục theo chiều sâu, sức chịu tải của cát được chọn phải lớn hơn nhiều lần so với đất nền tự nhiên. I.1/ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC CÁT:  Nén chặt đất bằng cọc cát là một phương pháp có hiệu quả khi xây dựng các công trình chịu tải trọng lớn trên nền đất yếu có chiều dày lớn. Khi chiều dày lớp đất yếu lớn hơn 2.0 m có thể dùng cọc cát để nén chặt.  Tác dụng của cọc cát là làm cho: độ rỗng, độ ẩm của đất nền giảm đi, trọng lượng thể tích, môđun biến dạng, lực dính và góc ma sát trong tăng lên. I.2/ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỌC CÁT Ở VIỆT NAM:  Khi dùng cọc cát, trị số môđun biến dạng trong cọc cát cũng như ở vùng đất được nén chặt xung quanh sẽ giống nhau ở mọi điểm.  Khi dùng cọc cát, quá trình cố kết của nền đất diễn biến nhanh hơn nhiều so với nền đất thiên nhiên hoặc nền đất dùng cọc cứng.  Như vậy, dựa vào tính ưu việt của cọc cát thì so với tình hình kinh tế, kỹ thuật của nước ta thì việc sử dụng cọc cát tỏ ra có nhiều ưu thế và có thể sử dụng phổ biến để xử lý nền đất yếu ở Việt Nam. Hình 1-4: thiết bị thi công cọc cát. Hình 1-6: Cơ chế đầm cọc cát. Hình 1-5: Ống thép thi công cọc cát. II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT: Có 8 bước dể tính toán và thiết kế cọc cát như sau:  Bước 1: Xác định hệ số rỗng e nc của đất khi dùng cọc cát.  Bước 2: Xác định diện tích nền được nén chặt.  Bước 3: Xác định số lượng cọc cát.  Bước 4: Bố trí cọc cát.  Bước 5: Xác định trọng lượng cát trên một mét dài.  Bước 6: Xác định chiều sâu nén chặt của cọc cát.  Bước 7: Xác định sức chịu tải của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát.  Bước 8: Tính độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát. [...]... Hệ số rỗng của đất thiên nhiên trước khi nén chặt bằng cọc cát Fnc 1 + e0 0 Hình 2-1: Bố trí cọc cát và phạm vi nén chặt đất nền II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 3: xác định số lượng cọc cát Ω × Fnc N = fc Trong đó : f - Diện tích tiết diện cọc cát dùng khi thi công (m2) c II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 4: Bố trí cọc cát Khoảng cách giữa các cọc cát L: L = 0.952d... 3.82 II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 7: Xác định sức chịu tải của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát +Theo kinh nghiệm, sức chịu tải tính toán của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát có thể lấy lớn hơn từ hai đến ba lần sức chịu tải của nền đất thiên nhiên khi chưa gia cố +Đối với nền đất sét hoặc đất bùn, theo kết quả thực nghiệm, sức chịu tải tính toán của nền đất có thể lấy... SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 1: Xác định hệ số rỗng enc của đất khi dùng cọc cát enc = emax − D(emax − emin ) Trong đó: D - độ chặt tương đối (khoảng 0.7 - 0.8) e e max min - hệ số rỗng của cát ở trạng thái xốp nhất - hệ số rỗng của cát ở trạng thái chặt nhất II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Ngoài ra trị số enc còn có thể xác định gần đúng dựa vào tính chất cơ lý của đất, ... kính cọc cát, (m) c γ nc γ nc − γ γ – Trọng lượng thể tích của đất được nén chặt,(T/m3) nc 1 + e0 e0 − enc II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Ngoài ra để tính γnc Trong đó: Gs γ nc = (1 + 0.01W ) 1+ e W – Độ ẩm thiên nhiên của đất trước khi nén chặt,(%) γ – Trọng lượng thể tích của đất thiên nhiên trước khi nén chặt, (T/m3) Hình 2-2: Sơ đồ bố trí cọc cát II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC... TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 8: Tính độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát +Đối với nền đất đồng nhất: +Đối với nền đất có nhiều lớp: sc = a0 phs sc = a0 m hs p Trong đó: a – Hệ số nén tương đối của đất tại điểm giữa lớp đang xét 0 a β a0 = = E0 a – Hệ số nén lún của đất tại điểm gữa1 + e0xét, (cm2/N) lớp đang e – Hệ số rỗng ban đầu 0 β – Hệ số xét đến nở hông của đất, ... DỤNG CỌC CÁT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU: +Áp lực tiêu chuẩn dưới đế móng: Với c = 0, φ = 240 : A= 0.72, B = 3.87, D = 6.45 tc tc R = m[(Ab + Bh)γ + Dc ]=10.2 t/m2 tc tc  Như vậy: σ0 = 18 t/m2 > Rtc = 10.2 t/m2  Từ đó nhận xét rằng, móng không thể đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên được, ta sử dụng phương pháp nén chặt đất bằng cọc cát III ỨNG DỤNG CỌC CÁT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU:  Hệ số rỗng εnc của đất. .. đất, (kN/m3) s γ – Trọng lượng thể tích của nước, (T/m3) n W – Độ ẩm ở giới hạn lăn, (%) d I - Chỉ số dẻo d II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 2: Xác định diện tích nền được nén chặt Trong đó: Fnc = 1.4b(a + 0.4b) a – Chiều dài đế móng (m) b – Chiều rộng đế móng (m) II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Ngoài ra tỷ lệ diện tích tiết diện các cọc cát Fc đối với diện tích nền. .. THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 5: Xác định trọng lượng cát trên một mét dài Trong đó: f c × Gs W1 G= (1 + ) 1 + enc 100 G – Trọng lượng riêng của cát dùng trong cọc, (kN/m3) s W – Độ ẩm tính theo trọng lượng của cát trong 1 thời gian thi công, (%) II CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 6: Xác định chiều sâu nén chặt của cọc cát *Chiều sâu nén chặt H nc của cọc cát có thể lấy bằng chiều sâu... Sét β = 0.43 Cát pha β = 0.72 Sét pha β = 0.57 E – Trị số môđun của đất khi có cọc cát, (kN/m2) 0 p – Áp lực gây lún dưới đế móng, (T/m2) Cát III ỨNG DỤNG CỌC CÁT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU:  ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH: +Thiết kế móng dưới cột có tiết diện 60*60 cm, tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng Ntc = 100t, móng cột đặt trên lớp cát bụi có chiều dày 20 m, dưới lớp cát bụi lả lớp sét pha cát nhão Mức... Hệ số rỗng εnc của đất khi dùng cọc cát, chọn D = 0.75  e = emax − D (emax − emin ) = 0.66 Diện tích nền được nén chặt: Fnc = 1  Chiều rộng nền được nén chặt: 4(a + 0.4b) = 12.25m  Số lượng cọc cát Chọn d = 0.4m: c bnc = 2 Fnc = 3.5m Ω= Ta chọn 14 cọc N = ΩFnc = 13.166 fc e0 − enc = 0.135 1 + e0 III ỨNG DỤNG CỌC CÁT TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU:  Trọng lượng thể tích của đất nén chặt: Gs γ nc = (1 + 0.01W . chặt bằng cọc cát.  Bước 8: Tính độ lún dự tính của nền đất sau khi nén chặt bằng cọc cát. II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT(tt) :  Bước 1: Xác định hệ số rỗng e nc của đất khi dùng cọc. cát. II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỌC CÁT: Có 8 bước dể tính toán và thiết kế cọc cát như sau:  Bước 1: Xác định hệ số rỗng e nc của đất khi dùng cọc cát.  Bước 2: Xác định diện tích nền được. VÀ DẦU KHÍ BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT Báo Cáo: Đồ án môn học TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỌC CÁT GVHD: TS.VÕ ĐẠI NHẬT SVTH: TRƯƠNG TẤN ĐẠT NỘI DUNG I. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT YẾU: +“Đất