NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG CHẮN LOẠI CỌC XI MĂNG - ĐẤT GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CƠ HỌC VÀ TIN HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN VĂN KIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG CHẮN LOẠI CỌC XI MĂNG - ĐẤT GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU Chuyên ngành: Cơ học vật thể rắn Mã ngành: 60 44 21 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2011 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Cơ Học Tin Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, tận tình giảng dạy, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian theo học trường thời gian thực luận văn Đặc biệt, hết lòng biết ơn ThầyTS Nguyễn Thành Đạt, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chuyên môn, kinh nghiệm để hoàn thành luận văn cách tốt Tôi vô tri ân lòng tận tụy, làm việc, giúp đỡ Thầy, dù công việc bề bộn Thầy quan tâm bảo giúp lời khuyên vô sâu sắc bổ ích chuyên môn mà chân lý đạo đức Tôi không quên gửi lời biết ơn đến bố mẹ, anh chị em đồng nghiệp sẵn sàng giúp đỡ động viên tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn thời hạn quy định Một lần xin cảm ơn Thầy TS Nguyễn Thành Đạt, thầy cô Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên hướng dẫn, bảo, động viên suốt thời gian khóa học Sau kiến thức thân hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu xót, mong bảo quý Thầy, Cô góp ý chân thành bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng … năm 2011 Nguyễn Văn Kiệp MUC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO ……………… 1.1 Sơ lược giải pháp gia cố hố đào thường dùng 1.2 Giới thiệu cọc ximăng – đất bảo vệ thành hố đào, cố xảy tính toán thực tế 1.2.1 Khái niệm sơ lược lịch sử hình thành cọc ximăng–đất 1.2.2 Phạm vi ứng dụng cọc ximăng – đất 17 1.2.3 Cơ sở lý thuyết cho cọc ximăng - đất 19 1.2.3.1 Chất gia cố 19 1.2.3.2 Các phản ứng hóa học 20 1.2.3.3 Quá trình nén chặt học 25 1.2.3.4 Quá trình cố kết thấm 26 1.2.3.5 Quá trình gia tăng cường độ cọc gia cố sức kháng cắt đất 28 1.3 Ưu, nhược điểm giải pháp an toàn sử dụng cọc xi măng - đất bảo vệ thành hố đào 29 1.3.1 Ưu, nhược điểm sử dụng cọc ximăng - đất 29 1.3.2 Đề xuất phương án an toàn sử dụng cọc xi măng đất bảo vệ thành hố đào 30 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT 31 2.1 Nội dung phương pháp tính toán 31 2.2 Mô hình tính toán tường cọc ximăng – đất không hệ giằng chống (hố đào nông) 32 2.3 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất có hệ giằng chống (hố đào sâu) 36 2.3.1 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất loại neo đơn chống đơn 36 2.3.2 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất loại chống nhiều tầng (dùng cho hố đào sâu - giả định đất đồng nhất) 38 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU ……42 3.1 Sơ lược công nghệ thi công cọc ximăng - đất để gia cố hố đào 42 3.2 Các bước thiết kế dãy cọc ximăng - đất để gia cố thành hố đào 46 3.2.1 Quy trình thiết kế chung 47 3.2.2 Thiết kế hố đào 50 3.3 Các yếu tố phá hoại tường gia cố hố đào cọc ximăng - đất 50 3.3.1 Tường bị phá hoại chuyển vị ngang khối đất xung quanh cọc trình thi công 50 3.3.2 Phá hoại lớp đất chân tường 57 3.3.3 Phá hoại moment uốn lực cắt lớn 60 3.3.4 Phá hoại trượt đáy chân tường 61 3.3.5 Phá hoại tượng trồi đất, trồi nước đáy chân tường 66 3.3.6 Phá hoại dòng thấm hạ mực nước ngầm để thi công 69 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D 73 4.1 Giới thiệu chung plaxis 2D 73 4.2 Bài toán ví dụ cụ thể 79 4.2.1 Các yếu tố nghiên cứu 83 Yếu tố 1: Khảo sát khả chịu lực tường chắn đất theo hai hướng: có neo không neo phương pháp cổ điển, phần mềm Sap 2000 plaxis 2D 83 Yếu tố 2: Khảo sát biến thiên ứng suất đất nền, chuyển vị theo phương ngang Ux moment uốn M tường cọc ximăng - đất không neo thay đổi tải trọng 92 Yếu tố 3: Khảo sát biến thiên ứng suất đất nền, chuyển vị theo phương ngang Ux moment uốn M tường cọc ximăng - đất không neo thay đổi độ sâu hố đào H(m) 108 Yếu tố 4: Khảo sát biến thiên chuyển vị ngang Ux moment uốn M tường cọc ximăng - đất không neo thay đổi điều kiện địa chất theo khu vực (thay đổi lực dính c góc ma sát ϕ ) Plaxis 2D 113 Yếu tố 5: Khảo sát biến thiên chuyển vị ngang Ux moment M tường cọc ximăng - đất không neo thay đổi cao độ mực nước ngầm cho hố đào H=5.0m, tải trọng q=5kN/m2 118 Yếu tố 6: Khảo sát biến thiên chuyển vị ngang Ux moment M tường cọc xi măng - đất không neo thay đổi đường kính cọc từ d=0.4m đến d=1.2m 121 Yếu tố : Khảo sát biến thiên chuyển vị ngang Ux moment M tường cọc xi măng - đất không neo thay đổi hàm lượng ximăng đất 125 Yếu tố 8: Kiểm tra ổn định trượt sâu 127 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 150 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO Bảng 1.0 Tóm tắt công trình sử dụng cọc ximăng - đất Việt Nam 19 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU Bảng 3.0 Các thông số liệu cho trình khoan vữa điển hình 44 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D Bảng 4.1 Đặc trưng vật liệu lớp đất có chiều dày 16.7 (m) 79 Bảng 4.2 Đặc trưng vật liệu lớp đất dày 16 (m) 79 Bảng 4.3 Đặc trưng vật liệu lớp đất dày 16 (m) 80 Bảng 4.4 Đặc trưng vật liệu tường chắn cọc ximăng - đất (kết thí nghiệm) hàm lượng ximăng 220 kg/m3 81 Bảng 4.5 Kết tính toán giá trị moment cho hệ tường không neo theo lý thuyết 83 Bảng 4.6 Kết tính toán giá trị moment cho hệ tường có neo tính theo lý thuyết 83 Bảng 4.7 Giá trị hệ số theo độ sâu hệ tường có neo tính theo lý thuyết Bowles 84 Bảng 4.8 Giá trị moment theo hệ tường không neo có neo tính theo phần mềm Sap 2000 85 Bảng Kết tính toán ứng suất σ xx (kN/m2 ) cho toán tải trọng thay đổi từ q = kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = -2.0 m, D = 9.0 m 95 Bảng 4.10 Kết tính toán ứng suất σ yy (kN/m2 ) cho toán tải trọng thay đổi từ q = kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = -2.0 m, D = 9.0 m 98 Bảng 4.11 Kết tính toán ứng suất σ xy (kN/m ) cho toán tải trọng thay đổi từ q = kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = 2.0 m, D = 9.0 m 101 Bảng 4.12 Kết tính toán chuyển vị ngang Ux cho toán thay đổi tải trọng ngoài, độ sâu hố đào H = -2.5 m, D = 9.0 m 101 Bảng 4.13 Kết tính toán ứng suất theo phương xx cho toán tải trọng q = kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m 107 Bảng 4.14 Kết tính toán ứng suất theo phương yy cho toán tải trọng q = kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m 108 Bảng 4.15 Kết tính toán ứng suất theo phương xy cho toán tải trọng q = kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m 108 Bảng 4.16 Kết tính toán chuyển vị ngang Ux cho toán độ sâu hố đào thay đổi, tải trọng q = kN/m2, D = 9.0 m 110 Bảng 4.17 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ (dày 13.9 m) 113 Bảng 4.18 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ (dày 14.85 m) 113 Bảng 4.19 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ (dày 20 m) 114 Bảng 4.20 Đặc trưng vật liệu tường chắn cọc ximăng - đất (kết thí nghiệm) hàm lượng ximăng 220kg/m3 115 Bảng 4.21 Lực dính, góc ma sát trong, mođun đàn hồi đất thuộc Tp.HCM Tp.Cần Thơ 117 Bảng 4.22 Kết tính toán chuyển vị ngang Ux thay đổi cao độ mực nước ngầm 118 Bảng 4.23 Kết tính toán chuyển vị ngang Ux thay đổi đường kính cọc 120 Bảng 4.24 Kết tính toán chuyển vị ngang Ux thay đổi hàm lượng ximăng 123 Bảng 4.25 Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O1 126 Bảng 4.25 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O1 127 Bảng 4.26 Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O2 128 Bảng 4.26 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O2 129 Bảng 4.27 Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O3 130 Bảng 4.27 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O3 131 Bảng 4.28 Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O4 132 Bảng 4.28 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O4 133 Bảng 4.29 Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O5 134 Bảng 4.29 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt sâu tâm O5 134 Bảng 4.30 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O1 135 Bảng 4.30 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O1 136 Bảng 4.31 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O2 138 Bảng 4.31 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O2 139 Bảng 4.32 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O3 140 Bảng 4.32 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O3 141 Bảng 4.33 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O4 142 Bảng 4.33 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O4 142 Bảng 4.34 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O5 143 Bảng 4.34 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O5 144 Bảng 4.35 Bảng tính toán hệ số ổn định trượt Fs cho hai trương hợp: trượt sâu chân tường trượt cắt ngang thân tường 145  DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO Hình 1.1 Gia công hố đào cừ thép hình chữ U 5  Hình 1.2 Chi tiết tường barrette tầng hầm công trình dân dụng 6  Hình 1.3 Cọc hồi đơn 7  Hình 1.4 Cọc nhồi tiếp xúc 7  Hình 1.5 Cọc nhồi tuyến Hình 1.6 Cần khoan cọc đơn 11  Hình 1.7 Cần khoan 11  Hình 1.8 Thiết bị thi công cọc ximăng - đất .12  Hình 1.9 Chi tiết cần lưỡi khoan 12  Hình 1.10 Tường vây cọc ximăng - đất công trình 145 Phan Chu Trinh Tp.Vũng Tàu 13  Hình 1.11 Cọc tường vây công trình Sài Gòn Pearl Nguyễn Hữu Cảnh Tp.HCM 13  Hình 1.12 Tường vây cọc ximăng - đất có gia cố thép hình 14  Hình 1.13 Các dao trộn điển hình công nghệ trộn Thụy Điển (thông tin công nghệ 1992) 14  Hình 1.14 Hình ảnh bánh xe trộn theo công nghệ Geomix 16  Hình 1.15 Hình ảnh thi công tường ximăng - đất theo công nghệ Geomix .16  Hình 1.16 Công trình tường ngăn thấm Phần Lan 16  Hình 1.17 Công trình thi công kè gia cố hố đào theo công nghệ Geomix Thụy Sĩ 17 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT Hình 2.1 Gia cố tường cọc ximăng- đất 31  Hình 2.2 Mô hình làm việc tường dạng không giằng chống .32  Hình 2.3 Mô hình làm việc tường dạng neo chống đơn 36  Hình 2.4 Mô hình làm việc tường giằng chống nhiều tầng .38  Hình 2.5 Sơ đồ tính toán dầm ngang 40 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU Hình 3.1 Chi tiết mũi khoan CN S 42  Hình 3.2 Chi tiết mũi khoan CN D 43  Hình 3.3 Lưu đồ công nghệ T 44  Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn độ cứng cọc ximăng - đất 45  Hình 3.5 Sơ đồ thi công cọc ximăng - đất theo công nghệ trộn ướt 45 Hình 3.6 Cọc cát tuyến (secant piles) .46  Hình 3.7 Ô lưới cọc (Girds or lattices) .46  Hình 3.8 Cọc khối hình chữ nhật 46 Hình 3.9 Cọc khối cho hố đào tròn 46 Hình 3.10 Tường cọc ximăng - đất có gia cường thép hình .46  Hình 3.11 Mô hình tường chắn cọc ximăng - đất gia cố thành hố đào 47  Hình 3.12 Các mô hình hoạt động cần trộn cọc ximăng - đất 51  Hình 3.13 Mô hình lực tác dụng thi công trộn cọc ximăng - đất .52  Hình 3.14 Mô hình mô tính toán biến dạng dẻo theo L M Kachanôp .52  Hình 3.15 Chi tiết hàng cọc tường chịu ảnh hưởng áp lực ngang σ p 53  Hình 3.16 Chi tiết mô tả vùng chịu ảnh hưởng mô hình cọc cát tuyến hàng đơn 57  140   6.95 0.07 0.997 6.8 47.26 2.3 4.7 0.082 0.996 6.1 28.06 2 11.5 0.199 0.98 6.1 24.40 10 1.6 19.5 0.334 0.943 6.1 19.52 11 2.4 0.8 27 0.454 0.891 6.1 11.71 Bảng 4.30 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O1 Mảnh thứ c (kN/m2) tgϕ Mg(kN.m) Mt(kN.m) 7.3 0.1453 11.84 12.93 7.3 0.1453 28.67 25.06 7.3 0.1453 42.17 31.92 7.3 0.1453 52.69 28.07 7.3 0.1453 58.74 30.12 7.3 0.1453 62.85 19.34 14.2 0.598 129.85 3.66 7.3 0.1453 20.85 2.30 7.3 0.1453 18.07 4.86 10 7.3 0.1453 14.35 6.52 11 7.3 0.1453 7.36 5.32 Tổng cộng Fs = Mg Mt >1 447.44 170.09 2.63 141   b Tâm trượt O2 (-2,2) so với tâm O1 Bán kính cung trượt R = 18.0 m Số mảnh chia n = 13 Bảng 4.31 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O2 Mảnh sin α α cos α γ (kN/m3) li(m) 1.4 0.7 50 0.766 0.643 6.1 5.98 2 2.5 42.2 0.671 0.74 6.1 30.50 4.2 33 0.545 0.839 6.1 51.24 5.3 27.5 0.461 0.887 6.1 64.66 6.1 19 0.334 0.946 6.1 74.42 10 6.6 8.5 0.1478 0.989 6.1 80.52 10 7 0.122 0.992 6.8 47.60 2.5 0.07 0.997 6.1 30.50 2.6 0.087 0.996 6.1 31.72 10 2.3 0.156 0.987 6.1 28.06 11 1.9 15.5 0.267 0.964 6.1 23.18 12 1.1 23 0.39 0.92 6.1 13.42 13 1.1 0.4 30 0.5 0.866 6.1 2.68 thứ wi(kN) qi bi(m) (kN/m2) Bảng 4.31 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O2 Mảnh thứ c tgϕ Mg(kN.m) Mt(kN.m) 142   (kN/m2) 7.3 0.1453 5.67 4.58 7.3 0.1453 21.53 20.47 7.3 0.1453 36.91 27.93 7.3 0.1453 47.02 29.81 7.3 0.1453 56.13 28.20 7.3 0.1453 61.19 13.38 14.2 0.598 130.60 6.42 7.3 0.1453 22.67 2.14 7.3 0.1453 23.57 2.76 10 7.3 0.1453 20.81 4.38 11 7.3 0.1453 17.12 6.19 12 7.3 0.1453 9.82 5.23 13 7.3 0.1453 3.26 1.34 456.30 152.81 Tổng cộng Fs = Mg Mt >1 2.99 c Tâm trượt O3 (2,2) so với tâm O1 Bán kính cung trượt R =18.0 m Số mảnh chia n=13 Bảng 4.32 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O3 143   Mảnh sin α α cos α γ (kN/m3) li(m) 1.6 0.6 55 0.819 0.573 6.1 5.86 2 2.7 42 0.669 0.743 6.1 32.94 4.3 34 0.559 0.829 6.1 52.46 5.3 26.5 0.446 0.895 6.1 64.66 6.2 21 0.358 0.933 6.1 75.64 6.8 15.5 0.267 0.963 6.1 82.96 7.2 0.122 0.992 6.1 87.84 10 7.2 3.5 0.061 0.998 6.1 87.84 10 6.5 0.113 0.993 6.8 42.70 10 2.4 10 0.174 0.985 6.1 29.28 11 2 17 0.292 0.956 6.1 24.40 12 1.3 23 0.39 0.92 6.1 15.86 13 1.4 0.4 29 0.485 0.875 6.1 3.42 thứ wi(kN) qi bi(m) (kN/m2) Bảng 4.32 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O3 Mảnh thứ c (kN/m2) tgϕ Mg(kN.m) Mt(kN.m) 7.3 0.1453 9.67 9.87 7.3 0.1453 32.21 34.72 144   7.3 0.1453 46.91 41.04 7.3 0.1453 61.85 42.70 7.3 0.1453 82.45 54.96 7.3 0.1453 80.99 22.30 7.3 0.1453 41.73 1.46 7.3 0.1453 41.72 2.94 7.3 0.1453 39.75 10.79 10 7.3 0.1453 34.09 15.48 11 7.3 0.1453 26.60 17.17 12 7.3 0.1453 10.54 7.98 13 7.3 0.1453 4.05 2.45 14 7.3 0.1453 9.67 9.87 545.50 177.58 Tổng cộng Fs = Mg Mt >1 3.07 d Tâm trượt O4 (-2,-2) so với tâm O1 Bán kính cung trượt R = 14.2m Số mảnh chia n = 11 Bảng 4.33 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O4 Mảnh thứ bi(m) li(m) α sin α cos α γ (kN/m3) wi(kN) qi (kN/m2) 145   1.4 1.2 55 0.819 0.573 6.1 10.25 2 3.2 41.5 0.662 0.749 6.1 39.04 4.7 31.5 0.522 0.852 6.1 57.34 5.8 25.8 0.477 0.9 6.1 70.76 10 6.6 11.2 0.194 0.98 6.1 80.52 10 7 0.128 0.992 6.1 42.70 2.7 0.069 0.997 6.1 32.94 2.8 0.087 0.996 6.1 34.16 2.4 10.5 0.182 0.983 6.8 29.28 10 1.8 20 0.342 0.939 6.1 21.96 11 2.2 0.8 29.5 0.492 0.87 6.1 10.74 Bảng 4.33 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O4 Mảnh thứ c (kN/m2) tgϕ Mg(kN.m) Mt(kN.m) 7.3 9.61 9.61 8.39 7.3 27.61 27.61 25.84 7.3 41.41 41.41 29.93 7.3 52.90 52.90 38.52 7.3 61.07 61.07 17.56 14.2 127.70 127.70 6.11 7.3 24.48 24.48 2.27 7.3 25.38 25.38 2.97 146   7.3 21.70 21.70 5.33 10 7.3 16.14 16.14 7.51 11 7.3 7.20 7.20 5.28 415.20 149.72 Tổng cộng Fs = Mg Mt >1 2.77 e Tâm trượt O5 (2,-2) so với tâm O1 Bán kính cung trượt R=14.2 m Số mảnh chia n =11 Bảng 4.34 Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O5 Mảnh qi α sin α 1.2 55.5 0.824 0.566 6.1 10.25 3.1 45 0.707 0.707 6.1 37.82 4.7 33 0.545 0.838 6.1 57.34 5.6 27 0.454 0.891 6.1 68.32 6.8 19.5 0.333 0.942 6.1 82.96 7.2 8.5 0.147 0.989 6.1 87.84 10 7.3 4.5 0.078 0.997 6.1 89.06 10 7 0.121 0.992 6.8 42.70 2.4 12 0.209 0.978 6.1 29.28 bi(m) li(m) 1.4 thứ cos α γ (kN/m3) wi(kN) (kN/m2) 147   10 1.8 21 0.358 0.933 6.1 21.96 11 2.2 0.8 31.7 0.525 0.85 6.1 10.74 Bảng 4.34 (tt) Kết tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tâm O5 Mảnh thứ c (kN/m ) tgϕ Mg(kN.m) Mt(kN.m) 7.3 0.1453 9.60 8.44 7.3 0.1453 26.52 26.74 7.3 0.1453 41.29 31.25 7.3 0.1453 49.72 31.02 7.3 0.1453 60.99 27.63 7.3 0.1453 66.62 14.38 7.3 0.1453 67.64 7.73 14.2 0.598 127.70 5.77 7.3 0.1453 21.68 6.12 10 7.3 0.1453 16.12 7.86 11 7.3 0.1453 7.17 5.64 495.05 172.57 Tổng cộng Fs = Mg Mt >1 2.87 148   Hình 4.44 Sơ đồ cung trượt cắt qua thân tường thay đổi tâm Bảng 4.35 Bảng tính toán hệ số ổn định trượt Fs cho hai trương hợp: trượt sâu chân tường trượt cắt ngang thân tường Tâm trượt Fs1 : Trượt chân tường Fs2 : Trượt cắt ngang thân tường O1 (0,0) O2 (-2,2) O3 (2,2) O4 (-2,-2) O5 (2,-2) 1.936 2.030 2.356 1.942 2.227 2.63 2.99 3.07 2.77 2.87 Nhận xét : Từ kết hình (4.38), (4.40) bảng (4.39) cho thấy : - Hệ số ổn định cung trượt cắt ngang qua thân tường Fs1 lớn hệ số ổn định cung trượt qua chân tường Fs2 - Cung trượt nguy hiểm cung trượt tâm O1(0,0) qua chân tường có hệ số ổn định Fs1=1.936 149   *Tuy nhiên, ví dụ thực mô hình tính tay độ xác chưa cao Nhưng ví dụ đủ để phản ánh chiều hướng, quy luật biến đổi cung trượt hệ số ổn định trượt Fs 150   CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Stt Yếu tố ảnh hưởng Kết luận Kiến nghị Khảo sát khả chịu lực Sử dụng phần mềm Phân tích, kiểm tra rõ tường chắn theo ba Plaxis 2D để phân tích ràng, xác chi phương pháp: tính toán nội lực tiết điều kiện địa chất Lý thuyết cổ điển tường chắn đất cọc xi khu vực thi công Phần mềm Sap 2000 Phần mềm Plaxis 2D măng đất hợp lý xác so với hai phương pháp lại Khảo sát biến thiên ứng Tải trọng thay đổi Chúng ta cần ý đến suất đất nền, chuyển vị có ảnh hướng lớn tải trọng giới hạn ngang Ux, moment uốn M đến chiều hướng biến vùng chịu tải cho phép kết cấu tường cọc thiên ứng suất đất nhằm đảm bảo điều ximăng - đất thay đổi tải nền, chuyển vị ngang kiện an toàn thi trọng moment uốn tường công sử dụng công trình Khảo sát biến thiên Chiều sâu hố đào làm Khi thiết kế, thi công Ứng suất đất nền, thay đổi thành phần tường cọc ximăng - đất Chuyển vị theo phương chuyển vị ngang Ux, để gia cố hố đào sâu ngang Ux, Moment uốn M moment uốn M cần phải phân tích, kết cấu tường cọc tường cách đáng kể nghiên cứu tính toán ximăng-đất thay đổi thật kỷ chiều sâu an chiều sâu hố đào toàn cho hố đào 151   Khảo sát biến thiên, Góc ma sát trong, lực Khi sử dụng tường cọc Chuyển vị ngang Ux, dính, mođun đàn hồi ximăng - đất gia cố hố Moment uốn M, tường đất (khu vực thi đào khu vực cọc ximăng - đất không neo công tường cọc xi măng phải khảo sát kỷ thay đổi điều kiện địa đất) có ảnh hướng tích xác chi tiết đặc chất cực đến moment uốn M trưng địa chất khu vực chuyển vị ngang Ux thi công tường chắn đất cọc xi măng đất Khảo sát biến thiên, Cao độ mực nước ngầm Chúng ta cần phải khảo Chuyển vị ngang Ux , có ảnh hưởng sâu sắc sát, tính toán thật kỹ Moment M , tường cọc đến chiều hướng biến tác động xấu gây ximăng - đất không neo đổi đến chuyển vị ngang thủy triều thay thay đổi cao độ mực nước Ux moment uốn M đồi tường chắn cọc Có biện pháp bơm an ximăng – đất toàn để hạn chế ngầm phá hoại khách quan gây hạ mực nước ngầm hố móng, hố đào công trình Khảo sát biến thiên, Diện tích tiết diện cọc Khi thiết kế hay thi Chuyển vị ngang Ux, có tác động sâu sắc công cần phải Moment M tường cọc xi đến chiều hướng biến chọn tiết diện cọc cho măng - đất không neo thiên chuyển vị ngang phù hợp với điều thay đổi đường kính cọc từ Ux moment uốn M kiện địa chất khu vực 152   d=0.4m đến d=1.2m cọc (đặc biệt khu vực địa chất yếu) Khảo sát biến thiên Hàm lượng xi măng Khi khảo sát, thi công chuyển vị ngang Ux đất có ảnh hướng cọc xi măng đất chúng moment M tường cọc xi đến chiều hướng biến ta cần phải khảo sát kỹ măng - đất không neo thiên moment uốn M tiêu lý thay đổi hàm lượng ximăng chuyển vị ngang Ux đất đất khu vực thi công cọc Tuy nhiên, biến cách xác Từ thiên tương đối nhỏ đưa so với thay đổi hàm lượng xi măng để tác nhân khác trộn hợp lý hiệu thay đổi mực nước kinh tế, an toàn ngầm, độ sâu hố đào Kiểm tra ổn định trượt sâu Tất yếu tố Khi thiết kế, thi công (1,2,3,4,5,6,7) có tác công trình tường cọc động tạo yếu tố gây ximăng - đất cần phải trượt cho tường tiến hành tính toán, Cung trượt nguy hiểm kiểm tra đầy đủ yếu cung trượt tâm tố tác động đến điều O1(0,0) qua chân kiện gây tường có hệ số ổn định tường Fs1=1.936 trượt cho TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, Nền móng công trình, Nhà xuất xây dựng [2] Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Công nghệ trộn sâu cọc ximăng - đất khả ứng dụng để gia cố đê đập, Viện khoa học Thủy Lợi [3] Đinh Hoàng Hải, Quy trình công nghệ cột đất-vôi đất-ximăng, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Hà Nội, 6-2002 [4] Trần Quang Hộ, Giải pháp móng cho nhà cao tầng, Nhà xuất đại học quốc gia Tp.HCM [5] Nguyễn Bá Kế, Thiết kế thi công hố móng sâu, Nhà xuất xây dựng [6] Lê Kiều, Vật liệu & kết cấu & công nghệ xây dựng đương đại, Đại học kiến trúc Hà Nội [7] Lê Kiều, Công nghệ khoan vữa vào đất hay gọi công nghệ tạo cọc ximăng - đất, Đại học kiến trúc Hà Nội [8] Đặng Đình Minh, Thi công đất, Nhà xuất xây dựng [9] Võ Phán, Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng [10] Phan Trường Phiệt, Áp lực đất tường chắn đất, Nhà xuất xây dựng [11] Nguyễn Văn Quảng, Nền móng tầng hầm nhà cao tầng, Nhà xuất xây dựng [12] Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên, Phòng chóng trượt lở đất đá mái dốc bờ dốc, Nhà xuất xây dựng [13] Nguyễn Uyên, Thiết kế xử lý hố móng, Nhà xuất xây dựng [14] Soletanche Bachy, The Geomix process is used to make foundation, cut-off walls and sub-water table retaining wall without using concrete and with next to no spoil, Geotechnical and Civil Engineering Contractors [15] E.W.Bahner, A.M.Naguib, Design and construction of a deep soil mix retaining wall for the lake parkway freeway extension [16] D.T Bergado, M.C.Alfaro, J.C.Chai, The Granular Pile: Its Present state and future prospects for improvement of soft Bangkok clay, Geotechnical Engineering [17] Joseph E Bowles, P.E., S.E., Foundation analysis and design, Geotechnical Engineering [18] Jin-Chun Chai1, Norihiko Miura2, Hirofumi Koga, Lateral displacement of ground caused by soil-cement column installation, Journal of Geotechnical Geoenvironmental Engineering ASCE [19] Design and use of sheet pile walls in stream restoration and Stabilization Projects, Technical Supplement 14R [20] L.M.Kachanốp, Cơ sở lý thuyết dẻo, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp [21] Nguyễn Minh Tâm, Hui-Joon Kim, Du-Hwoe Jung, Experimental study on Strength of cement stabilized clay, Pukyong National University, Korea [22] T Paul Teng, P.E., An introduction to the deep soil Mixing methods as used in geotechnical applications, Office of Infractructure Research and Development [23] Hiroshi Miki1, Mitsuo Nozu2, Design and numerical analysis of road embankment with low improvement ratio deep mixing method, Public Works Research Institute, Japan [...]... Do cơ chế làm việc của loại tường chắn đất gia cố hố đào sâu nói chung tường cọc ximăng - đất nói riêng diễn biến rất phức tạp Chính vì vậy, vấn đề nghiên cứu tính toán các cơ chế phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu cần được nghiên cứu, giải quyết 2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Tìm hiểu nguyên nhân và tính toán các cơ chế phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất gia. .. bằng cọc ximăng - đất Chương 3: Phân tích yếu tố phá hoại chính tường chắn cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu Chương 4: Mô phỏng và phân tích các yếu tố phá hoại tường chắn bằng phần mềm Plaxis 2D Chương 5: Kết luận và kiến nghị 6 Hạn chế của đề tài Nội dung nghiên cứu các yếu tố phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất trong gia cố hố đào sâu cho tải trọng tĩnh Bài toán được thực hiện trên cơ sở... cố có thể xảy ra 5 Nội dung luận án Nội dung của luận văn là đề xuất giải pháp thiết kế và nguyên lý tính toán tường vây loại cọc ximăng - đất bảo vệ hố đào sâu để tránh phá hoại Với các nội dung chính sau: 3   Chương 1: Tổng quan về các giải pháp bảo vệ thành hố đào và sử dụng cọc ximăng - đất trong công tác bảo vệ thành hố đào Chương 2: Mô hình và phương pháp tính toán cho tường bảo vệ thành hố đào. .. về cọc ximăng – đất bảo vệ thành hố đào, những sự cố xảy ra trong tính toán và thực tế 1.2.1 Khái niệm và sơ lược lịch sử hình thành cọc ximăng đất Cọc ximăng - đất sử dụng cốt liệu chính là đất tại chỗ, gia cố với một hàm lượng ximăng, phụ gia nhất định tùy thuộc vào loại và các tính chất cơ – lý – hóa của đất nền tại khu vực đặt công trình thi công Mục đích chính của việc sử dụng công nghệ cọc ximăng... thuyết và tính toán dựa trên các phần mềm hiện có Tài liệu tham khảo về nội dung của đề tài còn hạn chế 4   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO 1.1 Sơ lược các giải pháp gia cố hố đào hiện nay thường dùng Các giải pháp chống đỡ thành hố đào thường được áp dụng là: Tường cừ thép (steel sheet pile), tường barrette (tường. .. chọn lựa phương án và tiến hành tính toán theo phương án đã lựa chọn 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phân tích các cơ chế phá hoại tường cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu cho các vùng đất yếu thuộc hai khu vực thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Cần Thơ trên cơ sở tìm hiểu và quan trắc các công trình đã có để tìm hiểu nguyên nhân Thiết lập nguên lý thiết kế gia cố và đề ra quy trình kỹ thuật thi... nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng ximăng đến tính chất của cọc ximăng - đất Nhằm ứng dụng cọc ximăng - đất vào xử lý nền đất yếu, chống thấm cho các công trình thủy lợi: dự án được thực hiện là sửa chữa chống thấm cho cống trại Nghệ An, cống D10 (Hà Nam) cống Rạch C Long An Tại Đà Nẵng cọc ximăng - đất được áp dụng cho dự án Plaza Vĩnh Trung dưới 2 hình thức: làm tường trong đất. .. vây cọc ximăng - đất công trình 145 Phan Chu Trinh tp Vũng Tàu Hình 1.11 Cọc tường vây công trình Sài Gòn Pearl Nguyễn Hữu Cảnh Tp.HCM Thông thường loại tường liên tục bằng cọc ximăng – đất (SMW) có các thành phần chính là đất tại chỗ, ximăng và một hàm lượng phụ gia nhất định, không có cốt thép Nhưng trong điều kiện cần thiết như: gia công hố đào quá sâu cần phải giằng chống do áp lực ngang của đất. .. mođun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất Cho tới thời điểm hiện nay, đã có nhiều phương pháp gia cố nền đất yếu, đặc biệt là ở những vùng đất yếu Nam Bộ của nước ta, nơi có lớp đất bùn sâu vài chục mét như: dùng đệm cát, cọc cát, trụ vật liệu rời thoát nước thẳng đứng, cọc xi măng- đất, đất vôi, cát - xi măng, bấc thấm, bản nhựa Trong đó, công nghệ cọc ximăng - đất đã được ứng dụng tại Việt... chảy: >70 Ximăng Ximăng được sử dụng làm chất gia cố phải đảm bảo các yêu cầu sau: Ximăng Porland chuẩn Cỡ hạt từ: 0.0Æ0.2mm Tốc độ chảy: >40% Tốc độ chảy là đại lượng biểu thị tính lưu lượng của hạt trong ống dẫn và vòi Xỉ quặng Khi gia cố đất bằng cọc vôi hay ximăng, việc sử dụng các loại phụ gia hóa chất hoặc các nguyên liệu khác phối hợp cùng với vôi hoặc ximăng để tăng cường những đặc tính cần ... toán Tính toán, phân tích dựa phương pháp tính, phần mềm chuyên dùng Phân tích, chọn lựa phương án tiến hành tính toán theo phương án lựa chọn Đối tư ng phạm vi nghiên cứu Phân tích chế phá hoại. .. cố tư ng cọc ximăng- đất Phương pháp tính toán tư ng chắn sử dụng phổ biến phương pháp đồ giải H.Blum Phương pháp có nhược điểm kết gần đúng, tốn nhiều thời gian tính toán Phương pháp tính toán. .. 57 3.3.3 Phá hoại moment uốn lực cắt lớn 60 3.3.4 Phá hoại trượt đáy chân tư ng 61 3.3.5 Phá hoại tư ng trồi đất, trồi nước đáy chân tư ng 66 3.3.6 Phá hoại dòng thấm