1 GIA CỐ ĐẤT SÉT YẾU BANGKOK BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP HÚT CHÂN KHÔNG VÀ GIẢM GIA TẢI TRƯỚC BẰNG CÁT I TÓM TẮT: Địa điểm kiến nghị Sân Bay Quốc Tế thứ Bangkok (The Second Bangkok International Airport – SBIA) có diện tích bao gồm 8.0 km nhân 4.0 km, 16.0 m đất sét Bangkok yếu tới yếu Ở địa điểm kiến nghị, nghiên cứu trước thành công sử dụng bấc thấm thoát nước đứng (PVD) với gia tải trước truyền thống chất thêm khối đất đắp Cố kết chân không cung cấp giải pháp thay để giảm thời gian gia tải trước Ở phương pháp này, đất sét gia tải cách giảm áp lực lỗ rỗng thặng dư áp lực chân không kết hợp với giảm tổng lượng cát gia tải Hai khối đất đắp thí nghiệm tỷ lệ đầy đủ với diện tích 40m nhân 40m xây dựng Ở đất đắp 1, hệ thống thoát nước lưới địa kỹ thuật kết hợp với 15.0 m bấc thấm thẳng đứng Ở đất đắp 2, ống đục lỗ gấp nếp kết hợp với vải địa kĩ thuật không dệt ép nhiệt sử dụng hệ ống thoát kết hợp với 12.0 m bấc thấm chiều dài Trong thiết bị móng, áp kế thiết đặt độ sâu khác đất để đo áp lực lỗ rỗng Độ bền cắt không thoát nước tồn sau cải thiện tìm thấy cao 1.5 đến 2.0 lần so với trước cải thiện Tốc độ thoát nước khối đất đắp hiệu từ 20% đến 30% so với khối đất đắp Sau 45 ngày, khối đất đắp thí nghiệm tăng lên chiều cao cực đại 2.5 m Sau 140 ngày, bề mặt lún xuống đất đắp 0.74 m 0.96 m Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) dùng để tìm nhân tố (hệ số) ảnh hưởng Đầu tiên, gia tải chân không mô số học giá trị lún hợp lí Những hiệu ứng gia tải chân không nghiên cứu (a) mô điều kiện vùng, (b) trì áp suất chân không cao, (c) tải chân không Những kết phân tích FEM hiệu gia tải trước chân không giảm bớt cát gia tải Cuối cùng, biểu khối đất đắp so sánh với nghiên cứu trước sử dụng gia tải thông thường, chứng minh tăng tốc độ lún 60 % (4 tháng gia tải trước) KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 II GIỚI THIỆU: Ở địa điểm kiến nghị SBIA, có mặt của lớp sét Bangkok yếu, dày 16.0 m đặt nhiều vấn đề móng (AIT, 1995) Vì mục đích kinh tế, kỹ thuật gia cố tất yếu Về điểm này, gia cố với bấc thấm thoát nước thẳng đứng (PVD) nghiên cứu thành công kết hợp với sử dụng cát gia tải thông thường (Bergado et al, 1997) Bởi vật liệu cát ngày đắt, nguồn khai thác khoảng cách xa, gia tải trước chân không thay Trong phương pháp này, thay việc tăng ứng suất hữu hiệu đất việc tăng ứng suất tổng, gia tải trước chân không tăng ứng suất hữu hiệu việc giảm bớt áp lực nước lỗ rỗng Như vậy, gia tải trước chân không kết hợp với giảm gia tải trước cát rút ngắn thời gian cố kết không ảnh hưởng đến tình ổn định khối đất đắp thí nghiệm Trong nghiên cứu này, hai khối đất đắp tỉ lệ, tức là: khối đất đắp khối đất đắp 2, xây dựng SBIA tương ứng với bấc thấm dài 15.0 m kết hợp với lưới địa kỹ thuật 12.0 m với hệ ống thoát nước Bấc thấm lắp đặt theo nhóm hình tam giác với khoảng cách 1.0 m Những khối đất đắp thí nghiệm với kích thước 40 m nhân 40 m xây dựng giai đoạn lên tới chiều cao 2.50 m để cung cấp phần gia tải kết hợp với áp suất chân không -60 kPa liên tục thời gian tháng III NHỮNG NGUYÊN LÝ CỦA KỸ THUẬT CỐ KẾT CHÂN KHÔNG: KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 Cố kết chân không đề nghị đầu năm 1950 Kjellman (1952) Những nghiên cứu đơn lẻ cố kết chân không được tiếp tục hai thập niên (Holtz, 1975) Cố kết chân không cung cấp ứng suất hữu hiệu thay đất gia tải trước Thay việc tăng ứng suất hữu hiệu khối lượng đất việc tăng ứng suất tổng phương tiện gia tải thông thường, cố kết chân không gia tải trước việc giảm áp lực lỗ rỗng không thay đổi ứng suất tổng Hình 1; mô tả hình vẽ ứng suất tổng ban đầu áp lực lỗ rỗng gây a) gia tải thông thường b) áp tải trọng chân không bề mặt giả định 100% hiệu (áp suất chân không 100 kPa) KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 a) Gia tải thông thường b) Cố kết chân không Hình a) Gia tải thông thường KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 b) Cố kết chân không Hình Cố kết chân không với bấc thấm kiểm tra Trung Quốc giới thiệu Choa (1989) với hiệu xấp xỉ 70% tới 80% Jacob et al (1994) thông báo hiệu chân không trung bình từ 40% đến 50 % so sánh tới giá trị đích 70 % tiết diện bấc thấm kiểm tra vùng đất san lấp nước IV MÔ TẢ ĐỊA ĐIỂM VÀ MẶT CẮT ĐỊA CHẤT: Địa điểm kiến nghị Sân bay Quốc tế thứ Bangkok (SBIA) tọa lạc Nong Ngu Hao Vùng trung tâm đồng Thái Lan Vùng dự án nằm khoảng km nhân km cách khoảng 25 km phía đông từ trung tâm Bangkok Mặt cắt địa chất địa điểm chia lớp nhỏ Nó gồm có 1.0 m lớp sét bị phong hóa mạnh mềm tới mềm màu xám tối mở rộng từ 1.0 m đến 10.5 m chiều sâu Ở lớp sét mềm, gặp lớp sét trung bình dày 2.50 m Lớp sét cứng màu nâu nhạt gặp 14.0 m tới 21.0 m chiều sâu Sức kháng cắt không thoát nước lớp sét mềm tới mềm gia tăng từ 13kPa đến 27 kPa theo chiều sâu Mực nước ngầm độ sâu khoảng 0.50 m KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 V KHỐI ĐẤT ĐẮP THÍ NGHIỆM TỶ LỆ ĐẦY ĐỦ: Hai khối đất đắp thí nghiệm tỷ lệ đầy đủ có kích thước 40 m nhân 40 m với hệ ống thoát nước khác xây dựng đất sét Bangkok mềm với bấc thấm Trong khối đất đắp (TV 1), hệ ống thoát nước lưới địa kỹ thuật sử dụng bấc thấm dài 15 m Còn khối đất đắp (TV 2), sử dụng bấc thấm dài 12 m kết hợp ống thoát nước đục lỗ vải địa kỹ thuật không dệt Các bấc thấm lặp đặt từ mặt thao tác tới độ sâu 15.0 m với TV1 12.0 m với TV2 Như thấy hình 3, bấc thấm lắp đặt nhóm tam giác với khoảng cách 1.0 m Những tham số liên quan đến ứng xử bấc thấm liệt kê Bảng Hình KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 Vải địa kỹ thuật không dệt gồm 136g/m sợi polypropylen với modulus cao Lưới địa kỹ thuật bao gồm lưới sơi HDPE nấu chảy với giao điểm Lưới địa kỹ thuật có lưu lượng x 10-3 m3/s mét bề rộng Một lớp lưới địa kỹ thuật bao phủ toàn diện tích Những ống có lỗ bao gồm ống Mebra đường kính 80 mm nặng 297 g/m Ở hệ ống thoát nước đặt dải màng địa kỹ thuật kín khí LLDPE Dải màng địa kỹ thuật đóng kín việc đặt đáy rãnh mép chu vi phủ lớp cát-bentonite dày 300 mm đặt mực nước ngầm (hình 4) Hình KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 VI KẾT HỢP ÁP LỰC CHÂN KHÔNG VÀ GIA TẢI TRƯỚC: Trong khối đất đắp, hệ thống lọc nước kết nối với máy bơm chân khả cung cấp áp lực chân không -70 kPa liên tục Một bơm dự phòng cung cấp Sau áp dụng áp suất chân không 45 ngày, khối đất đắp nâng giai đoạn lên tới chiều cao 2.50 m Khối đất đắp khối đất đắp nâng tương ứng từ 0.30 m 0.80 m chiều cao VII THIẾT BỊ TẠI CÔNG TRƯỜNG: Thiết bị công trường cho việc theo dõi ứng xử khối đất đắp bao gồm máy đo lún bề mặt, máy đo biến dạng nhiều điểm bề mặt, máy dao động đo áp lực nước thẳng đứng, máy đo độ nghiêng Trong vùng giả định, trang thiết bị máy móc bao gồm ống đo áp lực thẳng đứng, máy đo lún bề mặt giếng quan trắc Những áp kế dao động lắp đặt khối đất đắp thí nghiệm chiều sâu khoảng 3.0 m với cảm biến cho máy đo biến dạng nhiều điểm Những máy đo lún bề mặt đặt trực tiếp dải màng địa kỹ thuật Những máy đô độ nghiêng đặt mép chu vi khối đất đắp thí nghiệm Ở vùng giả định, giếng quan trắc, ống đo áp lực thẳng đứng điểm chuẩn lắp đặt VIII PHÂN TÍCH CỐ KẾT CHÂN KHÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN: Cho đa số mã phần tử hữu hạn dùng thực tế không bao gồm phần tử hệ thống thoát nước đặc biệt, phương pháp xấp xỉ đơn giản để mô hình ứng xử bấc thấm đề xuất Chai Miura (1997) Từ quan điểm vĩ mô, bấc thấm tăng độ thấm phương thẳng đứng Cho nên, cần thiết thiết lập giá trị độ thấm thẳng đứng xấp xỉ bao gồm độ thấm thẳng đứng đất tự nhiên độ thấm bấc thấm Hệ số thấm thẳng đứng tương đương Kve đưa dựa vào độ trung bình cố kết với giả thiết sau đây: Kiểu biến dạng tầng đất phía cải thiện bấc thấm theo phương Như vậy, lý thuyết cố kết theo phương dùng để đại diện cho cố kết phương thẳng đứng thuyết phần tử Hansbo (1979) thích hợp cho cố kết tâm Tổng cố kết bao gồm thẳng đứng cố kết tâm cách sử dụng mối quan hệ đề xuất Scott (1963) Để thu biểu thức tương đương phương cho tính thấm thẳng đứng, phương trình xấp xỉ cho cố kết phương thẳng đứng đề xuất sau: Uv = - exp(-3.54) Tv Với Uv độ cố kết thẳng đứng Tv hệ số thời gian cố kết Độ thấm thẳng đứng tương đương, Kve, tính nhanh sau: 2.2612 K h K v K ve = 1 + FD e2 K v Với: KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 D K d F = ln e + h − 1 ln s d w Ks dw π2 L2 K h − + 3q w Với: - De đường kính tương đương khu vực ảnh hưởng bấc thấm de đường kính tương đương khu vực bị xáo trộn dw đường kính tương đường bấc thấm Kh Ks hệ số thấm không bị xáo trộn bị xáo trộn đất xung quanh L chiều dài bấc thấm theo chiều thoát nước qw lưu lượng bấc thấm Những ảnh hưởng hạt đất cản dòng chảy kể đến hệ số thấm theo phương đứng Về mô hình số hóa, đất chia thành lớp nhỏ mô tả mô hình CamClay cải tiến (Roscoe Burland, 1968) Những tham số mô hình đề cập bảng Một số giá trị bảng ước lượng dựa vào kết thí nghiệm cố kết phòng số ước lượng kinh nghiệm Những giá trị tính thấm xác định việc tham khảo liệu tính toán ngược thí nghiệm khối đất đắp thí nghiệm trước vùng kề bên (Chai et al, 1996) KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 10 Với tham số đất bảng 2, modulus nén tương ứng với ứng suất gây lún, cho điểm độ sâu 5.0 m từ mặt đất (giữa lớp sét mềm đến mềm), hệ số cố kết m 2/yr tồn Giá trị so sánh với giá trị trường thu từ thí nghiệm sử dụng thiết bị CPT hình 13 (Hanh et al, 1998) Điều thí nghiệm CPT hữu ích việc xác định hệ số cố kết KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 ... (áp suất chân không 100 kPa) KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH KIM LINH - 1570161 a) Gia tải thông thường b) Cố kết chân không Hình a) Gia tải thông thường KỸ THUẬT XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU HV: HUỲNH... dựng giai đoạn lên tới chiều cao 2.50 m để cung cấp phần gia tải kết hợp với áp suất chân không -60 kPa liên tục thời gian tháng III NHỮNG NGUYÊN LÝ CỦA KỸ THUẬT CỐ KẾT CHÂN KHÔNG: KỸ THUẬT XỬ LÝ... hữu hiệu đất việc tăng ứng suất tổng, gia tải trước chân không tăng ứng suất hữu hiệu việc giảm bớt áp lực nước lỗ rỗng Như vậy, gia tải trước chân không kết hợp với giảm gia tải trước cát rút