NGHIÊN cứu sự THAY đổi MA sát GIỮA cốt và xỉ THAN ỨNG DỤNG xỉ THAN làm vật LIỆU đắp CHO TƯỜNG CHẮN có cốt

Ở Việt Nam, việc áp dụng thiết kế và xây dựng tường chắn đất có cốt tườngMSE cho các công trình mới được triển khai khoảng 10 năm trở lại đây như: cầuvượt Nguyễn Tri Phương nối dài, kh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa : XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG

Bộ môn: ĐƯỜNG ÔTÔ - ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên:

1 Nguyễn Thanh Ninh Lớp: 11X3A Khoá: 2011-2016

2 Hồ Ngọc Thành Trung Lớp: 11X3A Khoá: 2011-2016

Ngành: Xây dựng Cầu Đường

Kết luận và kiến nghị.

Thuyết minh: 80- 120 trang A 4 , cỡ chữ 13, font chữ Times New Roman, dãn dòng 1.5line.

Số lượng bản vẽ: 5-7 bản, font chữ kỹ thuật VNI Helve Condense

1 Slide thuyết trình nội dung Đồ Án Tốt Nghiệp

4.Cán bộ hướng dẫn:

PGS.TS CHÂU TRƯỜNG LINH

5 Ngày giao nhiệm vụ: 25/02/2016

6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 06 /2016

THÔNG QUA BỘ MÔN Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2016

Trưởng bộ môn Cán bộ hướng dẫn

PGS.TS Châu Trường Linh PGS.TS Châu Trường Linh

LỜI CẢM ƠN

Trong giai đoạn phát triển hiện nay, nhu cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng trở nên thiết yếu nhằm phục vụ cho sự tăng trưởng nhanh chóng và vững chắc của đất nước,trong đó nổi bật lên là nhu cầu xây dựng và phát triển mạng lưới giao thông vận tải.Với nhận thức về tầm quan trọng của vấn đề trên, là một sinh viên của ngành XâyDựng Cầu Đường thuộc Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, trong những năm qua, với sự dạy dỗ tận tình của các thầy cô trong khoa em luôn cố gắng học hỏi và trao dồi thêm chuyên môn để phục tốt cho công việc sau khi ra trường và mong rằng với những kiến thức đã được tiếp thu được trong quá trình học tập sẽ góp một phần nhỏ công sức vào công việc xây dựng đất nước.

Việc nghiên cứu đề tài thực tế đã phần nào giúp chúng em hiểu rõ ràng hơn về đối tượng nghiên cứu, để sau này khi tiếp xúc với công việc sẽ bớt đi những bỡ ngỡ, khó khăn Đây là lần đầu tiên chúng em vận dụng những kiến thức cơ bản để thực hiện tổng hợp một đề tài thực tế nên không thể tránh những sai sót Vì vậy kính mong quý thầy cô thông cảm và chỉ dẫn thêm cho chúng em.

Để hoàn thành công việc nghiên cứu, chúng em được sự hỗ trợ tận tình từ một số

Cá nhân và Đơn vị Nay chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn chính PGS.TS Châu Trường Linh và cùng quý Thầy cô giáo đã giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu Phòng Thí Nghiệm Đường – Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Châu Trương Linh và cùng các thầy cô giáo.

MỞ ĐẦU1.Tính cấp thiết của đề tài:

Tường chắn đất có cốt (Mechaincally Stabilized Earth walls, or MSE walls) đượcHenri Vidal, kỹ sư cầu đường người Pháp, phát minh vào năm 1963.Từ đó đến nay

có hơn 50.000 công trình loại này được xây dựng trên thế giới

Ở Việt Nam, việc áp dụng thiết kế và xây dựng tường chắn đất có cốt (tườngMSE) cho các công trình mới được triển khai khoảng 10 năm trở lại đây như: cầuvượt Nguyễn Tri Phương nối dài, khu sinh thái đảo xanh thuộc thành phố Đà Nẵng,đường ven sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình, đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi,cao tốc Hà Nội – Lào Cai,… Đất đắp sau lưng tường thường sử dụng vật liệu đất đắp

có chọn lọc từ các loại đất rời, đất rời ít dính, đối với cốt sử dụng thì hầu như các loạicốt tại các công trình này chủ yếu là cốt sợi tổng hợp, lưới vải địa kỹ thuật hoặc cốtthép nhập ngoại với giá thành rất đắt làm chi phí xây dựng công trình tăng cao Điềunày không có lợi cho nhà đầu tư, đặc biệt là các dự án sử dụng vốn ngân sách, vốnvay nhà nước

Đã có các dự án, đề tài nghiên cứu về ổn định loại tường chắn đất trong đó có xétđến sự ăn mòn của cốt,sự thay đổi độ ẩm của đất nền đường, lựa chọn thành phầncấp phối hợp lý nhất để sử dụng làm đất đắp sau lưng tường chắn Tuy nhiên các đềtài này chưa xem xét đến tương tác tại giao diện giữa đất và cốt hay đều giả thiếtgiữa đất và cốt có đủ sức neo bám cần thiết để đất và cốt bám chặt cùng chuyển vịvới nhau Mà yếu tố này lại phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau như: loại vậtliệu đắp, loại cốt, độ ẩm của đất đắp nền đường sau lưng tường chắn, tác động củasản phẩm ăn mòn bao quanh cốt trong suốt thời gian khai thác

Đặc biệt như chúng ta đã biết ,hiện nay vấn đề xử lý vật liệu phế thải từ các nhàmáy nhiệt điện đang là đề tài nóng hổi và mang tính cấp thiết Theo số liệu thống kê, hiện nay cả nước có 19 nhà máy nhiệt điện đang vận hành với tổng công suất phát điện14.480 MW và thải ra khoảng 15 triệu tấn tro, xỉ hàng năm Trong đó, lượng tro bay chiếm khoảng 75%, còn lại là xỉ than Dự kiến sau năm 2020, con số này sẽ là 43 nhà máy với tổng công suất 39.020 MW, lượng tro xỉ thải ra dự kiến hơn 30 triệu tấn/năm

Tại tỉnh Trà Vinh cũng được đầu tư xây dựng dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 đang trong quá trình chạy thử và sẽ vận hành trong năm 2015 với công suất 1200MW, nhu cầu tiêu thụ than cho Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1 khoảng 3,6 triệutấn/năm và lượng tro xỉ than thải ra là 1,326 triệu tấn/năm Ngoài ra, Trà Vinh còn đang triển khai xây dựng Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 3 với công suất 1200MW sẽ vận hành vào năm 2017, Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 3 mở rộng 600MW sẽ vận hành vào 2018 và Duyên Hải 2 với công suất 1200MW sẽ vận hành vào năm 2020

Như vậy, khi các dự án vận hành sẽ thải ra môi trường lượng tro xỉ rất lớn.

Trong khi đó, hiện nay, lượng xỉ đáy lò được tái sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng nhưng khối lượng không lớn, khoảng 0,5-1 triệu tấn/năm.Khối lượng này quá nhỏ so với khối lượng cần được xử lý

Chính vì những lý do này trên cần có nghiên cứu về tương tác tại giao diện giữađất và cốt với vật liệu đắp là xỉ than Đề xuất sử dụng xỉ than làm vật liệu đắp chotường chắn có cốt đường dẫn vào cầu và các công trình đắp cao

Cụ thể: “Nghiên cứu sự thay đổi ma sát giữa cốt với vật liệu đắp xỉ than.Ứng dụng

thiết kế tường chắn có cốt cho mặt cắt đường dẫn đầu cầu ”.

2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu đắp nền đường đến ổn định nội bộ haytương tác tại giao diện giữa đất và cốt Nhằm làm cơ sở tham khảo, phục vụ công tácthiết kế, xây dựng các công trình xây dựng có sử dụng kết cấu tường chắn đất có cốt;góp phần nâng cao khả năng tận dụng các nguồn vật liệu tại địa phương.Cụ thể,là xỉthan tại nhà máy nhiệt điện thuộc tỉnh Trà Vinh

3.Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu ổn định nội bộ của tường chắn đất có cốt sử dụng xỉ than làm vậtliệu đắp nền đường trên mô hình vật lý với hộp thí nghiệm bằng kính cường lực và môhình số

4.Phương pháp nghiên cứu:

Thu thập các tài liệu của các tác giả trong, ngoài nước có liên quan đến đề tài,nghiên cứu và phát triển lý thuyết và phục vụ đề tài

Thí nghiệm chọn ra độ ẩm tốt nhất,sau đó tiến hành làm mô hình vật lý trongphòng thí nghiệm Từ đó xuất ra các số liệu cần thiết để tính toán Đồng thời mô hình

số cũng được xây dựng song song trên phần mềm mã nguồn mở FLAC 5.0 (Mỹ) tươngtác với mô hình rút gọn So sánh kết quả tương tác giữa đất và cốt của chúng theo 2

mô hình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT1.LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT ĐẤT CÓ CỐT VÀ TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT (MSE-WALL)

Từ rất lâu, đất đã được coi là một loại vật liệu xây dựng hiệu quả để phục vụ việc xây dựng các công trình đê, đập, nền đường, mương, kè So với các vật liệu khác thì đất có giá thành rẻ, sẵn có, tuy nhiên đất có các đặc trưng cơ học kém đặc biệt là khả năng chịu kéo rất kém Để khắc phục nhược điểm này, ngoài các biện pháp gia cố đất bằng các chất liên kết, người ta nghĩ ra ý tưởng dùng các loại vật liệu có khả năng chịukéo cao làm cốt để chịu lực kéo phát sinh trong khối đất gọi là kết cấu đất - cốt

Đất được ổn định cơ học bằng cốt hay bằng các vật liệu bên ngoài không phải là một ý tưởng mới, mà đã được thực hiện từ rất lâu Vật liệu đất có cốt đã được loài người sáng tạo từ hang ngàn năm trước để xây dựng nhiều công trình xây dựng

Những công trình đất có cốt xây dựng sớm nhất có thể kể đến như tường chắn cho kim

tự tháp Ziggurat ở Irắc, cốt được dùng là những cây sậy được thảm đan lại với nhau vàđược đặt nằm ngang xen kẻ giữa các lớp đất lẫn sỏi sạn Ngoài ra còn nhiều công trình đất gia cố được xây dựng từ lâu như các thánh điện, tháp cổ ở Ai Cập, các đê chắn lũ ởTrung Quốc, các hệ thống chắn dọc theo sông Missisipi vào những năm 1880… Nhìn chung kỹ thuật đất có cốt bấy giờ còn mang hình thức đúc kết kinh nghiệm trong nhân gian để lại, con người xây dựng trong giai đoạn này theo hình thức cảm tính

Công nghệ tường chắn đất có cốt chỉ thực sự ra đời vào năm 1963, Henry Vidal –một kỹ sư cầu đường người Pháp đã đề xuất ý tưởng dùng đất có cốt để xây dựng cáccông trình tường chắn và đã được cấp bằng sáng chế về phát minh này Và từ đây đấtđược gia cố cốt mới bắt đầu có những nghiên cứu tính toán và ứng dụng rộng rãi tronglĩnh vực xây dựng.Vào năm 1965 bức tường đầu tiên được thử nghiệm công nghệ đấtđắp có cốt được xây dựng ở Pyrenees do Vidal đề xuất thiết kế Sau đó công trìnhtường chắn đất có được đưa vào thực tiễn đầu tiên là tường INCARVILLE trên đườngcao tốc A13 ở Pháp năm 1967, đến nay kết cấu này đã được sử dụng rộng rãi trên toànthế giới như công trình cải tạo xa lộ M25 tại Epping – Luân Đôn

Năm 1972 – 1976 các nghiên cứu phát triển vật liệu cốt về hình dáng (độ lien kết cao),

mạ kẽm nhằm tăng tuổi thọ của cốt, vật liệu cốt Polyme…như công trình sử dụng gia

cố lưới địa kỹ thuật xuyên bang I75 tại bang Florida (Mỹ) Đến năm 1978 trên thế giới

đã xây dựng khoảng 2000 công trình tường chắn đất có cốt, trong đó gần một nữa ởPháp

Ở Việt Nam, cùng với các dự án xây dựng mới và khôi phục cầu đường ở nước ta,các công trình bằng tường chắn đất có cốt đã tìm được chỗ ứng dụng và ngày càngđược sử dụng nhiều hơn do ưu điểm vượt trội của kết cấu này đó là giảm được mặtbằng chiếm dụng đất hơn nhiều so với nền đắp có mái dốc, giảm được nhiều chi phíxây dựng Các công trình điển hình như: đường hai đầu cầu vượt Lạch Tray- HảiPhòng thuộc dự án cải tạo nâng cấp QL5 (sử dụng kết cấu đất có cốt bằng thép khônggỉ với những tấm tạo bề mặt bằng bêtông đúc sẵn); Dự án đường xuyên Á (tường chắnđất có cốt được sử dụng tại đường hai đầu cầu vượt Sóng Thần tại km7); Cầu Mẹtthuộc dự án nâng cấp các cầu trên QL1 (đoạn Hà Nội đi Lạng Sơn); Dự án đường HồChí Minh; Nút giao thông khác mức Ngã Tư VọngHà Nội, đường dẫn đầu cầu NguyễnTri Phương, đường dẫn lên cầu vượt Hòa Cầm ở thành phố Đà Nẵng,… đã được xâydựng và đã cho thấy được những ưu điểm nổi bật của nó là tạo được vẽ mỹ quan chotoàn công trình, hạn chế được tối đa công tác giải phóng mặt bằng xung quanh côngtrình

Hình 1.1 Tường chắn MSE đường dẫn đầu cầu Nguyễn Tri Phương (Đà Nẵng)

2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TƯỜNG MSE

2.1 Nguyên lý làm việc của tường chắn đất,vật liệu rời có cốt :

Nguyên lí làm việc của tường chắn đất có cốt có thể giả thích bằng mô hình đơn giản của H.Vidal 1963

Hình 1.2 Minh họa về nguyên lí Hình 1.3 Sự hạn chế đất nở hông của cốt

đất có cốt (Vidal,1963) khi khối đất chịu áp lực thẳng đứng

Trong Hình 1 ta có thể thấy được: nhờ có bố trí các lớp cốt bằng giấy bìa mà khối đá

cuội trơn nhẵn không có lực dính kết vẫn duy trì được vách thẳng đứng khi được xếp

chồng lên nhau Điều này có thể giải thích bằng việc xét 1 khối đất có 2 lớp cốt nằm

ngang như hình 1.3 Khi khối đất chịu nén theo phương thẳng đứng với áp lực nếu

như không có cốt đất sẽ bị phá hoại vì nở hông tự do Nhưng khi có bố trí cốt và giả thiết giữa đất và cốt có đủ sức neo bám cần thiết (tức là đất và cốt bám chặt cùng chuyển vị với nhau) thì khi chịu nén, đất chỉ có chuyển vị ngang trong phạm vi chuyểnvị ngang của cốt Vì mô-đun biến dạng của vật liệu cốt cao hơn rất nhiều so với mô-

đun biến dạng của đất nên trị số biến dạng ngang của khối đất coi như không đáng

kể và do đó đất được xem như chịu nén 3 trục có hạn chế nở hông với trị số áp

lực hông

Trong đó:

- K: là hệ số áp lực ngang của đất: nếu ở trạng thái tĩnh K = K0

- K0: là hệ số áp lực đất ở trạng thái tĩnh theo Jaky thì K0

=1-Áp lực hông chính là do cốt tác dụng vào đất thông qua lực ma sát giữa đất và cốt

Khối đất sẽ ổn định nếu không vượt quá sức chịu kéo của cốt làm cốt đứt hoặc không vượt quá sức neo bám giữa đất và cốt làm cốt bị tuột khỏi khối đất hoặc không vượt quá áp lực bị động của đất làm đất bị phá hoại Như vậy, trị số do cốt đặt trong đất tạo ra sẽ bị hạn chế bởi sức chịu kéo đứt của bản thân cốt, sức chống kéo trượt của cốt (phụ thuộc vào khả năng đeo bám giữa đất và cốt) và bởi sức chống cắt của đất Ápdụng vào mô hình (Hình 1.) khối đá cuội không bị sụp đổ là do các lớp cốt bằng giấy bìa đã tạo ra một áp lực hông thông qua ma sát giữa chúng với các viên đá cuội

2.2Cơ chế tương tác giữa đất,vật liệu rời và cốt :

Như đã giới thiệu trên, phải có đủ sức neo bám giữa đất và cốt thì mới có thể tạo ra được áo lực hông ngay từ bên trong khối đất tức là tạo ra được sự truyền sức chịu kéo trong đất vào cốt (giống như sự truyền sức chịu kéo của bê tông cho cốt thép)

Sự tương tác giữa cốt với đất hay là sự tạo ra sức neo bám giữa cốt với đất có liên quan đến đến sức cản do lực ma sát giữa các hạt đất và bề mặt cốt, sức kháng bị động của đất tại các phần tử chịu tải của cốt và chuyển vị uốn của cốt, và nó phụ thuộc vào cấu tạo và hình dạng cốt Có hai phương thức truyền lực cơ bản đó là truyền lực thông qua ma sát giữa chúng và truyền lực thông qua sức cản bị động của đất Đối với các cốt dạng đai mỏng, hay dạng tấm, hay dạng khung, dạng lưới, dạng mạng tất cả đều truyền lực qua ma sát Chỉ có những cốt dạng khung, dạng đai, dạng lưới mà có các phần tử cốt vuông góc với phương truyền lực kéo mới có thêm phương thức truyền lực

do sức cản bị động của đất

Ứng suất pháp Lực ma sát

Lực kéo tuột

Ứng suất pháp

Hình 1.4 Cơ chế tương tâc của cốt dạng dải hay thanh kim loại đối với đất rời

Lực ma sát Sức cản bị động

3.1.Trong lĩnh vực xđy dựng công trình giao thông đường bộ :

Hình 1.6.Công trình sử dụng tường chắn có cốt

Vỏ tường

Vỏ tườngCốtCốt

Cốt

Vỏ tường

Hình 1.7 Tường chắn MSE dùng thép thanh làm cốt (QL37-Thái Nguyên) Xây dựng mố cầu đường bộ, đường sắt, cầu vượt:

Hình 1.8 Tường chắn MSE tại mố cầu vượt Sandona đi Piave QL S.S.14

 Xây dựng tại khu vực bị hạn chế giải phóng mặt bằng, tạo cảnh quan

Hình 1.9 Sử dụng tường chắn MSE nhằm hạn chế GPMB và tạo cảnh quan CT

 Áp dụng tại các khu vực có mương thủy lợi, hồ nước:

Hình 1.10 Sử dụng tường chắn MSE tại các khu vực bị khống chế bởi mương

thủy lợi; hồ sinh thái….

 Áp dụng tại các đoạn đắp cao đường miền núi:

Hình 1.11 Sử dụng tường chắn MSE tại đoạn đắp cao đường miền núi 3.2Xây dựng nền đắp cao trên nền đất yếu

Tường chắn có cốt cũng được sử sụng rất nhiều trong việc xây dựng các nền đắp cao qua vùng đất yếu

Hình 1.1 Tường chắn đất có cốt trên nền đất yếu

Trong trường hợp này, xây dựng tường chắn đất có cốt rất phù hợp vì khả năng tiếp thu biến dạng của tường này rất tốt trên nền đất yếu, do vậy, nếu ta dùng tường chắn đất có cốt sẽ tiết kiệm được chi phí rất lớn vì sẽ không cần xây dựng hệ móng sâu như hình A

Hình 1.2 Tường chắn đất có cốt trên nền đất yếu tại Wathar và Shiroli gần thành phố

Kolhapur, Ấn Độ Công trình được thi công bởi công ty Tư vấn Technogem (Ấn Độ), và nó được hoàn thành vào tháng 10/2005 với tổng chiều dài 2,1 Km, cao 9,35 m, tổng diện tích bề mặt tường chắn là 14.000 m2

Ứng dụng trong việc xây dựng công trình ven bờ, cảng biển

Hình 1.3 Ứng dụng trong xây dựng tường chắn sóng ở các bờ biển

4.NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG VÀ CẤU TẠO TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT

4.1.Các bộ phận cấu thành và yêu cầu của vật liệu tường MSE

Tường chắn đất có cốt là công trình được gia cố bằng đất hoặc vật liệu rời có cốt Thực chất nó cũng sử dụng đất,vật liệu rời (cát,xỉ than…)để đắp công trình nhưng có

bố trí các lớp cốt bằng vật liệu có khả năng chịu kéo theo các phương nhất định: thông qua sức neo bám (do ma sát, dính và neo bám) giữa đất và cốt mà vật liệu tổ hợp đất-cốt này có khả năng chịu kéo (giống như bê tong cốt thép) Vì vậy về bản chất ứng suất do tải trọng tác dụng, hay lực kéo do áp lực đất sau tường hoàn toàn do đất và cốt tiếp nhận, vỏ tường hoàn toàn không chịu lực Do vậy bề mặt cấu tạo tường có các bộ phận chính sau:

Hình 1.15.Mô phỏng tường chắn MSE Trên hình 1.15 có thể quan sát được sơ bộ các bộ phận cấu thành nên tường chắn

đất có cốt MSE, thông thương sẽ gồm có các bộ phận cơ bản gồm: Vỏ tường, cốt, vậtliệu đắp

• Vỏ tường:

• Chức năng của vỏ tường

Vỏ tường cần đảm bảo các chức năng sau:

- Tạo kết cấu hình dạng mặt ngoài cho tường chắn để tạo mỹ quan phù hợp

- Phòng ngừa xói lỡ đất do mưa gió…

- Chống đỡ cục bộ đối với áp lực đất trong phạm vi giữa hai lớp cốt

- Đảm bảo nước mặt thấm vào khối đất có cốt có thể thoát ra ngoài qua mặt tường ra phía ngoài mà không lôi kéo đất đắp sau tường

• Phân loại và yêu cầu

Có những kiểu mặt tường và yêu cầu như sau:

- Vỏ là các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn: Loại vỏ tường này có thể chế tạo nhiều hìnhdạng khác nhau, mỗi tấm vỏ tường ó chiều dày tối thiểu là 140mm Các tấm đúc sẵn

có thể hình dạng chữ nhật, vuông, chữ thập, kim cương hoặc lục giác… Yêu cầu phải

dễ lắp ghép khi thi công Mỗi tấm khoảng 2,8m2 Các tấm được lien kết với nhau lúcthi công và phải đảm bảo yêu cầu về co nở do nhiệt độ, không làm ảnh hưởng đến biếndạng mặt tường

- Vỏ tường là những mô đun tường đúc sẵn: Các mô đun đúc sẵn này có kích thướctương đối nhỏ, trọng lượng 1 khối khoảng (35-50)kg, chiều cao từ (100-200)mm,chiều rộng từ (200-450)mm, chiều dài tính từ mặt tường vào khối đất để neo giữ cốt từ(200-600)mm Các khối này được xây chồng lên khi thi công và cốt được cố định vàogiữa 2 lớp chồng của mặt tường

- Vỏ mặt tường là các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn có chiều cao bằng chiều cao tường(Full height): Vỏ tường loại này có thể sử dụng cho tường chắn với tấm đúc sẵn đạtchiều cao đến trên 20ft (6,1m)

- Vỏ mặt tường bằng kim loại: Vỏ tường chắn có cốt đầu tiên của Henry Vidal sử dụngloại vỏ này Loại vỏ này thường có dạng elip và được mạ kẽm chống rĩ, cũng có thể vỏđược sử dụng là thép thườngcócùng đặc tính với thép làm cốt

- Vỏ mặt tường bằng vải địa kỹ thuật: Trong giải pháp này, mặt tường làm bằng chínhcác cốt vải địa kỹ thuật kéo dài bọc cuộn lấy từng lớp đất đầm nén, đầu vải bọc cuộncũng được ghim vào từng lớp đất và không có liênkết giữa cốt với mặt đường Loại vỏnày có ưu điểm thoát nước tốt, tuy nhiên do tiếp xúc trực tiếp với tự nhiên và chịu tácđộng trực tiếp với môi trường và tia cực tím nên tuổi thọ kém

Chức năng và yêu cầu của cốt

Cốt có vai trò tiếp nhận lực kéo do áp lực đất tác dụng thông qua ma sát giữa đất vàcốt do vậy vật liệu làm cốt phải đảm bảo đủ cường độ, khả năng thoát nước, tuổi thọ,

có độ dính bám,ma sát tốt với đất và bền vững trước những tác động của môi trường.Phân loại cốt thường dùng trong tường chắn MSE

Cốt dùng cho tường MSE có rất nhiều loại có thể là cốt cứng hay cốt mềm đượcchế tạo từ các loại vật liệu khác nhau như:

- Cốt kim loại: Thường dùng là các thanh kim loại tròn, các dãi kim loại hay các lướichắn song kim loại Cường độ của thép chế tạo cốt phải đảm bảo các trị số tối thiểusau đây:

+ Thép cacbon dày dưới 16mm: 340 N/mm2

+ Thép cacbon tròn đường kính dưới 40mm: 485N/mm2

+ Thép không gỉ dày dưới 10mm: 510 N/mm2

Khuyến nghị của SETRA, với thép mạ, khối lượng trung bình lớp mạ kẽm củamột mẫu thử không được nhỏ hơn100g/m2; thép không mạ kẽm không được dùngkhituổi thọ thiết kế trên 60 năm

Cốt đai dạng mỏng không được cấu tạo có bề dày nhỏ hơn 3mm và chiều rộngkhông nhỏ hơn 30mm (thông thường thì chọn bề dày 5mm, rộng từ 40-70mm) Bề mặt

có thể có gờ hoặc không gờ

Cốt dạng khung gồm các thanh dọc và thanh ngang bằng thép làm tăng sức chốngkéo tuột của đất nhờ hiệu ứng neo Các khung cốt thường được bố trí với các khoảngcách thẳng đứng Sv giữa các lớp cốt từ (50-70)cm

- Cốt Polime: Cốt Polimedùngtrong tường chắn đất có cốt được chế tạo dưới dạng tấm(các loại vải địa kỹ thuật), hoặc dưới dạng lưới hoặc mạng… Đây là loại vật liệu mớiđược sử dụng gần đây, có niều ưu điểm như độ bền cao, mềm, có khả năng chịu đượcảnh hưởng của môi trường, dễ vận chuyển và tuổi thọ cao

- Vải địa kỹ thuật (VĐKT) là các tấm bằng sợi dẻo có tính thấm, dệt hoặc không dệt gắnvới nhau tạo thành một tấm đồng nhất với các lỗ rỗng đặc biệt là có thể đo được Vảicáu thành từ chất Polymer tổng hợp bao gồm ít nhất 85% trọng lượng là chấtPolypropylen (PP), Polyethylen (PE, LDPE, HDPE), Polyeste (PET), Polyamin (nilon,PA) hay các loại Polymer tổng hợp khác và phải chứa các chất phụ gia để vải có thểchịu được tia cực tím hay nhiệt độ cao (hoặc thấp) khi để ngoài trời

- Lưới địa kỹ thuật (LĐKT) được chế tạo từ hợp chất Polyethylen với mắt lưới rộng từvài mm đến vài cm LĐKT được tạo nên bởi sợi thô, to liên kết với nhau bằng ép nónghoặc keo dính với nhau Nhờ thiết kế dạng 3D nên lưới địa kỹ thuật có hệ số ma sátcao hơn khi tiếp xúc với đất và có cường độ chịu kéo lớn

Khi dùng cốt bằng vải địa kỹ thuật thì nên chọn loại vải dệt có cường độ chịu kéo đứttối thiểu là 25KN/m và tùy yêu cầu thiết kế có thể chọn loại có cường độ chịu kéo đứttới 30, 40, 50, 75, 100 KN/m

Khi thiết kế chọn vải địa kỹ thuật để gia cố thì việc đưa vào hệ số an toàn cho cường

độ chịu kéo của vỉa địa kỹ thuật là rất quan trọng Trong tính toán tường chắn có cốtthì quy định hệ số an toàn cho cường độ chịu kéo đứt của vật liệu địa kỹ thuật làFs=2.0

Tiêu chuẩn tiếp theo để lựa chọn cốt là độ biến dạng của vật liệu cốt bị xé đứt εz, vớicác công trình tường chắn đất cần chọn loại VĐKT với εz< 20%

Để đảm bảo cố kết nhanh cho khối đất có cốt, chúng ta cần quan tâm tới hệ số thấmcủa VĐKT theo cả phương ngang lẫn phương đứng, hệ số này đảm bảo lớn hơn ít nhấtgấp 10 lần so với hệ số thấm của đất đắp tương ứng

• Yêu cầu về vật liệu đắp tường chắn:

Đối với các tường chắn có thời gian phục vụ lâu dài, vật liệu đắp tường khôngđược dùng loại vật liệu dính, mà chỉ phép dùng các loại vật liệu rời và loại vật liệu rời

ít dính, cụ thể là các nhóm đất A-1, A-3, A-2-4, A-2-5theo cách phân loại đất củaAASHTO ;Các loại vật liệu khác như Cát,Xỉ than với các yêu cầu chi tiết như sau:

- Góc nội ma sát φ không nhỏ hơn 320, trong trường hợp công trình tường chắn sử dụngvật liệu có tính dính thì góc nội ma sát φ không nhỏ hơn 280 lấy theo thí nghiệm cắtphẳng AASHTO T-236 hoặc thí nghiệm nén 3 trục AASHTO T-234, mẫu thí nghiệmđược đầm nén chặt đến 95% theo AASHTO T-99 (phương pháp C hoặc D)

- Độ PH cho phép trong khoảng 4.5 – 9.0 (theo AASHTO T-289)

- Lượng chứa hữu cơ không vượt quá 1% theo trọng lượng (theo AASHTO T-267)

- Tỷ lệ phần trăm lọt qua sàn 0.074 không vượt quá 30% và 100% lọt sàn 19mm (3/4inch) khi cốt là vật liệu polymer

- Hệ số không đồng đều Cu> 4, hệ số đồng dạng Cu được tính theo công thức sau:

- Tỷ lệ lọt qua sàng 0.074mm không được vượt quá 15%

- Chỉ số dẻo (IP) không được vượt quá 6

- Đặc trưng điện trở suất lớn hơn 3000Ω.cm theo AASHTO T-288

- Lượng chứa ion Cl- phải nhỏ hơn 100ppm theo AASHTO T-291

- Lượng chứa ion SO42- phải nhỏ hơn 200ppm theo AASHTO T-290

Nếu đất được sử dụng là đất ma sát – dính thì yêu cầu về góc ma sát trong hiệu quảcủa đất phải thỏa mãn điều kiện φ >200, giới hạn chảy phải thỏa các điều kiện LL <45% và PL < 20% Độ ẩm của đất có thể nhận từ 1.2 đến 1.3 lần giới hạn dẻo của đất

Bảng 1.1 Yêu cầu về các đặc trưng điện hóa của đất đắp khi dùng cốt kim loại

Các đặc trưng điện hóa

Tường nằm trongnước

Tường nằm trongnướcThép

không mạ

và thép mạ

Thépkhônggỉ

Thépkhông mạ

và thép mạ

Thépkhônggỉ

Hàm lượng Cl- hòa tan tối đa % 0,01 0,01 0,02 0,02Hàm lượng SO42- hòa

Điện trở suất tối thiểu của

mẫu đất bão hòa nước( )

(ngâm bão hòa 1 giờ với nước

ở 250C rồi đo điện trở suất)

Hiện nay, để tăng hiệu quả kinh tế trong việc xây dựng tường chắn đất có cốt có thể sửdụng các loại đất có tính chất cơ lý kém hơn các yêu cầu nêu trên bằng việc sử dụngvật liệu đắp tại chỗ hoặc đất ở gần nơi thi công Việc tận dụng vật liệu “Xỉ than” sửdụng cho tường chắn có cốt vừa tận dụng được nguồn vật liệu địa phương,vừa bảo vệmôi trường và làm tăng tính hiểu quả kinh tế trong quá trình xây dựng

4.2Trình tự thi công :

B1 Chuẩn bị vật tư thiết bị: Vỏ tường, cốt, đất đắp theo các yêu cầu đã nêu

B2 Chuẩn bị mặt bằng thi công:

- Đào và tạo mặt bằng thi công móng

- Lắp đặt hệ thống thoát nước trong tường chắn cũng như thoát nước tạm trong quá trìnhthi công

B3 Lắp đặt vỏ tường, hệ thanh chống, rải cốt với tấm và đắp đất

B4 Thi công phần đỉnh tường và trên đỉnh tường

- Lắp đặt khối đỉnh tường

- Lắp đặt hệ thống lan can phòng hộ

- Lắp đặt hệ thống thoát nước

1 Chuẩn bị vật tư thiết bị

- Chế tạo vỏ tường, cốt và các chi tiết liên kết ở xưởng:

+ Tấm phải thoả mãn các yêu cầu về cấu tạo và kích thước;

+ Phải dùng ván khuôn thép và trước khi đúc cần phải kiểm tra dung sai của ván khuôn;

- Chuẩn bị vật liệu đắp (mỏ đất và các trang thiết bị khai thác):

+ Phải khảo sát trữ lượng của mỏ vật liệu, khả năng được phép khai thác và cự

ly vận chuyển đến vị trí thi công;

+ Phải tiến hành thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý và điện hóa của vật liệu;

- Chuẩn bị các thiết bị đầm nén (mỏ đất và các trang thiết bị khai thác):

+ Tùy vào loại đất đắp, bề dày đầm nén mà chọn loại thiết bị đầm nén cho phùhợp đảm bảo độ chặt yêu cầu Vật liệu phải được san rải thành từng lớp với bề dày lu lèn mỗi lớp từ 15-27cm ( tùy vào bề dày đoạn đầm nén thử);

+ Tất cả các loại xe máy thi công có trọng lượng lớn hơn 1500kG phải thi công các xa tường ít nhất 2m, trong phạm vị 2m từ mặt tường chỉ sử dụng các loại máy nhỏ hơn 1500kG, Lu rung có khối lượng/1m bề rộng nhỏ hơn 1000kG;

- Chuẩn bị các dụng cụ để lắp đặt các tấm tường và cốt (bộ nêm kê chèn, bộ kẹp

gá tạm, thước kiểm tra độ thẳng đứng )

2 Chuẩn bị mặt bằng thi công

- Đào và thi công móng, kiểm tra móng và các giải pháp gia cố nếu có

- Lắp đặt và thi công hệ thống thoát nước theo yêu cầu thiết kế và làm hệ thốngthoát nước tạm trong quá trình thi công

- Rải lớp móng đệm tạo phẳng dưới chân tường bao

- Thiết lập hệ thống định vị và mốc kiểm tra cao độ khi lắp đặt tường

- Thiết lập hế thống quan trắc lún trong quá trình thi công và sau khi thi công

3 Lắp đặt vỏ tường, hệ thanh chống, rải cốt, nối cốt với tấm và đắp đất

- Chuyên chở, cẩu lắp vỏ tường;

+ Khi chuyên chở vỏ tường cần phải kê, lót để tránh tám khỏi bị nứt vỡ, bong tróc bề mặt, các thanh chốt, bản mấu khỏi bị cong vênh khi vận chuyển;

+ Khi xếp chồng các tấm lên nhau phải xếp mặt ngoài các tâm quay xuống dới các bản mấu xếp lên trên, dùng các con kê có bề dày lớn hơn phần nhô ra của bản mấu để kê chồng các tấm, không xếp chồng quá 6 tấm/1đống

Hình 1.17 Mô tả quá trình cẩu lắp các tấm tường

- Lắp đặt vỏ tường và hệ thanh chống

+ Các tấm tường phải được cẩu lắp theo phương thẳng đứng

Hình 1.18 Cẩu lắp panel để lắp đặt

+ Trong mỗi hàng tấm các tấm lắp sau cần phải điều chỉnh cắm vào các chốt của các tấm lắp trước

Hình 1.19 Điều chỉnh các tấm panel cắm vào các chốt có sẵn

+ Sau khi điều chỉnh vị trí cao độ, cần dùng các bộ kéo gỗ để gá tạm các tấm vào với nhau;

+ Lắp đặt hệ chống đỡ để giữ ổn định cho tường khi lắp đặt

Đổ đất san rải đất lớp dưới cùng

+ Công việc này chỉ được thực hiên sau khi lắp đặt xong và chống đỡ chắc chắn cho hàng panel dưới cùng;

Hình 1.20 Đổ đất lớp dưới cùng

+ Khi thi công lớp đầu tiên chú ý không được đắp ra đến sát lớp vỏ tường, mà phải đắplùi vào 1 khoảng 30cm

Hình 1.21 San rải lớp đất dưới cùng

- Rải các lớp cốt và kết nối cốt với tường

+ Sau khi lu lèn chặt và đảm bảo lớp dưới bằng phẳng ta tiến hành rải cốt và liên kết cốt với tường bằng bu lông hay chốt

Hình 1.22 Lắp đặt cốt và siết bu lông liên kết

+ Độ chặt yêu cầu phải lớn hơn hoặc bằng K95

4.Thi công phần đỉnh tường và trên đỉnh tường

Lắp đặt khối đỉnh tường

Lắp đặt hệ thống lan can phòng hộ

Lắp đặt hệ thống thoát nước mặt

5.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT

- Nhờ có cốt mà các công trình đắp không cần đắp có mái dốc,tức là có thể đắp với mái dốc thẳng đứng (taluy 1: 0 ) với chiều cao đắp lớn;

- Khả thi về mặt kỹ thuật khi xây dựng tường chắn có chiều cao vượt hơn 25m;

- Tường chắn có cốt khả thi về mặt kinh tế hơn so với tường trọng lực khi chiều cao lớn hơn 3m;

- Giảm giá thành từ 30% - 50% do lượng xi măng dùng ít hơn 2 lần, cốt thép dùngnhiều hơn một lượng không đáng kể;

- Không cần nền cứng chắc, và kết cấu tường chắn đất có cốt có thể đáp ứng tốt đối với biến dạng và lún lệch, chuyển vị cưỡng bức của nền;

- Đất có cốt là loại vật liệu nặng, công trình bằng đất cốt có kích thước lớp đáp ứng được yêu cầu với những công trình đòi hỏi phải có tác động lớn để chịu lực

- Với các công trình kiến trúc quy mô lớn, hoành tráng thì sử dụng tường chắn đất

có cốt thích hợp cả về kinh tế và mỹ quan cho công trình

5.2.NHƯỢC ĐIỂM

- Tuổi thọ công trình không cao nếu công trình ở những vị trí dễ bị xâm thực, hay vùng có điều kiện khí hậu khắc nghiệt Cốt thép dễ bị ăn mòn điện hóa, trong khi cốt polymer dễ bị lão hóa bởi nước, tia UV;

- Là một dạng kết cấu hở, nước có thể thấm qua một cách dễ dàng nên giảm được

áp lực nước thủy động Đây cũng là ưu điểm đồng thời cũng là khuyết điểm của dạng kết cấu này, vì làm thay đổi độ ẩm của đất ngoài ảnh hưởng đến tuổi thọ của cốt còn ảnh hưởng đến ma sát giữa cốt và đất, làm ảnh hưởng đến sự neo bám giữa cốt và đất, ảnh hưởng đến sự truyền sức chịu kéo của cốt cho đất

- Việc thi công tường chắn đất có cốt yêu cầu vật liệu khắt khe

6.MỘT SỐ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT

6.1.NỘI DUNG KIỂM TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

- Dưới tác dụng của áp lực bánh xe sau lung tường và áp lực đẩy của các tải trọng ngoài khác ( hoạt tải xe cộ,…) tường không bị trượt đẩy trên đáy tường về phía trước và không bị đẩy trượt trên mặt các lớp cốt về phía trước;

- Dưới tác dụng cũng của các lực đẩy nói trên, khối tường đất có cốt phải nặng để không bị lật nghiêng quanh điểm chân tường phía mặt tường;

- Áp lực do các lực đẩy nói trên và do tải trọng bản thân tường truyền xuống móng đáy tường không được vượt quá sức chịu tải của đất nền móng;

- Dưới tác dụng của tải trọng thường xuyên tường phải không được lún quá mức quy định và việc lún tường không được ảnh hưởng đến nhà cửa và công trình lâncận;

- Trọng lượng bản than của tường không gây ra phá hoại trượt cả sườn dốc tự nhiên hoặc vùng đất trên đó xây dựng tường

6.2.SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN VÀ CÁC TẢI TRỌNG TÁC DỤNG

- Trường hợp phía trên đỉnh tường ( tại mức cao bằng Htt ) có mặt đất nằm ngang và trên

đó có tải trọng xe cộ tác dụng thì sơ đồ kiểm toán thể hiện hình 1.24

q r

γ s H.K a q.K a 2e

L

1 2

Hình 1.24:Sơ đồ tính tốn trường hợp trên đỉnh tường cĩ mặt đất nằm ngang và

cĩ tác dụng các tải trọng phân bố đều

- Trong trường hợp mặt đất đỉnh tường cĩ độ dốc đều hoặc gẫy khúc thì áp dụng các sơ

đồ tính hình 1.25

ATường đất có cốt

Lưng tường

L

Bβ

Hình 1.25:Sơ đồ kiểm tốn các trường hợp

a)Đất trên đỉnh tường dốc đầu β ; b) Đất trên đỉnh tường gẫy khúc

-Tởng áp lực đất sau lưng tường Pa ( cho 1m dài tường ) khi chưa xét đến các tải trọng phân bố đều khác:

Trong đĩ :

Hệ số áp lực đất chủ động Ka đối với đất cĩ cốt được xác định theo lí thuyết Coulomb đối với trường hợp lưng tường thẳng đứng và khơng cĩ ma sát giữa đất đắp với lưng tường:

β – gĩc của mái dốc đất sau tường

φ – gĩc nội ma sát tính tốn của đất sau lưng tường được xác định bằng kết quả thí nghiệm cắt nhanh khơng thốt nước với mẫu đất bão hịa (nhưng khơng lấy quá 300)-Áp lực đẩy lên 1mdài tường do tải trọng phân bố đều q ở trên mặt đất sau lưng tường gây được xác định là (qt + qeq )Ka.Hvới điểm đặt tại H/2

Ea = 1,5[ Pa.cosβ +(qt + qeq )KaH ]Trong đĩ : 1,5 là hệ tải trọng tính tốn riêng phần áp dụng cho tởng lực đẩy

- Tải trọng xe cộ tác dụng ở phía trên đỉnh tường (nếu cĩ) sẽ xác định như sau:

- Tải trọng xe cộ tác dụng ở phía trên đỉnh tường xem là phân bố đều qeq , tương đương với một lớp lớp đất đắp có chiều cao heq

L – Bề rộng đáy và thân tường

6.3.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT

- Chiều sâu chon tường tối thiểu: trừ trường hợp tường đặt trên nền đá trong mọitrường hợp chân tường phải chon sâu một đoạn Dm tối thiểu 0,6m, đồng thời phảithỏa mãn các trị số tối thiểu quy định bảng II.6.1 TL tùy theo độ dốc mái dốc ởchân tường βs

Hình 1.27: Định nghĩa về chiều cao tính toán của tường chắn đất có cốt

- Chiều rộng tối thiểu của móng tường L:

• Trường hợp các loại tường có bề rộng đáy tường bằng đỉnh thì L ≥ 0,7H với H

là chiều cao tính toán của tường;

• Trường hợp móng tường đặt trên đá thì chiều rộng đáy tường có thể thu hẹp L ≥

- Điều kiện ổn định chống nghiêng lật :

Để đảm bẻo yêu cầu này độ lệch tâm e của tổng phản lực các lực thẳngđứng tác dụng lên móng Rv phải thỏa điều kiện:

• Tường đặt trên móng đất: e ≤ L/4;

• Tường đặt trên móng đá: e ≤ 3L/8;

Với độ lệch tâm e được xác định như sau:

Trong đó: Zy – cánh tay đòn của tổng áp lực đẩy tính toán Eatheo phương nằm ngang

- Xác định áp lực q r do tường chắn đất có cốt gây ra trên móng:

W1 – Tải trọng đất đắp trên đỉnh tường hoặc các tải trọng tĩnh khác cĩ thể cĩ trên đỉnh tường;

qeq.L – tải trọng xe cộ trên đỉnh tường

qr phải thỏa mãn điều kiện :

Trong đĩ :

Qult– sức chịu tải cực hạn của đất mĩng tường;

Dm – chiều sâu chon tường;

γm - dung trọng của đất mĩng tường

6.6.KIỂM TỐN ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CHUNG CỦA TƯỜNG ĐẤT CĨ CỐT CÙNG VỚI SƯỜN DỐC HOẶC NỀN ĐẤT TỰ NHIÊN TRÊN ĐĨ ĐẶT

TƯỜNG

Nguyên tắc kiểm tốn:

Trên cơ sở phán đốn,giả thiết các mặt trượt cĩ thể xảy ra bao gồm cae các mặt trượt khơng cắt qua thân tường chắn và cĩ cắt qua thân tường chắn rồi đánh gia mức độ ởn định chung tương ứng với các mặt trượt đĩ thơng qua tỉ số giữ với lực trượt :

các mặt trước có thể có

sườn dốc tự n hiên

a)

b)

Hình 1.28: Các dạng mặt trượt cĩ thể xảy ra khi kiểm tốn ổn định của tường và

nền đất trên đĩ đặt đường

a)Mặt trượt nằm ngồi kết cấu ; b)Mặt trượt cắt qua kết cấu (L > h)

- Phương pháp tính tốn:

Trên cơ sở mặt trượt đã giả thiết thường áp dụng phương pháp phân mảnh đểtính tốn hệ số ởn định ; mặt trượt qua vùng đất nào thì dùng đặc trưng chống cắtcủa cùng đất đĩ, nếu mặt cắt qua cốt thì cĩ thể thêm sức chống cắt của các cốt đĩ

7.MỘT SỐ CƠNG TRÌNH SỬ DỤNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT CĨ CỐT:

Hình 1.29.Sử dụng giải pháp MSE Wall cho tuyến đường sắt tại Nhật Bản

Hình 1.30.Sử dụng giải pháp MSE Wall cho việc mở thêm làn đường.

Hình 1.31: MSE cho cầu vượt khác mức, làm giảm khối lượng giải phóng mặt bằng 8.Các nghiên cứu trên mô hình số :

- Nghiên cứu của K Hatami, R.J Bathurst (2000):

Nghiên cứu của K Hatami, R.J Bathurst (2000) đã tiến hành phân tích sự ảnh hưởng của một số thông số cơ bản khi thiết cấu trúc lên tần số cơ bản của tường chắn đất có cốt Các thông số thiết kế này bao gồmchiều cao của tường, chiều rộngtường, độ cứng của panel, chiều dài cốt thép, các tính chất cơ lí của đất đắp đặc biệt là gócnội ma

sátcủa đấtvàliên kết giữa lớp móng và vỏ tường Trong đó thông số cường độ của độngđất cũng được đề cập đến trong nghiên cứu.

Bằng cách sử dụng phần mềm FLAC một phần mềm rất mạnh về lĩnh vực tính toán tương chắn đất có cốt, tác giả đã tiến hành xây dựng nhiều bài toán khác nhau bằng cách thay đổi các thông số cơ bản như: chiều cao tường, bề rộng tính toán B, chiều dài

cốt (tỉ lệ L/H), độ cứng của cốt (Reinforcement stiffness J ).

Hình 1.32 Sơ đồ cấu tạo mô hình của K Hatami, R.J Bathurst (2000)

Sau khi tiến hành mô phỏng các trường hợp khác nhau ông đã cho thấy tần số cơ bản của tường chắn đất có cốt có bề rộng vừa phải chịu tác động của các rung động mạnh

có thể được tính toán và dự báo qua một vài công thức có sẵn dựa trên lí thuyết sóng tuyến tính đàn hồi bằng cách sử dụng mối quan hệ giữa vận tốc sóng ngang trong đất đắp và chiều cao tường Ngoài ra nghiên cứu còn cho thấy hầu như không có sự ảnh hưởng đáng kể của độ cứng cốt thép, chiều dài cốt, hay liên kết giữa vỏ tường và lớp móng lên tần số cơ bản của tường Sức kháng cắt của đất đắp, đặc trưng bởi góc nội

ma sát của nó cũng không có tác động nào có thể quan sát được lên tần số cơ bản của tường, nhưng thông số chiều cao, tỉ lệ bề rộng gia cố/chiều cao tường lại ảnh hưởng đến tần số dao động cộng hưởng của các mô hình tường khi chịu tải trọng động

-Nghiên cứu của Huabei Liu, Xiangyu Wang (2009)

Huabei Liu, Xiangyu Wang đã tiến hành một nghiên cứu về sự vận động biến dạng, vàứng suất của tường chắn có cốt sử dụng vải địa kĩ thuật trong thời gian phục vụ Các bài toán được phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên phần mềm

ABAQUS 6.4 Mô hình bài toán được đưa ra là một tường chắn có chiều cao 8m, các panel có chiều cao 30 cm và bề rộng 20 cm, cốt thép mạ kẽm có chiều dài 5,6 m

(0.7H), đất đắp là cát hạt trung, đất nền được xem như có độ cứng rất lớn và không bị biến dạng, tải trọng tác dụng là tải trọng động có biên độ và tần số thay đổi

Hình 1.33 Sơ đồ mô tả mô hình nghiên cứu của Huabei Liu et al (2009)

Thông qua việc xây dựng các bài toán khác nhau, tác giả đã cho thấy được cơ chế vận động ứng suất biến dạng của tường khi chịu tác động của tải trọng động, vẽ đường lực kéo lớn nhất trong cốt, sự phân bố lực kéo trong cốt, vùng biến dạng dẻo của khối đất sau tường, mối quan hệ giữa tần số dao động và chuyển vị biến dạng của tường

Hình 1.34 Biểu đồ chuyển vị của tường, lực kéo lớn nhất trong cốt

Hình 1.35 Vùng biến dạng dẻo, và mặt phá hoại có hình dạng “hai nêm”

Từ các số liêu phân tích được, ông đã kết luận cơ chế vận động ứng suất biến dạng củatường theo thời gian khi bị từ biến và chịu ảnh hưởng của tải trọng động thì bề mặt biến dạng và phá hoại có hình dạng “hai nêm” không giống như các lí thuyết tính toán hay các nghiên cứu trước đây Một bề mặt phá hoại phát triển từ dưới chân tường và

mở rộng ra cả phía ngoài vùng đất gia cố tác giả gọi đây là “mặt phá hoại bên ngoài” Bề mặt phá hoại còn lại nằm ở phía trong, mặt này không phát triển rộng ra mà chỉ phát triển dọc theo các lớp cốt thép gia cố, và nó gần giống với mặt phá hoại của Rankine, ông gọi mặt phá hoại này là “mặt phá hoại nội bộ” nó phụ thuộc vào sức kháng cắt của đất, bước cốt thép và một vài thông số khác

-Nghiên cứu của Abdelkader Abdelouhab, Daniel Dias(2009)

Nghiên cứu của Abdelkader Abdelouhab, Daniel Dias tập trung vào vấn đề nghiên cứu

cơ chế ổn định và ứng xử của tường chắn đất có cốt khi sử dụng các loại cốt khác nhau: cốt kim loại, và cốt polymer; mô phỏng tường MSE cao 6m gồm 4 tấm panel có kích thước là 1,5 x 1,5m trong mô hình không gian 2 chiều

Trên cơ sơ phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự trợ giúp của phần mềm FLAC 2D ông đã tiến hành mô phỏng các bài toán khác nhau, với các dạng cốt khác nhau, từ đó tìm ra được sự ảnh hưởng của cốt đến sự vận động ứng suất biến dạng của tường.Kết quả ông cho thấy việc sử dụng cốt dạng polime có mang lại hiệu quả hơn, hệ số ổnđịnh của tường FS cao hơn, khi tường bị phá hủy người ta có thể quan sát được vùng phá hủy kèm theo sự đứt gãy của các lớp cốt, vùng biến dạng dẻo của tường khi bị pháhủy được phân làm 3 khu vực: khu vực đầu tiên nằm ở phía dưới cùng phát triển đến giữa lớp cốt thứ 2 và thứ 3,và có góc hợp bởi phương ngang là 300, khu vực thứ hai là

tiếp theo khu vực đầu tiên và phát triển lên phía trên một góc 450, khu vực cuối cùng là

sự phá vỡ liên kết giữa phần đất được gia cố và phần đất không được gia cố

Hình 1.36 Biến dạng của tường khi bị phá hoại

Cuối cùng ông kết luận với tường chắn đất có cốt khi sử dụng côt bằng polyme tường

sẽ bị biến dạng nhiều hơn, chuyển vị của tường sẽ lớn hơn nhưng hệ số ổn định của tường cao hơn, và ngoài ra ông còn cho thấy được sự ảnh hưởng của các thông số quantrọng như hệ số ma sát của đất, hệ số ma sát giữa đất và cốt, mô đun đàn hồi, lên sự ổn định của tường

-Trong đề tài cũng sẽ sử dụng mô hình số với phần mềm FLAC để mô phỏng chuyển vị - biến dạng của tường,cốt.Từ đó,so sánh với kết quả thí nghiệm thực tế

NHẬN XÉT CHƯƠNG 1 :

Qua phần trình bày trên đã cho thấy tổng quan về tường chắn đất có cốt, nhữngđặc tính ưu việt của tường MSE cũng như các ứng dụng của nó trong các côngtrình xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông vận tải

Nghiên cứu các bộ phận cấu thành nên tường chắn cũng như các yêu cầu về vậtliệu theo tiêu chuẩn các nước từ đó có thể đề xuất nghiên cứu sử dụng các vật liệutrong nước để xây dựng tường MSE nhằm giảm chi phí xây dựng

Nghiên cứu áp dụng một số tiêu chuẩn trong việc tính toán ổn định cũng như thiết

kế tường chắn đất có cốt

Tuy nhiên trong thực tế sự làm việc của cốt ảnh hưởng rất lớn từ loại vật liệu đắpnền đường với chỉ tiêu cơ lý (C, φ) gây giảm hệ số ma sát µ* hay còn được ký hiệuf* giữa cốt và đất làm suy giảm áp lực hông ngay từ bên trong khối đất có cốt.Trong các chương tiếp đề tài sẽ trình bày rõ hơn các nhân tố chủ quan và kháchquan về sự thay đổi ma sát giữa XỈ than và cốt

CHƯƠNG 2 CÁC TÍNH CHẤT CƠ –LÝ– HÓA CỦA XỈ THAN.

2.1.Nguồn cung cấp vật liệu.

Vật liệu xỉ than được lấy tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải tỉnh Trà Vinh

Hình 2.1 Xỉ than tại nhà máy nhiệt điện Duyên Hải

2.2.Xác định các chỉ tiêu cơ -lý của xỉ than

2.1.1.Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn

Hình 2.2 Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩnKết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn

Hình 2.3 Tương quan dung trọng độ ẩm của xỉ than

Khối lượng cố Gc (g) 3539 3539 3539 3539 3539 3539 3539Thể tích cối V (cm3) 2111.1

Khối lượng đất + chảo

Gch+đ (g) 8720 8910 9014 9123 9224 9137 9110Khối lượng đất trong chảo

Gđ (g) 6779 6969 7073 7182 7283 7196 7169

Độ ẩm thực tế lần đầm

nén (%) 5.84 8.18 10.93 13.11 14.86 20.01 22.53Lượng nước trộn thêm

139.39

141.46

143.64

145.66

143.92

144.53Khối lượng đất và cối

Gđ+c (g) 6488 6618 6752 6872 6992 7080 7068Khối lượng đất trong cối

Gđ (g) 2949 3079 3213 3333 3453 3541 3529Dung trọng ẩm 1.397 1.458 1.522 1.579 1.636 1.677 1.672Dung trọng khô 1.320 1.348 1.372 1.396 1.424 1.397 1.365

Bảng 2.1 Kết quả đầm nén tiêu chuẩn

2.2.2 Xác định c, φ

Hình2.4 Thí nghiệm nén và cắt

Kết quả đạt được từ thí nghiệm cắt và nén 1 trục:

Áp lực

(kg/cm2) Số đọc

Ứng suấtcắt(kg/cn2)

lực dínhđơn vị

(kg/cm2) tag (góc nộima sát) góc nội masát

- Tiến hành thí nghiệm chế tạo mẫu CBR:

+ Chia 25kg mẫu đã chuẩn bị thành 3 phần, mỗi phần khoảng 7 kg để đầm tại mẫu

CBR Tính lượng nước thích hợp cho vào 3 mẫu để đạt được độ ẩm tốt nhất

+ Đầm mẫu: được thức hiện trong cối CBR Công đầm quy đinh tương ứng với 3

mẫu là: mẫu 1: 65 chày/lớp; mẫu 2: 30 chày/lớp; mẫu 3: 10 chày/lớp

Hình 2.5: Ngâm mẫu CBR trong bể

Xác định độ trương nở:

Độ trương nở (%) =

Trong đó:

S1: là số đọc trên đồng hồ thiên phân kế trươc khi ngâm mẫu, mm;

S2: là số đọc trên đồng hồ thiên phân kế sau khi ngâm mẫu, mm;

H: chiều cao mẫu trước khi ngâm, 116,43 mm

+ Thí nghiệm CBR:

Hình 2.6: Lắp đặt mẫu vào máy nén CBR

Xác định CBR của mẫu thí nghiệm:

Kết quả thí nghiệm độ trương nở và CBR:

SỐ LIỆU ĐÔ ĐỘ TRƯƠNG NỞ (DATA OF SWELL)

Thời

Số đọcđồng hồ

(Strain gauge Reading

)

Trươngnở

(Strain gauge Reading )

Trươngnở

(Strain gauge Reading )

Trươngnở

0.01m

0.01mm

Xác định chỉ số CBR của vật liệu:

Bảng 2.3 : Kết quả xác định độ trương nởMẫu M1 10 chày M2 30 chày M3 65 chày

ép lún M1 65 chày M2 30 chày M3 10 chày

0,200 5,08 610 31.52 30.61 470 24.29 23.58 280 14.47 14.050,300 7,62 670 34.63 540 27.91 320 16.54

Bảng 2.5 Kết quả thí nghiệm CBR

Hình 2.6: biểu đồ quan hệ giữa CBR và khối lượng thể tích khô

 Nhận xét: từ biểu đồ xác định được chỉ số CBR là: 32 (%)

a Bảng thành phần hóa học của xỉ than

Bảng 2.6 Thành phần hóa học xỉ than