Gia cố nền đất yếu bằng hệ cọc đất-tro bay-xi măng sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh

Header Page of 161 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ TRỌNG VINH GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG HỆ CỌC ĐẤT-TRO BAY-XI MĂNG SỬ DỤNG TRO BAY TỪ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng Mã số : 60 58 02 05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Đà Nẵng - Năm 2017 Footer Page of 161 Header Page of 161 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Châu Trường Linh Phản biện 1: TS Nguyễn Hồng Hải Phản biện 2: GS.TS Vũ Đình Phụng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng, họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 14 tháng 01 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa XDCĐ, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Footer Page of 161 Header Page of 161 Ở ẦU T h ầ hi ủ i Trong năm gần đây, nước ta đầu tư xây dựng nhiều nhà máy nhiệt điện để đấu nối vào lưới điện quốc gia, giảm phụ thuộc vào nguồn thủy điện Tại tỉnh Trà Vinh đầu tư xây dựng dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1, triển khai xây dựng Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải vận hành vào năm 2017, Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải mở rộng vận hành vào Như vậy, dự án vận hành thải lượng tro lớn, số chất thải rắn sinh trình đốt than nhà máy nhiệt điện Trong thời gian gần đây, tỉnh bước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa Các khu cơng nghiệp tập trung, sở hạ tầng kỹ thuật, khu đô thị mới… xây dựng với tốc độ ngày lớn Các cơng trình xây dựng thường tập trung nơi có điều kiện kinh tế, giao thơng thuận lợi lại bất lợi điều kiện địa chất cơng trình Tại đây, cấu trúc thường phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày tương đối lớn, phân bố mặt Khi xây dựng cơng trình có quy mơ, tải trọng vừa nhỏ, việc lựa chọn giải pháp móng thường gặp nhiều khó khăn Điển hình Dự án tuyến thị phía đơng đường Mậu Thân, Khu tái định cư mở rộng-Dự án nâng cấp đô thị vùng đồng sông Cửu Long Thành phố Trà Vinh đầu tư xây dựng Các tuyến đường nằm phần đất san lấp kênh Bờ Đắp, bề dày cát san lấp lớn Theo báo cáo số liệu địa chất thu thập, đa phần lớp đất bùn sét yếu, khó khăn cho cơng tác xây dựng cơng trình Để xây dựng cơng trình đất cần phải có biện pháp gia cố để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác cho cơng trình iện cơng nghệ thi cơng Footer Page of 161 Header Page of 161 cọc xi măng - đất gia cố đất yếu hiệu mặt kỹ thuật, kinh tế sử dụng rộng rãi ó thể tận dụng nguồn thải tro bay từ nhà máy nhiệt điện trộn với đất chỗ thay nhằm giảm lượng xi măng cọc xi măng - đất để gia cố đường có địa chất yếu khu vực đồng thời tận dụng nguồn vật liệu địa phương giảm ô nhi m môi trường từ việc vận hành nhà máy nhiệt điện Với phân tích trên, tơi lựa chọn vấn đề “Gia cố n n ất y u hệ cọ ất-tro bay-xi mă g ụ g h m hiệ iệ D H i, tỉnh Trà Vinh” làm đề tài nghiên cứu luận văn ụ i ghi ứ ủ i Dựa vào điều kiện địa chất khu vực tiêu lý tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh kết thí nghiêm tiêu lý phòng, xác định hàm lượng tro bay-xi măng hợp lý để sử dụng cọc đất - tro bay - xi măng gia cố đất yếu Kết nghiên cứu đề tài đưa mơ hình ứng xử biến số phụ thuộc thơng qua hệ số hồi quy mơ hình, phương pháp dự báo độ lún cố kết độ ổn định đường giải pháp ứng dụng hệ cọc đất - tro bay - xi măng xử lý đường ác mục tiêu cụ thể sau:  Xác định thành phần tro bay, quan hệ tỷ lệ N:T:X hợp lý tiêu cường độ chịu nén, sức kháng cắt, moodul đàn hồi vật liệu cọc đất - tro bay - xi măng  Phân tích độ lún độ ổn định đường mơ hình số so sánh với mơ hình đề xuất vai trị quan trọng việc xét đến ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên Khi xét đến yếu tố này, độ lún thực tế độ ổn định có khả xảy lớn giá trị tính tốn theo [9], phương pháp tính tốn nhiều Dựa biểu đồ quan hệ phân tích, nhận thấy vai trị Footer Page of 161 Header Page of 161 đại lượng mà từ lựa chọn giải pháp cải thiện đất yếu cho thích hợp sở kinh tế kỹ thuật  Với mơ hình đề xuất, cho phép nhanh chóng xác định độ lún cố kết độ ổn định cơng trình cuối Giúp nhà quản lý, tư vấn thiết kế tiết kiệm thời gian kinh phí để qui hoạch mẫu thí nghiệm tiêu lý cần thiết, đồng thời cho kết đáng tin cậy ối g h m i ghi ứ ủ i Nghiên cứu gia cố đất yếu cọc đất – tro bay – xi măng để tăng khả chịu tải, giảm độ lún đường mơ hình số mơ hình đề xuất Trên sở nghiên cứu lý thuyết tính tốn cọc xi măng – đất điều kiện địa chất đất yếu 03 cơng trình khu vực tỉnh Trà Vinh, tiến hành sử dụng phụ gia tro bay chất liên kết vô với hàm lượng khác để tính tốn, phân tích kết hợp với tài liêu tham khảo, nghiên cứu C h i ậ h g h ghi ứ Thí nghiệm xác định tiêu lý tro bay đất yếu, tiêu lý cọc đất - tro bay - xi măng Nghiên cứu tính tốn so sánh kết mơ hình PT mơ hình đề xuất máy tính phần mềm chun dụng ấ ậ ă Phần đầu hương 1: Tổng quan biện pháp tăng cường sức chịu tải đất yếu hệ cọc đất-chất liên kết lý thuyết độ tin cậy hương 2: Xác định tiêu –lý-hóa vật liệu cọc đất-tro bay-xi măng hương 3: Phân tích ổn định đường đắp đất yếu gia cố hệ cọc đất-tro bay – xi măng xét ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên Kết luận kiến nghị Footer Page of 161 Header Page of 161 CHƯƠ G TỔ G QUA VỀ CÁC BIỆ PHÁP TĂ G CƯỜ G SỨC CHỊU TẢI Ề – CHẤT LIÊ ẤT YẾU BẰ G HỆ CỌC ẤT ẾT VÀ LÝ THUYẾT Ộ TI CẬY Khu vực Trà Vinh phận châu thổ sông Cửu Long-một hai châu thổ rộng nước ta Quá trình phát triển trầm tích Holocen vùng tạo nên địa hệ cảnh quan tiêu biểu châu thổ bồi tụ mạnh, thành tạo trầm tích Pleistocen muộn hầu hết bị bao phủ thành tạo Holocen Tại khu vực Trà vinh trầm tích Pleistocen muộn có bề dày trung bình khoản 40-50m, địa chất chủ yếu lớp bùn sét pha, xám xanh, xám nâu, xám đen xen kẹp cát trạng thái chảy có độ sâu phân bố từ 25m-30m Do xây dựng cơng trình bên địi hỏi cần có biện pháp gia cố, xử lý đất trước xây dựng, bên cạnh số liệu địa chất khu vực có thay đổi nhiều như: tính chất lý, chiều sâu lớp đất, chênh cao cao độ đào đắp, tính chất cơng trình thay đổi Tuy nhiên việc thu thập, thí nghiệm mẫu lớn, giới hạn phạm vi luận văn khơng thể thu thập, thí nghiệm hết loại đất địa bàn tỉnh Trà Vinh, đề tài nghiên cứu số loại đất ba cơng trình địa bàn tỉnh Trà Vinh Để đánh giá thay đổi tính chất lý lớp đất đến độ lún độ ổn định đường, tác giả dùng lý thuyết độ tin cậy để mơ phân tích đánh giá tình trạng ổn định cơng trình ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên Footer Page of 161 Header Page of 161 1.1 TỔ G QUA VỀ CÁC LOẠI CỌC ẤT-CHẤT LIÊ VÔ CƠ TĂ G CƯỜ G SCT Ề ẾT ẤT YẾU 1.1.1 Cọ ấ -vôi 1.1.2 Cọ xi mă g - ấ Cọc xi măng đất (tên tiếng Anh Deep Soil Mixing hay DSM) nghiên cứu phát triển Thụy Điển Nhật ản vào khoảng năm 1960 Cọc xi măng – đất hỗn hợp đất nguyên trạng nơi gia cố xi măng phun xuống đất thiết bị khoan phun 1.2 CÁC LÝ THUYẾT TÍ H TỐ CỌC ẤT – CHẤT ẾT DÍNH VƠ CƠ 1.2.1 Tổ g h h m iệ ọ xi mă g - ấ Nguyên lý việc gia cố xi măng đất xi măng sau trộn với đất sinh loạt phản ứng hóa học đóng rắn lại 1.2.2 Ti h ẩ hi k ọ xi mă g – ấ - Quan điểm trụ làm việc cọc (tính tốn móng cọc); - Quan điểm trụ đất làm việc đồng thời (tính toán thiên nhiên); - Một số nhà khoa học lại đề nghị tính tốn theo hai quan điểm trên, nghĩa sức chịu tải tính tốn cọc, cịn biến dạng tính tốn 1.2.3 hì h h g ì h xâ ự g gi ố ấ gi ố ọ ấ - hấ k h he h g h hầ hữ h Việc mơ hình tính tốn cơng trình xây dựng gia cố cọc đất - chất kết dính vơ thực phần mềm Plaxis 8.20 để giải toán địa kỹ thuật Footer Page of 161 Header Page of 161 1.3 GUỒ GẪU HIÊ VÀ PHÂ TÍCH Ộ TI CẬY Các lý thuyết tính tốn, mơ hình hóa làm việc cơng trình đất phát triển từ năm 20 kỷ XX Trong nghiên cứu thực nghiệm sau phát vấn đề mới, là: tính chất lý đất thay đổi ngẫu nhiên theo không gian thời gian 1.3.1 g gẫ hi Nguồn ngẫu nhiên thường chia làm bốn loại sau : (i) thân vật liệu không đồng [Phoon and Kulhawy, 1999], (ii) trình đo đạc, (iii) ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, (iv) mơ hình tính tốn [Haldar and Mahadevan, 2000] *Nguồn ngẫu nhiên *Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên Để mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên địa kỹ thuật, có hai giả thiết thường sử dụng nhiều : (i) đại lượng ngẫu nhiên, (ii) trường ngẫu nhiên *Mô xác suất Trong toán độ tin cậy, hàm mật độ xác suất hàm phân phối tích lũy sử dụng để định nghĩa chất đại lượng ngẫu nhiên Xét đại lượng ngẫu nhiên X với phần tử xi, đại lượng X mô tả hàm mật độ xác suất hàm phân phối tích lũy [ Với : ] ( ) ∫ ( ) P[ ] – xác suất kiện X < x, X – đại lượng ngẫu nhiên tạo phần tử xi, FX(x) – hàm phân phối tích lũy X, fX(x) – hàm mật độ xác suất *Một số phân bố xác suất thông dụng Footer Page of 161 Header Page of 161 Trong lĩnh vực xây dựng nói chung cơng trình địa kỹ thuật nói riêng, hai luật phân bố sử dụng : phân phối chuẩn (Normal) phân phối logarit-chuẩn (Log-Normal) *Sự thay đổi ngẫu nhiên tính chất lý đất Sự biến động ngẫu nhiên tính chất đất bao gồm số thành phần biểu thị mơ hình đơn giản:  ( z)  t ( z)  w( z)  e( z) Trong đó:  ( z ) tính chất đất, w(z) thành phần ngẫu nhiên, e(z) sai số đo lường t(z) thành phần xác định xu hướng, z chiều sâu 1.3.2 Lý h ộ i ậ Như trình bày trên, tính chất lý đất biến ngẫu nhiên Như sử dụng toán học thông thường để xác định hệ số an tồn cơng trình trường hợp khơng cho giá trị xác Để giải vấn đề lý thuyết độ tin cậy sử dụng, cơng trình địa kỹ thuật tốn độ tin cậy Và để đánh giá mức độ an tồn cơng trình lúc người ta sử dụng khái niệm độ tin cậy, hay số độ tin cậy , đại lượng thể thơng qua xác suất phá hoại 1.4 Ơ PHỎ G O TE-CARLO VÀ PHƯƠ G PHÁP Ứ G XỬ BỀ ẶT (RMS) 1.4.1 ô hỏ g e-C mô hỏ g ì h gẫ hi a Mơ Monte-Carlo Phương pháp onte arlo ( onte arlo experiment hay onte Carlo method) lớp thuật toán sử dụng việc lấy biến ngẫu nhiên để thu kết số b.Mơ q trình ngẫu nhiên Trong cơng trình địa kỹ thuật, luật phân bố chuẩn(Normal) sử dụng để mơ tính chất lý đất [Phoon and Kulhawy, 1999] Đại lượng ngẫu nhiên X lúc đặc trưng thông số: - Giá trị trung bình: µX Footer Page of 161 Header Page 10 of 161 - Độ lệch chuẩn: σX *Xác suất phá hoại đội tin cậy Xác suất phá hoại Pf xác định dựa phương trình tích phân: Pf  P  X  a   a    2 X e  X   X 2 2. X dx Trong đó: a- giá trị ngưỡng an tồn Từ giá trị Pf, số độ tin cậy xác định phương trình tích phân:   1   Φ 1  Pf   1  2     t P e dt  f    Pf 2 Để đánh giá mức độ an tồn cơng trình địa kỹ thuật, Euro ode đề nghị giá trị tối thiểu β ≥1.3 giá trị Pf ≤ 1.4.2 Ph g h ứ gx mặ (RMS) Các ứng dụng RS để thiết kế tối ưu hóa nhằm giảm bớt chi phí phương pháp phân tích tốn ước RSM để tìm thấy xấp xỉ thực phù hợp với mối quan hệ Trong kỹ thuật, đại lượng đầu bị ảnh hưởng nhiều yếu tố đầu vào ban đẩu: vd hệ số an toàn tường chắn bị ảnh hưởng kích thước hình học tường chắn, tính chất lý đất, tải trọng tác dụng ngồi…, hay độ lún cố kết bị ảnh hưởng chiều cao đắp đất, tính chất lý đất đắp đất yếu Trong trường hợp này, mơ hình Response surface sử dụng để đánh giá số Pf β [ ouyssy and Rackwitz, 1994; Faravelli 1989; 1992Muzeau, 1993] Giả thiết đại lượng ngẫu nhiên Y hàm k đại lượng ngẫu nhiên thành phần X={Xi, i=1:k } Mô hình quadratic response surface biểu di n sau: Y    i X i  ii X i2 i 1 Footer Page 10 of 161 i Header Page 12 of 161 10 CHƯƠ G XÁC Ị H CÁC CHỈ TIÊU CƠ - LÝ – HÓA CỦA VẬT LIỆU CỌC ẤT - TRO BAY - XI 2.1 CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA Ề Ă G ẤT YẾU Các tiêu kỹ thuật lớp đất xác định theo Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình: “Khu tái định cư mở rộng – Dự án nâng cấp đô thị vùng đồng sông Cửu Long, tiểu dự án Thành phố Trà Vinh; Tuyến thị phía Đơng đường Mậu Thân, Thành phố Trà Vinh” 2.2 CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ-LÝ-HĨA CỦA TRO BAY 2.2.1 T hiệ iệ 2.2.2 Tro h m hiệ iệ D H i 2.2.3 Th h hầ hó họ mộ ố hỉ i ủ 2.3 CÁC CHỈ TIÊU CƠ-LÝ-HÓA CỦA XI - lý – hóa Ă G Xi măng sử dụng Xi măng Nghi Sơn, loại vật liệu chủ yếu địa phương ác chi tiêu kĩ thuật yêu cầu theo TCVN 6260:2009 2.4 CÁC CHỈ TIÊU CƠ-LÝ CỦA CỌC ẤT – TRO BAY – XI Ă G 2.4.1 Q h h mẫ h ghiệm a.Thí nghiệm cường độ chịu nén Xác định sức kháng nén trục không hạn chế nở hông với số lượng mẫu thí nghiệm tổ mẫu ngày tuổi R14, R28, R56, R90 (mỗi tổ mẫu) Mẫu hình trụ có kích thước 4.5×9cm Khối lượng mẫu tính tốn: G    V  1.8    4.52   258( g ) b.Quy hoạch mẫu thí nghiệm Xác định sức chống cắt hỗn hợp gia cố từ suy lực dính c góc ma sát  với số lượng mẫu chế tạo tổ mẫu Footer Page 12 of 161 Header Page 13 of 161 11 (mỗi tổ mẫu) ngày tuối R56.Mẫu hình trụ có kích thước 4.5×4.5cm Khối lượng mẫu tính tốn: G    V  1.8    4.52  4.5  129( g ) 2.4.2 Th ghiệm g ộ hị é 2.4.3 Th ghiệm ứ kh g ắ (The TCV 4199-1995) 2.4.4 Thí nghiệm hồi 2.4.5 ậ Từ kết thí nghiệm tiêu lý cọc đất – tro bay – xi măng nhận thấy rằng: - ường độ chịu nén cọc đất - tro bay – xi măng tăng ta tăng hàm lượng xi măng vào hỗn hợp gia cố, giá trị tăng nhanh từ bắt đầu hình thành cường độ đến tuổi R56 tăng từ từ R90 Theo tham khảo cơng trình như: nhà máy ngun liệu Dun Hải, đường đầu cầu phía Đơng phía Tây cầu Trần Thị Lý có tải trọng tương đương cho thấy yêu cầu cường độ chịu nén cọc Rn=1,1-1,2Mpa Từ đó, đề xuất chọn hàm lượng xi măng 10%, tro bay 40% vào hổn hợp gia cố hợp lý, tiêu khác kèm theo là: giá trị góc ma sát đạt 42-44 độ, lực dính đạt 2.73 kg/cm2, giá trị modul đàn hồi nằm ngưỡng (50÷100)qu theo [4] , Eđh=105qu Footer Page 13 of 161 Header Page 14 of 161 CHƯƠ G PHÂ TÍCH Ổ Ề 12 Ị H Ề ƯỜ G ẮP TRÊ ẤT YẾU GIA CỐ BẰ G HỆ CỌC ẤT – TRO BAY-XI Ă G CÓ XÉT Ả H HƯỞ G CỦA CÁC YẾU TỐ GẪU HIÊ 3.1 TÍ H Ổ Ị H CƠ G TRÌ H IỂ HÌ H TRÊ Ề ẤT YẾU *Lựa chọn mặt cắt ngang điển hình để tính tốn - Đoạn đường dẫn vào cầu cơng trình đường Mậu Thân, thành phố Trà Vinh loại đường đắp đất yếu, với chiều cao đắp từ 2-5m Trong đề tài, lựa chọn đoạn đường có chiều cao đắp 5m để tính tốn thiết kế Bề rộng mặt đường 7.5m, gồm xe chạy lề đường rộng bên 1m - Kết cấu áo đường:  Bê tông nhựa chặt, Dmax 12.5, dày 5cm  Bê tông nhựa chặt, Dmax 19, dày 7cm  Cấp phối đá dăm loại 1, dày 14cm  Cấp phối đá dăm loại 2, dày 14cm Trên sở số liệu mặt cắt ngang đường dẫn đầu cầu, thơng số tính tốn gồm: vật liệu đắp, tiêu lý lớp đất, tải trọng giao thơng, tác giả tính tốn độ lún độ ổn định đường theo phương pháp PT phần mềm Plaxis V8.2 cho kết sau: Qua kết tính tốn kiểm tra ổn định đường chưa có giải pháp xử lý có độ lún Sc=0 445m > độ lún cho phép S=10cm theo 22TCN 262-2000 độ ổn định Fs=0 743 < [Fgh] = Do đó, địi hỏi phải có biện pháp gia cường đất yếu trước thi cơng đường Từ kết nhóm nghiên cứu tối ưu hóa đường kính, khoảng cách cọc [12] yêu cầu thiết kế đặt cơng trình Đường Footer Page 14 of 161 Header Page 15 of 161 13 dẫn đầu cầu khu tái định cư, yêu cầu cường độ chịu nén cọc phải đạt q ≥ Pa, Dựa kết thí nghiệm, với tỷ lệ tro bay = 40%, xi măng = 10% cường độ đạt qu=1,2MPa; vậy, dựa vào kết thí nghiệm cường độ chịu nén cọc Đất – tro bay – xi măng bảng 2.7 ta chọn hàm lượng gia cố 10% xi măng với 40% tro bay để tính tốn thiết kế, giải pháp dùng cọc có đường kính D=60cm khoảng cách cọc từ (2.5-3 0)D đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật 3.2 PHÂ TÍCH Ả H HƯỞ G CỦA CÁC YẾU TỐ GẪU NHIÊN CỦA ẤT YẾU VÀ CỌC VÀO TÍ H CHẤT CƠ G TRÌNH Từ kết thí nghiệm báo cáo địa chất thu thập [1], cho thấy lớp đất yếu thuộc trầm tích sơng biển kỷ Holocen có tiêu như: độ ẩm, cường độ kháng nén, số dẻo, giới hạn chảy, modul biến dạng đất có độ biến thiên nhỏ Bên cạnh đó, tiêu thí nghiệm tro bay hai thời điểm lấy mẫu gián đoạn cho kết khơng sai lệch, đúc mẫu thí nghiệm tiêu cường độ kháng nén, cường độ ép chẻ modul đàn hồi vật liệu cọc đất-tro bay-xi măng cho kết tương đối đồng đều, có biến thiên lớn Do vậy, phạm vi nghiên cứu đề tài xét đến thay đổi ngẫu nhiên yếu tố lý đất có ảnh hưởng nhiều đến biến thiên độ lún độ ổn định đường gồm:  Dung trọng đất đắp (),  Lực dính (C),  Góc nội ma sát (), Footer Page 15 of 161 Header Page 16 of 161 3.3 PHÂ HIÊ TÍCH Ả H HƯỞ G CỦA CÁC YẾU TỐ Ế 3.3.1.Phâ ị h 14 ỘỔ Ị H Ề h ộ i GẪU ƯỜ G ậ g ự ộ ú ổ g Để phân tích độ tin cậy dự báo lún cố kết độ ổn định cho đoạn đường đắp đất yếu trên, phạm vi nghiên cứu đề tài xét đến thay đổi ngẫu nhiên yếu tố {γđ, C, } Để đánh giá thay đổi này, tỷ số COV chọn nằm phạm vi {5%, 10%, 15%, 20%} để phân tích 3.4 Ứ G DỤ G DỰ G Ơ HÌ H RESPO SE SURFACE XÂY Ơ HÌ H DỰ BÁO Ộ LÚ VÀ ỘỔ Ị H Ề ƯỜ G 3.4.1 Xâ ự g mô hì h ự ộ ú ốk ộổ ị h xé hh g ủ ố gẫ hi Như kết phân tích trên, ta có độ lún cố kết độ ổn định đường vị trí đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc vào yếu tố ngẫu nhiên ban đầu {γ, , }   { } { } { } { }   } { } { } { } Khi xét cộng hưởng yếu tố {γ, , } tính tốn xác định Sc, Fs mơ hình số ta khơng tìm quy luật { Footer Page 16 of 161 Header Page 17 of 161 15 Để giải vấn đề tính tốn xác định Sc Fs trường hợp thay đổi ngẫu nhiên yếu tố , C, , mơ hình “Response surface” sử dụng Từ kết Sc, Fs nhận từ việc xác định phương pháp phần tử hữu hạn (sử dụng phần mềm Plaxis) Độ lún cố kết độ ổn định đường xác định lại sau: ̃       ̃       Để giải phương trình xác định hệ số α, β ta sử dụng công cụ RSTOOL Matlab Kết so sánh mơ hình đề xuất (với COV 5% COV 10%) mơ hình số thể hình 4.8-hình 4.15 ta thấy sai số hai mơ hình nhỏ, khơng đáng kể (0 31% độ lún Sc 0.309% Fs) Điều cho thấy, mơ hình đề xuất cho kết nhanh chóng với độ xác tương đối cao So sánh kết mơ hình đề xuất mơ hình số (PP PTHH) Fsvới COV 5% Hệ số tương quan β ( OV 5%) Fs thể sau: Hệ β1 β2 β3 số β 1.4267 0.0807 0.0116 β4 0.0163 Footer Page 17 of 161 β5 -3.6E-04 β6 -4.2E-04 β7 -1.2E-04 β8 -0.014 β9 -6E-04 β10 1.7E-04 Header Page 18 of 161 16 So sánh kết mơ hình đề xuất mơ hình số (PP PTHH) Sc với COV 5% Hệ số tương quan α ( OV 5%) thể bảng sau: Hệ α1 α2 α3 α4 số α 0.0467 -8.8E-04 -2.3E-04 -2.4E-04 α5 α6 α7 α8 5E-04 1.7E-04 -2E-04 0.0019 α9 α10 -4E-04 6E-04 3.4.2 Phâ h h h g ủ ỷ ố COV Từ kết phân tích, thấy ngưỡng an tồn cơng trình khoảng giá trị COV ≤ 10% 3.4.3 hì h Re e S ef e h h ộ ú S (COV 5%) Từ kết mơ hình đề xuất, ba đại lượng {, C, } cố định, đại lượng cịn lại thay đổi, tốn đồ 2D lập để giúp sơ nhanh chóng xác định độ lún Sc độ ổn định Fs vị trí dự kiến xây dựng Footer Page 18 of 161 Header Page 19 of 161 17 Biểu đồ quan hệ Sc với C,  Biểu đồ quan hệ Sc với ,  Footer Page 19 of 161 Header Page 20 of 161 3.4.4 Fs (COV 5%) 18 Biểu đồ quan hệ Sc với , C hì h Re e S ef e h Biểu đồ quan hệ Fs với , C Footer Page 20 of 161 h ộổ i h Header Page 21 of 161 19 Biểu đồ quan hệ Fs với , C Biểu đồ quan hệ Fs với ,  Footer Page 21 of 161 Header Page 22 of 161 3.5 HÁI TOÁ 20 SO SÁ H CHI PHÍ XÂY DỰ G CƠ G TRÌNH Dựa vào bảng khái tốn tính cho 1m dài cọc, ta thấy dùng cọc đất – tro bay – xi măng đạt hiệu kinh tế cao hơn, tiết kiệm khoảng 7.23% chi phí xây dựng Qua cho thấy, khả ứng dụng tro bay vào xây dựng cọc đất – tro bay – xi măng khả thi mặt kinh tế kỹ thuật 3.6 ẾT LUẬ CHƯƠ G Trong chương này, đề tài tập trung phân tích ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên {, C, } đến độ lún cố kết độ ổn định đường đắp đất yếu Mô Monte- arlo sử dụng để mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên với số lượng mẫu 10000 Dựa đó, mơ hình ứng xử Response Surface sử dụng để xây dựng mơ hình dự báo lún cố kết độ ổn định đường đắp đất yếu Kết phân tích so sánh với kết tính toán phương pháp PTHH (bằng phần mềm Plaxis) Nội dung đề tài giới thiệu ứng dụng mô Montearlo để mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên {, C, } kết tính tốn độ lún Sc, Fs phương pháp PT (bằng phần mềm Plaxis) Trên sở biến ngẫu nhiên mơ hình hóa, đề tài xây dựng mơ hình để tìm mối quan hệ biến thông qua thông số mơ hình (α, β) Qua đó, đề tài ảnh hưởng số COV đến độ tin cậy dự báo lún cố kết độ ổn định đường: số tăng lên độ tin cậy dự báo lún cố kết, độ ổn định đường giảm xuống nhiều Với việc ứng dụng mơ hình ứng xử « Response Surface » để xây dựng mơ hình dự báo độ lún cố kết độ ổn định đường Kết phân tích nghiên cứu cho thấy, mơ hình đề xuất cho kết khơng khác biệt so với sử dụng phương pháp PT để tính (sai số từ 0.31%-0 39% lún Sc 3.09%-3 55% đối lớn độ ổn Footer Page 22 of 161 Header Page 23 of 161 21 định Fs), nhiên ưu điểm mơ hình dự báo mức độ an tồn đường thơng qua số xác suất phá hoại pf Ngoài ra, kết ảnh hưởng số COV đến mơ hình dự báo lún cố kết đề xuất Khi giá trị COV tăng lên, xác suất phá hoại Pf tăng lên Trên sở phân tích, tổng hợp trên, thuật toán lập mã nguồn viết để giúp tự động hóa q trình tính tốn phân tích Đoạn mã nguồn xem phụ lục hương trình tính tốn độ lún Sc độ ổn định Fs theo mơ hình đề xuất mơ hình số: Footer Page 23 of 161 Header Page 24 of 161 22 ẾT LUẬ VÀ IẾ GHỊ KẾT LUẬN Việc nghiên cứu sử dụng tro bay làm nguyên liệu cho cọc đất – tro bay – xi măng gia cường cho đất có ý nghĩa thực ti n việc giảm giá thành xây dựng móng, phù hợp địa chất khu vực Từ kết nghiên cứu, luận văn rút kết luận sau: - Qua kết phân tích tiêu – lý – hóa tro bay với hàm lượng aO =12%> 10%, theo Tiêu chuẩn T VN 10302:2014 kết luận tro bay thuộc loại , đáp ứng tiêu Bảng 1, mục 5.1, tiêu chuẩn TCVN 10302-2014 Vậy tro bay nhà máy nhiệt điện Duyên Hải dùng làm vật liệu xây dựng Ngoài với tổng hàm lượng Al2O3, SiO2, Fe2O3 chiếm >80% thành phần tham gia phản ứng puzolan để hình thành cường độ cọc - Các kết thí nghiệm thành phần hóa học theo QCVN 07:2009/ TN T ngày 16 tháng 11 năm 2009 Bộ Tài nguyên ôi trường Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia ngưỡng chất thải nguy hại xác định tro, xỉ Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải có chứa thành phần khơng vượt ngưỡng chất thải nguy hại, khơng gây nhiềm mơi trường, sử dụng cho cơng trình xây dựng - Kết nghiên cứu, tính tốn cho thấy, việc sử dụng cọc đấttro bay-xi măng với hàm lượng tro bay 40% hàm lượng xi măng 10% hổn hợp cọc để gia cố đường đắp đất yếu với chiều cao đắp từ 3.5m-5m phù hợp - Từ kết phân tích mơ hình số, nghiên cứu vai trò quan trọng việc xét đến ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên {, C, } Khi xét đến yếu tố này, độ lún thực tế độ ổn định có khả xảy lớn giá trị tính tốn theo 22TCN 262-2000, phương pháp tính tốn nhiều Dựa biểu Footer Page 24 of 161 Header Page 25 of 161 23 đồ quan hệ phân tích, nhận thấy vai trị đại lượng mà từ lựa chọn giải pháp cải thiện đất yếu cho thích hợp sở kinh tế kỹ thuật - Từ kết phân tích, đề tài đề xuất mơ hình ứng xử biến số phụ thuộc thơng qua hệ số hồi quy mơ hình, phương pháp dự báo độ lún cố kết độ ổn định đường dựa mơ hình “Response surface” toán độ tin cậy - Với mơ hình đề xuất, cho phép nhanh chóng xác định độ lún cố kết độ ổn định cơng trình cuối Giúp nhà quản lý, tư vấn thiết kế tiết kiệm thời gian kinh phí để qui hoạch mẫu thí nghiệm tiêu lý cần thiết, đồng thời cho kết đáng tin cậy - Tuy nhiên để áp dụng rộng rãi mơ hình này, cần có nhiều số liệu quan trắc cơng trình khác nhau, chuỗi số liệu mẫu thí nghiệm đủ lớn xác để xác định thơng số mơ hình, điều kiện khác - Việc sử dụng tro bay dùng làm nguyên liệu cho cọc đất – tro bay – xi măng gia cường đất yếu cho thấy đảm yêu cầu mặt kỹ thuật hiệu kinh tế cao KIẾN NGHỊ Việc đề xuất sử dụng phương án thiết kế gia cường đường toán tổng thể chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố: điều kiện địa chất, tải trọng, kết cấu, tính chất chịu lực, vật liệu, điều kiện thi công giá thành Ứng dụng cọc đất tro bay - xi măng gia cường đất yếu hướng nghiên cứu nhằm sử dụng vật liệu phế thải chỗ, giảm giá thành cơng trình Phạm vi ứng dụng hợp lý điều kiện sau: + Các cơng trình có cấp tải trọng vừa phải, không vượt giới hạn cho phép chịu lực khả thi cơng cơng trình Footer Page 25 of 161 Header Page 26 of 161 24 + Áp dụng cơng trình khu vực gần Thành phố Trà Vinh Khi cơng trình q xa khu vực lấy tro bay, chi phí vận chuyển lớn chi phí mua xi măng khơng hiệu kinh tế - Tiếp tục phát triển cho toán trường ngẫu nhiên với nhiều tham số biến đổi đầu vào là: + Ðánh giá an tồn cơng trình theo phương pháp thiết kế ngẫu nhiên lí thuyết độ tin cậy ngồi việc đưa kết “ ơng trình có an tồn hay khơng” cịn trả lời câu hỏi “ ơng trình an toàn mức độ nào?” “khả bị phá hỏng bao nhiêu?” Ðây ưu điểm lớn phương pháp thiết kế ứng dụng nhiều nơi giới + Nghiên cứu áp dụng phương pháp thiết kế ngẫu nhiên lí thuyết độ tin cậy tính tốn vấn đề liên quan đến đại lượng ngẫu nhiên thiết kế cơng trình cần phát triển rộng rãi Vấn đề xu nghiên cứu nước ta nhiều nơi giới HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Việc nghiên cứu mang tính lý thuyết, hướng nghiên cứu mô cho chiều dài cọc gia cố sở thu thập bổ sung thêm số liệu địa chất khu vực, đồng thời xem xét kiểm chứng với cơng trình thực tế Footer Page 26 of 161 ... tro bay từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh kết thí nghiêm tiêu lý phòng, xác định hàm lượng tro bay- xi măng hợp lý để sử dụng cọc đất - tro bay - xi măng gia cố đất yếu Kết nghiên cứu... lệ tro bay = 40%, xi măng = 10% cường độ đạt qu=1,2MPa; vậy, dựa vào kết thí nghiệm cường độ chịu nén cọc Đất – tro bay – xi măng bảng 2.7 ta chọn hàm lượng gia cố 10% xi măng với 40% tro bay. .. kết thí nghiệm tiêu lý cọc đất – tro bay – xi măng nhận thấy rằng: - ường độ chịu nén cọc đất - tro bay – xi măng tăng ta tăng hàm lượng xi măng vào hỗn hợp gia cố, giá trị tăng nhanh từ bắt