Nghiên cứu ổn định nền đường đắp trên nền đất yếu gia cố bằng cọc xỉ than từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh

Header Page of 161 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC THUẬN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU GIA CỐ BẰNG CỌC XỈ THAN TỪ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG Đà Nẵng – Năm 2017 Footer Page of 161 Header Page of 161 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS CHÂU TRƯỜNG LINH Phản biện 1: GS.TS VŨ ĐÌNH PHỤNG Phản biện 2: TS NGUYỄN HỒNG HẢI Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 14 tháng 01 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng trường ĐH Bách Khoa Thư viện khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Bách khoa, ĐHĐN Footer Page of 161 Header Page of 161 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Xỉ than số chất thải rắn sinh trình đốt than nhà máy nhiệt điện Nếu khơng có giải pháp xử lý triệt để, ngồi việc cần đến hàng nghìn hecta đất để chơn lấp, xỉ than cịn nguồn gây nhiễm mơi trường đất, nước khơng khí Tại tỉnh Trà Vinh đầu tư xây dựng dự án Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải xây dựng nhà máy nhiệt điện Như vậy, dự án vận hành thải môi trường lượng xỉ than lớn Trà Vinh bước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa Trong hệ thống đường giao thơng xây dựng với tốc độ ngày lớn Tuy nhiên địa chất đường đắp thường phức tạp, gồm nhiều lớp đất yếu, có chiều dày lớn, phân bố mặt Để xây dựng đường đắp đất yếu cần phải có biện pháp gia cố để tăng sức chịu tải đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho cơng trình Trong nhiều phương pháp gia cố đất cọc vật liệu rời ứng dụng phổ biến Các thiết bị thi công phổ biến Từ thực tế hiệu giải pháp gia cố đất yếu cọc vật liệu rời nhằm tận dụng nguồn thải xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, việc Nghiên cứu ổn định đường đắp đất yếu gia cố cọc xỉ than từ nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, Tỉnh Trà Vinh cần thiết Mục đích nghiên cứu - Phân tích lý thuyết tính toán cọc vật liệu rời gia cố đường đắp đất yếu - So sánh kết tính tốn theo lý thuyết, thí nghiệm Footer Page of 161 Header Page of 161 phịng, phần mềm mơ Từ đánh giá sức chịu tải, biến dạng, phân bố ứng suất đất gia cố cọc xỉ than kiến nghị kết đạt - Triển khai ứng dụng vật liệu xỉ than làm cọc vật liệu rời tăng cường sức chịu tải đường đắp đất yếu tỉnh Trà Vinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Nguồn thải xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải - Cọc xỉ than đất yếu đường đắp tỉnh Trà Vinh 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Ứng dụng xỉ than làm cọc vật liệu rời xử lý đường đắp đất yếu - Nghiên cứu xây dựng mơ hình thực nghiệm mô số để đánh giá sức chịu tải, biến dạng đất gia cố cọc xỉ than Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan: thu thập báo, tài liệu tác giả nước; dự án liên quan đến đề tài - Nghiên cứu lý thuyết tính tốn cọc vật liệu rời - Thí nghiệm xác định tiêu lý xỉ than đất yếu - Xây dựng mơ hình thực nghiệm làm việc cọc xỉ than phịng thí nghiệm - Mô số phần mềm Plaxis để phân tích, đánh giá Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Việc nghiên cứu sử dụng nguồn thải xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải để làm cọc vật liệu rời gia cố đường đắp đất yếu nhằm tăng sức chịu tải đất, tăng cường ổn định Footer Page of 161 Header Page of 161 cho cơng trình - Kết nghiên cứu đề tài dùng để định hướng thiết kế cho cơng trình gia cố đất yếu, với giá thành tương đương thấp loại vật liệu khác (cọc cát, cọc đá dăm ) - Bên cạnh đó, việc sử dụng giải pháp tận dụng nguồn vật liệu địa phương, giải phần nhiễm mơi trường q trình vận hành nhà máy nhiệt điện Duyên ải thải Cấu trúc luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan biện pháp xử lý đất yếu giải pháp cọc vật liệu rời Chương 2: Xác định tiêu lý vật liệu cọc xỉ than đất yếu đường đắp Chương 3: Mơ hình hóa làm việc cọc xỉ than mơ hình thực nghiệm mơ hình số phần mềm Plaxis 3D Foundation Chương 4: Ứng dụng cọc xỉ than gia cố đường đắp đất yếu cơng trình Đường Mậu Thân, TP Trà Vinh Kết luận kiến nghị Footer Page of 161 Header Page of 161 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG GIẢI PHÁP CỌC VẬT LIỆU RỜI 1.1 TỔNG QUAN VỀ CỌC VẬT LIỆU RỜI 1.1.1 Khái quát [1],[2] Cọc vật liệu rời cấu tạo chủ yếu cát đá (cuội sỏi) dùng để cải tạo đất yếu Kết là, độ bền khả chịu tải đất hỗn hợp tăng lên, đồng thời tính nén lún giảm xuống Mặt khác giảm ứng suất phát sinh cọc vật liệu rời Thành phần cọc vật liệu rời có tính thấm cao hơn, nên chúng cịn có tác dụng đẩy nhanh độ lún cố kết giảm đến mức tối thiểu trị số lún sau thi công 1.1.2 Những phƣơng pháp thi công cọc vật liệu rời [1],[2] [3] a Phương pháp rung lèn chặt b Phương pháp rung thay c Phương pháp rung động kết hợp d Phương pháp khoan có ống bao 1.2 C C PH NG PH P Ử LÝ NỀN ĐẤT ẾU ẰNG GIẢI PH P CỌC VẬT LIỆU RỜI 1.2.1 Cọc cát 1.2.2 Cọc đá 1.2.3 Cọc ỉ than 1.3 C C LÝ THU ẾT TÍNH TO N CỌC VẬT LIỆU RỜI 1.3.1 Tổng quan tính tốn chế làm việc cọc vật liệu rời a Các tương quan Đường kính tương đương Tỷ số diện tích thay Tỷ số ứng suất Footer Page of 161 Header Page of 161 b.Cơ chế phá hoại Cơ chế phá hoại trụ đơn vật liệu rời lớp đất yếu đồng Cơ chế phá hoại trụ đơn vật liệu rời tầng đất yếu khơng đồng Cơ chế phá hoại nhóm trụ vật liệu rời lớp đất yếu đồng 1.3.2 Xác định sức chịu tải cọc vật liệu rời gia cố đất yếu a Khả chịu tải giới hạn cọc đơn Theo Vesic 1972 phá hoại phình hai bên xác định sau: q ult   cFc'  qFq'   sin s  sin s Cọc bị phá hoại cắt, Madhav Vitkar (1978) xác định sau: qult   c BN   cN c  D f  c N q Cọc bị chọc thủng, Aboshi cộng (1979) xác định sau:   1  a s  C0    s Z  ss  a s tgs cos  s  n  (n  1)a s b Khả chịu tải giới hạn theo nhóm cọc q ult  3tg 2  2ctb tg 1.3.3 Các phương pháp tính tốn độ lún gia cố cọc vật liệu rời a.Phương pháp cân tương đương Độ lún cố kết phạm vi lớp đất gia cố cọc vật liệu rời: s t  mv (c)H b Phương pháp phần tử hữu hạn 1.3.4 Độ lún cố kết theo thời gian Độ cố kết chung xác định theo phương trình sau: U   (1  Uv )(1  U h ) Footer Page of 161 Header Page of 161 1.3.5 Độ lún cố kết thứ cấp Độ lún cố kết thứ cấp dựa công thức sau: t St  C H log10 t1 1.4 MỘT SỐ CƠNG THỨC TÍNH TO N VẬT LIỆU RỜI 1.4.1 Cơng thức tính tốn sức chịu tải cọc vật liệu rời 1.4.2 Cơng thức tính lún đối gia cố cọc vật liệu rời 1.5 KẾT LUẬN CH NG Trong biện pháp cải thiện đất, cọc vật liệu rời biện pháp mang lại hiệu cao Chúng trước hết giúp gia cường đất tiêu nước, sau cịn giúp cải thiện sức bền đặc điểm biến dạng đất yếu sau thi công tái cố kết Cọc vật liệu rời tiêu thoát nhanh lượng áp lực nước lỗ rỗng dư, làm việc kết cấu khoẻ, cứng chịu ứng suất cắt lớn Cọc vật liệu rời áp dụng cho nhiều kiểu loại đất khác nhau, từ loại cát rời đến đất sét yếu loại đất hữu Cọc vật liệu rời thi công nhiều biện pháp khác thùy theo thiết bị lực máy thi công Cọc vật liệu rời kinh tế kể phải chịu tải mũi cọc Khả chịu tải cải thiện từ 50 đến 100% độ lún giảm 3-4 lần Footer Page of 161 Header Page of 161 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA NỀN ĐẤT YẾU VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ CỌC XỈ THAN 2.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM THUỘC VÙNG NGHIÊN CỨU Đặc trưng địa chất đất yếu khu vực TP Trà Vinh trầm tích olocen; tầng địa chất khu vực thành phố tương đối đồng Cơng trình Đường Mậu Thân thành phố Trà Vinh triển khai thi công giai đoạn làm đề tài, nên thuận lợi việc lấy mẫu đất yếu để thí nghiệm tiêu lý mơ thực nghiệm phịng Từ khu vực nghiên cứu đề tài đất yếu đường đắp thuộc dự án Đường Mậu Thân 2.2 ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Các tiêu kỹ thuật lớp đất xác định theo Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình Khu thị phía đơng đường Mậu Thân thành phố Trà Vinh 2.3 C C CHỈ TIÊU C LÝ CỦA Ỉ THAN Hiện chưa có tiêu chuẩn, quy trình thí nghiệm tiêu lý xỉ than Do đó, tác giả sử dụng tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu tương đồng tính chất để xác định tiêu xỉ than Nguồn vật liệu thí nghiệm lấy từ bãi thải Nhà máy nhiệt điện duyên hải tỉnh Trà Vinh Số lượng mẫu xỉ than lấy ngẫu nhiên đợt 2.3.1 Kết thí nghiệm tiêu lý ỉ than Các tiêu lý xỉ than xác định phịng thí nghiệm trình bày sau : Footer Page of 161 Header Page 10 of 161 Bảng 2.2: Chỉ tiêu lý xỉ than Chỉ tiêu lý Đơn vị Giá trị 33054’ Kg/cm2 0,064 Dung trọng tự nhiên g/cm3 1,86 Dung trọng khô g/cm3 1,418 Khối lượng riêng g/cm3 2,192 Kg/cm2 94,984 Góc ma sát Lực dính Mơ đun đàn hồi E1-2 Các tiêu lý xỉ than xác định qua thí nghiệm phịng tổng hợp sau: a Thí nghiệm thành phần hạt: Áp dụng tiêu chuẩn thí nghiệm thành phần hạt cấp phối đá dăm (TCVN 7572-2:2006) để thí nghiệm thành phần hạt xỉ than b Thí nghiệm dung trọng hạt xỉ than: Áp dụng tiêu chuẩn thí nghiệm dung trọng hạt đất (TCVN4195-2012) Kết xem Phụ lục (Bảng PL 1.1) c Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Áp dụng tiêu chuẩn đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm (22TCN 333-06) Kết xem Phụ lục (Bảng PL 1.2 Bảng PL 1.3) d Thí nghiệm xác định sức chống cắt xỉ than máy cắt phẳng Áp dụng tiêu chuẩn TCVN 4199-1995 Kết xem Phụ lục (Bảng PL 1.4) Footer Page 10 of 161 Header Page 12 of 161 10 tương đương với cát, góc ma sát mô đun biến dạng tương đối lớn cát 2.6 KẾT LUẬN CH NG Theo báo cáo kết tiêu lý đất yếu đường Mậu Thân; lớp lớp đất yếu, có cường độ chịu lực thấp, tính nén lún cao, khả biến dạng lớn, lớp đất cần phải có biện pháp xử lý thiết kế nền, móng cơng trình lớp đất Lớp lớp đất tương đối tốt lớp 2, có cường độ chịu lực tương đối thấp, tính nén lún tương đối cao, khả biến dạng tương đối lớn Địa tầng khu vực khảo sát phân bố tương đối đồng Xây dựng đường đắp lớp đất yếu cần phải có biện pháp gia cố Trong biện pháp gia cố đất yếu cọc vật liệu rời biện pháp mang lại hiệu cao Các đặc trưng lý cọc xỉ than gần giống với cọc cát: thành phần hạt tương tự cát thơ; góc ma sát trạng thái đầm chặt K95, bão hòa nước 33054’ tương tự cát vàng Trên sở ta sử dụng xỉ than để để làm vật liệu cho cọc vật liệu rời để gia cố đất yếu cọc cát Đồng thời dung trọng hạt (g = 2,192g/cm3) lại nhỏ cát nhiều, xem vật liệu nhẹ, giảm tải trọng xử lý đất yếu Về thiết bị thi công cọc xỉ than ta hồn tồn sử dụng thiết bị thi công cọc cát để thi công Để thấy mối quan hệ ứng suất biến dạng đất yếu gia cố cọc xỉ than phù hợp với điều kiện làm việc thực tế, chương tác giả xây dựng mơ hình thực nghiệm rút gọn làm việc cọc xỉ than đất yếu Footer Page 12 of 161 Header Page 13 of 161 11 CHƢƠNG MÔ HÌNH HĨA SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC XỈ THAN TRÊN MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ MƠ HÌNH SỐ BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION Để hiểu rõ chế làm việc cọc xỉ than đất yếu, tác giả xây dựng mơ hình thực nghiệm rút gọn tỉ lệ 1/10 so với thực tế, sau mơ hình số phần mềm Plaxis 3D Fondation Từ xây dựng mối quan hệ ứng suất – biến dạng đất yếu gia cố cọc xỉ than 3.1 Â DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC Ỉ THAN GIA CỐ NỀN Đ ỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT ẾU 3.1.1 Dụng cụ, thiết bị mơ hình a Hộp thí nghiệm b Dụng cụ thí nghiệm c Thiết bị đọc số liệu thí nghiệm d Vật liệu thí nghiệm thí nghiệm 3.1.2 Q trình thí nghiệm: a Đắp đất yếu vào hộp thí nghiệm: - Đắp đất yếu lớp với chiều dày 10cm đến độ chặt yêu cầu b Tạo cọc đất yếu: - Tạo lỗ với đường kính 5cm chiều sâu 60cm - Lắp đặt ống nhựa dây cáp kết nối với strain gages - Rót xỉ than vào cọc, đầm chặt lớp đạt K=0.95 c Lắp ráp thiết bị thí nghiệm - Lắp ráp bàn nén đầu cọc - Bố trí strain gages Tranducer để đo chuyển vị Footer Page 13 of 161 Header Page 14 of 161 12 d Gia tải xuất kết thí nghiệm: - Cấp tải trọng cho lần gia tải 195g (cọc đơn) 8940g (nhóm cọc) - Quá trình tăng cấp tải trọng liệu biến dạng thay đổi khơng đáng kể e Ngun lý tính tốn xử lý số liệu: Hình 0.13: Q trình mô đọc số liệu 3.2 XÂY DỰNG QUAN HỆ ỨNG SUẤT – IẾN DẠNG, SỨC CHỊU TẢI THEO MƠ HÌNH CỌC Đ N Hình 0.14: Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng theo mơ hình cọc đơn Footer Page 14 of 161 Header Page 15 of 161 3.3 Â 13 DỰNG QUAN HỆ ỨNG SUẤT – IẾN DẠNG, SỨC CHỊU TẢI THEO MƠ HÌNH NHĨM CỌC (4 CỌC) Hình 0.15: Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng mơ hình nhóm cọc (1) Nhận xét kết : - Từ biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng, nhận thấy biến dạng lớn phát triển nhanh vị trí đỉnh cọc Đối với vị trí mũi cọc biến dạng thay đổi nhỏ - Biến dạng nhóm cọc lớn so với cọc đơn Nguyên nhân ảnh hưởng hệ số nhóm cọc - Từ kết mô vật lý kết hợp với mô số để thấy nguyên nhân phá hoại cọc đất yếu đồng chủ yếu phình đầu cọc 3.4 QU TRÌNH MƠ PHỎNG SỐ VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VIỆC CỌC Ỉ THAN GIA CỐ NỀN ĐẤT ẾU ỨNG VỚI MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 3.4.1 Tóm tắt q trình mơ số 3.4.2 Đặc trưng vật liệu cho mơ hình 3.4.3 Lập mơ hình hình học, gán điều kiện biên, gán đặc trưng vật liệu đất yếu[5] Footer Page 15 of 161 Header Page 16 of 161 14 3.4.4 Mơ hình tính toán phần mềm Pla is 3D Foundation V1.6 a Mơ hình tính tốn cọc đơn phần mềm Plaxis 3D b Mơ hình tính tốn nhóm cọc phần mềm Plaxis 3D Foundation V1.6 3.4.5 So sánh kết quan hệ ứng suất biến dạng mơ hình thực nghiệm mơ hình số: Hình 0.31: So sánh kết biểu đồ quan hệ lực chuyển vị mô hình thực nghiệm mơ hình số đất yếu gia cố cọc đơn 3.4.6 Nhận ét kết Từ biểu đồ quan hệ lực – chuyển vị, nhận thấy đường cong mơ hình thực nghiệm mô số phần mềm Plaxis 3D Foundation gia cố đất yếu cọc đơn xỉ than tương đồng Do sử dụng thơng số kết q trình mơ số để tính tốn cho tốn thực tế Biến dạng chủ yếu xẩy vị trí đỉnh cọc vị trí 1/4 chiều dài cọc, vị trí cọc trở xuống có biến dạng nhỏ Từ đánh giá nguyên nhân phá hoại cọc chủ yếu phình đầu cọc Để khắc phục tình trạng thường hay sử dụng lớp đệm cát lớp Footer Page 16 of 161 Header Page 17 of 161 15 vải địa kỹ thuật hệ thống cọc vật liệu rời nhằm phân bố ứng suất phần đỉnh cọc 3.5 KẾT LUẬN CH NG - Q trình mơ hình thực nghiệm phịng mơ hình số thấy mối quan hệ quan hệ ứng suất – biến dạng, nhận thấy biến dạng lớn phát triển nhanh vị trí đỉnh cọc Từ đánh giá nguyên nhân phá hoại cọc chủ yếu phình đầu cọc - Từ đường cong ứng suất – biến dạng cọc đơn nhóm cọc, thấy ảnh hưởng hệ số nhóm cọc đến khả chịu tải đất yếu gia cố cọc xỉ than Vấn đề thể rõ q trình mơ số chương sau - Ở chương tác giả tiến hành xây dựng mơ hình làm việc cọc xỉ than gia cố đường đắp đất yếu thuộc dự án Đường Mậu Thân phần mềm Plaxis 3D Foundation Từ đánh giá, đưa biện pháp gia cố phù hợp Footer Page 17 of 161 Header Page 18 of 161 16 CHƢƠNG ỨNG DỤNG CỌC XỈ THAN GIA CỐ NỀN ĐƢỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CƠNG TRÌNH ĐƢỜNG MẬU THÂN, TP TRÀ VINH Sau so sánh kết mô vật lý mô số cho kết tương đồng, với đánh giá chương tác giả đề xuất áp dụng cọc xỉ than gia cố đất yếu đường đắp cơng trình đường Mậu Thân, TP Trà Vinh Tác giả mô số làm việc cọc xỉ than gia cố đất yếu với đường kính khoảng cách cọc thay đổi để đưa kết tối ưu áp dụng cho đường Mậu Thân Và so sánh kết đạt với phương pháp gia cố khác 4.1 QU TRÌNH MƠ PHỎNG SỐ VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA VIỆC CỌC Ỉ THAN GIA CỐ NỀN ĐẤT ẾU ỨNG VỚI MƠ HÌNH THỰC TẾ 4.1.1 Tóm tắt q trình mơ số Tiến hành mơ dựa số liệu thực tế đường Mậu Thân, TP Trà Vinh sau: - Nền đường đắp đường Mậu Thân cao trung bình H = 2m (cao độ +2) Bề rộng mặt đường B = 11m; - Mực nước ngầm xấp xỉ mặt đất tự nhiên (cao độ +0); - Các tiêu lý đất yếu đường Mậu Thân lấy theo số liệu khảo sát thực tế, tổng hợp bảng - Các tiêu lý xỉ than lấy theo kết thí nghiệm chương - Tải trọng xe.: q = 13.2 KN/m2 4.1.2 Mô mối quan hệ lực – chuyển vị phần mềm Pla is 3D Foundation chưa gia cố cọc ỉ than : Footer Page 18 of 161 Header Page 19 of 161 17 a Thiết lập tổng thể tốn, khai báo kết cấu, tải trọng tính chất vật liệu b Xây dựng lưới phần tử c Thiết lập giai đoạn tính tốn d Kết biến dạng đất e Kết biểu đồ quan hệ lực chuyển vị Hình 4.5 Kết biểu đồ quan hệ lực chuyển vị đất chưa gia cố cọc xỉ than Plaxis 3D Foundation Theo kết phân tích trên, đất đường Mậu Thân khơng gia cố, sức chịu tải đất không đảm bảo khả chịu tải, dẫn đến đất bị biến dạng lớn Độ lún lớn xẩy vị trí tim đường với S = 0.616m > Sgh = 0,3m, không đảm yêu cầu theo tiêu chuẩn 22TCN 262-2000 4.1.3 Mô mối quan hệ lực – chuyển vị phần mềm Plaxis 3D Foundation gia cố cọc xỉ than : Theo kết nghiên cứu trước, chiều dài gia cố phù hợp cho đất khu vực nghiên cứu L = 7m Do để giảm số lượng mô Footer Page 19 of 161 Header Page 20 of 161 18 tác giả cố định chiều dài cọc xỉ than L = 7m; thay đổi đường kính (D = 0.4 – 0.6m) khoảng cách cọc (a = 3D – 6D) Kết mối quan hệ thể bảng tổng hợp sau: Bảng 4.2 Độ lún đường gia cố cọc xỉ than theo trường hợp tính tốn [Sgh] = 0,3m Khoảng cách cọc Đường kính cọc 3D 4D 5D 6D D = 0,4m 70.5 102.4 159.7 168.2 D = 0,5m 76.5 98.3 175.4 205.0 D = 0,6m 70.8 96.8 123.4 168.1 a Thiết lập tổng thể tốn, khai báo kết cấu, tải trọng tính chất vật liệu b Xây dựng lưới phần tử c Thiết lập giai đoạn tính tốn d Kết biến dạng đất e Kết biểu đồ quan hệ lực chuyển vị 4.2 Â DỰNG QUAN HỆ ĐỘ LÚN CƠNG TRÌNH THEO Đ ỜNG KÍNH VÀ KHOẢNG C CH CỌC Với kết sau kiểm tra ổn định độ lún đất yếu gia cố cọc xỉ than tác giả xây dựng biểu đồ quan hệ độ lún với đường kính khoảng cách cọc xỉ than sau: Footer Page 20 of 161 Header Page 21 of 161 19 Hình 4.11 Biểu đồ quan hệ độ lún cơng trình với đường kính khoảng cách cọc 4.3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN - Độ lún cơng trình giảm xuống ta tăng đường kính cọc xỉ than (D = 0,4m, D = 0,5m, D = 0,6m) - Độ lún tăng lên tăng khoảng cách cọc lên (3D, 4D, 5D, 6D) - Độ lún tương ứng với đường kính khoảng cách cọc tương đối xấp xỉ 4.4 SO SÁNH SỨC CHỊU TẢI VÀ GIÁ THÀNH THI CÔNG CỌC C T VỚI CỌC Ỉ THAN 4.4.1 So sánh sức chịu tải đất yếu gia cố cọc cát cọc xỉ than Để có kết so sánh độ lún đất yếu gia cố cọc cát cọc xỉ than, tác giả tiến hành mô số điều kiện ban đầu với cọc xỉ than Footer Page 21 of 161 Header Page 22 of 161 20 a Quá trình kết mô số gia cố đất yếu cọc cát D = 0.5m; L = 7m a = 3D = 1.5m b So sánh độ lún đất yếu gia cố cọc cát cọc xỉ than Hình 0.15 : Biểu đồ quan hệ độ lún cơng trình với đường kính cọc Nhận xét : Cả hai trường hợp sử dụng cọc cát cọc xỉ than để gia cố đất yếu đảm bảo độ lún đất yếu đường đắp phạm vi Sgh cho phép Độ lún lớn tăng dần khoảng cách cọc Độ lún đất hai trường hợp gia cố tương đồng Do sử dụng cọc xỉ than thay cho cọc cát gia cố đất yếu mà đảm bảo khả chịu lực 4.4.2 So sánh giá thành thi công cọc cát cọc xỉ than Giá thành để thi công 100m cọc xỉ than với đường kính cọc 430m thấp cọc cát với kích thước 24% Vì khẳng định sử dụng xỉ than làm cọc vật liệu rời giảm chi phí so với Footer Page 22 of 161 Header Page 23 of 161 21 cọc cát – loại vật liệu ngày khan 4.5 KẾT LUẬN CH NG Tác giả mơ hình hố sơ đồ tính tốn gia cố đất yếu với trường hợp tính tốn đường kính cọc D = 0,4m; 0,5m; 0,6m ứng với khoảng cách cọc tương ứng cọc a = 3D; 4D; 5D; 6D Qua phân tích làm việc cọc xỉ than với đường kính mật độ cọc khác Khi ta giảm khoảng cách cọc với trường hợp định trước độ lún cơng trình giảm dần; khoảng cách cọc tối ưu 3D Qua kết mô phỏng, ta lựa chọn giải pháp hợp lý gia cố cọc xỉ than cho đường đắp dự án Khu thị phía đơng đường Mậu Thân thành phố Trà Vinh với chiều dài cọc L= 7m Đường kính 0.5m khoảng cách cọc 1.5m Qua so sánh kết độ lún đường đắp đất yếu gia cố cọc xỉ than cọc cát cho kết tương đồng nhau, sử dụng cọc xỉ than để thay cọc cát gia cố đất yếu Mặt khác giá thành để thi cơng 100m cọc xỉ than với đường kính cọc 430m thấp cọc cát với kích thước 24% Vì khẳng định sử dụng xỉ than làm cọc vật liệu rời giảm chi phí so với cọc cát – loại vật liệu ngày khan Qua việc khảo sát mơ hình tính ta thấy đường kính khoảng cách cọc tương ứng cho biến dạng xấp xỉ Do giai đoạn thiết kế, việc tính tốn tìm đường kính khoảng cách cọc cho biến dạng giới hạn cho phép với loại cơng trình với độ ổn định cao, đồng thời thỏa mãn điều kiện kinh tế cần thiết Footer Page 23 of 161 Header Page 24 of 161 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: - Q trình phân tích, thí nghiệm tiêu lý vật liệu xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên ải nhận thấy: Thành phần hạt xỉ than tương tự cát thô nên phù hợp với thiết bị thi công cọc cát Dung trọng hạt nhỏ (2.193g/cm3) so với vật liệu gia cố nay, thuận lợi cho công tác vận chuyển thi công, giảm tải trọng thân cọc - Qua kết thí nghiệm thành phần hóa học xỉ than, nhận thấy xỉ than khơng chứa chất phóng xạ hàm lượng kim loại nặng nhỏ quy định Tài ngun & mơi trường Do không ảnh hưởng đến sức khỏe người vận chuyển thi công - Tác giả mô hình hố sơ đồ tính tốn gia cố đất yếu với trường hợp tính tốn đường kính cọc kính cọc D = 0,4m; 0,5m; 0,6m ứng với khoảng cách cọc a = 3D; 4D; 5D; 6D Qua để phân tích làm việc cọc xỉ than đường kính khoảng cách cọc tương ứng khác Dựa mơ hình đề xuất luận văn tìm mối quan hệ độ lún với đường kính cọc khoảng cách cọc Xác định độ biến dạng đất xử lý gia cố phương pháp cọc xỉ than, làm sở lựa chọn kích thước hợp lý cho cọc để gia cố đất yếu Tác giả đề xuất lựa chọn cọc xỉ than có chiều dài L =7m đường kính cọc D = 0,5m để gia cố cho đường đắp dự án Khu thị phía đơng đường Mậu Thân – thành phố Trà Vinh Giải pháp lựa chọn thỏa mãn điều kiện độ lún đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao - Qua q trình nghiên cứu khẳng định: ồn tồn sử dụng xỉ than từ nhà máy nhiệt điện Duyên ải làm cọc gia cố đường đắp đất yếu cho tỉnh Trà Vinh Qua kết so Footer Page 24 of 161 Header Page 25 of 161 23 sánh với cọc cát, sức chịu tải cọc cát xỉ than tương đồng nhau, hiệu kinh tế lại cao hơn, sử dụng cọc xỉ than thay cho cọc cát Tùy thuộc vào loại đất khác để chọn đường kính khoảng cách cọc cho phù hợp với giá thành thiết bị thi công - iện xỉ than thải từ nhà máy nhiệt điện Duyên ải chưa sử dụng nên bị chôn lấp Vì sử dụng loại vật liệu để làm cọc gia cố đất yếu ta liên hệ để sử dụng tốn chi phí vận chuyển Dựa vào định mức dự tốn thi công Bộ Xây dựng ban hành, tác giả lập dự toán so sánh cọc cát cọc xỉ than Qua dễ dàng nhận thấy chi phí để thi cơng 100m cọc xỉ than có đường kính cọc 430mm thấp 24% so với cọc cát có kích thước Vì khẳng định sử dụng xỉ than làm cọc vật liệu rời giảm chi phí so với cọc cát - Luận văn nêu bật tính cần thiết, ý nghĩa thực tiễn đề tài, góp phần đề xuất giải pháp xử lý tro, xỉ từ nhà máy nhiệt điện, tác giả đề xuất giải pháp dùng cọc vật liệu rời sử dụng xỉ than để gia cố đất yếu nhằm đảm bảo vừa tiết kiệm lượng, vừa giải tốn tài ngun, đảm bảo mơi trường - Kết nghiên cứu tổng hợp thành báo khoa học dự kiến đăng Tạp trí giao thơng vận tải Những hạn chế: Luận văn mơ vật lý phịng thí nghiệm với loại đất đồng nhất, chưa thí nghiệm cọc xỉ than gia cố đất yếu với nhiều lớp khác Vì khối lượng mơ lớn: luận văn mô số đất gia cố cọc xỉ than với đường kính nhỏ D = 0.4m; 0.5m; 0.6m Chưa mô gia cố đất yếu cọc xỉ than với đường Footer Page 25 of 161 Header Page 26 of 161 24 kính lớn Chưa có điều kiện sâu nghiên cứu vật liệu cọc: thành phần hóa học, độ bền…Để từ có khuyến cáo sử dụng vật liệu xỉ than cho vùng gần nguồn nước sinh hoạt Kiến nghị: Với kết nghiên cứu đạt được, tác giả đề xuất giải pháp kỹ thuật gia cố đất yếu cọc xỉ than cơng trình có điều kiện địa chất tương đối yếu dự án thay cho giải pháp gia cố khác với hiệu kinh tế không cao Trong q trình thi cơng, phải thơng qua kết quan trắc lún thực tế để đánh giá, so sánh với kết phân tích, tính tốn để điều chỉnh giải pháp cho phù hợp Hướng nghiên cứu tiếp: - Cần có nghiên cứu tiếp tục, sâu tiêu - lý - hoá xỉ than đặc biệt tiêu hóa học, độ bền vững xỉ than mơi trường đất yếu, có mực nước ngầm cao - Mô cọc xỉ than gia cố đất yếu qua nhiều lớp đất yếu khác -Thi công thử nghiệm cọc xỉ than để xác định sức chịu tải thực tế đất yếu gia cố cọc xỉ than - Khả mở rộng cho cơng trình giao thơng, cơng trình dân dụng khu vực Đồng sông Cửu Long - Cần làm rõ hiệu kinh tế cọc xỉ than gia cố đất yếu so với số giải pháp gia cố khác Footer Page 26 of 161 ... pháp gia cố đất yếu cọc vật liệu rời nhằm tận dụng nguồn thải xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải, việc Nghiên cứu ổn định đường đắp đất yếu gia cố cọc xỉ than từ nhà máy nhiệt điện Duyên. .. nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Nguồn thải xỉ than từ Nhà máy nhiệt điện Duyên Hải - Cọc xỉ than đất yếu đường đắp tỉnh Trà Vinh 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Ứng dụng xỉ than làm cọc vật liệu... CỌC Ỉ THAN 4.4.1 So sánh sức chịu tải đất yếu gia cố cọc cát cọc xỉ than Để có kết so sánh độ lún đất yếu gia cố cọc cát cọc xỉ than, tác giả tiến hành mô số điều kiện ban đầu với cọc xỉ than