Bảo vệ tốt nghiệp cao học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NEOWEB TRONG GIA CỐ TALUY NỀN ĐƯỜNG CHUYÊN NGÀNH: Xây dựng đường ô tô thành phố Học viên: Đồng Minh Khánh GVHD : PGS TS Trần Thị Kim Đăng Hà nội, Năm 2014 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NEOWEB TRONG GIA CỐ TALUY NỀN ĐƯỜNG Chương 1: VẤN ĐỀ SẠT LỞ MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG Chương 2: GIỚI THIỆU VẬT LIỆU NEOWEB VÀ CÁC Ứng DỤNG TRONG XÂY DỰNG Chương 3: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NEOWEB TRONG GIA CỐ TALUY NỀN ĐƯỜNG Chương1: VẤN ĐỀ SẠT LỞ MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY 1.1 Vấn đề sạt lở mái dốc taluy đường Việt Nam 1.2 Các giải pháp xử lý ổn định bề mặt mái taluy đường 1.3 Các phương pháp tính ổn định chống sụt trượt mái dốc taluy đường 1.4 Kết luận chương 1.1 Vấn đề sạt lở mái dốc taluy đường Việt Nam Các chuyển dịch bờ dốc nhiều ảnh hưởng tới sản xuất, sinh hoạt người, gây tác hại cho kinh tế quốc dân; phá hủy đất trồng, rừng cây, đồi cỏ, công trình giao thông công công trình giao thông công cộng… Ở nước ta, sạt lở taluy vấn đề thời cấp bách Trên tuyến Quốc lộ 3, Quốc lộ 6, Quốc lộ 12, đường Hồ Chí Minh tuyến đường lên vùng núi phía Bắc…hàng năm xảy nhiều vụ sạt lở Hai tác nhân gây vụ sạt lở tuyến đường miền núi tác động mạnh mẽ dòng chảy mặt, mưa lớn kết cấu thiếu vững đất đá 1.2 Các giải pháp xử lý ổn định bề mặt mái taluy đường 1.2.1 Sửa mặt mái taluy 1.2.2 Thoát nước cho taluy 1.2.3 Giữ cho taluy khỏi phong hóa 1.2.5 Các công trình chống trượt 1.2.6 Các biện pháp đặc biệt 1.3 Các phương pháp tính ổn định chống sụt trượt mái dốc taluy đường 1.3.1 Tính toán ổn định toán phẳng, mặt trượt thẳng 1.3.2 Tính toán ổn định toán phẳng, mặt trượt trụ tròn 1.3.3 Tính toán ổn định toán không gian 1.3.4 Phương pháp tính trạng thái ứng suất - biến dạng 1.4 Kết luận chương Việc xây dựng công trình giao thông địa hình sườn dốc tồn nguy gây sụt trượt Sụt trượt xảy phá vỡ trạng thái tự nhiên vốn có mái dốc đào đắp taluy ảnh hưởng đến an toàn lao động, chi phí thi công, khả lưu thông, hiệu khai thác công trình… Trên công trình này, hàng năm Nhà nước hàng tỉ đồng cho công tác “bền vững hóa”, “kiên cố hóa” sở giải pháp xử lý bề mặt taluy hiệu không cao, đặc biệt vào mùa mưa lũ Để nâng cao khả ổn định mái dốc taluy công trình đường đòi hỏi phải có giải pháp công nghệ nhằm giữ ổn định bề mặt mái dốc taluy đồng thời chống trượt vấn đề cần thiết ổn định taluy đường Chương 2: GIỚI THIỆU VẬT LIỆU NEOWEB VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG 2.1 Bản chất vật liệu lịch sử phát triển vật liệu Neoweb 2.2 Cấu tạo phân loại vật liệu 2.3 Các ứng dụng vật liệu Neoweb xây dựng 2.4 Các dự án ứng dụng vật liệu Neoweb tiến hành Việt Nam 2.5 Kết luận chương 2.1 Bản chất vật liệu lịch sử phát triển vật liệu Neoweb 2.1.1 Bản chất vật liệu Neoweb hệ thống gia cố đất có cấu tạo mạng lưới ô ngăn hình mạng dạng tổ ong đục lỗ tạo nhám Neoweb bao gồm dải Polyethylene tỷ trọng cao, trọng lượng nhẹ, liên kết với để tạo thành ma trận ba chiều dạng tổ ong lấp đầy đất, cát, đá, bê tông…làm tăng khả chịu lực ône định công trình 2.1.2 Lịch sử phát triển vật liệu Neoweb Ban đầu, Neoweb nghiên cứu phát triển từ thập niên 1970 kỹ sư thuộc Bộ quốc phòng Hoa Kỳ để tìm giải pháp làm đường cho xe quân qua vùng đất yếu cát biển với yêu cầu thi công nhanh, khả vượt tải lớn hiệu Đến thập niên 1990, Bộ quốc phòng Hoa Kỳ chuyển giao công nghệ cho Tập Đoàn Toàn Cầu PRS- Israel để phát triển, sảm xuất thương mại hóa vào công trình dân sự, hạ tầng giao thông 3.1.3 Tính toán thiết kế FS = Hệ số an toàn chống trượt: ∑ Lucgiu ≥ 1, ∑ Lucgaytruot 3.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu kỹ thuật thi công Bảng 3-1: Thuộc tính lý - độ cứng cường độ ST T Chỉ tiêu Ngắn hạn ( Cường độ đàn hồi) Sức kháng dài hạn tính tới biến dạng chảy( Bao gồm từ biến) ● Cường độ cho phép thiết kế ( 50 năm) ● Hệ số giảm từ biến ( biến dạng) ( 50 năm) Miêu tả > 19.5 >7.2 750 >650 >550 >300 Đơn vị Mpa Phương pháp thí nghiệm ISO 6721-1 ASTM E2254 (DMA) 3.3 Tính toán áp dụng Neoweb xử lý ổn định mái taluy đoạn tuyến cụ thể 3.3.1 Giới thiệu công trình Tên công trình: khắc phục hậu bão , lụt, đảm bảo giao thông bước 1, đợt năm 3013 tuyến đường ĐT.258, tỉnh Bắc Kạn 3.3.2 Chọn địa điểm xử lý: Thiết kế vật liệu Neoweb từ lý trình Km41+72.65- Km41+92.45 Tại khu vực mái ta luy dương có tượng ổn định đất, đá có cường độ lực dính góc nội ma sát nhỏ c = 9.3 kN / m ; ϕ = 20.5 ; γ = 17.8 kN / m ( ) 3.3.3 Kiểm toán ổn định mái dốc Căn vào địa hình, O O η O O chọn sơ độ nghiêng O O mái dốc 1:1.5 chiều β cao mái ta luy 5,5m β Tìm hệ số ổn định nhỏ h β mái ta luy theo W.Fellenius Với độ h nghiêng mái dốc 1:1,5 tra bảng β = 33.690 ; β1 = 260 ; β = 350 2 4,5h Ứng với bán kính cung trượt xác định hệ số ổn định lập bảng sau: Khoảng cách từ tâm tới đỉnh (m) Bán kính (m) Hệ số ổn định 11.6 12.04 1.3 11.8 12.17 1.29 12 12.31 1.28 12.2 12.44 1.28 12.4 12.57 1.27 12.6 12.71 1.26 12.8 12.84 1.26 13 12.98 1.25 13.2 13.13 1.25 13.4 13.27 1.25 13.6 13.42 1.25 13.8 13.56 1.26 14 13.71 1.26 14.2 13.85 1.27 14.4 14.01 1.27 14.6 14.16 1.28 14.8 14.31 1.29 15 14.46 1.3 3.3.4 Tính toán thiết kế Neoweb bảo vệ mái taluy Vật liệu Neoweb: NeowebTM PRS 445-100_Thành ô đục lỗ tạo nhám màu nâu, chiều cao ô ngăn 100mm, khoảng cách mối nối hàn 445mm Chọn vật liệu chèn lấp Neoweb đất trồng địa phương có: c = 2.2kN / m ; ϕ = 220 ; γ = 16.5kN / m3 Xác định lực gây trượt Lực gây trượt bao gồm trọng lượng lớp Neoweb chèn lấp vật liệu lớp đất phủ bề mặt Tính toán cho 1m bề rộng mái taluy sau: Chiều dài mái taluy: Lslp = H = 5.5 = 9.92m sin β sin 33.69 Trọng lượng lớp Neoweb chèn lấp lớp phủ bề mặt: Tổng tải mái taluy: Wg trọng = Lslpγ i ( D + Zmặt t ) = 9.92*16.5* ( 0.1 + 0.02 ) = 19.64kN / m Thành phần lực vuông góc với mái taluy: qT = q * Lslp = 0kN / m (LựcNgây trượt): = W + q c os β = 19.64 + c os33.69 = 16.34kN / m ( ) ( ) a g T Hệ số an toàn chống trượt nhỏ nhất: Ta = ( Wg + qT ) sin β = ( 19.64 + ) sin 33.690 = 10.89kN / m Lực gây trượt thiết kế là: FS sl = 1.25 Tad = Ta * FS sl = 1.25*10.89 = 13.61kN / m Tính sức kháng bề mặt tiếp xúc chống trượt Sức kháng bề mặt tiếp xúc chống trượt bao gồm lực ma sát lực dính lớp Neoweb chèn lấp vật liệu với đất mái taluy Hệ số giảm sức kháng ma sát nhỏ nhất: k1 = ( SG, NG ) Φ = Hệ số giảm sức kháng lực dính nhỏ nhất: k2 = ( SG, NG ) C = Sức kháng bề mặt tiếp chống trượt: RI = N a tan ( k1φ ) + k Lslp C = 16.34 tan ( 1*22 ) + 1*9.92* 2.2 = 28.43kN / m Kiểm tra ổn định: T = 13.61kN / m < R = 28.43kN / m ad I Hệ số an toàn: 28.43 FS sl = = 2.61 > 1.25 10.89 Vậy bố trí hệ thống cọc neo Kết cấu Neoweb bảo vệ mái taluy ổn định 3.4 Kết luận chương Gia cố taluy- mái dốc “Xanh” có ưu điểm: - Kết cấu nhẹ, ổn định liên kết thành hệ thống liên tục đảm bảo ổn định chống xói lở mái dốc - Với khả thoát nước theo phương, Neoweb làm tăng cường khả thấm hạn chế thủy lực tĩnh - Tính toán thiết kế Neoweb tính ổn định mái dốc - Thi công nhanh, đơn giản không yêu cầu thiết bị đặc biệt - Tận dụng vật liệu chỗ vật liệu địa phương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1) Các kết nghiên cứu - Kết nghiên cứu tổng quan lý thuyết: + Bản chất vật liệu lịch sử phát triển vật liệu Neoweb + Cấu tạo phân loại vật liệu Neoweb + Phương pháp tính toán thiết kế + Tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu kỹ thuật thi công - Kết nghiên cứu công nghệ Neoweb khả ứng dụng xây dựng công trình giao thông: + Tăng cường sức chịu tải cho móng đường cấp cao + Làm lớp mặt cho đường cấp thấp đường cấp phối + Tăng ổn định cho đường qua vùng đất yếu + Tăng cường sức chịu tải cho móng đường sắt + Tăng cường sức chịu tải cho kết cấu móng băng tường chắn + Làm tường chắn giữ đất + Bảo vệ taluy mái dốc chống sạt lở… 1) Các kết nghiên cứu - Các ứng dụng công nghệ Neoweb: + Xây dựng kết cấu áo đường ô tô, gia cố đường sắt, gia cố sân bay, sân kho hay móng nông đất yếu v.v… + Gia cố hệ thống kênh mương, mái đê bờ kè v.v… + Bảo vệ mái dốc chống sạt lở xây dựng tường chắn đất v.v… + Gia cố xây dựng hồ chứa nước v.v… - Nguyên lý tính toán thiết kế: + Mái taluy gia cố bảo vệ hệ thống Neoweb ốp mái để chống xói bề mặt tạo điều kiện trồng cỏ để khôi phục cảnh quan môi trường đảm bảo độ thẩm mỹ công trình + Phần tính toán thiết kế đề cập đến phân tích ổn định chống trượt bề mặt hệ thống Neoweb ốp mái ổn định điều kiện thoát nước - Kết tính toán thu được: Tính toán ổn định trượt toàn khối Neoweb bảo vệ mái dốc với hệ số an toàn chống trượt cho phép quy định FOSSL ≥ 1,2 2)Kết luận kiến nghị Để áp dụng Neoweb giải pháp chống trượt taluy đường, với chức Neoweb cốt tường chắn đất Về mặt cấu tạo: Hệ thống Neoweb hệ thống ô ngăn hình mạng dạng tổ ong đục lỗ tạo nhám tạo từ hỗn hợp gồm nhiều polyme xếp cách đồng chèn lấp vật liệu, kết cấu liên hợp địa kỹ thuật bao gồm vách ngăn vật liệu tạo ra, với đặc tính – lý địa kỹ thuật tăng cường Về phương pháp tính: Tính toán thiết kế phải tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054-98 tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô cao tốc TCVN 5729-97 Ngoài dùng Neoweb với chức bảo vệ mái dốc phải tính toán thêm vấn đề sau: -Tính toán ổn định công trình: Tính toán ổn định trượt toàn khối Neoweb bảo vệ mái dốc với hệ số an toàn chống trượt cho phép quy định FOSSL ≥ 1,2 - Tính toán ổn vật liệu chèn lấp ô ngăn Neoweb tác động dòng chảy Vật liệu chèn lấp phải có góc ma sát đạt yêu cầu: - Tính toán lựa chọn loại Neoweb Về công nghệ thi công: - Thiết kế trước sơ đồ trải Neoweb ghim nối Neoweb theo nguyên tắc tổng chiều dài nối ngắn - Chuẩn bị mặt trước trải Neoweb - Đóng cọc định vị - Trải nối Neoweb - Đắp Neoweb - Thi công đường cong Phương phương gia cố taluy ô ngăn hình mạng Neoweb có khả chống sạt lở bề mặt mái dốc, kết cấu nhẹ, tính toán thiết kế đơn giản, sử dụng nguồn vật liệu địa phương, tạo mái dốc “XANH” thân thiện với môi trường, phù hợp với địa hình đồi núi cao, vùng sâu, vùng xa hay khu vực có bề mặt bị xói lở TÔI XIN CHÂN THÀNH CÁM ƠN CÁC THẦY, CÔ GIÁO VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE VÀ ĐÓNG GÓP Ý CHO TÔI! ... tác “bền vững hóa”, “kiên cố hóa” sở giải pháp xử lý bề mặt taluy hiệu không cao, đặc biệt vào mùa mưa lũ Để nâng cao khả ổn định mái dốc taluy công trình đường đòi hỏi phải có giải pháp công... dốc Neoweb- Mê Linh, Hà Nội 2.4.4 Dự án gia cố mái kênh tưới - Phú Thọ 2.4.5 Dự án tường chắn bảo vệ mái dốc NeowebTapao, Bình Thuận 2.5 Kết luận chương Trong gia cố taluy đường với phương án... STT Chỉ tiêu Khoảng cách mối nối ( ± 2.5%) PRS 356 PRS 445 PRS 660 PRS 712 356 445 660 712 Chiều cao Kích thước ô căng ( ± 3%) Số ô /m2 Kích thước tiêu chuẩn căng ( ± 3%) 2.7x7.4 Diện tích căng