Khảo sát mối tương quan giữa hai phương pháp xác định sức chống cắt của đất cắt cánh (VST) – nén ba trục (UU)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƢỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐỊA CHẤT VÀ KHỐNG SẢN BỘ MƠN ĐỊA KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA HAI PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT CỦA ĐẤT : CẮT CÁNH (VST) – NÉN BA TRỤC (UU) SVTH: Phùng Quế Hƣơng GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Hoa Hồ Chí Minh, 2018 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô khoa Địa Chất –Khống Sản nói riêng, trường đại học Tài Ngun Mơi Trường nói chung Giúp em củng cố hồn thiện kiến thức kĩ thân ngành học suốt bốn năm rưỡi qua ThS Nguyễn Thị Thanh Hoa, môn Địa Kỹ Thuật, khoa Địa Chất-Khoáng Sản, trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường TPHCM, hướng dẫn dạy tận tình giúp em hồn thiện đồ án Em khơng hồn thành đồ án khơng có giúp đỡ KS Phạm Kim Tuần, anh chị kỹ sư công ty Thế Giới Kỹ Thuật suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp, tạo điều kiện thuận lợi cho em tìm hiểu cơng việc thực tế công ty cung cấp số liệu để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em cố gắng hoàn thành đồ án cách tốt nhất, nhiên đồ án tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy cơ, bạn bè bạn đọc báo cáo chia sẻ góp ý để lấp đầy khuyết điểm giúp cho đồ án hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn Tp.HCM, tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực Phùng Quế Hương MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .2 MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1 Các nghiên cứu nước 1.1.2 Các nghiên cứu nước 1.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN – ĐỘNG LỰC CƠNG TRÌNH KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 1.2.2 Đặc điểm khí hậu 1.2.3 Đặc điểm thủy văn 1.3 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.3.1 Khái niệm sức chống cắt đất 1.3.2 Các thông số sức chống cắt CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP VÀ THAM KHẢO TÀI LIỆU .14 2.2 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XỬ LÝ SỐ LIỆU 15 2.3 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC PHẦN MỀM TIN HỌC ỨNG DỤNG 15 ii 2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP HỒI QUY TUYẾN TÍNH 15 2.5 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT 18 2.5.1 Phương pháp thí nghiệm cắt cánh (VST) .18 2.5.2 Phương pháp thí nghiệm nén ba trục (UU) 19 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 3.1 KẾT QUẢ 22 3.1.1 Đặc điểm đát khu vực 22 3.1.2 Quy mô dự án 23 3.1.3 Khảo sát mối tương quan kết thí nghiệm cắt cánh – nén ba trục .24 3.2 THẢO LUẬN 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC 35 iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VST: thí nghiệm cắt cánh UU: thí nghiệm nén ba trục khơng cố két, khơng nước Su: giá trị sức chống cắt, đơn vị kPa LKR-: lỗ khoan tuyến đường LKC-: lỗ khoan cầu ĐCCT: địa chất công trình iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Trị số R đánh giá mức độ quan hệ đại lượng X Y .17 Bảng 2.2 Phân loại độ nhạy đất theo thí nghiệm cắt cánh 19 Bảng 3.1 Các tiêu lý lớp đất tuyến R1 22 Bảng 3.2 Các tiêu lý lớp đất tuyến R2 23 Bảng 3.3 Tổng hợp giá trị Su thí nghiệm cắt cánh (VST) nén ba trục khơng nước khơng cố kết (UU) tuyến R1 25 Bảng 3.4 Kiểm định lại kết VST từ phương trình tương quan VST UU tuyến R2 29 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mặt tổng thể quy hoạch khu đô thị Thủ Thiêm .5 Hình 1.2 Các kiểu phá hoại cắt chủ yếu .9 Hình 1.3 Trạng thái ứng suất thời điểm phá hủy .10 Hình 1.4 Vòng tròn Mohr số loại đất 11 Hình 1.5 Quan hệ ứng suất biến dạng đất trạng thái rời chặt 13 Hình 2.1 Các biểu đồ mơ hình hồi quy tuyến tính phi tuyến tính 16 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí dự án 24 Hình 3.2 Tương quan Su theo kết thí nghiệm VST UU tuyến R1 26 Hình 3.3 Biểu đồ quan hệ Su với độ sâu từ kết thí nghiệm 28 Hình 3.4 Giá trị Su thí nghiệm UU VST tuyến R1 .28 Bảng 3.4 Kiểm định lại kết VST từ phương trình tương quan VST UU tuyến R2 29 Hình 3.5 Biểu đồ giá trị Su (VST) với độ sâu từ kết bảng 3.5 30 Hình 3.6 Biểu đồ chênh lệch giá trị Su (VST) tính từ phương trình tương quan thí nghiệm từ kết bảng 3.5 31 vi TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài đồ án : “Khảo sát mối tương quan hai phương pháp xác định sức chống cắt đất : cắt cánh (VST) – nén ba trục (UU)” Nội dung: giới thiệu tổng quan đất yếu khu vực khảo sát sức chống cắt đất, thí nghiệm xác định sức chống cắt, thiết lập mối tương quan dựa vào kết thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết khơng nước (UU) thí nghiệm cắt cánh trường để xác định sức chống cắt (VST) Từ đó, đánh giá sơ sức chống cắt khơng nước khu vực lân cận trước tiến hành thí nghiệm Nội dung đồ án gồm: Chương 1: tổng quan tài liệu, giới thiệu khu vực nghiên cứu khu đô thị Thủ Thiêm, Quận Thành phố Hồ Chí Minh, khái niệm thơng số sức chống cắt đất Chương 2: sử dụng phương pháp thu thập tham khảo tài liệu tổng hợp xử lý số liệu phần mềm tin học ứng dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để khảo sát đánh giá mối tương quan sức chống cắt hai thí nghiệm cắt cánh (VST) ba trục (UU) Chương 3: tổng hợp số liệu sức chống cắt từ hai thí nghiệm cắt cánh (VST) nén ba trục (UU) từ cơng trình xây dựng bốn tuyến đường thị Thủ Thiêm, Quận Thành phố Hồ Chí Minh, đưa phương trình tương quan Từ đó, sử dụng phương trình để thử nghiệm khu vực lân cận, nhận xét mức độ sai sót giá trị Nhìn chung, kết mơ phương trình tương quan đồ án có phần hạn chế số liệu Tuy nhiên, kết giải rõ hai thí nghiệm cắt cánh trường (VST) nén ba trục (UU) có mối tương quan với nhau, giá trị tính tốn từ phương trình tương quan đạt mức tương đối Giúp người thiết kế đánh giá sơ sức chống cắt khu vực nghiên cứu, trước tiến hành xây dựng đất MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đất loại sét yếu có diện phân bố rộng nên xây dựng, đường giao thông, nhà ở… phải tiến hành xử lý Các thông số sức chống cắt đóng vai trò quan trọng việc thiết kế xử lý, thi cơng tính tốn ổn định móng cơng trình xây dựng (dân dụng công nghiệp) đất yếu Sức chống cắt đất thực nhiều thiết bị thí nghiệm khác nhau, kết thu khác Việc thiết lập tương quan sức chống cắt khơng nước (Su) đất sét yếu theo thí nghiệm cắt cánh (VST) từ trường với kết thí nghiệm nén ba trục (UU) phòng thí nghiệm điều cần thiết Qua đó, giúp cho người thiết kế dựa vào kết thí nghiệm phòng tham khảo định hướng sơ sức chống cắt khơng nước theo thí nghiệm cắt cánh ngược lại Từ điều vừa phân tích trên, đưa đề tài “Khảo sát mối tương quan hai phương pháp xác định sức chống cắt đất : cắt cánh (VST) – nén ba trục (UU)” MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dựa vào số liệu thực tế cơng trình thiết lập mối tương quan thơng qua phương trình tuyến tính giá trị sức chống cắt hai thí nghiệm cắt cánh – nén ba trục tuyến đường R1 Trên sở đó, kiểm chứng lại mối tương quan số liệu từ khu vực lân cận tuyến đường R2 đánh giá mức độ tương quan thí nghiệm trường phòng NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu địa chất đất tuyến đường khu thị Thủ Thiêm Thu thập tham khảo tổng quan đất yếu khu vực khảo sát cách xác định sức chống cắt đất phương pháp thí nghiệm (VST, UU) Từ đó, tổng hợp xử lý giá trị sức chống cắt Su, tính tốn phương pháp hồi quy tuyến tính để đưa đánh giá kết luận cho loại đất khu vực nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Đất sét yếu khoảng từ mặt đất tới sâu từ 2-18m, sử dụng để thí nghiệm cắt cánh nén ba trục Phạm vi cơng trình áp dụng: tuyến đường khu thị Thủ Thiêm, quận Thành phố Hồ Chí Minh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thu thập tham khảo tài liệu Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu Phương pháp sử dụng phần mềm tin học ứng dụng Phương pháp tính tốn đánh giá phương pháp hồi quy tuyến tính Phương pháp thí nghiệm xác định sức chống ct (VST, UU) dự án : xây dựng tuyến đường khu đô thị thủ thiêm Bề dầy lớp (m) Độ sâu đáy lớp (m) Cao độ đáy lớp (m) Ký hiệu lớp NGƯờI MÔ Tả : Trần Quốc Vương trụ cắt lỗ khoan mực nước d­íi ®Êt : 0.0 m Y : 605150.406 tû lƯ: 1/ 200 mô tả Số búa 15 cm N1 N2 N3 Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu (m) 0.565 m X : 1191686.043 N / 30 cm cao độ lỗ khoan : toạ độ lỗ khoan : TRANG : 1/1 Đồ thị SPT 10 20 30 40 50 lỗ khoan : LKR1-12 Độ sâu (m) PH LC ĐịA §IĨM : Qn 2, TP Hå CHÝ MINH h×nh trơ lỗ khoan UD1 Sột rt ln hu c, mu xám đen, trạng thái chảy 2.00-2.50 UD2 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 1a 27.80 6.00-6.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 8.00-8.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 10.00-10.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 12.00-12.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 14.00-14.50 -30.39 30.95 UD6 UD7 UD8 0 1 16.00-16.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 18.50 18.95 0 1 18.00-18.50 20.50 20.95 0 1 20.00-20.50 22.50 22.95 0 1 22.00-22.50 24.50 24.95 0 1 24.00-24.50 26.50 26.95 0 1 28.50 28.95 10 19 28.00-28.50 13 15 28 30.00-30.50 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 3.05 UD5 16.50 16.95 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy 4a UD4 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 27.90 UD3 Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám đen, trạng thái chảy -27.34 4.00-4.50 Cát bụi, cát sét, màu xám xanh, kết cấu chặt vừa Cát bụi, cát sét, màu xám xanh, kết cấu chặt vừa 30.50 30.95 -24.25 -24.25 UD9 UD10 UD11 UD12 26.00 26.00 UD13 26.00-26.50 D1 D2 BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT PHỤ LỤC 3:BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ THÔNG THƯỜNG CỦA MẪU ĐẤT DỰ ÁN: XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG CHÍNH KHU ĐƠ THỊ THỦ THIÊM HẠNG MỤC: TUYẾN R1 e0 n G Wl Wp Ip B % % % % % Ký hiệu - Symbol Độ sệt g/cm3 Chỉ số dẻo g/cm3 Giới hạn dẻo g/cm3 Giới hạn chảy Khối lượng riêng % Độ bão hòa K.L thể tích khô gS Độ lỗ rỗng K.L thể tích ướt gK Hệ số rỗng Độ ẩm tự nhiện gW 35.2 41.8 101.2 1.41 0.70 2.582 2.689 72.9 97.2 98.3 40.7 57.6 1.05 CH 16.4 16.7 21.0 36.8 84.7 1.50 0.81 2.602 2.212 68.9 99.6 89.5 38.5 51.0 0.91 (CH)s 10 - 10.5 2.6 14.2 36.6 46.6 88.7 1.46 0.77 2.591 2.365 70.3 97.2 96.7 39.2 57.5 0.86 CH Seùt dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy UD6 12 - 12.5 5.1 9.1 37.4 48.4 83.9 1.49 0.81 2.614 2.227 69.0 98.5 89.4 36.9 52.5 0.90 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy LKR1-2 UD1 - 4.5 0.5 7.1 23.8 27.0 41.6 75.4 1.53 0.87 2.622 2.014 66.8 98.2 80.2 34.8 45.4 0.89 CH Sét dẻo, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy 1a LKR1-2 UD2 - 6.5 1.4 10.4 21.8 23.4 43.0 80.4 1.51 0.84 2.598 2.093 67.7 99.8 84.1 36.5 47.6 0.92 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy 1a LKR1-2 UD3 - 8.5 0.4 7.5 36.8 55.3 96.4 1.44 0.73 2.637 2.612 72.3 97.3 90.5 38.2 52.3 1.11 CH Sét dẻo, màu xám xanh, trạng thái chảy 1a LKR1-2 UD4 10 - 10.5 2.0 9.6 42.4 46.0 105.0 1.42 0.69 2.630 2.812 73.8 98.2 101.6 40.1 61.5 1.06 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 1a LKR1-2 UD5 12 - 12.5 2.9 6.7 38.5 51.9 101.1 1.43 0.71 2.588 2.645 72.6 98.9 98.7 37.9 60.8 1.04 CH Sét dẻo, màu xám xanh, trạng thái chảy 10 1a LKR1-3 UD1 - 4.5 5.1 20.7 31.9 42.3 88.2 1.46 0.78 2.572 2.297 69.7 98.8 89.4 38.2 51.2 0.98 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy 11 1a LKR1-3 UD2 - 6.5 2.5 15.9 32.7 48.9 79.0 1.49 0.83 2.591 2.122 68.0 96.5 85.2 35.4 49.8 0.88 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy 12 1a LKR1-3 UD3 - 8.5 3.3 9.9 36.7 50.1 90.5 1.42 0.75 2.582 2.443 71.0 95.7 83.7 36.6 47.1 1.14 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 13 1a LKR1-3 UD4 10 - 10.5 9.3 16.4 24.7 47.6 85.8 1.49 0.80 2.615 2.269 69.4 98.9 94.8 38.8 56.0 0.84 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chảy 14 1a LKR1-3 UD5 12 - 12.5 0.5 6.7 40.9 51.9 82.7 1.49 0.82 2.601 2.172 68.5 99.0 86.0 36.9 49.1 0.93 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái dẻo chaûy 15 1a LKR1-4 UD2 - 4.5 3.8 16.8 31.0 48.4 96.6 1.41 0.72 2.592 2.600 72.2 96.3 92.9 38.5 54.4 1.07 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 16 1a LKR1-4 UD3 - 6.5 10.4 7.7 24.7 48.9 105.6 1.42 0.69 2.627 2.807 73.7 98.8 100.6 41.4 59.2 1.08 (CH)s 17 1a LKR1-4 UD4 - 8.5 3.4 21.2 28.8 46.6 91.4 1.45 0.76 2.602 2.424 70.8 98.1 88.5 37.2 51.3 1.06 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, xám nâu, trạng thái chảy 18 1a LKR1-4 UD6 12 - 12.5 0.5 5.8 39.9 53.8 97.8 1.45 0.73 2.589 2.547 71.8 99.4 89.5 38.1 51.4 1.16 CH Seùt dẻo, màu xám xanh, trạng thái chảy 19 1a LKR1-4 UD8 16 - 16.5 1.3 10.3 33.4 55.0 98.0 1.43 0.72 2.594 2.603 72.3 97.7 92.3 39.4 52.9 1.11 CH Sét dẻo, màu xám xanh, trạng thái chảy 20 1a LKR1-5 UD1 - 2.5 3.7 13.2 32.1 51.0 110.8 1.38 0.65 2.585 2.977 74.9 96.2 108.1 42.5 65.6 1.04 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 21 1a LKR1-5 UD3 - 6.5 2.7 15.1 26.6 55.6 99.8 1.43 0.72 2.607 2.621 72.4 99.3 95.7 39.1 56.6 1.07 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 22 1a LKR1-5 UD4 - 8.5 4.6 14.2 35.9 45.3 108.2 1.39 0.67 2.633 2.930 74.6 97.2 100.9 41.2 59.7 1.12 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 23 1a LKR1-5 UD6 12 - 12.5 0.9 13.3 44.0 41.8 99.4 1.44 0.72 2.614 2.631 72.5 98.8 95.7 38.3 57.4 1.06 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy 24 1a LKR1-5 UD7 14 - 14.5 2.8 11.3 32.9 53.0 102.3 1.41 0.70 2.602 2.717 73.1 98.0 99.6 40.8 58.8 1.05 CH Sét dẻo lẫn hữu cơ, màu xám xanh, trạng thái chảy LKR1-1 UD2 - 4.5 1a LKR1-1 UD3 - 6.5 1a LKR1-1 UD5 1a LKR1-1 1a 0.60 - 2.0 18.0 1a 2.0 - 5.0 5.0 5.0 - 10.0