Nghiên cứu rung chấn do hoạt động thi công cọc trong xây dựng công trình giao thông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THANH TÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO HOẠT ĐỘNG THI CƠNG CỌC TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số: 8.58.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đà Nẵng- Năm 2018 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN LAN Phản biện 1: TS Đặng Việt Dũng Phản biện 2: TS Cao Văn Lâm Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 25 tháng 11 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Xây dựng cầu đường, Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tỉnh Quảng Ngãi thuộc khu vực duyên hải miền trung, vùng đất ven biển, đất phù sa bồi đắp, có địa chất đa dạng Trong năm gần đây, với quan tâm Trung ương, tỉnh Quảng Ngãi ngày đầu tư phát triển sở hạ tầng Hoạt động thi công cọc xây dựng giao thơng đóng cọc, khoan cọc nhồi, giã đá lổ khoan cọc nhồi, rút ống vách thép, rung cọc ván, , gây sóng lan truyền đất lớn Nếu cường độ sóng lan truyền lớn ảnh hưởng đến môi trường sống cơng trình lân cận khu vực thi cơng Thực tế nhiều dự án thi công xây dựng địa bàn tỉnh Quảng ngãi có xảy tranh chấp người dân chủ dự án vấn đề thi cơng gây rung chấn Một số dự án có tranh chấp lớn dẫn đến người dân ngăn cản không cho nhà thầu thi công, dẫn đến nguy an ninh trật tự tiến độ thi công dự án kéo dài Trong giới hạn luận văn thạc sỹ ứng dụng, với mục đích nghiên cứu tìm hiểu vấn đề rung chấn hoạt động thi công cọc ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, học viên chọn đề tài “nghiên cứu quy luật lan truyền sóng đất hoạt động thi công cọc xây dựng cơng trình giao thơng” cần thiết Kết nghiên cứu ứng dụng để xác định bán kính ảnh hưởng rung chấn thi cơng cọc đến cơng trình lân cận địa bàn tỉnh Quảng Ngãi với vùng địa chất tính chất nguồn rung tương tự Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu sở l thuyết lan truyền sóng chấn động nguồn gây rung đất - Thực nghiệm xác định qui luật lan truyền sóng đất hoạt động thi cơng cọc đóng địa àn tỉnh Quảng Ngãi, t xác định án ính ảnh hưởng đến cơng trình lân cận Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Quy luật lan truyền sóng hoạt động đóng cọc gây - Phạm vi nghiên cứu: Xác định quy luật lan truyền sóng đất hoạt động đóng cọc nhằm xác định phạm vi, bán kính ảnh hưởng đến cơng trình lân cận Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phân tích lý thuyết thực nghiệm kiểm chứng Kết dự kiến Kết nghiên cứu dự kiến giúp cho người thiết kế thi công xây dựng dự áo phạm vi ảnh hưởng chấn động rung chấn thi cơng cọc đến cơng trình lân cận địa bàn tỉnh Quảng Ngãi với vùng địa chất tính chất nguồn rung tương tự Chương TỔNG QU N V N TRU N S NG TRONG N N ĐẤT DO THI C NG CỌC 1.1 Tổng quan an tru ền s ng đất hoạt đ ng thi c ng dựng ảnh hưởng đến c ng tr nh n cận Nhiều hoạt động thi công xây dựng hạ cọc, đầm chặt đường, nổ mìn phá đá đường, gây rung chấn lan truyền tác động đến cơng trình lân cận Nếu cường độ nguồn rung lớn, gây vận tốc rung chất điểm lớn làm hư hỏng cơng trình xung quanh Trong năm qua, hoạt động thi công xây dựng dự án nói chung dự án cơng trình giao thơng nói riêng gây rung chấn làm nứt nhà dân cơng trình lân cận khu vực dự án, ảnh hưởng đến môi trường sống người dân 1.2 Các loại sóng lan truyền đất Sóng phát t tâm rung động theo hướng giảm dần hi xa tâm rung động Sóng bao gồm sóng khối sóng bề mặt - Sóng khối phân làm hai loại: Sóng dọc P sóng cắt S (Hình 1.3) Sóng dọc P gây co dãn môi trường, hạt dao động theo phương truyền sóng có khả truyền qua đá cứng granit lẫn chất lỏng dung nham núi lửa nước biển Sóng cắt S gây chuyển động hông làm thay đổi thể tích mơi trường, hạt dao động mặt phẳng thẳng góc với phương truyền sóng Sóng cắt phân biệt sóng cắt thẳng đứng SV sóng cắt nằm ngang SH Sóng cắt khơng thể lan truyền mơi trường lỏng khí mơi trường khơng có khả chịu ứng suất cắt Mỗi loại sóng có vận tốc đặc trưng riêng Vận tốc sóng dọc lớn vận tốc sóng cắt Chính nhờ hiệu ứng dựa đo đạc dao động mặt đất trạm đo địa chấn khác đánh giá vị trí chấn tâm (focus) chấn tiêu (epicenter) trận động đất Hình 1.3 Biến dạng đất sóng khối a) Sóng dọc P b) Sóng cắt S - Sóng lên tới bề mặt, ảnh hưởng bề mặt cấu tạo phân lớp lớp vỏ trái đất xuất sóng bề mặt bao gồm sóng Rayleigh (sóng dọc) sóng Love (sóng cắt) - Sóng Rayleigh làm cho chất điểm chuyển động theo quỹ đạo hình elip mặt phẳng thẳng đứng song song với hướng truyền sóng (Hình 1.4) - Sóng Love sóng cắt S hơng có thành phần thẳng đứng SV, làm cho chất điểm chuyển động mặt phẳng nằm ngang song song với mặt đất, vuông góc với hướng truyền sóng Có nhiều tác giả ngồi nước nghiên cứu lan truyền sóng đất hoạt động thi công xây dựng thể [10][21] Một số tác giả nước nghiên cứu lan truyền sóng đất thi công cọc, thi công lu đường, nổ mìn phá đá [4]-[9] 1.3 Các qui định giới hạn mức đ rung chấn cơng trình lân cận Trên giới, nhiều quốc gia xây dựng qui định “giới hạn mức đ rung chấn cơng trình lân cận”, có nhiều tiêu chuẩn ban hành thiết lập mức rung giới hạn để không ảnh hưởng đến người cơng trình lân cận như: - BS 6472-1:2008 QCVN 27:2010/BTNMT - Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 7378: 2004 Rung động chấn động - Rung động cơng trình – Mức rung giới hạn phương pháp đánh giá - Tiêu chuẩn Đức: DIN 4150 - 3:1999 “Dao động kết cấu, phần - Ảnh hưởng dao động lên kết cấu”; - Tiêu chuẩn Anh quốc: BS 7385-2:1993 “Đánh giá đo đạc dao động cơng trình, phần - Hướng dẫn đánh giá mức hư hỏng dao động đất”; - Tiêu chuẩn Thụy Điển: VSS - SN640-321a:1992 - Ảnh hưởng dao động lên cơng trình xây dựng 1.4 Kết luận chương T phân tích nêu cho thấy việc xác định ảnh hưởng rung động lên cơng trình lân cận nhiều nước giới nghiên cứu có Việt Nam an hành nhiều tiêu chuẩn quy định Tuy nhiên, đặc tính nguồn rung hác điều kiện địa chất vùng miền khác nên việc “ ghiên cứu rung chấn hoạt động thi cơng cọc dựng cơng trình giao thông” cần thiết Kết nghiên cứu xác định phạm vi ảnh hưởng rung chấn, đánh giá định biện pháp thi công phù hợp với t ng dự án Đồng thời kết nghiên cứu áp dụng dự án tương tự hác địa bàn tỉnh C SỞ Chương THU T PH N T CH N TRU DO THI C NG CỌC N S NG 2.1 Cơ sở thu ết 2.1.1 Phương trình vi ph n phân tố ứng suất môi trường không gian đàn hồi Đối với vật thể án hông gian đàn hồi mặt tự người ta phát hai loại sóng Tùy theo phương chuyển động hạt, ta có sóng mặt Rayleigh sóng Love Các sóng giảm nhanh theo chiều sâu Tốc độ lan truyền sóng é sóng ngang Hao tán lượng xảy chậm sóng dọc Sự khác hai loại sóng chổ, sóng Rayleigh, hạt chuyển động vng góc với hướng lan truyền sóng, hướng vng góc với mặt tự do, tương tự sóng hấp dẫn mặt chất lỏng Còn hạt sóng Love chuyển động vng góc với phương truyền sóng lại song song với mặt tự Sóng thường xuất lớp mà mặt tiếp xúc với bán khơng gian có mật độ khác khơng, mặt ia án hơng gian coi hơng có khối lượng (ví dụ lớp đệm mặt đất) Nghiên cứu sóng mặt có nghĩa lớn thực tế, tính tốn cơng trình mặt đất Sóng dọc, sóng ngang truyền t trung tâm ích động, cường độ giảm nhanh, hi sóng mặt lan truyền theo mặt đất xa Các cơng trình xa tâm chấn động thực chất chịu ảnh hưởng sóng mặt Các nguồn ích thích dao động cơng nghiệp giao thơng sóng mặt mà ảnh hưởng đến vùng lân cận đáng ể Ban đầu ta xét thành phần phương trình cân ằng phân tố ứng suất hơng gian đàn hồi: u, v, w thành phần chuyển vị phân tố;  khối lượng riêng phân tố chính, chuyển vị u, v, w phần tố  2u  v  w , , gia tốc t t t Phương trình cân ằng phân tố theo lý thuyết đàn hồi có dạng:  2u  x  yx  zx    X t x y z  v  xy  y  zy     Y t x y z  w  xz  yz  z     Z t x y z  (2-1) 2.1.2 Mối quan hệ biên độ khoảng cách đến nguồn rung phân tố mơi trường bán đàn hồi Phương trình iên độ dao động đất  Pv  (2  k  2 ) q0  J1 (r )d  2 0 F () (2-25)  P k 2 w0   v  J (r )d  2 F () (2-26) Trên công thức xác định iên độ dao động bề mặt đất dựa lực đơn tác dụng theo phương thẳng đứng Để áp dụng cho lực, hệ lực khác cần có điều kiện biên khác phù hợp để giải vấn đề toán 2.2 Áp dụng giải toán vi phân lan truyền sóng Tốc độ tru ền sóng Tốc độ lan truyền sóng dọc (P) sóng ngang (S) môi trường hông gian án đàn hồi xác định thông qua công thức: CP  L  2  (2-27)   (2-28) CS  Trong đó, L  số Lame,  khối lượng riêng Hằng số Lame có quan hệ sau: L  E (1   )(1  ) (2-29) E 2(1  ) (2-30)  đó, ν tỷ số Poisson E mô đun đàn hồi Hằng số Lame thứ hai, μ, xác định mô đun trượt cắt, thường gọi G Tốc độ sóng sóng S, cS, chậm so với sóng P, cP, mối quan hệ hai phụ thuộc vào tỉ số Poisson; Sóng P S xuất phát t giả thiết môi trường vô hạn đàn hồi Trong môi trường hác môi trường hữu hạn bán khơng gian, sóng Rayleigh xuất mặt phân chia hai mơi trường, có chuyển động hình elip Các sóng Rayleigh chậm so với sóng cắt có mối quan hệ tốc độ sóng phụ thuộc vào tỷ số Poisson; xem Bảng 3.2 Sự khác biệt tốc độ sóng tăng dần với gia tăng tỷ lệ Poisson Tốc độ sóng sóng Rayleigh, cR, xác định sở sau (2-31) V  8V  (16  24)V  16(1   )  Bước sóng khoảng cách mà hình dạng sóng lặp lại nó, mối quan hệ tốc độ sóng, c, ước sóng λw sau:   2 c  (2-32) đó,  tần số góc 2.3 Sự suy giảm biên đ sóng tiêu hao ượng Phương trình xác định phụ thuộc iên độ sóng vào khoảng cách sau Ar  A0  r0  e ( r  r0 ) r Trong đó: - Ar iên độ dao động tương ứng khoảng cách r (2-34) 10  W ppv  k    r  x (2-35) Trong đó: ppv = Vận tốc lớn chất điểm W = Năng lượng nguồn r = Khoảng cách t điểm xét đến nguồn rung k = Hằng số tỷ lệ xác định t thực nghiệm x = Chỉ số xác định t thực nghiệm Các giá trị W, k x phụ thuộc vào mơ hình lựa chọn để tính tốn, điều kiện khác địa chất, lượng nguồn gây rung cho giá trị số thực nghiệm khác Hai mơ hình tính tốn tác động sóng mặt Rayleigh đến cơng trình mặt đất giới thiệu chương II 2.4 Phân tích lan truyền sóng dựa phương pháp PTHH 2.4.1 Giới thiệu Midas GTS NX 2.4.2 Phương pháp phần tử hữu hạn phân tích lịch sử thời gian 2.4.3 Ví dụ mơ hình hóa phân tích rung chấn đóng cọc 2.4.3.2 Giới thiệu Ví dụ trình bày cách xây dựng mơ hình phân tích kết cấu đất đặc trưng chịu tác dụng tải trọng rung Các vấn đề trọng tâm là: - Mơ hình hóa địa hình địa chất; - Khai báo vật liệu, tải trọng động; - Hàm tải trọng theo thời gian; tải trọng di động; - Xem xét giá trị vận tốc dao động điểm 2.4.3.2 Số liệu tính tốn a Sơ đồ mặt cắt ngang Mặt cắt địa chất tham khảo t trình thực nghiệm, tác giả đo đạc địa hình thực tế, mơ trước tiến hành thực nghiệm trường b Vật liệu Các loại vật liệu mặt cắt ngang bao gồm: sét vàng nâu, mềm dẻo; cát nhỏ xám nâu, kết cấu chặt; bùn sét kẹp cát, xám 11 nâu, chảy dẻo; lớp kẹp cát nhỏ; cấp phối đá dăm 2x4; nước c Tải trọng động Hàm tải trọng động theo thời gian có lực rung lớn 180kN d Khai báo vật liệu e Xây dựng mơ hình Việc xây dụng mơ hình dựa thơng số, ích thước đo thực tế phù hợp với giả định đưa tác giả tốn mơ hình số Hình 2.4 Mơ cọc 3D Hình 2.5 Mơ đặt cọc lên địa hình f Chạy chương trình xác định tham số Trường hợp thực ước phân tích chạy chương trình, việc lựa chọn điều kiện biên, tải trọng t ng giai đoạn phân tích quan trọng nhằm cho ết mà giai đoạn mơ u cầu, q trình xác định tham số đất nền, yếu tố điều kiện iên xét để thực phân tích 12 Sau thực chạy phân tích tham số đất nền, hiển thị hình dưới, xét cột Period để lấy tham số, thiết lập q trình mơ hình gán tải trọng Hình 2.7 Xác định tham số địa chất g Gán tải trọng Tải trọng khai báo dựa số liệu thực tế búa đóng cọc, lực búa, chu kỳ rơi úa thiết lập thành hàm tải trọng theo thời gian Sau khai báo hàm tải trọng, tiến hành gán tải trọng lên đầu cọc Hình 2.8 Gán tải trọng động vào đầu cọc h Nhập tham số đất cài đặt mẫu phân tích Tham số đất nhập vào q trình phân tích mơ hình khai báo tải trọng, chức hai áo 13 tham số chu kỳ dao động tắt dần q trình chạy mơ hình tính tốn có tải trọng động, hệ số Damping lấy 0.05 Hình 2.9 Gán tải trọng động vào đầu cọc Cài đặt thời gian, tốc độ đọc chu kỳ lấy mẫu Hình 2.10 Cài đặt thời gian chu kỳ lấy mẫu i Chạy chương trình lấy kết mơ Sau mơ hoạt động đóng cọc t thơng số mà công tác đo đạc thực nghiệm cung cấp, nhóm tác giả đưa ết giá trị vận tốc lớn sau: Bảng 2.4 Kết mô phần mềm Điểm Điểm Điểm Phương đo Tần số (60 m) (80 m) (100 m) Đứng Vz 2.95 1.52 1.22 6.1 Bán kính Vr 4.50 3.44 2.98 14 Tổng Vt 5.38 3.76 3.22 - Giá trị tần số lấy trực tiếp t Midas GTS trình xuất kết - Vẽ đồ thị phi tuyến qua điểm, ta có biểu đồ quan hệ vận tốc bán kính V-R tương quan tải, điều kiện ình thường điều kiện có biện pháp giảm chấn, đưa phương trình đánh giá suy giảm rung chấn Hình 2.12 Xác định đường cong suy giảm biên độ sóng chấn động Dựa vào kết thu t Midas GTS, quy luật giảm dần giá trị vận tốc lớn theo khoảng cách lực rung lớn 18T có dạng cơng thức gần sau: ppv  338.1 R 1.016 (1) ppv = Vận tốc lớn chất điểm (mm/s) R = Khoảng cách từ điểm xét đến nguổn rung (m) 338.1; -1.016 = Các hệ số mô thực nghiệm 2.5 Kết luận chương Quy luật suy giảm vận tốc dao động theo khoảng cách theo công thức (1) phù hợp với số liệu đo Điều chứng tỏ, quy luật xác định theo công thức (1) đủ tin cậy Khoảng cách an toàn: Khoảng cách an tồn cho nhà dân khơng bị hư hỏng nứt nẻ xác định dựa vào công thức suy giảm vận tốc dao động cho t ng loại nguồn dao động khác 15 Để đảm bảo khoảng cách an tồn phòng ng a hư hại cho cơng trình, phương tiện q trình hoạt động đảm bảo khoảng cách an tồn xác định theo cơng thức đây: [R]  1.016 338.1/ ppv (2) ppv = Vận tốc lớn chất điểm (mm/s) R = Khoảng cách từ điểm xét đến nguổn rung (m) Mức độ chấn động giảm dần theo khoảng cách kể t nguồn chấn động Khi khơng có biện pháp giảm ảnh hưởng chấn động Với máy úa đóng cọc Diesel DH508-KB60 có W0= 18000 (kgf.m), giá trị vận tốc rung giới hạn Vi=3mm/s, khoảng cách an tồn tính 104.62 (m) Khoảng cách an toàn cho nhà dân không bị hư hỏng nứt nẻ xác định dựa vào công thức suy giảm vận tốc dao động (2) T công thức (2) rút được: Khi chọn vận tốc dao động an toàn cho phép mm/s, khoảng cách an tồn tính 104.62 m 16 Chương THỰC NGHI M ĐO ĐẠC N TRU THI C NG CỌC N S NG DO 3.1 ựa chọn dự án thực nghi m – hi n trường đo rung chấn – nguồn gây chấn đ ng Trong phạm vi nghiên cứu đề tài nguồn rung hoạt động đóng cọc ê tơng cốt thép ằng úa Diesel Dự án Cầu Ơng Chưa, l trình Km1+ 346, cơng trình: Đường Nghĩa Kỳ - Nghĩa Địa, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi 3.2 Đặc điểm nguồn rung Trong phạm vi nghiên cứu đề tài nguồn rung hoạt động đóng cọc ê tơng cốt thép ằng úa Diesel Dự án Cầu Ông Chưa, lý trình Km1+ 346, cơng trình: Đường Nghĩa Kỳ - Nghĩa Địa, huyện Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi Đặc tính thơng số ỹ thuật thiết ị búa đóng cọc Diesel sử dụng dự án sau: - Loại máy úa đóng cọc Diesel DH508-KB60, cọc M1C9, tổng chiều sâu đóng cọc (mũi cọc đến mặt đất tự nhiên) 48,44m * Tên thiết bị: Má búa đ ng cọc Diese - Má sở: Cần trục bánh ích + Mã hiệu: Nissha DH508 + Số chế tạo: 50401 + Nhà chế tạo: Nhật Bản + Năm chế tạo: 1984 + Tải trọng thiết ế: 22 Tấn - Búa đ ng cọc Diese + Mã hiệu: K45/KB60/M45 + Nhà chế tạo: Nhật Bản/Trung Quốc + Trọng lượng phần rơi: 4,5/6 Tấn + Tần suất đóng cọc: 39-60 lần/phút + Năng lượng xung ích: 13,5/18 T.m 17 3.3 Thiết bị đo rung chấn Thiết bị bao gồm phận tiếp nhận, xử lý số liệu đầu đo vận tốc dao động theo phương đứng phương ngang Các đầu đo dao động thiết bị nhận dao động, chuyển hố tín hiệu dao động sang tín hiệu điện Đối tượng tiếp nhận tín hiệu đầu đo dao động vận tốc dao động điểm Giải tần mà đầu đo dao động tiếp nhận - 1000 Hz ứng với vùng giá trị vận tốc dao động đo 0.01 - 500 mm/s Hình ảnh đầu đo dao động bố trí trường trình bày hình 3.4 Thực hi n thí nghi m đo rung hi n trường đ ng cọc Tại vị trí thí nghiệm, khoảng cách đầu đo đến vị trí đóng cọc 60, 80,100 m Mơ tả thí nghiệm: - Bước 1: Khảo sát địa hình, địa chất gần tương tự nơi có nhà dân sinh sống, điều kiện địa hình đo đạc cần phẳng, khơng có chướng ngại vật cản trở, khơ ráo, thoáng mát - Bước 2: Tiến hành đo xác định vị trí đặt đầu đo rung theo sơ đồ dự kiến - Bước 3: Thực đóng cọc gắn đầu chân cảm biến Tại vị trí đo dao động mặt đất, có giá sắt đường kính 3cm gắn vào đất Trên giá sắt gắn chân đầu đo dao động theo hai phương trước gắn cảm biến geophone vào điểm đo - Bước 4: Tiến hành lắp đặt cảm biến vào chân cảm biến Lắp đặt cẩn thận nhẹ nhàng tránh cảm biến bị dao động mạnh, để cảm biến nơi hô ráo, tránh ánh nắng trực tiếp, tránh nguồn nhiệt,… để cảm biến trì nhiệt độ ình thường gần 20˚C nhằm tăng tính ổn định q trình đo - Bước 5: Hai đầu đo dao động, đầu đo dao động theo phương đứng (kí hiệu V) đầu đo dao động theo phương bán kính (kí hiệu R) Các đầu đo dao động nối với phận nhận xử lí tín hiệu Kiểm tra tín hiệu trước tiến hành đo thức 18 - Bước 6: Tiến hành đo thức, kích hoạt úa đóng cọc Diezel: - Bước 7: Sau hoàn thành việc đo chấn động, thu dọn thiết bị, trả lại mặt thi công 3.5 ết đo đạc thực nghi m hi n trường Các kết đo phân tích dao động điểm đo ao gồm vận tốc dao động đo theo phương đứng phương ính suốt q trình đo hi đóng cọc T kết đo này, tiến hành cộng tác dụng phương phân tích chi tiết cho số thời điểm quan trọng hi có dao động lớn Các kết trình bày chi tiết sau 01 Má búa đ ng cọc Diesel DH508-KB60, cọc MIC9, R=60m 01 Má búa đ ng cọc Diesel DH508-KB60, cọc MIC9, R=80m 19 01 Má búa đ ng cọc Diesel DH508-KB60, cọc MIC9, R=100m 01 Má búa đ ng cọc Diesel DH508-KB60, cọc MIC9, FFT Tổng hợp tất kết đo được, xác định giá trị iên độ cực đại cho trường hợp đo Các giá trị iên độ cực đại trình bày bảng Trong bảng 2, tham số dao động trình bày bao gồm: - Vận tốc dao động lớn theo phương đứng, max Vz, mm/s; - Vận tốc dao động lớn theo phương án ính, max Vr, mm/s; - Vận tốc dao động tổng lớn nhất, Vt, mm/s, max Vt = max (Vz2 + Vr2) 0,5 Bảng 3.2 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động đo dược lớn Điểm đo Phương đo Phương đứng Vz Phương bán kính Vr Tổng Vt D1 (60m) D2 (80m) D3 (100m) 2.89 4.41 5.27 1.52 3.53 3.84 1.23 2.82 3.07 20 Trong trường hợp biện pháp giảm chấn, quy luật giảm dần giá trị lớn theo khoảng cách trình bày Hình 5.4 Các quy luật xác định theo công thức sau: ppv  2.25  (W00.5 / R)1.05 (1) ppv = Vận tốc lớn chất điểm (mm/s) R = Khoảng cách từ điểm xét đến nguổn rung (m) W = lượng xung kích lớn búa (kgf.m), W0= 18000 (kgf.m) Hình 3.8 Xác định đường cong suy giảm biên độ sóng chấn động Quy luật suy giảm vận tốc dao động theo khoảng cách theo công thức (1) phù hợp với số liệu đo Điều chứng tỏ, quy luật xác định theo công thức (1) đủ tin cậy Khoảng cách an toàn: Khoảng cách an tồn cho nhà dân khơng bị hư hỏng nứt nẻ xác định dựa vào công thức suy giảm vận tốc dao động cho t ng loại nguồn dao động khác Để đảm bảo khoảng cách an tồn phòng ng a hư hại cho cơng trình, phương tiện trình hoạt động đảm bảo khoảng cách an tồn xác định theo cơng thức đây: (2) [R]  W00.5 / (Vi / 2.25)1/1.05 ppv = Vận tốc lớn chất điểm (mm/s) R = Khoảng cách từ điểm xét đến nguổn rung (m) W = lượng xung kích lớn búa (kgf.m) 21 Với máy úa đóng cọc Diesel DH508-KB60 có W0= 18000 (kgf.m), giá trị vận tốc rung giới hạn Vi=3mm/s, khoảng cách an tồn tính 102.01 (m) 3.6 So sánh kết phân tích lý thuyết thực nghi m Kết phân tích lý thuyết quan hệ PPV (mm/s) bán ính R búa DDH508-KB60 thể hình 3.9 Hình 3.9.a Biểu đồ PPV-R phân tích lý thuyết Hình: 3.9.b biểu đồ PPV-R thực nghiệm T hai biểu đồ trên, vận tốc giới hạn Vgh=3mm/s ta có: + Bán kính ảnh hưởng phân tích mơ hình lý thuyết: 104,62 m + Bán kính ảnh hưởng phân tích thực nghiệm: 102,01 m Kết phân tích nêu dựa kỹ thuật cập nhật mơ hình PTHH để tiệm cận với kết đo để làm sở cho ngoại suy bán kính ảnh hưởng nguồn rung khác vùng dự án Khi cập nhật mơ hình PTHH thay đổi tham số đất để kết phân 22 tích tiệm cận với kết đo 3.7 Kết luận ngoại su ác định bán kính ảnh hưởng cho loại búa đ ng cọc khác Mức độ chấn động giảm dần theo khoảng cách kể t nguồn chấn động Khoảng cách an tồn cho nhà dân khơng bị hư hỏng nứt nẻ xác định dựa vào công thức suy giảm vận tốc dao động (2) T công thức (2) rút được: Khi chọn vận tốc dao động an toàn cho phép mm/s, khoảng cách an toàn tính 102.01 m Đối với loại úa đóng cọc có lượng khác nhau, t cơng thức [R]  W00.5 / (Vi / 2.25)1/1.05 ta tính tốn bán kính giới hạn dùng để ứng dụng thực tiễn theo bảng sau: Bảng 3.3 Bán kính giới hạn cho loại búa khác ST T oại búa Nước sản uất Năng ượng búa (kgf.m) Bán kính giới hạn (m) Búa đóng cọc KOBELCO K25 Nhật ản 2.500 38 Búa đóng cọc KOBELCO K45 Nhật ản 4.500 50 Búa đóng cọc DELMAG D46 Đức 4.600 51 Búa đóng cọc DELMAG D62 Đức 6.200 59 Búa đóng cọc DELMAG D100 Trung Quốc 10.000 75 Nhật ản 15.000 92 Trung Quốc 24.480 117 Nhật ản 50.000 168 Búa đóng cọc NIPPON SHARYO NH-150B Búa đóng cọc Diesel STORK HD72 Búa đóng cọc HITACHI PD100 23 K T LUẬN VÀ KI N NGHỊ Kết luận - Kết nghiên cứu cho thấy vận tốc lan truyền sóng PPV(mm/s) phụ thuộc tham số sau: Khoảng cách t điểm xét đến nguồn gây rung, đặc điểm địa chất cấu tạo nền, địa hình mặt đất, lượng đặc tính nguồn gây rung - Có thể sử dụng phần mềm phân tích địa kỹ thuật chuyên dụng dựa phương pháp PTHH (như MIDAS GTX) để mơ tốn lan truyền sóng rung động đất hoạt động thi công cọc Dạng suy giảm vận tốc lan truyền sóng lý thuyết thực nghiệm tương đối giống Tuy nhiên giá trị vận tốc quan hệ PPV-R lần phân tích chưa phù hợp với kết đo trường, cần thay đổi thử dần nhiều tham số đất để kết t mơ hình tiệm cận với kết đo (mơ hình cập nhật) - Sử dụng kỹ thuật cập nhật mô hình PTHH cho tốn mơ lan truyền sóng hạ cọc cho thấy kết phân tích mơ hình cuối kết đo phù hợp Dựa mơ hình PTHH cập nhật với số liệu đo ta ngoại suy quan hệ PPV-R với loại nguồn rung khác - T kết đo thực nghiệm vùng địa chất cụ thể, xác định hai tham số thực nghiệm quan hệ PPV (mm/s) - khoảng cách R(m), lượng úa W (phương trình số 2) T (2) tính nội suy cho loại úa có lượng hác kết bán kính ảnh hưởng bảng 3.3 Có thể sử dụng kết tính tốn bảng 3.3 xác định bán kính ảnh hưởng cho loại úa đóng cọc khác ứng với vùng địa chất tương tự vùng địa chất thực nghiệm Kiến nghị - Cần tiếp tục nghiên cứu để thu thập đầy đủ xác đặc điểm nguồn rung, quy luật lan truyền sóng t ng khu vực địa chất phù hợp nhằm đưa thống kê tổng quan, phục vụ đánh giá sơ cơng trình tương tự - Nghiên cứu đề xuất thêm nhiều biện pháp giảm chấn điều kiện thi cơng hó hăn, nhằm tránh kiểm soát rủi 24 ro, hạn chế thấp chi phí phát sinh q trình thi công xây dựng - Nghiên cứu phá hủy kết cấu rung chấn với đặc điểm nguồn rung, địa chất kết cấu nhà dân dụng nước ta - Khi lập dự án đầu tư cần dự báo phạm vi ảnh hưởng hoạt động thi cơng xây dựng gây cơng trình lân cận - Nhà nước cần an hành đầy đủ tiêu chuẩn rung chấn hoạt động thi công xây dựng gây cơng trình lân cận - Lập đồ đánh giá sơ ộ phạm vi (bán kính) ảnh hưởng cơng trình lân cận địa bàn tỉnh Quảng Ngãi nói riêng nước nói chung cho t ng loại thiết bị rung chấn - Việc đền bù thiệt hại cơng trình dân dụng bị hư hại rung chấn cần có chế, sách phù hợp, việc đánh giá phải mang tính khách quan, khoa học, đảm bảo công cho người dân đơn vị thi cơng cơng trình ... độ nguồn rung lớn, gây vận tốc rung chất điểm lớn làm hư hỏng cơng trình xung quanh Trong năm qua, hoạt động thi công xây dựng dự án nói chung dự án cơng trình giao thơng nói riêng gây rung chấn... nên việc “ ghiên cứu rung chấn hoạt động thi công cọc dựng cơng trình giao thơng” cần thi t Kết nghiên cứu xác định phạm vi ảnh hưởng rung chấn, đánh giá định biện pháp thi công phù hợp với t ng... cọc ảnh hưởng đến cơng trình lân cận, học viên chọn đề tài nghiên cứu quy luật lan truyền sóng đất hoạt động thi cơng cọc xây dựng cơng trình giao thông cần thi t Kết nghiên cứu ứng dụng để