1NHIỆM VỤ LUẬN VĂNMở đầuChương 1. Tổng quan về các giải pháp gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng .Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán trụ đất xi măng để xử lý nền đất yếu.Chương 3. ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đoạn đường dẫn vào cầu Ranh, tỉnh An Giang.Kết luận, kiến nghị
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN QUỐC VĨNH PHÚ ỨNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐỂ XỬ LÝ ĐẤT YẾU ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU CẦU RANH, TỈNH AN GIANG :Chuyên Địa Kỹ ngành Thuật Xây Dựng :Mã 60580211 số ngành LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Cán chấm nhận xét 2: TS PHẠM VĂN HÙNG Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, ngày 09 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn thạc sĩ gồm: GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ PGS TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT PGS TS VÕ NGỌC HÀ TS LÊ TRỌNG NGHĨA TS PHẠM VĂN HÙNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS LÊ ANH TUẤN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN QUỐC VĨNH PHÚ Ngày sinh : 15/01/1989 1- TÊN ĐỀ TÀI : Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Chuyên ngành MSHV : 1670172 Nơi sinh : AN GIANG Mã ngành : 60580211 Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đất yếu đoạn đường dẫn vào cầu cầu Ranh, tỉnh An Giang 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Mở đầu Chương Tổng quan giải pháp gia cố đất yếu trụ đất xi măng Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn trụ đất xi măng để xử lý đất yếu Chương ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đoạn đường dẫn vào cầu Ranh, tỉnh An Giang Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 16 tháng 02 năm 2018 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 04 tháng 12 năm 2018 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÃN: PSG.TS võ PHÁN TP HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2018 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS LÊ ANH TUẤN PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS LÊ BÁ VINH LỜI CẢM ƠN Lời học viên xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng - khoa Kỹ thuật xây dụng, truờng Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh quan tâm, truyền đạt kiến thức kinh nghiêm quý báu suốt thời gian học tập truờng giúp học viên hoàn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Võ Phán, nguời Thầy hết lòng huớng dẫn góp ý để học viên hoàn thành luận văn này, thầy tạo điều kiện, giúp đỡ học viên có môi truờng học tập thục luận văn Một lần xin gửi đến Quý Thầy Cô Gia Đình bạn bè lòng biết ơn sâu sắc, động viên học viên suốt trình thục luận văn Tuy vậy, với hạn chế số liệu nhu thời gian thục hiện, chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong đuợc sụ đóng góp ý kiến từ q Thầy, Cơ, đồng nghiệp bạn bè để luận văn thêm hoàn thiện có đóng góp vào thục tiễn Trân trọng cám ơn ! TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 12 năm 2018 Học viên Nguyễn Quốc Vĩnh Phú TÓM TẮT LUẬN VĂN Nhằm tìm hiểu chuyên sâu ứng xử nghiên cứu ứng dụng công nghệ trụ đất xi măng gia cố đuờng đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long, cụ thể tuyến đường liên tỉnh ĐT.945, tỉnh An Giang Luận văn trình thực phần tính tốn như: kiểm tra ổn định mái dốc cho cơng trình đường đất yếu, tính tốn trụ đất xi măng phương pháp giải tích phương pháp phần tử hữu hạn, từ áp dụng kết từ thí nghiệm phòng vào tính tốn cơng trình thực tế ứng dụng trụ đất xi măng tính theo quan điểm vào xử lý đất yếu tính theo quan điểm tương đương theo viện kỹ thuật Châu Á AIT, tính tốn xác định chiều dài, đường kính trụ khoảng cách trụ đất xi măng khu vực tỉnh An Giang Phương pháp phần tử hữu hạn thực luận văn thơng qua mơ hình hóa đường phần mềm Plaxis 2D; mơ hình trụ đơn nhóm trụ phần mềm Plaxis 3D với mơ hình Mohr-Coulomb Kết cho thấy tính tốn theo phương pháp giải tích cho độ lún đường dẫn vào cầu Ranh lớn 14% so với phương pháp phần tử hữu hạn ABSTRACT Aiming to examine the behaviors and application of cement deep mixing technology to ground improvement in Mekong delta, especially interdepartmental road ĐT.945, An Giang province The thesis described the calculation results of cement deep mixing piles (CDM), such as: calculation of slope stability, analytical methods, and finite element method; therefrom the purpose is to check the testing results from the laboratory and apply to realistic project The application of CDM piles for soft soil treatment is based on two points of view, equivalent background and Asian Institute of Technology (AIT), including determination of length, diameter and distance between CDM piles in the actual cfrcumstance The finite element method is implemented in this thesis by using the Plaxis 2D software, and Plaxis 3D software The results show that analytical method provided the settlement of the guiding raod adjacent to the bridge abutment much larger than 14% those from the finite element method LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công việc tơi thực hướng dẫn Thầy PGS.TS Võ Phán Các so sánh, đánh giá, kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp Hồ Chi Minh, ngấy 04 tháng 12 năm 2018 Học Viên Nguyễn Quốc Vĩnh Phú MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tinh cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Phuong pháp nghiền cứu .2 Tính khoa học thục tiễn luận văn 4.1 Tính khoa học 4.2 Tính thực tiễn Hạn chế đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐÊ xử LÝ ĐẤT YẾU 1.1 Lịch sử phát triển ứng dụng trụ đất xi măng .4 1.1.1 ửng dụng cơng nghệ trụ đất xì măng gia cố đất yếu giới 1.1.2 ửng dụng công nghệ Nam trụ đất xì măng Việt 1.2Một số hình ảnh cơng trình trụ đất xỉ măng giới Việt Nam 1.2.1 Sân bay Trà Nóc cần Thứ 1.2.2 Khách sạn Vĩnh Trung Nắng 1.2.3 Cảng Sao Mai Bến Tàu Plaza Đình 1.2.4 Cao tốc Hạ Long Phong .7 Đà Vũng -Hải 1.3 Các yếu tố đất ảnh hưởng đến cường độ trụ đất xi măng 1.4 Nguyên lý làm việc trụ đất xi măng 10 1.5 Một số liệu trụ đất xỉ măng .11 1.6 Sư đồ bố trí trụ đất xỉ măng ứng dụng trụ đất xi măng 12 1.7 Công nghệ thi công trụ đất xỉ măng 13 1.7.1 _Phương pháp thi công trộn khô (Dry Mixing) _13 1.7.2 Phương pháp thi công trộn ướt (Wet Mixing, Jet-grouting) _14 1.8 Các tiêu chí nguyên tắc xử lý đường dẫn vào cầu .17 1.8.1 _Các tiêu chí để lựa chọn giải pháp áp dụng cho cóng trình cụ thể _Y1 1.8.2 _Nguyên tắc xử lý đường dẫn vào cầu _18 1.9 Nhận xét 18 CHƯƠNG 2: SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TRỤ ĐẮT XI MĂNG ĐỂ xử LÝ ĐẮT YẾU 20 2.1 Cư sở lý thuyết tính tốn trụ đất xi măng 20 2.2 Phưưng pháp tính tốn theo quan điểm làm việc trụ 20 2.2.1 _Đánh giá ẩn định trụ đất xi măng theo trạng thái giới hạn _20 2.1.2 _Đánh giá ẩn định trụ đất xi măng theo trạng thái giới hạn _21 2.1.3 Theo quan niệm tính tốn tương đương 21 2.3 Quan niệm hỗn họp .22 2.3.1 Sức chịu tữ trụ đơn 22 2.3.2 Khả chịu lực tới hạn nhóm trụ đất xì măng 24 2.3.4 Tính tốn biến dạng .25 2.4 Cừ sở lý thuyết xử lý đất yếu đường dẫn vào cầu trụ đất xỉ măng 26 2.4.1 Tính tốn thơng số trụ đất xì măng 26 2.4.2 Ước lượng độ lún s đường dẫn sau gia cố trụ đất xì măng 27 2.5 Cư sở lý thuyết mơ hình Plaxỉs 27 2.5.1 Lịch sử phát triển 27 2.5.2 Mơ hình tính tốn PTHH _28 2.5.3 Phâ n tích, lụa chọn mơ hình để phục vụ cho mơ toán: .32 2.6 Nhận xét .32 CHƯƠNG 3: ÚNG DỤNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG ĐÊ xử LÝ ĐOẠN ĐƯỜNG DẪN VÀO CẦU RANH, TỈNH AN GIANG 34 3.1 Giới thiệu chung 34 3.1.1 Đặc điểm địa chắt đường dẫn vào cầu đất khảo Ranh 38 3.1.2 Thông sổ tiêu lý lớp sát 39 3.1.3 Đặc điểm thủy văn, địa chất thủy văn khu vực khảo sát 42 3.2 Phân tích độ lún đường dẫn vào cầu đất yếu xử lý trụ đất xỉ măng 42 3.2.1 Sổ liệu tính tốn 42 3.2.2 Trình tự tính tốn thiết kế trụ đất xi măng cho đoạn giáp mổ cầu 43 3.3 Tính toán thiết kế phưưng án trụ đất xỉ măng theo phưưng pháp giải tích 58 3.4 Phân tích độ lún đường dẫn vào cầu đất yếu đưực xử lý trụ đất xỉ măng theo phưưng pháp phần tử hữu hạn 65 3.4.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 65 3.4.2 Trìn h tự phân tích tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 66 3.4.3 Mơ hình phần tử hữu hạn 66 3.4.4 Phă n tích Eso cửa trụ xi măng đất _72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 Kết luận 89 Kiến nghị hướng nghiên cứu .89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 HĨNH ÁNH VÁ BIÊU Đơ Hình 1.1 Sân bay Trà Nóc cần Thơ Hĩnh 1.2 thỉ công khách sạn Vĩnh Trung Plaza Đà Nang .6 Hình 1.3 Cảng Sao Mai Bển Đình Hĩnh 1.4 Cao tốc Hạ Long - Hải Phòng .8 Hĩnh 2.1 Sơ đồ phá hoại đẩt dính gia cố trụ xi măng-đẩt 22 Hĩnh 2.2 Quan hệ ứng suất - biển dạng vật liệu xi măng đất .23 Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn biến dạng 25 Hình 2.4 Sơ đồ tải trọng truyền cho trụ .25 Hình 2.5 Tính tốn chênh lệch lún .26 Hĩnh 2.6 Mặt cẳt dọc đường dẫn vào cầu xử lý trụ đất xi măng 26 Hĩnh 2.7 Quan hệ ứng suất biển dạng mơ hình Mohr Coulomb 28 Hình 2.8 Mơ hình Mohr Coulomb khơng gian 29 Hĩnh 2.9 Mặt dẻo mơ hình Mohr Coulomb 29 Hình 2.10 Mơ hình Hardening soil .30 Hình 2.11 Mơ hĩnh Hardening soil hệ trục không gian .31 Hình 2.12 Đàn hồi 31 Hình 2.13 Tăng bền cẳt 31 Hình 2.14 Tăng bền theo thể tích cẳt .32 B GIA CÔ o o o 1300 Hĩnh 3.21 Mặt bổ tri trụ đoạn đường dẫn vào cầu b Xác định mô đun biến dạng cường độ kháng cắt khơng nước tương đương khối gia cố Gọi a tỷ số diện tích thay trụ khối gia cố vng, ta có biểu thức xác định a s sau: = 0.4415 7T ( 0,6 V Mô đun biến dạng tương đương khối gia cố xác định theo biểu thức: Etđ = Ecoi.as + (l-as).Esoii Trong đó: Etđ - mơ đun biến dạng tương đương khối gia cố Cucoi = qu/2= 487.867 kN/m2 cường độ kháng cắt vật liệu trụ đất xi măng xác định qua thí nghiệm Ecoi = (100-300).qu = (97573- 292720) kN/m2 mô đun biến dạng đàn hồi trụ đất xi măng Tác giả chọn Ecoi = 200qu= 195146 kN/m2 Esoii mô đun biến dạng đất nền, Esoii = 2045 kN/m2 Như vậy, thay giá trị ta được: Etđ = 195146x0.4415+(l-0.4415)x 2045= 87300 kN/m2 Cường độ kháng cắt khơng nước tương đương khối gia cố xác định theo biểu thức: Ctđ = Cucoi.as + (l-as).Cusoii Trong đó: Ctđ cường độ kháng cắt khơng nước tương đương khối gia cố Cucoi = 487.867 kN/m2 Cusoil = kN/m2- sức kháng cắt khơng nước đất Như vậy, thay giá trị ta được: Ctđ = 487.867x0.4415 + (1-0.4415) X 2.1 = 216.56 kN/m2 c Xác định tải trọng tác dụng Tải trọng tác dụng lên phần trụ xi măng đất cao độ đầu trụ xác định biểu thức: ợc, =4^^ = 0.283x^^x195146 = 68.226^ Etđ 87300 ứng suất tải trọng tác dụng lên phần đất xung quanh cao độ đầu trụ xác định biểu thức: ơ‘pz n h AẠ, = ỹ ‘ ứl+< Cig^Ệ^vz h > Với đất cố kết có ỡị < ơ‘z < ơ^ - ơ‘vz h i !+< > Với đất có ơ‘ < ơ‘ > ơ‘ - ơ‘ éig^^+c-ig^t^ vz pz _ i=l l+< Trong đó: Afo.’ ĐỘ lún cố kết HÌ: Chiều dày lớp đất tính tốn eo: Độ rỗng ban đầu lớp đất tính tốn Cc, cr: Chỉ số nén số nở ơvz', a'pz,^ z : Áp lực hữu hiệu trọng lượng thân lớp đất tự nhiên nằm lớp i, áp lực tiền cố kết lóp i áp lực tải trọng gây lún lớp i Tổng độ lún cho phạm vi xử lý phần không xử lý Bảng 3.8 Tính lún đẩt tự nhiên mũi trụ đẩt gia cố Zi Độ sâu hi TB crỉ + c Ig e0 Cc cr vz p Si m -20 -21 -23 -24 - - 0.85 0.22 0.05 75 119.2 0.71 0.30 0.09 79 4.5 0.71 0.30 0.09 5.5 0.71 0.26 6.9 0.55 0.21 m -26 1.9 m - kPa kPa kPa - kPa m - 106.6 305.2 0.349 0.130 0.103xl0’2 119.2 106.6 324.6 0.328 0.123 0.135xl0’2 79 119.2 106.6 363.2 0.294 0.111 5.44xl0-3 0.06 85 119.2 106.6 382.5 0.278 0.106 4.448x10^ 0.05 88 119.2 106.6 422.4 0.252 0.098 5.887x10^ 8.854X10-3 Độ lún tổng cộng: Độ lứn Tổng độ lún cho phạm vi xử lý phần không xử lý s = S=Ahi + Ahỉ =0.0247+0.0088 = 0.0335 m=3.35cm