Đang tải... (xem toàn văn)
Trong bài viết này sẽ trình bày tính toán sức kháng tại thân cọc và mũi cọc trong lớp đá phong hóa theo đặc trưng của lớp IGM thông qua kết quả thí nghiệm nén tĩnh và thí nghiệm nhổ cho cọc khoan nhồi đường kính 0,8m có phần mũi cọc trong lớp đá phong hóa nứt nẻ. Trong các thí nghiệm này, các thiết bị đo biến dạng theo thân cọc và chuyển vị được gắn dọc theo thân cọc khoan.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (3V): 55–63 ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI TRONG LỚP ĐÁ NỨT NẺ TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ MƠ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN Lê Đức Tiếna,∗, Đặng Hoài Dươnga , Nguyễn Châu Lânb , Bùi Tiến Thànhb , Nguyễn Ngọc Longb a Sở Giao thông Vận tải tỉnh Quảng Trị, 73 Quốc lộ 9, Phường 5, Đông Hà, Quảng Trị, Việt Nam b Đại học Giao thông Vận tải, Số đường Cầu Giấy, quận Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 02/05/2019, Sửa xong 03/07/2019, Chấp nhận đăng 04/07/2019 Tóm tắt Khi thiết kế cọc khoan nhồi vào lớp đá phong hoá nứt nẻ (Intermediate Geo Materials, IGM) thường có vấn đề chưa thống Theo tiêu chuẩn Việt Nam, trường hợp sức chịu tải tính cho đất đá Điều dẫn tới cọc khoan nhồi thi cơng vào tầng đá phong hóa nứt nẻ tính đất đá Trong báo trình bày tính tốn sức kháng thân cọc mũi cọc lớp đá phong hóa theo đặc trưng lớp IGM thơng qua kết thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm nhổ cho cọc khoan nhồi đường kính 0,8m có phần mũi cọc lớp đá phong hóa nứt nẻ Trong thí nghiệm này, thiết bị đo biến dạng theo thân cọc chuyển vị gắn dọc theo thân cọc khoan Kết tính tốn từ thí nghiệm nén nhổ sử dụng để hệ số hiệu chỉnh cho công thức tính tốn sức kháng ma sát đơn vị sức kháng mũi cọc thi công cọc vào tầng IGM Từ khoá: sức kháng cọc khoan nhồi; tầng phong hóa nứt nẻ; thí nghiệm nén tĩnh EVALUATION OF THE BEARING CAPACITY OF DRILLED SHAFT IN WEATHERED ROCK FROM THE TEST RESULTS AND THE FINITE ELEMENTS MODEL Abstract Weathered rock or IGM (Intermediate Geo Materials) is still a controversy in designing bearing capacity of bored pile At present, Vietnamese standards separately define the load capacity in soils and rocks That leads to both underestimation and overestimation in case IGM assumed to be soil and rock respectively In this paper, the calculation in a project in Central Vietnam was based on experienced equations Furthermore, static load tests compression tests were conducted for bored piles with 0.8 m in diameter which installed in the weathering rock In these test, instruments were installed including the strut meter, straingage and extensometers which were distributed along bored piles to measure a side bearing capacity and tip capacity of the piles Results can be used to corrected side resistance and tip resistance in case when pile is installed in IGM layer Keywords: weathered rock; IGM; bearing capacity; static load test https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(3V)-06 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Cọc khoan nhồi loại cọc phổ biến áp dụng cho móng sâu nhà cao tầng móng cho cơng trình cầu [1–3] Hiện nước ta việc thiết kế cọc khoan nhồi thường tuân thủ theo TCVN 10304:2014 11823-10:2017 áp dụng theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD [4] ngành giao thông vận tải theo tiêu chuẩn Việt Nam Trong tiêu chuẩn việc dự tính sức chịu tải ∗ Tác giả Địa e-mail: ductiensogtvtqt@gmail.com (Tiến, L Đ.) 55 Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng cọc chia làm hai trường hợp, cọc đặt vào đất sử dụng cơng thức liên quan đến sức kháng đất góc ma sát đất rời, sức kháng nén có nở hơng điều kiện khơng nước qu cho đất dính, sử dụng kết thí nghiệm trường CPT, SPT cọc ngàm vào đá sử dụng sức kháng nén đá qu Tuy nhiên khu vực miền Trung ví dụ tỉnh Quảng Trị, nhiều trường hợp cọc khoan nhồi thi cơng vào tầng đá phong hố mạnh, cường độ nhỏ so với đá lại lớn nhiều so với đất, điều dẫn tới khó khăn việc áp dụng tiêu chuẩn tính tốn kiểm tra Trên giới, nhiều tác giả đưa khái niệm đất trung gian đất chuyển tiếp (Intermediate Geological Material-IGM) vào tính tốn thiết kế, sử dụng kết thí nghiệm SPT- N sử dụng kết thí nghiệm nén nở hông qu để xác định sức chịu tải cho cọc trường hợp [4–8] Các tiêu chuẩn thiết kế cọc khoan nhồi Việt Nam ngành giao thông vận tải tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22 TCN-272-05 chưa đề cập nhiều đến phương pháp tính tốn cọc khoan nhồi thi cơng vào lớp đá phong hoá nứt nẻ [9] Tác giả Vũ Công Ngữ giới thiệu loại đất IGM dựa vào tiêu chuẩn Mỹ, nhiên chưa trình bày nhiều việc dự tính sức chịu tải cọc khoan nhồi cho lớp đất [2] Điều gây khó khăn cho việc tính tốn thiết kế cọc khoan nhồi vào tầng đá phong hố nứt nẻ Thí nghiệm nén tĩnh đo biến dạng dọc thân cọc áp dụng từ năm 1969 cho cọc bê tông cốt théo đúc sẵn nhiều nước giới để xác định mức độ huy động ma sát bên dọc thân cọc Đến năm 1980 nghiên cứu thực nghiệm cọc khoan nhồi tiến hành, đề xuất phương pháp phân tích ngược để xác định đường truyền tải cọc từ xác định ma sát bên đơn vị sức kháng mũi đơn vị cọc [5, 6, 8, 10] Ngoài việc nghiên cứu sức chịu tải cọc khoan nhồi có đo biến dạng thân cọc nghiên cứu [11–17] Tiêu chuẩn LRFD 2012 tiêu chuẩn TCVN 11823-10:2017 [18] đưa vào định nghĩa lớp đất trung gian đất đá tương tự lớp đá phong hoá nứt nẻ, nhiên thực tế việc tính tốn áp dụng nhiều vấn đề, ngồi chưa có nghiên cứu thực nghiệm cho sức chịu tải cọc khoan nhồi đặt vào tầng đá phong hóa nứt nẻ Việt Nam Do báo trình bày kết nghiên cứu sức chịu tải cọc thi công vào tầng đá phong hoá nứt nẻ khu vực Quảng Trị, thơng qua kết thí nghiệm nén tĩnh cọc có đo ứng suất, biến dạng theo thân cọc mũi cọc Từ kết phân bố ứng suất đo thí nghiệm nén tĩnh xác định lại mơ hình làm việc cọc có tầng đá phong hóa nứt nẻ, từ đề xuất kiến nghị để có ứng xử phù hợp thiết kế cọc tầng đá phong hóa nứt nẻ Thí nghiệm nén tĩnh nhổ cọc khoan nhồi đặt vào tầng phong hóa nứt nẻ 2.1 Hình trụ lỗ khoan vị trí thí nghiệm nén nhổ cọc Hình mơ tả lớp đất, chiều dày lớp, số SPT theo độ sâu Chỉ tiêu lý lớp trình bày Bảng 2.2 Thí nghiệm nén tĩnh cọc Thí nghiệm nén cọc cho cọc T6-1 Cọc thí nghiệm có đường kính 800 mm, chiều dài 14,5 m đặt vào lớp lớp bột kết sét kết, phong hóa mạnh có số RQD = 20%; cường độ nén trục qu = 6,7 Mpa Tại cọc có gắn thiết bị đo dọc theo thân cọc để quan trắc phân tích sức kháng ma sát sức kháng mũi cọc theo độ sâu, dự tính sức chịu tải cọc thi công vào lớp đá phong hóa 56 Hình Hình trụ lỗ khoan vị trí thí nghiệm cọc Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Hình trụ lỗ khoan vị trí thí nghiệm cọc Bảng Tham số đầu vào lớp đất đá theo mơ hình FB-pier Lớp Sét pha, dẻo cứng Bùn cát mịn, xám Sét pha sỏi dăm Lớp 7: Đá bột kết sét kết phong hóa mạnh Chiều dày (m) Sức kháng cắt khơng nước S u (kPa) Mô đun khối (kPa) Trọng lượng riêng (kN/m3 ) Cường độ kháng nén mẫu đá, qu (kPa) RQD (%) Hệ số mô đun (Em/Ei) 2,2 1,3 8,1 5,6 24 36 180 - 398844 18 18 18 19 6700 20 0,05 a Bố trí thiết bị đo Các thiết bị đo bao gồm đo chuyển vị đầu cọc, đo lực tác dụng loadcell, đo biến dạng thân cọc (extensometer), đo biến dạng bê tông (strain gage) Hình Thiết bị đo chuyển vị đầu cọc (DT-100A; KYOWA, JAPAN) có độ xác 0,01 mm hành trình tối đa 10 cm, nối với hệ thống đo số liệu tự động, cố định vào dầm chuẩn để ghi lại chuyển vị đầu cọc suốt q trình thí nghiệm Có thiết bị đo chuyển vị đầu cọc (Hình 3) Thiết bị đo biến dạng cọc (Extensometer) thép lắp độ sâu khác kéo lên đỉnh cọc, đỉnh cọc gắn thiết bị đọ chuyển vị đỉnh thép Mỗi cọc gắn thiết bị Extensometer độ sâu gắn 1, tổng cộng có thiết bị đo biến dạng cọc: đỉnh cọc, cọc mũi cọc Hình Hình Thiết bị đo biến dạng bê tông (strain gage) lắp đặt vào vị trí cốt thép dọc chủ độ sâu khác dùng để đo biến dạng bê tông cao độ gắn thiết bị Mỗi cọc bố trí độ sâu khác độ sâu gắn thiết bị, tổng cộng có thiết bị đo biến dạng bê tơng (Hình Hình 5) 57 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 2.3.1 Bố trí thiết bị đo Các thiết bị đo bao gồm đo chuyển vị đầu cọc, đo lực tác dụng loadcell, đo biến dạng thân cọc (extensometer), đo biến dạng bê tơng (strain gage) Hình Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Load cell (thiết bị đo lực), thiết bị đo chuyển vị, data logger Lớp 1: Sét pha 2,2m 1,8m Strain gage: gắn cao độ Lớp 2: Bùn cát hạt mịn clay Lớp 3: Sét lẫn dăm sỏi sạn, trạng thái nửa cứng 8,1m Cọc khoan nhồi, D=0,8 m; L=14,5m 5,6m Đá bột sét kết phong hóa nứt nẻ mạnh Hình Thiết bị đo biến dạng cọc Extensometer: vị trí (đầu cọc, cọc, mũi cọc) Hình Bố trí đầu đo biến dạng dọc theo thân cọc Hìnhbị2.đo Bố biến trí dạng đầu đo biến dạng dọc theo thân cọc c Thiết bê tông (strain gage) a Thiết bị đo chuyển vị đầu cọc biến dạng JAPAN) bê tơngcó(strain lắp đặt vào Thiết bị đo chuyểnThiết vị đầu bị cọcđo (DT-100A; KYOWA, độ chínhgage) xác 0.01mm hành trình tối đa 10cm, nối với hệ thống đo số liệu tự động, cốt thép dọc chủ độ sâu khác đượcdùng để đo biến dạng b cố định vào dầm chuẩn để ghi lại chuyển vị đầu cọc suốt q trình thí nghiệm Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 độvịgắn thiết bị Mỗi cọcvịđược bố trí độ sâu khác đ Có thiếtcác bị đocao chuyển đầu (Hình 3).chuyển Hình 3.cọc Thiết bị đo đầu cọc thiết bị, tổng cộng có thiết bị đo biến dạng bê tơng (Hình Hình Hình Thiết bị đo biến dạng cọc Hình Thiết bị đo biến dạng cọc HìnhHình Thiết bịbịđo dạng bê tông Thiết đo biến biến dạng bê tông 2.3.2 Trình tự thí nghiệm nén cọc o biến dạng bê tơng (strain gage) b Trình tự thí nghiệm nén cọc Tiến hành lắp đặt thiết bị cọc thítrínghiệm hệ gia tải cho cọc Tải trọng tá hiết bị đo biến Tiến dạnghành lắp bê đặt tôngthiết (strain lắpgia đặt củatrọng bị thígage) nghiệm hệ tảivào chovị Tải tác dụng vào đầu cọc ứng với đầu cọc tương ứng mỗi%dạng cấp tảitrọng trọng khác nhautựtương ứng tiêu vớichuẩn % tải trọ trọng khác ứng với của tải thiết kế Trình gia tải theo chủ cácmỗi độ cấp sâutải khác đượcdùng đểvới đo biến bê tông 9393:2012 Tải trọng thử lấy 150% tải trọng thiếtđộ kế Sức chịu tải tính toán cọc ắn thiết bị TCVN Mỗi cọc bốTrình trí 4tựđộ sâu vàchuẩn sâu gắn gia tảikhác theonhau tiêu TCVN 9393:2012 Tảicủa trọng thửchịu lấy 150% tả nén Ptk = 153 [15] Trình tự gia tải 25%Ptk; 50%Ptk; 75%Ptk; 100%Ptk; 125%Ptk; 150%Ptk ng cộng có thiết bị đo biếnkế dạngSức củachịu bê tơng Hình tải(Hình tính tốn 5) cọc chịu nén Ptk= 153 [11] Trình t c Thí nghiệm nhổ cọc 25%Ptk ; 50%Ptk ; 75%Ptk ; 100%Ptk ; 125%Ptk ; 150%Ptk Thí nghiệm nhổ cọc thực cho cọc T6-2 Cọc nhổ có đường kính D800 mm, chiều dài 14,5 m đặt vào lớp lớp bột kết sét kết, phong hóa mạnh tương tự cọc nén (xem Hình Hình 7) Sức chịu tải cọc nhổ 130 Đối với thí nghiệm nhổ, tải trọng thí nghiệm lấy tối đa 200% sức2.4 chịu Thí tải nhổ để kiểmnhổ tra khả nghiệm cọcnăng chịu tải cọc vào lớp đá phong hóa Trình tự gia tải 25%Ptk; 50%Ptk;75%Ptk; 100%Ptk; 125%Ptk; 150%Ptk; 175%Ptk 200%Ptk Thí nghiệm nhổ cọc thực cho cọc T6-2 Cọc nhổ có D800 mm, chiều dài 14.5 m đặt vào lớp lớp bột kết sét kết, Hình Thiết bị đo biến dạngtựbênhư tơngcọc nén (xem Hình Hình 7) Sức chịu tải cọc nhổ mạnh tương 58 Đối với thí nghiệm nhổ, tải trọng thí nghiệm lấy tối đa 200% sức chịu tự thí nghiệm nén cọc kiểm chịu tác cọcdụng vào ành lắp đặt thiết bị thí nghiệm hệtra giakhả tải cho cọc Tảitải trọng vào lớp đá phong hóa Trình tự gia tải l với cấp tải trọng khác tương ứng với % tải trọng thiết kế Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 50%Ptk ;75%Ptk ; 100%Ptk ; 125%Ptk ; 150%Ptk ; 175%Ptk 200%Ptk Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhổ cọc Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhổ cọc Hình Thí nghiệm Hình Thí nghiệmnhổ nhổ cọc cọc Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhổ cọc Phân tích tốn phần tử hữu hạn phần mềm FB-pier Phân tích tốn phần tử hữu hạn phần mềm FB-pier 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn thông số phần mềm FB-pier 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn thơng số phần mềm FB-pier Phần mềm Fb-pier phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mơ thí nghiệm nén tĩnh nhổ mềmthực Fb-pier phần mềm phần hữurahạn cho phép cọc Việc mơ hình phần tử hữu hạn choPhần cọc cách phân chiatửcọc 21 phần tử, mô phỏn nén vànodes nhổ cọc Việc mô hình phần cho cọc thực hi với nodes thuộc phần chiều do,tĩnh 16 cho phần chôn tử mặthữu đất.hạn Ý tưởng mơ Tạpdài chí tự Khoa học Cơng nghệ Xây dựngđược NUCE 2019 hình bao gồm mô cọcnghiệm (Pile) với cọc phầnrađầu dàitử, tựvới (Free Length) mũ cọc phân 21 cọc phần nodes thuộcGắn phầnvới chiều dài tự do, Hình Thí nhổ cọc chia (Cap) nơi chịu tác dụng tải trọng (Load Case) tương đương với cấp tải thí nghiệm phần chơn mặt đất Ý tưởng mơ hình bao gồm mơ cọ Cọc mô với chiều dàichiều 14,8 m bao gồm độ dài tự 0,8 m chiều Cọc mô với dài gồm độ (Free dài tựlength) Gắn (Free length) (Cap) nơi c Phân tích tốn phần tử hữu hạn phần FB-pier vớimềm phần đầu14,8m cọc dàibao tự (Free Length) với mũ cọc sâu0,8m chôn cọc 14 m (Hình 8) Khối lượng riêng đường kính cọc khai báo thông qua vàtửchiều chôn cọc phần 14m (Hình 8) Khối lượng riêng đường kính 3.1 Mơ hình phần hữu hạnsâu thơng số mềm tảiFB-pier trọng (Load Case) tương đương với cấpcọc tải thí nghiệm mục Section Properties Phần mềm Fb-pier phần mềm phầnqua tử hữumục hạn cho phép mơ thí nghiệm khai báo lầnlàlượt thơng Section Properties nén tĩnh nhổ cọc Việc mơ hình phần tử hữu hạn cho cọc thực cách phân chia cọc 21 phần tử, với nodes thuộc phần chiều dài tự do, 16 nodes cho phần chơn mặt đất Ý tưởng mơ hình bao gồm mô cọc (Pile) với phần đầu cọc dài tự (Free Length) Gắn với mũ cọc (Cap) nơi chịu tác dụng tải trọng (Load Case) tương đương với cấp tải thí nghiệm 6 Hình 8 Mơ phầntửtửcọccọc (Pile) Hình Mơhình hình cho cho phần (Pile) Các đấtđá đáđược đượcnhập nhập Bảng liệulấy lấy từkhảo tài liệu Các lớp lớp đất vàovào mơmơ hìnhhình nhưnhư Bảng 1, các1,sốcác liệusốđược từ tài liệu sát kỹ khảo kỹtương thuật.tácMơ hình tác cọc lò xomơ vớitả thuật Mơsát hình cọc tương đất mơ hình nhưđất cácđược lò xo mơ với phương ngang đường cong p-y phương thẳng đứng đượccong mơ hình cong t-z đứng mơ hình phương ngang mô tả đường p-y vàđường phương thẳng Riêng lớp đá bột kết phong hóa mạnh tạo thành phiến, mô dạng Đá đường cong t-z (Rock), mơ hình Weak Rock (Reese) với cách tính tốn (Axial/Tosional) dạng Drilled Shaft IGM Riêng lớp đá bột kết phong hóa mạnh tạo thành phiến, mô 59 dạng Đá (Rock), mơ hình Weak Rock (Reese) với cách tính tốn (Axial/Tosional) dạng Drilled Shaft IGM Hyperbolic Tải trọng tính tốn thông qua FB-Pier chia làm nhiều bước tải/cấp tải khác Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hyperbolic Tải trọng tính tốn thơng qua FB-Pier chia làm nhiều bước tải/cấp tải khác (Load case) Có thể lựa chọn điểm đặt tải vị trí nodes khác nhau, giá trị chúng chiều (+/−) phụ thuộc vào mục đích nén hay nhổ tải trọng 3.2 Trình tự mơ thí nghiệm nén nhổ phần mềm FB-pier Mơ thí nghiệm nén tĩnh phần mềm FB-pier gồm: cấp tải (Load Case) theo trình tự thí nghiệm nén tĩnh T6-1 Mơ thí nghiệm nhổ cọc tiến hành theo cấp theo thí nghiệm nhổ cọc cho cọc T6-2 Phân tích số liệu thu biến dạng bê tông biến dạng cọc với giai đoạn gia tải Theo nguyên lý vật liệu, lực tác dụng độ sâu tính tốn theo cơng thức: P = εc Ec Ac (1) Ac diện tích phần bê tơng, phần diện tích mặt cắt ngang cọc diện tích cốt thép; Ec mô đun đàn hồi bê tông; εc biến dạng bê tông độ sâu xác định cảm biến (strain gage) Lấy hiệu hai giá trị lực truyền độ sâu đó, chia cho diện tích xung quanh độ sâu đó, lực ma sát đơn vị tính theo biểu thức: f = (Pi − Pi−1 )/A = (Pi − Pi−1 )/πDL (2) Pi lực cao độ thứ i; Pi−1 lực cao độ thứ i − 1; A diện tích xung quanh; D đường kính cọc; L khoảng cách vị trí gắn cảm biến (straingage) Chuyển vị cọc đo đạc cách đo độ lún đầu cọc chuyển vị mức cao độ So sánh kết thí nghiệm trường phương pháp phần tử hữu hạn FB-pier 4.1 Kết thí nghiệm nén nhổ trường Kết thí nghiệm nén nhổ vẽ biểu đồ tải trọng với độ lún trình bày tài liệu [15] Cọc thí nghiệm T6-1, D800 mm thí nghiệm nén đến tải trọng 230 Độ lún ứng với cấp tải lớn 1,43 mm nhỏ so với giới hạn cho phép TCVN 9393:2012 (10% đường kính cọc: 800 × 10% = 80 mm) Cọc thí nghiệm T6-2, 800 mm thí nghiệm nhổ đến tải trọng 260 Chuyển vị ứng với cấp tải lớn 11,32 mm nhỏ so với giới hạn cho phép theo quy định TCVN 9393:2012 (10% đường kính cọc: 800 × 10% = 80 mm) 4.2 Kết sức kháng thành bên theo độ sâu - Từ thí nghiệm đo biến dạng thân cọc vẽ biểu đồ sức kháng thành bên cho cọc theo chiều sâu chịu nén Hình Tương tự xác định biểu đồ sức kháng bên cọc chịu kéo theo Hình 10 60 TCVN 9393:2012 (10% đường kính cọc: 800x10% = 80mm) 12 b Kết sức kháng thành bên theo độ sâu 14 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 - Từ thí nghiệm đo biến dạng thân cọc vẽ biểu đồ sức kháng thành bên cho cọc theo chiều sâu chịu nén hình Tương tự 9xác định Hình Biểu đồ sức kháng thành bên theo độ sâu ứng với cấp tải trọng khác biểu đồ sức kháng bên cọc chịu kéo theo hình 10 thí nghiệm nén cọc (cấp tải lớn 230 tấn) Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Sức kháng ma sát đơn vị qs (Mpa) 2 25% 50% 75% 100% 125% 150% Chiều sâu (m) 25% 50% 75% 100% 150% 175% 200% Chiều sâu (m) 8 10 10 10 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 12 12 12 c So sánh mơ với kết thí nghiệm nén nhổ trường 14 14 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.00 0.12 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 14 0.18 10 Biểu đồnhau sức10 kháng thành độ sâuthành ứng với cáctheo cấp tải Hình BiểuHình đồ sức9.kháng bênkháng theo độthành sâu ứngbên vớitheo cấp tải trọng khác Biểuthành đồ sức độHình sâu ứng Hình Biểu đồbên sứctheo kháng bên độtrọng sâukhác ứngnhau thí nhổ cọc (cấpnhau tải lớncủa nhấtthí 260nghiệm tấn) cấp thí nghiệm nén cọc (cấpnhau tải lớncủa nhấtthí 230nghiệm tấn) với tải trọng khác nén với cấpnghiệm tải trọng khác nhổ cọc cọc (cấp tải lớn 230 tấn) (cấp tải lớn 260 tấn) 25% 50% a So sánh mô với kết thí nghiệm nén4 nhổ trường 75% 100% 150% Kết tính tốn phần thí nghiệm nén cọc cho thấy kết độ lún tải 6 175% mềm FB-pier cho 200% Chiều sâu trọng(m)của cọc tương đồng với cấp tải trọng nhỏ trung bình Kết mơ hình cho giá trị độ lún 8 lớn so với kết thực tế cấp tải trọng cuối (Hình 11) Tuy nhiên giá trị có độ 10 10 lệch khơng nhiều, mơ hình tính tốn coi chấp nhận Hình 12 kết tính tốn phần mềm FB-pier cho thí nghiệm nhổ cọc cho thấy kết độ lún tải trọng cọc 12 12 11: Kết so sánh tính tốn mềmlệch FB-Pierkhá với nhiều Tạp chí Khoacấp học Công Xây dựng nhỏ NUCE 2019 tương đồng với tảinghệtrọng trung bình Tuy nhiênHìnhgiá trịquảnày cóphầnđộ 14 14 kết thực tế thí nghiệm nén tĩnh đầu cọc 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 c So sánh mô với kết thí nghiệm nén nhổ trường Hình 10 Biểu đồ sức kháng thành bên theo độ sâu ứng với cấp tải trọng khác thí nghiệm nhổ cọc (cấp tải lớn 260 tấn) Hình 11: Kết so sánh tính tốn phần mềm FB-Pier với Hình 12: Kết so sánh tính tốn phần mềm FB-Pier Hình 11 Kết quảkếtsoquảsánh tính tốn phần mềm FB-Pier thực tế thí nghiệm nén tĩnh với kết thực tế thí nghiệm nén tĩnh Hình 12 Kết so sánh tính tốn phần mềm FB-Pier với kết thực tế thí nghiệm nhổ cọc với kết thực tế thí nghiệm nhổ cọc 10 Cả hai thí nghiệm nén nhổ cho thấy giá trị độ lún cọc vào lớp đá phong hoá nứt nẻ bé, lý thí nghiệm chưa tiến hành đến tải trọng phá hoại b Giải thích kết Ngồi so sánh sức kháng đơn vị mũi cọc thành cọc cho riêng lớp đá phong hóa thí nghiệm trường phần mềm Đối với thí nghiệm nén: kết cho thấy riêng lớp đá phong hóa giá trị qs tương đồng, nhiên sức kháng mũi cọc có chênh lệch (như Bảng 2) Đối với thí nghiệm kéo mũi cọc có tương đồng tốt, nhiên vị trí đầu cọc có sai khác (Bảng 3) Hình 12: Kết so sánh tính tốn phần mềm FB-Pier với kết thực tế thí nghiệm nhổ cọc 10 61 Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng So sánh kết thí nghiệm nén với kết tính tốn theo FB-pier Khi tính theo phần mềm FB-pier Tính tốn theo thí nghiệm thực tế Phương pháp tính tốn Đầu cọc (tại lớp sét pha dẻo cứng) Thân cọc (sét pha sỏi) Mũi cọc (Đá bột sét kết) Đầu cọc (tại lớp sét pha dẻo cứng) Thân cọc (sét pha sỏi) Mũi cọc (Đá bột sét kết) Sức kháng ma sát đơn vị q s (MPa) Sức kháng mũi cọc đơn vị q p (MPa) 0,00828 0,0514 0,1096 0,0072 0,0488 0,1118 - - 0,4800 - - 0,7094 Bảng So sánh kết thí nghiệm nhổ với kết tính tốn theo FB-pier Khi tính theo phần mềm FB-pier Tính tốn theo thí nghiệm thực tế Phương pháp tính tốn Đầu cọc (tại lớp sét pha dẻo cứng) Thân cọc (sét pha sỏi) Mũi cọc (Đá bột sét kết) Đầu cọc (tại lớp sét pha dẻo cứng) Thân cọc (sét pha sỏi) Mũi cọc (Đá bột sét kết) Sức kháng ma sát đơn vị q s (MPa) 0,0095 0,015 0,1511 0,0068 0,0145 0,1662 4.3 Hiệu chỉnh hệ số công thức quy trình 11823-2017 Dễ dàng nhận thấy, kết tính tốn lí thuyết theo quy trình TCVN 1823-2017 cần hiệu chỉnh để áp dụng cách hiệu Phương pháp hiệu chỉnh sử dụng hệ số điều chỉnh, gọi hệ số suy giảm A B với lí thuyết sau: q s (thucte) = Aq s (tinhtoan) (3) q p (thucte) = Bq p (tinhtoan) (4) Hệ số suy giảm kiến nghị A = 0,81 B = 0,78 Khi đó, tính tốn cho sức kháng bên mũi đơn vị: - Sức kháng thành bên: q s (kiennghi) = 0,81αϕqu (5) qu cường độ kháng nén đá nguyên dạng; ϕ hệ số điều chỉnh xét đến mức độ có khe nối, nứt; α hệ số thực nghiệm - Sức kháng mũi cọc: q p (kiennghi) = 2,34qu k sp d (6) qu cường độ nén trục đá; k sp , d hệ số xem quy trình TCVN 1823-2017 Tuy nhiên hệ số cần có thêm nhiều thí nghiệm để đưa giá trị cách tin cậy, đưa vào thực tế Việt Nam Kết luận Dựa vào kết thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm nhổ cọc có gắn thiết bị đo dọc theo thân cọc mơ hình thí nghiệm cọc theo phần mềm FB-pier đưa số kết luận sau: - Khi gắn thiết bị đo biến dạng dọc theo thân cọc vẽ biểu đồ sức kháng ma sát theo độ sâu 62 Tiến, L Đ cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Thí nghiệm nén nhổ cọc có đo biến dạng dọc tiến hành, xác định sức kháng đơn vị mũi cọc, thành cọc cọc đặt vào tầng phong hóa nứt nẻ Dựa vào giá trị tính tốn hiệu chỉnh cơng thức tính tốn sức kháng ma sát sức kháng mũi cọc theo TCVN 11823-10:2017 cọc thi cơng vào tầng phong hóa nứt nẻ - Kiến nghị hệ số hiệu chỉnh công thức sức kháng ma sát đơn vị mũi cọc Tuy nhiên cần có thêm nghiên cứu thực nghiệm khác để kiểm chứng đưa vào sử dụng - Phần mềm FB-pier mơ hình cho loại đất đá phong hố IGM, sử dụng giai đoạn thiết kế sở thiết kế sức chịu tải cho cọc khoan nhồi vào tầng phong hóa nứt nẻ Tài liệu tham khảo [1] Khánh, N V (2011) Improving load bearing capacities of bored piles using jet cleaning and pile toe grouting (post-grouting) - A method effectively applied in Hanoi Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 5(2):112–114 [2] Ngữ, V C., Thái, N (2004) Móng cọc – phân tích thiết kế Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [3] Thành, T Q., Nam, N T., Nhì, N N (2014) Research on determining the reasonable operating parameters of bored pile drilling machines to fit extended bottom bucket Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD, 8(1):7–13 [4] AASHTO (2012) Standard specifications for highway bridges Washington, D.C [5] Bica, A V D., Prezzi, M., Seo, H., Salgado, R., Kim, D (2013) Instrumentation and axial load testing of displacement piles Proceedings of the ICE-Geotechnical Engineering, 167(3):238–252 [6] Fellenius, B H., Harris, D E., Anderson, D G (2004) Static loading test on a 45 m long pipe pile in Sandpoint, Idaho Canadian Geotechnical Journal, 41(4):613–628 [7] Johnston, I W (1995) Rational determination of the engineering properties of weak rocks In Geotechnical Engineering Advisory Panel: Proceedings of the Institution of Civil Engineers [8] Papageorgiou, O (1997) Soft rocks Geotechnical engineering of hard soils-soft rocks Athens, Greece [9] Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 272:2005 Tiêu chuẩn thiết kế cầu Bộ Giao thông Vận tải [10] Fellenius, B H., Haagen, T (1969) New pile force gauge for accurate measurements of pile behavior during and following driving: Research note Canadian Geotechnical Journal, 6(3):356–362 [11] Brown, M J., Hyde, A F L., Anderson, W F (2006) Analysis of a rapid load test on an instrumented bored pile in clay Géotechnique, 56(9):627–638 [12] Fellenius, B H (2011) Capacity versus deformation analysis for design of footings and piled foundations Geotechnical Engineering, 42(2):70–77 [13] Hayes, J., Simmonds, T (2002) Interpreting strain measurements from load tests in bored piles In Proceedings of the Ninth International Conference on Piling and Deep Foundations, 663–669 [14] Hải, H T (2011) Nghiên cứu sử dụng đường cong t-z dự báo quan hệ tải trọng-độ lún cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây Dựng - IBST, 1:1–7 [15] Tiến, L Đ., Lân, N C., Thành, B T., Long, N N., Bình, N Đ (2019) Nghiên cứu sức chịu tải cọc khoan nhồi đặt vào tầng phong hóa nứt nẻ khu vực Quảng Trị Tạp chí Cầu đường Việt Nam, 23(4): 10–13 [16] Lee, J S., Park, Y H (2008) Equivalent pile load–head settlement curve using a bi-directional pile load test Computers and Geotechnics, 35(2):124–133 [17] Salgado, R., Kim, D (2013) Instrumentation and axial load testing of displacement piles Lyles School of Civil Engineering Faculty Publications [18] TCVN 11823-10:2017 Tiêu chuẩn quốc gia thiết kế cầu đường Bộ Khoa học Công nghệ, Việt Nam 63 ... Fb-pier phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mơ thí nghiệm nén tĩnh nhổ mềmthực Fb-pier phần mềm phần hữurahạn cho phép cọc Việc mơ hình phần tử hữu hạn choPhần cọc cách phân chiat cọc 21 phần tử, mô. .. toán phần tử hữu hạn phần mềm FB-pier Phân tích tốn phần tử hữu hạn phần mềm FB-pier 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn thơng số phần mềm FB-pier 3.1 Mơ hình phần tử hữu hạn thông số phần mềm FB-pier Phần. .. với thí nghiệm nhổ, tải trọng thí nghiệm lấy tối đa 200% sức chịu tự thí nghiệm nén cọc kiểm chịu tác cọcdụng vào ành lắp đặt thiết bị thí nghiệm hệtra giakhả tải cho cọc Tảitải trọng vào lớp đá