Phân tích đánh giá ảnh hưởng của đặc trưng biến dạng và mô hình lên giá trị độ lún của đất nền

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG PHƯỚC KHÁNH PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG VÀ MƠ HÌNH LÊN GIÁ TRỊ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 60.58.02.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2016 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS Bùi Trường Sơn Cán chấm nhận xét : GS TSKH Nguyễn Văn Thơ Cán chấm nhận xét : TS Phan Tá Lệ Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 05 tháng năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm: PGS TS Nguyễn Văn Chánh - Chủ tịch hội đồng TS Lê Trọng Nghĩa - Thư ký hội đồng GS TSKH Nguyễn Văn Thơ - ủy viên phản biện TS Phan Tá Lệ - ủy viên phản biện PGS TS Mai Di Tám - ủy viên hội đồng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA PGS TS Nguyễn Văn Chánh PGS.TS Nguyễn Minh Tâm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG PHƯỚC KHÁNH MSHV: 13091288 Ngày, tháng, năm sinh: 20/05/1990 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình ngầm Mã số: 60.58.02.04 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG VÀ MƠ HÌNH LÊN GIÁ TRỊ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - TỒNG HỢP VÀ CHỌN LỰA CÁC MÔ HÌNH VÀ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ PHÙ HỢP VỚI MƠ HÌNH CHO TÍNH TỐN ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT - TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH SO SÁNH GIÁ TRỊ ĐỘ LÚN THEO CÁC MƠ HÌNH - PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN LÊN GIÁ TRỊ ĐỘ LÚN DỰ TÍNH II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/7/2016 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN Tp HCM, ngày tháng năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài "Phân tích đánh giá ảnh hưởng đặc trưng biến dạng mơ hình lên giá trị độ lún đất nền"” thực với kiến thức tác giả thu thập suốt trình học tập trường Cùng với co gắng thân giúp đỡ, động viên thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp gia đình suốt trình học tập thực luận văn Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Bùi Trường Sơn, người thầy nhiệt tình hướng dẫn, động viên em suốt trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô môn Cơ Địa Nền Móng người cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập trường Xin gửi lời cảm ơn đến anh chị, bạn học viên chuyên ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm, khóa 2013 - đợt II, người bạn đồng hành giúp đỡ tơi suốt q trình học Cuối cùng, tơi xin cảm ơn bố mẹ gia đình động viên tạo điều kiện tốt cho vật chất tinh thần năm tháng học tập trường Luận văn hoàn thành cố gắng tác giả tránh thiếu sót hạn chế, mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin trân trọng cám ơn TP HỒ Chí Minh, 04 tháng 12 năm 2016 Học viên Đặng Phước Khánh TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG VÀ MƠ HÌNH LÊN GIÁ TRỊ ĐỘ LÚN CỦA ĐẤT NỀN Tóm tắt: Độ lún đất vấn đề quan trọng hàng đầu tính tốn thiết kế Hiện nay, tồn số cơng thức tính lún sở mơ hình khác Việc chọn lụa sơ đồ toán uớc luợng độ lún hợp lý cho phép thu nhận kết đáng tin cậy Nội dung luận văn trình bày phương pháp tính tốn độ lún theo sơ đồ tính khác ứng với ứng xử thông qua đặc trưng biến dạng khác Từ đó, áp dụng chọn lựa đặc trưng biến dạng tính tốn theo mơ hình chiều hai chiều nhằm phân tích độ lún móng nơng có kích thước khác phân tích so sánh Kết nghiên cứu nhằm góp phần hồn thiện phương pháp tính lún thiết kế móng cơng trình SUMMARY OF THESIS Name of subject: ANALYSING AND EVALUATING THE INFLUENCE OF DEFORMATION CHARACTERISTICS AND GROUND MODELS ON THE SETTLEMENT VALUE Abstract: The foundation settlement is one of the most importance of building design At present, there are a lot of settlement formulas were built base on different ground models Choosing the eligible diagram of settlement estimate's problem allows obtaining more reliable results The content of thesis presents methods of evaluating settlement according to different design diagrams associated with responsory through different deformation characteristics Thencefort applying to choose deformation characteristics and evaluating one and two dimensionals of ground models in order to analyze settlement under shallow foundation which have different sizes and comparing the analysis The result of research contributes to improve the method of evaluating settlement in design of foundation LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công việc tơi thực hướng dẫn PGS.TS Bùi Trường Sơn Các kết Luận vãn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực TP Hồ Chí Minh, 04 tháng 12 năm 2016 Học viên Đặng Phước Khánh MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Chương TÔNG QUAN VỀ MỘT SỐ PHUƠNG PHÁP UỚC LUỢNG ĐỘ LÚN CỦA NỀN CƠNG TRÌNH - 1.1 Xác định bề dày lớp đất chịu nén .- - 1.2 Các phương pháp ước lượng độ lún theo đường cong nén lún [1], [2] - - 1.3 Tính lún đất phương pháp dựa vào lý thuyết biến dạng đàn hồi toàn [1], [2] -111.4 Xác định độ lún ổn định theo phương pháp lớp tương đương [1] -16 1.5 Nhận xét Chương .- 20 - Chương ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN VÀ ĐỘ LÚN DO TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG NGOÀI - 21 2.1 Các thành phần biến dạng .-21- 2.2 Phương pháp ước lượng độ lún xem độ lún gồm hai thành phần - 22 - 2.3 Đặc điểm biến dạng theo phương pháp phần tử hữu hạn - 27 - 2.4 Nhận xét chương - 49 - Chương TÍNH TỐN VÀ PHÂN TÍCH ĐỘ LÚN CỦA NỀN ĐẤT DUỚI MĨNG NƠNG CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐẶC TRUNG BIẾN DẠNG VÀ MƠ HÌNH ÁP DỤNG CHO ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ -513.1 Dữ liệu cơng trình số liệu phục vụ tính tốn -51- 3.2 Uớc lượng độ lún móng đơn - 54 - 3.3 Ước lượng độ lún móng băng - 74 - 3.4 Nhận xét Chương - 93 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 95 KẾT LUẬN - 95 KIẾN NGHỊ -95TÀILỆU THAM KHẢO - 97 - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Biểu đồ phân bố ứng suất theo độ sâu phạm vi vùng chịu nén lún đất yếu - Hình Biểu đồ phân bố ứng suất theo độ sâu phạm vi vùng chịu nén lún đất tốt - Hình Sơ đồ tốn tính lún cộng lún lớp phân tố cho trường hợp tải trọng phân bố diện truyền tải - Hình Sơ đồ sử dụng đường cong nén để dự tính độ lún - Hình Sơ đồ quy đổi lớp đất theo phương pháp tính lún lớp tương đương - 17 - Hình Sơ đồ tính tốn độ lún phương pháp lớp tương đương - 18 Hình Chia lưới phương pháp phần tử hữu hạn 29Hình 2 Một số hình hảnh việc chia lưới phần tử cho toán - 30 Hình Việc chia lưới địa chất nút phương pháp PTHH - 30 Hình Phần tử chia nhỏ thành phần tử tam giác phần tử Lagrange -31- Hình Các thành phần ứng suất - 32 Hình Sơ đồ thí nghiệm nén trục - 33 Hình Sơ đồ thí nghiệm nén trục không nở hông - 34 Hình Sơ đồ thí nghiệm nén thể tích - 34 Hình Sơ đồ thí nghiệm cắt với ơxy—Txy -34Hình 10 Mặt dẻo mơ hình Mohr-Coulomb - 37- Hình 11 Hướng dẻo mặt phẳng ứng suất mơ hình Mohr-Coulomb - 38 Hình 12 Mặt phẳng dẻo khơng gian ứng suất - 38- Hình 13 Quan hệ biến dạng thể tích ứng suất nén đẳng hướng - 39 Hình 14 a Đường cong dẻo dạng ellip mơ hình Cam claytrong mặt (p’- q); b, c Đường dỡ - chất tải mặt phang nén - 41 Hình 15a Độ gia tăng ứng suất làm dãn nở đường cong dẻo; - 44 Hình 16 Mức độ gia tăng ứng suất thí nghiệm nén - 45 Hình Biểu đồ bán logarit tương quan hệ số rỗng theo cấp áp lực nén cố kết - 53 Hình Biểu đồ phân bố ứng suất theo độ sâu móng vng - 56 Hình 3 Biểu đồ tương quan hệ số rỗng theo cấp áp lực đến 200 kPa - 58 Hình Tổng hợp kết tính tốn ước lượng độ lún móng vng 2,0 X 2,0 (m) 65Hình Biểu đồ phân bố ứng suất theo độ sâu móng hình chữ nhật - 67 Hình Biểu đồ tương quan hệ số rỗng theo cấp áp lực đến 200 kPa - 68 Hình Tổng hợp kết tính tốn ước lượng độ lún móng chữ nhật 2,0 X 4,0 (m) - 73 Hình Biểu đồ phân bố ứng suất trọng lượng thân tải trọng ngồi theo độ sâu móng băng - 76 Hình Biểu đồ tương quan hệ số rỗng theo cấp áp lực đến 200 kPa - 77 Hình 3.10 Khảo sát hình thành vùng dẻo - 85 Hình 3.11 Độ lún lớn đất từ kết mô theo mơ hình MohrCoulomb - 85 Hình 3.12 Chuyển vị ngang đất từ kết mơ theo mơ hình MohrCoulomb - 86 Hình 3.13 Chuyển vị ngang đất từ đáy móng từ kết mơ theo mơ hình Mohr-Coulomb - 86 Hình 3.14 Độ lún lớn đất từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay - 87 Hình 15 Chuyển vị ngang đất từ kết mô theo mơ hình Modified Cam-clay - 87 Hình 3.16 Chuyển vị ngang đất từ đáy móng từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay - 88 Hình 3.17 Độ lún lớn đất từ kết mô theo mô hình Modified Cam-clay có xét đến ảnh hưởng OCR-2.737 - 88 Hình 18 Chuyển vị ngang đất từ kết mơ theo mơ hình Modified Camclay có xét đến ảnh huởng OCR=2.737 .- 89 Hình 3.19 Chuyển vị ngang đất từ đáy móng từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay có xét đến ảnh hưởng OCR=2.737 - 89 - -83Bảng 37 Kểt tính ìủn móng băng phương pháp chia độ lún gồm hai thành phần Độ lún Độ lún biến biên Module Độ sâu Chiều dày Các thành phần ứng suất Module dạng dạng biến dạng biến dạng hình thể tích thể tích hình dạng dạng Độ lún tổng Ztb hi ơâ-p ơxi-p ơi-p Ki Gi Sá Svi Si (m) (m) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (m) (m) (m) 35,640 0,900 16,440 2660,149 886,716 0,065 0,037 -5 6,00 0,102 Bảng 38 Kểt tính ĩủn móng bang phương pháp chia độ lún gồm hai thành phần, trường hợp chia iởpphân tổ ưstheo ưsnén đẳng Module Độ lún Độ lún Module biến dạng biến dạng phuong huóng biến Độ lún Độ Chiều đứng trung bình biến dạng hình dạng hình dạng dạng thể tổng sâu dày thể tích trung tích bình Ztb (m) hi ơzi-p ơi-p Ki Gi Ssi Svi Si (m) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (m) (m) (m) 81,810 60,710 2660,149 886,716 0,012 0,023 0,035 61,560 32,160 2660,149 886,716 0,017 0,012 0,029 -2 -3 -4 -84- 42,570 20,170 2660,149 886,716 0,013 0,008 0,021 31,590 14,620 2660,149 886,716 0,010 0,005 0,015 25,335 11,810 2660,149 886,716 0,008 0,004 0,012 20,925 9,820 2660,149 886,716 0,006 0,004 0,010 0,066 0,056 0,122 -5 -6 -7 -8 TỔNG S=LSi 3.3.7 ước lượng độ lún móng băng, trường hợp mực nước ngầm nằm sâu Ket tính tốn độ lún móng băng xem mực nước ngầm sâu tổng kết qua Bảng 3.39 Bảng 39 Tống hợp kết tính lún móng băng mực nước ngầm sâu đất móng khố khan nên để khảo sát, tiến hành mô phương pháp phần tử hữu hạn Trong trường hợp này, chúng tơi lựa chọn mơ hình Mohr- Coulomb (đàn hồi dẻo lý tưởng) modified Cam-clay Ket mơ theo Hình 3.10 đến Hỉnh 3.21 a Mơ hình Mohr Coulomb -85- »*w MW B BM B He MM n;-a utM ■.-*3 B.3W JLJW ?3M Rdatve sbeii Simses Eihti-jttilMfMBiB Hình 10 Khảo sát hình thành vùng dẻo 1otaidiựì(tti«il4 lUct) ĩrirere Unt r Hình 11 Độ lún lớn nến đất từ kết mơ theo mơ hình Mohr-Coulomb hi.p.iii.F.ih.A.inViiif -86- Hình 12 Chuyến vị ngang đất từ kết mó theo mơ hình ẼMreư I6é5*lír]» Mohr-Coulomb Hình 13 Chuyến vị ngang nến đất từ đáy móng từ kết mơ theo mơ hình Mohr-Couỉomb -87- Total diiplmrmeivt* íutot) E»*er>=Ulo1 BS.35-J0 -rr Hình 14 Độ lún lớn đất từ kết mó theo mơ hình Modified Cam-clay Hình 15 Chuyến vị ngang nến đất từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay -88- J hnnKihỊÌcnetilt tatetiliiSTi"'* Hình 16 Chuyến vị ngang đất từ đáy móng từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay c Mơ hình Modified Cam-Clay cố xét đến ảnh hưởng OCR loUldifúíefnrnh ĨUK) ;•-* Jht Hình 17 Độ lún lớn nến đất từ kết mơ theo mơ hình Modified Cam-clay có xét đến ảnh hưởng OCR=2.737 -89- HcMfti d