Phân tích sự thay đổi tải trọng gây ra ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc trong đất yếu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TƠ LÊ HƯƠNG PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG GÂY RA MA SÁT ÂM ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẮT YẾU Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 60.58.02.11 LUẬN VÀN THẠC SĨ TP.HCM, tháng 12 năm 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp.HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TÔ LÊ HƯƠNG MSHV: 1570160 Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1992 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.02.11 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG GÂY RA MA SÁT ÂM ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẤT YẾU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mở đầu Chương 1: Tổng quan ma sát âm Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp xác định vị trí mặt phẳng trung hòa tính sức chịu tải cọc có xét đến ma sát âm Chương 3: Phân tích thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc đất yếu Chương 4: Mơ tốn thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm cho cọc đất yếu Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/07/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/12/2016 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀỊ TẠO PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Cán chấm nhận xét 2: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 05 tháng 01 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS ,TS Nguyễn Văn Chánh (Chủ tịch Hội đồng) PGS.TS Chu Công Minh (Thư ký Hội đồng) GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ (Phản biện 1) TS Lê Trọng Nghĩa (Phản biện 2) TS Phan Tá Lệ (Uỷ viên) 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 ĐÒNG PGS.TS NGUYỄN VĂN CHÁNH TRƯỞNG KHOA KTXD PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Với ủng hộ giúp đỡ gia đình, thầy cơ, bạn bè, tơi hồn thành chương trình học Cao học khóa 2015 thực Luận văn tốt nghiệp Để có thành này, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: - Thầy hướng dẫn PGS.TS.VÕ Phán tận tâm dẫn giúp đỡ suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Những hướng dẫn thầy nguồn kiến thức, kinh nghiêm q báu giúp tơi có thêm tảng cho việc học tập công tác sau - Quý Thầy, Cô Bộ môn Địa Cơ - Nền Móng Thầy, Cơ phòng Đào tạo Sau Đại học tạo nhiều thuận lợi cho suốt khóa học Cao học - Các anh, chị học viên cao học Địa kỹ thuật xây dựng khóa 2013, 2014, bạn học viên lớp Cao học Địa Kỹ Thuật Xây Dựng khóa 2015 giúp đỡ tơi thời gian học tập - Gia đình, bạn bè hỗ trợ khích lệ tinh thần q trình tơi học tập thực Luận văn tốt nghiệp Do kiến thức kinh nghiệm hạn chế, luận văn hồn thành khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Học viên Tơ Lê Hương TÓM TẮT LUẬN VĂN Ma sát âm tượng lớp đất yếu xung quanh thân cọc lún nhanh tốc độ lún cọc, từ sinh thêm lực kéo xuống, làm ảnh hưởng khả chịu tải cọc Có nhiều nguyên nhân gây ma sát âm ửong cọc như: thân đất quanh cọc chưa kết thúc cố kết, nâng hạ mực nước ngầm,v v Mục tiêu đề tài phân tích thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm ảnh hưởng sức chịu tải cọc đất yếu Tính tốn sức chịu tải cọc theo TCVN 10304-2014 đánh giá thay đổi sức chịu tải xảy ma sát âm thay đổi chiều cao lớp đất đắp Bên cạnh đó, đề tài mơ tốn khảo sát ảnh hưởng ma sát âm thay đổi tải trọng đất đắp phần mềm Plaxis 2D v8.5, kết hợp với kết tính tốn theo phương pháp thống Fellenius Qua đánh giá thay đổi chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm (độ sâu mặt phẳng trung hòa) cọc đất yếu Độ lún đất cọc xem xét đến kết tính tốn Plaxis 2D ABSTRACT As a result of fill placement, lowering phreatic level, etc , the soils surrounding the pile in soft ground settles more than the pile, in that case, negative skin friction occurs The aim of this thesis is to analyzing negative skin friction effect on capacity of single pile due to changing of surface load Capacity of single pile is based on Vietnamese Standard TCVN 10304-2014, and evaluate the capacity when changing height of the embankment Besides, this thesis also uses Plaxis 2D software for analyzing the effect of negative skin friction due to surface load to single pile, compare with the result from Unified Method of Fellenius to evaluate depth of neutral plane of pile in soft soil The settlement of pile, settlement of ground also concern in result of Plaxis 2D LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS.Võ Phán Nội dung kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng cơng bố cơng trình khác Những số liệu, nhận xét, đánh giá tác giả khác, quan tổ chức khác tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Tô Lê Hương MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VÈ MA SÁT ÂM 1.1 Hiện tượng ma sát âm 1.1.1 Định nghĩa ma sát âm .3 1.1.2 Một số thuật ngữ liên quan đến ma sát âm .4 1.2 Ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải cọc đất yếu 1.2.1 Ảnh hưởng ma sát âm thay đổi tải trọng tác dụng lên cọc 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tượng ma sát âm 1.3 Một số nghiên cứu trước theo hướng nghiên cứu đề tài .8 1.3.1 Nghiên cứu giới 1.3.2 Nghiên cứu nước 11 1.4 Kết luận chưomg 14 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MẶT PHẲNG TRUNG HỊA VÀ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỌC CĨ XÉT ĐẾN MA SÁT ÂM 15 2.1 Lý thuyết tưomg tác lực cọc đất theo B Fellenius 15 2.1.1 Sức kháng ma sát thành 16 2.1.2 Sức kháng mũi 18 2.1.3 Sức chịu tải tới hạn 19 2.2 Phương pháp Thống Nhất (Unified Method) tính tốn xác định sức chịu tải cọc 21 Trang i 2.3 Nguyên tắc xác định khả chịu tải cọc 25 2.4 Tính toán sức chịu tải cọc theo TCVN 10304:2014 25 2.4.1 Sức chịu tải theo tiêu lý đất 25 2.4.2 Sức chịu tải theo tiêu cường độ đất 26 2.4.3 Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xun tiêuchuẩn SPT 27 2.5 Tính tốn sức chịu tải cọc xét đến tượng ma sát âm 28 2.5.1 Xác định độ lún ổn định - s 28 2.5.2 Xác định độ lún cọc đơn - Sđ 30 2.5.3 Xác định chiều dài đoạn cọc bị ảnh hưởng ma sát âm, ZL 31 2.5.4 Xác định sức chịu tải cọc có kể đến ma sát âm 32 2.6 Phần mềm PLAXIS 2D mơ hình đất 32 2.7 Kết luận chương 40 Chương PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG GÂY RA MA SÁT ÂM ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẤT YẾU 41 3.1 Thông số địa chất yều cầu toán 41 3.2 Yêu cầu toán 43 3.3 Tính tốn sức chịu tải cọc chưa xét đến ma sát âm (TCVN 10304- 2014) 45 3.3.1 Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất (Mục 7.2.2.1) 45 3.3.2 Sức chịu tải theo tiêu cường độ đất (Phụ lục G, Mục G.2) 3.3.3 Sức chịu tải thiết kế cọc: 46 3.4 Tính tốn sức chịu tải có xét đến ma sát âm 47 3.5 Phương pháp thống - Unified Method (B.H.Fellenius) 48 3.6 Phân tích kết tính tốn theo TCVN 10304-2014 Unified Method 51 3.7 Kết luận chương 53 Chương MƠ PHỎNG BÀI TỐN SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG GÂY RA MA SÁT ÂM CHO CỌC TRONG ĐẤT YẾU 54 46 Trang ii 3.6 Phân tích kết tính tốn theo TCVN 10304-2014 Unified Method Bảng 3.4 Kết tính sức chịu tải cọc theo TCVN10304-2014 với chỉều cao đẩt đắp khác (không xét ma sát âm) Chiều cao đất đắp (m) SCT THEO Cơ LÝ (kN) SCT KHÔNG XÉT MA SÁT ÂM 1,7 2150 2150 2,5 2150 2150 1068 1068 1068 1068 Rc,d (kN) Từ kết ửên Bảng 3.4, thay đổi chiều cao đất đắp mà không kể đến ảnh hưởng ma sát âm khối đất đắp gây sức chịu tải tính theo tiêu lý khơng đổi giá trị, sức chịu tải theo cường độ tăng nhanh Trong trường hợp này, sức chịu tải thiết kế tính theo giá trị nhỏ trường hợp, nghĩa tính theo sức chịu tải lý Bảng 3.5 Kết tính sức chịu tải cọc theo TCVN10304-2014 với chỉều cao đẩt đắp khác (có xét ma sát âm) SCT CÓ XÉT MA SÁT ÂM Chiều cao đất đắp (m) R c,k (kN)- khônq xét ma sát âm R c,k (kN)- có xét ma sát âm Mức độ suv piảm SCT 1,7 2150 2081 3,2% 2,0 2150 2076 3,5% 2,5 2150 2041 5,1% 3,0 2150 2021 6,0% Khi kể đến ảnh hưởng ma sát âm, sức chịu tải cọc giảm từ 3.2% - 6% ứng với tăng chiều cao đất đắp từ 1.7m lên 3.0m SỨC CHỊU TAl CỌC THEO TCVN 10304-2014 JIM 1.7 2B Ehic-J Uũ dáí -|,i n |n| Khơng na si: ám Có na Mt ám Hình 3.6 So sánh sức chịu tải cọc có khơng xét ảnh hưởng ma sát âm (tính theo TCVN10304-2014) Trang 51 So sánh Phương pháp thống (Fellenius) TCVN 10304-2014 tính sức chịu tải cọc không xét ảnh hưởng ma sát âm, kết thu sau: ltìXỊŨ li- 1491/ L5ŨÍỊŨ -JU- ĩ ỉ L4CQŨ 12CQŨ ■« 4—1 1330,7 130QD 3F TII- r LlŨC.D 1ŨCQ Ũ 1.7 Chieu caodắtđẳp |m) Bảng 3.6 So sánh sức chịu tải cọc theo Fellenius TCVN10304-2014 SO SÁNH SCT pp THỐNG NHẤT & TCVN 10304-2014 Chiều cao đất đắp (m) 1,7 2,0 2,5 pp Fellenius 1106,7 1161,6 1253,2 TCVN 10304-2014 1330,7 1365,4 1428,4 Chênh lệch (%) 20% 18% 14% sừc CHIU TAI THIÈT KÊ CỤA cọc (KHÒNG XẺTMA SÃT ÂM) 3,0 1344,7 1491,4 11% • PPPỡlenme BTCVN 10304-2014 Hình 3.7 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cọc (không xét ma sát âm) tính theo Fellenius TCVN10304-2014 Kết tính tốn cho thấy, sức chịu tải cọc tính theo TCVN 10304-2014 lớn hẳn kết tính theo Phương pháp Thống Fellenius, tất trường hợp chiều cao đắp Tuy nhiên, chiều cao đất đắp lớn, chênh lệch giá tộ tính tốn phương pháp ngày giảm Cụ thể, trường hợp đất đắp cao 1.7m, độ chênh lệch phương pháp 20%, đến trường hợp đất đắp cao 3.Om độ chênh lệch 11% 3.7 Kết luận chương Trong chương 3, tác giả sử dụng TCVN 10304-2014 Phương pháp Thống Fellenius, kết hợp địa chất cụ thể để minh họa cho tốn tính sức chịu tải cọc đơn đất yếu có khơng xét ảnh hưởng ma sát âm Qua kết tính tốn, số kết luận rút sau: - Khi tăng chiều cao đất đắp không xét ảnh hưởng ma sát âm, cách tính theo TCVN 103042014, sức chịu tải cực hạn cọc đơn theo tiêu lý không tăng, sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ tăng rõ rệt - Khi xét đến ảnh hưởng ma sát âm, tương ứng với chiều cao đất đắp tăng sức chịu tải cực Trang 52 hạn cọc giảm, sức chịu tải thiết kế cọc giảm Mức độ suy giảm sức chịu tải 3.2%-ố%, ứng với tăng chiều cao đắp từ 1.7m lên 3.Om - Sức chịu tải thiết kế cọc không xét ảnh hưởng ma sát âm thu từ cách tính theo TCVN 10304-2014 lớn so với kết tính theo Phương pháp Thống Tuy nhiên chiều cao đất đắp độ chênh lệch kết tính tốn hai phương pháp giảm Trang 53 Chương MÔ PHỎNG BÀI TỐN THAY ĐƠI TẲI TRỌNG TÁC DỤNG GÂY RA MA SÁT ÂM CHO cọc TRONG ĐẮT YẾU Trong luận văn này, tác giả sử dụng Phần mềm PLAXIS 2D ver 8.5 để mơ phòng ảnh hưởng ma sát âm thay đổi tải trọng tác dụng lên cọc đơn đất yếu Dữ liệu lấy từ ví dụ tính tốn nêu chương 4.1 Mơ hình tốn thơng số đầu vào - Bài tốn mơ hình đối xứng trục (Axisymmetry) sử dụng phần tử 15 nứt (15-node Element) ■ h đH rXBMJTL h> HX ■à II' Hr WVflfi LcMta hn Hình 4.1 Mơ hình tốn Pỉaxis 2D Trang 54 Bảng 4.1 Bảng số liệu tính tốn Pỉaxis lớp đất STT Name Đất đắp Bùn sét MohrCoulomb Drained 18 19 1.00E-03 1.00E-03 0,3 1035 - MohrCoulomb Un Drained 15,1 15,54 3,02E-05 2,02E-05 0,35 347,8 - MohrCoulomb Un Drained 19,4 19,82 1.33E-05 8,98E-06 0,35 2577,2 - 10 25 8,3 2,75 36,2 12,63 0,9 0,7 0,85 Model Type [kN/m3] Ỵunsat [kN/m3] Ysat [m/dayl kx ky [m/day] [-1 V Ea> rel Eo®/81 1= ref Eur ỗref V Vur Pref Power (m) [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [-1 121 [-1 [-1 [-] Rí [-1 [-1 Sét, sét pha Sét, sét pha, nửa cứng cứng [kN/m2] KOnc Rinter Bê tông Hardening Linear Elastic Soil Un Drained Non-porous 20,6 25 21,2 25 3,31 E-05 0,00E+00 2,20E-05 0,00E+00 0,2 2.70E+07 20480 20480 61440 29,78 0,2 100 0,875 0,5 0,9 0,9 - Điều kiện mực nước ngầm: Mực nước ngầm tính tốn lấy cao trình -0.7m tính từ mặt đất tự nhiên (+0.0m), xem không thay đổi Trang 55 Trình tự tính tốn mơ theo giai đoạn (7 phases): Idhrttricaban rD Ị ilia ỉ torr ■ỉ phlSE D y íữutTí L V '.PHMO t>coK>t ỉ lí J>n*Cang Cac tíOniĩh tritìth ✓ ì/ ■St^sí ỈVHSÍMU tnam t/ íRiese6>MSAau y ket Ọ 3 ti Hĩnh 4.2 Trình tự mồ ' ỂalET ĩuxidđv ■ ụ cụggdav L CanacỂúa hon hXB ỉ,Ug»đ csnrtuctan ỉ Kuar KulrM Suod Ù.*3Ủ s a’Jr'SO Slaụcd 4sn*hK&an Dụỡũdể s iemwiXBOrt dAh' CwstfcbHfl Staged y365,00 đar CCTSokbton rwBTXWi staged 1460.Mt E J'd-.MCo^sotcbton :wBTJơMn **TinLm po^e eyL1321E aróra pressưe 5dBr quy trình thỉ cơng Plaxis 2D ❖ Giai đoạn hự* 1: Chất tải đất đắp Hình 4.3 Độ lún đẩt sau chất tải đất đắp ❖ Giai đoạn 2: cố kết năm Hình 4.4 Độ lún đất sau cố kết năm Trang 56 ❖ Giai đoạn 3: Thi công cọc ❖ Giai đoạn 4: Chất tải 1000 kN hfBH-Hd rMii i'KWH'l Mơĩ* ■ T- liwtawwa E^avnud HUI LitJwra wWidwtacwraH J IV IIKtaO m ỊcTC*»:s-Hrri Kttad 1-ị- WJ/W b»wij h) a) Hình 4.5 Độ lún cọc (a) độ ĩủn đất (b) sau chất tải đầu cọc ỈOOOkN ❖ Gỉaỉ đoạn 5: Ma sát âm sau năm sử dụng ❖ Giai đoạn 6: Ma sát âm sau năm sử dụng ♦♦♦ Giai đoạn 7: Hết cố kết H *s MSA sau nam MSA sau 5nam MSA đốt hét cỏ K& Hình 4.6 Lực ma sát dọc thân cọc giai đoạn 5,6,và Trang 57 4.2 Kết mô Plaxis 4.2.1 Độ lún cọc ĐỘ LN cc 387,79 ô l-3(m) 32,71 10-i(wt) 4.41 10 ’Cm) Phase €hír ĩál ÌOMKN PĩisstS M5* ] nỉm PMHfi; MÍASrủrti PhửH.7: Điltưi Itết Mãn 10ỒP Hình 4.7 Kết mô Plaxỉs độ lún cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm tải đẩt đắp H =1.7m Độ lún đát Ph^p-I Chái 6' ĨOCO KN Phj-Cfl M5ft L nỉm (tiỂp theũl PhújỊf.fi M5* rt&n Phase 0k cí 1ỄI hoin Bàn Hình 4.8 Kết mô Plaxỉs độ lún đẩt chịu ảnh hưởng ma sát âm tảỉ đẩt đắp, H =1.7m Trang 58 Bảng 4.2 Độ lổn cọc theo giai đoạn tỉnh tốn Độ lún cọc theo giai đoạn tính tốn (mm) Chiều cao đắp H (m) Phase thi công 1,7 2,0 2,5 3,0 Phase -Chất tải 1000kN 4.41 4.3 4.06 3.74 Phase 5- MSA sau năm sử dụng 32.71 39.02 51.05 65.71 Phase - MSA sau năm sử dụng 98.46 120.29 158.35 198.82 Phase 7- Đất hết cố kết 387.79 485.16 650.02 820.01 Nhận xét; • Ở giai đoạn chất tải (Phase 4), độ lún cọc không thay đổi nhểu khỉ tăng chiều cao đắp • Từ giai đoạn sử dụng trở (Phase 5-^7), thời gian đất cổ kết lâu độ lun cọc tăng • Trong giai đoạn tính tốn (1 năm, năm đất hết cố kết), chiều cao đất đắp tăng độ lún cọc tăng Như Bảng 4.2, phase 7, độ lún cọc tương ứng với tải đắp 3m lớn lần so với độ lún cọc ứng với tải đắp l,7m • Cố thể thấy rõ, với địa chất toán nêu, tượng ma sát âm xảy mạnh ưong tầng đất yếu chưa cổ kết hoàn toàn, lức đất quanh cọc lún nhanh tốc độ lún cọc, dẫn đến chuyển vị lớp đất thể Hình 4.8 4.2.2 Độ lún đất Khỉ xét độ lun đất giai đoạn tính tốn, kết ghi nhận qua Bảng 4.3 thể biểu đồ Hình 4.9 Bảng 4.3 Tổng hợp kết qtiả độ lún đất mô Pỉaxis 2D Độ lún đất (mm) Phase - Chất tải đất đắp - Cố kết năm - Thi công cọc - Chất tải 1000 kN - MSA sau năm sử dụng - MSA sau năm sử dụng 7- Đất hết cố kết Chiều cao đắp H (m) 1,7 2,5 4732 51.77 73.42 99.33 114.44 146.88 199.48 249.07 114.44 146.87 199.47 249.06 114.44 146.83 199.43 249.02 146.67 185.28 249.55 313.13 211.91 265.86 355.95 445.02 460.12 579.77 782.57 987.20 Trang 59 Độ LÚN ĐẮT NÈN THEO PHASE TÍNH TỐN Phase tinh toán a l H=1;7m ỉ —H=2 Om H=2,5m £ Hỹậ Om Hình 4.9 Kết mồ Plaxỉs độ lún đẩt xét ảnh hưởng ma sát âm thay đổi chiều cao đẩt đắp Nhận xét; • Ở tất giai đoạn thi công, thay đổi chiều cao tải đắp từ 1.7m đến 3.Om độ lún đất tăng lên khoảng lần • Ở trường hợp chiều cao đắp khảo sát, độ lún đất tăng lên sau phase Riêng giai đoạn phase 2->4 bước thi công, thời gian không dài nên đất không đổi độ lún Trang 60 4.2.3 Vị trí mặt phẳng trung hòa VỊ TRÍ MẶT PHẲNG TRUNG HÒA (Hđatđàp = 3,Om) 2£ = (m) Z£-2,9(m) Phase 4: Chát tái 1ŨC0KN ZL = 4.9(m) Phase 5: MSA năm Phase MSA năm ZL = 14,1 (m) Phase 7: Dát cù kêt hoin toàn Hình 4.10 Phân bổ lực ma sát đẩt đẩt dọc thân cọc (Chiều cao tải đẳp H = Om) Độ SÂU ZL(PLAXtS) M i1.7m H-2.Ũ-T1 -1 ỉ 5m - H»:?,Ofn HMM H ĩ 1XKI ỈXH w 4j00 5XW ?«w iOjXi s n.i>' 1?JI1 ã 1Ỉ.IXI i=h wim l!,iSj E, nđ ô1.1 w,đ L Mlđ V M,® 11W íáítì XLYJ ĩỉi® 'll WtphlBf tfdrtc lìúú Hình 4.11 Phân bổ độ sâu điểm trung hòa cọc khỉ thay đổi chiều cao tảỉ đắp Trang 61 Kết tổng hợp độ sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm (hay vị trí mặt phẳng trung hòa) cọc trường hợp chát tải trình bày bảng Bảng 4.4 Tổng hợp kết độ sâu vùng ma sát âm mô Pỉaxis Chiều sâu vùng MSA (m) H_đát đắp (m) 1,7 2’0 2,5 3,0 Phase 0,00 0,00 0,00 0,00 2,57 2’71 2,86 2,89 4,62 4,70 4,76 4,90 12,68 13,07 13,69 14,11 Nhận xét; - Ở phase 4, khỉ vừa chất tải lên, đất cố kết phần nên khơng có tượng chênh lệch độ lún cọc đất quanh cọc -ỳ vùng ảnh hưởng ma sát âm = o - Khi tăng mức độ cố kết (phase 5-> phase 7), mặt phẳng trung hòa phát triển dần xuống phía mũi cọc Tuy vậy, khỉ thay đổi chiều cao tải đắp, độ sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm khỉ đất kết thúc cố kết lại không thay đổi đáng kề, mà dao động quanh giá trị khoảng 63-71 % chiều dài cọc (Hỉnh 4.11) - Ngoài ra, xét phase, so sánh chiều sâu vùng ảnh hưởng đất khỉ thay đổi chiều cao đất đắp thấy chênh lệch chiều sâu ảnh hưởng ma sát âm không đáng kề,trong khoảng 1-6% Khỉ so sảnh độ sâu mặt phẳng trung hòa ba cách tính : TCVN 10304-2014, Fellenius, mô Plaxis, kết thu sau: Trang 62 Bảng 4.5 Ket tính vùng ảnh hưởng ma sát âm ZL theo phương pháp Chiều cao đất đắp (m) ZL- vùng ảnh hưởng ma sát âm (m) 1.7 7,0 7,4 2.5 9,9 11,4 Chiều cao đất đắp (m) ZL- vùng ảnh hưởng ma sát âm (m) 1,7 6,1 7,2 2,5 8,5 9,4 Chiều cao đất đắp (m) 1,7 2,5 ZL- vùng ảnh hưởng ma sát âm (m) 12,7 13,1 13,7 14,1 Hình 4.12 Độ sâu mặt phẳng trung hòa theo chiều cao đẩt đắp ĐỌ SÃU ZLTHEO CHIÊU CAO DAT ĐAP —a— TCVN 1Ơ504-2ỮU —* — reenius ■ Flan* Bảng 4.6 So sánh chênh lệch vùng ảnh hưởng ma sát âm ZL theo phương pháp tính Chiều cao đất đắp (m) Chênh lệch Plaxis TCVN 10304-2014 Chênh lệch Plaxis Phương pháp Fellenius 1,7 44% 52% 2,5 43% 28% 45% 38% 19% 33% Nhận xét: - Cả phương pháp cho thấy quy luật vị trí mặt phẳng trung hòa phát triển sâu xuống phía mũi cọc tăng chiều cao đất đắp - Các kết tính theo phương pháp giải tích (TCVN 10304-2014, Phương pháp Thống nhất) nhỏ kết tính theo phương pháp phần tử hữu hạn (PLAXIS 2D) Từ Hình 4.12 Bảng 4.6 cho thấy mức chênh lệch lớn Khi tăng chiều cao đất đắp chênh lệch độ sâu ZL giảm Trang 63 4.3 Kết luận chưong Trong chương 4, tác giả sử dụng phần mềm Plaxis 2D v8.5 để mơ tốn thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm ảnh hưởng sức chịu tải cọc đất yếu đưa số kết luận sau: - Khi thay đổi chiều cao tải đắp, độ lún cọc đơn không thay đổi nhiều giai đoạn chất tải, tăng mạnh giai đoạn đất cố kết - Đối với độ lún đất nền, quy luật tăng độ lún theo phase thi công thể rõ nét Độ lún đất tăng lên thay đổi chiều cao tải đắp - Độ sâu mặt phẳng trung hòa tăng lên thời gian cố kết đất lâu Tuy vậy, địa chất, độ sâu mặt phẳng trung hòa thời điểm cố kết không thay đổi nhiều tăng chiều cao tải đắp - So sánh kết tính tốn ba phương pháp TCVN 10304-2014, Phương pháp Thống (Fellenius) mô phần mềm PLAXIS 2D cho thấy độ sâu mặt phẳng trung hòa tăng lên tăng chiều cao tải đắp Tuy nhiên phương pháp mô phần tử hữu hạn (Plaxis) cho kết qua tính tốn có giá trị lớn nhiều so với hai phương pháp lại KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Trong luận văn này, việc phân tích thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc đất yếu tác giả tiến hành tính tốn thơng qua phương pháp giải tích (TCVN 10304-2014, Phương pháp thống Fellenius) , phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis 2D) Qua đó, tác giả đưa số kết luận sau: Khi tăng chiều cao đất đắp, nghĩa tăng tải trọng tác dụng, cách tính theo TCVN 10304-2014 cho thấy: a Sức chịu tải cọc theo tiêu lý không tăng, sức chịu tải theo tiêu cường độ đất tăng b Sức chịu tải cọc giảm xét đến ảnh hưởng ma sát âm tải đất đắp gây ra, với mức suy giảm tăng chiều cao đắp tải từ l,7m lên 3,Om sức Trang 64 chịu tải cọc bị suy giảm từ 3.2% đến 6% Sức chịu tải thiết kế cọc (khơng xét ma sát âm) tính theo TCVN 10304-2014 lớn sức chịu tải tính theo Phương pháp Thống nhất, tăng chiều cao đất đắp từ 1.7m lên 3.Om độ chênh lệch kết tính tốn hai phương pháp giảm dần từ 20% xuống 11% Chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm ZL (hay xem gần vị trí mặt phang trung hòa): a Khi mơ toán phần mền Plaxis, đất cố kết lâu, độ sâu mặt phẳng trung hòa tăng lên (phát triển dần xuống mũi cọc) Tuy nhiên, xét thời điểm cố kết, tăng tải đất đắp độ sâu mặt phẳng trung hòa thay đổi ít, từ 1% đến 6% b O giai đoạn đất kết thúc cố kết, theo kết tính tốn từ Plaxis, vị trí mặt phẳng trung hòa phát triển xuống sâu nhất, khoảng 63% đến 71% tương ứng tăng chiều cao tải đắp từ 1.7m đến 3.Om c Vùng ảnh hưởng ma sát âm theo PLAXIS 2D chênh lệch nhiều so với kết vùng ảnh hưởng ma sát âm tính theo TCVN 10304-2014 Phương pháp Trang 65 ... tính sức chịu tải cọc có xét đến ma sát âm Chương 3: Phân tích thay đổi tải trọng tác dụng gây ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc đất yếu Chương 4: Mô toán thay đổi tải trọng tác dụng gây ma. .. quan đến ma sát âm .4 1.2 Ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải cọc đất yếu 1.2.1 Ảnh hưởng ma sát âm thay đổi tải trọng tác dụng lên cọc 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tượng ma sát âm. .. Phân tích ảnh hưởng ma sát âm sức chịu tải cọc đất yếu - Xác định chiều sâu ảnh hưởng ma sát âm thay đổi tải trọng tác dụng cọc đất yếu Phạm vi nghiên cứu đề tài - Ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn,