Nghiên cứu tương quan giữa sự thay đổi hệ số thấm và hệ số rỗng trong bài toán gia cố nền bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm

Hiện nay có nhiều giải pháp tăng nhanh quá trình cố kết cho đất yếu. Một trong những giải pháp tỏ ra hiệu quả về kỹ thuật và kinh tế là bơm hút chân không trực tiếp bằng ống nhựa và bơm hút chân không sử dụng màng kín khí. Công trình thực tế sử dụng phương pháp này là Đường cao tốc Bắc Nam Long Thành Dầu Giây, nhà máy khí điện đạm Cà Mau, nhà máy điện Nhơn Trạch 2...Tuy nhiên giữa việc mô hình và dự báo lún ban đầu so với thực tế thi công và số liệu quang hắc hiện trường có nhiều khác biệt. Một trong những nhân tố đó là sự thay đổi hệ số thấm và hệ số rỗng theo thời gian dưới sự ảnh hưởng của áp lực chân không. Đề tài tập trung phân tích mối quan hệ này bằng việc mô phỏng bài toán số trên phần mềm Geostudio cho dự án Cao Tốc Long Thành Dầu Giây.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG BÌNH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA SỰ THAY ĐỔI HỆ SỐ THẤM VÀ HỆ SỐ RỖNG TRONG BÀI TOÁN GIA CỐ NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM Chuyên Ngành Mã số Ngành : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM : 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHI MINH, tháng 06 năm 2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: TS NGUYỄN NGỌC PHỨC Cán hướng dẫn khoa học 2: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQƠ Tp HCM ngày 22 tháng năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Nguyễn Minh Tâm’ PGS.TS Bùi Trường Sơn TS Trương Quang Thành TS Nguyễn Kế Tường TS Đặng Đăng Tùng Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu cố) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : DƯƠNG BÌNH PHƯƠNG Ngày Sinh : 02/01/1989 Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm Khóa (năm trúng tuyển) : 2013 MSHV : 13091308 Nơi Sinh : Tây Ninh Mã số ngành : 60580204 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN cứu MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA SỰ THAY ĐỔI HỆ SỐ THẤM VÀ HỆ SỐ RỖNG TRONG BÀI TOÁN GIA CỐ NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: - Nghiên cứu quan hệ hệ số thấm hệ số rỗng đất yếu xử lý phương pháp bơm hút chân khơng kết hợp bấc thấm - ứng dụng tính tốn cho cơng trình cao tốc Long Thành - Dầu Giây gói 7,8 NỘI DUNG: - Chương : Tổng quan toán gia cố phương pháp bơm hút chân không kết hợp bất thấm - Chương : Cơ sở lý thyết tính tốn - Chương : ứng dụng tính tốn cho cơng trình cao tốc Long Thành - Dầu Giây gói 7,8 - Chương : So sánh điều chỉnh kết mô với số liệu quang trắc, thiết lập công thức tương quan thay đổi hệ số thấm hệ số rỗng toán xử lý đất yếu bơm hút chân không kết hợp bấc thấm Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo - Phụ lục III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo QĐ giao đề tài) IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN NGỌC PHÚC : TS LÊ TRỌNG NGHĨA Tp HCM, ngày tháng năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TS NGUYỄN NGỌC PHÚC PGS-TS LÊ BÁ VINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS LÊ TRỌNG NGHĨA LỜI CẢM ƠN Điều bày tỏ tình cảm sâu sắc, lịng biết ơn chân thành đến cán hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Phúc Và TS Lê Trọng Nghĩa Tất trợ giúp phương pháp lý luận, đề xuất nghiên cứu giải pháp mà thầy đưa có giá trị quan trọng thành công đế tài nghiên cứu Tôi chân thành cám ơn giảng viên môn Địa Cơ Nền Móng - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, tận tình giảng dạy, hướng dẫn suốt q trình tơi học tập, nghiên cứu môn Tôi gữi lời cám ơn đến Thầy Trà, người cung cấp thơng tin cơng trình thực tế để tơi có sở liệu, anh Nguyễn Phúc Thành nhiệt tình hướng dẫn phần mềm để tơi hồn thành luận văn Tiếp theo, muốn tỏ biết ơn đến Hội đồng chấm phản biện luận văn, Hội đồng đánh giá luận văn làm vệc hết lòng, xem xét đánh giá đề tài thiếu sót đề tài nghiên cứu Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016 HỌC VIÊN Dương Bình Phương TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA SỰ THAY ĐỔI HỆ SỐ THẤM VÀ HỆ SỐ RỖNG TRONG BÀI TOÁN GIA CỐ NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM Tóm tắt đề tài Hiện có nhiều giải pháp tăng nhanh q trình cố kết cho đất yếu Một giải pháp tỏ hiệu kỹ thuật kinh tế bơm hút chân không trực tiếp ống nhựa bơm hút chân khơng sử dụng màng kín khí Cơng trình thực tế sử dụng phương pháp Đường cao tốc Bắc- Nam Long Thành - Dầu Giây, nhà máy khí điện đạm Cà Mau, nhà máy điện Nhơn Trạch Tuy nhiên việc mơ hình dự báo lún ban đầu so với thực tế thi công số liệu quang hắc trường có nhiều khác biệt Một nhân tố thay đổi hệ số thấm hệ số rỗng theo thời gian ảnh hưởng áp lực chân không Đề tài tập trung phân tích mối quan hệ việc mơ tốn số phần mềm Geostudio cho dự án Cao Tốc Long Thành - Dầu Giây Kết nghiên cứu cho phép sử dụng phần mềm Geostudio đề mơ dự báo q trình lún cố kết giải pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm cách hợp lý SUMMARY OF THESIS Title: Study of the relationship of void radio and permeanbility during consolidation process for Soft ground improvement using Vacuum combine Prefabricated Vertical Drain Abstract: Nowadays, there are many methods to make consolidation soft soil fast One of them, that is method of vacuum combine prefabricated vertical drain using dữect tube and sand and vacuum combine prefabricated vertical drain using aữ tight The projects which Ho Chi Minh City Long Thanh - Dau Giay Expressway; PM3 Ca Mau, Nhon Trach electrical manufactory used them However, between the models and initial calculate vs actual construction and monitoring data is quite different One of those factors is the change in permeability coefficients and void ratio over time under the influence of vacuum pressure The thesis focuses on analyzing the relationship between permeability and void ratio by the simulation projects Highway Long Thanh - Dau Giay with Geostudio software The result of study allow use the software Geostudio to calculate estimate the final settlement using consolidation vacuum combine prefabricate vertical drain conventionally LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp công trình nghiên cứu thực cá nhân tơi, thực sở lý thuyết, kiến thức, số liệu đo đạc thực tiển hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Phúc TS Lê Trọng Nghĩa Các số liệu tính tốn kết Luận văn hoàn toàn trung thực Nội dung Luận văn tuân theo nội dung đề cương Luận văn Cao học, ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm, Khoa Kỹ thuật xây dựng thơng qua Người viết Dương Bình Phương -i- MỤC LỤC NỘI DUNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn Đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.3 Phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.4 Phương Pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN BANG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤT THẤM Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu phương pháp xứ lý đất yếu phương pháp Hút chân không kết hợp với bấc thấm Error! Bookmark not defined 1.1.1 Lịch sử phát triển [ ] Error! Bookmark not defined 1.1.2 Tổng quan số cơng trình áp dụng phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm [1] Error! Bookmark not defined 1.1.3 Một số phương pháp thi công bơm hút chân không vào đất yếu [2] Error! Bookmark not defined 1.1.4 Giới thiệu hai phương pháp xử lý đất yếu hút chân không kết hợp với bấc thấm [2] Error! Bookmark not defined 1.1.5 Trinh tự thi công hai phương pháp [2] Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2: SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN Q TRÌNH CỐ KẾT KHI GIA TẢI BẦNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP VỚI BẤC THẤMError! Bookmark not defined 2.1 Lý thuyết bấc thấm Error! Bookmark not defined 2.1.1 Lời Giải Kjellman (1948) [4] Error! Bookmark not defined 2.1.2 Lời giải Hansbo 1981 [5] Error! Bookmark not defined 2.2 Các phương pháp giải toán cố kế thấm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Độ lún ổn định[6J Error! Bookmark not defined Độ cố kết Error! Bookmark not defined 2.2.3 Lún cố kết ttong trình gia tải Error! Bookmark not defined 2.2.1 -22.2.4 Áp suất chân không hữu hiệu Error! Bookmark not defined 2.3 Bài toán cố kết thấm có xét đến ảnh hưởng hệ số rỗng hệ số thấm trình cố kết [7] Error! Bookmark not defined 2.4 Các mơ hình đất sử dụng ửong phần mềm Geostudio để tính tốn .Error! Bookmark not defined 2.5.1 Mơ hình đàn hồi tuyến tính [9] Error! Bookmark not defined 2.5.2 Mơ hình đàn hồi khơng tuyến tính Error! Bookmark not defined 2.5.3 2.5.4 Mơ hình đàn hồi dẻo Error! Bookmark not defined Mơ hình Cam-Clay Error! Bookmark not defined 2.5.5 Mơ hình Cam- Clay cải tiến Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: ÚNG DỤNG TÍNH TỐN CHO CƠNG TRÌNH CAO TỐC LONG THÀNH - DẦU GIÂY GÓI THẦU 7,8 Error! Bookmark not defined 3.1 Giới thiệu công trình nghiên cứu Error! Bookmark not defined Điều kiện địa chất Error! Bookmark not defined 3.3 Thiết bị quan trắc: Error! Bookmark not defined 3.4 Phương pháp quan trắc Error! Bookmark not defined 3.1 Quan trắc lún Error! Bookmark not defined 3.2 Quan trắc chuyển vị ngang Error! Bookmark not defined 3.3 Quan trắc áp lực nước lỗ rỗng Error! Bookmark not defined 3.4 Số liệu quan trắc: Error! Bookmark not defined Mơ hình tốn phần mềm Geostudio 2007 Error! Bookmark not defined 3.2 3.5.1 Khai báo thơng số mơ hình Error! Bookmark not defined 3.5.2 Thiết lập mơ hình tốn Error! Bookmark not defined 3.5.3 Kết tính tốn Error! Bookmark not defined 3.5 So sánh kết tính tốn lần đầu với quan ttắcError! Bookmark not defined 3.6 Phương pháp hiệu chỉnh thơng số đầu vào mơ hình: Error! Bookmark not defined 3.7 Phân tích tương quan hệ số rỗng e hệ số thấm k Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 -73130 132 133 138 140 143 146 149 151 153 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 246 246 253 260 267 -1.764 -1.793 -1.807 -1.871 -1.871 -1.923 -1.944 -1967 -1.987 -2.007 -2022 -2075 -2.112 -2.167 -2201 -2.234 -2.261 -2291 -2316 -2.339 -2.36 -2.379 -2.403 -2.418 -2.434 -2.448 -2.466 0.3178 0.3305 0.3365 0.3615 0.264 0.2751 0.2584 0.246 0.2433 0.2412 0.2346 0.2164 0.1876 0.1815 0.1587 0.1386 0.1161 0.0996 0.081 0.0631 0.0457 0.0285 0.0137 0.0013 0.0131 0.0278 0369 130 132 133 138 140 143 146 149 151 153 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 246 246 253 260 267 -1.44623 -1.46254 -1.47055 -1.50954 -1.60705 -1.64792 -168558 -1.72103 -1.74374 -1.76583 -1.78735 -1.85862 -1.92444 -1.98552 -2.04235 -2.09536 -2.14489 -219141 -2.23497 -2.27587 -2.31432 -2.35051 -2.41675 -2.41675 -2.44709 -2.47577 -2.50289 Từ kết ta tiến hành điều chỉnh lần Theo tác giả Jin-yu Li; Qing Yang; Pei-yong Li, 2009 đề cập Khi chịu áp lực chân không 60 kPa đến 80 kPa chịu thêm áp lực gia tải đất đắp từ 30 kpa đến 100 kPa, khỉ lực hút dính giảm xuống áp lực nước lỗ rỗng âm đồng thời hệ sổ thấm kh tăng lên làm tăng khả thoát nước rút ngắn thời gian cổ kết đất yếu Do ta tăng hệ số thấm K mơ hình Geo Studio K theo phương X lên 1.5 sau: -74Bảng 3.10:Bảng hiệu chỉnh thơng số mơ hình lần 2: Ỵ X K Kết hiệu chỉnh chạỵ lại mơ hình lần 2: Hình 3.29 : Đồ thị kết độ lún mơ hình lần quan trắc hiệu chỉnh hệ sổ thấm k -75Bảng 3.11: Kết độ lún mơ hình lần so vối quan trắc -7662 63 64 65 66 67 69 70 72 73 74 76 77 78 79 80 81 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 112 115 116 118 119 120 121 122 123 124 125 127 130 132 133 138 -0.919 -0.928 -0.939 -0.95 -0.969 -0.989 -1.026 -1.045 -1.058 -1.077 -1095 -1.129 -1.14 -1.151 -1466 -1.177 -1.187 -1217 -1.217 -1.228 -1.238 -1.249 -1259 -1.292 -1.308 -1.324 -1.34 -1.545 -1.588 -1.597 -1.616 -1.632 -1.648 -1.661 -1.669 -1.677 -1.686 -1.694 -1.729 -1.764 -1793 -1.807 -1.871 0.0148 0.0158 0.0189 0.0222 0.0335 0.0459 0.068 0.0797 00784 0.0904 0.1014 00737 0.0723 0.0715 0.0751 0.0752 0.0744 0.0834 0.0733 0.0745 0.0748 0.0761 0.0766 0.091 0.0979 0.1049 0.1121 00267 0.0372 0356 0.034 0.0399 0.0459 0.0491 0.0474 0.0458 0.0454 0.044 0.0607 0.0692 0.081 0.0866 0.1101 62 63 64 65 66 67 69 70 72 73 74 76 77 78 79 80 81 83 84 85 86 87 88 90 91 92 93 112 115 116 118 119 120 121 122 123 124 125 127 130 132 133 138 -0.90421 -0.91219 -0 92007 -0.92784 -0.93552 -0.9431 -0.95796 -0.96526 -0.97959 -0.98663 -0.99358 -1.0553 -1.06774 -1.07952 -109088 -1.10182 -1.11264 -1 13357 -1.1437 -1.15355 -1.16324 -1.17288 -1.18241 -120103 -1.21011 -121908 -122793 -151833 -1.55084 -1.56138 -1.58203 -1.5921 -1.60208 -1.61192 -162163 -1.63118 -1.64063 -1.64996 -1.66827 -1.69484 -171198 -1.7204 -1.76087 -77140 -1.871 0.0191 140 -1.85192 -78143 146 149 151 153 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 246 246 253 260 267 -1.923 -1.944 -1967 -1.987 -2.007 -2.022 -2075 -2.112 -2167 -2.201 -2234 -2.261 -2.291 -2.316 -2.339 -2.36 -2.379 -2.403 -2.418 -2.434 -2.448 -2.466 0.0273 0.0083 0.0061 0.0099 0.013 0.0203 0.0403 0.0691 0.0737 0.0939 0.1104 01286 0.1401 0.1533 0.1654 0.1769 0.188 0.2178 02028 0.211 0.2196 0.2228 143 146 149 151 153 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 246 246 253 260 267 -1.8957 -1.93566 -1.97307 -1.9969 -2.01995 -2.04228 -211527 -218106 -224072 -2.29495 -2.3444 -2.38958 -2.43108 -2.46927 -2.50444 -2.53691 -2.56697 -2.62081 -2 62081 -2.645 -2.66761 -2.6888 Nhận xét: Ta thấy kết chạy mơ hình Geostudio gần vối kết quan trắc theo hình 3.29, giai đoạn đầu kết hai đồ thị gần trùng nhau, đến hết giai đoạn hai đồ thị cổ sai lệch khơng đáng kể, kết cuối gần giống 3.7Phân tích tương quan hệ số rỗng e hệ số thấm k Từ kết chạy mơ hình lần đầu ta có biểu đồ quan hệ hệ số rỗng e ứng suất hữu hiệu p; biểu đồ quan hệ hệ số thấm k p mẫu có độ sâu 4m điềm (0,21) mơ hình -79- Hình 3.30: Đồ thị quan hệ hệ sổ rỗng e ứng suất hữu hiệu P; quan hệ hệ số thấm kvàP từ kết mơ hình Từ biểu đồ kết ta vẽ biểu đồ quan hệ hệ số rỗng e hệ số thấm k ứng với mơ hình lần đầu Hệ số rỗng e Hình 3.3ỉ: Đồ thị quan hệ hệ sổ rỗng e hệ số thấm k -80Mặt khác theo thầy GS.TSKH Hoàng Văn Tân tương quan e k sau: hộ kl k = k1 exp- (Ct-e) (2.17) Trong đó: Ký hiệu exp X = ex ki k2 : hệ số thấm, xác định từ tải trọng ei e2 tương ứng với lúc đầu lúc cuối trình cố kết thấm ei e2 : Hệ số rỗng đất, xác định từ tải trọng pi P2 tác dụng lên mẫu đất thí nghiệm nén Trị số e công thức 2.17 xác định cách dựa vào đường cong nén, tức là: ln f i- f1 (