Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất yếu bằng xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật để đắp đường

II. NỘI DUNG LUẬN VĂN: Mở đầu Chương 1 : Tổng quan về giải pháp cải tạo đất yếu bằng xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật. Chương 2 : Cơ sở lý thuyết về ổn định trượt trong nền đắp đường. Chương 3 : Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén của mẫu đất trộn xi măng trong phòng thí nghiệm. Chương 4 : Tính toán ổn định nền đường trước và sau khi gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật.

Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Võ Phán Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày năm tháng Thành phần Hội đồng đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm : Xác nhận Chủ Tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quan lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG: - TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS Nguyễn Minh Tâm ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAY Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TẤN THÀNH MSHV: 7140774 Ngày, tháng, năm sinh: 1979 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây Dựng Mã số : 60.58.02.11 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT YẾU BẰNG XI MĂNG CÓ GIA CƯỜNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG.” II NỘI DUNG LUẬN VĂN: Mở đầu Chương : Tổng quan giải pháp cải tạo đất yếu xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật Chương : Cơ sở lý thuyết ổn định trượt đắp đường Chương : Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất trộn xi măng phòng thí nghiệm Chương : Tính tốn ổn định đường trước sau gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 18 tháng 01 năm2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Ngày 17 tháng 06 năm 2016 : PGS TS Võ Phán Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA PGS TS Võ Phán PGS TS Lê Bá Vinh PGS TS Nguyễn Minh Tâm LỜI CẢM ƠN Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS TS Võ Phán tận tình hướng dẫn, giúp học viên có định hướng tốt cho luận văn Qua thầy, học viên truyền đạt kiến thức, mà học phương pháp nghiên cứu, phương pháp làm việc nhiệt huyết nghề nghiệp Xin cảm ơn thầy cô mơn Địa Cơ Nền Móng - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - Trường ĐH Bách Khoa TPHCM, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện cho học viên sử dụng phòng thí nghiệm Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, cổ vũ, động viên hỗ trợ học viên suốt thời gian qua Xin kính chúc sức khỏe thầy cô! Học viên Nguyễn Tấn Thành ii TÓM TẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn nghiên cứu khả cải tạo đất yếu khu vực tỉnh Trà Vinh xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật Sử dụng thí nghiệm : cắt trực tiếp, nén đơn để xác định hàm lượng xi măng thích hợp Xi măng sử dụng loại PCB40, hàm lượng xi măng xét đến : 6%, 8%, 10% ứng dụng hỗn hợp vật liệu vào đắp đường có gia cường vải địa kỹ thuật Khu kinh tế Định An - Huyện Duyên Hải - Trà Vinh Abstract Thesis research improvement of soft soil capabilities in Tra Vinh province by cement mixing soil combine with geotextile Using experiments: dừect shear test, compression test to determine the appropriate amount of cement Cement used PCB40 types, the cement content be taken into account: 6%, 8%, 10% Application of the mixed material in embankment of road have reinforcement geotextile in Dinh An economic zone - Duyen Hai District - Tra Vinh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết luận đưa luận văn thực theo phương pháp khoa học khách quan, khơng chép có trích dẫn nguồn tài liệu đầy đủ Các thí nghiệm thực theo tiêu chuẩn Học viên Nguyễn Tấn Thành vi MỤC LỤC Mở đầu 1 Đặt vấn đề nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học Giá trị thực tiễn Giới hạn đề tài Chương Tổng quan cải tạo đất yếu xi măng có gia cường vải địa kỹ thuật 1.1 Tổng quan gia cường đất yếu vải địa kỹ thuật 1.2 Lợi ích sử dụng vải địa kỹ thuật 1.3 Các tiêu chuẩn thiết kế với vải địa kỹ thuật 1.4 Tổng quan gia cố đất yếu xi măng 19 Chương Cơ sở lý thuyết ổn định trượt đắp đường 39 2.1 Cơ sở lý thuyết ổn định mái dốc 39 2.1.1 Ơn định khơng nước mái dốc 39 2.1.2 Phương pháp mặt trược trụ ừòn W.FELLENIUS 40 2.1.3 Phương pháp mặt trược trụ ừòn A.W.BISHOP 44 Chương Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén mẫu đất yếu trộn xi măng phòng thí nghiệm 49 vii 3.1 Nguyên vật liệu dùng ttong thí nghiệm 49 3.1.1 Đất dùng thí nghiệm 49 3.1.2 Xi măng dùng thí nghiệm 49 3.2 Thí nghiêm cắt trực tiếp (TCVN 4199-2012) 49 3.2.1 Mục đích thí nghiệm cắt trực tiếp 50 3.2.2 Thiết bị thí nghiệm cắt trực tiếp 50 3.23 Chế bị mẫu thí nghiệm cắt trực tiếp 51 3.2.4 Thực thí nghiệm cắt trực tiếp 54 3.2.5 Kết thí nghiệm cắt trực tiếp 55 3.3 Thí nghiệm nén đơn (ASTMD2166) 60 3.3.1 Mục đích thí nghiệm nén đơn 60 3.3.2 Thiết bị thí nghiệm nén đơn 61 3.3.3 Chế bị mẫu thí nghiệm nén đơn 61 3.3.4 Thực thí nghiệm nén đơn 64 3.3.5 Kết thí nghiệm nén đơn 64 Chương Tính tốn ổn định đường trước sau gia cố xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật 72 4.1 Đặt vấn đề 72 4.2 Giới thiệu cơng trình 72 4.2.1 Vị trí cơng trình 73 4.2.2 Các thơng số kỹ thuật cơng trình 73 4.2.3 Số liệu địa chất 75 4.2.4 Tải ttọng tác dụng lền đường (22TCN 262 - 2000) 79 4.4 Tính tốn ổn định cho cơng trình đắp đất tự nhiên 80 viii 4.4.1 Phân tích phần mềm SLOPE/W 80 4.4.2 Phân tích phần mềm Plaxis 8.5 81 4.5 Tính tốn ổn định cho cơng trình đắp đất gia cường 83 4.5.1 Phân tích phần mềm SLOPE/W 83 4.5.2 Phân tích phần mềm Plaxis 8.5 85 Kết luận kiến nghị 88 Kết luận 88 Kiến nghị 89 66 67 Hình 3.14: Một sổ hình dạng phá hoại điển hình mẫu đất - xỉ măng nén đơn Tổng hợp kết thí nghiệm Bảng 3.9: Thơng số nén đơn mẫu đất tự nhiên Trọng lượng riêng Y Độ ẩm Sức kháng nén đơn (kN/m3) 15,2 Modul w Qu E50 (%) 74,15 (kN/m2) 169,3 (kPa) 1270 Bảng 3.10 : Bảng tổng hợp sức kháng nén đơn qu (kN/m2) Xi măng % 509,702 710,337 10 849,222 Biến dạng phá hoại (%) 1,85 68 Bảng 3.11 : Bảng tỏng hợp module E50 (kPa) Xi măng % 7346 10237 12239 10 Bảng 3.12 : Bảng tổng hợp biến dạng phá hoại £ (%) Xi măng % 0,42 0,41 10 0,35 Bảng 3.13 : Bảng tông hợp dung họng mâu nén đơn y (kN/m ) Xi măng % 15,7 15,9 10 16,0 Bảng 3.14 : Bảng tổng hợp độ ẩm mẫu nén đơn w (%) Xi măng % 21,43 27,35 10 22,37 Cirỉmg độ nén, qu (MPa) 69 nén đơn qu - Sức kháng nén đơn qu cao 849,2(kN/m2) tăng 501,6% so với mẫu đất tự nhiên ứng với hàm lượng 10 % xi măng - Khi hàm lượng xi măng tăng lên cường độ nén đơn qu tăng theo - Từ mức 8% lên 10% xi măng, sức kháng nén đơn tăng mạnh mức 6% 70 e(%) Hình 3.16: Biểu đồ quan hệ hàm lượng xỉ măng module E50 Nhân xét: - Module E50 lớn 12239(kPa), tăng 963,7% modle E50 đất tự nhiên Module lớn ứng với hàm lượng 10 % xi măng - Hàm lượng xi mãng tăng module E50 tăng theo - Mức tăng module E50 hàm lượng xi măng tăng từ 8% - 10%, nhiều 71 Nhận xét Thông qua kết thí nghiệm, số kết luận rút : Hàm lượng xi măng 10% gia cường vào đất có hiệu tăng sức kháng cắt cao nhất: c tăng 1795 % (từ 5,5 kPa lên 98,779kPa), (p tăng 526 % (từ 4°58 lên24°ll ) Hàm lượng xi măng 10% gia cường vào đất có hiệu tăng sức kháng nén đơn qu cao nhất: 501,6 % (từ 169,3kN/cm2 lên 849,2kN/m2) Hàm lượng xi măng 10% gia cường vào đất có hiệu tăng module E50 nhiều nhất: 963,7 % (từ 1270 kPa lền 12236 kPa) Như vậy, hàm lượng thích hợp để gia cường cho loại đất yếu khu vực huyện Duyên Hải - tỉnh Trà Vinh : 10% xi măng Đảm bảo tiêu chí : tăng sức kháng cắt, kháng nén đơn tăng lên, lượng xi măng hiệu 72 CHƯƠNG4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG TRƯỚC VÀ SAU KHI GIA CĨ XI MĂNG KẾT HỢP VẢI ĐỊA KỸ THUẬT Hình 4.1: Đường khu vực huyện Duyên Hải - tinh Trà Vinh 4.1 Đặt vấn đề Hiện nay, khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long nói chung tỉnh Trà Vinh nói riềng, cố nhiều tuyến đường, đê bao đắp đất yếu chỗ Do tính chất lý yếu loại đất này, không phù hợp với việc đắp, nên qui mơ cơng trình nhỏ năm phải tu sửa tốn Vì thế, để kiểm tra khả cải tạo đất xỉ măng có gỉa cường vải địa kỹ thuật định hướng áp dụng thực tế, tác giả chọn mô tuyến đường đắp cao đất yếu khu vực tĩnh Trà Vinh 4.2 Giới thiệu cơng trình -Tên dự án: Tuyến đường số 01 (đoạn từ nút N3 đến nút N27, đoạn từ nút N27 đến 73 cầu Cl6) -Tên gói thầu: (đoạn từ K2+040 đến cầu C16, phân kỳ đầu tư giai đoạn 1) thuộc dự án Tuyến đường số 01 Khu kinh tế Định An -Địa điểm xây dựng: Trong phạm vi quy hoạch Khu kinh tế Định An, tỉnh Trà Vinh 4.2.1 Vị trí cơng trình -Tuyến đường số 01 (đoạn từ nút N3 đến nút N27, đoạn từ nút N27 đến cầu C16) Khu kinh tế Định An - (đoạn từ K2+040 đến cầu C16, phân kỳ đầu tư giai đoạn 1) điểm cuối gói Km2+040 thuộc địa phận ấp Giồng Trơm, xã Long Tồn kết thúc gần sơng Giồng Ơi (tại điểm tiếp giáp với dốc cầu C16) thuộc địa phận ấp Giồng Ơi, xã Long Tồn, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh với tổng chiều dài L=4.347,66mét -Căn vào đồ giải cho thấy theo hướng tuyến phía nam sơng nối liền gồm: sơng Đìa Dây, sơng Ơng Tà, sơng Giồng Giếng sông Đầu Đất chạy dọc theo tuyến cách tim tuyến từ (175 - 850) mét, sông bề rộng tương đối nhỏ; phía bắc đường đan B=1.5 mét sông Lương Sen Lớn chạy dọc theo tuyến cách tim tuyến từ (200 - 570) mét đường (450 - 800) mét sông, sông tương đối rộng 4.2.2 Các thông số kỹ thuật cơng trình Cấp kỹ thuật đường 60 có áo đường cấp cao Al Tải trọng H30 (tải trọng trục 10T) Bề rộng đường xe chạy 7m, phần lề đường : X 2.5m Mái taluy đường có độ dốc : 1.5 Hình 4.2: Mặt cắt ngang điển hình đường Kết cấu áo đường: - Láng nhựa lớp dày 3.5cm, Tiêu chuẩn 4.5 kg/m2 - Lớp đá dăm tiêu chuẩn dày 12 cm, Eye = 143 MPa - Lớp đá dăm loại I dày 16, Dmax = 25mm - Lớp đả dăm loại II dày 24, Dmax = 37.5mm - Lớp vải địa kỹ thuật không dệt - Lớp cát đầm chặt dày 50cm, K = 0.98, Eo = 45Mpa - Lớp cát đầm chặt dày 150cm, K = 0.95 - Lóp vải địa kỹ thuật khơng dệt - Nền đường hữu sau đào lấy đất đắp lề bù cát Kết cấu lề đường: - Đắp gia cố đất chọn lọc đầm chặt,K = 0.95 - Lóp vải địa kỹ thuật khơng dệt - Lớp cát đàm chặt dày 50cm, K = 0.98, Eo = 45Mpa - Lóp cát đầm chặt dày 150cm, K = 0.95 - Lóp vải địa kỹ thuật khơng dệt - Nền đường hữu sau đào lấy đất đắp lề bù cát 75 -Ghi chú: Các tiêu chủ yếu vải địa kỹ thuật không dệt: +Kích thước vải địa sử dụng loại (4x250)mét +Cường độ chịu kéo giật: > l,8kN +Cường độ chịu kéo đứt: >12kN/m +ĐỘ giãn dài đứt: < 65% +Cường độ xuyên thủng : từ 1500 -> 5000N +Đường kính lỗ lọc : j90