Trong bài viết này tác giả vận dụng lý luận công trình và mô hình số học tiến hành tiến hành tối ưu hóa sơ đồ bố trí bấc thấm.
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TỐI U HÓA SƠ ĐỒ BẤC THẤM TRONG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU NGUYỄN TRUNG HIẾU*, ĐỖ MINH NGỌC**, NGUYỄN CƠNG NAM**, ĐỖ MINH TÍNH*** The of timization of the vertical prefelon cetedstrip ctraino arrangement for soctsoil treatment Abstract: This article establishes the objective function at the cost of soft soil treatment with low permeability Considering the length and space of prefabricated strip drains and the optimization of the cost of the materials and construction as the objective function, the mathematical model for the optimal design is developed The results show that not only the cost of the materials and construction for the prefabricated strip drains can be saved, but also the process of the design can be simplified Key word: Soft soil; Strip drain; Optimal design MỞ ĐẦU * Bi n pháp sử d ng ấc thấm kết hợp v i gia tải trƣ c để xử lý đất yếu giao thông đƣợc sử d ng phổ iến M c đích c a i n pháp làm tăng nhanh khả thoát nƣ c đất khiến cho đ lún đất đƣợc đến trạng thái ổn định, sức chịu tải c a đất đƣợc tăng lên m t cách đáng kể Tuy nhiên, giai đoạn thiết kế từ trƣ c đến vi c trí ấc thấm sử d ng đƣợc dựa kinh nghi m Đầu tiên lựa chọn m t vài hình thức trí, sau tiến hành so sánh lựa chọn cho hợp lý Nhƣng cách làm chƣa đem lại hi u kinh tế Vi c lựa chọn m t cách hợp lý sơ đồ trí, khoảng cách ấc thấm khơng giúp cho thời gian thi công đƣợc nhanh hơn, mà c n tiết ki m đƣợc nhiều chi phí Trong ài áo tác giả vận d ng lí luận cơng trình mơ hình s học tiến hành t i ƣu hóa sơ đồ trí ấc thấm NGUN LÝ TỐI ƢU HĨA SƠ ĐỒ BỐ TRÍ BẤC THẤM 2.1 Xác định biến số * Phòng kinh tế hạ tầng hu ện Bình Xu n - Vĩnh Phúc ** Trường Đại học Công nghệ GTVT *** Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 Đ i v i công tác cắm ấc thấm yếu t ảnh hƣởng trực tiếp đến kh i lƣợng công vi c khoảng cách cắm, chiều dài cắm kết hợp công thức tính đ c kết T i ƣu hóa chiều s u làm vi c hi u c a ấc thấm có liên quan đến khoảng cách làm vi c c a ấc thấm đƣờng kính hi u c a ấc thấm (De) Nhƣ vậy, ài tốn n s chiều s u cắm ấc thấm (H) đƣờng kính hi u c a ấc thấm De 2.2 Xây dựng hàm mục tiêu Vi c x y dựng phƣơng án t i ƣu hóa c a phƣơng pháp xử lý đƣờng ằng ấc thấm nhằm m c đích đƣa sơ đồ cho hi u kinh tế mà đảm ảo kỹ thuật Chi phí gồm hai phần chi phí cho cơng tác cắm ấc thấm giá thành ấc thấm, nên m t di n tích xử lý chi phí đƣợc thể hi n qua công thức sau: fs c.( H Ls ) De (1) Trong đó: c – chi phí m t mét dài ấc thấm chi phí thi cơng m t mét; H – chiều sâu bấc thấm đƣợc cắm vào đất; 47 Ls – chiều dài dự kiến ấc thấm cắm vào l p đ m cát; De – đƣờng kính làm vi c hi u c a ấc thấm, v i sơ đồ hình vng D e = 1,13.d; sơ đồ hình tam giác D e = 1,05.d (d khoảng cách ấc thấm) chi phí V i: Cv 8Ch 2Cv ; 1 ; 2 4H s F (n).De 4H Nhƣ vậy, m t di n tích xử lý A tổng Giả thiết trình gia tải m t lần kết thúc thì: 1t H H s Uz 1 e (4) H H (5) U rz s 1 e t H đƣợc tính c.( H Ls ) f ( De , H ) A f s A De nhƣ sau: (2) n2 3n2 F( n ) ln(n) ; n=De/dw n 1 4n Thay công thức (4) (5) vào công thức (3) 2.3 Các điều kiện ràng buộc a, Phương trình độ cố kết Khi ề dày l p đất yếu l n, thông thƣờng ấc thấm đƣợc cắm hết qua vùng ảnh hƣởng c a tải trọng, chiều s u xuyên chƣa xuyên qua toàn ta đƣợc: H H H s 1t U t s 1 e t 1 e (6) H H Từ ta có điều ki n ràng u c đ i v i c kết c a đất nhƣ sau: l p đất yếu, đất ên đ c kết đƣợc tính y(De,H) = Ut –U = theo ài toán c kết hƣ ng t m c kết theo b, Phương trình ràng buộc với độ sâu cắm phƣơng thẳng đứng Đ i v i đất ên dƣ i chiều (7) bấc thấm đường kính hiệu s u ấc thấm đ c kết đƣợc tính theo công thức Điều ki n ràng u c gồm hai điều ki n sau: c kết thấm m t chiều Khi ề dày l p đất yếu De∈ [Dmin, Dmax], Dmin > (8) nhỏ, di n tích xử lý tải trọng l n vùng hoạt H∈ [Hmin, Hmax], Hmin > đ ng nén ép vƣợt ề dày l p đất yếu ấc Trong đó: thấm đƣợc cắm qua hết l p đất yếu Trong Dmin, Dmax – đƣờng kính hi u nhỏ hai trƣờng hợp đ c kết qui l n c a ấc thấm, ph thu c vào đ c kết trung ình để tính tốn: loại đất, thơng thƣờng (D min, Dmax) = (0,8 Ut .Urz + 1- U z (3) Trong đó: ~ 2,4m); Hmin, Hmax – giá trị cận dƣ i cận c a Ut – đ c kết theo thời gian; chiều s u cắm ấc thấm V i Hmin đƣợc lấy ằng Urz – đ c kết trung ình c a đất phạm chiều s u mà vị trí cung trƣợt xuất hi n Hmax vi cắm ấc thấm; Uz – đ c kết trung ình c a đất dƣ i ấc thấm; đƣợc lấy ằng ề dày l p đất yếu đƣợc xử lý Từ hai điều ki n ràng u c trên, đồ thị quan h De H hình thành m t vùng đƣợc gọi r - h s đ s u, r = Hs/H (Hs, H lần lƣợt là vùng khả thi, giải pháp t i ƣu u c phải nằm chiều dài bấc thấm cắm vào đất ề dày vùng thỏa mãn điều ki n c kết c a l p đất yếu) đất y(De,H) = (hình1) 48 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 H H y(d) y(d) y(D y(De,H)=0 e,H)=0 bb H Hmax max dd Hmin De D e aa D Dmin DDmax max DD e e Hình Biểu thị vùng khả thi Đƣơng nhiên, để giải toán ứng d ng lập trình C++ để tiến hành tìm Hình Đường cong hàm số De nghi m thỏa mãn yêu cầu c a ài toán C thể ƣ c làm theo sơ đồ sau: Hình Sơ đồ bước lập trình ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 49 ỨNG DỤNG CƠNG TRÌNH THỰC TẾ Tuyến đƣờng có tổng chiều dài 2.172 m ề r ng xử lý 23,78 m Bao gồm hai l p đất yếu cần xử lý có tổng chiều dày 19m Hai l p sâu vào nghiên cứu phƣơng pháp vô quan trọng Đặc i t điều ki n ngành x y dựng ngày phát triển mạnh mẽ vi c t i ƣu hố sơ đồ ấc thấm có ý nghĩa to l n, đất có h s c kết trung ình theo phƣơng thẳng đứng Cv = 4,39m2/năm theo phƣơng ngang Ch = 8,78m2/năm, cơng trình đƣợc xử lý m t năm v i kết tính tốn đƣợc đ c giúp đƣa đƣợc i n pháp xử lý đạt hi u cao mặt thời gian nhƣ chất lƣợng cơng trình kinh tế xử lý (2) Bằng cách x y dựng hàm m c tiêu kết 93,7 Khi xử lý ấc thấm đƣợc trí theo sơ đồ hình vng, khoảng cách ấc thấm đƣợc trí 1,7m đƣợc cắm hết l p đất yếu 19m Nhƣ vậy, tổng chiều dài ấc thấm cần thi công cho đoạn 375.732m điều ki n ràng u c, sau sử d ng phƣơng pháp lập trình để t i ƣu hóa tìm đƣợc chiều s u cắm khoảng cách bấc thấm hợp lý Kết cho thấy kh i lƣợng ấc thấm cần cắm giảm 8,4 Căn vào nguyên lý t i ƣu hóa sơ đồ b trí bấc thấm đƣợc trình bày trên, sau t i ƣu sơ đồ kết cho chiều sâu bấc thấm cần cắm 17m, khoảng cách cắm bấc thấm theo sơ đồ hình vng 1,68m thỏa mãn yêu cầu đ c kết Kh i lƣợng ấc toàn b chiều dài đoạn tuyến kh i lƣợng bấc thấm 343.938m Kết cho thấy so v i thiết kế an đầu kh i lƣợng bấc thấm sau t i ƣu hóa giảm 8,4% KẾT LUẬN (1) Hi n nay, vi c sử d ng ấc thấm xử lý đất yếu phổ iến.Vì vi c TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 9355:2012 Tiêu chu n Gia c đất yếu bảng bấc thấm thoát nƣ c Terzaghi, K.，Principle of soil mechanics Eng Naws Record, Dec, 17, 1925 谢康和, 曾国熙 砂 井 地 基 的 优 化 设 计 土木工程学报,1989, 22 (2): 3~12 汪树玉等.优化原理、方法与工程应用.杭 州:浙江大学出版社, 1991 Người phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƢỜNG 50 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2+3-2018 ... cách bấc thấm hợp lý Kết cho thấy kh i lƣợng ấc thấm cần cắm giảm 8,4 Căn vào ngun lý t i ƣu hóa sơ đồ b trí bấc thấm đƣợc trình bày trên, sau t i ƣu sơ đồ kết cho chiều sâu bấc thấm cần cắm 17m,... n pháp xử lý đạt hi u cao mặt thời gian nhƣ chất lƣợng cơng trình kinh tế xử lý (2) Bằng cách x y dựng hàm m c tiêu kết 93,7 Khi xử lý ấc thấm đƣợc trí theo sơ đồ hình vng, khoảng cách ấc thấm. .. bấc thấm sau t i ƣu hóa giảm 8,4% KẾT LUẬN (1) Hi n nay, vi c sử d ng ấc thấm xử lý đất yếu phổ iến.Vì vi c TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 9355:2012 Tiêu chu n Gia c đất yếu bảng bấc thấm thoát nƣ c Terzaghi,