Phân tích đánh giá lún lệch nền đất yếu dưới nền đường ven sông ở An Giang

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẮCH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS BÙI TRƯỜNG SƠN Cán chấm nhận xét 1: TS PHẠM VẤN HÙNG Cán chấm nhận xét 2: TS TRƯƠNG QUANG HÙNG Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2016 Thành phần Hội đong đánh giá luận vãn thạc sĩ gồm: Chủ tịch Hội đồng: PGS TS LÊ BÁ VINH Cán nhận xét 1: TS PHẠM VĂN HÙNG Cán nhận xét 2: TS TRƯƠNG QUANG HÙNG Thư ký: TS NGUYỄN CẢNH TUẨN ủy viên: PGS TS TRẦN TUẨN ANH Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đảnh giả LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận văn sủa chữa (nếu cố) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KT XÂY DỰNG PGS TS LÊ BÁ VINH PGS TS NGUYỄN MINH TÂM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Dương Xuân Nguyên MSHV: 7140132 Ngày, tháng, năm sinh: 14/10/1986 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm Mã số: 60580204 I TÊN ĐỀ TÀI “PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ LÚN LỆCH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VEN SÔNG Ở AN GIANG” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Đánh giá độ lún đất yếu cơng trình đường đắp theo toán chiều theo sở lý thuyết có xét chuyển vị ngang đất - Đánh giá độ lún đất yếu cơng trình đường có xét đến phân bố ứng suất điều kiện không giới hạn chuyển vị biên ngang - Phân tích ảnh hưởng khoảng cách biên ngang lên giá trị độ lún III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17 / 08 / 2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04 /12 / 2015 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN Tp HCM, ngày 03 tháng 12 năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀỊTẠĨ PGS.TS BÙI TRƯỜNG SƠN PGS TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học thực luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình q thầy trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thày Bộ mơn Địa móng tận tâm truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập trường Quan trọng nhất, xỉn gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy Bùi Trường Sơn dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn tận tình, truyền đạt nhiều kiến thức, động viên tơi nghiên cứu, giúp đỡ tơi thực hồn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc Gỉa thành phố Hồ Chí Mỉnh, Thầy Cơ phòng Đào tạo sau đại học giúp đỡ để tồi học tập hồn thành tốt khóa học Lời cảm ơn cuối xin dành cho gia dinh tôi, người thân yêu khuyến khích, động viên tạo điều kiện nguồn động lực đề cho học tập, cảm ơn bạn bẻ củng lớp phấn đấu, chia sẻ kiến thức, tài liệu học tập thực luận văn TP HỒ Chí Minh, tháng 12 năm 2015 Học viên Nguyễn Dương Xuân Nguyên TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: “PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ LÚN LỆCH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VEN SƠNG Ở AN GIANG” Tóm tắt: Nền đưừng đắp ven sông bị phân cắt nên phân bố ứng suất khác biệt Căn việc phân chia độ lún thành hai thành phần ứng suất giới hạn, việc đánh giá sụ phân bố độ lún độ lún lệch đuợc thục Kết tính tốn cho thấy độ lún độ lún lệch đuờng ven sông khác biệt so với không xét Kết nghiên cứu luận văn cần thiết tính tốn thiết kế cơng trình đất yếu khu vục Đồng Bằng Sông Cửu Long SUMMARY OF THESIS Title: “ANALYSIS AND EVALUATING DIFFERENT SETTLEMENT OF SOFT GROUND UNDER EMBANKMENT ALONG RIVER SIDE IN AN GIANG PROVINCE” Abstract: The ground under embankment along river side is divided so stress distribution is different Based on devision of settlement in two components and stress distribution of limited ground, the evaluating settlement distribution is carried out The Calculation results show that settlement and different settlement are different in comparison with non-accounting The research results of the thesis is necessary for calculation and design construction on soft soil in Mekong delta LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố ửong cơng trình khác Học viên Nguyễn Dưong Xn Ngun MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Ỷ nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Phương pháp mục đích nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN BIẾN DẠNG VÀ CHUYÊN VỊ CỦA ĐẤT NỀN 1.1 Các phương pháp đánh giá độ lún cơng trình 1.1.1 Tính lún đất theo lý thuyết đàn hồi [ ] 1.1.2 Tính lún đất phương pháp cộng lún lớp phân tố 1.1.3 Tính lún đất phương pháp dựa vào lý thuyết biến dạng đàn hồi toàn 1.1.3.1 Xác định độ lún ổn định đất có chiều dày vơ hạn 1.1.3.2 Xác định độ lún ổn định đất có chiều dày giới hạn 1.1.3.3 Xác định độ lún ổn định đất gồm nhiều lớp đất 1.1.3.4 Xác định độ lún ổn định theo phương pháp lớp tương đương 1.1.3.5 Xác định độ lún ổn định đất lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn 1.2 Các phương pháp đánh giá chuyển vị ngang cơng trình 10 1.2.1 Ngun lý tính tốn chuyển vị ngang 10 1.2.2 Chuyển vị ngang đất q trình thi cơng 13 1.2.3 Chuyển vị ngang đất sau thi công 19 1.2.4 Chuyển vị ngang đất trường hợp thi công nhiều đợt 22 1.3 Nhận xét chương 28 CHƯƠNG CÁC VẤN ĐÈ VÈ ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT TRONG NỀN GIỚI HẠN VÀ ĐẶC DIÊM BIẾN DẠNG CÓ XÉT ĐẾN CHUYÊN VỊ NGANG CỦA ĐẤT NỀN 29 2.1 Các thành phần ứng suất giới hạn 29 2.1.1 Chọn lựa mơ hình 29 2.1.2 Phương trình ứng dụng cho việc xác định thành phần ứng suất - biến dạng 30 2.1.3 Lời giải xác định thành phần ứng suất 33 2.1.4 Điều kiện biên thứ hai (không có chuyển vị thẳng đứng biên hơng khơng có ứng suất nén biên ngang) 33 2.2 Quan hệ tải trọng chuyển vị sở lý thuyết đàn hồi 34 2.2.1 Cơ sở lý thuyết đàn hồi xác định chuyển vị tác dụng tải trọng 34 2.2.2 Áp dụng đánh giá chuyển vị môi trường đất 35 2.3 Nhận xét chương 39 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ LÚN LỆCH NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG VEN SÔNG Ở AN GIANG 40 3.1 Giới thiệu sơ đồ toán cấu tạo địa chất đặc trưng An Giang 40 3.2 Độ lún đất yếu công trình đắp theo phân bố ứng suất bán không gian vô hạn 47 3.3 Độ lún đất yếu cơng trình đường ven sông theo phân bố ứng suất giới hạn 54 3.4 Kết luận chương 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ tốn tính lún cộng lún lớp phân tố cho trường hợp tải trọng phân bố diện truyền tải Hình 1.2 Phương pháp tính lún lớp tương đương Hình 1.3 Sơ đồ tính tốn độ lún phương pháp lớp tương đương Hình 1.4 Lộ trình ứng suất có hiệu bên cơng trình 11 Hình 1.5 Quan hệ chuyển vị ngang tối đa độ lún 12 Hình 1.6 Lộ trình ứng suất có hiệu mối quan hệ độ lún chuyển vị ngang 13 Hình 1.7 Độ lún áp lực nước lỗ rỗng q trình thi cơng (theo Holtz Holm, 1979) 14 Hình 1.8 Lộ trình ứng suất tâm cơng trình 15 Hình 1.9 Sự thay đổi chuyển vị ngang theo độ lún công trình thời gian thi cơng (theo Javenas et al, 1990c) 15 Hình 1.10 ứng suất có hiệu chuyển vị ngang vào cuối giai đoạn thi công 17 Hình 1.11 Quan hệ chuyển vị ngang theo độ lún q trình thi cơng (Tavenas, 1979) 18 Hình 1.12 Phương pháp tính tốn phân bố chuyển vị ngang theo độ sâu chân mái dốc (Tavenas) 19 Hình 1.13 Lộ trình ứng suất ứng suất tổng tâm cơng trình 20 Hình 1.14 Các thơng số ảnh hưởng đến mối quan hệ chuyển vị ngang với độ lún dài hạn 21 Hình 1.15 Quan hệ tỷ số ệ với góc mái dốc p 22 Hình 1.16 Lộ trình ứng suất có hiệu tâm cơng trình trường hợp thi cơng nhiều đợt 23 Hình 1.17 Lộ trình ứng suất có hiệu bên cơng trình thi cơng nhiều đợt 24 Hình 1.18 Chuyển vị ngang đất đập theo độ sâu (đập 1-95 See 246 theo Ladd đồng nghiệp 1994) 26 Hình 1.19 Lún theo thời gian đất tâm đập (SRI1-95 See 246) 27 Hình 1.20 Chuyển vị ngang lớn đất đập theo phương ngang (đập Rio de Janeiro Trial) 27 Hình 2.1 Phạm vi vùng ảnh hưởng tác dụng tải trọng hình băng 30 Hình 2.2 Sơ đồ giới hạn theo phương đứng phương ngang tải trọng hình băng phân bố 33 Hình 3.1 Đường giao thơng ven sơng khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long 40 Hình 3.2 Hình ảnh đường ven kênh rạch tỉnh phía Nam 41 Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo đặc trưng đường cấp III khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 42 Hình 3.4 Đường cong nén lún đặc trưng bùn sét (quan hệ e-logp) 44 Hình 3.5 Đường cong nén lún đặc trưng bùn sét (quan hệ e-p) 45 Hình 3.6 Quan hệ ứng suất - biến dạng cấp áp lực Ơ3 =50KPa 47 Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn độ lún tức thời (m) 50 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn độ lún ổn định (m) 52 Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn độ lún tức thời ổn định (m) 53 Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn độ lún tức thời (m) (theo giao diện Mathcab) ứng với khoảng cách khác cách biên ngang không hạn chế chuyển vị 58 Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn độ lún tức thời (m) (theo giao diện Excel) ứng với khoảng cách khác cách biên ngang không hạn chế chuyển vị 60 Hình 3.12 Biểu đồ biểu diễn độ lún tức thời (m) (theo giao diện Excel) ứng với khoảng cách khác cách biên ngang không hạn chế chuyển vị 61 Hình 3.13 Biểu đồ biểu diễn độ lún ổn định (m) (theo giao diện Mathcab) ứng với khoảng cách khác cách biên ngang không hạn chế chuyển vị 64 -69 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết tổng hợp, chọn lựa sở tính tốn phân bố độ lún giới hạn, xây dựng chương trình tính tốn áp dụng tính tốn cơng trình thực tế địa phương, rút kết luận đặc điểm độ lún đất yếu cơng trình đường ven sơng sau: 1- Khi xét ảnh hưởng hình dạng bề mặt xung quanh, độ lún lệch ngắn hạn lâu dài đất yếu đường ven sông lớn so với trường hợp xem mặt đất xung quanh nằm ngang 2- Độ lún lệch ngắn hạn lâu dài lớn gần sông Từ phạm vi khoảng cách 10m trở ảnh hưởng bề mặt xem khơng đáng kể 3- Trong tốn cụ thể, diện gia tải cơng trình đường cấp III có bề rộng khơng đáng kể nên độ lún tâm có giá trị lớn độ lún biên có giá trị nhỏ 4- Độ lún ổn định tâm đường có khác biệt không đáng kể xét ảnh hưởng khoảng cách đến sơng khác Kiến nghị Từ kết tính tốn phân tích rút số kiến nghị sau: - Trong tính tốn xây dựng cơng trình đường ven sơng thiết phải xét hình dạng bề mặt đất lân cận khoảng cách đến sông điều ảnh hưởng đáng kể lên phân bố độ lún độ lún lệch công trình - Khoảng cách gần sơng nhỏ khơng độ lún lệch lớn mà ảnh hưởng lên khả ổn định vị trí cung trượt nguy hiểm - Một số hạn chế tốn phân tích xét tốn đối xứng, xem độ sâu sông với bề dày lớp đất chịu nén, biên ngang thẳng đứng 90° số hạn chế khác -70 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] , Lê Quý An, Nguyễn Công Mẩn, Nguyễn Văn Quý (1977), Cơ học đất, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp [2] , Lê Quý An, Nguyễn Cơng Mẩn, Hồng Văn Tân (1998), Tỉnh tốn móng theo trạng thải giới hạn, Nhà xuất Xây Dựng [3] , Châu Ngọc Ẳn (2004), Cơ học đẩt, NXB Đại học quốc gia TP.HỒ Chí Minh [4] , Trần Quang Hộ (2009), Cơng trình đẩtyếu, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [5] , Bùi Trường Son, Biến dạng tức thời lâu dài đất sét bão hòa nước, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Tạp chí số năm 2006, trang 17-24 [6] , Lê Hoàng Việt, Bùi Trường Son: Đánh giá chuyến vị ngắn hạn lâu dài đẩt yếu cơng trình đẳp sở lỷ thuyết đàn hồi, Tạp chí Địa kỹ thuật, Viện Địa kỹ thuật VGI, số năm 2012, trang 14 -19 [7] , Bùi Trường Son: Phân bố ứng suất đàn hồi giới hạn, Tập 14 (trang 487-494), Tuyển tập kết khoa học công nghệ 2011, NXB Nông nghiệp [8] , Bùi Trường Son, Phương pháp xác định hệ số Poisson, Tạp chí Địa kỹ thuật Số 4-2011, hang 3-9 [8] , Lareal Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lưong, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực (1989) Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa TP HCM - Tổ Giáo trình [9] , Nguyễn Văn Thơ, Nguyễn Thị Thanh (2002) Xây dựng đê đập, đẳp tuyến dân cư đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long, NXB Nông nghiệp [10] , Nguyễn Quang Chiêu (2004) Thiết kế thi công đẳp đẩtyếu NXB Xây Dựng [11] , Võ Phán, Phan Lưu Minh Phượng (2010), Cơ học đẩt, Nhà xuất Xây Dựng [12] , Phan Trường Phiệt (2005), Cơ học đất ứng dụng tỉnh tốn cơng trình đẩt theo trạng thải giới hạn, Nhà xuất Xây dựng -71 [13] , Nguyễn Viết Trung, Vũ Văn Toản, Trần Thu Hằng (2008), Tính tốn kỹ thuật xây dựng Mathcad, Nhà xuất Xây dựng [14] , Trần Văn Việt (2004), cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật, NXB Xây dựng [15] , N.A Xưtôvich (1987), Cơ học đất, NXB Nông nghiệp Hà Nội [16] , Serge Leroueil, Jean-Pierre Magnan, Francois Tavenas: Embankments on soft clays, Ellis Horwood Limited, 1990 - 329p [17] , Z.G Ter-Martirosyan and c.s Bui: Stress-strain state of weak saturated clay beds of embankments, Soil mechanics and Foundation Engineering, Vol 42, No 5, 2005, p 153159 [18] , Wood D.M (1990) Embankments on soft clays, Ellis Horwood [19] Quỉ trình khảo sát thiết kế đường tô đắp đất yếu - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262-2000 Ban hành kèm theo định số 1398/QĐ-BGTVT, ngày 01/6/2000 trưởng Bộ GTVT PHỤ LỤC Phương pháp Mathcab tính độ lún tức thỉri ổn định đất yếu cơng trình đắp theo phân bô úng suất bán không gian vô hạn * Độ lún tức thời ổn định đất khối đất đắp: Đường phần áp: Áp lực gây lún: p:= 28.5 Bề dày lớp đất yếu: h:= a:= 5.5 b:= 7.75 Tọa độ cần tính: x:=-15, -14 15 Số bậc thang: N:= 30 N oz(x,z) —7— V N-K n=1 T —z ■ z:_ _ -h ~2 T