Nghiên cứu sự gia tăng sức chống cắt không thoát nước của đất yếu khi gia cường hỗn hợp vôi và sợi xơ dừa

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 : TS Lê Anh Tuấn Cán chấm nhận xét : GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2016 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : GS.TSKH Nguyễn Vãn Thơ PGS TS Lê Bá Vinh TS Lê Anh Tuấn TS Phạm Văn Hùng TS Trương Quang Hùng 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 PGS TS Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS Nguyễn Minh Tâm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KT XÂY DỰNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Thị Lan Anh Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 10/03/1985 Noi sinh: Cà Mau Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 7140181 I TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu gia tăng sức chống cắt khơng nước đất yếu khỉ gia cường hỗn hợp vôi sợi xơ dừa NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Mở đầu Chương 1: Tổng quan xử lý đất yếu giải pháp vôi trộn xơ dừa Chương 2: Cơ sở lý thuyết ổn định trượt đắp đường tương tác vật liệu hỗn hợp đất trộn vôi - sợi xơ dừa Chương 3: Thí nghiệm mẫu đất trộn vơi sợi xơ dừa phòng thí nghiệm Chương 4: ứng dụng tính tốn ổn định cho đất đắp trước sau xử lý giải pháp gia cường vôi sợi xơ dừa Kết luận kiến nghị II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2015 IV CÁN BỘ HUỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Tp HCM, ngày 08 thảng 01 năm 2016 CÁN BỘ HUỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PSG.TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân, bạn bè anh chị em đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ cổ vũ học viên ương thời gian qua Xin cảm ơn Thầy, Cơ mơn Địa Nền móng - khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - trường Đại học Bách Khoa truyền đạt kiến thức cho học viên, giúp học viên có kiến thức phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu, đồng thời tạo điều kiện cho học viên thực thí nghiệm phục vụ cho hướng nghiên cứu đề tài Sau cùng, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy PGS.TS Võ Phán ân cần hướng dẫn giúp học viên có định hướng tốt cho luận vãn Với bảo tận tình, Thầy dạy dỗ trang bị cho học viên nhiều kiến thức không phạm vi luận văn mà phương pháp nghiên cứu cách thức làm việc sau Xin kính chúc sức khỏe Thầy Cơ Học viên Nguyễn Thị Lan Anh TĨM TẮT LUẬN VẲN THẠC SĨ Luận văn nghiên cứu khả cải tạo đất sét yếu khu vực tỉnh Bốn Tre vôi sợi xơ dừa Mục tiêu nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu sợi xơ dừa địa phương làm tăng sức chống cắt khơng nuớc đất sét yếu Sử dụng thí nghiệm: cắt trực tiếp, nén trục nở hông để xác định hàm lượng vơi - sợi xơ dừa thích hợp Các hàm lượng xơ dừa xét đến : 0%, 0.4%, 0.8%, 1.2%, hàm lượng vôi xét đến : 6%, 8%, 10%, 12%, xơ dừa cắt nhỏ thành đoạn 2cm Đồng thời tác giả ứng dụng hỗn hợp vật liệu vào đắp đường huyện Mỏ Cày - tỉnh Bến Tre SUMMARY OF THESIS Abstract: This reseach presents a treatment solution of soft soil clay by mixing lime and coứ fiber The purpose is to use local fiber materials increase the un-drained shear sttength of soft soil clay By using laboratory tests : Dứect Shear Test and Unconfined Compression Test, with different contents of coứ fiber : 0.0 %, 0.4 %, 0.8%, 1.2%, lime: 6%, 8%, 10%, 12% and coứ fiber length is 20cm, the reseach figures out the optimum content of coữ fiber and lime for the composite In addition, the author considers to apply this composite to road in Mo Cay district - Ben Tre province LỜI CAM ĐOAN Qua trình nghiên cứu thí nghiệm, tơi cam đoan thực yêu cầu nội dung đặt Thực theo tiêu chuẩn thí nghiệm thao tác bước cần thiết Nội dung luận văn trình bày đầy đủ nội dung yêu cầu DANH MỤC HÌNH ẢNH Chương Hình 1.1 : Góc ma sát ộ’ ứng với hàm lượng sợi hữu thí nghiệm Andersland, o B, Khattak, A.s Hình 1.2 : Quan hệ ứng suất biển dạng đẩt sét có khơng có gia cường sợi theo Nataraj, M.S, McManis Hình 1.3 : Quan hệ ứng suất, biển dạng độ ẩm khác mẫu đẩt cát có gia cường 0.3% hàm lượng sợi theo Nataraj, M.S, McManis Hình 1.4 : ửng suất lệch, biển dạng thể tích tương quan với biến dạng dọc trục ứng với chiều dài sợi khác thí nghiệm Feuerharmel, M.R 10 Hình 1.5 : Quan hệ ứng suất, biển dạng đẩt sét trộn với sợi nylon theo Kumar, s Tabor, E 11 Hình 1.6 : Sợi polypropylene dùng nghiên cứu Chaosheng Tang , Bin Shỉ,weỉ Gao,Fengjun,YỈ cai 11 Hình 1.7 : Quan hệ ứng suất biến dạng đất gia cường sợi khơng có xi mãng với hàm lượng sợi khác nghiên cứu Chaosheng Tang, Bin Shỉ,weỉ Gao,Fengjun,YỈ cai 12 Hình 1.8 : Hình dạng phá hủy mẫu đất gia cường sợi polypropylene nghiên cứu củaChaosheng Tang , Bin Shỉ,weỉ Gao,Fengjun,YỈ cai 12 Hình 1.9 : Hình dạng phá hủy mẫu (a) mẫu đẩt có gia cường sợi (b) mẫu đất khơng có gia cường sợi 13 Hình 1.10 : Kết thí nghiêm cắt trực tiếp với chiều dài sợi 10mm, áp lực lOOkPa thí nghiệm củaAmin Chegenizadeh, Prof Hamid Nikraz 14 Hình 1.11 : Các loại xơ dừa dùng thí nghiêm Rao, G V., Dutta, R K., Ujwala 15 Hình 1.12 : Cường độ nén hỗn hợp đất sét pha cát trộn với sợi xơ dừa với hàm lượng khác theo Bryan Gaw and Sofia Zamora 16 Hình 1.13 : Cường độ nén hỗn hợp đất sét pha cát trộn với sợi xơ dừa với chiều dài sợi khác theo Bryan Gaw and Sofia Zamora 16 Hình 1.14 : Quan hệ ứng suất, biến dạng đất sét nhiễm mặn gia cường với xơ dừa với hàm lượng khác theo Bindu Sebastian 17 Hình 1.15 : Quan hệ ứng suất, biển dạng đẩt sét nhiễm mặn gia cường với xơ dừa với chiều dài sợi khác theo Bindu Sebastian 17 Hình 1.16: Thiết bị phun hỗn hợp cát sợi xử lý ổn định mái dốc 18 Hình 1.17: Mái dốc sau gia cố dọc theo xa lộ ởchâuÂu 18 Hình 1.18: Thỉ cơng rải sợi gia cổ vào trường 19 Hình 1.19 : Máy đầm nén nhào trộn đưa sợi vào trường 19 Hình 1.20: Gia cố sợi cho đoạn đường bị sạt lở 20 Hình 1.21: Mái dốc sau gia cố 20 Chương Hình 2.1: Cung trượt phân tích theo ứng suất tổng ((pu=0) 22 Hình 2.2 : Ảnh hưởng khe nứt căng phân tích ứng suất tổng 22 Hình 2.3 : Phương pháp phân mảnh 23 Hình 2.4 : Xét tác dụng hoạt tải 26 Hình 2.5 : Phân tích ổn định theo phương pháp A W.BISHOP 27 Hình 2.6: Các lực tác dụng lên điểm M đẩt 29 Hình 2.7: vỏng tròn Mohr đường bao sức chổng cẳt 30 Hình 2.8 : Vòng tròn Mohr đẩt rời 31 Hình 2.9 : Vòng tròn Mohr đẩt dính 31 Hình 2.10: Tương tác sợi, khơng nứt 35 Hình 2.11 : Sợi bám dính hồn tồn (a), Sợi bám dính phần (b) 36 Chương Hình 3.1 : Lấy đất trường 38 Hình 3.2 : Vôi hỗn hợp đất trộn vôi - sợi xơ dừa 39 Hình 3.3 : Sợi xơ dừa Ben Tre 40 Hình 3.4 : Xử lý sợi xơ dừa dung dịch NaOH 3% .41 Hình : Nước dùng thí nghiêm 42 Hĩnh 6: Máy rộn (bộ môn Địa Cơ Nền Móng ĐH BK TP.HCM) 43 Hình 3.7: Chuãn bị nguyên vật liệu trộn 44 Hình 3.8: a) Trộn đẩt - nước - vơi; b) Rải sợi xơ dừa 44 Hình 3.9 : Các ống tạo mẫu đất cho thí nghiệm nén đơn 45 Hình 3.10: Dao vòng tạo mẫu cho thí nghiệm cẳt trực tiếp 45 Hình 3.11: (a) Cho đẩt vào khn; (b) Bảo dưỡng mẫu cẳt trực tiếp 46 Hình 3.12 : Bảo dưỡng mẫu nén đơn 46 Hình 3.13 : Các phận hộp cẳt 47 Hình 3.14: Máy cẳt trực tiếp 47 Hình 3.15 : Hình dạng phá hoại mẫu cẳt trực tiếp 49 Hình 3.16: Biểu đồ quan hệ góc ma sát hàm lượng vôi, xơ dừa 50 Hình 3.17 : Biểu đồ quan hệ lực dính c hàm lượng vơi, xơ dừa 52 Hình 3.18 : Biểu đồ quan hệ sức chổng cẳt theo hàm lượng vôi - xơ dừa cấp áp lực 200 kPa 54 Hình 3.19 : Biểu đồ quan hệ sức chổng cẳt theo hàm lượng vôi - xơ dừa cấp áp lực 100 kPa 54 Hình 3.20 : Biểu đồ quan hệ sức chổng cẳt theo hàm lượng vôi - xơ dừa cấp áp lực 50 kPa 55 Hình 3.21: Thiết bị nén trục ghi số liệu tự động phòng LAS - XD 498 56 Hình 3.22 : Bọc lưu huỳnh mẫu nén đơn 58 Hình 3.23 : Một số hình dạng phá hoại điển hình mẫu đẩt - vơi - xơ dừa nén đơn 59 Hình 3.24 : Biểu đồ quan hệ hàm lượng vôi - xơ dừa cường độ chịu nén qu 60 Hình 3.25 : Biểu đồ quan hệ hàm lượng vôi-xơ dừa module Eỉ0 61 Chương Hình 4.1 : Hình ảnh so cơng trình thực tế địa phương 65 Hình 4.2 : Hình ảnh vị trí cơng trình 65 Hình 4.3 : Mặt cắt địa chất tại tuyến đường tỉnh Ben Tre 66 Hình 4.4 : Mặt cắt xử lý đường 68 Hình 4.5 : Sơ đồ xác định hoạt tải xe 69 Hình 4.6: Hệ so an toàn đắp H = 2.5m (Geo Slope/W) 70 Hình 4.7: Hệ số an toàn khỉ đẳp H = 2m (Plaxis) 71 Hình 4.8 : Quan hệ chiều cao đẳp hệ số ổn định trượt khỉ đẳp đẩt tự nhiên 72 Hình 4.9 : Hệ số an tồn khỉ đẳp H = 5.5m (Geo Slope/W) 73 Hình 4.10: Hệ số an toàn khỉ đẳp H = 5.5m (Plaxis) 75 Hình 4.11 : Quan hệ chiều cao đẳp hệ số ổn định trượt khỉ đẳp đất gia cường vôi sợi xơ dừa 76 71 4.6 Tính tốn ồn định cho cơng trình đắp đất tự nhiên 4,6.1, Phân tích phần mềm SLOPEfW Phần mềm sử dụng để tính tốn Geo Studio 2007 - Slope/W Các phương pháp phân tích bao gồm : Fellenius, Bishop Hệ số ổn định cho phép [FS] = 1.2 theo Fellenius [FS] = 1.4 theo Bishop 22 jú 2B 26 - 16 15 “ 1-1 — ■j Z iù ú— L.OP - CAT ■z 4— LOP "SET DEO Z Ú C L ũ í 10 70 15 76 20 25 3Ũ 35 4Ũ 45 Sũ 55 Hình 4,6: Hệ sắ an tồn đắp H = 2,5m (Geo Slope/W) Bảng 4,2 : Bảng tổng hợp hệ sổ ổn định trượt từ Geo Slope/Wkhỉ đắp đất tự nhiên Chi tiết tính tốn tành bày phần phụ lục 60 05 72 Ố.2 Phân tích phần mềm Plaxis 8.5 Sử dụng phương pháp phân tích Plastic Analysis Phỉ/c reduction với hệ số an toàn [FS] = 1.2 ■> * » «1 I P?-r-?’rr’ĩ^'*T rjJJhriiFF? I Erijrl_-ta»Ii.' ÌL1»!»