Ứng dụng mô hình xác suất phân tích độ tin cậy trong tính toán ổn định nền đường đắp đầu cầu trên nền đất yếu xử lý bằng cọc đất xi măng thuộc dự án cầu phong châu, khu phía tây tp nha trang

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN LÊ HỒNG PHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH XÁC SUẤT PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU, KHU PHÍA TÂY TP NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số: 8580202 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN TRUNG VIỆT Đà Nẵng, Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu độc lập Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình Tác giả luận văn TRẦN LÊ HỒNG PHƯƠNG MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Sự cần thiết lựa chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG VÀ QUÁ TRÌNH NGẪU NHIÊN 1.1 Mở đầu 1.2 Khái niệm phân loại đất yếu 1.2.1 Khái niệm đất yếu 1.2.2 Một số đặc điểm đất yếu 1.2.3 Địa chất phổ biến khu vực phía Tây Nha Trang 1.3 Tổng quan CĐXM 1.3.1 Khái niệm phân loại 1.3.2 Các ứng dụng cọc đất ximăng 1.3.2.1 Xây dựng tường chống thấm 1.3.2.2 Ổn định chống đỡ thành hố móng 1.3.2.3 Gia cố đất yếu 1.3.2.4 Giảm nhẹ ngăn chặn hóa lỏng (cát chảy) 1.3.2.5 Làm tường trọng lực, gia cố cọc 1.3.3 Công nghệ thi công cọc ximăng 1.3.3.1 Đặc điểm công nghệ 1.3.3.2 Phương pháp trộn khô 10 1.3.3.3 Phương pháp trộn ướt 10 1.3.3.4 Bố trí CĐXM 11 1.3.3.5 Những tồn q trình tính tốn thiết kế CĐXM kiến nghị hướng giải .12 1.3.4 Kết luận 12 1.4 Phương pháp tính tốn hệ CĐXM gia cố đất yếu 13 1.4.1 Phương pháp tính tốn theo tiêu chuẩn 13 1.4.1.1 Phương pháp tính tốn theo quan điểm CĐXM làm việc cọc cứng 13 1.4.1.2 Phương pháp tính tốn theo quan điểm làm việc tương đương 14 1.4.1.3 Phương pháp tính tốn theo quan điểm Viện công nghệ Châu Á(AIT): 15 1.4.1.4 Phương pháp tính tốn theo tiêu chuẩn Châu Âu 18 1.4.1.5 Phương pháp tính tốn hồ sơ thiết kế Việt Nam 19 1.4.2 Nhóm phương pháp tính theo phương pháp phần tử hữu hạn 21 1.4.3 Kết luận 22 1.5 Nguồn ngẫu nhiên mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên 23 1.5.1 Nguồn ngẫu nhiên 23 1.5.1.1 Vật liệu không đồng 24 1.5.1.2 Do đo đạc, thí nghiệm 24 1.5.1.3 Ảnh hưởng điều kiện tự nhiên 25 1.5.1.4 Do mơ hình tính 25 1.5.2 Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên 25 1.5.2.1 Mô xác suất 26 1.5.2.2 Một số phân bố xác suất thông dụng 26 1.5.3 Sự thay đổi ngẫu nhiên tính chất lý đất 28 1.5.3.1 Đặc trưng dung trọng độ ẩm 29 1.5.3.2 Các đặc trưng tính dẻo 29 1.5.3.3 Các đặc trưng cường độ 31 1.5.3.4 Các đặc trưng cố kết thấm 32 1.5.3.5 Nhận xét .32 1.5.4 Kết luận 33 1.6 Lý thuyết độ tin cậy 33 1.6.1 Xác suất phá hoại (pf) 33 1.6.2 Chỉ số độ tin cậy (β) 34 1.6.3 Nhận xét: 36 1.7 Ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên đến ổn định cơng trình địa kỹ thuật 36 1.8 Kết luận 38 CHƯƠNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 40 2.1 Mở đầu 40 2.2 Xây dựng mơ hình tính toán đường đắp đất yếu gia cố CĐXM với phần mềm PlaxisV8.2 41 2.3.1 Lựa chọn thông số đầu vào phần mềm PlaxisV8.2 sử dụng cho đề tài 41 2.3.3 Phân tích ổn định đường đắp đất yếu gia cố CĐXM 47 2.3.4 Nhận xét: 48 2.4 Tính tốn ổn định đường đắp đất yếu gia cố CĐXM theo lý thuyết độ tin cậy 48 2.4.1 Mô hình hóa đại lượng ngẫu nhiên tính chất lý đất 48 2.4.2 Mô Monte –Carlo 49 2.4.3 Xác suất phá hoại độ tin cậy 50 2.4.3.1 Xác suất phá hoại pf 50 2.4.3.2 Chỉ số độ tin cậy ( ) 51 2.4.3.3 Nhận xét .52 2.5 Phân tích độ tin cậy đánh giá ổn định đường 52 2.5.1 Sơ đồ thông số tính tốn .52 2.5.2 Mơ hình hóa tính chất lý đất mô Monte-Carlo 53 2.5.3 Phân tích độ tin cậy 54 2.5.4 Kết mô số 55 2.5.5 Nhận xét 57 2.6 Phân tích ảnh hưởng tỷ số COV 57 2.6.1 Ảnh hưởng COV đến độ lún SC 57 2.6.2 Kết luận 58 2.7 Kết luận 59 CHƯƠNG ÁP DỤNG PHÂN TÍCH ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC ĐẤT XI MĂNG TRONG XỬ LÝ LÚN CHO NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU, KHU PHÍA TÂY TP NHA TRANG 60 3.1 Mở đầu 60 3.2 Sơ lược vị trí cơng trình; địa chất khu vực áp dụng; mặt cắt tính tốn: 60 3.2.1 Sơ lược vị trí cơng trình: 60 3.2.2 Địa chất khu vực thực hiện: 60 3.2.3 Mặt cắt ngang đại diện tính tốn: .61 3.3 Mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên 62 3.4 Áp dụng mơ hình ứng xử « Response Surface » xây dựng mơ hình phân tích độ tin cậy xét đến ảnh hưởng tổng hợp nhiều yếu tố ngẫu nhiên 64 3.4.1 Mơ hình ứng xử «ResponseSurface» 64 3.4.2 Xây dựng mơ hình đánh giá ổn định đường xét đến ảnh hưởng yếu tố ngẫu nhiên .65 3.4.3 Đánh giá mơ hình 68 3.4.4 Phân tích tổng hợp yếu tố ngẫu nhiên đất độ lún SC 68 3.4.4.1 Phân tích ổn định cho đường toán tĩnh 69 3.4.4.2 Phân tích tổng hợp yếu tố ngẫu nhiên đất độ lún SC .70 3.4.5 Kết luận 71 3.5 Phân tích ảnh hưởng thơng số hình học CĐXM .71 3.5.1 Ảnh hưởng chiều dài cọc khoảng cách cọc đến độ tin cậy phân tích lún đường đắp 72 3.5.2 Ảnh hưởng đường kính cọc khoảng cách cọc đến độ tin cậy phân tích lún đường đắp 74 3.5.3 Ảnh hưởng chiều dài cọc đường kính cọc đến độ tin cậy phân tích lún đường đắp 75 3.5.4 Kết luận 76 3.6 Kết luận 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XET CỦA CÁC PHẢN BIỆN TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN ỨNG DỤNG MƠ HÌNH XÁC SUẤT PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY TRONG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG ĐẮP ĐẦU CẦU TRÊN NỀN ĐẤT YẾU XỬ LÝ BẰNG CỌC ĐẤT XI MĂNG THUỘC DỰ ÁN CẦU PHONG CHÂU, KHU PHÍA TÂY TP NHA TRANG Học viên: Trần Lê Hoàng Phương Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.20.5 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng Tóm tắt:Việc xử lý đất yếu quan tâm khắp nơi giới, có nhiều biện pháp để xử lý, biện pháp cọc đất xi măng sử dung phổ biến Tuy nhiên, việc tính tốn sử dụng giá trị tĩnh để phân tích, điều chưa phản ảnh hết khả làm việc cơng trình thực tế Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng ngẫu nhiên tính chất lý đất thông số cọc XMĐ đến độ tin cậy đánh giá ổn định đường đắp đất yếu gia cố CĐXM quan trọng Từ ra, việc sử dụng giá trị tĩnh (cố định) để tính tốn chưa mô tả hết trạng thái làm việc thực tế cơng trình, tăng tỷ lệ rủi ro đưa cơng trình vào khai thác làm giá thành q cao Kết phân tích mơ hình độ tin cậy cho phép nhà thiết kế nhận biết yếu tố ảnh hưởng nhiều hay đến mức độ an tồn cơng trình, từ lựa chọn giải pháp hợp lý Dựa lý thuyết độ tin cậy, mơ hình ứng xử « Response Surface » sử dụng để xây dựng mơ hình đánh giá độ ổn định Kết phân tích tự động hóa tính tốn, từ giúp nhà thiết kế nhanh chóng có độc kết Và toán ngưỡng thay đổi cho phép COV 10% kết đánh giá độ tin cậy không thay đổi nhiều Đề tài phân tích tương quan đại lượng kích thước CĐXM{L, D, S} với độ lún SC để giúp nhà thiết kế, thi cơng nhanh chóng xác định kích thước CĐXM phù hợp Từ khóa: Cọc đất xi măng, độ lún, độ ổn định; phân tích độ tin cậy; mơ hình Response Surface; Mơ hình xác suất phân tích độ tin cậy APPLICATION OF DETERMINATION MODEL OF RELIABILITY ANALYSIS IN STABILITY STABILIZATION OF DAMAGED LANDSCAPE ON LAND OF WASTEWATER BY LAND OF PHU CHAU DRAINAGE PROJECT, NHA TRANG Abstract:Soil remediation is currently being practiced all over the world There are many measures to be taken, including the use of cement soils However, the current calculation is still using static values for analysis, which has not yet fully reflected the workability of the actual works The thesis focused on the random effects of soil mechanical properties and parameters of XEM piles on the reliability of assessment of road embankment stabilization on the ground reinforced by the New Developments Center is very important From that point, the use of static (fixed) value for the current calculation does not describe the actual working status of the work, increase the risk of putting the project into operation or will Cost too high The results of the analysis by the reliability model allow the designer to identify which factors affect the safety of the work, so that a reasonable solution can be selected Based on reliability theory, the "Response Surface" response model is used to build a stability model The results of the analysis are automated calculations, thereby helping designers quickly poison the results And the problem also shows that the permissible change in COV is 10%, the reliability score does not change much The research has analyzed the correlations between the size of the construction of the building {L, D, S} with SC settlement to help designers, construction can quickly determine the size of the building Keywords: Cement soil, settlement, stability; reliability analysis; Surface Response model; Probability model for reliability analysis DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CĐXM RSM Cọc đất xi măng Phương pháp ứng xử bề mặt FEM MCM FS Lý thuyết phần tử hữu hạn Mô Monte-Carlo Độ ổn định SC Độ lún MCN TCXDVN QCXDVN Mặt cắt ngang Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam Quy chuẩn xây dựng Việt Nam DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 COV độ ẩm, dung trọng riêng đất [1] 29 Bảng 1.2 COV cho tính dẻo đất 30 Bảng 1.3 COV cho tính chất lý đất 30 Bảng 1.4 COV cho đại lượng cường độ đất 31 Bảng 1.5 COV cho trình cố kết thấm đất 32 Bảng 1.6 Các thông số đặc trưng R Q 34 Bảng 1.7 Các giá trị cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam & Eurocode 37 Bảng 1.8 Kết tính tốn ổn định cống theo phương pháp 37 Bảng 2.1 Số liệu địa chất lấy từ đường số thuộc đường đầu cầu Phong Châu khu phía tây Nha Trang 46 Bảng 2.2 Số liệu phân tích độ tin cậy 52 Bảng 3.1 Luật phân bố thông số đặc trưng đại lượng ngẫu nhiên 62 Bảng 3.2 Bảng giá trị β pt 3.9 độ lún SC .67 Bảng 3.3 Thơng số phân tích ảnh hưởng tổng hợp yếu tố ngẫu nhiên 69 Bảng 3.4 Số liệu đầu vào cho toán tĩnh dự án 69 Bảng 3.5 Thơng số tính tốn ảnh hưởng hình học CĐXM đến độ tin cậy 71 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng ngẫu nhiên tính chất lý đất {γđ, γy, Cđ, Cy, φđ, φy}, chiều sâu đất yếu thông số cọc XMĐ {Ec, L, D, S} đến độ lún hệ số ổn định đường đắp đất yếu gia cường CĐXM Trên sở lý thuyết độ tin cậy, đề tài đánh giá ổn định đường đắp đất yếu việc sử dụng mơ hình ứng xử « Response Surface » Ở chương 1, luận văn tổng hợp giải pháp gia cố đất yếu phổ biến tập trung vào giải pháp gia cố CĐXM thay đổi ngẫu nhiên tính chất lý đất tính tốn cơng trình địa kỹ thuật Trên sở đánh giá so sánh giải pháp gia cố đất yếu nhận thấy đất yếu có chiều dày lớn (30-50m) nước ta giải pháp gia cố đất cọc cứng xem xét lựa chọn (CĐXM) Một số đặc tính cọc vài công nghệ áp dụng cho thi công CĐXM giới thiệu Trên sở đó, luận văn đưa phân tích số ưu nhược điểm qua so sánh phương pháp tính tốn CĐXM gia cố đất yếu Việt Nam giới Từ lựa chọn phương pháp tính tốn học phù hợp nhất, mà phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm Plaxis Phần tiếp theo, nguồn ngẫu nhiên phương pháp mơ hình hóa đại lượng ngẫu nhiên đất giới thiệu Các kết thí nghiệm giới tính chất lý đất mơ đại lượng ngẫu nhiên Và cuối chương, đề tài giới thiệu sơ lược lý thuyết độ tin cậy áp dụng cơng trình địa kỹ thuật Mức độ an tồn cơng trình lúc đánh giá thông qua hai số số độ tin cậy ( ) trị số xác suất phá hoại (pf) Từ phân tích đánh giá ta nhận thấy cần thiết việc nghiên cứu đánh giá độ tin cậy tính tốn ổn định đường cọc đất xi măng Ở chương 2, luận văn tập trung trình bày phương pháp phân tích độ tin cậy đánh giá ổn định đường đắp đất yếu có xử lý cọc XMĐ Mơ hình tốn tĩnh luận văn xây dựng để phân tích ổn định đường đắp với thơng số hình học cọc XMĐ: D=0.6m, L=9m, S=2m cho kết luận đường đảm bảo ổn định lún (Mfs=63.33 >1, SC=3.7cm