Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm làm sáng tỏ sự thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất yếu TP. HCM theo các lộ trình ứng suất dỡ tải mô phỏng trạng thái ứng suất – biến dạng của vùng đất xung quanh hố đào trong tính toán HĐS. Nghiên cứu đề xuất các thông và mô hình nền phù hợp cho tính toán chuyển vị và biến dạng có xét đến quá trình dỡ tải của đất nền trong quá trình thi công đào đất.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM NGÔ ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT YẾU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THEO CÁC LỘ TRÌNH ỨNG SUẤT DỠ TẢI TRONG TÍNH TỐN HỐ ĐÀO SÂU TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 58 02 11 TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2019 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN GS.TS TRẦN THỊ THANH Phản biện 1: PGS.TS TRẦN TUẤN ANH Phản biện 2: TS NGUYỄN VIỆT TUẤN Luận án bảo vệ thành công trước Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ cấp Cơ sở, họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, số 658 Đại lộ Võ Văn Kiệt, Phường 1, Quận 5, TP Hồ Chí Minh vào hồi 30 ngày 31 tháng 08 năm 2018 Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Thi công hố đào sâu TP HCM thường gần với cao ốc, cơng trình hạ tầng hay dịch vụ cơng cộng có sẵn Việc giới hạn chuyển vị tường vây độ lún bề mặt quan trọng để đảm bảo ổn định cơng trình xung quanh Thực tế với cơng trình HĐS, việc thi cơng hố đào coi toán dỡ tải đất, việc dỡ tải làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng nền, dẫn đến thay đổi đặc trưng lý đất có liên quan đến tính tốn ổn định hố đào sâu Chính lý đó, việc nghiên cứu thay đổi số đặc trưng lý đất yếu TP.HCM theo lộ trình ứng suất dỡ tải tính tốn hố đào sâu nhu cầu cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu - Làm sáng tỏ thay đổi đặc trưng lý đất yếu TP HCM theo lộ trình ứng suất dỡ tải mô trạng thái ứng suất – biến dạng vùng đất xung quanh hố đào tính tốn HĐS - Nghiên cứu đề xuất thông mô hình phù hợp cho tính tốn chuyển vị biến dạng có xét đến q trình dỡ tải đất q trình thi cơng đào đất Nội dung nghiên cứu luận án - Nghiên cứu mối quan hệ ứng suất biến dạng vùng đất xung quanh hố đào - Thực thí nghiệm ba trục theo lộ trình ứng suất dỡ tải mô trạng thái đất xung quanh hố đào q trình thi cơng đào đất để xác định thay đổi thông số kháng cắt mô đun biến dạng cung cấp tham số đầu vào tính tốn HĐS - Từ kết thực nghiệm thu được, xây dựng mối tương quan tham số từ thí nghiệm ba trục theo lộ trình ứng suất dỡ tải với thí nghiệm nén ba trục thông thường - Nghiên cứu phụ thuộc mô đun biến dạng vào trạng thái ứng suất đất yếu TP HCM Thiết lập, hiệu chỉnh tham số mơ hình lựa chọn cở sở kết thí nghiệm - Mơ FEM với mơ hình đề xuất thơng số hiệu chỉnh Áp dụng tính tốn cho cơng trình thực tế theo mơ hình khác so sánh với quan trắc để kiểm chứng kết nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu luận án trạng thái ứng suất biến dạng vùng đất xung quanh hố đào - Phạm vi nhiên cứu: • Đất loại sét yếu phân bố phổ biến Tp HCM nằm độ sâu từ đến 30m: lớp bùn sét lớp sét yếu hai lớp đất có ảnh hưởng lớn đến HĐS • Các đặc trưng lý sức kháng cắt mô đun biến dạng đất có ảnh hưởng lớn đến chuyển vị biến dạng Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: Thu thập, phân tích, tổng hợp, kế thừa tài liệu, nghiên cứu có - Phương pháp thực nghiệm: lấy mẫu trường thực thí nghiệm phịng - Phương pháp mơ số: áp dụng kết nghiên cứu mô phương pháp phần tử hữu hạn với mơ hình so sánh với liệu quan trắc để kiểm chứng kết Những điểm luận án - Thực thí nghiệm nén ba trục với lộ trình ứng suất dỡ tải mơ trạng thái ứng suất biến dạng vùng đất xung quanh hố đào q trình thi cơng đào đất Từ nghiên cứu thay đổi sức kháng cắt mô đun biến dạng đất yếu Tp HCM theo lộ trình ứng suất dỡ tải - Đề xuất hệ số điều chỉnh tham số sức kháng cắt mô đun biến dạng đất theo lộ trình ứng suất dỡ tải tính tốn HĐS - Đề xuất hệ số tương quan Eur/E50 Eoed/E50 mơ hình Hardening Soil đất yếu Tp HCM để tính tốn HĐS Đề xuất tham số mũ diễn tả phụ thuộc mô đun biến dạng vào trạng thái ứng suất (tham số m) mơ hình Hardening Soil đất yếu Tp HCM Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Kết nghiên cứu luận án góp phần bổ sung vào phương pháp luận nghiên cứu đất xây dựng khu vực, bước đầu làm sáng tỏ quy luật thay đổi đặc trưng lý đất sét yếu phổ biến Tp Hồ Chí Minh theo lộ trình ứng suất dỡ tải thiết kế hố đào sâu - Kết nghiên cứu cung cấp sở khoa học luận chứng để định hướng cho công tác khảo sát, thiết kế hố đào sâu đất yếu TP Hồ Chí Minh Kết nghiên cứu luận án dùng để tham khảo cơng tác thiết kế HĐS cho khu vực có điều kiện đất tương tự - CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU THEO HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan hố đào sâu Cơng trình hố đào sâu loại công việc tạm thời, dự trữ an tồn tương đối nhỏ lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất vùng khác đặc điểm khác Về phương diện học, thi cơng hố đào coi toán dỡ tải đất Việc dỡ tải làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng Sự cân ban đầu bị vi phạm, trạng thái ứng suất thay đổi làm xuất nguy ổn định, trước hết thành hố sau đáy hố đất xung quanh Đào hố móng điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao điều kiện trường xây chen phức tạp khác Tp Hồ Chí Minh dễ sinh trượt lở khối đất, ổn định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng cơng trình xung quanh Do đó, việc nghiên cứu đặc trưng lý đất yếu Tp Hồ Chí Minh điều kiện chịu tải đặc biệt cơng trình hố đào sâu để tính tốn ổn định biến dạng cần thiết tập trung nghiên cứu 1.2 Đặc điểm đất yếu khu vực Tp HCM Tp HCM thuộc châu thổ sông Sài Gòn, cấu tạo địa tầng khu vực thuộc kỷ Đệ Tứ thời đại Tân Sinh thời kỳ Tân Cận đại bồi đắp mà thành, tổng cộng phân thành lớp đất tự nhiên Lớp lớp gồm bùn lẫn đất dày ước độ sâu 20÷30m, có hàm lượng chất hữu cao, chứa lượng nước cao đạt khoảng 85104%, hệ số rỗng e = [1.5 ÷ 2.5], thuộc loại đất yếu có tính nén lún cao, số lỏng IL cao, đạt 1.85, cho thấy rõ cấu tạo đất tự nhiên vào trạng thái bồi đắp từ dòng chảy mạnh [12], [40] Các vùng đất yếu Tp HCM tập trung ở: phần quận Bình Thạnh, quận 6, quận 2, quận 8, quận 7, quận 4, huyện Bình Chánh, huyện Nhà Bè huyện Cần Giờ 1.3 Các yếu tố địa kỹ thuật ảnh hưởng đến cơng trình hố đào sâu Đặc tính đất; Ứng suất ngang ban đầu đất; Kích thước hố móng; Tính chất quy mơ cơng trình lân cận; Điều kiện nước đất; Ảnh hưởng sử dụng biện pháp thi cơng, trình tự thời gian thi cơng…, ảnh hưởng lớn đên ổn định biến dạng hố đào 1.4 Các tượng thường xảy ra thi công hố đào sâu - Mất ổn định thành hố đào - Hiện tượng lún bề mặt đất xung quanh hố đào - Hiện tượng bùng đáy hồ đào 1.5 Hướng tiếp cận đề tài sơ lược nghiên cứu trước liên quan đến trạng thái ứng suất đất quanh hố đào sâu Nhiều nghiên cứu [33], [62] phân chia khu vực bị ảnh hưởng q trình thi cơng đào đất thành bốn phần, Hình 1.3 Hình 1.3 Vùng ảnh hưởng HĐS lộ trình ứng suất Vùng I: đào hố móng, chuyển vị ngang tường chắn xảy ứng suất ngang giảm dần ứng suất thẳng đứng không thay đổi Lộ trình ứng suất đoạn AC Vùng II: trình đào đất, ứng suất thẳng đứng giảm dần ứng suất ngang tăng dịch chuyển tường, cường độ đất giảm Lộ trình ứng suất vùng thể đoạn AMF Vùng III: Trong trình đào đất lên, ứng suất thẳng đứng giảm liên tục, ứng suất ngang thay đổi chút, lộ trình ứng suất thể đoạn AS Vùng IV: Ứng suất thẳng đứng không đổi, có thay đổi nhỏ ứng suất ngang, trục ứng suất bị lệch cắt trượt lộ trình ứng suất gần đoạn AC Sự thay đổi lộ trình suất đất thực tế phức tạp Từ nghiên cứu trước đây, thấy để phân tích ứng xử vùng I (sau lưng tường chắn) vùng II (dưới đáy hố đào) việc phân tích thơng số cường độ mô đun biến dạng đất theo lộ trình ứng suất dỡ tải hai khu vực vấn đề cần tập trung giải Đó hướng tiếp cận luận án 1.5.1 Sơ lược nghiên cứu trước trạng thái ứng suất xung quanh hố đào Khái quát số nghiên cứu Rahman M.M Mofiz S.A (2010) [43]; Weley’s (1975) [21]; Becker P (2008) [19] Kai S Wong (2001) [62]; Schanz T (2000) [57]; Janbu N (1963) [37]; Von Soos (1980) [60] Usmani A (2007) [59] Trong nước, có nghiên cứu Đỗ Đình Đức (2002) [4], Chu Tuấn Hạ (2011) [7], Nguyễn Trường Huy (2015) [8], Trần Quang Hộ (2016) [9]… Các nghiên cứu tập trung vào điều kiện địa chất khu vực, nghiên cứu thông số, quan hệ ứng suất biến dạng, dạng mơ hình nền… Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu liên quan mơ tả ứng xử đất xung quanh hố đào q trình thi cơng khu vực đất yếu Tp HCM 1.5.2 Các nghiên cứu thực nghiệm mô trạng thái ứng suất xung quanh hố đào Một số nghiên cứu nước như: Bishop A W Garga V K (1969) [20]; Parry R.H.G (1971) [51]; Bjerrum N.L (1973) [22]; Gens A (1982) [31]; Reades and Green, 1976) [55]; Balasubramaniam A S Waheed-Uddin (1977) [18]; Charles C Ladd (1964) [25]… Trong nước có, Nguyễn Trường Huy (2015) [8]; Trần Quang Hộ [10]; 1.5.3 Các nghiên cứu thực nghiệm xác định chuyển dịch đất quanh hố đào sâu Từ đặc điểm ứng suất vùng đất quanh hố đào, thực nghiệm thống kê quan trắc độ lún chuyển vị vùng đất này, nhiều nghiên cứu cho ước lượng độ lún chuyển vị hố đào sâu có điều kiện tương tự Hầu hết tài liệu Peck R.B., O’Rourke tác giả khác (theo Malcom Puller, 1996 [54]) công bố 1.5.4 Các nghiên cứu tính tốn tường chắn phương pháp phần tử hữu hạn Việc sử dụng FEM với mơ hình khác thiết kế tường chắn nhiều tác giả nghiên cứu Robert M Ebeling (1990) [56] tổng kết nghiên cứu này, bao gồm: Clough Duncan (1969 1971); Kulhawy (1974); Roth, Lee Crandall (1979); Bhatua Bakeer (1989); Ebeling cộng (1988); Ebeling, Duncan, Clough (1989); Fourie A B Potts D M (1989) [30] 1.6 Nhận xét chương Để phản ánh trình chịu tải đặc biệt cơng trình hố đào sâu, số nghiên cứu thực [4], [7] Tuy nhiên, nghiên cứu thường đạt kết thông qua thí nghiệm với lộ trình ứng suất thơng thường khơng diễn tả hết q trình dỡ tải q trính đào đất còn số khó khăn phổ biến áp dụng dự án thực tế Ngoài ra, việc xác định tham số đầu vào cho đất yếu khu vực Tp HCM lựa chọn mơ hình theo lộ trình ứng suất dỡ tải tính tốn cơng trình HĐS chưa nghiên cứu nhiều Trong luận án này, tác giả mô trạng thái ứng suất dỡ tải đất xung quanh hố đào phịng thí nghiệm phương pháp phần tử hữu hạn, tiến hành nghiên cứu lộ trình ứng suất đất cơng trình HĐS Từ xác định thay đổi số tiêu lý trình dỡ tải đất Thí nghiệm ba trục theo lộ trình ứng suất dỡ tải điều kiện cố kết đẳng hướng thực Các thơng số mơ hình HS xác định đề xuất từ kết thí nghiệm phòng CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ TRONG TÍNH TỐN HỐ ĐÀO SÂU 2.1 Cơ sở ly thuyết tính tốn hố đào sâu Cơ sở lý thuyết tính tốn tường chắn hố đào sâu chủ yếu lý thuyết tính tốn áp lực ngang đất lên kết cấu chắn giữ không xét đến độ cứng tường Loại không xét đến biến dạng tường giả thuyết tường tuyệt đối cứng xét đến trị số áp lực đất trạng thái giới hạn: áp lực đất bị động áp lực chủ động Thuộc loại chia làm nhóm chính: - Nhóm lý thuyết cân giới hạn khối rắn - Nhóm theo thuyết cân giới hạn điểm (phương pháp trường ứng suất) 2.1.1 Lý thuyết Coulomb (1976) Đại diện cho nhóm phương pháp cân giới hạn phương pháp cân khối trượt rắn C.A Coulomb (1776) [1]; Phương pháp phân mảnh kết hợp với mặt trượt định nghĩa trước phân tích ổn định mái dốc W Fellenius, O.K Frohlich [1] Lý thuyết Coulomb đơn giản, giải nhiều toán thực tế phức tạp cho kết đủ xác trường hợp tính áp lực đất chủ động Tuy nhiên, lực dính thường khơng xét đến tính tốn áp lực đất tác dụng lên tường chắn có số quan niệm cho rằng: đất đắp loại đất cát lực dính khơng đáng kể so với lực ma sát trong, còn đất sét lực dính bị giảm nhiều bị ẩm ướt nhiệt độ thay đổi thường xun mơi trường khí hậu nóng ẩm 2.1.2 Lý thuyết áp lực đất Rankine (1857) Phương pháp hệ số áp lực W J M Rankine (1857) [12], lời giải Sokolovskii (1960, 1965) [13] phương pháp xác định hệ số khả chịu tải đất thuộc nhóm phương pháp trường ứng suất Lý thuyết Rankine cho lời giải đơn giản, có số hạn chế dẫn đến sai số Nó dựa giả thuyết lưng tường nhẵn, thẳng đứng mà không xét đến độ nghiêng lưng tường lẫn ma sát lưng tường đất Với toán mặt đất nằm nghiêng bất thường tải trọng phụ tác động lên mặt đất không theo quy luật phức tạp việc sử dụng lý thuyết gặp nhiều khó khăn Lý thuyết Rankine xếp vào lý thuyết biên cho lời giải tương đối an tồn giả thuyết chảy dẻo tồn cơng trình ẩn chảy dẻo phần tử nhỏ 2.2 Các phương pháp tính tốn hố đào sâu chắn giữ tường liên tục 2.2.1 Phương pháp giải tích Một số phương pháp có kể đến q trình thi công đào đất như: Phương pháp Sachipana; Phương pháp đàn hồi; Phương pháp tính lực trục chống, nội lực thân tường biến đổi theo trình đào đất; Lý luận biến dạng 2.2.2 Phương pháp dầm đàn hồi Đất xung quanh tường thay lò xo độc lập liên tục [13] Quan hệ lực chuyển vị lị xo tuyến tính phi tuyến 2.2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn Khi giải toán kỹ thuật, phương pháp số trở thành cơng cụ hiệu thiếu phát triển khoa học Một số phương pháp số sau: Phương pháp sai phân hữu hạn; Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM); Phương pháp phần tử biên; Các phương pháp khơng lưới Trong FEM phương pháp số đặc biệt hiệu quả, nghiên cứu áp dụng nhiều nơi giới 2.3 Các mô hình đất Các mơ hình thường dùng tính tốn HĐS kể sau: mơ hình MC, mơ hình Cam-clay cải tiến, mơ hình đàn hồi phi tuyến tính, mơ hình HS 2.3.1 Mơ hình MC: Là mơ hình đàn hồi tuyến tính đơn giản, đàn hồi dẻo túy 2.3.2 Mơ hình Hyperbol: Là mơ hình đàn hồi phi tuyến, đặc trưng cho mối quan hệ hyperbolic ứng suất biến dạng 2.3.3 Mơ hình Cam-Clay cải tiến: Dựa tham số thoát nước đất nền, việc sử dụng mơ hình Cam-Clay cải tiến cho đất sét phân tích khơng nước cần xem xét 2.3.4 Mơ hình HS: Đây mơ hình đất tiên tiến sử dụng lý thuyết dẻo thay lý thuyết đàn hồi, có xét đến đặc tính chảy đất biên phá hoại 2.4 Lộ trình ứng suất đặc trưng lý có ảnh hưởng lớn đến tính tốn hố đào sâu 2.4.1 Lộ trình ứng suất Lộ trình ứng suất thí nghiệm ba trục bao gồm lộ trình nén ba trục (axial compresion – AC), kéo ba trục (axial extension – AE), lộ trình nén ngang (lateral compresion – LC), lộ trình kéo ngang (lateral extension – LE) 2.4.2 Sức kháng cắt đất Sức kháng cắt đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, phương trình hồn chỉnh có dạng (Mitchel, 1993) [33]: = f (e, , c, ’, c, H, T, , , S) (2.31) Phương trình Mohr-Coulomb, đơn giản hóa dạng phương trình (2.31), phương trình sử dụng rộng rãi cho khả chống cắt đất: ' = c '+ ' tan ' (2.33) 2.4.3 Mô đun biến dạng Biến dạng đất khía cạnh vật lý quan trọng vấn đề địa kỹ thuật Nhiều nhà nghiên cứu kết luận mơ đun biến dạng đất có ảnh hưởng lớn đến ứng xử biến dạng cấu trúc địa kỹ thuật, như: hố đào sâu, cơng trình có móng nơng… Các dạng mơ đun E, bao gồm: Mơ đun tiếp tuyến Et; Mô đun cát tuyến Es; Mô đun biến dạng nước E’; Mơ đun khơng nước Eu; Mô đun dỡ tải Eur; Mô đun cố kết Eoed; 2.5 Nhận xét chương Trong việc giải toán HĐS Tp HCM, sử dụng thí nghiệm xác định đặc trưng đất thí nghiệm ba trục Tuy nhiên, đất xung quanh hố đào sâu ln có trạng thái ứng suất khơng giống cơng trình khác, trường hợp chất trình thi cơng q trình dỡ tải kết thí nghiệm thơng thường mơ hình kể khơng mơ tả xác đặc trưng quan hệ ứng suất biến dạng đất Do đó, cần có mơ hình thí nghiệm mơ tả thay đổi đường ứng suất khối đất xung quanh tường giảm ứng suất ngang (σ3), khối đất đáy hố đào giảm ứng suất dọc trục (σ1) CHƯƠNG THÍ NGHIỆM NÉN BA TRỤC THEO CÁC LỘ TRÌNH ỨNG SUẤT DỠ TẢI MƠ PHỎNG TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT XUNG QUANH HỐ ĐÀO SÂU 3.1 Tổng quan thí nghiệm ba trục xác định tham số tính tốn hố đào Nguyên lý thí nghiệm nén ba trục áp lực từ hướng tác dụng lên mẫu q trình thí nghiệm σ3 giữ khơng đổi Sau đó, áp lực dọc trục tăng lên dần, hình thành ứng suất lệch: P = 1 − A (3.1) Các lộ trình ứng suất thí nghiệm ba trục - Lộ trình ứng suất nén ba trục thơng thường (CTC) - Lộ trình ứng suất thí nghiệm kéo ba trục giảm dần (RTE) - Lộ trình ứng suất thí nghiệm kéo ba trục thơng thường (CTE) - Lộ trình ứng suất thí nghiệm ba trục giảm (RTC) - Lộ trình ứng suất nén ba trục (TC) thí nghiệm kéo ba trục (TE) 3.1.2 Các mơ hình thí nghiệm phục vụ tính tốn hố đào sâu Trong chương này, tác giả thực thí nghiệm trục theo sơ đồ CU với mơ hình: - CTC – tăng 1 cố định 3: Mẫu đất nén cố kết đẳng hướng cắt mẫu khơng nước theo lộ trình tăng ứng suất thẳng đứng, trì áp lực buồng - RTE - giảm 1 cố định 3: Mẫu đất nén cố kết đẳng hướng cắt mẫu khơng nước theo lộ trình giảm ứng suất thẳng đứng - RTC - giảm 3 cố định 1: Mẫu đất nén cố kết đẳng hướng cắt mẫu khơng nước theo lộ trình giảm ứng suất ngang 3.1.3 Thiết bị thí nghiệm Thí nghiệm thực nhờ hệ thống nén (Load frame) Humboldt (USA) [37] theo tiêu chuẩn ASTM D4767 [19] Nguyên lý thiết kế buồng nén Thí nghiệm với mơ hình dỡ tải dựa thiết bị ba trục thuỷ tĩnh Bishop Wesleys’s (1975) [23] 3.2 Thí nghiệm ba trục dỡ tải tính tốn HĐS 3.2.1 Thí nghiệm ba trục với lộ trình ứng suất RTE (giảm 1 áp lực buồng 3 không đổi) Thí nghiệm mơ điều kiện làm việc đất ứng suất dọc trục giảm ứng suất ngang trì khơng đổi, vị trí đất khu vực đáy hố đào bị đào đất 3.2.2 Thí nghiệm ba trục với lộ trình ứng suất RTC (giảm 3, cố định áp lực dọc trục 1) Trong thí nghiệm giảm ứng suất ngang, áp lực buồng tác động xung quanh mẫu giảm cấp ứng suất dọc trục trì cố định 3.2.3 Mẫu thí nghiệm 3.2.3.1 Lấy mẫu nguyên dạng trường Đối tượng nghiên cứu luận án đất sét yếu Tp HCM, phải sử dụng ống lấy mẫu Piston để đảm bảo chất lượng nghiên cứu 3.2.3.2 Đặc trưng lý mẫu thí nghiệm Trong luận án này, thí nghiệm thực lớp đất yếu Tp HCM với tính chất vật lý đặc trưng [12] Với cơng trình hố đào sâu, vùng đất ảnh hưởng đến kết chuyển vị ngang tường chắn phần lớn nằm độ sâu từ 20 đến 30 m Qua nghiên cứu trước tham khảo nhiều hồ sơ khảo sát địa chất, độ sâu có lớp đất yếu cần quan tâm nghiên cứu lớp bùn sét lớp sét yếu, với lớp đất yếu khơng có chênh lệch đáng kể khu vực lấy mẫu cho loại đất Trong trình nghiên cứu đặc điểm ứng suất – biến dạng đất khu vực thành phố Hồ Chí Minh, tác giả chọn 36 mẫu hố khoan sâu đến 30 m khu vực Bình Chánh để xem xét Kết phân tích tiêu lý cho Bảng 3.1 Bảng 3.1 Các thông số vật lý đặc trưng cho đất yếu Tp Hồ Chí Minh 3.1.1 Thơng số Trạng thái Ký hiệu Lớp bùn sét Dẻo chảy Lớp sét yếu Dẻo chảy ÷ dẻo mềm Độ ẩm tự nhiên (%) Wn 65 ÷ 100 50 ÷ 70 e 1.5 ÷ 2.5 1.0 ÷ 2.0 Dung trọng tự nhiên (kN/m ) n 14 ÷ 16 Dung trọng khơ (kN/m ) d 7.5 ÷ 8.5 8.5 ÷ 12 Giới hạn chảy (%) WL 70 ÷80 45÷70 Giới hạn dẻo (%) WP 30 ÷ 40 20 ÷ 30 Độ bão hồ (%) S 95 ÷98 99 ÷100 Góc nội ma sát (độ) ’ 18÷22 22÷24 Lực dính hữu hiệu (kPa) c’ 5÷ 10 10 ÷ 15 Mơ đun biến dạng (kPa) E 1000 ÷ 5000 3000 ÷ 6000 Hệ số rỗng 3 15 ÷ 17 Mẫu thí nghiệm thơng đất theo lộ trình ứng suất khác Bảng 3.2 Bảng 3.2 Các thông số vật lý cho lớp đất yếu Tp Hồ Chí Minh lộ trình ứng suất Độ sâu [m] Lộ trình ứng suất Lớp bùn sét (Very soft clay) CTC 46 RTE RTC 1214 CTC RTE RTC Lớp sét yếu (Soft clay) CTC 2022 RTE RTC 2426 CTC RTE RTC 3.2.4 Mẫu thí Độ ẩm [%] nghiệm Wn Dung trọng tự nhiên [kN/m3] n Áp lực cố kết [kPa] c 10 11 12 13 14 15 16 17 18 88.55 88.38 81.47 88.55 88.38 81.47 88.55 88.38 81.47 78.87 78.70 75.80 78.87 78.70 75.80 78.87 78.70 75.80 15.7 16.0 15.9 15.7 16.0 15.9 15.7 16.0 15.9 15.6 15.4 15.9 15.6 15.4 15.9 15.6 15.4 15.9 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 71.83 62.86 65.89 71.83 62.86 65.89 68.45 65.76 65.76 50.14 66.27 54.21 50.14 66.27 54.21 50.14 66.27 54.21 15.6 15.7 15.6 15.6 15.7 15.6 15.8 15.7 15.9 16.4 16.6 16.7 16.4 16.6 16.7 16.4 16.6 16.7 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 50 100 200 Thực thí nghiệm Bão hịa mẫu; Cố kết mẫu; Cắt mẫu 3.2.5 Phân tích đánh giá kết thí nghiệm 3.2.5.1 Quan hệ ứng suất biến dạng (q-1) Để so sánh đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng đất lộ trình ứng suất dỡ tải (RTE, RTC) lộ trình ứng suất nén ba trục thơng thường (CTC), quan hệ ứng suất – biến dạng (q-1) quan hệ áp lực nước lỗ rỗng – biến dạng (u-1) tác giả thể hệ trục toạ độ hình bên a) Lớp bùn sét (độ sâu 4÷6m) b) Lớp bùn sét (độ sâu 12÷14m) c) Lớp sét yếu (độ sâu 18÷20m) d) Lớp sét yếu (độ sâu 24÷26m) Kết thí nghiệm cho thấy lộ trình ứng suất RTE biến dạng dọc trục tăng chậm so với lộ trình ứng suất CTC, đặc biệt thể rõ cấp áp lực buồng lớn nhất, điều có nghĩa mơ đun tiếp tuyến ban đầu theo lộ trình ứng suất RTE lớn theo lộ trình ứng suất CTC Từ đó, kết luận thơng số đàn hồi phụ thuộc vào lộ trình ứng suất mơ đun biến dạng gia tăng trình dỡ tải Với lộ trình ứng suất nén ba trục giảm ứng suất ngang RTC, giảm ứng suất ngang trình cắt mẫu biến dạng gia tăng chậm biến dạng so với lộ trình ứng suất CTC, mơ đun biến 11 trình ứng suất RTE RTC cho kết mô đun biến dạng tương đương lớn so lộ trình ứng suất nén trục CTC thông thường Với lớp đất yếu Tp HCM độ lớn dao động từ [1.47 ÷ 1.59] lần: E50, RTE E50,CTC E50, RTC E50,CTC = [1.48 1.95] (3.19) = [1.43 1.68] (3.20) CHƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ PHỤ THUỘC TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT CỦA MƠ ĐUN BIẾN DẠNG TRONG MƠ HÌNH HS TRÊN ĐẤT YẾU TP HCM 4.1 Cơ sở lựa chọn mơ hình Hardening Soil cho tính tốn hố đào sâu Mơ hình đất HS có xét đến đặc tính dỡ tải, xét đến phụ thuộc độ cứng vào trạng thái ứng suất thể số mũ m Những kết thực nghiệm cho m với đất sét mềm khoảng 0.5