Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo này tiến hành thí nghiệm đất ở Long An trộn xi măng với các hàm lượng xi măng/đất tương ứng với 150 kg/m3, 200 kg/m3 và 250 kg/m3 được bảo dưỡng trong điều kiện ngập nước, gần đúng như trong nền với thời gian bảo dưỡng lần lượt 7, 14, 28 ngày; từ đó đề xuất tỷ lệ hợp lý để đưa vào sử dụng gia cố mái dốc ven sông.
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Phần III ĐỊA CHẤT NỀN MÓNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG - CÔNG NGHỆ MỚI, VẬT LIỆU MỚI TRONG XÂY DỰNG THỦY LI VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 285 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 286 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TƯỜNG CỌC XI MĂNG ĐẤT CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG Ở TỈNH LONG AN RESEARCHING OF LANDSLIDE PREVENTION OF RIVERSIDE IN LONG AN PROVINCE BY SOIL-CEMENT WALL SOLUTION TS Đỗ Thanh Hải, KS Đoàn Nhật Phi Trường Đại học Bách Khoa –TP.HCM TĨM TẮT Bài báo tiến hành thí nghiệm đất Long An trộn xi măng với hàm lượng xi măng/đất tương ứng với 150 kg/m3, 200 kg/m3 250 kg/m3 bảo dưỡng điều kiện ngập nước, gần với thời gian bảo dưỡng 7, 14, 28 ngày; từ đề xuất tỷ lệ hợp lý để đưa vào sử dụng gia cố mái dốc ven sơng Từ kết thí nghiệm, lựa chọn thông số dựa kết mẫu đất với tỷ lệ (X/Đ) 200 kg/m3 28 ngày tuổi tính tốn, so sánh chuyển vị ngang đất yếu gia cố tường cọc xi măng đất với chuyển vị ngang đất yếu gia cố cọc bê tông cốt thép dự ứng lực Kết chuyển vị ngang bờ kè giảm 0,126 cm 0,039 cm khai thác ngắn hạn dài hạn ABSTRACT This article conducted the cement-soil treated experiments with different cement contents/soil : 150 kg/m3, 200 kg/m3, 250 kg/m3 which are cured in the saturated condition with curing time 7, 14, 28 days, respectively From this, It is suggested the suitable ratio (X/Đ) to improve the slope on riverside Based on the result of the experiment, selecting parameters of specimens of the ratio 200 kg/m3 (X/Đ) at 28 days curing time to calculate and compare the horizontal displacement of cement-soil pile wall to the horizontal displacement of pre-stressed pile The result showed that the horizontal displacement decreases 0.126 cm and 0.039 cm for short-term and long-term using, respectively ĐẶT VẤN ĐỀ Tình trạng sạt lở bờ sông, kênh rạch địa bàn tỉnh Long An diễn mạnh mẽ gây tổn thất lớn cho cơng trình ven sơng Để giải vấn đề này, người ta thường phải sử dụng giải pháp móng cọc ép bê tơng cốt thép, cọc khoan nhồi… kết hợp với tường cừ bản, kè sơng, thảm đá… Tuy nhiên, chi phí cho phương án lớn tiến độ thi công chậm Phương án sử dụng tường cọc xi măng-đất gia cố mái dốc ven sông áp dụng rộng rãi hiệu có nhiều ưu điểm kinh tế tiến độ thi công Tuy nhiên, tùy theo địa chất theo khu vực mà hàm lượng xi măng, gia tăng sức chống cắt xi măng theo thời gian khác Đặc biệt khu vực Đồng sông Cửu Long, phần lớn đất yếu, địa chất phân bố phức tạp, cần nhiều kết VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 287 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 nghiên cứu cho khu vực nhỏ để tiết kiệm chi phí hiệu áp dụng phương pháp gia cố Ngồi ra, vấn đề nghiên cứu tính tốn biến dạng ổn định cho tường cọc xi măng gia cố mái dốc ven sông chưa đào sâu nghiên cứu cịn lẻ tẻ Vì báo “Nghiên cứu giải pháp tường cọc xi măng đất chống sạt lở bờ sơng tỉnh Long An” góp phần nhỏ vào kết nghiên cứu cho tỉnh Long An nói riêng Đồng sơng Cửu Long nói chung CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT VÀ XI MĂNG LÀM THÍ NGHIỆM 2.1 Đặc trưng lý đất tự nhiên Mẫu đất tự nhiên lấy đại diện cho đất yếu khu vực Long An Đất khảo sát loại đất yếu bề mặt độ sâu nhỏ – m (tính từ mặt đất tự nhiên) Bảng Bảng tổng hợp tiêu lý đất tự nhiên 2.2 Các tiêu lý loại xi măng tạo mẫu xi măng – đất Bảng Kết tính chất lý xi măng TT Tính chất lý Tiêu chuẩn thử nghiệm Đơn vị Kết thử nghiệm Quy định Khối lượng riêng TCVN 4030 - 2003 g/cm 3,09 Độ mịn TCVN 4030 - 2003 % 1,7 TCVN 6017 - 95 % 31 TCVN 6017 - 95 Phút 120 > 45 phút 235 < 420 phút 29,8 ≥ 18 N/mm2 53,2 ≥ 40 N/mm2 Độ dẻo tiêu chuẩn ≤ 10% Thời gian ninh kết Bắt đầu Kết thúc Cường độ nén 03 ngày 28 ngày 288 TCVN 6016 - 95 N/mm2 VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Từ kết nghiên cứu công bố ảnh hưởng loại xi măng đến phát triển cường độ mẫu đất trộn xi măng [1], cho thấy xi măng Nghi Sơn phát triển cường độ nhanh loại xi măng có mặt thị trường xi măng Holcim, Hà Tiên gian đoạn ban đầu (7 ngày, 14 ngày), sử dụng xi măng Nghi Sơn để thí nghiệm đất khu vực này. CÔNG TÁC CHẾ BỊ MẪU THỬ XI MĂNG – ĐẤT [2] Các mẫu đất thí nghiệm trộn với tỷ lệ X/Đ 150 kg/m3, 200 kg/m3, 250 kg/m Sau đó, thiết bị trộn dùng để phối trộn, tạo mẫu Quy trình tạo mẫu thực cách liên tục theo bước sau: ¾ Bước 1: Cân nguyên liệu trộn theo tỷ lệ mong muốn ¾ Bước 2: Trộn thơ ngun liệu lại với Sau trộn thô hỗn hợp cho vào cối trộn, tiến hành lắp cối trộn vào máy trộn vận hành máy trộn để tạo hỗn hợp ¾ Bước 3: Tiến hành cơng tác đúc mẫu Đối với thí nghiệm cắt trực tiếp: chuẩn bị khn mẫu có đường kính 6,3 cm, chiều cao cm Dán nhãn cho mẫu vừa tạo ¾ Bước 4: Tiến hành bảo dưỡng mẫu Nhằm giảm tượng mẫu bị nứt co ngót đảm bảo điều kiện bảo dưỡng gần với thực tế, mẫu thí nghiệm dưỡng hộ thùng xốp có chứa đất trường đánh tơi cho ngập nước, đậy kín nắp Hình Q trính tạo mẫu cắt trực tiếp Hình Bảo dưỡng mẫu VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM Hình Mẫu cắt trực tiếp 289 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP (TCVN 4199-2012) Thí nghiệm thực phịng thí nghiệm Cơ Học Đất – môn Địa Cơ Nền Móng – ĐH Bách Khoa TPHCM 4.1 Thiết bị thí nghiệm − Máy cắt trực tiếp − Dao vòng để tạo mẫu thí nghiệm: đường kính 6,3 cm (A = 31.17 cm2), chiều cao cm − Đồng hồ đo chuyển vị ngang, đồng hồ đo ứng lực ngang: vạch tương đương 0,001 mm − Dao, bình nước, cân để tạo áp lực Hình Các phận hộp cắt Hình Máy cắt trực tiếp 4.2 Thực thí nghiệm cắt trực tiếp ¾ Bước 1: Cho mẫu vào hộp cắt, đặt hộp cắt có chứa mẫu lên máy điều chỉnh tiếp xúc; ¾ Bước 2: Đặt tải trọng thẳng đứng phù hợp với cánh tay đòn 1:12 máy cắt ứng lực Cho khởi động chạy máy với tốc độ mm/min Ghi số đọc đồng hồ sau 25 giây số đọc giảm khơng tăng ngừng máy Số đọc lớn ghi nhận để tính tốn Hệ số máy 1.708 kPa/div; ¾ Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với cấp áp lực khác (25, 50, 100 kPa); ¾ Bước 4: Lặp lại thí nghiệm lần 290 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Hình Báo cáo kết thí nghiệm cắt trực tiếp VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 291 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 5.1 Lực dính mẫu B độ sâu 4m thời điểm 7, 14, 28 ngày Hình Biểu đồ quan hệ lực dính hàm lượng X/Đ độ sâu m vị trí B 7, 14, 28 ngày tuổi Lực dính mẫu hỗn hợp X/Đ vị trí B, độ sâu m tăng theo ngày theo hàm lượng xi măng Tuy nhiên tốc độ phát triển cường độ mẫu không đồng Cụ thể với hỗn hợp X/Đ 150 kg/m3, mẫu ngày - 14 ngày tăng 49,72% mẫu ngày - 28 ngày tăng 107,92%; với hỗn hợp X/Đ 200 kg/m3, mẫu ngày - 14 ngày tăng 75,34% mẫu ngày - 28 ngày tăng 159.236%; với hỗn hợp X/Đ 250 kg/m3, mẫu ngày - 14 ngày tăng 54,23% mẫu ngày - 28 ngày tăng 114,39% 5.2 Góc ma sát mẫu B độ sâu 4m thời điểm 7, 14, 28 ngày Hình Biểu đồ quan hệ góc ma sát hàm lượng X/Đ độ sâu m vị trí B 7, 14, 28 ngày tuổi Góc ma sát mẫu hỗn hợp X/Đ vị trí B, độ sâu m tăng theo ngày theo hàm lượng xi măng Tuy nhiên tốc độ phát triển cường độ mẫu không đồng 292 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Cụ thể với hỗn hợp X/Đ 150 kg/m3, mẫu ngày - 14 ngày tăng 15,92% mẫu ngày - 28 ngày tăng 35,85%; với hỗn hợp X/Đ 200 kg/m3, mẫu ngày - 14 ngày tăng 7,28% mẫu ngày - 28 ngày tăng 21,96%; với hỗn hợp X/Đ 250 kg/m3 mẫu ngày 14 ngày tăng 7,32% mẫu ngày - 28 ngày tăng 23,45% Từ kết thí nghiệm mẫu đất trộn xi măng nêu trên, hàm lượng X/Đ 200 kg/m3, bảo dưỡng 28 ngày, độ sâu m để tính tốn phương án tường cọc xi măng đất gia cố bờ kè huyện Cần Đước, Long An ỨNG DỤNG TÍNH TỐN Tên dự án: Kè bảo vệ bờ đoạn Rạch Cầu Giáo – Sông Vàm Cỏ Đông Địa điểm: xã Long Sơn, huyện Cần Đước, tỉnh Long An Hình Bản đồ vị trí cơng trình 6.1 Tính tốn biến dạng cho cơng trình theo phương án cọc DUL [9],[10],[11] Bảng Các thơng số đất dùng tính toán biến dạng ngang FEM, phương án cọc dự ứng lực Lớp đất Mơ hình Loại γ k Cc Cr eo cref φ’ Eref ν’ Đơn vị Đất đắp Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Rọ đá [-] MC SSM MC MC MC MC MC [-] kN/m3 m/ngày [-] [-] [-] kN/m2 [o] kN/m2 [-] drained 19,0 0,1 30 75E2 0,25 undrained undrained undrained drained undrained 15,0 19,0 19,0 20,0 20,0 -5 -5 -6 -5 3,5x10 1,5x10 6x10 6x10 8x10-6 0,894 0,179 2,067 6 15 23 25 25 30 25 20E3 15E3 30E3 25E3 0,25 0,25 0,25 0,25 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM drained 22 15 35 10E3 0,25 293 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Bảng Các thơng số tính tóan biến dạng ngang theo FEM dùng cho hàng cọc DUL, lưới neo, phương án cọc dự ứng lực STT Vật liệu Cọc BTDUL D400 (K/c 2m) Mũ cọc Lưới neo EA [kN/m] 6,9x106 3,5x106 400 EI [kNm²/m] 2,00x104 4100 w [kN/m/m] 4,63 2,98 Hình 10 Chuyển vị ngang khai thác năm với mực nước trung bình +0,080 = 4,386 cm Hình 11 Chuyển vị ngang khai thác 50 năm với mực nước trung bình +0,080 = 5,523 cm Hình 12 Chuyển vị ngang mực nước dâng cao +1,640 tháng = 3,328 cm Hình 13 Chuyển vị ngang mực nước hạ thấp -2,640 tháng = 4,479 cm 294 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 6.2 Tính tốn biến dạng cho cơng trình theo phương án tường cọc xi măng đất [9],[10],[11] Bảng Các thơng số đất dùng tính tóan biến dạng ngang FEM Lớp đất Mơ hình Loại γ k cu φu Eref ν’ Đơn vị Đất đắp [-] MC [-] drained kN/m3 m/ngày kN/m2 [o] kN/m2 [-] 19,0 0,1 30 75E2 0,25 Lớp Lớp MC MC unundrained drained 14,78 19,67 3,5x10-5 1,5x10-5 6,9 40,6 15,25 20E3 - 0,25 Hình 14 Chuyển vị ngang khai thác năm với mực nước trung bình +0,080 = 4,261 cm Hình 10 Chuyển vị ngang mực nước dâng cao +1,640 tháng = 3,022 cm VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM Lớp MC undrained 19,29 6x10-6 33,5 14,42 15E3 0,25 Lớp MC undrained 19,7 6x10-5 3,3 32 30E3 0,25 Lớp Rọ đá MC MC un- drained drained 19,87 22 8x10-6 44,6 15 15,42 35 25E3 10E3 0,25 0,25 XMĐ MC undrained 19 1E-3 155,71 43,19 34,11E3 0,25 Hình 15 Chuyển vị ngang khai thác 50 năm với mực nước trung bình +0,080 = 5,484 cm Hình 11 Chuyển vị ngang mực nước hạ thấp -2,640 tháng = 4,528 cm 295 TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 6.3 So sánh hai phương án tường cọc dự ứng lực tường cọc xi măng đất Bảng So sánh chuyển vị ngang đất phương án tường cọc dự ứng lực tường cọc xi măng đất Khai thác năm Khai thác 50 năm Mực nước cao +1.640 Mực nước thấp -2.640 Phương án tường cọc dự ứng lực 4.386 cm 5.523 cm 3.328 cm 4.479 cm Phương án tường cọc xi măng đất 4.261 cm 5.484 cm 3.022 cm 4.528 cm KẾT LUẬN - Kết thí nghiệm cho thấy sức chống cắt khơng nước mẫu đất trộn xi măng tăng theo hàm lượng X/Đ thời gian bảo dưỡng không đồng Lực dính mẫu đất trộn xi măng ngày – 28 ngày tăng theo thứ tự 159,236% (200 kg/m3) >114,39% (250 kg/m3) >107,92% (150 kg/m3); góc ma sát mẫu đất trộn xi măng ngày – 28 ngày tăng theo thứ tự 21,96% (200 kg/m3) < 23,45% (250 kg/m3) < 35,85% (150 kg/m3) Từ cho thấy, lựa chọn hàm lượng X/Đ 200 kg/m3, thời gian bảo dưỡng 28 ngày hợp lí tiến hành trộn đất với xi măng đại trà trường - Chuyển vị ngang đất trường hợp phương án tường cọc xi măng đất nhỏ chuyển vị ngang đất phương án tường cọc dự ứng lực: Δ=0,126 cm (khai thác năm); Δ=0,039 cm (khai thác 50 năm); Δ=0,306 cm (mực nước cao nhất); Ngoại trừ trường hợp mực nước hạ thấp nhất, chuyển vị ngang đất phương án tường cọc xi măng đất lại cao phương án cọc dự ứng lực: Δ=0,049 cm (mực nước thấp nhất) TÀI LIỆU THAM KHẢO Đậu Văn Ngọ, Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ xi măng đất, Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM, 2008 TCVN 4199-2012 : Tiêu chuẩn thí nghiệm tiêu lý. Nguyễn Mạnh Thủy, Ngô Tấn Phong, Một số kết nghiên cứu gia cố đất yếu khu vực quận 9, TP.HCM vôi, xi măng, Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM, 2007 Thái Hồng Sơn, Trịnh Minh Thụ, Trịnh Công Vấn, Lựa chọn hàm lượng xi măng tỷ lệ nước-xi măng hợp lý cho gia cố đất yếu vùng ven biển Đồng sông Cửu Long, TP.HCM vôi, xi măng, Đại học Thủy Lợi, 2014 Bergardo D.T, Chai J.C, Alfaro M.C, Những biện pháp kỹ thuật cải tạo đất yếu xây dựng Nhà xuất Giáo dục, 1996 Das, B M (1990) Principle of foundation engineering, PWS-KENT publishing company, Boston Mitchell, J K (1976) “The properties of Cement-stabilized soils.” Proceeding of Residential Workshop on Materials and Methods For Low Cost Road, Rail, and Reclamation Works, 365-404, Leura, Australia, Unisearch Ltd 296 VIEÄN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016 Clough, G W., Sitar, N., Bachus, R C., and Shafii-Rad, N (1981) “ Cemented sands under static loading.” Journal of The Geotechnical Engineering Division, ASCE, 107(GT6) 799-817 Manual of PLAXIS 2D version 8.5 10 Võ Phán, Đỗ Thanh Hải, Phan Lưu Minh Phượng (2014) Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phịng – NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh 11 Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp HCM, 2012 Người phản biện: GS TSKH Nguyễn Văn Thơ VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 297 ... sâu nghiên cứu cịn lẻ tẻ Vì báo ? ?Nghiên cứu giải pháp tường cọc xi măng đất chống sạt lở bờ sông tỉnh Long An? ?? góp phần nhỏ vào kết nghiên cứu cho tỉnh Long An nói riêng Đồng sơng Cửu Long nói... NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TƯỜNG CỌC XI MĂNG ĐẤT CHỐNG SẠT LỞ BỜ SÔNG Ở TỈNH LONG AN RESEARCHING OF LANDSLIDE PREVENTION OF RIVERSIDE IN LONG AN PROVINCE BY SOIL-CEMENT WALL SOLUTION TS Đỗ Thanh... 2016 6.3 So sánh hai phương án tường cọc dự ứng lực tường cọc xi măng đất Bảng So sánh chuyển vị ngang đất phương án tường cọc dự ứng lực tường cọc xi măng đất Khai thác năm Khai thác 50 năm
