Độ tin cậy của giải pháp xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm cho nhà máy xử lý khí cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỘ TIN CẬY CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỘ TIN CẬY CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60-58-02-04 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HD1: TS PHẠM QUANG TÚ HD2: GS.TS TRỊNH MINH THỤ Hà Nội – 2015 i LỜI CẢM ƠN Đây thuyết minh luận văn thạc sĩ với đề tài: “Độ tin cậy giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm cho nhà máy xử lý khí Cà Mau” Là sản phẩm tơi sau năm học tập nghiên cứu Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy TS Phạm Quang Tú GS.TS Trịnh Minh Thụ người định hướng, hướng dẫn bảo tận tình suốt thời gian làm luận văn Hai thầy khơng hướng dẫn tơi hồn thành luận văn mà cịn cho tơi tiếp cận với lĩnh vực khoa học mà trước tơi chưa có hội tiếp cận Các thầy gương sáng niềm say mê nghiên cứu khoa học, tinh thần trách nhiệm, tận tụy, quan tâm tới người,… Tôi chân thành cảm ơn tới Ban giám hiệu, cán Phịng Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình Trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu Trường Tôi chân thành cảm ơn tới thầy cô giảng dạy lớp Cao học 22ĐKT-11 truyền dạy kiến thức cho chúng tơi q trình học tập Nhân bày tỏ cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, bạn đồng nghiệp nơi công tác động viên, tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu Đặc biệt cảm ơn sâu sắc tới gia đình tơi ln ln động viên tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi cho bước vào đường học vấn Bắc Ninh, tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Tuấn ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Kính gửi: - Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi; - Phòng Đào tạo ĐH Sau ĐH – Trường Đại học Thủy lợi Tên là: Nguyễn Văn Tuấn Học viên cao học lớp: 22ĐKT Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1481580204005 Theo Quyết định số 1321/QĐ–ĐHTL ngày 10/8/2015 Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy lợi, việc giao đề tài luận văn người hướng dẫn cho học viên cao học đợt năm 2015 Quyết định số 2248/QĐ–ĐHTL ngày 16/11/2015 Hiệu trưởng Trường Đại học Thủy lợi, việc vai trò người hướng dẫn cho học viên cao học Nguyễn Văn Tuấn, nhận đề tài “Độ tin cậy giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm cho nhà máy xử lý khí Cà Mau” hướng dẫn thầy TS Phạm Quang Tú GS.TS Trịnh Minh Thụ Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu tôi, không chép Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tài liệu trang website theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Bắc Ninh, tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Văn Tuấn iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục đích đề tài .2 Nội dung nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .3 Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan đất yếu 1.1.1 Khái niệm đất yếu tính chất đất yếu 1.1.2 Các loại đất yếu thường gặp 1.1.3 Những vấn đề kỹ thuật xây dựng cơng trình đất yếu .6 1.2 Các phƣơng pháp xử lý đất yếu phổ biến 1.2.1 Giải pháp thay .7 1.2.1.1 Nội dung phương pháp 1.2.1.2 Phạm vi áp dụng 1.2.2 Nhóm giải pháp học 1.2.2.1 Làm chặt đất mặt đầm rơi .9 1.2.2.2 Làm chặt đất mặt phương pháp đầm lăn .10 1.2.2.3 Làm chặt đất mặt phương pháp đầm rung 11 1.2.3 Nhóm giải pháp hóa học 11 1.2.3.1 Gia cố phương pháp trộn vôi .12 1.2.3.2 Gia cố phương pháp trộn xi măng (cọc đất –xi măng) 12 1.2.3.3 Phương pháp gia cố phương pháp vữa xi măng 14 1.2.4 Nhóm phương pháp vật lý gia cố đất yếu 14 1.2.5 Nhóm giải pháp thủy lực học 15 1.2.5.1 Phương pháp gia cố giếng cát 15 1.2.5.2 Phương pháp gia cố bấc thấm (PVD) 16 iv 1.2.5.3 Phương pháp bấc thấm kết hợp hút chân không 18 1.3 Tổng quan phƣơng pháp tính tốn thiết kế dùng xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không 20 1.3.1 Tính toán thiết kế xử lý bấc thấm theo phương pháp truyền thống (phương pháp tất định) 20 1.3.2 Phương pháp tính tốn thiết kế ngẫu nhiên 20 1.4 Giới thiệu số cơng cụ tính tốn thiết kế ngẫu nhiên 21 1.4.1 Phần mềm OpenFTA .21 1.4.1.1 Giới thiệu phần mềm 21 1.4.1.2 Sử dụng phần mềm .21 1.4.2 Phần mềm BestFit 21 1.4.2.1 Giới thiệu phần mềm 21 1.4.2.2 Sử dụng phần mềm thiết kế bấc thấm 22 1.4.3 Phần mềm MatLab 22 1.4.3.1 Giới thiệu phần mềm 22 1.4.3.2 Sử dụng MatLab thiết kế bấc thấm .22 1.5 Kết luận Chƣơng 23 CHƢƠNG 2: LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 24 2.1 Lý thuyết xác suất thống kê 24 2.1.1 Các khái niệm xác suất 24 2.1.1.1 Định nghĩa xác suất theo tần suất 25 2.1.1.2 Xác suất có điều kiện 25 2.1.1.3 Công thức xác suất đầy đủ công thức Bayes 25 2.1.1.4 Các tính chất xác suất 26 2.1.2 Các đại lượng ngẫu nhiên hàm phân phối 27 2.1.2.1 Biến ngẫu nhiên 27 2.1.2.2 Hàm mật độ xác suất hàm phân phối tích lũy biến ngẫu nhiên .27 2.1.2.3 Các đặc trưng biến ngẫu nhiên .29 2.1.2.4 Hàm phân phối .31 v 2.1.3 Kiểm định Chi bình phương (Chi-square test) .33 2.1.3.1 Khái niệm độc lập (independence) .33 2.1.3.2 Tìm hàm phân phối phù hợp tập liệu dựa vào kiểm định Chi bình phương 34 2.2 Phân tích rủi ro phân tích tối ƣu .36 2.2.1 Định nghĩa phân tích rủi ro phân tích tối ưu 36 2.2.1.1 Định nghĩa phân tích rủi ro 36 2.2.1.2 Định nghĩa phân tích tối ưu 36 2.2.2 Các bước phân tích rủi ro phân tích tối ưu 36 2.2.3 Các loại bất định địa kỹ thuật 38 2.2.4 Khái niệm phân loại hệ thống 40 2.2.4.1 Khái niệm hệ thống 40 2.2.4.2 Phân loại hệ thống .40 2.2.5 Cây cố (Fault tree) 41 2.2.6 Hàm tin cậy cấp độ tính tốn .41 2.2.6.1 Hàm tin cậy 41 2.2.6.2 Các cấp độ tính tốn 43 2.3 Kết luận Chƣơng 44 CHƢƠNG 3: ĐỘ TIN CẬY CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP HÚT CHÂN KHÔNG CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU 45 3.1 Giới thiệu dự án nhà máy xử lý khí Cà Mau 45 3.1.1 Giới thiệu chung .45 3.1.2 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng dự án 46 3.1.3 Phạm vi xử lý bấc thấm kết hợp hút chân không 48 3.1.4 Yêu cầu độ cố kết cho phép tiến độ thi công 51 3.2 Cơ sở lý thuyết hai toán xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không 51 3.2.1 Độ lún ổn định 52 vi 3.2.2 Độ cố kết gia cố bấc thấm 53 3.2.2.1 Độ cố kết theo phương đứng Uv 53 3.2.2.2 Độ cố kết theo phương ngang Uh 53 3.2.3 Độ lún cố kết theo thời gian 55 3.2.4 Độ lún lại sau thời gian t 55 3.3 Tính tốn thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không theo phƣơng pháp truyền thống (TCVN 9355-2013) .55 3.3.1 Các thông số đầu vào theo phương pháp truyền thống .56 3.3.1.1 Các thông số cao độ .56 3.3.1.2 Địa tầng tiêu lý đất 56 3.3.1.3 Tải trọng tính tốn xử lý 56 3.3.1.4 Phạm vi ảnh hưởng lún 58 3.3.1.5 Các thông số bấc thấm thông số nước 58 3.3.2 Tính độ lún sau thời gian xử lý theo phương pháp truyền thống .61 3.3.2.1 Độ lún giai đoạn thi công cắm bấc thấm .61 3.3.2.2 Độ lún sau giai đoạn hút chân không 61 3.3.3 Lựa chọn khoảng cách tim bấc thấm theo tiêu chuẩn 62 3.3.3.1 Tính độ lún ổn định với tải trọng khai thác 62 3.3.3.2 Độ cố kết với tải trọng khai thác sau thời gian xử lý lựa chọn khoảng cách bấc thấm .64 3.3.4 Thời gian xử lý theo phương pháp truyền thống 64 3.3.5 Kết luận tính tốn thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không theo phương pháp truyền thống (TCVN 9355-2013) 65 3.3.6 Ưu điểm nhược điểm phương pháp thiết kế tất định 66 3.3.6.1 Ưu điểm phương pháp thiết kế tất định 66 3.3.6.2 Nhược điểm phương pháp thiết kế tất định 66 3.4 Độ tin cậy giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân khơng nhà máy xử lý khí Cà Mau (phƣơng pháp tính tốn thiết kế ngẫu nhiên) 67 vii 3.4.1 Phân tích số liệu đầu vào theo phương pháp ngẫu nhiên .67 3.4.1.1 Địa tầng tiêu lý đất 67 3.4.1.2 Tải trọng tính tốn xử lý 72 3.4.1.3 Phạm vi ảnh hưởng lún 72 3.4.1.4 Các thông số bấc thấm thơng số nước theo phương pháp ngẫu nhiên 72 3.4.2 Tính độ lún sau thời gian xử lý theo phương pháp ngẫu nhiên 74 3.4.2.1 Độ lún giai đoạn thi công cắm bấc thấm .74 3.4.2.2 Độ lún sau giai đoạn hút chân không 74 3.4.3 Tính độ cố kết sau thời gian xử lý theo phương pháp ngẫu nhiên78 3.4.3.1 Quan hệ độ cố kết thời gian xử lý 78 3.4.3.2 Xác suất độ cố kết trung bình >90% 78 3.4.3.3 Tính thời gian xử lý theo phương pháp ngẫu nhiên .80 3.4.4 Phân tích rủi ro phân tích tối ưu 84 3.4.4.1 Mô tả hệ thống .84 3.4.4.2 Cây cố (Fault tree) 85 3.4.4.3 Hàm tin cậy 88 3.4.4.4 Phân tích rủi ro 88 3.4.4.5 Phân tích tối ưu 90 3.4.4.6 Kết bình giải .92 3.4.5 Kết luận tính tốn thiết kế xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân không theo phương pháp ngẫu nhiên 98 3.4.6 Ưu điểm nhược điểm phương pháp thiết kế ngẫu nhiên 98 3.4.6.1 Ưu điểm phương pháp thiết kế ngẫu nhiên 98 3.4.6.2 Nhược điểm phương pháp thiết kế ngẫu nhiên .99 3.5 So sánh phƣơng pháp tính tất định (tiêu chuẩn) phƣơng pháp tính tốn ngẫu nhiên .99 3.5.1 Lựa chọn khoảng cách bấc thấm, tính tốn độ cố kết độ lún dự báo .99 3.5.2 Thời gian cần xử lý 100 viii 3.5.3 Ảnh hưởng hệ số cố kết Cv tới thời gian xử lý .100 3.6 Kết luận Chƣơng 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 Kết luận kiến nghị 105 Một số điểm tồn 106 Hƣớng nghiên cứu 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 CÁC PHỤ LỤC .110 ... không cho nhà máy xử lý khí Cà Mau Mục 3.1: Giới thiệu nhà máy xử lý khí Cà Mau Mục 3.2: Cơ sở lý thuyết hai toán xử lý đất yếu bấc thấm kết hợp hút chân khơng Mục 3.3: Tính tốn thiết kế xử lý đất. .. điểm phương pháp tính tốn thiết kế ngẫu nhiên, tác giả lựa chọn đề tài nghiên cứu: ? ?Độ tin cậy giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm cho nhà máy xử lý khí Cà Mau? ?? để so sánh với giải pháp thiết kế... NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN TUẤN ĐỘ TIN CẬY CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ KHÍ CÀ MAU CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60-58-02-04