Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực đất và nước lên tường vây cống thủy lợi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - LÊ VĂN NHO ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC LÊN TƯỜNG VÂY CỐNG THỦY LỢI Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướngdẫn : PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận Văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Ngày……tháng……năm 2015 Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sữa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên:LÊ VĂN NHO Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 20/10/1983 Nơi sinh : Ninh Thuận Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV : 12090380 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2012 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC LÊN TƯỜNG VÂY CỐNG THỦY LỢI II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng áp lực đất nước lên tường vây cống thủy lợi Nội dung: Mở đầu Chương Tổng quan hố đào sâu, cơng trình cống thủy lợi tường vây hố đào sâu Chương Lý thuyết tính tốn áp lực đất nước tác dụng lên tường chắn tính tốn kiểm tra ổn định hố đào sâu áp lực dòng thấm lớn Chương Giải pháp xử lý đáy hố đào phương pháp vữa áp lực cao ( jet-grouting ) Chương Ứng dụng phân tích tính tốn ảnh hưởng áp lực đất nước lên tường vây cho cơng trình thực tế Kết luận, kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ……/ … / 2015 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ……/ … / 2015 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) PGS.TS VÕ PHÁN TS LÊ BÁ VINH TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy Bộ mơn Địa Nền móng nhiệt tình truyền đạt kiến thức quý báu quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên hồn thành Luận văn Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS VÕ PHÁN, người giúp đỡ, dẫn tận tình quan tâm, động viên tinh thần thời gian học viên thực Luận văn Thầy truyền đạt cho học viên hiểu phương thức tiếp cận giải vấn đề khoa học, hành trang q học viên gìn giữ cho trình học tập làm việc Và cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập vừa qua Chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 Học viên LÊ VĂN NHO TÓM TẮT LU ẬN VĂN ĐỀ TÀI N GH I Ê N C Ứ U Ả N H H Ư Ở N G C Ủ A Á P L Ự C Đ Ấ T VÀ N Ư Ớ C L Ê N T Ư Ờ N G VÂ Y C Ố N G T H Ủ Y L Ợ I TÓM TẮT Hiện nay, Thành phố Hồ Chí Minh ln bị ngập úng nặng nề, ngày triều cường Đặc biệt vấn đề biến đổi khí hậu tồn cầu điều quan tâm lớn nhà khoa học Các giải pháp lựa chọn cống thủy lợi lớn ngăn triều, khống chế mực nước kiểm sốt mơi trường nước khu vực phía đê bao, để không cao mực nước cho phép theo yêu cầu tiêu thoát Đặc điểm cống thủy lợi tiếp xúc với nước có móng nằm sâu đáy sơng q trình thi cơng móng cần xét đến yếu tố ảnh hưởng đến tường vây hố đào Trong phạm vi luận văn này, tác giả chia làm nhóm yếu tố tác động đến tường vây cống thủy lợi : Nhóm yếu tố tác động đất gây ( áp lực đất, cấu tạo địa chất), nhóm yếu tố tác động nước gây ( bao gồm tác động nước thủy tĩnh,tác động thay đổi mực nước bên tường vây tường vây qua giai đọan thi cơng), ngồi xét đến ổn định tường vây tác động nhóm yếu tố từ đưa giải pháp xử lý đất đáy hố đào thích hợp với điều kiện thi cơng ln ngập nước Trên cở sở lý thuyết tính tốn áp lực đất, áp lực nước lên tường chắn, ổn định hố đào sâu Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mơ tính tốn theo mơ hình Mohr-Coulomb với điều kiện cơng trình thực tế SUMMARY OF THESI S TITLE RESEAR CH E FF E C T S OF SO IL AND P R ES S U R E O N TH E W A L L S K I R T I R R I G AT I O N W AT E R ABSTRACT C u r r e n t l y , H o C h i M i n h C i t y h a s a l w a ys b e e n h e a v y f l o o d in g , e s p e c ia ll y i n t h e d a ys o f h ig h t id e s E s p e c ia ll y t h e p r o b l e m o f g lo b a l c l im a te c h a n g e i s a m a j o r c o n c e r n o f s c i e n t is t s to d a y Th e s o lu t i o n c h o s e n is th e l a r g e s t ir r i g a t i o n d r a i n s to p r e v e n t t id a l w a t e r l e v e l c o n t r o l a n d w a te r c o n tr o l a r e a s i n t h e d i k e , to n o t a l l o w a h ig h e r l e v e l a s r e q u i r e d d r a i n a g e C h a r a c t e r is ti c s o f i r r i g a t i o n d r a i n is a lw a ys i n c o n ta c t w i t h w a t e r a n d f o u n d a t i o n b e n e a th th e r i v e r b e d , s o d u r i n g fo u n d a t i o n c o n s t r u c ti o n sh o u l d co n s i d e r th e f a c t o r s affecting the diaphragm wall excavation W i t h in th e s c o p e o f th i s e s s a y , t h e a u t h o r d i v i d e d in t o tw o m a i n g r o u p s o f f a c t o r s t h a t i m p a c t o n ir r i g a t i o n s l u ic e d i a p h r a g m w a ll : G r o u p i n fl u e n c i n g f a c t o r s c a u s e d b y th e s o i l ( e a r th p r e s s u r e , g e o l o g i c a l s t r u c t u r e ) , g r o u p f a c t o r s c a u s e d b y w a t e r a c t i v i t y ( in c lu d i n g h yd r o s ta t i c w a t e r im p a c ts , i m p a c t s d u e t o c h a n g e s i n w a t e r l e v e l o u ts i d e o f t h e diaphragm wall and diaphragm wall construction over the p e r i o d ) , i n a d d it i o n to c o n s i d er i n g t h e s t a b i l it y o f t h e d i a p h r a g m w a l l u n d e r th e i m p a c t o f tw o f a c t o r s o n th e g r o u p th e n s e t o u t g r o u n d h a n d li n g so l u t io n s a p p r o p r ia te p i t b o t t o m w i th c o n s tr u c t i o n c o n d i t i o n s a r e s u b m e r g e d O n t h e b a s i s o f t h e o r e ti c a l c a l c u l a t io n s s o il p r e s s u r e , w a t e r p r e s s u r e o n th e w a ll s , s t a b i li z e d e e p e x c a v a t io n s U s e s o f tw a r e t o s i m u l a t e P l a x i s D c a lc u l a t i o n s Mo h r C o u l o m b m o d e l e d w i th r e a l i s t ic w o r k c o n d i t io n s Mục lục Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Vấn đề thực tiễn tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học giá trị thực tiễn đề tài Phạm vi giới hạn đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU, CƠNG TRÌNH CỐNG THỦY LỢI VÀ TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO 1.1 Tổng quan cơng trình hố đào sâu 1.2 Phân loại hố đào sâu 1.3 Tổng quan tường chắn hố móng .6 1.3.1 Phần giới thiệu 1.3.2 Phân loại tường vây hố móng 1.3.2.1 Tường chắn giữ xi măng đất trộn tầng sâu 1.3.2.2 Cọc thép 1.3.2.3 Cọc bê tông cốt thép 1.3.2.4 Tường chắn cọc khoan nhồi 1.3.2.5 Tường liên tục đất 1.3.3 Một số dạng giằng chồng hố đào sâu .9 1.3.4 Cấu tạo hệ giằng chống hố đào sâu .10 1.4 Tổng quan cơng trình cống thủy lợi 12 1.4.1 Khái niệm 12 1.4.2 Phân loại 12 1.4.2.1 Theo vật liệu xây dựng 12 1.4.2.2 Theo hình dạng kết cấu 12 1.4.2.3 Theo cách bố trí 13 1.4.2.3 Theo hình thức lấy nước 14 1.4.2.4 Theo áp lực dư cống 16 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ TÍNH TỐN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU DƯỚI ÁP LỰC DÒNG THẤM LỚN 2.1 Lý thuyết tính tốn áp lực đất tác dụng lên tường chắn 17 Chương 2.1.1.Lý thuyết Mohr-Rankine 17 2.1.2.Lý thuyết Coulomb 22 2.3.3.Lý thuyết cân giới hạn điểm: Lời giải Sokolovski 24 2.2 Lý thuyết tính tốn áp lực nước tác dụng lên tường chắn 27 2.2.1 Phương pháp tính riêng áp lực nước, đất 28 2.2.2 Phương pháp tính chung áp lực nước, đất 29 2.3 Tính toán kiểm tra ổn định hố đào 30 2.3.1 Ổn định chống trồi đáy hố bơm 30 2.3.2 Phương pháp tính chống trồi đáy đồng thời xem xét c  31 2.3.3.Kiểm tra ổn định chống phun trào đáy hố đào 33 Chương GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁY HỐ ĐÀO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO ( JET-GROUTING ) 3.1 Tổng quan phương pháp xử lý 36 3.1.1 Đầm rung 36 3.1.2 Đầm nện .36 3.1.3.Nổ ngầm 37 3.1.4 Ép vữa 37 3.1.5 Gia tải trước thoát nước thẳng đứng 37 3.1.6 Đắp ổn định học 38 3.1.7.Đinh đất 38 3.1.8 Neo đất 38 3.1.9 Cọc nhỏ 38 3.1.10.Cọc đá 38 3.1.11.Khoan chống thấm 38 3.1.12 Khoan cao áp 39 3.1.13 Trộn sâu 39 3.1.14 Cọc vôi .39 3.1.15 Phương pháp làm nóng 39 3.1.16 Phương pháp làm lạnh 40 3.2 Tổng quan phương pháp vữa áp lực cao ( Jet Grouting ) .40 3.2.1 Bản chất 41 3.2.2 Các thông số ảnh hưởng đến phương pháp vữa áp lực cao 41 3.2.3 Kết cấu khoan cao áp 41 3.2.4 Thi công phương pháp Jet – grouting 43 3.2.4.1 Quy trình thi cơng 43 3.2.4.2 Công nghệ thi công 44 3.2.4.2.1.Công nghệ châu Âu 44 3.2.4.2.2 Công nghệ Nhật Bản 45 3.2.4.3 Mơ hình bố trí .45 3.3 Nhận xét 47 Chương ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH TÍNH TỐN ỔN ĐINH HỐ ĐÀO SÂU CHO CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 4.1 Giới thiệu cơng trình .47 4.2 Sơ lược điều kiện địa chất cơng trình 50 4.3 Các giai đọan thi công .53 4.3.1.Giai đoạn thi công tầng chống thứ 53 4.3.2.Giai đoạn thi công tầng chống thứ hai 54 4.3.3.Giai đoạn sau bơm khơ hố móng đào đất đến cao trình đáy hố móng 54 4.4 Mơ tốn 55 4.4.1.Cấu tạo hố đào 55 4.4.2 Thông số cừ Larsen 56 4.4.3.Thông số chống 57 4.4.4.Thông số đất 57 4.4.5 Chi tiết mô giai đoạn Plaxis 2D 58 4.4.5.1.Trường hợp 1: Mực nước lớn +1.7m 58 a.Các giai đoạn thi công 59 b.Chuyển vị tường vây qua giai đoạn thi công 62 4.4.5.2 Trường hợp 2: Mực nước nhỏ -2.3m 63 4.5.So sánh chuyển vị ngang tường vây chuyển vị phình trồi đáy hố đào trường hợp 66 4.5.1.Chuyển vị ngang tường vây .66 4.5.1.1.Chuyển vị ngang tường chắn giai đoạn hút nước cao độ -1.5m 66 4.5.1.2.Chuyển vị ngang tường chắn giai đoạn đào đất đáy hố móng (-8.1m).67 4.5.2 Chuyển vị phình trồi đáy hố đào 67 4.5.3 Tính tốn kiểm tra điều kiện làm việc tường vây 68 4.5.4 Tính tốn kiểm tra phun trào đáy hố móng 68 4.6 Giải pháp giảm chiều dài tường vây kết hợp với xử lý đất đáy hố đào phương pháp Jet-grouting 70 4.6.1.Mô trường hợp mực nước lớn mực nước nhỏ với chiều dài tường vây cắm vào lớp đất yếu (L=20m) .70 4.6.1.1.Trường hợp mực nước lớn (H=+1.7m) 70 a Cấu tạo hố đào 70 b Chuyển vị ngang tường vây qua giai đoạn thi công 75 4.6.1.2.Trường hợp mực nước nhỏ (H=-2.3m) 75 4.6.1.3.So sánh chuyển vị ngang tường vây chuyển vị phình trồi đáy hố đào trường hợp 78 a.Chuyển vị ngang tường vây .78 * Chuyển vị ngang tường chắn giai đoạn đào đất cao độ -1.5m .78 * Chuyển vị ngang tường chắn giai đoạn đào đất cao độ -5.5m .79 * Chuyển vị ngang tường chắn giai đoạn đào đất đáy hố móng (-8.1m)80 b Chuyển vị phình trồi đáy hố đào 80 c Tính tốn kiểm tra phun trào đáy hố móng 81 4.6.2 Ứng Grouting để giảm chuyển vị ngang phình trồi hố đào 82 4.6.2.1.Thiết bị thi công 82 4.6.2.2.Quy trình thi công tiến hành sau 82 4.6.2.3.Thông số thiết kế cọc xi măng đất .83 4.6.2.4.Mô cơng trình dùng giải pháp xử lý đất đáy hồ đào Jet – grouting phần mềm Plaxis 84 a Mô tả 84 b Mô cọc JGPs làm việc phương pháp vật liệu riêng biệt (PP RAS: the real allocation simulation) 85 4.6.2.5.Chuyển vị ngang tường vây, chuyển vị phình trồi đáy hố đào sau xử lý đáy hố đào phương pháp Jet Grouting .88 a Bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác 89 b Bố trí cọc JGPs theo mạng hình vng .90 88  Bố trí theo mạng hình vng: Bảng 4.10 - Bảng thơng số quy đổi cọc JGPs theo mạng hình vng Thành phần Diện tích Diện tích Diện tích Ký Đơn đất đất đất hiệu vị xử lý xử lý xử lý  =10%  =20%  =30% Đường kính cọc D mm 800 800 800 Khoảng cách cọc d m 6.18 3.14 2.1 Chiều dày cọc hình chữ nhật t m 0.08 0.16 0.24 Chiều rộng cọc hình chữ nhật d m 6.18 3.14 2.1 Chiều dài cọc hình chữ nhật L m 8 4.6.2.5.Chuyển vị ngang tường vây, chuyển vị phình trồi đáy hố đào sau xử lý đáy hố đào phương pháp Jet Grouting (Mô phần mềm Plaxis 2D) Hình 4.41 – Khai báo điều kiện mực nước xử lý đất đáy hố móng 89 Hình 4.42 – Khai báo tổng quát xử lý đất đáy hố móng a Bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác * Chuyển vị ngang tương vây Hình 4.43 – So sánh chuyển vị ngang tường vây chưa xử lý đáy hố đào xử lý mạng tam giác 90 * Chuyển vị phình trồi đáy hố đào Hình 4.44 – So sánh chuyển vị phình trồi đáy hố đào chưa xử lý đáy hố đào xử lý mạng tam giác b Bố trí cọc JGPs theo mạng hình vng * Chuyển vị ngang tương vây Hình 4.45 – So sánh chuyển vị ngang tường vây chưa xử lý đáy hố đào xử lý mạng hình vng 91 * Chuyển vị phình trồi đáy hố đào Hình 4.46 – So sánh chuyển vị phình trồi đáy hố đào chưa xử lý đáy hố đào xử lý mạng hình vng 4.6.2.6 So sánh chuyển vị ngang tường vây ứng với trường hợp đất xử lý 30% bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác mạng hình vng Hình 4.47 – So sánh chuyển vị ngang tường vây trường hợp đất xử lý 30% bố trí theo mạng hình vng tam giác 92 4.6.2.7 Tính tốn kiểm tra phun trào đáy hố móng Sau xử lý đất đáy hố móng phương pháp Jet – grouting làm cho dung trọng đất đáy hố móng tăng lên Tuy nhiên, cần kiểm tra làm việc đất đáy hố móng sau xử lý Điều kiện để không xảy tượng phun trào: K  W L H  K s  1.5 Trong đó: Ks – hệ số an tồn chống phun trào H – áp lực nước vị trí đáy cừ vây H L  Hw Ltt Ltt – chiều dài đường viền thấm Ltt = 23.4 m H  H 9.9  9.8  4.2(T / m) 23.4 L 9.9  4.2   20.79(T ) 2 Hình 4.48 – Sơ đồ tính tốn ổn định đáy hố móng xử lý đất đáy hố móng 93  Tính W ( trọng lương khối đất ): Trường hợp đất đáy hố đào xử lý với tỉ lệ đất xử lý  = 20% ' Trọng lượng riêng khối đất:   0.467  20%  0.9  0.647(T / m) ' Trọng lượng khối đất: W    L  K L 9.9  0.647  9.9   31.7(T ) 2 31.7  1.53 K s  1.5 20.79  Vậy hố móng ổn định, khơng xảy tượng phun trào Nhận xét: Sau giảm chiều dài tường vây từ L=28m cắm lớp đất tốt xuống L=20m cắm lớp đất yếu, ứng với trường hợp mực nước lớn chuyển vị ngang lớn tăng từ max  45.1mm lên max  62.4mm tăng 27.7% Chuyển vị phình trồi đáy hố đào lớn tăng từ  max  55.6mm lên  max  94.7mm tăng 41.3% Sau cải tạo, xử lý đất đáy hố đào phương pháp Jet – grouting với chiều dài tường vây L=20m chuyển vị ngang tường vây giảm từ max  45.1mm (L=28m) xuống max  11.4mm với tỉ lệ đất xử lý 20% bố trí cọc JGPs theo mạng tam giác, giảm xuống max  25.3mm với tỉ lệ đất xử lý 20% bố trí cọc JGPs theo mạng hình vng, tương ứng tỉ lệ chuyển vị ngang giảm 74.7% bố trí cọc theo mạng tam giác 43.9% bố trí cọc theo mạng hình vng Sau cải tạo, xử lý đất đáy hố đào phương pháp Jet – grouting với chiều dài tường vây L=20m chuyển vị phình trồi đáy hố đào giảm từ  max  55.6mm (L=28m) xuống  max  29.5mm với tỉ lệ đất xử lý 20% bố trí cọc JGPs theo mạng tam giác, giảm xuống  max  50.2mm với tỉ lệ đất xử lý 20% bố trí cọc JGPs theo mạng hình vng, tương ứng tỉ lệ chuyển vị ngang giảm 46.9% bố trí cọc theo mạng tam giác 9.7% bố trí cọc theo mạng hình vuông Từ biểu đồ so sánh chuyển vị ngang tường vây ứng với trường hợp đất xử lý 30% bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác mạng hình vng cho thấy với tiêu chí tỷ lệ xử lý đất giống (   30% ) tính tốn, mơ cọc JGPs theo cách bố trí khác cho chuyển vị khác 94 Mơ toán đề tài Plaxis 2D theo mơ hình Mohr-Coulomb với thơng số c ,  , , E, làm cho toán đơn giản Tuy nhiên, độ xác mơ hình khơng cao việc mơ ứng xử đất Vì thế, tác giả đề xuất phương án mô tốn đề tài Plaxis 2D theo mơ hình Hardening soil ref với thông số c ,  , , E50ref , Eurref, Eoed , m, K 0nc , ur , có nhiều thơng số mơ tả ứng xử đất nên mơ hình Hardening soil có mức độ xác cao hơn, so sánh với mơ hình Mohr-Coulomb trường hợp chiều dài tường vây L=28m, ứng với mực nước sông lớn 4.7 Mô tốn theo mơ hình Hardening soil trường hợp chiều dài tường vây L=28m, mực nước sông lớn H=+1.7m 4.7.1 Tổng quan mơ hình Mohr-Coulomb (MC) mơ hình Hardening soil (HS) sử dụng Plaxis 2D 4.7.1.1 Mơ hình Mohr-Coulomb (MC) Đây mơ hình tiếng thường dùng để tính tốn gần ứng xử giai đoạn đầu đất Các thông số đầu vào mơ hình là: Bảng 4.11- Các thơng số đầu vào mơ hình Mohr-Coulomb E Mô đun đàn hồ vật liệu ( kN / m )  Hệ số Poisson  Góc ma sát ( ) c Cường độ kháng cắt vật liệu ( kN / m )  Góc giản nở vật liệu ( ) 4.7.1.2 Mơ hình Hardening soil (HS) Đây mơ hình đàn dẻo tn theo quy luật hyperbol Mơ hình u cầu: mô đun biến dạng thứ cấp E50 để mô ứng xử cát, sỏi sét cố kết Các thông số đầu vào bao gồm: 95 Bảng 4.12 - Các thông số đầu vào mô hình Hardening soil E50ref Độ cứng thứ cấp thí nghiệm trục có nước ( kN / m ) ref Eoed Độ cứng thí nghiệm trục ( kN / m ) Eurref Độ cứng gia tải/dỡ tải ( kN / m ) m Năng lượng mức ứng suất phụ thuộc vào độ cứng ( hệ số mũ)  ur Hệ số Poisson gia tải/dỡ tải  Góc ma sát ( ) c Cường độ kháng cắt vật liệu ( kN / m )  Góc giản nở vật liệu ( ) K 0NC K điều kiện cố kết bình thường 4.7.2 Các thơng số đất mơ hình Hardening Soil (HS) Bảng 4.13 - Các thông số đất theo mô hình Hardening Soil (HS) Tên lớp đất Lớp 2a Lớp 2c Lớp 3a Lớp 3b Lớp 4a Bùn sét Sét pha Cát pha Cát Sét pha Chảy Dẻo chảy đến dẻo mềm Dẻo Chặt vừa đến chặt Dẻo cứng đến nửa cứng 18.4 9.2 15 15 7.4 HS HS HS HS HS drained drained Undrained Trạng thái Chiều dày lớp (m) Mơ hình Ứng xử Dung trọng γunsat mực nước ngầm (kN/m3) Dung trọng γsat mực nước ngầm (kN/m3) Undrained Undrained 14.5 18.5 20.1 20.2 19.4 14.67 18.58 20.68 20.71 19.53 96 Hệ số thấm ngang, đứng Mô đun đàn hồi thứ cấp Mô đun đàn hồi thí nghiệm nén trục Mơ đun đàn hồi gia tải/dỡ tải Lực dính Góc nội ma sát Góc giản nở Hệ số Poisson Hệ số mũ 5.1x10 -3 3.7x10-3 6.7x10 -2 4.8x10 -1 5.8x10-5 E50ref (kN/m2) 2500 25000 20000 20000 25000 ref Eoed (kN/m2) 2500 25000 20000 20000 25000 7500 75000 60000 60000 75000 10.2 20.9 12.6 7.3 38.8 3.83 6.3 28.12 32.37 12.38 0 0 0.25 0.9 0.35 0.9 0.33 0.9 0.25 0.6 0.33 0.9 kx=ky (m/day) Eurref (kN/m2) c' (kN/m2) φ' (độ) Ψ (độ) υ m 4.7.3 Mơ tốn theo mơ hình Hardening Soil (HS) Plaxis 2D, so sánh với mơ hình Mohr-Coulomb (MC) 4.7.3.1 So sánh chuyển vị ngang mơ hình qua giai đoạn thi công a Chuyển vị ngang tường vây giai đoạn hút nước cách đỉnh tường vây -1.5m Hình 4.49 - So sánh chuyển vị ngang tường vây giai đoạn hút nước cách đỉnh cừ -1.5m mơ hình Hardening Soil (HS) Mohr-Coulomb (MC) 97 b Chuyển vị ngang tường vây giai đoạn hút nước cách đỉnh tường vây -5.5m Hình 4.50 - So sánh chuyển vị ngang tường vây giai đoạn hút nước cách đỉnh cừ -5.5m mơ hình Hardening Soil (HS) Mohr-Coulomb (MC) c Chuyển vị ngang tường vây giai đoạn đào đất đáy hố móng -8.1m Hình 4.51 - So sánh chuyển vị ngang tường vây giai đoạn hút đào đất đáy hố móng (-8.1m) mơ hình Hardening Soil (HS) Mohr-Coulomb (MC) 98 4.7.3.2 So sánh chuyển vị Phình trồi mơ hình Hình 4.52 - So sánh chuyển vị phình trồi mơ hình Hardening Soil (HS) Mohr-Coulomb (MC) 4.7.4 Nhận xét Mơ hình Hardening soil (HS) với chuyển vị ngang lớn 38.1mm, chuyển vị phình trồi 41.1mm, cịn mơ hình Mohr-Coulomb (MC) chuyển vị ngang lớn 45.1mm, chuyển vị phình trồi 55.7mm Mơ hình Hardening soil (HS) có chuyển vị ngang 15.5% chuyển vị phình trồi 26.2% so với mơ hình MohrCoulomb (MC) 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Sau phân tích, tính tốn kiểm tra thông số đề tài, tác giả rút kết luận sau: Mơ tốn theo mơ hình Mohr-Coulomb (MC) với thơng số tường vây Larsen SP-VL, chiều dài L=28m cho chuyển vị ngang tường vây ( max  45.1mm ) chuyển vị phình trồi đáy hố đào (  max  55.6mm ) nằm giới hạn cho phép Đáy hố móng ổn định, không xảy tượng phun trào Vây thông số tường vây lựa chọn phù hợp Sự thay đổi từ mực nước lớn xuống mực nước nhỏ nhất, giảm 4m nước làm cho chuyển vị ngang tường vây giảm 8.9% chuyển vị phình trồi đáy hố đào giảm 12.1% Phương án giảm chiều dài tường vây L=20m, cắm vào lớp đất yếu chuyển vị ngang tường vây chuyển vị phình trồi đáy hố đào 62.4mm 94.7mm vượt giới hạn cho phép, kiểm tra tính tốn đáy hố móng khơng ổn định, xảy tượng phun trào So với phương án tường vây cắm vào lớp đất tốt (L=28m) phương án giảm chiều dài tường vây L=20m cắm vào lớp đất yếu kết hợp với giải pháp cải tạo, xử lý đất đáy hố đào phương pháp Jet – Grouting chuyển vị ngang tường vây giảm 74.7% bố trí cọc theo mạng tam giác 43.9% bố trí cọc theo mạng hình vng với tỉ lệ đất xử lý 20% kiểm tra tính tốn đáy hố móng sau xử lý đất không xảy tượng phun trào Cùng tiêu chí đất đáy hố đào xử lý 30% bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác chuyển vị ngang nhỏ 58.4% so với bố trí cọc JGPs theo mạng hình vng Cùng tốn mực nước sơng lớn nhất, chiều dài tường vây L=28m cắm vào lớp đất tốt Mô hình Hardening soil (HS) có chuyển vị ngang 15.5% chuyển vị phình trồi 26.2% so với mơ hình Mohr-Coulomb (MC) 100 II Kiến nghị Cần phân tích tốn với vị trí có đặc điểm địa chất, điều kiện phức tạp, tường vây việc chịu tác dụng nước thủy tĩnh đất cần xét đến yếu tố áp lực bùn cát, tác động áp lực thủy động, áp lực sóng, tác động động đất áp lực nước thủy tĩnh tác động bên tường vây thay đổi nhanh ngày thủy triều… Đề tài dừng lại việc so sánh vấn đề kỹ thuật, cần xét đến tính kinh tế việc lựa chọn giải pháp xử lý đất đáy hố đào 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chang-Yu Ou, Deep Excavation -Theory and Practice Taylor & Francis Group, London, UK, 2006 [2] Hsieh,P.G "Prediction of Ground Movement Caused by Deep Excavation in Clay", PhD Dissertation, Department of Construction Engineering, National Taiwan University of Science and Technology, Taipei, Taiwan, 1999 [3] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2012 [4] Nguyễn Bá Kế Thiết kế thi cơng hố móng sâu, Nhà xuất xây dựng, 2012 [5] Bộ môn Thủy Công, Trường Đại học Thủy Lợi, Giáo trình Thủy Cơng, Nhà xuất xây dựng 1988-1989 [6] Võ Phán, Ngô Đức Trung "Phân tích ảnh hưởng mơ hình đến dự báo chuyển vị biến dạng cơng trình hố đào sâu ổn định tường chắn", Kỷ Yếu Hội nghị Khoa Học Công Nghệ lần Thứ 12, 10/2011 [7] Châu Ngọc Ẩn, Lê Văn Pha "Tính tốn hệ kết cấu bảo vệ hố móng sâu phương pháp xét làm việc đồng thời đất kết cấu", Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 10, 10-2007 [8] Nguyễn Văn Hải, Lê Trọng Nghĩa "Ứng xử tường chắn cọc đất – xi măng cho hố đào sâu đất yếu khu vực Quận thành Phố Hồ Chí Minh", 10/2009 [9] PGS.TS.Võ Phán, Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phịng Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, 2012 [10] GS.TS Nguyễn Viết Trung, KS Vũ Minh Tuấn, Cọc đất xi măng – phương pháp gia cố đất yếu, Nhà xuất xây dựng, 2011 [11] Tiêu chuẩn Quốc Gia TCVN 9403:2012, Gia Cố Đất Nền Yếu - Phương Pháp Trụ Đất Xi Măng [12] Bùi Trường Sơn, Địa chất công trình NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2009 102 [13] Trần Quang Hộ, Ứng xử đất học đất tới hạn Nhà xuất Đại học quốc gia TP.HCM, 2011 [14] PGS.TS Đỗ Văn Đệ, Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thủy cơng Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2011 [15] “ Báo cáo kháo sát địa chất cơng trình Cống kiểm sốt triều Vàm Thuật cơng ty TV CGCN trường ĐH Thủy Lợi lập năm 2012” ... TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC LÊN TƯỜNG VÂY CỐNG THỦY LỢI II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng áp lực đất nước lên tường vây cống thủy lợi Nội dung:... tính tốn áp lực nước tác dụng lên tường chắn: Tải trọng tác động lên kết cấu chắn đất, ngồi áp lực đất cịn có áp lực nước nước ngầm mặt đất áp lực nước thủy tĩnh bên mặt đất Khi tính áp lực nước, ... vào nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng & tác động khác cơng trình thủy lợi ( Tác động sóng, áp lực bùn cát, áp lực thủy động…), xét đến áp lực thủy tĩnh nước, áp lực đất tường chắn thay đổi mực nước