Phân tích ổn định của hố đào trong môi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LIÊN HƯNG KIỆT PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ ĐÀO TRONG MƠI TRƯỜNG ĐẤT BỊ NHIỄM MẶN CĨ GIA CỐ ĐẤT TRỘN XI MĂNG Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn : TS ĐỖ THANH HẢI Cán chấm nhận xét : GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Cán chấm nhận xét : TS PHẠM TƯỜNG HỘI Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS TS CHÂU NGỌC ẨN GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ TS PHẠM TƯỜNG HỘI TS LÊ BÁ VINH TS ĐỖ THANH HẢI Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày 11 tháng 11 năm 2013 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Họ tên học viên : LIÊN HƯNG KIỆT Phái : Nam Ngày sinh : 1987 Nơi sinh : Bạc Liêu Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV : 12090371 1- TÊN ĐỀ TÀI Phân tích ổn định hố đào mơi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Mở đầu Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn hố đào sâu môi trường đấtt nhiễm mặn ảnh hưởng nồng độ muối lên đất trộn xi măng Chương Phương pháp thực thí nghiệm Chương Ứng dụng phân ổn định hố đào môi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng Kết luận kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS ĐỖ THANH HẢI Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS ĐỖ THANH HẢI CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS VÕ PHÁN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đỗ Thanh Hải, thầy tận tình hướng dẫn tác giả từ thí nghiệm phòng cung cấp tài liệu tham khảo qúy báo Thầy đóng góp ý tưởng, định hướng giúp cho tác giả dễ nhận thấy vấn đề cần nghiên cứu, từ mà tác giả hoàn thành luận văn Xin cảm ơn thầy mơn Địa Cơ Nền Móng tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực thí nghiệm phịng Xin cảm ơn bạn Lại Văn Qúy, Huỳnh Trung Tín, Nguyễn Trí Ngọc, Dương Thái Phan bạn học khóa nhiệt tình giúp đỡ tác giả suốt trình làm thí nghiệm Và cuối xin cảm ơn gia đình động viên, giúp đỡ tác giả suốt thời gian theo học trình thực luận văn Xin cảm ơn! Tp HCM, ngày 11, tháng 11, năm 2013 TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ ĐÀO TRONG MƠI TRƯỜNG ĐẤT BỊ NHIỄM MẶN CÓ GIA CỐ ĐẤT TRỘN XI MĂNG TÓM TẮT: Giải pháp đất trộn xi măng dùng để gia cố đáy hố đào, hạn chế chuyển vị ngang tường vây bùng đáy hố đào sử dụng nhiều vùng đất yếu có bề dày lớn Tuy nhiên, gia cố đất xi măng vùng đất nhiễm mặn tiêu vật lý học đất gia cố khơng đạt thiết kế phản ứng xi măng muối Hơn nữa, biến đổi khí hậu làm nước biển ngày xâm nhập, làm tăng độ mặn, ảnh hưởng nhiều đến cường độ đất trộn xi măng Luận văn tiến hành khảo sát đặt tính kỹ thuật đất trộn xi măng gia cố độ sâu từ 9m đến 19m vùng Cần Giờ Tác giả khảo sát hai điểm mốc: độ mặn tự nhiên đất (Sa = 4.24%) độ mặn tối đa (Sa = 10.8%) tìm thí nghiệm tăng mặn phịng) Các thí nghiệm thực nén đơn, cắt trực tiếp nén cố kết Kết ứng với hàm lượng xi măng 10%, độ ẩm hỗn hợp đất sau trộn 90% sức chống cắt đất có Sa = 4.24% lớn đất có Sa = 10.8% Chỉ số nén Cc, số nở Cs ứng suất chảy dẻo  y' hai loại đất trộn không thay đổi nhiều Cường độ nén đơn đất có Sa = 4.24% lớn đất có Sa = 10.8% Các tương quan sức chống cắt theo thời gian bảo dưỡng, sức chống cắt ứng suất chảy dẻo, cường độ nén đơn theo thời gian bảo dưỡng module E50 nghiên cứu Thêm vào đó, tác giả sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mơ với loạt tường vây có bề dày thay đổi từ 0.8-1.8m, kết cho thấy việc gia cố trường hợp đạt hiệu bề dày tường  1m Các bề dày khác hiệu gia cố khơng cao ABSTRACT TITLE: STUDY ON STABILITY OF EXCAVATION IN SALINE SOIL ENVIRONMENT WITH CEMENT TREATED SOFT CLAY ABSTRACT It is popular to use the soil-cement method to reinforce the bottom of the excavation, limit horizontal displacement of diaphragm wall and basal heave excavation in the thick soft soil However, it is noticed that the physical and mechanical properties of soil-cement in saline soil revealed lower value than expected because of negative effects due to salt and cement Moreover, the more salt in soil due to climate change, the more negative effect in strength of soil-cement This paper surveys the technical specification of cement treated soft clay to reinforce soft clay with the depth from 9m to 19m in Can Gio The author examine two cases : the natural salinity of soil (Sa = 4.24%) and the maximum salinity (Sa = 10.8%) found by experimenting incresed salinity in the laboratory The experiments were conducted as unconfined compressive strength test, direct shear test, oedometer consolidation test It is indicated that with the same cement content of 10%, the moisture content of soil-cement after mixing was 90% , the shear strength of the soil-cement with Sa = 4.24% higher than the soil-cement with Sa = 10.8% Compression index Cc, swelling index Cs and yield stress of the two types of soil-cemnet not change much Unconfined compressive strength of the soil-cement with Sa = 4.24% higher than the soil-cement with Sa = 10.8% The relationship between the shear strength with the curing time, the shear strength with yield stress, unconfined compressive strength with the curing time, module E50 also given through this investigation In addition, the author used Plaxis 2D software to simulate series of changed thickness wall from 0.8m to 1.8m, the results showed that the reinforcement in this case was only effective when the wall thickness  1m The other wall thickness, the effective reinforcement was not high LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tác phẩm riêng cá nhân tác giả, thực sở nghiên cứu lý thuyết tiến hành thí nghiệm hướng dẫn thầy Đỗ Thanh Hải Các số liệu thí nghiệm mơ hình tính tốn trung thực chưa cơng bố trước Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước hội đồng, kết luận văn MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn Giới hạn đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hố đào 1.1.1 Vai trò hố đào 1.1.2 Đặc điểm cơng trình hố đào sâu 1.1.3 Phân loại hố đào 1.1.3.1 Phƣơng thức đào 1.1.3.2 Đặc điểm chịu lực kết cấu 1.1.3.3 Chức kết cấu 1.1.4 Phân loại tƣờng vây hố đào thƣờng sử dụng 1.1.4.1 Tƣờng chắn cọc đất trộn xi măng 1.1.4.2 Tƣờng chắn đất cọc khoan nhồi 1.1.4.3 Tƣờng chắn cọc thép hình 1.1.4.4 Tƣờng chắn dạng hàng cọc thép 1.1.4.5 Cọc bê tông cốt thép 1.1.4.6 Tƣờng vây Barrette 1.2 Khái niệm đất nhiễm mặn 1.2.1 Nguồn gốc hình thành đất nhiễm mặn 1.2.1.1 Nhiễm mặn tự nhiên 1.2.1.2 Nhiễm mặn nhân tạo 1.2.2 Phân loại đất nhiễm mặn 1.3 Giới thiệu chung đất trộn xi măng 1.3.1 Công nghệ trộn 1.3.1.1 Công nghệ trộn ƣớt Jet Grouting 1.3.1.2 Công nghệ trộn khô Dry Jet Mixing (DJM) 1.3.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hình thành cƣờng độ đất trộn ximăng 10 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN HỐ ĐÀO SÂU TRONG MƠI TRƢỜNG ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ MUỐI LÊN ĐẤT TRỘN XI MĂNG 13 2.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn hố đào sâu mơi trƣờng đất nhiễm mặn 13 2.1.1 Tính toán kiểm tra ổn định đáy hố đào 13 2.1.1.1 Phƣơng pháp Terzaghi – Peck 13 2.1.1.2 Phƣơng pháp Terzaghi cải tiến 14 2.1.1.3 Phƣơng pháp Caquot Kerisel 15 2.1.1.4 Phƣơng pháp tính chống trồi đáy xem xét c  16 2.1.2 Kiểm tra ổn định chống phun trào 18 2.1.3 Kiểm tra ổn định đáy hố đào có gia cố đất trộn xi măng 21 2.2 Cơ sở lý thuyết ảnh hƣởng nồng độ muối lên đất trộn xi măng 21 2.2.1 Phản ứng đất xi măng 21 2.2.2 Ảnh hƣởng muối lên cƣờng độ đất trộn xi măng 23 2.2.2.1 Lý thuyết chế gây ảnh hƣởng làm giảm cƣờng độ cọc xi măng đất 23 2.2.2.2 Theo nghiên cứu Xing 24 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 33 3.1 Xác định tiêu lý đặt tính kỹ thuật đất 33 3.2 Tiến hành thí nghiệm đo độ mặn cho mẫu đất 34 3.3 Tiến hành thí nghiệm tăng mặn 36 3.4 Quy trình tạo mẫu đất trộn xi măng 38 3.4.1 Tạo vữa đất sét tự nhiên đất đƣợc tăng độ mặn 38 3.4.2 Tạo mẫu đất trộn xi măng 38 3.5 Các thí nghiệm đƣợc thực kết 40 3.5.1 Thí nghiệm cắt trực tiếp 40 3.5.2 Thí nghiệm nén cố kết 45 3.5.3 Quan hệ lực dính C góc ma sát υ từ thí nghiệm cắt trực tiếp 49 3.5.4 Quan hệ ứng suất chảy dẻo σ’y (thí nghiệm nén cố kết) sức chống cắt τ (thí nghiệm cắt trực tiếp) 50 3.5.5 Thí nghiệm nén đơn 51 3.5.6 Các quan hệ rút từ thí nghiệm nén đơn 55 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA HỐ ĐÀO TRONG MƠI TRƢỜNG ĐẤT BỊ NHIỄM MẶN CÓ GIA CỐ ĐẤT TRỘN XI MĂNG 59 4.1 Xét toán hố đào sâu khu vực khảo sát 59 4.2 Cấu tạo địa chất 60 4.3 Trình tự thi cơng hố đào 70 4.4 Các thông số tƣờng đất 71 4.5 Các thông số hệ chống 71 4.6 Mơ hình tốn hố đào sâu Plaxis 71 4.6.1 Các giai đoạn thi công 71 4.6.2 Mô giai đoạn thi công theo mơ hình Plaxis chƣa gia cố đất trộn xi măng 72 4.6.3 Gia cố đáy hố đào đất trộn xi măng có xét tới yếu tố độ mặn 78 4.6.4 Kiểm tra ổn định đáy hố đào 85 4.6.4.1 Phƣơng pháp Terzaghi cải tiến 85 4.6.4.2 Phƣơng pháp Caquot Kerisel 87 4.6.4.3 Phƣơng pháp tính chống trồi đáy đồng thời xem xét C υ 92 ... đào môi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng cần nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Việc phân tích ổn định hố đào môi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng bao gồm mục tiêu... trường đấtt nhiễm mặn ảnh hưởng nồng độ muối lên đất trộn xi măng Chương Phương pháp thực thí nghiệm Chương Ứng dụng phân ổn định hố đào môi trường đất bị nhiễm mặn có gia cố đất trộn xi măng Kết... CỦA HỐ ĐÀO TRONG MƠI TRƯỜNG ĐẤT BỊ NHIỄM MẶN CÓ GIA CỐ ĐẤT TRỘN XI MĂNG TÓM TẮT: Giải pháp đất trộn xi măng dùng để gia cố đáy hố đào, hạn chế chuyển vị ngang tường vây bùng đáy hố đào sử dụng