Phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒNG XN HƢNG PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, Năm 2011 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hƣớng dẫn khoa học 1: TS Lê Trọng Nghĩa Cán hƣớng dẫn khoa học 2: TS Lƣơng Văn Hải Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày………tháng………năm …… 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 đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HOÀNG XUÂN HƯNG Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 28/08/1986 Nơi sinh : Cần Thơ Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 10090328 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2010 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mở đầu: Giới thiệu nội dung nghiên cứu Chƣơng 1: Tổng quan ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn mô ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc Chƣơng 3: Phân tích ảnh hƣởng hố đào sâu đất yếu đến cọc bên hố đào Kết luận kiến nghị II- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/7/2011 III- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2011 IV- CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS Lê Trọng Nghĩa TS Lƣơng Văn Hải Nội dung đề cƣơng Luận văn thạc sĩ đƣợc Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TS Lê Trọng Nghĩa PGS.TS Võ Phán TS Lƣơng Văn Hải - iv - LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, xin chân thành cảm ơn q 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 thời gian qua Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê Trọng Nghĩa Tiến sĩ Lƣơng Văn Hải, ngƣời giúp đỡ, dẫn tận tình ln quan tâm, động viên tinh thần thời gian học viên thực Luận văn Các Thầy truyền đạt cho học viên hiểu đƣợc phƣơng thức tiếp cận giải vấn đề khoa học, hành trang q học viên gìn giữ cho q trình học tập làm việc Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập vừa qua TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2011 Học viên Hồng Xn Hƣng -v- TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn trình bày nghiên cứu cơng trình Quận 8, TP Hồ Chí Minh có cọc bên hố đào mở đất sét yếu bị phá hoại.Theo báo cáo khảo sát địa chất, cơng trình có lớp đất yếu dày 25m, từ cao độ -1m đến -26m (so với mặt đất tự nhiên), lớp đất có số SPT ‘N’  Cơng trình sử dụng cọc ống ly tâm ứng suất trƣớc để chống đỡ kết cấu bên Khi tiến hành đào đất đến cao trình đáy để thi cơng đài móng gặp tƣợng đất bị đẩy trồi làm cọc chuyển vị gây mômen uốn cho cọc, kết cọc bị nghiêng lệch gãy Sử dụng phần mềm PLAXIS 3D Foundation để phân tích ứng xử cọc suốt q trình thi cơng hố đào Kết dự đốn ứng xử cọc suốt trình đào đƣợc so sánh với kết quan trắc trƣờng Những kết quan trọng hữu ích, đặc biệt thực trƣớc tiến hành thi công hố đào Bằng phƣơng pháp giúp đỡ việc lập kế hoạch phối hợp công tác đào đắp trƣờng nhƣ biện pháp phòng tránh cọc bị phá hoại - vi - SUMMARY OF THESIS In this thesis presents a research project in District 8, Ho Chi Minh City for piles failure in soft clay in open excavation In this particular case, the thickness of the soft clay about 25m from the ground surface Preliminary site investigation reported SPT ‘N’ value of zero for the soft clay The design was based on a deep foundation utilizing spun piles to support the superstructure During pile cap construction, the piles were subjected to uncontrolled open excavation, inducing bending moment in the piles, resulting in some cracked and broken piles Analyses were carried out using PLAXIS 3D Foundation with a non-linear soil model to predict the response of these piles during excavation Finally, the predictions of pile responses during excavation were compared satisfactorily with the observed results These results are significant and useful, especially when done prior to excavation work, as it may help in the planning and site coordination for earthwork as well as preventive measures against pile failure - vii - MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT LUẬN VĂN .v MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ix DANH MỤC BẢNG xiii MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Ý nghĩa giá trị thực tiễn đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Hạn chế đề tài Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Sự cố cọc bị nghiêng lệch q trình thi cơng hố đào sâu 1.2 Ảnh hƣởng hố đào sâu đến cơng trình lân cận hố đào 10 1.3 Ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào 22 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT .29 2.1 Phân tích phần tử hữu hạn PLAXIS 29 2.1.1 PLAXIS 3D Foundation 29 2.1.2 Mô hình 30 2.1.3 Tính tốn 30 2.1.4 Xuất kết .31 2.2 Tạo mơ hình 31 2.3 Chia lƣới phần tử 32 2.4 Mơ hình ứng xử đất 34 2.4.1 Mơ hình Mohr – Coulumb (MC) .34 3.3.1 Mơ hình Hardening Soil (HS) 35 2.5 Đặc trƣng vật liệu tƣờng vây cừ Larsen (Sheet pile wall) 37 - viii - 2.6 Đặc trƣng vật liệu phần tử dầm (wailing beam) 40 2.7 Đặc trƣng vật liệu phần tử cọc (Pile) 41 2.8 Phần tử lò xo (Spring) 41 Chƣơng PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO 42 3.1 Phƣơng pháp tính tốn 42 3.2 Phân tích ảnh hƣởng cọc bên hố đào ứng với cơng trình thực tế 44 3.2.1 Các đặc điểm cơng trình 44 3.2.2 Các thông số mô hình vật liệu 48 3.2.3 Phân tích ảnh hƣởng cọc bên hố đào ứng với trƣờng hợp thức tế 56 3.2.4 Phân tích ảnh hƣởng cọc bên hố đào trƣờng hợp không xét ảnh hƣởng tải khối đất lân cận 67 3.3 Phân tích mở rộng xem xét ảnh hƣởng cọc bên hố đào trƣờng hợp thay đổi chiều dài ngàm tƣờng ứng với cơng trình thực tế 74 3.3.1 Mơ hình PLAXIS 3D Foundation 74 3.3.2 Phân tích kết tính tốn .76 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 LÝ LỊCH KHOA HỌC 84 - ix - DANH MỤC HÌNH Hình 1.1- Các cọc ống bị nghiêng lệch - Trạm phân phối xi măng Hiệp Phƣớc Hình 1.2 - Toàn cảnh cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy Cao ốc Phƣờng Thảo Điền, Quận 2, TP Hồ Chí Minh Hình 1.3 - Sự cố cọc bị nghiêng lệch – Nhà máy xử lý nƣớc thải Bình Chánh Hình 1.4 - Sự cố cọc ống bị nghiêng lệch gãy - Cao ốc Khu đô thị Phú Mỹ Hƣng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh Hình 1.5 - Cơng trình móng trụ cầu sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trƣớc6 Hình 1.6 - Cơng trình 13 tầng Khu Phú Mỹ Hƣng, Quận 7, TP Hồ Chí Minh Hình 1.7 - Khu vực cọc bị nghiêng lệch – Cơng trình 13 tầng Khu thị Phú Mỹ Hƣng, Quận 7, TP Hồ Chí Mình Hình 1.8 - Tồn cảnh hố đào – Cơng trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Mình Hình 1.9 - Tƣờng cừ Larsen bị chuyển dịch – Cơng trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Mình .8 Hình 1.10 - Cọc bị nghiêng lệch tiến hành đào đến cao độ đáy đài - Cơng trình 15 tầng, Quận 8, TP Hồ Chí Mình Hình 1.11 - Mặt cắt ngang hố đào (Finno, 1991) 10 Hình 1.12 - Tính tốn chuyển vị tƣờng cọc cọc (Finno, 1991) .11 Hình 1.13 - Bài tốn Poulos-Chen (1997) .12 Hình 1.14 - Đồ thị mối tƣơng quan khoảng cách X - Momen uốn chuyển vị ngang .14 Hình 1.15 - Hệ số điều chỉnh mômen uốn 15 Hình 1.16 - Hệ số điều chỉnh chuyển vị 16 Hình 1.17 - Mặt cắt ngang hố đào (Goh, 2003) 17 Hình 1.18 - Mặt bố trí cọc máy đo chuyển vị (Goh, 2003) 18 Hình 1.19 - Kết đo chuyển vị ngang cọc đất (Goh, 2003) 18 Hình 1.20 - Kết quan trắc dự đoán BCPILE chuyển vị mômen uốn cọc (Goh, 2003) 19 Hình 1.21 - Thiết lập mơ hình máy ly tâm (kích thƣớc nguyên mẫu ngoặc) Leung (2003) .20 Hình 1.22 - Thiết lập mơ hình máy ly tâm (tất kích thƣớc mm) 20 Hình 1.23 - Mơ hình trƣờng hợp I – Tạo mái dốc đào (Thasnanipan, 1998) .23 Hình 1.24 - Mơ hình trƣờng hợp II – Sử dụng cọc có chống chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 23 -x- Hình 1.25 - Mơ hình trƣờng hợp III – Sử dụng cọc có hai tầng chống tạm chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 24 Hình 1.26 - Mơ hình trƣờng hợp IV – Sử dụng cọc có tầng chống tạm chắn giữ hố đào (Thasnanipan, 1998) 24 Hình 1.27 – Kết tính tốn mômen uốn chuyển vị cọc gần tƣờng cọc Trƣờng hợp IV 25 Hình 1.28 - Mơ hình 3D lớp địa chất (Kok, 2009) 26 Hình 1.29 - Bản vẽ cho thấy vịt rí gãy cọc cọc nằm liền kề hố đào (Kok, 2009) 27 Hình 1.30 - Hình ảnh cọc bị gãy (Kok, 2009) .27 Hình 1.31 - Hình ảnh nhóm cọc bị gãy (Kok, 2009) .28 Hình 2.1 - u cầu tối thiểu mơ hình hố đào (Bakker, 2005) 32 Hình 2.2 - Các phần tử nút mơ hình 2D Mỗi nút có hai bậc tự do, đƣợc mơ tả mũi tên hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974) 32 Hình 2.3 - Các bƣớc phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974) .33 Hình 2.4 - Kết chuyển vị với số nút tăng dần mơ hình 3D, (Hannes Daniel, 2010) .34 Hình 2.5 - Mơ hình dẻo lý tƣởng 35 Hình 2.6 - Xác định Eo E50 qua thí nghiệm nén trục nƣớc 35 Hình 2.7 - Xác định E50ref qua thí nghiệm nén trục thoát nƣớc 37 Hình 2.8 - Xác định Eoedref qua thí nghiệm nén cố kết (Oedometer) .37 Hình 2.9 - Hệ trục địa phƣơng phần tử tƣờng đại lƣợng khác 38 Hình 2.10 - Các đại lƣợng tƣờng cừ Larsen .38 Hình 2.11 - Thơng số tƣờng cừ Larsen 39 Hình 2.12 - Hệ trục địa phƣơng phần tử tƣờng đại lƣợng khác Larsen 41 Hình 3.1 - Quy trình phân tích 43 Hình 3.2 – Mặt tổng thể thi công hố đào Hình 3.3 - Mặt thi công hố đào Hình 3.4 – Chi tiết cáp neo đầu cừ 47 Hình 3.5 – Mặt cắt sau thi công cọc tƣờng cừ Larsen 47 Hình 3.6 – Mặt cắt sau thi công đào đến độ sâu -1.8m so với MĐTN .47 Hình 3.7 – Mặt cắt sau thi cơng đào đến độ sâu -3.8m so với MĐTN .48 Hình 3.8 - Chi tiết chống xiên hầm neo cáp ngồi hầm .48 Hình 3.9 - Mơ hình 3D lớp địa chất 49 Hình 3.10 - Kích thƣớc cừ Larsen loại IV 49 Hình 3.11 - Kết chuyển vị cọc ống cọc đặc có độ cứng tƣơng đƣơng với cọc ống 53 -70- Giai đoạn 2: Đào đất đến cao độ -3.8m (so với MĐTN): - Từ kết thấy cọc có chuyển vị ngang lớn cọc đâu tiên đỉnh cọc -3.4m (so với MĐTN) Chuyển vị ngang lớn cọc với khoảng cách xa dần lần lƣợt 13,68cm, 9,6cm, 5,56cm Cọc số 158 có chuyển vị 3,77cm, độ sâu -10,48m (so với MĐTN) Cọc cách xa tƣờng vị trí chuyển vị lớn di chuyển xuống sâu Khoảng cách từ cọc đến tƣờng Chiều sâu lớn hố đào 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 0.0 Chuyển vị lớn (%) Chiều sâu lớn hố đào y = -2.767ln(x) + 4.394 R² = 0.9985 1.0 Không có tải đất đắp 2.0 3.0 4.0 5.0 Hình 3.34 - Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách cọc đến tường theo chiều sâu lớn hố đào Sử dụng phần mềm excel ta tìm đƣợc phƣơng trình đƣờng cong qua điểm phƣơng trình có dạng nhƣ sau: y = -2.767ln(x) + 4.394 (R² = 0.9985) (3.2) Từ Hình 3.34 ta thấy vùng ảnh hƣởng chuyển vị cọc bên hố đào khoảng 5H (H chiều sâu hố đào) b) Phân tích mơmen cọc -71- 90 83.6 Momen lớn cọc (kN.m) 80 68.0 70 60 51.8 50.0 50 40 30 20 10 4.547 7.147 10.647 13.247 Khoảng cách cọc đến tƣờng (m) Hình 3.35 - Biểu đồ Moment lớn cọc với khoảng cách từ cọc đến tường trường hợp khơng có tải đất đắp Cũng giống nhƣ trƣờng hợp có xét ảnh hƣởng khối đất lân cận, mômen cọc lớn cọc gần tƣờng giảm theo gia tăng khoảng cách Cọc cách tƣờng 4,547m có giá trị mơmen 83,6kN.m Giá trị mômen khoảng 50% Mcr (Mcr=166.8kN.m) Vậy cọc nguyên vẹn Kết luận:  Ứng với trƣờng hợp không xét tải đất đắp lân cận hố đào cho kết mômen uốn lớn cọc khoảng 50% mômen kháng uốn cọc nên cọc nguyên vẹn  Vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng lần chiều sâu lớn hố đào không xét ảnh hƣởng khối đất đắp -72-  So sánh kết cho trường hợp có xét tải đất đắp không xét tải đất đắp lân cận hố đào Từ kết phân tích PLAXIS 3D Foundation ta có biểu đồ tổng hợp kết chuyển vị lớn mômen uốn lớn cọc với khoảng cách cọc đến tƣờng, Hình 3.36, Hình 3.37 Từ Hình 3.36 ta thấy có tải xung quanh hố đào cho kết chuyển vị ngang cọc lớn Tại vị trí cọc cách tƣờng 4,547m cho kết chuyển vị ngang lớn có tải đất đắp cho giá trị chuyển vị lớn gấp 5,5 lần giá trị chuyển vị khơng xét tải đất đắp Hình 3.36 - Biểu đồ chuyển vị ngang cọc khoảng cách cọc theo giai đoạn thi cơng trường hợp có xét ảnh hưởng tải đất đắp không xét ảnh hưởng tải đất đắp Từ Hình 3.37 ta thấy có tải xung quanh hố đào gây mơmen uốn cọc lớn vị trí cọc cách tƣờng 4,547m 459,9kN.m, giá trị vƣợt mômen chống uốn cọc 166,8kN.m nên cọc bị gãy Cũng vị trí cọc trƣờng hợp khơng có tải đất đắp cho kết mômen uốn cọc khoảng 50% mômen chống uốn cọc nên cọc đồng -73- 500 459.9 Moment uốn lớn cọc (kN.m) 450 400 Momen lớn cọc có xét ảnh hƣởng khối đất đắp Mơmen lớn cọc không xét ảnh hƣởng khối đất đắp 350 300 250 200 146.5 150 92.5 83.6 100 68.0 78.2 51.8 50.0 50 4.547 7.147 10.647 13.247 Khoảng cách cọc đến tƣờng (m) Hình 3.37- Biểu đồ Mômen uốn lớn cọc khoảng cách cọc trường hợp có xét tải đất đắp không xét tải đất đắp Khoảng cách cọc đến tƣờng Chiều sâu hố đào lớn Chuyển vị ngang lớn cọc (%) Chiều sâu hố đào lớn Khơng có tải đất Có tải đất y = -2.767ln(x) + 4.394 R² = 0.9985 10 12 14 y = -15.25ln(x) + 21.692 R² = 0.9951 16 18 20 Hình 3.38 - Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách cọc đến ngang theo chiều sâu lớn hố đào Hình 3.38 cho thấy có tải đất đắp vùng ảnh hƣởng chuyển vị cọc bên hố đào khoảng chiều sâu hố đào, cong trƣờng hợp khơng có tải vùng ảnh hƣởng lớn hơn, khoảng 5H (H: chiều sâu hố đào) -74- Vậy có tải xung quanh hố đào vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc tiến gần đến tƣờng 3.3 Phân tích mở rộng xem xét ảnh hƣởng cọc bên hố đào trƣờng hợp thay đổi chiều dài ngàm tƣờng ứng với cơng trình thực tế Trong phần tác giả tiến hành mơ tốn ứng với chiều sâu ngàm tƣờng khác Nhằm mục đích xem xét khả tăng chiều sâu ngàm tƣờng để giảm chuyển vị cọc bên hố đào có hiệu hay không Trong mục 4.2.3.1 ta mô trƣờng hợp chiều sâu ngàm tƣờng vào đất khoảng 0,4H (H: chiều sâu hố đào) Ta tiến hành mô thêm trƣờng hợp chiều sâu ngàm tƣờng 1H, 1,5H 2H hai trƣờng hợp có xét khơng xét ảnh hƣởng khối đất lân cận Hình 3.39 – Mặt cắt hố đào cơng trình thực tế 3.3.1 Mơ hình PLAXIS 3D Foundation Ta tiến hành xây dựng mơ hình PLAXIS 3D Foundation với chiều sâu ngàm tƣờng vào đất lần lƣợt 0,4H; 1H; 1,5H; 2H Hình 3.40 mơ hình cọc tƣờng PLAXIS 3D Foundation thay đổi chiều dài ngàm tƣờng -75- a) b) c) d) Hình 3.40 – Mơ hình cọc tường có chiều sâu ngàm vào đất thay đổi a) Tường ngàm đoạn 0,4H; b) Tường ngàm đoạn 1H c) Tường ngàm đoạn 1,5H; d) Tường ngàm đoạn 2H -76- 3.3.2 Phân tích kết tính tốn Từ kết tính tốn PLAXIS 3D Foundation ta vẽ đƣợc biểu đồ chuyển vị ngang lớn mômen uốn lớn cọc với khoảng cách cọc đến tƣờng khác thay đổi chiều sâu ngàm tƣờng lần lƣợt 0,4H; 1H; 1,5H; 2H (H: chiều sâu hố đào) Tƣơng tự chọn hàng cọc nhƣ Hình 3.25 để phân tích.Từ bảng kết chuyển vị cọc PLAXIS ta vẽ đƣợc biểu đồ chuyển vị ngang hàng cọc (số 150, 153, 155, 158) với khoảng cách từ tim cọc đến tƣờng theo giai đoạn thi cơng Hình 3.41 - Kết chuyển vị ngang cọc với gia tăng khoảng cách cọc đến tường, trường hợp thực tế, giai đoạn đào đến -1.8m Giai đoạn 1: Đào đất đến cao độ -1.8m (so với MĐTN): - Từ Hình 3.41 ta thấy tăng chiều dài ngàm tƣờng chuyển vị ngang mơmen uốn cọc giảm nhỏ Giai đoạn 2: Đào đất đến cao độ -3.8m (so với MĐTN): - Từ Hình 3.42 ta thấy tăng chiều dài ngàm tƣờng lên chuyển vị ngang cọc giảm đáng kể Cọc gần hố đào (cọc số 150, 153) có xu hƣớng bị uốn cong, cịn cọc có khoảng cách xa (cọc số 155, 158) có xu hƣớng dịch chuyển ngang -77- Hình 3.42 - Kết chuyển vị ngang cọc với gia tăng khoảng cách cọc đến tường, trường hợp thực tế, giai đoạn đào đến -3.8m 500 460 Moment uốn lớn cọc (kN.m) 450 400 350 0.4H 1H 300 1.5H 250 226 2H 200 164 146 150 128 112 111 109 92 100 82 79 75 78 75 72 69 50 4.547 7.147 10.647 Khoảng cách cọc đến tƣờng (m) 13.247 Hình 3.43 - Biểu đồ Mômen uốn lớn cọc thay đổi chiều sâu ngàm tường vào đất, giai đoạn đào -3.8m -78- - Đối với mơmen uốn cọc vị trí cách tƣờng 4,547m tăng chiều sâu ngàm tƣờng X = 1H mơmen uốn lớn mơmen chống uốn cọc Mcr = 166,8kN.m Khi X = 1,5H mơmen uốn cọc khoảng xấp xỉ Mcr Khi tăng X=2H mơmen uốn khoảng 79%Mcr Mặc dù ta tăng chiều sâu ngàm tƣờng lên 2H nhƣng giá trị mômen uốn cọc gần tƣờng lớn Phƣơng án tăng chiều sâu ngàm tƣờng để giảm ảnh hƣởng đến cọc bên hố đào không phù hợp Khoảng cách cọc đến tƣờng Chiều sâu hố đào lớn 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 y = -5.796ln(x) + 8.9755 R² = 0.9972 Chuyển vị lớn cọc (%) Chiều sâu hố đào lớn 0.4H 10 1H y = -7.363ln(x) + 10.919 R² = 0.9998 1.5H 2H 12 14 Log (0.4H) y = -9.453ln(x) + 13.515 R² = 0.9986 Log (1H) Log (1.5H) 16 18 y = -15.25ln(x) + 21.692 R² = 0.9951 Log (2H) 20 Hình 3.44 - Đồ thị biểu diễn đường cong quan hệ chuyển vị ngang lớn cọc khoảng cách cọc đến ngang theo chiều sâu lớn hố đào với chiều sâu ngàm tường X=0,4H; 1H; 1,5H; 2H Từ hình 3.44 ta thấy:  Khi X = 0,4H vùng ảnh hƣởng khoảng 4,1H  Khi X = 1H vùng ảnh hƣởng khoảng 4,1H  Khi X = 1,5H vùng ảnh hƣởng khoảng 4,4H  Khi X = 2H vùng ảnh hƣởng khoảng 4,7H 5.0 -79- Điều chứng tỏ ta tăng chiều sâu ngàm tƣờng vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc có xu hƣớng tiến xa tƣờng hố đào Kết luận:  Khi tăng chiều sâu ngàm tƣờng lên đến 2H chuyển vị cọc lớn, lớn cọc cách hố đào 4,547m có giá trị 31cm Nếu ta tăng chiều sâu ngàm tƣờng dài thêm khơng kinh tế nên phƣơng án tăng tăng chiều sâu ngàm tƣờng không phù hợp với trƣờng hợp hố đào có lớp đất yếu dày (cơng trình 25m)  Khi tăng chiều sâu ngàm tƣờng trƣờng hợp có xét tải khối đất tập kết lân cận hố đào từ 0,4H đến 2H (H: chiều sâu hố đào) thì vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng 4H đến 5H -80- KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Khi phân tích tốn sử dụng cọc ống phần mềm PLAXIS 3D Foundation, mô cọc ống cọc đặc với độ cứng tƣơng đƣơng, nhƣng khơng thay đổi đƣờng kính ngồi cọc để đảm bảo điều kiện đón lực nhƣ Khi xét ảnh hƣởng tải khối đất tập kết lân cận hố đào vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng lần chiều sâu lớn hố đào Khi không xét ảnh hƣởng tải khối đất tập kết lân cận hố đào vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng lần chiều sâu lớn hố Điều kiện làm việc cọc mô PLAXIS 3D Foundation đƣợc xác định cách so sánh mômen uốn lớn với mômen chống uốn cọc Kết điều kiện làm việc cọc phù hợp với thí nghiệm kiểm tra độ đồng cọc ngồi trƣờng phƣơng pháp biến dạng nhỏ (PIT) Ứng với trƣờng hợp không xét tải đất đắp lân cận hố đào cho kết mômen uốn lớn cọc khoảng 50% mômen kháng uốn cọc nên cọc nguyên vẹn Khi tăng chiều sâu ngàm tƣờng lên đến 2H chuyển vị cọc lớn, lớn cọc cách hố đào 4,547m có giá trị 31cm Nếu ta tăng chiều sâu ngàm tƣờng dài thêm khơng kinh tế nên phƣơng án tăng tăng chiều sâu ngàm tƣờng không phù hợp với trƣờng hợp hố đào có lớp đất yếu dày (với cơng trình 25m) Khi tăng chiều sâu ngàm tƣờng trƣờng hợp có xét tải khối đất tập kết lân cận hố đào từ 0,4H đến 2H (H: chiều sâu hố đào) thì vùng ảnh hƣởng đến chuyển vị cọc thi công hố đào khoảng 4H đến 5H -81- KIẾN NGHỊ  Khi thi công hố đào sâu đất yếu cần xem xét ảnh hƣởng trình thi công đến cọc bên hố đào  Hạn chế chất tải xung quanh hố đào có lớp đất yếu dày  Khuyến cáo không nên sử dụng cọc ống bê tông ly tâm ứng suất trƣớc công trình có lớp đất yếu dày mơmen chống uốn loại cọc nhỏ Nên sử dụng loại cọc có mơmen chống uốn lớn  Có biện pháp hạn chế chuyển vị ngang tƣờng chắn nhƣ sử dụng biện pháp gia cố cọc xi măng đất đáy hố đào  Sẽ tiến hành phân tích ảnh hƣởng cọc bên hố đào thay đổi giá trị tải khoảng cách tải đến tƣờng Các loại cọc có đƣờng kính, chiều dài thay đổi  Sẽ tiến hành phân tích với loại tƣờng chắn hố đào khác  Sẽ tiến hành phân tích cho nhiều cơng trình hố đào sâu để rút biểu thức quan hệ đại lƣợng để từ dự tính đƣợc phạm vi ảnh hƣởng thi công hố đào (đặc biệt đất yếu) gây cho cọc bên hố đào  Sẽ phân tích thêm yếu tố ảnh hƣởng đến chuyển vị tƣờng đất xung quanh Từ đƣa giải pháp nhằm giảm thiểu ảnh hƣởng thi công hố đào gây cho cọc bên hố đào  Sẽ mơ q trình thi cơng hố đào sâu ảnh hƣởng đến cọc bên hố đào sử dụng mơ hình đất Hardening Soil có số liệu thí nghiệm tin cậy - 82 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Brinkgreve, R.B.J., 2007 PLAXIS, Finite Element Code for Soil and Rock Analyses [2] Bùi Trƣờng Sơn, 2009 Địa chất cơng trình NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2009 [4] Chen, L.T and Poulos, H.G., 1997 Piles subjected to lateral soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 123, No 9, pp 802-811 [5] Finno, R.J., Samir, A.L., Nabil, F.A and Indra, S.H., 1991 Analysis of performance of pile groups adjacent to deep excavations Journal of Geotechnical Engineering Vol 117, No.6, pp 934-955 [6] Goh, A.T.C, Wong, K.S., The, C.I and Wen, D., 2003 Pile response adjacent to braced excavation Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol 129, No 4, pp 383-386 [7] Hannes Persson & Daniel Sigström, 2010 Staged excavation in soft clay supported by a cantilever sheet pile wall Master’s Thesis Chalmers University Of Technology, 2010 [8] K.J Bakker, 2005 A 3D FEM model for Excavation Analysis Delft University of Technology & Plaxis BV, Delft, Netherlands [9] Kok, S.T., Bujang, B.K.H., Jamoloddin, N., Mohd Saleh, J., and Gue, S.S (2009-Accepted for publication) A case study of passive piles failure in open excavation DFI Journal, Vol 3, No 2, pp 50-57 [10] Kok, S.T., Bujang, B.K.H., Jamoloddin, N., Mohd Saleh, J., and Gue, S.S , 2009 Modeling of Passive Piles – An Overview EJGE Journal, Vol 14 [11] Leung, C.E., Ong, D.E.L and Chow, Y.K., 2006 Pile behaviour due to excavation-induced soil movement in clay II: Collapsed Wall Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 132, No 1, pp 45-43 - 83 - [12] Leung, C.F., Chow, Y.K and Shen R.F., 2000 Behaviour of pile subject to excavation-induced soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 126, No 11, pp 947-2000 [13] Leung, C.F., Lim, J.K., Shen, R.F and Chow, Y.K., 2003 Behaviour of pile groups subject to excavation-induced soil movement Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 129, No 1, pp 58-65 [14] Look, B., 2007 Handbook of geotechnical investigation and design tables Taylor & Francis [15] Nguyễn Công Khanh, 2007 Nghiên cứu ảnh hƣởng hố đào sâu đến ổn định cơng trình lân cận, Luận văn Thạc sĩ Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp Hồ Chí Minh [16] Huỳnh Trung Nghĩa, 2009 Phân tích cố cọc bị nghiêng q trình thi cơng biện pháp xử lý khắc phục Luận văn Thạc sĩ Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp Hồ Chí Minh [17] Ong, D.E.L., Leung, C.E and Chow, Y.K., 2006 Pile behaviour due to excavation-induced soil movement in clay I: Stablewall Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Vol 132, No 1, pp 36-44 [18] PLAXIS 3D FOUNDATION Material Models Manual version 1.6 [19] Thasnanipan, N., Maung, A.W and Tanseng, P., 1998 Damages to Piles Associated with Excavation Works in Bangkok Soft Clay In The Sixth International Conference on Problems of Pile Foundations Building, Russia, September 14-18th - 84 - LÝ LỊCH KHOA HỌC Họ tên Ngày sinh Nơi sinh Địa liên lạc Điện thoại Email Hoàng Xn Hƣng 28/08/2010 Cần Thơ 010/11 Khu vực Bình Hịa A, Phƣờng Phƣớc Thới, Quận Ơ Mơn, Thành Phố Cần Thơ : 0939.911.912 : hoangxuanhung65@yahoo.com : : : : QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO  2004 – 2008 : Sinh viên Đại học Cửu Long  2010 – 2011: Học viên Cao học Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC  2008 – 2010 : Giảng viên Trƣờng Đại học Cửu Long ... suất cọc hay chí gây gãy cọc Các nghiên cứu ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào đất yếu cịn hạn chế Với lý đó, luận văn tập trung vào “ phân tích ảnh hưởng hố đào sâu đất yếu đến cọc bên hố đào? ??... hố đào yếu tố đƣợc xem xét phân tích mơ hố đào sâu Các nghiên cứu ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc bên hố đào hạn chế, hầu hết học giả nghiên cứu ảnh hƣởng đến cọc bên hố đào thi công hố đào sâu, ... TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU ĐẾN CỌC BÊN TRONG HỐ ĐÀO NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mở đầu: Giới thiệu nội dung nghiên cứu Chƣơng 1: Tổng quan ảnh hƣởng hố đào sâu đến cọc Chƣơng