Nghiên cứu xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ QUANG NGỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC CÓ SỬ DỤNG BẤC THẤM Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh - Tháng 06 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS - TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: ……………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ……………………………………………… Luận Văn Thạc Sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo - Tp HCM, ngày tháng năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ QUANG NGỌC Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 06-08-1981 Nơi sinh: Thanh Hoá Chuyên ngành : Địa Kỹ thuật Xây dựng MSHV: 10090369 Khoá : K 2010 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHƠNG KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC CĨ SỬ DỤNG BẤC THẤM NHIỆM VỤ: Nghiên cứu xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân khơng kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm ứng dụng tính tốn giải tích kết hợp mơ phần mềm Plaxis cho cơng trình xử lý cảng Hiệp Phước, huyện Nhà Bè NỘI DUNG: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Tổng quan phương pháp xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân khơng có sử dụng bấc thấm CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn đất xử lý bấc thấm điều kiện gia tải chân khơng kết hợp với đất đắp CHƯƠNG 3: Tính toán lún cố kết cho đất xử lý bơm hút chân không cảng Hiệp Phước phương pháp giải tích mơ hình hố Plaxis CHƯƠNG 4: Phân tích kết tính tốn theo lý thuyết mơ hình so sánh với kết quan trắc cơng trình cảng Hiệp Phước KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS VÕ PHÁN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS.TS VÕ PHÁN PGS.TS VÕ PHÁN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Lời cảm ơn Trãi qua trình học tập rèn luyện thân giảng dạy thầy cô mơn Địa móng – khoa Kỹ thuật xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, tác giả đúc kết kiến thức học hoàn thành luận văn thạc sỹ Xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS - TS VÕ PHÁN tận tình hướng dẫn tác giả suốt trình học tập thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Lê Bá Vinh, TS Đỗ Thanh Hải toàn thể Q Thầy, Cơ Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng tham gia giảng dạy truyền đạt kiến thức, cung cấp tài liệu, tạo điều kiện tốt suốt trình học tập thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể anh chị thuộc phịng kỹ thuật – cơng ty Cổ phần tư vấn thiết kế cảng - Kỹ thuật biển (PORTCOAST), tập thể lớp cao học Địa kỹ thuật K2010 Cần Thơ nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp tài liệu liên quan trao đổi kinh nghiệm q báu suốt q trình tác giả thực luận văn Niềm động viên tinh thần lớn tác giả Cha Mẹ, gia đình, người ln động viên, khích lệ lúc khó khăn nhất, sức mạnh tinh thần để vững tin thực mục tiêu Luận Văn Thạc Sĩ q cao q tơi muốn dành tặng cho gia đình Với kiến thức cịn hạn chế thân chắn khơng tránh khỏi sai sót thực luận văn, kính mong q Thầy, Cơ, bạn bè góp ý chân thành để tơi ngày hồn thiện hiểu biết Trân trọng cảm ơn! TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm TÓM TẮT: Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý đất yếu nghiên cứu ứng dụng thành công Việt Nam Trong đó, gia tải trước bơm hút chân không phương pháp áp dụng có nhiều ưu điểm bật mà phương pháp khác không đáp ứng Đề tài nghiên cứu xử lý đất yếu bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm Bằng nghiên cứu, tổng hợp tài liệu tác giả trình bày tổng quan nguyên lý cấu tạo, chế hoạt động phương pháp, trình tự thi cơng, sở lý thuyết tính tốn độ lún đất tác dụng đồng thời tải chân không tải đắp Tính tốn độ lún đất yếu cắm bấc thấm tác dụng gia tải theo TCXD 245 – 2000, thực mô trình gia tải ứng xử đất phần mềm Plaxis theo số liệu thực tế công trình xây dựng cảng Hiệp Phước, Huyện Nhà Bè Từ kết tính tốn mơ thu được, tác giả phân tích, so sánh với kết quan trắc thực tiễn cơng trình để từ có kết luận, đánh giá chung phương pháp gia tải trước bơm hút chân không kiến nghị hướng nghiên cứu SUMMARY OF THESIS NAME OF THESIS: Research on the treatment soft soil by method of vacuum preloading in combination of surcharge preloading used prefabricated vertical drains (PVDs) ABSTRACT: In recent times, there are many methods of treatment soft soil has been studied and successfully applied in Vietnam Vacuum preloading is a new method which is applied with many advantages that other methods can not meet This thesis study treatment soft soil by method of vacuum preloading in combination of surcharge preloading used prefabricated vertical drains In the study, synthetic material the author presents an overview of principles of techniques, mechanism of the method, order construction, the theoretical basis of calculating the ground settlement under the influence simultaneous vacuum load and fill load Calculate of treatment with PVDs soft soil settlement under preloading effects figures TCXD 245 - 2000, perform simulated preloading processes and behavior of the ground by PLAXIS according to the actual construction works of Hiep Phuoc port, Nha Be district From the calculated results and simulations obtained, the authors analyze and compare the results of actual monitoring data at the works so that give some conclusions and general assessments about the method of Vacuum preloading and recommendations for further research MỤC LỤC MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nội dung nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Tính khoa học thực tiễn đề tài Phạm vi nghiên cứu hạn chế đề tài NỘI DUNG CHƯƠNG 1: Tổng quan phương pháp xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân khơng có sử dụng bấc thấm 1.1 Cấu tạo phân bố đất yếu khu vực TP.HCM ĐBSCL 1.1.1 Định nghĩa đất yếu số loại đất yếu thường gặp 1.1.2 Nền đất yếu Đồng sông Cửu Long TP HCM 1.2 Các phương pháp xử lý đất yếu 1.2.1 Cải tạo phân bố ứng suất điều kiện biến dạng đất yếu 10 1.2.2 Các phương pháp làm tăng độ chặt đất yếu 12 1.2.3 Đất có cốt 16 1.3 Tổng quan phương pháp bơm hút chân khơng có sử dụng bấc thấm 18 1.3.1 Lịch sử hình thành phát triển 18 1.3.2 Khái niệm phương pháp gia tải trước bơm hút chân không 19 1.3.3 Cơ chế phương pháp gia tải trước bơm hút chân không 21 1.3.4 Cấu tạo phương pháp gia tải trước bơm hút chân khơng có sử dụng bấc thấm 24 1.3.5 Trình tự thi cơng 31 1.3.6 Một số hình ảnh thi cơng thực tế 31 1.4 33 Nhận xét chương CHƯƠNG 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn đất xử lý bấc thấm điều kiện gia tải chân không kết hợp với đất đắp 2.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn tốn cố kết thấm 35 2.1.1 Các giả thuyết toán cố kết 35 2.1.2 Bài toán cố kết 35 2.2 Lý thuyết tính tốn bấc thấm (Bài toán cố kết thấm ba chiều) 37 2.2.1 Các đặc trưng thoát nước thẳng đứng bấc thấm (PVDs) 37 2.2.2 Phương trình vi phân cố kết thấm 39 2.2.3 Tính tốn bấc thấm theo TCXD 245 – 2000 43 2.3 49 Nhận xét chương CHƯƠNG 3: Tính tốn lún cố kết cho đất xử lý bơm hút chân khơng cảng Hiệp Phước phương pháp giải tích mơ hình hóa Plaxis 3.1 Giới thiệu cơng trình xây dựng cảng Hiệp Phước 50 3.1.1 Giới thiệu chung 50 3.1.2 Qui mô thông số kỹ thuật tổng quan 51 3.1.3 Điều kiện địa chất cơng trình khu vực xây dựng cảng Hiệp Phước 52 3.2 Tính tốn thấm cố kết đất theo lý thuyết giải tích 52 3.2.1 Các thơng số đưa vào tính tốn 52 3.2.2 Tính độ lún cố kết đất chưa có bấc thấm 52 3.2.3 Tính độ lún cố kết theo thời gian đất dùng bấc thấm tác dụng tải đắp bơm hút chân không 57 3.3 Mơ hình hóa tính tốn cơng trình phần mềm Plaxis 8.2 60 3.3.1 Trường hợp thay toàn tải chân không cát đắp tác dụng bấc thấm làm tăng hệ số thấm đất 62 3.3.2 Trường hợp tính theo hệ số thấm thẳng đứng K ve tương đương [11] 67 3.4 69 Nhận xét chương CHƯƠNG 4: Phân tích kết tính tốn theo lý thuyết mơ hình Plaxis, so sánh với kết quan trắc cơng trình cảng Hiệp Phước 4.1 Kết quan trắc cơng trình cảng Hiệp Phước 71 4.1.1 Kết quan trắc lún bề mặt 71 4.1.2 Kết quan trắc áp lực nước lỗ rỗng 73 4.1.3 Kết quan trắc chuyển vị ngang 75 4.2 Phân tích kết tính tốn theo lý thuyết theo mơ hình phần mềm Plaxis so sánh với kết quan trắc thực tế 76 4.3 So sánh mặt chi phí giá thành thời gian thi cơng phương pháp bơm hút chân không gia tải truyền thống 77 Kết luận kiến nghị Kết luận 80 Kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo 82 Lý lịch trích ngang Phụ lục i MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN a m2/kN : Hệ số nén a0 m2/kN : Hệ số nén tương đối c kPa : Lực dính c’ kPa : Lực dính nước Cc : Hệ số nén Cs : Hệ số nở Cv m2/s : Hệ số cố kết theo phương đứng Ch m2/s : Hệ số cố kết theo phương ngang : Hệ số rỗng tự nhiên đất e0 E0 kPa : Module biến dạng đất G kPa : Module đàn hồi biến dạng cắt đất H0 m : Chiều dài ban đầu lớp đất sét yếu Ip : Chỉ số dẻo IL : Độ sệt Kv m/s : Hệ số thấm theo phương đứng Kh m/s : Hệ số thấm theo phương ngang mv m2/kN : Hệ số nén thể tích n : Độ rỗng dất OCR : Hệ số cố kết pa kPa : Áp lực khí pc kPa : Áp lực tiền cố kết qu kPa : Sức chịu nén đơn S0 m : Độ lún ban đầu Sc m : Độ lún cố kết S m : Độ lún ổn định cuối Sr % : Độ bão hoà ban đầu ... TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP GIA TẢI TRƯỚC CÓ SỬ DỤNG BẤC THẤM NHIỆM VỤ: Nghiên cứu xử lý đất yếu phương pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước. .. tổng quan phương pháp xử lý đất yếu giải pháp bơm hút chân không kết hợp gia tải trước có sử dụng bấc thấm, phương pháp tính tốn, thiết kế  Đánh giá khả ứng dụng phương pháp bơm hút chân không vào... thực tế Phương pháp nghiên cứu  Tổng hợp tài liệu nước phương pháp xử lý đất yếu, phương pháp gia tải trước bơm hút chân khơng có sử dụng bấc thấm  Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn bấc thấm,