Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền đất sét yếu và chịu ngập lũ sâu dưới công trình đường đồng bằng cấp 80 (cấp iii) qua tỉnh đồng tháp và vùng phụ cận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** LÊ MINH PHONG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT SÉT YẾU VÀ CHỊU NGẬP LŨ SÂU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80(CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN CHUYÊN NGÀNH Mà SỐ NGÀNH : CẦU, TUYNEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT : 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn : Giáo Sư Tiến Só Khoa Học LÊ BÁ LƯƠNG Cán hướng dẫn : Th.S NCS NGUYỄN THỐNG NHẤT Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn cao học bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày tháng năm 2005 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG QL SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc -* NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Họ tên học viên: LÊ MINH PHONG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10-01-1979 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt Mã số: 2.15.10 I- TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT SÉT YẾU VÀ CHỊU NGẬP LŨ SÂU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80 (CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 2: Nghiên cứu đặc trưng cơ-lý hóa đất yếu lũ lụt ngập sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lí cho đường cấp 80 điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 4: Nghiên cứu tính toán ổn định (Stability And Bearing Capacity) đường cấp 80(80km/h) điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp Chương 5: Nghiên cứu phương pháp tính toán biến dạng đường cấp 80 có chiều cao Hnđ=3.5m đất yếu chịu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 6: Nghiên cứu ứng dụng cho công trình ĐT848 tỉnh Đồng Tháp đường đắp cao 3.5m bấc thấm kết hợp gia tải có gia cường vải địa kỹ thuật Chương 7: Các nhận xét, kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS TSKH Lê Bá Lương ThS.NCS Nguyễn Thống Nhất THẦY HD THẦY HD CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG ThS.NCS NGUYỄN THỐNG NHẤT TS LÊ THỊ BÍCH THUỶ Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Luận văn thạc só hoàn thành cố gắng thân tác giả mà gia đình Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến hai đấng sinh thành hết lòng động viên, khuyến khích tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Thành thật cảm ơn người bạn đời thành viên gia đình thông cảm hiểu biết sâu sắc, dành ưu đặc biệt cho tác giả thời gian qua Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô truyền đạt kiến thức hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn: ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ TIẾN SĨ GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC PHÓ GIÁO SƯ TIẾN SĨ TIẾN SĨ TIẾN SĨ TIẾN SĨ Th.S NCS LÊ VĂN NAM NGUYỄN VĂN THƠ LÊ BÁ LƯƠNG TRẦN THỊ THANH VŨ XUÂN HOÀ LÊ THỊ BÍCH THỦY LÊ BÁ KHÁNH NGUYỄN THỐNG NHẤT Xin chân thành biết ơn GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC LÊ BÁ LƯƠNG, người hướng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ, dẫn cặn kẽ thời gian làm luận văn Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học - Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh tạo thuận lợi suốt khóa học cao học trường Xin chân thành biết ơn thầy cô Bộ Môn Cầu Đường Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban Giám Đốc Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Tháp, đồng nghiệp, bè bạn xa gần quan tâm, tận tình giúp đỡ tạo nhiều điều kiện cho tác giả việc thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn hạn ]^ MỤC LỤC Nội dung Trang Phần A Phần I : Nghiên cứu tổng quan Mở đầu Chương 1: nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1 Tổng quan 1.1.1 Vị trí tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.2 Điều kiện thuỷ văn tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.3 Tình hình ngập lũ tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.3.1 Khu vực ngập lũ 3m 1.1.3.2 Khu vực ngập từ đến 2m 1.1.3.3 Khu vực ngập 1m 1.2 Tình hình xây dựng công trình đường cấp 80 Tỉnh Đồng Tháp 1.3 Các nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng công trình đường đất yếu tác giả nước 1.3.1 Vấn đề ổn định 1.3.2 Vấn đề biến dạng 1.4 Giải pháp thiết kế đường cấp 80 tỉnh Đồng Tháp 1.4.1 Đường cấp 80 địa chất không yếu 1.4.2 Đường cấp 80 địa chất phức tạp 1.5 Phân tích nguyên nhân 1.5.1 Đơn vị tư vấn thiết kế 1.5.2 Đơn vị thi công 1.5.3 Chủ đầu tư 1.5.4 Các ảnh hưởng đưa vào sử dụng 1.6 Nhận xét sâu phát triển Phần II : Nghiên cứu sâu phát triển Chương : Nghiên cứu đặc trưng cơ-lý đất yếu lũ ngập sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 2.1 Khái quát địa chất vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.2 Phân khu vực đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.3 Đặc điểm biến dạng loại đất sét yếu số vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.3.1 Biến dạng phục hồi 2.3.2 Biến dạng dư 2.3.3 Biến dạng lưu biến 2.4 Phân loại đất yếu theo trạng thái tự nhiên 10 11 12 14 14 15 18 19 2.5 Tính chất khoáng vật loại đất sét yếu số vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.5.1 Hạt sét khoáng chất sét 2.5.2 Nước đất sét 2.5.2.1 Nước liên kết (Linked water) 2.5.2.2 Nước tự (Free water) 2.5.3 Hiện tượng hấp thụ 2.5.4 Tính dẻo 2.5.5 Tính thấm nước đất - Grien ban đầu 2.5.6 Tính nén chưa đến chặt 2.5.7 Độ bền cấu trúc 2.5.8 Tính nhạy xúc biến 2.5.9 Mối liên kết cấu trúc 2.6 nh hưởng trạng thái ẩm đất đến ổn định đường đất yếu 2.7 Đất bùn 2.8 Đất cát yếu 2.9 Than bùn đất than bùn 2.10 Chỉ tiêu lý đất yếu vùng ngập lũ sâu Tỉnh Đồng Tháp 2.10.1 Đặc điểm cấu tạo địa chất 2.10.2 Thống Kê Các Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất 2.10.2.1 Xác định tiêu tiêu chuẩn tính toán tiêu lý đất 2.10.2.2 Xác định trị tiêu chuẩn tính toán góc ma sát (ϕ) lực dính (c) 2.10.3 Thống kê đặc trưng cơ-lý lớp đất 2.11 Nhận xét sâu phát triển Chương : Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lí cho đường cấp 80 điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 3.1 Khái quát 3.2 Điều kiện xuất phát nghiên cứu ổn định biến dạng đường điều kiện đất yếu lũ lụt Tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 3.3 Một số giải pháp tiêu biểu áp dụng 3.4 Mặt cắt cấu tạo tiêu biểu cho đường đắp cao 3.5 Giải pháp vật liệu cấu tạo khối đắp 3.6 Xác định chiều cao đường đắp đất yếu 3.6.1 Chiều cao tối thiểu Hmin 3.6.2 Chiều cao tối đa Hmax 3.7 Nghiên cứu nhóm giải pháp xử lý đường đất yếu 3.7.1 Yêu cầu chung 3.7.2 Nhóm giải pháp chủ yếu làm tăng độ chặt đất: Cọc cát, Cọc đất, 20 26 27 28 29 30 31 32 33 35 49 52 54 55 57 63 69 70 72 73 cọc vôi xi măng, cọc tràm 3.7.3 Nhóm giải pháp tăng độ cố kết hay ép nước khỏi đất 3.8 Nhóm giải pháp cải tạo phân bố ứng suất; Hệ lưới cừ tràm đứng vùng biến dạng dẻo, đệm cát kết hợp vải địa, đệm đá sỏi, bệ phản áp 3.9 Nhận xét sâu phát triển Chương : Nghiên cứu tính toán ổn định (stability and bearing capacity) đường cấp 80(80km/h) điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp 4.1 Tính toán ổn định đất yếu công trình đường theo lí thuyết biến dạng tuyến tính 4.1.1 Tính toán ổn định theo tải trọng an toàn qat 4.1.2 Tính ổn định theo tải trọng cho phép qcp 4.2 Đánh giá ổn định dựa vào lý thuyết cân giới hạn Karle Terzaghi (1925) 4.3 Đánh giá ổn định đường đê đập đất yếu theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 4.3.1 Theo W.Fellenius (phương pháp phân mảnh cổ điển) 4.3.2 Theo A.V.Bishop (1955) 4.4 Các trường hợp tính toán ổn định thông số đặc trưng sức chống cắt sử dụng tương ứng theo 22-TCN262-2000 4.4.1 Phân loại trường hợp 4.4.2 Các đặc trưng sức chống cắt đưa vào tính toán xác định sau tùy thuộc theo phân loại 4.5 Các giải pháp gia cố đường đắp để tăng hệ số ổn định 4.5.1 Tính toán ổn định theo theo phương pháp A.V.Bishop 4.5.2 Phương pháp tính toán lưới cừ tràm ngang Chương : Nghiên cứu phương pháp tính toán biến dạng đường cấp 80 có chiều cao Hnđ=3.5m đất yếu chịu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 5.1 Tính toán biến dạng đường 5.1.1 Tính toán biến dạng tức thời SI đường 5.1.2 Tính toán biến dạng Sc tức độ lún cố kết giai đoạn thứ 5.1.3 Tính toán độ lún theo thời gian trường hợp thoát nước chiều kết hợp hệ thống thoát nước thẳng đứng 5.1.4 Biến dạng từ biến ứng suất pháp (Sησ) 74 75 77 80 81 83 84 90 91 92 94 97 99 100 101 106 109 113 116 5.1.5 Biến dạng từ biến ứng suất cắt (Sητ) 5.2 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển Chương : Nghiên cứu ứng dụng cho công trình ĐT848 tỉnh Đồng Tháp đường đắp cao 3.5m bấc thấm kết hợp gia tải có gia cường vải địa kỹ thuật 117 6.1 Giới thiệu đường ĐT848 huyện Lấp Vò tỉnh Đồng Tháp 6.2 Số Liệu địa chất mặt cắt địa chất 6.3 Tính ổn định theo tải trọng an toàn qat 6.4 Tính toán thiết kế giải pháp bấc thấm 6.4.1 Xác định vùng hoạt động Ha 6.4.2 Tính toán cố kết 6.5 Tính toán giai đoạn đắp 6.6 Tính độ lún tổng cộng cho giai đoạn đắp 6.7 Kiểm toán ổn định với sơ đồ nguy hiểm gia cố vải địa kỹ thuật để hệ số ổn định cho đường 6.8 Tóm tắt nội dung tính toán 6.9 Nhận xét sâu phát triển Phần III : Nhận xét, kết luận kiến nghị Chương : Các nhận xét, kết luận kiến nghị 7.1 Các Nhận Xét & Kết Luận 7.2 Kiến Nghị hướng nghiên cứu Phần B Tài liệu tham khảo Sơ yếu lý lịch JK 119 120 122 127 132 135 138 139 140 141 TÓM TẮT LUẬN VĂN Xuất phát từ thực tiễn cố thường xảy cho đường, nguyên nhân vấn đề ổn định biến dạng, từ xuất phát luận văn nghiên cứu tìm nguyên nhân thường gây cố ổn định, biến dạng, chủ yếu ổn định, nghiên cứu sâu phát triển chủ đạo ổn định Trên sở nghiên cứu tổng quan tình hình xây dựng đường đất yếu tỉnh Đồng Tháp, cố tiêu biểu, từ đưa nhận định dạng cố thường xảy đường lún giới hạn cho phép, đường ổn định trượt cục bộ, trượt sâu Trên sở nghiên cứu giải pháp áp dụng, đưa ba giải pháp mặt cắt cấu tạo, từ ba giải pháp cấu tạo chọn giải pháp cấu tạo để nghiên cứu sâu phát triển giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm, kết hợp gia tải tải đắp, tăng cường vải địa kỹ thuật khối đắp Sau đưa mặt cắt tiêu biểu chọn, phần chương trình bày sở lý thuyết tính toán cho thông số cấu tạo chiều cao đắp, ổn định mái dốc, vật liệu đắp đường, bệ phản áp, đệm cát Chương trình bày sở lý thuyết cho dạng ổn định, từ tính toán theo tải trọng an toàn, tải trọng cho phép phương pháp tính toán ổn định cung trượt trụ tròn, sâu nghiên cứu tính toán mặt trượt trụ tròn, trình bày công thức giải tích cho cân theo phương pháp A.V Bishop Từ công thức giải tích A.V Bishop, xét mô hình đường gặp điều kiện lũ lụt thực tế tượng ngập nước ngang thân đường, dòng thấm qua thân đường, đới bão hoà khối đắp, mô hình hoá tượng đưa công thức giải tích có xét đến ảnh hưởng tham số trên, từ rút nhận xét nhân tố làm tăng hay giảm hệ số an toàn Từ kết tính toán cho công trình thực tế kiểm chứng lại tính đắn công thức giải tích trước Chương nghiên cứu sâu dạng biến dạng đường, tổng hợp trình bày lý thuyết biến dạng áp dụng Tiêu biểu độ lún cố kết, độ lún từ biến Trên sở lý thuyết trình bày, ứng dụng tính toán vào công trình thực tế đường ĐT848, kết thể chương Cuối sau thực luận văn, tác giả rút nhận xét kết luận kiến nghị cấu trúc chương 7, chương đưa nhận xét kết luận cho chương từ chương đến chương thực hiện, từ rút số kết luận cho vấn đề cấu tạo, ổn định biến dạng cho đường Đồng thời đưa kiến nghị cho hướng nghiên cứu TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : LÊ MINH PHONG Sinh ngày : 10-01-1979 Đồng Tháp Địa liên lạc : Số nhà 260 TL23, ấp tân thuận B, xã Tân Mỹ, Lấp Vò, Đồng Tháp Nơi công tác Tháp : Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Điện thoại liên lạc : 067851828 (cơ quan) : 0908645964 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1997 – 2002 : Học Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 2002 – 2003 : Công tác Công Ty Tư Vấn XDGT-Đồng Tháp Từ 2003 – 2005 : Học Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh Từ 2005 – đến : Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Tháp ... tiêu nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận - Nghiên cứu đặc trưng lý hóa đất yếu lũ lụt sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận. .. CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80 (CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh. .. I : Nghiên cứu tổng quan Mở đầu Chương 1: nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1 Tổng quan 1.1.1 Vị trí tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận