Phân tích ổn định và biến dạng nền đường trên đất yếu có xét đến ảnh hưởng của công trình phụ cận

Trườ ng Đaịhọc Bách Khoa - TPHCM Cộng Hòa Xã Hội ChủNghĩ a Việ t Nam PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độ c Lập - TựDo - Hạnh Phúc NHIỆM VỤLUẬN VĂN THẠC SỸ Họvà tên : Ngày tháng nă m sinh : Chuyên ngành : Dương Hồng Thắ ng Phái : Nam 05-08-1978 Nơi sinh: TPHCM CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG Ơ TƠ VÀ ĐƯỜNG SẮT I-.TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỔN ĐỊ NH VÀ BIẾN DẠNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CƠNG TRÌNH PHỤCẬN II-.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệ m vụ: Phân tích ổ nđ ị nh biế n ng nề n đường đấ t yế u có xét đ ế nả nh hưở ng tả i trọ ng cơng trình phụcậ n Nộ i dung : Chương I : Giới thiệ u tổ ng quan vềđ ềtài Chương II : Tổ ng quan vềnhững vấ n đềliên quan đ ế n ổn đị nh biế n ng nề n đ ường đ ấ t yế u ngòai nước Chương III : Cơsởlý thuyế t tính tốn ổ n đị nh biế n ng nề nđ ường đ ấ t yế u Chương IV : Nghiên cứu phân tích ổ nđ ị nh biế n ng nề n đường đấ t yế u có xét đế nả nh hưởng củ a cơng trình phụcậ n Chương V : Kế t luậ n kiế n nghị III-.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2006 IV-.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/10/2006 V-.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DAÃN CÁN BỘHƯỚNG DẪN : TS Trầ n Xuân Thọ CN BỘMÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS TRẦN XUÂN THỌ TS.LÊ THỊBÍCH THUỶ Nội dung luậ n vă n Thạ c sỹđ ã Hội đ ồng chuyên ngành thông qua Ngày tháng nă m TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Dương Hồng Thắ ng xin cam đ oan với HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒCHÍ MINH cơng trình nghiên cứu khoa họ c tơi nghiên cứu thực hiệ n Có sửdụng tài liệ u tham khả o, có ghi nhậ n phầ n tài liệ u tham khả o với sựhướ ng dẫ n khoa họ c củ a TS TRẦN XUÂN THỌ Nế u có tác giảnào đứng tranh chấ p đềtài nghiên cứu khoa họ c này, tơi xin hồn tồn chị u trách nhiệ m trước hộ iđ ồng TPHCM, Ngày 03/12/2006 Người cam đ oan Dương Hồng Thắ ng LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏlòng biế tơ n sâu sắ cđ ế n Thầy TS.Trầ n Xuân Thọđ ã tậ n tình hướ ng dẫ n em suốt trình thực hiệ n luậ n vă n Thầ yđ ã hế t lòng giúp đ ỡvà tạ o mọ iđ iề u kiệ n thuậ n lợi đểem hoàn thành tố t luậ n vă n Ngoài em xin chân thành cám ơn thầ y cô củ a Bộmôn cầ uđ ườ ng Bộmôn Đị a cơ- Nề n móng trang bịcho em kiế n thức cơbả nđ ểgiúp em có điề u kiệ n tiế p cậ n, nghiên cứu phân tích vấ nđ ềđ ược đ ặ t phạ m vị luậ n vă n thạ c sỹnày Xin chân thành mơ n lãnh đạ o Ủy ban nhân dân quậ n Bình Thạ nh, lãnh đ o Ban Quả n lý dựán An Phú – An Khánh quậ n 2, lãnh đạ o Ban Quả n lý dựán Thanh niên xung phong đ ã tậ n tình hỗtrợ, độ ng việ n tạ o mọ i điề u kiệ n thuậ n lợ i suốt trình họ c tậ p, cũ ng nhưsựnhiệ t tình giúp đ ỡ, cung cấ p hồsơ, tài liệ u phụ c vụ cho luậ n vă n tố t nghiệ p Cuố i xin chân thành m n gia đình, bạ n bè bạ n đồ ng nghiệ p thuộc Ủy ban nhân dân quậ nđ ãđ ộng viên giúp đ ỡ, chia sẻcơng việ c cơquan q trình họ c tậ p hoàn thành luậ n vă n Học viên cao học Dương Hồ ng Thắ ng TÓM TẮT LUẬN VĂN Phạ m vi nghiên cứu củ a luậ n vă n phân tích biế n dạng ổn đ ị nh nề n đ ường đ ất yế u có xét đế n ảnh hưởng cơng trình phụcận Trong đó, phân tích biế n ng ổn đ ị nh nề nđ ường đ ấ t yế u có chiề u dày lớn trường hợp có khơng có tả i cơng trình phụcậ n (nề n san lấ p cơng trình dân dụ ng) Kế t quảđ tđ ược nhưsau :  Cơng trình phụcậ n (tả i san lấ p tả i phụcậ n) có tác dụ ng làm gia tă ng mức đ ộổ n đị nh chống trượt củ a nề nđ ường đấ t yế u tả i phụcậ n có vai trị nhưbệ phả n áp  Cơng trình phụcậ n làm gia tă ng đ ộlún nề nđ ường đ ấ t yế u, mức độ gia tă ng độlún tùy thuộ c vào khoả ng cách tả i trọ ng cơng trình phụcậ n Luậ n vă n Thạ c sỹ HVTH : Dương Hồng Thắng THESIS SUMMARY In this thesis, deformation and stability of the embankment and soft subsoil are analysed, considering the effects of nearby structures The results in two cases with and without loading of neighbour structures ( filling or structures) are compared in weak saturated soil with large thickness Research result :  When embankment without its neighbour structures will be easily unstable and deformation will become not to control So, solutions of soft soil improvment are used However, if the solutions of soft soil improvment are used, not only price is high but also time of construction will be extended Therefore, effects of construction will be insiquificant  When embankment have the effects of nearby structures (filling or structures) the stability of embankment can be ensured It can be concluded that when the neighbour structures exist, the total settlement does not increases significantly and speed of settlement is very slow Consequently, there is no need to control speed and height of filling soil Besides, stability of embankment can be ensured It is said that the structure will be easily unstable For new residential area, it is clear that the solution of complete filling soil is most reasionable and economical There fore, it is no need to control the speed of filling soil because it can be ensured Consequently, the settlement standard of embankment should consider on technical and economic opinion In there, we must choose and compare between the solutions of soft soil improvment (not only price is high but also time of construction will be extended) and agreement with speed of settlement is very slow (not effect to developed process) Luậ n văn Thạ c sỹ HVTH : Dương Hồng Thắng CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU trang 1.1 Sựcầ n thiế t đ ềtài nghiên cứu trang 1.2 Mụ c đích ý nghĩ a luậ n vă n trang 1.3 Tính khoa học đ ềtài trang 1.4 Nộ i dung nghiên cứu đ ềtài trang 1.5 Hạ n chếcủa đ ềtài trang CHƯƠNG II : CÁC VẤN ĐỀVỀỔN ĐỊ NH VÀ BIẾN DẠNG NỀN ĐƯỜNGTRÊN NỀN ĐẤT YẾU trang 2.1 Đặ t vấ n đề trang 2.2 Các phương pháp tính tốn ổ nđ ị nh trang 2.3 Các giả i pháp xây dựng nề n đườ ng đấ t yế uở trang Việ t Nam hiệ n 2.4 Các vấ nđ ềồn đ ị nh biế n ng nề nđ ường đ ấ t yế u trang 2.4.1 Đố i vớ i nề n đường nề n san lấ p diệ n rộng đ ấ t yế u trang 2.4.2 Đố i vớ i cơng trình nề nđ ường đắ p đ ấ t yế u có xét đ ế n trang ả nh hưởng củ a cơng trình phụcậ n 2.5 Mộ t sốcơng trình đắ p đ ấ t yế u ởtrong nước trang 2.5.1 Dựán khu đô thịmớiAn Phú – An Khánh quậ n2 trang 2.5.2 Cơng trình đ ường Nguyễ n Hữu Cả nh phườ ng 22 trang 10 quậ n Bình Thạ nh 2.5.3 Dựán khu thịmớiSài Gịn Pearl phường 22 quậ n trang 11 Bình Thạ nh tiế p giáp đ ường Nguyễ n Hữu Cả nh nên có tầ ng đị a chấ t phức tạ p 2.5.4 Cơng trình san lấ p ởMalaysia nề nđ ấ t yế u sâu 20 m có trang 12 sức kháng cắ t từ1 – kPa, sửdụ ng vả iđ ị a kỹthuậ t kế t hợp với vậ t liệ u truyề n thố ng tre đểtă ng khảnă ng chị u tả i củ a nề nđ ấ t yế u 2.6 Thực tếmộ t sốhình ả nh sựcó mấ tổ n đị nh biế n ng nề n đường trang 12 CHƯƠNG III :CƠSỞLÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊ NH trang 14 VÀ BIẾN DẠNG NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 3.1 Đặ t vấ n đề trang 14 3.2 Cơsởlý thuyế t tính tốn biế n ng ổn đị nh trang 14 nề n đường đấ t yế u 3.2.1 Ổn đị nh trang 14 3.2.1.1 Phương pháp phân mả nh cổđiể n trang 15 3.2.1.2 Phươ ng pháp biể uđ trang 20 3.2.1.2.1 Biể u đồcủa Pilot Moreu (1973) trang 20 3.2.1.2.2 Biể u đồcủa Mandel Salencon trang 22 3.3 Cơsởlý thuyế t tính toán biế n ng ổn đị nh trang 23 nề n đường đấ t yế u có tả i trọng san lấ p cơng trình lân cậ n 3.3.1 Ổn đị nh 3.3.1.1 Xác đ ị nh ứng suấ t gây nề n đấ t yế u tả i trọ ng hoạ t tả I trang 23 3.3.1.1.1 Tả i trọ ng san lấ p rộ ng khắ p trang 23 3.3.1.1.2 Tả i trọ ng san lấ p công trình phụcậ n trang 23 3.3.1.1.3 Hoạ t tả i trang 24 3.3.1.2 3.2.1.3 3.2.1.4 3.2.1.5 Đánh giá ổ n đị nh nề nđ ấ t yế u theo lý thuyế t nửa không gian biế n ng tuyế n tính Đánh giá ổ n đị nh nề nđ ấ t yế u theo tả i trọ ng an toàn (qat) Đánh giá ổ n đị nh nề n đấ t yế u theo tả i trọng cho phép Đánh giá ổ n đị nh nề n đấ t yế u bằ ng cơhọ c đấ t trạ ng thái tớihạ n - critical state soil mechnics) trang 23 trang 26 trang 29 trang 32 trang 33 3.3.1.5.1 Cường độtới hạ n trang 34 3.3.1.5.3.1 Ứng xửđấ t nghiệ m nén trục trang 34 3.3.1.5.3.2 Trạ ng thái tới hạ n trang 35 3.3.1.5.3.3 Cường độkhơng nước (Undrained Strength) trang 37 3.3.1.5.2 Ứng xửcủa đ ấ t trước phá hoạ i 3.3.1.5.3 Mơ hình nề n Camlay 3.3.1.5.3.1 Mặ t biên trạ ng thái 3.3.1.5.3.2 Phương trình cơbả n trang 38 trang 40 trang 41 trang 42 3.3.2 Biế n ng 3.3.2.1 Độlún tức thời 3.3.2.2 Độlún cốkế t : Sc 3.4 Phân tích biế n ng ổđ ị nh củ a nề n đường đấ t yế u tác dụ ng tả i trọ ng công trình phụcậ n bằ ng phương pháp PTHH vềứng suấ t biế n ng 3.4.1 Các mơ hình vậ t liệ u 3.4.2 Các mơ hình mặ t tiế p xúc 3.4.3 Phân tích chương trình trang 43 trang 44 trang 44 trang 50 CHƯƠNG IV : trang 54 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊ NH VÀ BIẾN DẠNG NỀN trang 50 trang 51 trang 53 ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CĨ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CƠNG TRÌNH PHỤCẬN MỘT SỐ CƠNG TRÌNH THỰC TẾ 4.1 Các ví dụtính tốn cơng trình thực tế trang 54 4.1.1 Cơng trình đ ường giao thông tạ i dựán khu đô thị An Phú – trang 54 An Khánh quậ n TPHCM 4.1.1.1 Mơ hình kế t quảphân tích, tính toán trang 58 4.1.1.1.1 Trường hợp nề nđ ường xây dựng nề n san lấ pđ ắ p trang 59 trực tiế p đ ấ t yế u 4.1.1.1.2 Trường hợp nề nđ ường xây dựng nề n san lấ pđ ắ p trang 65 trực tiế p đấ t yế u xét thêm tả i trọ ng cơng trình phụcậ n 4.1.1.1.3 Trường hợp chỉđ ắ p nề n đường lớp đấ t yế u phạ m trang 70 vi mặ t cắ t ngang 12m 4.1.1.1.4 Tổng hợp kế t quảtính tốn trang 79 4.1.2 Cơng trình Nguyễ n Hữu Cả nh quậ n Bình Thạ nh trang 82 4.1.2.1 Trường hợp nề nđ ường xây dựng nề n san lấ p đắ p trực tiế p đấ t yế u 4.1.2.2 Trường hợp 2: Phạ m vi bên nề n đường có tả i trọ ng nề n san lấ p cơng trình phụcậ n 4.1.2.3 Trường hợp 3: Khi 02 bên nề n đường chưa có tả i trọng nề n san lấ p cơng trình phụcậ n trang 83 4.2 QUAN TRẮC ĐỘLÚN HIỆN TRƯỜNG trang 87 4.2.1 Phương pháp thiế t bịkhả o sát 4.2.2 Phân tích sốliệ u đánh giá khả o sát 4.2.3 Kế t quảquan trắ c trang 87 trang 87 trang 88 trang 83 trang 84 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ trang 89 5.1 CÁC NHẬN XÉT : 5.1.1 Vềphương pháp tính tốn 5.1.2 Vềả nh hưởng cơng trình phụcậ n trang 89 trang 89 5.2 KẾT LUẬN trang 90 5.3 KIẾN NGHỊ trang 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO trang 92 LÝ LỊ CH HỌC VIÊN trang 93 PHỤLỤC trang 94 Trang CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU 1.1 Sựcầ n thiế t đềtài nghiên cứu : Đố i với cơng trình xây dựng nề n đ ấ t yế u, việ c phân tích ổn đ ị nh biế n ng củ a nề n móng cơng trình vấ nđ ềrấ t quan trọng cầ n thiế t Nó giúp cho ngườ i thiế t kếdựbáo đ ược trình làm việ c củ ađ ấ t nề n mà có phươ ng án xửlý kỹ thuậ t thậ t thích hợp đ ểđả m bả o cơng trình làm việ c ổn đị nh Thành phốHồChí Minh nă m vừa qua với sựphát triể n kinh tếvượ t bậ c, hệthố ng hạtầ ng kỹthuậ t cũ ng phát triể n khơng ngừng, nhiề u cơng trình cầ u đườ ng đ ãđ ược đầ u tưxây dựng góp phầ n i thiệ nđ iề u kiệ n giao thông thành phố Hầ u hế t cơng trình đ ược tậ p trung khu vực có tốc đ ộđơ thịhố cao nhưquậ n 2, quậ n Bình Thạ nh, quậ n 7, Nhà Bè v.v…Tuy nhiên, việ c xây dựng cơng trình ởnhững khu vực thường xả y sựcốdo việ c qui hoạ ch san nề n hoặ c xây dựng nề nđ ườ ng tầ ng đị a chấ t yế u có chiề u dày lớp bùn sét yế u bão hịa nước từ 20 đế n 30m, có nguồ n gố c ruộng, ao.Vì vậ y việ c nghiên cứu phân tích vấ nđ ế biế n ng ổn đị nh củ a nề n đường nề n san lấ p rấ t quan trọng cầ n thiế t Phạ m vi nghiên cứu củ a đềtài phân tích ổn đị nh biế n dạng nề n đ ường đ ất yế u có xét đế n ảnh hưởng cơng trình phụcận Trong đó, phân tích cụthểbiế n ng ổn đ ị nh nề n đườ ng cơng trình thực tếtạ i dựán khu đ ô thị An Phú – An Khánh quậ n vớ i quy mơ 131ha cơng trình đường Nguyễ n Hữu Cả nh Đặ c điể m chung cơng trình đề u xây dựng nề nđ ường đ ắ p nề n đấ t yế u bão hịa nước có chiề u dày lớn (khoả ng vài chục mét), bên cạ nh nề n đường có cơng trình xây dựng khác (bao gồm tả i san lấ p, nhà ở, v.v…) 1.2 Mục đích ý nghĩ a luậ n vă n: Thực tếkhi tính tốn ổn đ ị nh biế n ng nề nđ ường thường người thiế t kếchỉ quan tâm đ ế n tả i trọng trực tiế p tác dụng lên cơng trình mà khơng quan tâm đ ế n sựả nh hưởng tả i trọ ng cơng trình lân cậ n Vì vậ y, chưa đánh giá đ ược Luậ n vă n thạ c sỹ HVTH : Dương Hồng Thắng PHỤLỤC PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊ NH NỀN ĐƯỜNG NGUYỄN HỮU CẢNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬHỮU HẠN (PHẦN MỀM PLAXIS) Sốliệ u đầ u vào tương tựnhưcác thơng sốphân tích bằ ng phương pháp giả i tích tạ i Phụlụ c A A A 20 19 A 17 26 A 1014 1512 24 25 2113 1118 27 Material model Type of behaviour Dry soil weight Wet soil weight Horizontal permeability Vertical permeability Young's modulus Poisson's ratio Cohesion Friction 16 28 22 23 y Thơng số A x Kí hiệ u Bùn sét Cát đắp Model Type  unsat  sat kx MC Drain 16 19 0.04 ky Eref n cref  0.04 3000 0 30 Bùn sét MC MC Undrain Undrain 8.00 8.60 14.70 15.20 -5 2.8e 3e-5 2.8e-5 590 0.35 16 3e-5 1340 0.35 16 Cát pha Sét pha cát Đơn vị MC Drain 16.5 19.8 1.15e-5 MC Undrain 17.60 20.8 1e-5 kN/m3 kN/m3 m/day 0.02 6500 0.35 10 23 1e-5 7600 0.35 33 19 m/day kN/m2 kN/m2 ° 2.1 TRƯỜNG HỢP : KHI CÓ THÊM TẢI TRỌNG NỀN SAN LẤP PHỤCẬN  Nề n đắ p 01 lầ nđ ế n chiề u cao thiế t kế3m vớithờ i gian đ ắ p 90 ngày Hệ sốổn đị nh tổng thểkhi vừa đ ắ p xong k = 3.706 Hệsốổn đị nh k = 3.706 Độlún tổng cộ ng sau 2.1m, thời gian cốkế t 1002379 ngày Độlún tổng cộ ng 2.1m 2.2 TRƯỜNG HỢP : KHI CĨ TẢI TRỌNG NỀN SAN LẤP VÀ TẢI CƠNG TRÌNH PHỤCẬN  Tươ ng tựtrường hợp nế u có thêm tả i cơng trình phụcậ n hệsốổn đị nh tổng thểcủ a cơng trình vừa đ ắ p xong lầ nđ ề n chiề u cao thiế t kế t k =4.363 Hệsốổn đị nh tổ ng thểk = 4,363  Khi độlún tổng cộ ng (khi đ ã hoàn toàn cốkế t) nề nđ ường có tả i nề n san lấ p tả i phụcậ n 2.43m Thờ i gian cốkế t hoàn toàn 1002379 ngày Độlún tổ ng cộ ng 2.43m 2.3 TRƯỜNG HỢP : CHỈCÓ TẢI TRỌNG NỀN ĐƯỜNG : a) Giải pháp đắ p trực tiế p đất yế u: Giai đoạn : Đắ p nề nđ ường đế n chiề u cao 1,5m Khi hệsốổn đị nh tổng thểk sau đắ p xong nề n đế n chiề u cao 1.5m k = 1.209 (thời gian đắ p 90 ngày) Hệsốổn đị nh K = 1.209 Giai đoạn : Chờnề n đườ ng đ ợt cốkế t hoàn toàn mớitiế n hành đ ắ p nề nđ ế n chiề u cao 3m Khi đ ó hệsốổ nđ ị nh tổ ng thểngay đ ắ p nề n Hệsốổn đị nh k = 1.088 Độlún tổ ng cộng củ a nề nđ ường lớ p đấ t yế u cốkế t hoàn toàn 2.27m Thời gian cốkế t hoàn toàn 901.237 ngày Độlún tổng cộ ng 2.27m b) Giải pháp gia cốbằ ng vả i đị a kỹthuật : Nế u tiế n hành trả i lớp vả i điạkỹthuậ t với khoả ng cách 30cm Ngay đắ p nề n xong hệsốổ n đị nh k = 1.134 Hệsốổ n đị nh tổ ng thểk =1.134 Độlún tổ ng cộ ng nề nđ ường 2.16m Thời gian cốkế t hoàn toàn 906.275 ngày ... 3.4.3 Phân tích chương trình trang 43 trang 44 trang 44 trang 50 CHƯƠNG IV : trang 54 PHÂN TÍCH ỔN ĐỊ NH VÀ BIẾN DẠNG NỀN trang 50 trang 51 trang 53 ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA... lấ p cơng trình ph? ?cận : TẢI CÔNGTRÌNHPHỤ CẬN TẢI CÔNGTRÌNHPHỤ CẬN KHUVỰC MẶT ĐƯỜNG NỀN SANLẤP LỚP ĐẤT YẾU Hình 3.7 Biể uđ ? ?phân bốứng suấ t có tả i trọng san lấ p rộ ng khắ p tả i phụcậ n Luậ... dày từ 16m đến 20m HÌNH 2.2 MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CÔNG TRÌNH PHỤ CẬN 2.5 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Ở TRONG VÀ NGỒI NƯỚC: 2.5.1 Dựán khu thịmới An Phú – An