Ước lượng biến dạng nền đất yếu dưới công trình đắp theo thời gian trên cơ sở bài toán cố kết thấm hai chiều

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -[ \ - NGUYỄN CÔNG SƠN ƯỚC LƯỢNG BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP THEO THỜI GIAN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành: 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƯỜNG SƠN 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 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN CÔNG SƠN Ngày, tháng, năm sinh : Ngày 26 tháng 02 năm 1970 Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Giới tính : Nam Nơi sinh : Bến Tre MSHV: 00907548 I TÊN ĐỀ TÀI: ƯỚC LƯỢNG BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP THEO THỜI GIAN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU II NHIỆM VỤ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: Tổng hợp số kết nghiên cứu lý thuyết cố kết thấm hai chiều ước lượng độ lún đất theo thời gian Thực tính tốn độ lún theo thời gian cho cơng trình đắp khu dân cư Phú An-Thành phố Cần Thơ chương trình máy tính thiết lập phần mềm Mathcad NỘI DUNG: Chương Tổng quan số phương pháp ước lượng độ lún độ lún theo thời gian Chương Phương pháp tính tốn cố kết thấm ước lượng độ lún theo thời gian theo lý thuyết thấm hai chiều Chương Tính tốn độ lún độ lún lệch đất yếu cơng trình san lấp cho khu dân cư Thành phố Cần Thơ Chương Phân tích kết tính tốn ước lượng biến dạng đất yếu cơng trình đắp khu dân cư Phú An KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: …… tháng 01 năm 2008 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: tháng năm 2008 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.BÙI TRƯỜNG SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS.BÙI TRƯỜNG SƠN TS.VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua Ngày PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2008 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CÁM ƠN Luận văn tốt nghiệp hoàn thành từ nổ lực thân học viên mà nhờ hướng dẫn nhiệt tình quý thầy cô, đồng nghiệp bạn bè thân hữu Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TS.Bùi Trường Sơn, người giúp đỡ, dẫn tận tình thời gian thực Luận văn, giúp cho học viên có kiến thức hữu ích, làm tảng cho việc học tập công tác sau Xin chân thành cám ơn quý thầy cô ngành Công trình đất yếu nhiệt tình giảng dạy thời gian qua Xin chân thành cám ơn quý thầy cô môn Địa Nền móng quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện tốt thời gian học viên thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn Cơ quan, gia đình bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập thực Luận văn Học viên Nguyễn Công Sơn TĨM TẮT Cơng trình đắp đất yếu bị lún theo thời gian trình cố kết thấm Cùng với đất bên dưới, cơng trình sở hạ tầng bị biến dạng Trong số trường hợp, độ lún không đồng phạm vi tồn khu vực san lấp dẫn đến phá hoại điều kiện làm việc cơng trình sở hạ tầng xây dựng Trên sở lý thuyết toán cố kết thấm hai chiều có xét đến khác biệt giá trị hệ số thấm theo phương đứng phương ngang, đánh giá dự báo độ lún độ lún lệch thời điểm cho cơng trình đắp đất yếu Để đánh giá mức độ ổn định đảm bảo điều kiện làm việc lâu dài cơng trình, đề tài ước lượng độ lún đất yếu cơng trình đất đắp theo thời gian lựa chọn để giải vấn đề cấp thiết địa phương ABSTRACT Embankment on soft soil may be settled by time because of consolidation and constructions on embankment will be deformed Difference of settlement whithin embankment area lead to unstable conditalion of construction and infrecture Base on theory of consolidation in strain plane With difference of vertical and horizontal coefficients of permeability, settlements and difference of settlement of embankment in any moment are evaluated and forecast For the purpose of long term stability, We have selected the topic evaluation under embankment, which are presently necessary problems in CanTho City MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN VÀ ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN ………………………………………….3 1.1 Phương pháp xác định độ lún cố kết sơ cấp 1.1.1 Phương pháp sở lý thuyết biến dạng đàn hồi 1.1.2 Phương pháp cộng lún lớp 1.1.3 Phương pháp lớp tương đương 1.1.4 Phương pháp ước lượng độ lún cố kết sơ cấp theo bề dày chịu nén giới hạn 10 1.2 Phương pháp xác định độ lún theo thời gian .12 1.2.1 Ước lượng định độ lún theo thời gian điều kiện toán cố kết thấm chiều 12 1.2.2 Các lời giải cho trường hợp thường gặp 14 1.3 Nhận xét nhiệm vụ đề tài 16 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CỐ KẾT THẤM VÀ ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN THEO LÝ THUYẾT CỐ KẾT HAI CHIỀU…………………………………………………………………………… 17 2.1 Giới thiệu toán phẳng 17 2.2 Lời giải phương trình cố kết 21 2.3 Một số lời giải ứng với điều kiện ban đầu điều kiện biên 22 * Xét trường hợp hệ số thấm theo phương đứng phương ngang 23 * Xét trường hợp hệ số thấm theo phương đứng phương ngang khác 30 2.4 Phương pháp ước lượng độ lún theo thời gian theo mức độ cố kết 32 2.5 Xác định thành phần ứng suất σx, σy, σz 35 2.6 Kết luận chương 39 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘ LÚN VÀ ĐỘ LÚN LỆCH CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH SANG LẤP CHO KHU DÂN CƯ Ở THÀNH PHỐ CẦN THƠ…………………………………………………………… ……… 40 3.1 Giới thiệu điều kiện địa chất cơng trình khu vực đồng Sơng Cửu Long phạm vi Cần Thơ - Hậu Giang 40 3.2 Giới thiệu cơng trình địa chất cơng trình khu dân cư Phú An 41 3.2.1 Khái quát cơng trình 41 3.2.2 Điều kiện địa chất công trình 41 3.3 Tính tốn ứng dụng 44 3.3.1 Các thơng số đất phục vụ cho việc tính tốn 44 3.3.2 Thuật tính tốn kết tính tốn 45 3.3.2.1 Tính độ lún bề mặt san lấp thời điểm ban đầu đạt ổn định 45 3.3.2.2 Tính tốn áp lực nước lỗ rỗng ban đầu phân tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư theo thời gian 49 3.3.2.3 Tính độ lún theo thời gian tâm diện san lấp 50 3.4 Kết luận chương 54 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN ƯỚC LƯỢNG BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP KHU DÂN CƯ PHÚ AN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU 55 4.1 Đánh giá độ lún tức thời ổn định chấm dứt trình cố kết 55 4.2 Đánh giá độ lún độ lún lệch theo thời gian 58 4.3 Một số nhận xét kết tính tốn sở toán cố kết hai chiều 61 4.4 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC LÝ LỊCH TRÍCH NGANG -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Thành phố Cần Thơ nằm trung tâm Đồng Sông Cửu Long hạ lưu châu thổ Sông Hậu, ảnh hưởng triều cường hàng năm, nước ngập từ 0,5m đến 1,0m Đặc biệt, có phần tiếp giáp với vùng ngập sâu khu tứ giác Long Xuyên, mức độ ngập sâu lũ từ 1m đến 2m Thực chủ trương Chính phủ, địa bàn thành phố Cần Thơ tiến hành xây dựng cụm, tuyến dân cư Đây khu đất tôn cao với hệ thống sở hạ tầng tương đối hồn chỉnh (đường giao thơng, hệ thống cấp nước, cấp điện,…) Vật liệu san lấp chủ yếu cát mịn lẫn cát phương pháp xáng thổi Đất khu vực chủ yếu bùn sét trạng thái nhão Dưới tác dụng tải trọng khối đất san lấp, đất yếu bên bị biến dạng Do vậy, để đánh giá mức độ ổn định đảm bảo điều kiện làm việc lâu dài công trình, việc ước lượng độ lún đất yếu cơng trình đất đắp vấn đề cấp thiết địa phương Đối với cơng trình đắp đất yếu, việc ước lượng độ lún theo thời gian đóng vai trị quan trọng Hầu hết cơng trình đất đắp thực tế, sau thời gian san lấp sử dụng, trình cố kết thấm, cơng trình bị lún theo thời gian Cùng với đất bên dưới, cơng trình sở hạ tầng (đường giao thơng nội bộ, hệ thống cấp nước,…) bị biến dạng theo thời gian Trong đa số trường hợp, độ lún không đồng phạm vị tồn khu vực san lấp dẫn đến phá hoại điều kiện làm việc cơng trình sở hạ tầng xây dựng Việc sử dụng lý thuyết cố kết thấm cổ điển (bài toán chiều) thường cho kết độ lún theo thời gian xảy đồng toàn khu vực giả thiết san lấp khắp -2- Nhằm mục đích giải vấn đề này, chọn lựa đề tài: “Ước lượng biến dạng đất yếu cơng trình đắp theo thời gian sở toán cố kết thấm hai chiều” Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Tổng hợp số kết nghiên cứu lý thuyết cố kết thấm ước lượng độ lún theo thời gian - Thực lập trình tính tốn độ lún độ lún theo thời gian cho cơng trình đất đắp khu dân cư thực tế địa phương Phương pháp nghiên cứu: kết hợp lý thuyết, lập trình tính tốn áp dụng tốn thực tế cho cơng trình khu dân cư địa phương chọn lựa thực đề tài Hạn chế đề tài: - Việc tính tóan thực sở kết lời giải dạng chuỗi Furier nên có sai số chưa kiểm sốt được, nhiên chấp nhận kết sai số khơng đáng kể - Trong nội dung Luận văn khơng tiến hành tính tốn so sánh với kết tính tốn theo tốn cố kết chiều -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN VÀ ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN Hiện nay, tài liệu học đất tiêu chuẩn phổ biến số phương pháp ước lượng độ lún khác Trong chương tổng hợp số phương pháp ước lượng độ lún thường sử dụng tính tốn thiết kế móng 1.1 Phương pháp xác định độ lún cố kết sơ cấp 1.1.1 Phương pháp sở lý thuyết biến dạng đàn hồi Do đất vật thể hoàn toàn đàn hồi, biến dạng đàn hồi cịn có biến dạng dẻo, lý thuyết đàn hồi áp dụng rộng rãi có hiệu mơi trường đất tải trọng cơng trình tác dụng lên đất không gây vùng biến dạng dẻo lớn Vấn đề nhiều nhà khoa học giới xác minh thực nghiệm phòng ngồi trường Do đó, tính tốn trị số độ lún cố kết sơ cấp trực tiếp sử dụng thành đạt lý thuyết đàn hồi Tuy nhiên, để xét đến đặc tính đất, tức có kể đến biến dạng dẻo đất, tất biểu thức có chứa giá trị số module đàn hồi E’ thay trị số module biến dạng tổng quát E0 Khi đó, sở tính tốn lý thuyết đàn hồi Độ lún cố kết sơ cấp đất có chiều dày vơ hạn Khi đất có chiều dày vơ hạn, độ lún điểm mặt đất (z=0) nằm cách điểm đặt tải trọng tập trung P đoạn R xác định theo biểu thức J.Boussinesq [1] S ( x , y ,o ) P(1 − ν ' ) = πE R (1.1.1) Trong đó: S ( x , y ,o ) - độ lún điểm mặt đất có tọa độ x,y ν ’- hệ số Poisson Trường hợp tải trọng phân bố có cường độ p (ξ ,η ) diện tích F (hình 1.1.1) trị số độ lún điểm nằm mặt đất, dựa vào biểu thức sau: - 55 - CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN ƯỚC LƯỢNG BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP KHU DÂN CƯ PHÚ AN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU 4.1 Đánh giá độ lún tức thời ổn định chấm dứt trình cố kết thấm Theo kết khảo sát địa chất cơng trình [10], khu vực có lớp đất yếu bề mặt Đó đất sét bão hịa nước, trạng thái nhão, có khả chịu tải thấp nhạy cảm với biến dạng Dưới tác dụng tải trọng san lấp, đất bị biến dạng từ thời điểm ban đầu Độ lún ban đầu xảy phần biến dạng thể tích đất, phần chuyển vị ngang đất Theo số kết nghiên cứu thí nghiệm tính tốn lý thuyết, nước lỗ rỗng đất điều kiện tự nhiên, độ sâu phạm vi 30m trở lại chứa hàm lượng khí dạng bọt, liên kết hay hút bám Dưới tác dụng áp lực nén, chúng bị nén ép thể tích giảm đáng kể Sự biến dạng thể tích khí nước lỗ rỗng làm cho đất bị lún tức thời phần ứng suất truyền vào cốt đất Với đặc trưng biến dạng tổng thể xét độ lún đất chuyển vị ngang vùng chân mái taluy, độ lún ban đầu đất yếu vị trí bề mặt tự nhiên xác định biết thành phần ứng suất Kết tính tốn thể hình 4.1.1 Ở thấy rằng, độ lún lớn thời điểm ban đầu không định nằm vùng tâm diện san lấp ứng suất theo phương đứng có giá trị lớn Nếu tính tốn độ lún theo giá trị ứng suất theo phương thẳng đứng σz kết ln cho độ lún điểm lớn nhất, điều khơng phù hợp với thực tế Thực vậy, biến dạng thể tích nén ép thời điểm ban đầu có giá trị khơng đáng kể tồn độ lún ban đầu Trong trường hợp này, độ lún trượt ngang đất chân taluy chiếm phần lớn Tương ứng, độ lún phạm vi vùng cung trượt có giá trị lớn Kết tính tốn có xét đến chuyển vị ngang đất cho thấy độ lún tâm diện san lấp có giá trị 7cm, độ lún lớn có - 56 - giá trị 7,4cm xảy vị trí cách tâm diện san lấp khoảng 13m, nhìn chung phạm vi từ 12-14m -0.2 0.0 0.2 Độ lún (m) 0.4 0.6 Lún tức thời 0.8 Lún ổn định 1.0 1.2 1.4 1.6 -50 -30 -10 10 30 50 Khoảng cách (m) Hình 4.1.1 Độ lún mặt san lấp thời điểm ban đầu đạt ổn định Từ hình 4.1.1 thấy vùng chân mái taluy thời điểm ban đầu đất có xu hướng bị trồi lên Điểm trồi lên chí cịn nằm phạm vi mái dốc, cách mép biên 2m (cách tâm diện san lấp 28m) Mức độ trồi lên đất yếu lớn điểm cách mép biên từ - 7m Đặc điểm giá trị chuyển vị ngang đất chân mái taluy thể hình 4.1.2 - 57 - Chuyển vị ngang (m) -0.5 0.5 1.5 Độ sâu (m) 10 11 12 13 14 15 16 Hình 4.1.2 Biểu đồ chuyển vị đất theo phương ngang chân mái tương ứng với độ lún tức thời ổn định Có thể thấy rằng, đặc điểm phân bố độ lún ban đầu phạm vi diện san lấp phụ thuộc diện tích diện san lấp, đặc điểm biến dạng đất nền, phạm vi vùng ảnh hưởng yếu tố khác Có thể nói độ lún lớn bề mặt nằm vùng lân cận giao điểm (giao tuyến) cung trượt nguy hiểm bề mặt - 58 - đất tự nhiên Việc tính toán phần mềm sở phương pháp phần tử hữu hạn cho kết tương tự [7] Sử dụng đặc trưng thoát nước đất cho phép xác định độ lún ổn định đất chấm dứt trình cố kết thấm Độ lún vị trí bề mặt đất tự nhiên thể hình 4.1.1 Trong trường hợp này, độ lún tâm diện san lấp có giá trị lớn ứng suất tác dụng vùng trung tâm có giá trị lớn Độ lún ổn định cuối (độ lún cố kết sơ cấp) vị trí tâm khối san lấp có giá trị 1,495m Tỷ lệ độ lún tức thời ổn định tính 5% tâm diện san lấp đến 5,5% điểm cách tâm diện san lấp khoảng 13m Theo kết tổng hợp số nhà nghiên cứu [5,13] giá trị dao động phạm vi 10-20% cơng trình san lấp đất yếu bão hoà nước Tuy nhiên, kết tính tốn từ tốn hồn tồn hợp lý diện tích san lấp lớn chiều cao san lấp không đáng kể 4.2 Đánh giá độ lún độ lún lệch theo thời gian Độ lún theo thời gian đất yếu thường xác định sở lý thuyết cố kết thấm Theo thời gian, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán đến giá trị ổn định, ứng suất hữu hiệu gia tăng theo mức độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư Dưới tác dụng ứng suất hữu hiệu gia tăng, độ lún đất bão hòa tăng theo Theo lý thuyết cố kết thấm Terzaghi, sau gia tải tức thời, toàn ứng suất tải trọng truyền lên áp lực nước lỗ rỗng gây áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ban đầu có giá trị giá trị ứng suất tải trọng Trong trường hợp việc tính tốn độ lún sử dụng giá trị ứng suất theo phương đứng σz độ lún ban đầu xem khơng có, giá trị ứng suất hữu hiệu có giá trị khơng Do nước lỗ rỗng chịu tác dụng áp lực nén đẳng hướng (ứng suất lệch ứng suất tiếp không tác dụng lên nước lỗ rỗng), nên để xác định phân bố áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ban đầu cần thiết phải xác định giá trị ứng suất nén đẳng hướng Khi xác định thành phần ứng suất điểm giá trị ứng - 59 - suất nén đẳng hướng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ban đầu hồn tồn xác định (hình 4.2.1) Để xác định độ lún theo thời gian, sử dụng toán thấm cố kết hai chiều (bài toán phẳng) Lời giải tốn trình dang chuỗi Furrier với điều kiện biên thoát nước khác có xét đến khác biệt giá trị hệ số thấm theo phương đứng phương ngang Để đơn giản việc tính tốn, giá trị áp lực nước lỗ rỗng thặng dư thời điểm khác tính cho điểm đại diện tâm đất san lấp Theo kết khảo sát địa chất cơng trình [10], bên lớp đất yếu lớp sét trạng thái dẻo cứng - nửa cứng xem không thấm, nước thoát theo phương thẳng đứng lên theo phương ngang đến phạm vi mà khơng có gia tăng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư uo Hình 4.2.1 Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ban đầu đất yếu bão hòa nước - 60 - Sau xảy độ lún tức thời, nén ép nước lỗ rỗng đất bị trượt ngang, khoảng thời gian ngắn hạn ban đầu độ lún phát triển không đáng kể Do việc xét tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng điểm tâm nên thời gian tiêu tán xảy chậm so với việc chọn điểm gần mặt đất Độ lún bắt đầu phát triển nước bắt đầu thoát áp lực nước lỗ rỗng thặng dư bắt đầu tiêu tán Đối với cơng trình san lấp đất yếu không sử dụng biện pháp xử lý, lún tượng không tránh khỏi xây dựng công trình Tuy nhiên, để đánh giá điều kiện sử dụng cơng trình, vấn đề cần quan tâm độ lún lệch vị trí phạm vi cơng trình Để đánh giá độ lún lệch mức độ thay đổi chúng theo thời gian, cần thiết xác định độ lún vị trí khác thời điểm khác Ở hình 4.2.2 thể độ lún theo thời gian điểm vùng tâm diện san lấp điểm vùng biên góc mái taluy Thời gian (ngày đêm) Đ ộ lú n (m ) 10 100 1000 10000 100000 1000000 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 Ở tâm Ở biên Hình 4.2.2 Độ lún theo thời gian vị trí khác - 61 - Thời gian (ngày đêm) 10 100 1000 10000 100000 1000000 Đ ộ lú n (m ) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Hình 4.2.3 Độ lún lệch theo thời gian Từ kết tính tốn thể hình 4.2.2 thấy độ lún lệch (giữa điểm tâm điểm vùng biên) thời gian ban đầu có giá trị khơng đáng kể phát triển chậm Ở thời điểm trình cố kết bắt đầu diễn mạnh mẽ giá trị độ lún lệch tăng theo Độ lún lệch đạt giá trị lớn đất đạt độ lún ổn định Giá trị độ lún lệch theo thời gian thể hình 4.2.3 4.3 Một số nhận xét kết tính tốn sở toán cố kết hai chiều - Bài toán cố kết thấm hai chiều cho phép xét giá trị hệ số thấm theo phương đứng phương ngang Giá trị hệ số thấm theo phương đứng chọn lựa từ kết thí nghiện nén cố kết hay thí nghiệm thấm Đối với loại trầm tích điều kiện nguồn gốc hình thành nên có cấu tạo lớp đặc trưng, hệ số thấm theo phương ngang thường có giá trị lớn Kết tính tốn cho thấy hệ số thấm theo phương ngang có giá trị lần lớn hệ số thấm theo phương đứng kx = 5kz, kết thời gian cố kết rút ngắn so với trường hợp kx= kz Kết tính tốn thể hình 4.3.1 - 62 - thời gian (ngày đêm) 10 100 1000 10000 100000 1000000 0.00 0.25 đ ộ lú n (m ) 0.50 kx/kz=1 kx/kz=10 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 Hình 4.3.1 Độ lún cố kết theo thời gian tâm diện san lấp với hệ số thấm kx= kz kx= 5kz - Khu vực Đồng sông Cửu Long có nhiều kênh rạch cấu tạo địa chất phức tạp Bề dày lớp đất yếu khác theo vị trí, khu vực gần sơng thường có bề dày lớp đất yếu lớn, khu vực xa sơng lớp đất yếu có bề dày bé Bài tốn cụ thể áp dụng (cho cơng trình san lấp khu dân cư phú An) có bề dày lớp đất yếu 16m Một số khu dân cư huyện như: Phong Điền, Cờ Đỏ, Trà Nóc nằm khu vực có bề dày lớp đất yếu nhỏ hơn, khoảng từ 10-12m Kết tính tốn cho thấy với bề dày lớp đất yếu mỏng hơn, độ lún giảm đáng kể thời gian cố kết ngắn - 63 - thời gian (ngày đêm) 10 100 1000 10000 100000 1000000 0.00 đ ộ lú n (m ) 0.25 0.50 h=10m h=16m 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 Hình 4.3.2 Quan hệ độ lún cố kết theo thời gian tâm diện san lấp với bề dày lớp đất khác 4.4 Kết luận chương Kết tính tốn tổng kết việc ước lượng độ lún đất yếu cơng trình san lấp theo thời gian cho khu dân cư Phú An cho phép rút kết luận sau: - Độ lún tức thời sau san lấp cơng trình đạt giá trị xấp xỉ 5% so với độ lún ổn định sau chấm dứt cố kết thấm - Độ lún lớn tức thời không nằm tâm diện chịu tải mà nằm gần vùng biên (trường hợp cụ thể cách tâm phạm vi từ 12-14m) - Độ lún lệch vị trí khác đất yếu cơng trình đắp thay đổi theo thời gian đạt giá trị lớn sau đạt ổn định - Sự khác biệt hệ số thấm theo theo phương đứng phương ngang ảnh hưởng lên kết tính tốn độ lún theo thời gian, giá trị hệ số thấm ngang lớn hệ số thấm đứng, thời gian đạt ổn định rút ngắn đáng kể (trong toán giảm từ 300.000 ngày đêm xuống 200.000 ngày đêm kx = 5kz) - 64 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Kết tổng hợp điều kiện địa chất công trình, thiết lập chương trình tính tốn độ lún theo thời gian cho đất yếu cơng trình san lấp cho khu dân cư Cần Thơ sở toán thấm cố kết hai chiều cho phép rút kết luận sau: Độ lún tức thời điều kiện san lấp diện lớn chiếm đến 5% so với độ lún cố kết sơ cấp Độ lún tức thời lớn không nằm tâm diện chịu tải mà nằm gần vùng biên (trường hợp cụ thể cách tâm phạm vi từ 12-14m) Độ lún lệch vị trí khác đất yếu cơng trình đắp thay đổi theo thời gian đạt giá trị lớn sau đạt ổn định Độ lún lệch thay đổi không đáng kể khoảng thời gian 20.000 ngày đêm (xấp xỉ 55 năm) đảm bảo điều kiện làm việc ổn định công trình Sự khác biệt hệ số thấm theo theo phương đứng phương ngang ảnh hưởng lên kết tính tốn độ lún theo thời gian, giá trị hệ số thấm ngang lớn hệ số thấm đứng, thời gian đạt lún ổn định rút ngắn (trong tốn giảm từ 300.000 ngày đêm xuống cịn 200.000 ngày đêm kx = 5kz) Độ lún đất không phụ thuộc vào ứng suất theo phương đứng σz mà phụ thuộc vào thành phần ứng suất khác, có ứng suất theo phương ngang σx Module biến dạng tức thời (ngắn hạn) có giá trị lớn module biến dạng điều kiện thoát nước (Eu = 2770 KN/m2 > E = 512,4 KN/m2), hệ số Poisson điều kiện không nước có giá trị lớn hệ số Poisson điều kiện thoát nước (νtot = 0,456 > ν = 0,3) Từ cơng thức tính tốn định độ lún tức thời ổn định cuối cùng, độ lún theo thời gian phụ thuộc độ lún phát triển theo thời gian, giá trị S(t) = [S(∞) – S(0)].Ut(t) khác với cách tính trước là: S(t) = U(t) S(∞) Việc sử dụng phương pháp phân chia tải trọng hình thang cân thành bậc cho phép xác định nhanh thành phần ứng suất toán phẳng Phương - 65 - pháp tỏ thuận tiện tiến hành tính tốn số tốn cho cơng trình đất đắp Kết tính tốn cho thấy với số bậc từ 100 trở lên sai số không đáng kể KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu tính tốn độ lún đất yếu cơng trình san lấp cho phép nêu số kiến nghị sau: Khi tính cơng trình san lấp đất yếu cần thiết dự tính độ lún tức thời để có sở cho việc tính bù lún Việc ước lượng giá trị độ lún độ lún lệch theo thời gian cho phép đánh giá điều kiện sử dụng cơng trình Trong trường hợp giá trị độ lún lệch khơng đáng kể sử dụng cơng tình mà khơng thiết phải tiến hành biện pháp xử lý - 66 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quỳ, Cơ học đất, NXB đại học Trung học chuyên nghiệp, 1977 [2] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004 [3] Nguyễn Quang Chiêu, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1994 [4] Trần Quang Hộ, Cơng trình đất yếu, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004 [5] Bùi Trường Sơn, Biến dạng tức thời lâu dài đất sét bão hịa nước, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Tạp chí số năm 2006, trang 17-24 [6] Bùi Trường Sơn, Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng ban đầu cố kết thấm, Tuyển tập kết khoa học công nghệ 2006 - 2007, NXB Nông nghiệp, trang 644-650 [7] Bùi Trường Sơn, Nguyễn Trùng Dương: Ổn định lâu dài đất yếu bão hịa nước cơng trình san lấp khu vực Thành phố Hồ Chí Minh Đồng Bằng Sơng Cửu Long sở mơ hình Camclay, Tạp chí Địa kỹ thuật, số năm 2007, trang 25-30 [8] Nguyễn Văn Thơ, Trần Thị Thanh: Xây dựng đê đập, đắp tuyến dân cư đất yếu Đồng Sông Cửu Long, NXB Nông Nghiệp, 2002 [9] Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư Địa kỹ thuật, NXB Xây dựng, 2004 [10] Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình Khu dân cư Phú An thuộc khu Đô thị Nam Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ, Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng ACI Cần Thơ, 2006 - 67 - [11] N.A Xưtôvich: Cơ học đất, NXB Nông nghiệp Hà nội, 1987 [12] Braja M.Das, Advanced Soil Mechanics, 2nd Edition, California State University, Sacramento [13] Serge Leroueil, Jean-Pierre Magnan, Francois Tavenas: Embankments on soft clays, Ellis Horwood Limited, 1990 – 329p [14] Z.G Ter-Martirosyan and C.S Bui, Stress-strain state of weak saturated clay beds of embankments, Soil mechanics and Foundation Engineering, Vol 42, No 5, 2005, p.153-159 [15] R.Whitlow, Basic Soil Mechanics, Mc Graw-hill, 1995 [16] ZHUANG Ying-chun, XIE Kang-he, LI XI-bin, Nonlinear analysis of consolidation with variable compressibility and permeability, p.181-187 PHỤ LỤC TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN : Nam Họ tên : NGUYỄN CÔNG SƠN Phái Sinh ngày: : 26 tháng 02 năm 1970 Nơi sinh : Bến Tre Địa liên lạc : 54/12 Hùng Vương, quận Ninh Kiều- Thành phố Cần Thơ Nơi công tác : Sở xây dựng Cần Thơ Điện thoại : 0903967988 – 071.0.810318 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1990 – 1995 : Sinh viên Trường Đại Học Cần Thơ 2004 – 2007 : Học viên Cao học khóa 17, Ngành Địa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 1995 nay: Công tác Sở Xây dựng Thành phố Cần Thơ ... YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP THEO THỜI GIAN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU II NHIỆM VỤ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: Tổng hợp số kết nghiên cứu lý thuyết cố kết thấm hai chiều ước lượng độ lún đất theo. .. tài: ? ?Ước lượng biến dạng đất yếu cơng trình đắp theo thời gian sở toán cố kết thấm hai chiều? ?? Nhiệm vụ đề tài bao gồm: - Tổng hợp số kết nghiên cứu lý thuyết cố kết thấm ước lượng độ lún theo thời. .. 50 3.4 Kết luận chương 54 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TỐN ƯỚC LƯỢNG BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH ĐẮP KHU DÂN CƯ PHÚ AN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẤM HAI CHIỀU