Nghiên cứu tường quan giữa tỉ số nén thứ cấp và chỉ số nén sơ cấp theo chỉ tiêu vật lý của đất dính khu vực đồng bằng sông cửu long và áp dụng vào tính lún công trình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA —&– ĐÀO NGỌC QUYỀN NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP VÀ CHỈ SỐ NÉN SƠ CẤP THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT DÍNH KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ÁP DỤNG VÀO TÍNH LÚN CÔNG TRÌNH Chuyên nghành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã nghành : 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Cán hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS TRẦN THỊ THANH Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM VÀ BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày …… , tháng………,năm 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: ĐÀO NGỌC QUYỀN PHÁI: NAM NGÀY THÁNG NĂM SINH: 11/7/1981 NƠI SINH: QUẢNG TRỊ CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ NGÀNH: 60 58 60 KHÓA: 2005 MÃ SỐ HV : 00905235 I/ TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP VÀ CHỈ SỐ NÉN SƠ CẤP THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT DÍNH KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ÁP DỤNG VÀO TÍNH LÚN CÔNG TRÌNH II/ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN ÁN : 1/ NHIỆM VU Ï: Bằng thí nghiệm phòng kết hợp với lý thuyết tính lún nghiên cứu tương quan số nén thứ cấp (Cα) số nén sơ cấp (Cc) theo tiêu vật lý đất dính khu vực đồng sông Cửu Long áp dụng vào tính lún công trình 2/ NỘI DUNG LUẬN ÁN : Mở đầu: Tính cấp thiết mục tiêu đề tài nghiên cứu PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1: Tổng quan phương pháp tính lún, vai trò số nén sơ cấp (Cc ) số nén thứ cấp (Cα) tính lún công trình PHẦN II : NGHIÊN CỨU CHUYÊN SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Đặc điểm địa chất công trình Đồng sông Cửu Long Chương 3: Thí nghiệm, thu thập số liệu thực tế nghiên cứu tương quan Cc, Cα với tính chất vật lý đất vùng đồng sông Cửu Long Chương 4: Áp dụng kết đạt vào tính lún cho số công trình thực tế đưa vào sử dụng đồng sông Cửu Long PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các nhận xét, kết luận kiến nghị PHẦN IV : PHỤ LỤC PHẦN V : THAM KHẢO III/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/02/2007 IV/ NGÀY HOÀN THÀNH : 06/11/2007 V/ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: 1/ GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ 2/ PGS.TS TRẦN THỊ THANH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS TRẦN THỊ THANH CN BỘ MÔN TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận án Cao học Hội đồng Chuyên ngành thông qua TP HCM, ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU HỌC tháng năm 2007 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN ««« Để hoàn thành luận văn này, cố gắng thân nhờ động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy, cô giáo, quan, gia đình bạn bè Học viên xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến thầy GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ cô PGS TS TRẦN THỊ THANH người trực tiếp hướng dẫn khoa học, tận tình giúp đỡ hướng dẫn học viên suốt trình thực luận văn Học viên xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ Môn Địa Kỹ Thuật, Trường ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho học viên suốt khóa học Học viên xin gởi lời cảm ơn đến Phòng đào tạo sau đại học – Trường ĐH Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Trường CĐ Giao Thông Vận Tải III (là nơi học viên công tác) tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hoàn thành khóa học Cuối cùng, xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, tạo điều kiện vật chất tinh thần suốt trình học thực luận văn thạc sỹ Với khả hiểu biết có hạn, chắn không tránh sai lầm định, mong Thầy Cô đọc giả thông cảm dẫn để hoàn thiện vốn kiến thức Trân trọng kính chào! Đào Ngọc Quyền TÓM TẮT NỘI DUNG Khi tính lún công trình, ta cần sử dụng số nén sơ cấp (trong giai đoạn cố kết thấm, Cc), số nén lại (Cr) số nén thứ cấp (trong giai đoạn cố kết từ biến, Cα) Các tiêu xác định thí nghiệm nén cố kết thiết bị nén đơn không nở hông cấp áp lực nén P khác theo phương pháp Casagrande Trên sở số liệu thí nghiệm nén cố kết tiêu vật lý đặc trưng đất dính Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL), tác giả tính toán xác định số nén cố kết thấm, số nén lại số nén thứ cấp Sử dụng phương pháp thống kê tuyến tính phân tích hồi quy, thiết lập tương quan Cc, Cr, Cα theo tiêu vật lý chủ yếu hệ số rỗng ban đầu (eo), độ ẩm tự nhiên (W), giới hạn dẻo (Wp), giới hạn chảy (WL), dung trọng tự nhiên (γw), dung trọng khô (γc), độ sệt (B) đất ĐBSCL Đồng thời, thiết lập tương quan Cr, Cα theo Cc Các biểu thức thực nghiệm giúp cho người thiết kế phán đoán số Cc, Cr, Cα kiểm tra lại kết thí nghiệm Bên cạnh tác giả nghiên cứu quy luật biến đổi ứng suất tiền cố kết (σp) tỷ số cố kết (OCR) theo độ sâu Từ đó, xác định vùng đất sét cố kết cố kết bình thường, giúp cho việc tính lún xác hợp lý Từ kết nghiên cứu được, tác tác giả áp dụng tính toán độ lún ổn định cho công trình thực tế xây dựng đưa vào khai thác, so sánh với độ lún thực tế quan trắc công trình đạt đến độ lún ổn định ABSTRACT When we calculate the compresse of foundation, it’s necessary to use compression index (Cc), recompression index (Cr) and secondary compression index (Cα) These parameters are determined by oedometer tests under various pressure levels by Casagrande method On the basic of oedometer test figures and essential index properties of clay in MeKong Delta The author determined compression index, recompression index and secondary compression index By means of linear statistics and regression analysis method, the author established the correlation between Cc, Cr and Cα from primary physical indexes such as void ratio (eo), moisture content (W), plastic limit (Wp), liquid limit (WL), wet density (γw), dry density (γc) and relative consistency (B) of foundation soil in the MeKong Delta Experimental formulas help designers to decide the value of parameters: Cc, Cr, Cα or check their experiment results In addition, the author also researched the rules of changing of maximum consolidation pressure effect (σ’p) and overconsolidation ratio (OCR) along the depth, and consequently the zone of overconsolidated clay or consolidated clay were determined in order to calculate the consolidation of the settlement more accurately and suitably From the results of the research, the author applied to calculate the consolidation settlement of existing constructions and compared with the real consolidation settlement obtained by observation until contructions get stable settlement MỤC LỤC MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU II TÍNH CẤP THIẾT VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2 Phương pháp nghiên cứu 3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu hạn chế đề tài 4 Ý nghóa khoa học thực tiễn Chương 1- TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN, VAI TRÒ CỦA CHỈ SỐ NÉN (Cc) VÀ CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP (Cα) TRONG TÍNH LÚN NỀN CÔNG TRÌNH 1.1 CÁC ĐẶC TRƯNG BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT 1.1.1 Biến dạng đàn hồi dẻo 1.1.2 Đặc trưng biến dạng trình cố kết thấm 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN THƯỜNG DÙNG HIỆN NAY 1.2.1 Lún tức thời hay lún không thoát nước 1.2.2 Tính độ lún cố keát 1.2.2.1 Quá trình cố kết đất 1.2.2.2 Tính độ lún dựa vào đường cong hệ số rỗng ứng suất hiệu (e - σ’) thí nghiệm nén nhanh thí nghiệm cố kết 11 1.2.2.3 Công thức tính lún theo đường quan hệ e - logσ’ thí nghiệm cố kết chiều 12 1.2.3 Phương pháp tính độ lún cố kết theo thời gian 14 1.2.3.1 Độ lún nén cố kết sơ cấp đất theo thời gian 14 1.2.3.2 Độ lún nén thứ cấp đất 16 1.2.4 Một số phương pháp tính lún khác 16 1.2.4.1 Tính độ lún theo mô đun lún, giai đoạn cố kết thấm (ewp), giai đoạn lún từ biến (eηp) (Phương pháp Nguyễn Văn Thơ Nguyễn Việt Tuấn đề nghị năm 2006) 17 1.2.4.2 Dự tính độ lún đất dính theo hệ số nhớt động (ηt) đất (Phương pháp giáo sư N.N.Maxlov đề nghị [16]) 17 1.2.4.3 Tính lún tức thời lâu dài sở thông số đất (Theo đề nghị Bùi Trường Sơn, [7]) 18 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NÉN (Cc), CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP (Cα) 20 1.3.1 Tỷ số cố kết (OCR) cách xác định 20 1.3.2 Chỉ số nén (Cc), số nén lại (Cr) cách xác định 22 1.3.2.1 Chỉ số nén, số nén lại 22 1.3.2.2 Thí nghiệm xác định số nén (Cc), số nén lại (Cr) 24 1.3.3 Chỉ số nén thứ cấp (Cα) cách xác định 25 1.3.3.1 Chỉ số nén thứ cấp (Cα) 26 1.3.3.2 Thí nghiệm xác định số nén thứ cấp (Cα) 26 1.4 YÙ NGHĨA CỦA CHỈ SỐ NÉN (Cc) VÀ CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP (Cα) VỚI TÍNH LÚN CÔNG TRÌNH 27 1.5 NHỮNG NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ NÉN (Cc) VÀ CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP (Cα) THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT NỀN 28 1.5.1 Các nghiên cứu tác giả giới 28 1.5.1.1 Một số tương quan thực nghiệm xác định số nén Cc 30 1.5.1.2 Một số tương quan thực nghiệm xác định Cα 30 1.5.2 Một số nghiên cứu ôû Vieät Nam 31 1.5.3 Những tồn nghiên cứu trước 32 Chương - ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 34 2.1 Giới thiệu khái quát nguồn gốc hình thành phân bố địa chất 34 2.1.1 Sự phân bố địa chất theo chiều sâu 34 2.1.2 Sự phân bố địa chất theo khu vực 36 2.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT DÍNH Ở ĐBSCL 41 2.3 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT THÀNH PHẦN THẠCH HỌC 46 2.3.1 Mặt cắt địa chất: 46 2.3.2 Thaønh phần thạch học 47 Chương - THÍ NGHIỆM, THU THẬP SỐ LIỆU THỰC TẾ, NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN Cc, Cα VỚI CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT NỀN Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 48 3.1 CÁC LOẠI ĐẤT ĐƯC SỬ DỤNG ĐỂ THÍ NGHIỆM 48 3.2 SỰ CẦN THIẾT VÀ CƠ SỞ LÝ LUẬN THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN 49 3.2.1 Sự cần thiết để thiết lập tương quan 49 3.2.2 Cơ sở chọn tổ hợp thống keâ 50 3.2.3 Liên hệ tương quan Cc eo, W, B,Cc = f(eo,W, B) 51 3.2.3.1 Cơ sở lý luận 51 3.2.3.2 Chọn hàm hoài quy 51 3.2.4 Liên hệ tương quan Cα vaø B, Cα = f(B) 51 3.2.4.1 Cơ sở lý luận 51 3.2.4.2 Chọn hàm hồi quy 51 3.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ XÁC LẬP SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ SỐ NÉN VỚI CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT DỰA VÀO CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 52 3.3.1 Các loại sai số thường gặp phòng thí nghiệm 52 3.3.2 Cơ sở lý thuyết tương quan 53 3.3.2.1 Tương quan cặp 53 3.3.2.2 Cách nhận xét trực quan phụ thuộc tương quan đồ thị phân bố 54 3.3.2.3 Phương trình hồi quy 55 3.3.2.4 Đánh giá hàm hồi quy 58 3.3.3 Xây dựng công thức thực nghiệm phương pháp bình phương cực tiểu 60 3.3.3.1 Đặt vấn đề 60 3.3.3.2 Phương pháp bình phương cực tiểu 61 3.3.4 Phương pháp tuyến tính hóa hàm phi tuyến 62 3.4 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH Cc VÀ Cα 3.4.1 Phương pháp thí nghiệm xác định tiêu lý đất 63 3.4.1.1 Phương pháp lấy, bao gói vận chuyển mẫu (Theo TCVN 2683-1991) 63 3.4.1.2 Xác định thành phần hạt thí nghiệm rây sàng 63 3.4.1.3 Xác định thành phần hạt tỷ trọng kế (hydrometer) 64 3.4.1.4 Xác định trọng lượng riêng đất 64 3.4.1.5 Xác định độ ẩm độ hút ẩm đất 64 3.4.1.6 Xác định tỷ trọng đất 64 3.4.1.7 Xaùc định giới hạn dẻo giới hạn chảy 64 3.4.1.8 Thí nghiệm nén cố keát 65 3.4.2 Phương pháp nghiên cứu xác định tương quan số nén (Cc) số nén thứ cấp (Cα) với tiêu lý 69 3.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT LẬP SỰ TƯƠNG QUAN 71 3.5.1 Các loại đất dùng thí nghiệm để thống kê 71 3.5.2 Thiết lập tương quan số nén (Cc) theo tiêu vật lý đất 71 ... TÀI : NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP VÀ CHỈ SỐ NÉN SƠ CẤP THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT DÍNH KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ÁP DỤNG VÀO TÍNH LÚN CÔNG TRÌNH II/ NHIỆM VỤ VÀ NỘI... nghiệm tính số nén số nén thứ cấp cho đất dính ĐBSCL Đề tài nghiên cứu mang tên là: “NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ NÉN THỨ CẤP VÀ CHỈ SỐ NÉN SƠ CẤP THEO CHỈ TIÊU VẬT LÝ CỦA ĐẤT DÍNH KHU VỰC ĐỒNG... Ï: Bằng thí nghiệm phòng kết hợp với lý thuyết tính lún nghiên cứu tương quan số nén thứ cấp (Cα) số nén sơ cấp (Cc) theo tiêu vật lý đất dính khu vực đồng sông Cửu Long áp dụng vào tính lún công