Nghiên cứu ổn định và biến dạng của hệ tường cọc bản bảo vệ nhà dân dụng từ 3 đến 5 tầng ở ven sông trong điều kiện đất yếu và lũ lụt ở đồng bằng sông cửu long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** VŨ NAM HẢI ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG TỪ ĐẾN TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mà SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2004 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 LÊ BÁ LƯƠNG Cán hướng dẫn khoa học 2: TS DƯƠNG HỒNG THẨM Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận Văn Thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 12 năm 2004 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ……………………………………………………………………… CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc …………………………………………… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: VŨ NAM HẢI NGÀY THÁNG NĂM SINH: 10 – 10 - 1976 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU PHÁI: NAM NƠI SINH: NGHỆ TĨNH Mà SỐ: 31.10.02 I/-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG TỪ ĐẾN TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng hệ tường cọc bảo vệ nhà dân dụng từ đến tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương : Nghiên cứu tổng quan công trình tường cọc đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương : Nghiên cứu đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 3: Cấu tạo tường cọc bảo vệ nhà – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định cho công trình tường cọc bảo vệ nhà – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL Chương 5: Nghiên cứu tính toán biến dạng cho cộng trình tường cọc bảo vệ nhà – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL Chương 6: Ứng dụng kết nghiên cứu để tính toán tường cọc thực tế bảo vệ nhà tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL PHẦN III: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương : Các nhận xét, kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ V.HỌ VÀ TÊN THẦY HƯỚNG DẪN THẦY HƯỚNG DẪN GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG : : : 30/11/2004 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG THẦY HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH TS DƯƠNG HỒNG THẨM GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TRƯỞNG BỘ MÔN Th S VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2003 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn 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 Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô truyền đạt kiến thức hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn:GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG, GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ, TS CHÂU NGỌC ẨN, TS CAO VĂN TRIỆU, PGS.TS TRẦN THỊ THANH, TS LÊ BÁ KHÁNH, TS DƯƠNG HỒNG THẨM Xin chân thành biết ơn GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC LÊ BÁ LƯƠNG, người hứơng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ, dẫn cặn kẽ thời gian làm luận văn, giúp em bước đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học 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 Địa Cơ Nền Móng Công Trình Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban Giám Đốc Công Ty Tư Vấn – Đầu Tư & Xây Dựng Phương Nam, 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 ]^ TÓM TẮT LUẬN VĂN ]^ Đồng Bằng Sông Cữu Long vùng châu thổ nằm cuối lưu vực sông Mekong với hệ thống sông ngòi chằng chịt, dân cư có đến 50% tập trung sinh sống vùng ven sông Tiền sông Hậu Tuy nhiên, tượng sạt lỡ bờ sông lại thường xuyên xảy vào mùa lũ gây tâm lý ổn định cho người dân khu vực này, người dân sống ven sông Tiền, sông Hậu Hơn nữa, với tốc độ đô thị hoá nhanh nay, việc xây dựng công trình, khu đô thị mà phổ biến công trình dân dụng – tầng ven sông điều tất yếu Trước tình hình đó, việc nghiên cứu, tính toán tìm biện pháp hữu hiệu để chống xói lỡ, bảo vệ công trình ven sông nói chung nhà -5 tầng nói riêng cấp thiết Có nhiều phương pháp để chống sạt lỡ, bảo vệ công trình ven sông Trong đó, phương pháp sử dụng tường cọc xem phương pháp phù hợp an toàn cho vùng ĐBSCL JK SUMMARY OF THESIS ]^ Mêkông Delta is an area being located in the end of the Mêkông Delta and having many interlacing rivers, channel In this area, there is 50% of populartion living along the banks of Tien river, Hau river However, that bank erosion and sliding phenomenon often take places, especially in flood makes the local people, especially people living along the banks of Tien river, Hau river very worried Furthermore, with the fast speed of urbanization, building riverside urban areas which is popular with to floors are indispensable for developping our country Before that, that researching and calculating to find out effective methods to resist erosion and sliding and protect riverside constructions are imperative There are so many methods to resist erosion and sliding, protect riverside buildings Among them, using the sheet pile wall is considered as the most suitable and safe method for Mekong Delta ]^ MUÏC LUÏC Trang Nhiệm vụ Luận Văn Thạc Só Lời cảm ơn Tóm tắt luận văn MỞ ĐẦU Phần I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan công trình tường cọc bảo vệ nhà dân dụng -5 tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 1.1 Nghiên cứu tông quan tường cọc ven sông 1.1.1 Tường cọc thép 1.1.2 Tường cọc bê tông cốt thép 1.2 Một vài cố điển hình ven sông 1.2.1 Sơ lược tình hình xói lở ven sông ĐBSCL 1.2.2 Một vài cố sạt lỡ ven sông 1.2.3 Một vài cố tường cọc ven sông 1.2.2.1 Cảng cá Trần Đề – Sóc trăng 1.2.2.2 Bờ kè Trung Tâm Thuong Mại – Hà Tiên 1.3 Một số dạng công trình tường cọc ven sông đất yếu sử dung nước 1.3.1 Nhà máy nhiệt điện Cần Thơ 1.3.2 Bờ kè Khai Luông - Cần Thơ 1.4 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển 3 7 11 14 14 15 21 21 22 25 Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu đất yếu ven sông ĐBSCL 2.1 Những đặc điểm khí tượng thuỷ văn khu vực ĐBSCL 2.1.1 Những đặc điểm khí tượng khu vực ĐBSCL 2.1.2 Chế độ dòng chảy sông ngòi khu vực ĐBSCL 2.1.3 Những ảnh hưởng bất lợi điều kiện khí tượng thuỷ văn đến việc xây dựng công trình tường cọc ven sông 26 26 28 30 2.2 Những đặc điểm địa hình khu vực ĐBSCL 2.3 Những đặc điểm địa chất công trình khu vực ĐBSCL 2.3.1 Cấu tạo địa chất công trình ĐBSCL 2.3.1.1 Cấu tạo địa tầng ĐBSCL 2.3.1.2 Sự phân bố đất bùn ĐBSCL 2.3.1.3 Sự phân bố đất nhiễm phèn, nhiễm mặn ĐBSCL 2.3.2 Đặc trưng lý dạng đất yếu, đất bùn ven sông ĐBSCL 2.3.2.1 Khái niệm đất yếu 2.3.2.1 Các đặc điểm đất yếu ĐBSCL Đặc điểm chung đất yếu ven sông ĐBSCL Đặc trưng lý đất yếu ven sông ĐBSCL Sự giảm độ bền đất yếu ven sông ĐBSCL 2.4 Hiện tượng xói lở bờ sông ĐBSCL 2.5 Một số mặt cắt địa chất ven sông tiêu biểu ĐBSCL 2.6 Thống kê đặc trưng lý lớp đất bờ sông Tiền, P1, TX Vónh Long 2.7 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển 31 33 34 34 34 35 37 37 38 38 38 41 41 44 45 48 Chương 3: Nghiên cứu vềcấu tạo tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 3.1 Phân loại tường cọc 49 3.2 Tường cọc thép 50 3.2.1 Phạm vi sử dụng, ưu nhược điểm 50 3.2.2 Cấu tạo 52 3.3 Tường cọc BTCT 53 3.3.1 Phạm vi sử dụng 53 3.3.2 Ưu điểm 53 3.3.3 Nhược điểm 53 3.4 Tường cọc BTCT ứng lực trước 54 3.4.1 Thành phần 54 3.4.1.1 Bê tông 54 3.4.1.2 Cốt thép 54 3.4.2 Kết cấu 56 3.4.3 Liên kết cừ BTCT ứng lực trước 56 3.5 Dạng cấu tạo tường cọc BTCT neo 58 3.6 Chọn dạng cấu tạo tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 3.6.1 Một số điểm cần xem xét để lựa chọn cấu tạo hệ tường cọc hợp lý 3.6.1.1 Chiều cao tôn công trình 3.6.1.2 Dạng cấu tạo kết cấu móng công trình mà hệ tường cọc bảo vệ 3.6.1.3 Vị trí tương đối tường cọc công trình 3.6.1.4 nh hưởng mực nước trước sau tường 3.6.1 Lựa chọn dạng cấu tạo tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 3.7 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển 59 59 59 59 61 61 62 64 Chương 4: Nghiên cứu tính toán ổn định hệ tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 4.1 Nghiên cứu phưiơng pháp tính toán áp lực đất tác dụng lên tường cọc 65 4.1.1 Lý thuyết C.A.Coulomb 65 4.1.2 Nghiên cứu tính toán áp lực chủ động đất dính có xét đến điều kiện lũ lụt mưa nhiều 67 4.2 Nghiên cứu tính toán tường cọc neo bảo vệ nhà dân dụng – tầng ĐBSCL 69 4.2.1 Tính toán tường cọc chưa xét đến ảnh hưởng công trình nhà dân dụng – tầng 69 4.2.1.1 Trường hợp tường cọc cắm vào đất cát 69 4.2.1.2 Trường hợp tường cọc cắm vào đất sét 71 4.2.2 Tính toán tường cọc xét đến ảnh hưởng công trình nhà dân dụng – tầng 73 4.2.2.1 Phương pháp giải tích 73 4.2.2.2 Phương pháp PTHH 79 4.3 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán, kiểm tra ổn định hệ tường cọc 79 4.3.1.1 Phương pháp W.Fellenius 82 4.3.1.2 Phương pháp A.N.Bishop 83 4.4 Tóm tắt bước tính toán ổn định 84 4.5 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển 85 Chương 5: Nghiên cứu tính toán biến dạng hệ tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 5.1 Nghiên cứu tính toán biến dạng đất yếu sau tường cọc 86 5.1.1 Tính toán độ lún theo phương đứng đất yếu sau tường 88 5.1.1.1 Xác định chiều sâu vùng hoạt động Ha đất yếu 88 5.1.1.2 Tính độ lún ổn định biến dạng nén chặt giai đoạn cố kết thứ 90 5.1.1.3 Tính độ lún biến dạng nén chặt giai đoạn cố kết thứ hai 97 Biến dạng từ biến ứng suất pháp 98 Biến dạng từ biến ứng suất cắt 102 Tính toán độ chuyển dịch ngang phía sông đất 104 Tính toán độ lún tức thời biến dạng đàn hồi 106 5.2 Xác định độ lún theo thời gian 108 5.2.1 Trường hợp đồng 109 5.2.2 Trường hợp có nhiều lớp 115 5.2.2.1 Phương pháp sai phân 116 5.2.2.2 Phương pháp lớp tương đương 118 5.2 Chọn giải pháp tính toán biến dạng 122 5.3 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển 122 Chương 6: Ứng dụng kết nghiên cứu để tính toán cho công trình bờ sông Tiền, P1, TX Vónh Long 6.1 Xác định tải trọng công trình nhà – tầng truyền xuống 123 6.1.1 Tải trọng công trình nhà tầng truyền xuống 123 6.1.2 Tải trọng công trình nhà tầng truyền xuống 123 6.2 Điều kiện địa chất khu vực xây dựng 123 6.2.1 Đặc điểm địa chất 123 6.2.2 Thống kê đặc trưng lý lớp đất 124 6.3 ứng dụng kết nghiên cứu để tính toán hệ tường cọc bảo vệ vông trình tầng ven sông Tiền, P1, TX Vónh Long 127 A Theo phương pháp giải tích 130 -151- p dụng biểu thức : Si = Σ +Khi σ rZi > σ pi p dụng biểu thức : Si = Σ σ + σ pzi hi cc log Zi σν zi + eoi (đất thiếu cố kết) σ Zi + σ pzi hi cc log σ pZi + eoi ƒ Các thông số áp lực tiền cố kết σ p (hay Pc) số nén cc Lớp : p0 = 0,41 kg/cm2 = 4,1 T/m2 cc = 0,46 Lớp : p0 = 0,74 kg/cm2 = 7,4 T/m2 cc = 0,054 Lập bảng tính lún lớp phân tố : Lớp đất Lớp phân tố Hi (cm) cc , hi + eoi σ zi (T / m ) Si cm (T / m ) σ Zi + σ vZi σ pZi (hoaëcσ vZi ) σ vzi 2 Lớp : 0 0 Cc=0.46 160 18,29 1.915 1.522 3.336 Pc=4.1T/m2) 100 18.29 1.893 1.54 1.824 4.73 e0=1.515 100 18.29 1.84 2.233 1.824 4.774 100 18.29 1.741 2.93 1.596 3.578 100 18.29 1.64 3.62 1.453 2.968 100 18.29 1.518 4.32 1.35 2.384 100 18.29 1.388 5.01 1.277 1.942 100 18.29 1.25 5.708 1.22 1.58 10 100 18.29 1.151 6.403 1.18 1.315 11 100 18.29 1.106 6.93 1.16 1.179 -152- Lớp : 12 100 3.09 1.093 7.63 1.143 1.179 Cc=0.054 13 100 3.09 1.026 8.66 1.119 0.151 Pc=7.4T/m2) e0=0.746 Tổng độ lún ổn định z = 12 m Trong đó, ΣSi = 28,116cm Lớp : S1 = 27,786 cm Lớp 2: S2 = 0,330 cm Ta thấy lớp nhân tố 13 có z = 12m độ lún nhỏ (si = 0,151), xem không ảnh hưởng áp lực nén Tính toán độ lún tức thời: (hay độ lún thông thoát nước) ƒ Theo số kết nghiên cứu đất sét bảo hòa nước, độ lún thời chiếm (10% - 30%) độ lún ổn định ƒ Đối với trường hợp toán trên, đất yếu sau tường bờ kè chịu tác lớp san nền, sử dụng theo quan hệ sau, để tính đến độ lún tức thời (tiêu chuẩn TCXD 245:2000 : S0 = (m-1)S Trong đó, S: độ lún ổn định (theo kết S = 28,116cm) m: hệ số có kể đến biện pháp hạn chế đất yếu bị đẩy trồi ngang công dụng tải trọng đắp, m = 1,1 - ,.4 Đối với đất yếu ven sông, chọn cách gần = 1,3, xét đến biện pháp tường kè làm hạn chế đất yếu bị đẩy trồi ngang m Với m = 1,3; độ lún tức thời xác định S0 = (0,3 – 0,1) Soñ = 0,3 28,116 = 8,435 cm Tính toán độ lún biến dạng từ biến giai đoạn cố kết 2, ứng suất pháp σ : a Xác định chiều sâu vùng hoạt động từ biến σ -153- Độ lún biến dạng từ biến chủ yếu xảy lớp đất yếu (lớp 2) Còn lớp (cát mịn) giai đoạn cố kết 1, có độ lún nhỏ dần đến 0, lớp biến dạng từ biến xem không bị ảnh hưởng Vì ta chọn Ha = 10m (theo lớp đất bùn sét dày 10m) b Xác định hệ số nhớt η Từ công thức (5-36) áp dụng cho đất sét yếu bảo hòa nước, hệ số nhớt tính: η= Trong đó: η = σ hay σ = η eη eη dσ η dtη tốc độ biến dạng từ biến tỷ đối theo thời gian Với eη biến dạng từ biến tương đối theo thời gian, xác định theo biểu đường cong biến dạng từ biến, theo GS Lê Bá Lương eη (tη ) = R.t η rII Suy eη = Hay η = deη dtη = rII R.tη(rII −1) σ rII R.tη ( rII −1) Vì (rII – 1) < 0, nên viết lại thành η= σ rII R tη (1− rII ) Trong đó, R rII thông số xác định biểu đồ thí nghiệm từ biến Theo kết thí nghiệm cho loại đất sét yếu bảo hoà nước, ta xác định R rII sau: -154- Hình 6.12: Biểu đồ biến dạng từ biến giai đoạn cố kết Với tη/1= ngày đêm, tra biểu đồ được: eη/1= 0,7.10-3 tη/2= 32 ngày đêm, : eη/2= 3.10-3 r −3 hay : eη / = R.1 II = 0,7.10 (1) eη / = R.32rII = 3.10−3 (2) r r −3 Từ (2) viết thành: II II = 3.10 thay (1) vào , ta : rII 0,7.10 −3 = 3.10 −3 hay rII = Suy : = 4,285 0,7 rII = 0,7 Từ (1), thay rII vào: 0,7.10 −3 R= = 1.10 −3 0,7 Thay R,rII vào tính hệ số nhớt η: η= σ rII R tη(1− rII ) = t (1− 0, ) −3 η 0,7.1.10 = 1,43.10 3.t µ0,3 ( ngày đêm Kg/cm2) Trong đó: σ = kg/cm2 ứng với áp lực nén lớp đất số ( kể lượng đất tải trọng ) Đổi hệ số nhớt đơn vị sec.kg/cm2 ngày đêm = 24 x 60 x 60 = 86.400 sec -155- Hay : η = 1,43.10 x 86.400tη0,3 η = 1,23 x 10 tη0,3 Ta thấy hệ số nhớt η, phụ thuộc vào thời gian thí nghiệm tη Dựa vào biểu đồ hình 6–12, chọn Tη, thay vào η ta được: + Ứng với Tη= ngày đêm -> ηđ = 3,72 109 sec kg/cm2 + Ứng với Tη = 40 ngày đêm -> ηc = 11,2 1011 sec kg/cm2 Với η xác định ứng với thời gian cuối chu trình thí nghiệm từ biến theo biểu đồ c Tính độ lún theo thời gian biến dạng từ biến: Áp dụng biểu thức ( 5- 42) − µT  tη ηc − (ηc − η ñ )e η  ln Sησ (tη ) = qtt Hη  +  ηđ ηc µ ηc  Trong : qII = 2.11 T/m2 = 0,21 kg/cm2 Hη = H(2) - Soñ = 100 –27,786 = 972,214 cm Tη = thời gian từ biến, chọn Tη = 50 năm = 50 x 365 x 60 x 60s ηñ = 3,72 109 sec kg/cm2 theo kết ηc = 11,2 1011 sec kg/cm2 theo kết Tính số hạng biểu thức trên: * Tη ηc µ= = 50(365.24.60.60) 50.3,15.107 = = 14,06.10−4 cm / kg 11 11 11,2.10 11,2.10 ηc − η đ η t hệ số nhốt ứng với thời gian cần tính ln tη ηc − ηt để đơn giản tính toán, ta chọn khoảng thời gian trung bình chu trình thí nghiệm từ biến từ đến 40 ngày đêm ( hình -12) Chọn t η = 24 ngày đêm, suy η t = 9,65 109 sec kg/cm2 -156- (1120 − 3,72)109 1116.109 µ= ln = ln 50.3,15.107 (1120 − 9,65)109 1,57.109 1110.109 Hay = 0,34.10-10 1/ sec * 1 = = 0,026(cm / kg) -10 11 µ ηc 0,34.10 11,2.10 *µ Tη = 0,34.10-10.50.3,15.10 = 0,053 *e - µ Tη *ln = - µ Tη = 0,053 e e - µT ηc -(ηc -ηđ )e η ηđ = 0,948 = 0,0656 Thay giá trị vào biểu thức, ta : Sησ (Tη ) = 0,193 972 ( 14,0,6.10-4 + 0,026 x 0,056) = 0,54 cm Vậy độ lún biến dạng từ biến ( ứng với T η = 50 năm ) : S ησ (T η ) = 0,54 cm 6.3.6.2 Tính toán biến dạng theo phương ngang Tính toán tốc độ biến dạng từ biến theo phương ngang ứng suất cắt τ : a Xác định chiều sâu vùng hoạt động τ : Dτ Chiều sâu hoạt động Dτ xác định theo điều kiện : τ Zx= τ lim Trong : τ lim = (q0 + γ I , Zi )tgϕi + cc τ Zx = τ Zxq + τ Zxp Neân τ Zx =τ Zxp0 o (với cc từ biến khoảng 0) q0 (τ Zx = 0, trục đối xứng) ( τi = 2p0 π b b.z (arc tg - 2 )) z b +z -157- q0=2.11 T/m τ p0=2.11 T/m τ Vz λz zx V=0 τ lim z Hình 6.13: Sơ đồ tính toán biến dạng từ biến theo phương ngang ứng suất τ Bảng tính ứng suất Lớp đất STT Z (m) x/b Lớp Z/b 0 0 0.5 τzx/p0 τ lim po τ Zx (T/m2) γ’.zi (T/m2) (T/m2) 0.253 0.1 0.972 2.916 0.827 0.294 0.2 0.753 2.262 1.191 0.314 0.4 546 1.636 1.886 0.347 0.6 0.382 1.146 2.561 0.381 0.8 0.254 0.762 3.276 0.416 1.134 0.402 3.971 0.45 1.2 0.134 0.336 4.666 0.485 1.4 0.112 0.27 5.361 0.52 1.6 0.09 0.216 6.056 0.55 -158- 10 1.8 0.072 0.171 6.751 Ta thấy điểm có Z = 5,25m coù τ Zx ≈ τ lim = 0,45 0.59 (T / m ) Do chọn chiều sâu vùng hoạt động từ biến D τ =5,25m b Tính toán tốc độ dịch chuyển ngang sông ứng suất cắt τ : p dụng biểu thức (5-63) để tính Vmax , Z = vmax = Trong , Dτ 2po b arctg Dτ ητ π D τ = 5,25m = 525cm Po= 2,11kg/cm2 b= 10 = 5m = 500cm ηt : Hệ số nhớt giai đoạn từ biến, ứng suất Z = 0, xem thời điểm đầu giai đoạn từ biến, nên ηt = ηđ = 3, 72.109 sec.kg / cm Thay vaøo biểu thức ta tính : vmax = 252 2.2,11 500 = 0,21.10 −6 cm / s arctg 3.72.10 252 π Hay vmax = 0,66cm/năm Tốc độ dịch chuyển giảm dần theo chiều sâu thời gian từ biến Tại độ sâu Z = Dr = 5,25m v = 0, τ Zx = τ lim nên chuyển dịch ngang không xảy Tính toán độ chuyển dịch ngang phía sông a Tính toán độ chuyển dịch ngang ứng suất τ Áp dụng biểu thức (5-61), đất sét bảo hòa nước, giai đoạn từ biến cc1 ≈ ϕ ≈ , biểu thức (5-61) viết thành:  2p0 λmax = Dτ   π Trong đó: arctg η − (ηc − ηđ )e b ln c + Dτ µ ηc ηđ P0 = 3kg/cm2 − µ Tη    -159- b = 500cm, D τ = 525cm ηd = 0,34.109sec.kg / cm ;η c = 11,2.1011 sec.kg / cm µ = 0,34.10−11 l / sec T η =50 naêm = 50.3,15.107 sec Thay giá trị kết số hạng tính phần vào biểu thức ta được: 500  2.3,  arctg + {14, 06.104 + 0, 026.0, 0656} = 525 0,0042 = 2,2cm 525  π  λmax = 525  Vaäy λmax = 2,2cm (ứng với tη = 50năm ) b Tính độ chuyển dịch ngang giai đoạn cố kết thứ 1,do ứng suất σ Theo nghiên cứu Bourges Tavenas, độ chuyển dịch ngang đất yếu ứng với độ lún ổn định là: ymax = 0,16 S Với S lớp tính là: S = 27,786cm Suy ra: ymax = 0,16 27,786 = 4,446 Vậy độ dịch chuyển ngang phía sông đất yếu τ σ hai giai đoạn cố kết tổng cộng là: λ = λmax + y max = 2,2 + 4,446 = 6,646cm KẾT QUẢ TÍNH TÓAN VỀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT SAU TƯỜNG CỌC BẢN Độ lún tức thời S0 = SW = 8,435cm Độ lún ổn định giai đoạn cố kết S1 = Sησ = 28.116cm Độ lún ổn định giai đoạn cố kết S2 = Sητ = 0.54cm Tổng biến dạng theo phương đứng Tốc độ biến dạng theo phương ngang S = Sw + Sησ = 37,091cm vmax = 0,66cm/năm -160- Độ dịch chuyển ngang phía sông λmax = 6,646cm 6.4 NHÂN XÉT VỂ NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN: Qua kết tính toán chương cho phép rút nhận xét sau: Tính toán ổn định theo phương pháp A.N.Bishop thường cho kết lớn phương pháp W.Fellinus Kết tính toán bước đầu cho thấy: xét ảnh hưởng kết cấu móng cọc chiều dài cọc tăng lên khoảng 50% so với không xét đến ảnh hưởng kết cấu móng cọc Ngoài chiều dài cọc lực neo momen tăng khoảng 30% Kết momen giải phần mềm Plaxis thường cho kết nhỏ so với giải phương pháp giả tích -161- CHƯƠNG 7: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 CÁC NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN: Các kết nghiên cứu từ chương đến chương cho phép rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau: Hiện tường cọc sử dụng phổ biến loại tường cọc thép tường cọc BTCT Việc sử dụng tường cọc để chống xói lở tốn kém, lại thường xảy cố như: Cảng cá Trần Đề – Sóc Trăng, Bờ kè Trung Tâm Thương Mại Hà Tiên I, v.v… Toàn đất ĐBSCL đất sét yếu Chiều dày lớp đất sét yếu khoảng từ 10 – 40m Vào mùa lũ, vận tốc dòng chảy sông lớn Đây nguyên nhân gây xói lỡ Để xây dựng công trình nhà dân dụng từ – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL giải pháp kết cấu móng hợp lý dùng móng cọc BTCT tiết diện nhỏ (20cmx20cm, 25cmx25cm) Chiều dài cọc xác định tuỳ thuộc tải trọng công trình đặc điểm địa chất khu vực xây dựng Khi xây dựng công trình nhà từ – tầng ven sông thiết phải xây dựng hệ thống tường cọc để bảo vệ, chống xói lỡ gây sụp đổ công trình Giải pháp tường cọc hợp lý để bảo vệ công trình dạng tường cọc BTCT dự ứng lực có neo Các neo nên dùng cáp neo làm từ thép không rỉ phải giữ hệ cọc neo BTCT Các cọc neo nên bố trí nằm mặt trượt trụ tròn nguy hiểm (Kmin) để tăng khả chịu lực giảm chiều dài cọc neo Về vị trí đặt neo: kiến nghị bố trí nằm mực nước ngầm, đồng thời cách mặt đất khoảng 1m – 2m để tránh làm hư hỏng neo dể bảo dưỡng -162- Khi thiết kế tính toán hệ tường cọc bảo vệ nhà dân dụng từ – tầng ven sông phải xét đến ảnh hưởng hệ kết cấu móng cọc tác dụng lên tường cọc Theo kết nghiên cứu đề tài công trình nhà đặt gần hệ tường cọc ảnh hưởng công trình nhà lên tường cọc lớn Kết tính toán bước đầu cho thấy: xét ảnh hưởng kết cấu móng cọc chiều dài cọc tăng lên khoảng 50% so với không xét đến ảnh hưởng kết cấu móng cọc Ngoài chiều dài cọc lực neo mômen tăng khoảng 30% Như vậy, ảnh hưởng hệ kết cấu móng cọc lên tường cọc đáng kể theo hướng gây bất lợi cho ổn định biến dạng công trình tường cọc Sự gia tăng lực neo, mômen uốn chiều dài cọc xét ảnh hưởng kết cấu móng cọc nguyên nhân dẫn đến hư hại sụp đổ công trình trước ảnh hưởng kết cấu móng cọc lên hệ tường cọc người thiết kế xem xét 10 Khi tính toán tường cọc bảo vệ bờ sông ĐBSCL thiết phải xét đến tượng ngập lũ mưa to kéo dài Vì bị ngập lũ, áp lực chủ động bị động có áp lực thuỷ tónh tác dụng lên tường cọc bản, gây áp lực ngang lớn, làm cho tường cọc bị ổn định Mặt khác, để giảm ảnh hưởng nước tónh nước động tác dụng bị ngập lũ, chế tạo cọc nên tạo thêm lổ thoát nước dọc theo thân cọc bản, lổ tập trung cao trình từ mực nước thấp đến mực nước cao Các lổ có tác dụng làm cho nước thoát nhanh dó làm giảm chênh lệch mặt nước trước sau tường Ngoài ra, để hiệu thoát nước lổ phát huy thi công tường cọc cao trình lổ thoát nước cần phải bố trí lớp sỏi sạn thoát nước hai chiều 11 Kết nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu móng cọc lên hệ tường cọc áp dụng để tính tường cọc bảo vệ công trình có kết cấu móng cọc ven sông, ứng dụng để tính toán dạng tường cọc tạm dạng tường vây dùng để thi công tầng hầm công trình nhà xây chen 12 Ngoài phương pháp giải tích, ta dùng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán tường cọc Khi tính toán tường cọc theo phương pháp kết cấu móng cọc phải kể đến tính toán 13 Để hạ cọc vào đất, tường cọc thi công phương pháp rung ép kết hợp Trong trường hợp đất có chứa số lớp đất tốt khó ép cọc yêu cầu thiết kế dùng phương pháp thi công kết hợp xói nước, rung ép cọc -163- 7.2 CÁC KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO: Khi tính toán xem xét ảnh hưởng kết cấu móng cọc tác dụng lên hệ tường cọc bản, thời gian trình độ hạn chế, tác giả giả thuyết lực tập trung chân cột truyền xuống cọc truyền đất dọc theo chiều dài cọc Thực tế, mũi cọc thường cắm vào lớp đất tốt hơn, lực dọc cột truyền xuống cọc phân bố không theo hướng truyền vào lớp đất sâu nhiều Do thời gian tới tác giả tiếp tục nghiên cứu sâu vấn đề Ngoài việc nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng công trình tường cọc bảo vệ công trình ven sông có xét ảnh hưởng động (dòng chảy lũ ,xe cộ bên ,động đất ) chưa xem xét tính toán Đây điểm cần lưu ý để tiếp tực nghiên cứu sâu ]^ TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH LÊ QUÝ AN, NGUYỄN CÔNG MẪN, NGUYỄN VĂN QUỲ, “Cơ Học Đấ"t”, NXB GD, 1995 TS CHÂU NGỌC ẨN, “Nền Móng”, NXB ĐHQG TP.HCM, 2002 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG số tác giả, “Công Trình Trên Đất Yếu Trong Điều Kiện Việt Nam”, NXB ĐHBK TP.HCM, 1989 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG, TS LÊ BÁ KHÁNH, TS LÊ BÁ VINH, “Tính toán móng theo thời gian”, NXB ĐHBK TP.HCM, 2000 VŨ CÔNG NGỮ, “Thiết Kế Tính Toán Móng Nông”, ĐHXD, 1998 PHAN TRƯỜNG PHIỆT, “p Lục Đất Và Tường Chắn Đất”, NXB XD, 2001 GS.TSKH HOÀNG VĂN TÂN, TRẦN ĐÌNH NGÔ, PHAN XUÂN TRƯỜNG, PHẠM XUÂN, NGUYỄN HẢI, “Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu”, NXB KHKT 1973 GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ, TS TRẦN THỊ THANH, “Xây Dựng Đê Đập, Đắp Nền Tuyến Dân Cư Trên Đất Yếu Ở ĐBSCL”, NXB Nông Nghiệp, 2002 ANTHONY D BARLEY AND CHRIS R WINDSOR “Recent Advances In Ground Anchor And Ground Reinforcement Technology With Reference To The Development Of The Art” 10 BRAJA M DAS, “Principle Of Foundation Engineering”, PWS PUBLISHING COMPANY, USA, 1984 11 DAVID MUIR WOOD, “Soil Behavior And Critical State Soil Mechanics”, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 1990 12 DEPARTMENT OF THE ARMY EM1110-2-2504 “Design of Sheet PileWalls”, U.S.Army Corps Of Engineers Cecw-Ed Washington,D.C.20314 1000 13 GUE & PARTNERS SDN BHD, “Specification of Permanent Ground Anchors for Retaining Structures”, 1999 14 JOSEPH E BOWLES, “Foundation Analysis And Design”, MC GRAW HILL, INC, 1988 15 JOHN S HORVATH, PH.D., P.E, “Analysis of Vertically Anchored Foundation Elements”, 2001 16 RALPH B PECK – WALTER E HANSON, THOMAS H THORNBURN, “Kỹ Thuật Nền Móng – tập 2”, NXB GD, 1997 17 WHITLOW, “Cơ học đất- tập 1,2”, NXB GD, 1999 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN #" Họ tên : VŨ NAM HẢI Sinh ngày : 10 – 10 – 1976 Nơi sinh: Nghệ Tónh Địa liên lạc : Nơi công tác : Công Ty Tư Vấn - Đầu Tư & Xây Dựng Cosevco Phương Nam : 0913.708.785 (08) 99.64.331 (Nhà riêng) Địa thoại liên lạc 5/7/D2 Lê Văn Thọ, P12, Q.Gò Vấp Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1995 – 2000 : Kỹ Sư Xây Dựng Dân Dụng Công Nghiệp, Trường Đại Học Kiến Trúc, Tp HCM 2002 –2004 : Học Viên Cao Học, Ngành Công Trình Trên Đất Yếu, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2000 - đến : Công Ty Tư Vấn – Đầu Tư & Xây Dựng Cosevco Phương Nam, Tp HCM ... DẠNG CỦA HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG TỪ ĐẾN TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng. .. trình tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL -3- CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ – TẦNG Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU... 35 37 37 38 38 38 41 41 44 45 48 Chương 3: Nghiên cứu vềcấu tạo tường cọc bảo vệ nhà dân dụng – tầng ven sông điều kiện đất yếu lũ lụt ĐBSCL 3. 1 Phân loại tường cọc 49 3. 2 Tường cọc thép 50 3. 2.1