Ứng xử của đất yếu trong quá trình gia tải trước

CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Thầy hướng dẫn khoa học : TS CHÂU NGỌC ẨN Thầy chấm nhận xét 1: Thầy 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 06 tháng 09 năm 2004 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: TẠ THỊ THU HIỀN PHÁI: NỮ NGÀY THÁNG NĂM SINH: 20 – 01 – 1973 NƠI SINH: HẢI PHÒNG CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ: 31.10.02 I/- TÊN ĐỀ TÀI: “ ỨNG XỬ CỦA ĐẤT YẾU TRONG QUÁ TRÌNH GIA TẢI TRƯỚC” II/- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: NHIỆM VỤ: Nghiên cứu làm sáng tỏ thêm ứng xử đất trình gia tải trước, tìm quy luật thay đổi sức chống cắt đất theo mức độ cố kết đất ấy, tìm mối liên hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ áp dụng để tính toán NỘI DUNG: PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương I: Tổng quát ứng xử đất yếu phân bố đất yếu đồng sông Cửu Long Chương II: Sơ lược ứng xử đất diện có gia tải PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương III: Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu ứng xử đất yếu gia tải trước Chương IV: Kết thí nghiệm việc xác lập quy luật thay đổi sức chống cắt trình cố kết đất quan hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng thặng dư Chương V: Áp dụng tính toán Xử lý cho khu nhà hành chánh nhà máy Phân Đạm Cà Mau phương pháp gia tải trước Chương VI: Kết luận kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Tóm tắt lý lịch PHẦN III: PHỤ LỤC III/- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : /2 /2004 IV/- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10 / /2004 V/- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS CHÂU NGỌC ẨN THẦY HƯỚNG DẪN THẦY HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Th.S VÕ PHÁN TS CHÂU NGỌC ẨN Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội đồng Chuyên ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC tháng năm 200 P.TRƯỞNG KHOA KY ÕTHUẬT XÂY DỰNG TS CHÂU NGỌC ẨN PHẦN I Nghiên cứu TỔNG QUAN PHẦN II Nghiên cứu sâu VÀ phát triển PHẦN III KẾT LUẬN kiến nghị Lời cảm ơn! Để hoàn thành Luận văn Thạc só này, chân thành biết ơn tất q Thầy Cô tận tình truyền đạt kiến thức suốt trình học, thời gian làm luận văn cao học Trước hết, xin chân thành cám ơn Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương Người tận tình truyền đạt cho kiến thức q báu suốt khóa học, với quan tâm giúp đỡ thường xuyên Giáo Sư nguồn động viện lớn để hoàn thành luận văn cao học Xin chân thành biết ơn Tiến só Châu Ngọc Ẩn - người hướng dẫn khoa học truyền đạt cho kiến thức khoa học q báu trình học ý kiến đóng góp quan trọng thầy tạo điều kiện để hoàn thành luận văn cao học Xin tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng Quản lý sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ suốt khóa học MỤC LỤC Phần I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương mở đầu Nghiên cứu tổng quan ứng xử đất yếu diện gia tải Chương I Nghiên cứu tổng quan đất yếu đồng sông Cửu Long 1.1 Khái quát cấu tạo địa chất công trình 1.2 Phân bố đất yếu ĐBSCL Phần II Chương II Chương III NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Nghiên cứu ứng xử đất yếu diện gia tải 2.1 Gia tải đất đắp kết hợp đường thoát nước đứng 2.2 Gia tải bơm hút chân không kết hợp đường thoát nước đứng 2.3 Sự biến đổi tiêu lý diện có gia tải trước Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu ứng xử đất yếu gia tải trước 3.1 Cơ sở nghiên cứu độ bền đất 3.1.1 Đặc điểm sức chống cắt (hay độ bền chống cắt) đất 3.1.2 Phương trình độ bền chống cắt 3.1.3 Biểu thức tổng quát xác định đại lượng áp lực nước lỗ rỗng 3.1.4 Các sơ đồ thí nghiệm xác định sức chống cắt đất dính 3.1.5 Độ bền sức chịu tải 3.2 Cơ sở nghiên cứu biến dạng đất 3.2.1 Lún tức thời hay lún không thóat nước 3.2.2 Lún cố kết sơ cấp 3.2.3 Xác định độ cố kết đất yếu có xây dựng giếng cát thoát nước (sandy vertical drains): 3.2.4 Lún cố kết thứ cấp 3.3 Cơ sở nghiên cứu ứng suất đất 3.3.1 Các pha trạng thái ứng suất đất gia tải 3.3.2 Lộ trình ứng suất tiến hành gia tải đất đắp 3.3.2.1 Lộ trình ứng suất trình cố kết 3.3.2.2 Lộ trình ứng suất phân tố đất diện gia tải 11 18 18 21 22 34 34 34 35 37 39 41 48 48 50 53 57 59 59 59 60 63 3.3.2.3 Lộ trình ứng suất thí nghiệm nén ba trục 64 3.3.2.4 Lộ trình ứng suất trạng thái tới hạn đất 67 3.3.2.5 Lộ trình ứng suất trạng thái tới hạn điểm 68 đất tiến hành gia tải trước đất đắp áp lực chân không Chương IV Chương V Kết thí nghiệm quy luật thay đổi sức chống cắt đất trình cố kết quan hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng thặng dư 4.1 Nghiên cứu quy luật thay đổi sức chống cắt trình cố kết 4.1.1 Phương pháp thí nghiệm chọn lựa 4.1.2 Nguyên tắc thí nghiệm cố kết trước cắt trực tiếp 4.1.3 Điều kiện để ứng dụng kết lực dính ccu góc nội ma sát ϕcu từ thí nghiệm cắt trực tiếp có cố kết trước 4.1.4 Thống kê kết thí nghiệm cắt theo sơ đồ CU máy cắt phẳng kiểu ứng biến 4.1.5 Nhận xét thay đổi sức chống cắt trình cố kết đất 4.2 Nghiên cứu quan hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng 4.2.1 Một số khái niệm 4.2.2 Thí nghiệm tiến hành 4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng trình gia tăng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trình cắt mẫu bùn 4.2.4 Nhận xét mối liên hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trình cắt mẫu bùn sét thí nghiệm ba trục CU 70 p dụng tính toán - Xử lý cho khu nhà hành chánh thuộc 128 71 71 71 72 73 96 98 98 98 99 127 Nhà máy Đạm Cà mau phương pháp gia tải trước Phần III Chương VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận kiến nghị Phụ lục Các hình ảnh thí nghiệm phòng Các kết thí nghiệm để xác lập quy luật thay đổi sức chống cắt đất áp lực nước lỗ rỗng thặng dư 140 143 Tài liệu tham khảo Lý lịch khoa học -1- CHƯƠNG MỞ ĐẦU NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ỨNG XỬ ĐẤT YẾU DƯỚI DIỆN GIA TẢI A ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU Trong năm gần đây, nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước, việc xây dựng mới, cải tạo nâng cấp sở hạ tầng khu vực đồng Sông Cửu Long trở thành vấn đề quan tâm nhiều Khu vực đồng sông Cửu Long vùng châu thổ có địa bàn đất yếu rộng, bề dầy tương đối lớn, có khả chịu lực Các công trình xây dựng bên lại đòi hỏi mức độ ổn định cao cường độ Chính vậy, việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý đất yếu đạt hiệu kinh tế, thời gian thi công đặc biệt đảm bảo tốt chất lượng công trình xây dựng bên vô cần thiết Khi áp dụng phương pháp xử lý để xử lý đất yếu, việc ta phải nắm rõ đất ứng xử Bởi lẽ đất yếu trạng thái tự nhiên có sức chịu tải thấp, độ biến dạng lớn, theo thời gian tác dụng tải trọng công trình, sức chịu tải đất tăng lên hay giảm xuống, tốc độ biến dạng đất tắt dần hay phát triển, tiêu lý đất biến đổi theo hướng có lợi hay bất lợi cho ổn định công trình Khi hiểu ứng xử đất việc tính tóan đất xác định sức chịu tải độ lún theo đặc trưng lý đất trạng thái tự nhiên xem không đổi theo thời gian mà phải xét đến trình biến đổi chúng theo thời gian Trong khuôn khổ luận văn qua việc nghiên cứu, thu thập tài liệu ngòai nước, kết thí nghiệm có nhiều năm công tác phòng thí nghiệm , tác giả mong muốn làm sáng tỏ thêm ứng xử đất trình gia tải trước, tìm quy luật thay đổi sức chống cắt đất theo mức độ cố kết đất ấy, tìm mối liên hệ sức chống cắt áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, từ áp dụng để tính toán TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, hầu hết công trình xây dựng thuộc đồng Sông Cửu Long thuộc loại vừa nho,û đó, tải trọng công trình truyền xuống đất tựa tầng trầm tích trẻ Holoxen (chủ yếu dạng đất yếu bùn sét, bùn sét, bùn cát, sét từ dẻo mềm đến dẻo chảy, đất than bùn) Chính vậy, việc nghiên cứu ứng xử đất yếu diện gia tải cần quan tâm nghiên cứu mực để làm sở khoa học cho việc lựa chọn - 180 Khi mẫu bị phá hủy Dữ liệu mẫu Đơn vị 1.00 Dung trọng khôγko g/cm 0.99 σ'1 kgf/cm 0.71 σ'3 kgf/cm 0.18 kgf/cm 0.27 kgf/cm 0.45 0.99 1.19 0.36 0.41 0.77 1.00 2.19 0.74 0.72 1.46 Dữ liệu ban đầu mẫu thí nghiệm Độ sâu lấu mẫu Tốc độ cắt mẫu Dung trọng ướtγo Dung trọng khôγko Độ ẩm tự nhiên Wo (%) Độ ẩm cố kết Wtb (% Hàm lượng (%) cỡ hạt (mm) Giới hạn chảy Wl (%) Dữ liệu mẫu Đơn vị 1.00 2.00 3.00 0.50 5.78 1.00 2.00 8.49 11.37 ccu = 0.09 1.03 1.83 3.45 c'cu = 0.07 0.27 0.41 0.72 ϕcu = 13.45 0.77 1.41 2.72 ϕ 'cu= 26.71 0.32 0.64 1.26 0.53 0.83 1.45 1.60 1.60 1.62 AÙp lực lên mẫu kgf/cm 62.20 62.20 62.20 Biến dạng ε % (σ'1+σ')/2 3.00 Dung trọng ướtγo g/cm Độ aåm Wo % (σ'1−σ'3)/2 2.00 48.6 kgf/cm σ3 kgf/cm ∆U kgf/cm US leäch 0.11 0.26 0.15 0.21 0.40 0.33 Đỉnh 0.29 0.32 0.53 0.64 0.72 1.26 0.12 0.15 0.15 0.07 ccu (kgf/cm ) 0.11 0.12 0.11 0.09 o 9.77 12.49 16.59 26.71 o 8.56 10.57 12.04 13.45 ε (%) σ = 0.5 ∆U σ = 1.0 σ = 2.0 c'cu (kgf/cm2) 0.05 - 0.005