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

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN MINH TÙNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG ĐẾN TẦNG VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ LŨ LỤT Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2003 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN MINH TÙNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28/05/1978 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã số ngành: 31.10.02 I - TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH TƯỜNG CỌC BẢN BẢO VỆ NHÀ DÂN DỤNG ĐẾN TẦNG 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 công trình tường cọc bảo vệ nhà dân dụng đến tầng ven sông diều kiện đất yếu lũ lụt Đồng Bằng Sông Cửu Long Nội dung: Phần I: TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan số dạng công trình tường cọc dùng để chống xói lở bảo vệ công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Phần II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 3: Nghiên cứu số dạng cấu tạo tường cọc bảo vệ công trình nhà từ đến tầng đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương 4: Nghiên cứu sở lý thuyết tính toán ổn định biến dạng công trình tường cọc Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán tường cọc bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng Chương 6: Tính toán ứng dụng tường cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để bảo vệ công trình nhà từ đến tầng đồng sông cửu long Phần III: NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Chương 7: Nhận xét kiến nghị III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH Lê Bá Lương GS.TSKH Lê Bá Lương ThS Võ Phán Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận án tốt nghiệp hoàn thành nổ lực thân nhận giúp đỡ nhiều người Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất người giúp hoàn thành Luận án tốt nghiệp Đầu tiên xin chân thành cảm ơn Giáo Sư Tiến só Khoa Học Lê Bá Lương, người trực tiếp hướng dẫn bước vào đường nghiên cứu khoa học, giúp định hướng mục tiêu phương hướng nghiên cứu Tôi nhận từ Giáo Sư hướng dẫn tận tình nhiều lời góp ý kiến cần thiết để hoàn thành Luận án Xin chân thành cảm: Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Nguyễn Văn Thơ Tiến Só Cao Văn Triệu Đã tận tình hướng dẫn góp ý kiến thật xác đáng giúp hoàn thành tốt Luận án Xin chân thành cảm ơn Tiến Só Châu Ngọc n tất thầy cô giáo ban giảng huấn tất điều tốt đẹp mang lại cho học viên cao học suốt hai năm qua Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng Quản lý khoa học Đào tạo sau đại học giúp đỡ suốt trình đào tạo Xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư Tiến Só Lê Phu – trưởng khoa Kỹ Thuật Công Trình TRường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng bạn đồng nghiệp thuộc Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt luận án Tp HCM, 08/2003 Trần Minh Tùng TÓM TẮC LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Trần Minh Tùng Ngày, tháng, năm sinh : 28-05-1978 Nơi sinh: Tuy Hòa- Phú Yên Địa liên lạc: 98 Ngô Tất Tố Phường 19 Quận Bình Thạnh Thành Phố Hồ Chí Minh Điện thoại (08)9405795 - 0908193457 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1996 – 2001: Kỹ sư xây dựng chuyên ngành xây dựng dân dụng công nghiệp, thuộc Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh 2001-2003: Học cao học ngành công trình đất yếu thuộc Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: 2001 đến nay: Công tác Trường Đại Học Bán Công Tôn Đức Thắng CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG Cán chấm nhận xét 1: GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ Cán chấm nhận xét 2: TS CAO VĂN TRIỆU Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TÓM TẮT LUẬN ÁN - Việc xây dựng công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long yêu cầu cấp bách Tuy nhiên, Đồng Bằng Sông Cửu Long khu vực có nhiều sông ngòi, hàng năm đặc điểm ngập lũ xói lở nên công trình xây dựng ven sông cần phải bảo vệ Có nhiều dạng công trình khác dùng để chống xói lở bờ sông bảo vệ công trình, công trình tường cọc dạng kết cấu có hiệu chống xói lở cao nên thường dùng để bảo vệ công trình quan trọng Trong điều kiện đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long việc tính toán xây dựng dạng công trình tường cọc bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng thường gặp khó khăn Do vậy, mục tiêu đề tài nghiên cứu giải pháp cấu tạo tính toán hệ tường cọc bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng Đồng Bằng Sông Cửu Long Với mục tiêu này, nội dung nghiên cứu đề tài chia thành nội dung sau: Phần I: Tổng quan gồm chương, phần nghiên cứu tổng quan số dạng công trình tường cọc dùng để chống xói lở bảo vệ công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Phần II: Nghiên cứu sâu phát triển gồm năm chương, từ chương hai đến chương sáu Chương Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương Nghiên cứu số dạng cấu tạo tường cọc bảo vệ công trình nhà từ đến tầng đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Chương Nghiên cứu sở lý thuyết tính toán ổn định biến dạng công trình tường cọc Chương Nghiên cứu giải pháp tính toán tường cọc bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng Chương Tính toán ứng dụng tường cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để bảo vệ công trình nhà từ đến tầng Đồng Bằng Sông Cửu Long Phần III: Nhận xét kết luận gồm chương Trong đưa nhận xét kiến nghị cho việc tính toán cấu tạo hệ tường cọc bản, phần nêu lên vấn đề tồn hướng nghiên cứu tiếp SUMARY OF THESIS - It is very necessary to build three to five store-houses or buildings along the river in MeKong delta in recent years However, there are many rivers and canals in the MeKong delta and their annual floods have caused erosion, so the constructions along river in the MeKong delta must be protected In reality, there are so many types of construction have been built to protect buildings from river erosion Among them, soil retaining walls provides the most effect in fighting erosion, hence it is usually used to protect important houses or buildings The way to calculate and construct soil retaining walls to prevent three to five story buildings from river erosion in the conditions of soft soil in the Mekong Delta is now considered a problem Therefore, this research aims at the target of giving out suitable methods to calculate and construct the soil retaining wall With this objective, the content of this research can be divided into these main parts as follow: Part I: The generality including chapter presents some forms of sheet pile wall to resist erosion for river bank Part II: The research part is deeply developed, including chapters Chapter research about some basic features of soft soil and the hydrography in MeKong Delta Chapter presents the common structure of the sheet pile especially reinforced concrete and steel sheet piles used to protect three to five story building in the soft soil condition wall Chapter research the theory to make basic for calculating the sheet pile Chapter research suitable methods to calculate and form sheet pile wall protecting three to five story building Chapter research to calculate sheet pile wall in a specific case In this chapter the effect of the pile footing to the wall have been considered Part III: Remarks and conclusion include one chapter In which, it state some remarks and suggestions for calculating, the existent problems are needed for more research MỤC LỤC Trang Nhiệm vụ luận văn cao học Lời cảm ơn Tóm tắc luận án PHẦN I: TỔNG QUAN CHƯƠNG I Nghiên cứu tổng quan số dạng công trình tường cọc dùng để chống xói lở bảo vệ công trình dân dụng từ ba đến năm tầng ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Tổng quan tình hình xói lở ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long Các phương pháp chống xói lở bảo vệ công trình ven sông 2.1 Sử dụng loại trồng để chống xói lở bảo vệ bờ sông 2.1.1 Phương pháp trồng 2.1.2 Phương pháp dùng bó 2.1.3 Phương pháp dùng trồng bụi kết hợp với vải địa kỹ thuật 10 2.2 Các dạng công trình xây dựng chống xói lở bảo vệ bờ sông 11 2.2.1 Các dạng tường trọng lực 12 2.2.2 Các dạng tường bán trọng lực 14 2.2.3 Các dạng tường cọc 15 2.2.4 Một số dạng công trình bờ kè chống xói lở bờ sông 27 Đặt vấn đề cần phải nghiên cứu 29 PHAÀN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN CHƯƠNG II Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn đất yếu ven sông đồng sông cửu long 31 Những đặc điểm khí tượng thủy văn khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 31 1.1 Những đặc điểm khí tượng khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 31 1.2 Chế độ dòng chảy sông ngòi khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 32 1.3 Những ảnh hưởng bất lợi điều kiện khí tượng thủy văn đến việc xây dựng công trình tường cọc ven bờ sông 35 Những đặc điểm diện mạo địa hình khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 36 Những đặc điểm địa chất công trình vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 37 3.1 Cấu tạo địa chất công trình Đồng Bằng Sông Cửu Long 37 3.1.1 Cấu tạo địa taàng 37 3.1.2 Sự phân bố đất bùn Đồng Bằng Sông Cửu Long 38 3.1.3 Sự phân bố đất nhiễm phèn, nhiễm mặn 39 3.2 Đặc trưng lý dạng đất yếu, đất bùn ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 41 3.2.1 Khái niệm đất yếu 41 3.2.2 Các đặc điểm đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 41 3.2.2.1 Đặc điểm chung đất yếu ven sông 41 Long 3.2.2.2 Sự giảm độ bền đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu 42 3.2.2.3 Các đặc trưng lý đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 43 Hieän tượng xói lở bờ sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 51 CHƯƠNG Nghiên cứu số dạng cấu tạo tường cọc bảo vệ công trình nhà từ đến tầng đất yếu ven sông Đồng Bằng Sông Cửu Long 57 Xác định tải trọng công trình từ ba đến năm tầng truyền xuống móng 57 1.1 Tải trọng công trình nhà ba tầng truyền xuống móng 57 1.2 Tải trọng công trình nhà năm tầng truyền xuống móng 57 Lựa chọn dạng cấu tạo hệ tường cọc 57 2.1 Một số điểm cần xem xét để lựa chọn cấu tạo hệ tường cọc hợp lý 58 2.1.1 Chiều cao tôn cho công trình 58 2.1.2 Dạng cấu tạo kết cấu móng công trình mà hệ tường cọc bảo vệ 58 2.1.3 Vị trí tương đối hệ tường cọc công trình 60 2.1.4 Ảnh hưởng mực nước trước sau tường 60 2.2 Lựa chọn dạng tường cọc 61 2.2.1 Dạng tường cọc neo chống 61 2.1.2 Dạng tường cọc có hệ thống neo 62 Sơ đồ tính toán hệ tường cọc bảo vệ công trình nhà dân dụng từ ba đến năm tầng Đồng Bằng Sông Cửu Long 64 CHƯƠNG Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định biến dạng công trình tường cọc 68 Khái niệm ổn định biến dạng 68 1.1 Khái niệm ổn định, dạng ổn định 68 1.1.1 Dạng ổn định đất bị trượt sâu 68 1.1.2 Dạng ổn định áp lực đất bị động giữ ổn định tường cọc chưa đủ lớn 69 1.1.3 Dạng ổn định tường cọc bị gãy 70 1.1.4 Dạng ổn định hệ neo bị phá hoại 71 1.2 Khái niệm biến dạng 73 Các sở lý thuyết dùng để tính toán áp lực đất tường chắn 73 2.1 Lý thuyết áp lực đất Coulomb 73 2.2 Tính toán áp lực đất tường chắn dựa vào lý thuyết cân giới hạn 74 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán kiểm tra ổn định công trình tường cọc 77 3.1 Phương pháp Fellenius 79 3.2 Phương pháp Bishop 79 Các kết nghiên cứu tính toán tường cọc tác giả nước 81 4.1 Các kết nghiên cứu tính toán theo phương pháp giải tích đồ giải 81 4.1.1 Áp lực đất tính toán ngắn hạn, dài hạn yếu tố khác ảnh hưởng đến giá trị áp lực đất 81 4.1.2 Tác dụng tương hổ tường đất 82 4.1.3 Ảnh hưởng hình thức thi công lên chuyển vị nội lực cọc 85 4.1.4 Ảnh hưởng độ cứng tường lên chuyển vị, giá trị áp lực đất mômen uốn tường 86 4.2 Các kết nghiên cứu để áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn vàoviệc tính toán tường cọc 88 3.2.1 Mô hình Mohr – Coulomb (perfect plasticity behaviour; elastic perfectlyplastic behaviour) 89 3.2.2 Mô hình hardening-soil (isotropic hardening) 92 3.2.2 Mô hình đất yếu (the soft-soil model) 94 ... 54 0 54 1 54 2 5 43 54 4 54 5 54 6 54 7 54 8 54 9 55 0 55 1 55 2 5 53 55 4 55 5 55 6 55 7 55 8 55 9 56 0 56 1 56 2 5 63 56 4 56 5 56 6 56 7 56 8 56 9 57 0 57 1 57 2 5 73 57 4 57 5 57 6 57 7 57 8 57 9 58 0 58 1 58 2 5 83 58 4 58 5 58 6 58 7 10.984268... 35 1 35 2 35 3 35 4 35 5 35 6 35 7 35 8 35 9 36 0 36 1 36 2 36 3 36 4 36 5 36 6 36 7 36 8 36 9 37 0 37 1 37 2 4.442 030 9 4. 832 57 49 4.82 830 01 4.7702 93 5. 61889 73 5. 496 657 4 4.88 630 72 5. 554 66 45 5.276 851 2 3. 75 3. 75 3. 75. .. -0.00 030 296 0.000102019 0.000160787 0.000192 43 4.42905E- 05 4.08113E- 05 31 9 32 0 32 1 32 2 32 3 32 4 32 5 32 6 32 7 32 8 32 9 33 0 33 1 33 2 33 3 33 4 33 5 33 6 33 7 33 8 33 9 34 0 34 1 34 2 34 3 34 4 34 5 34 6 34 7 34 8 34 9 35 0