Nghiên cứu ứng xử của nền đất yếu được xử lý bằng phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGÔ NỮ QUỲNH TRÂM NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM RESEARCH ON THE BEHAVIOR OF THE SOFT SOIL IMPROVEMENT BY VACUUM PRELOADING METHOD WITH PVDs Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60580211 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, 09 - 2020 i CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS LÊ BÁ VINH Cán chấm nhận xét : TS PHẠM VĂN HÙNG Cán chấm nhận xét : TS LẠI VĂN QUÍ Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 09 tháng 09 năm 2020 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS TÔ VĂN LẬN TS LÊ TRỌNG NGHĨA TS PHẠM VĂN HÙNG TS LẠI VĂN QUÍ PGS TS NGUYỄN MINH TÂM Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS TS TÔ VĂN LẬN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS LÊ ANH TUẤN ii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM 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: NGÔ NỮ QUỲNH TRÂM MSHV: 1770291 Ngày, tháng, năm sinh: 14/11/1993 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 60580211 TÊN ĐỀ TÀI: I NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu ứng xử đất yếu xử lý phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm Nội dung: Chương 0: Mở đầu Chưởng 1: Tổng quan phương pháp xử lý đất yếu phương pháp cố kết chân không kết chân không kết hợp bấc thấm Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp phần tử hữu hạn xử lý hút chân không kết hợp bấc thấm Chương 4: Mở rộng nghiên cứu: Phân tích phạm vi vùng lún bên mũi bấc thấm Đánh giá ứng xử đất xử lý bơm hút chân không đắp đất truyền thống Chương 5: Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/02/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/08/2020 iii V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS LÊ BÁ VINH TP HCM, ngày 02 tháng 10 năm 2020 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) PGS TS LÊ BÁ VINH PGS TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) PGS.TS LÊ ANH TUẤN T r a n g | / 148 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành tạo bước ngoặt lớn thứ đường học tập sau tốt nghiệp đại học, có ý nghĩa to lớn với người học, thành dù lớn hay nhỏ đáng ghi nhận khích lệ Để có thành này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Lê Bá Vinh Thầy tận tình dẫn dắt, bảo tơi q trình học tập, nghiên cứu trường Đại học Bách Khoa TP HCM, khơng phải lúc hồn thiện Luận Văn mà Thầy theo sát từ lúc cịn học mơn sở Hồn thành luận văn thực khơng dễ dàng gì, Thầy cố gắng truyền dạy hết kiến thức quý giá cho chúng tơi, kiến thức khơng thể thiếu đường nghiên cứu khoa học nghiệp chúng tơi sau Bên cạnh tơi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô, Ban giám hiệu, Phịng đào tạo sau đại học, Bộ mơn Địa Nền móng - Trường Đại học Bách Khoa TPHCM tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình người thân, cho nguồn động viên tinh thần to lớn để hoàn thành luận văn Rất mong nhận đóng góp q thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện có ý nghĩa thực tiễn Xin trân trọng cảm ơn! Tp HCM, ngày 02 tháng 10 năm 2020 NGÔ NỮ QUỲNH TRÂM T r a n g | / 148 TÓM TẮT ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Để tăng tốc độ hiệu xử lý đất yếu, người ta thường dùng phương pháp cố kết chân không kết hợp gia tải trước bấc thấm, mà chủ yếu đề cập đến kết hợp hút chân không bấc thấm Tuy nhiên việc sử dụng phần mềm ứng dụng q trình tính toán lại hạn chế, nên việc kiểm soát kết tính tốn so với thực tế tốn mang tính chất dự đốn nhiều Trong luận văn tập trung nghiên cứu ứng xử đất yếu xử lý phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm, cụ thể ứng xử:  Chuyển vị theo phương thẳng đứng, hay gọi độ lún  Chuyển vị ngang đất sau xử lý (để có nhìn tổng thể khác biệt xử lý hút chân không kết hợp bấc thấm với xử lý đất gia tải truyền thống)  Sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư  Sự thay đổi ứng suất hữu hiệu đất  Sự gia tăng sức chống cắt sau xử lý Ngồi luận văn cịn Phân tích phạm vi vùng lún bên mũi bấc thấm Phân tích thêm ảnh hưởng bấc thấm lý tưởng không lý tưởng mô xử lý đất yếu phương pháp hút chân không kết hợp bấc thấm T r a n g | / 148 ABSTRACT To increase the speed and efficiency of soft soil improvement, the engineer often choose the method of vacuum consolidation with preloading or vertical drains (PVDs), which mainly refers to the combination of vacuum consolidation and PVDs However, currently the application software used in the calculation process is limited, so the control of the results calculation compared to reality is still a highly predictive problem In this Thesis, we research on the behavior of the soft soil improvement by vacuum preloading method with PVDs, as follows:  Vertical displacement, also known as settlement  Horizontal displacement of the ground after improvement (to get an overview of the difference when improvement by vacuum consolidation compine PVD with traditional preloading)  The change of Excess pore pressure  The change of vertical effective stress in the ground  An increase in shear strength in the ground Moreover, the consolidation zone lying under the vertical drains was analyzed to establish the consolidation scope and determination of the depth of vacuum-induced consolidation zone T r a n g | / 148 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công việc tơi thực hướng dẫn Thầy PGS TS Lê Bá Vinh Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp HCM, ngày 02 tháng 10 năm 2020 NGÔ NỮ QUỲNH TRÂM T r a n g | / 148 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 15 0.1 Bối cảnh nghiên cứu: 15 0.2 Tính cấp thiết đề tài: 15 0.3 Mục tiêu nghiên cứu: 16 0.4 Phương pháp nghiên cứu: 17 0.5 Phạm vi nghiên cứu: 17 0.6 Ý nghĩa khoa học đề tài: 18 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG KẾT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM 19 1.1 Tổng quan đất yếu: 19 Các khái niệm ban đầu đất yếu: 19 Sự phân bố vùng đất yếu lãnh thổ Việt Nam 20 1.2 Một số phương pháp xử lý cải tạo đất yếu phổ biến 21 Gia tải trước đất đắp 22 Giếng thấm 22 Phương pháp cố kết chân không 25 1.3 Thông số kỹ thuật bấc thấm 34 Đường kính tương đương bấc thấm 34 Khả thoát nước bấc thấm 35 Đường kính vùng ảnh hưởng 36 Độ cản thấm 37 Đường kính vùng đất bị xáo trộn 39 1.4 Trình tự thi cơng gia cố hút chân không 42 Lớp đệm cát 42 Công tác cắm bấc thấm 42 Đào rãnh bể chứa máy bơm 44 Thoát nước ngang thoát nước dọc 44 Lắp đặt ống thoát nước máy bơm 44 Lắp đặt bảo vệ 45 T r a n g | / 148 Tấm kín khí 45 Xử lý mép 45 Bơm thử 46 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN 47 2.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn toán cố kết thấm chiều 47 Giả thuyết toán cố kết 47 Bài toán cố kết 47 2.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn toán cố kết thấm ba chiều 49 2.3 Các phương pháp dự đoán độ lún cuối 52 Phương pháp Asaoka 52 Phương pháp ba điểm 53 Phương pháp dự đoán độ lún cố kết cuối với giả thuyết đường cong lún đường cong Hypebolic 54 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 56 3.1 Mơ hình ứng dụng q trình tính tốn: 56 Mơ hình Handerning soil (tăng bền): 56 Mơ hình Modifiel Cam-Clay: 58 Mơ hình Soft soil: 60 3.2 Phương pháp mơ mơ hình bấc thấm 62 Phương pháp khối đất tương đương 62 Phương pháp dùng phần tử Drain 63 3.3 Điều kiện biên phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 63 3.4 Mô áp suất chân không máy bơm 64 3.5 Ứng dụng tính tốn cho cơng trình: 64 Cơng trình Đường Ba Chiêm, Sơng Đồng Nai, Việt Nam: 64 Thông tin công trình Vùng ven biển Ariake, Nhật Bản: 71 Thơng tin cơng trình Vịnh Tokyo, Nhật Bản: 82 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT KHI XỬ LÝ BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM 93 4.1 Nghiên cứu ứng xử xử lý hút chân không: 93 Thơng số lựa chọn mơ hình tính tốn: 93 Kết mô phương pháp phần tử hữu hạn: 96 T r a n g | 130 / 148 Hệ số thấm k1=4kz k1=6kz - Khoảng cách bấc thấm 1.75m T r a n g | 131 / 148 Hệ số thấm k1=1kz k1=2kz Khoảng cách bấc thấm 2.0m T r a n g | 132 / 148 Hệ số thấm k1=3kz k1=4kz Khoảng cách bấc thấm 2.0m T r a n g | 133 / 148 Hệ số thấm k1=6kz Khoảng cách bấc thấm 2.0m T r a n g | 134 / 148 Hệ số thấm k1=1kz k1=2kz Khoảng cách bấc thấm 2.5m T r a n g | 135 / 148 Hệ số thấm k1=3kz k1=4kz Khoảng cách bấc thấm 2.5m T r a n g | 136 / 148 Hệ số thấm Khoảng cách bấc thấm 2.5m k1=6kz 1.2 Khi thay đổi lực hút chân không : Hệ số thấm k1=1kz Lực hút chân không 60kPa T r a n g | 137 / 148 Hệ số thấm k1=2kz k1=3kz Lực hút chân không 60kPa T r a n g | 138 / 148 Hệ số thấm k1=4kz k1=6kz Lực hút chân không 60kPa T r a n g | 139 / 148 Hệ số thấm k1=1kz k1=2kz Lực hút chân không 70kPa T r a n g | 140 / 148 Hệ số thấm k1=3kz k1=4kz Lực hút chân không 70kPa T r a n g | 141 / 148 Hệ số thấm Lực hút chân không 70kPa k1=6kz -Hệ số thấm k1=1kz Lực hút chân không 80kPa T r a n g | 142 / 148 Hệ số thấm k1=2kz k1=3kz Lực hút chân không 80kPa T r a n g | 143 / 148 Hệ số thấm k1=4kz k1=6kz Lực hút chân không 80kPa T r a n g | 144 / 148 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGƠ NỮ QUỲNH TRÂM Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 14/11/1993 Nơi sinh: Bình Thuận Địa liên lạc: 140 Tổ 5, Khu 4, Trần Văn Ơn, Phường Phú Hồ, Tp Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương ĐTDĐ: 0965573447 Email: ksngotram@yahoo.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2011 – 2016: học đại học Đại học Dân lập Văn Lang 2017 – 2020: học cao học Đại học Bách Khoa TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC 2016 – 2017: làm Công ty TNHH XLCTCN & TVMT Văn Lang (Thành phố Hồ Chí Minh) 2017 – đến nay: làm Cơng ty TNHH TMXD Đồn Lực (Bình Dương) ... I NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu ứng xử đất yếu xử lý phương pháp hút chân không kết. .. CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT KHI XỬ LÝ BẰNG BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM 93 4.1 Nghiên cứu ứng xử xử lý hút chân không: 93 Thơng số lựa chọn mơ hình tính toán: 93 Kết. .. QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG KẾT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP BẤC THẤM 19 1.1 Tổng quan đất yếu: 19 Các khái niệm ban đầu đất yếu: