Nghiên cứu độ lún của móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐINH CẨM GIANG NGHIÊN CỨU ĐỘ LÚN CỦA MÓNG BÈ CÓ XÉT ĐẾN CHIỀU SÂU ĐẶT MÓNG Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số:60.58.02.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM, tháng 06 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học 1: TS CAO VĂN HÓA Cán hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS LÊ BÁ VINH Cán chấm nhận xét : TS LẠI VĂN QUÍ Cán chấm nhận xét : TS NGUYỄN NGỌC PHÚC Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 03 tháng 07 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch: Thư ký: Phản biện 1: Phản biện 2: Ủy viên: TS LÊ BÁ KHÁNH TS NGUYỄN MẠNH TUẤN TS LẠI VĂN QUÍ TS NGUYỄN NGỌC PHÚC 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 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS LÊ BÁ KHÁNH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐINH CẨM GIANG .MSHV:1770124 Ngày, tháng, năm sinh: 23/05/1983 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số : 60580211 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỘ LÚN CỦA MÓNG BÈ CÓ XÉT ĐẾN CHIỀU SÂU ĐẶT MÓNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA NỀN THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP SÔ - XÁC ĐỊNH PHẠM VI VÙNG CHỊU NÉN THÔNG QUA CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN TỪ ĐÓ SO SÁNH ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CŨNG NHƯ VÙNG CHỊU NÉN LÚN - SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐỘ LÚN ĐẠT ĐƯỢC TỪ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP SỐ - ĐƯA RA CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN PHÙ HỢP CHO CÁC KÍCH THƯỚC VÀ ĐỘ SÂU CHÔN MÓNG KHÁC NHAU III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS.CAO VĂN HÓA ; PGS.TS.LÊ BÁ VINH Tp HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS CAO VĂN HÓA PGS.TS LÊ BÁ VINH PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “ Nghiên cứu độ lún móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng “ thực với kiến thức tác giả thu thập suốt trình học tập trường Cùng với nổ lực nghiên cứu thân, giảng dạy nhiệt tình thầy mơn, bạn học khóa, động viên gia đình suốt trình học tập thực luận văn Tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Lê Bá Vinh, TS Cao Văn Hóa nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực luận văn Xin gởi lời cảm ơn đến thầy cô môn Địa – Nền móng, bạn học viên cao học khóa 2017 giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế suốt thời gian học tập Cuối xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tạo điều kiện tốt để tơi chun tâm học tập, nghiên cứu suốt trình theo học trường Luận văn hoàn thành với nổ lực nghiên cứu tác giả không tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy, chun mơn để hồn thiện đề tài nghiên cứu ứng dụng thực tế Xin chân thành cám ơn ! Tp.HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2019 Học viên Đinh Cẩm Giang LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn PGS.TS Lê Bá Vinh TS Cao Văn Hóa Các kết luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm công việc thực Tp.HCM, ngày 03 tháng 06 năm 2019 Học viên Đinh Cẩm Giang TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ - Độ lún ổn định móng vấn đề quan trọng hàng đầu thiết kế, thi cơng xây dựng cơng trình Hiện nay, việc xác định độ lún ổn định móng thường dựa vào phương pháp giải tích phương pháp số thơng qua mơ hình tính khác Việc lựa chọn phương pháp tính toán độ lún hợp lý cho phép thu nhận kết đáng tin cậy công tác thiết kế - Thơng thường để tính tốn độ lún ổn định móng bè thường áp dụng phương pháp cộng lún lớp phân tố phương pháp lớp đàn hồi biến dạng tuyến tính tùy theo điều kiện địa chất cơng trình Phương pháp cộng lún lớp phân tố chất phương pháp tính độ lún cho điểm khơng xét đến độ cứng móng Đối với móng kích thước lớn móng bè ta phải xét độ lún nhiều điểm sau tính độ lún trung bình móng Đối với phương pháp lớp biến dạng đàn hồi tuyến tính, kết tính tốn độ lún ổn định chủ yếu phụ thuộc vào chiều dày tính tốn phạm vi vùng chịu nén lún Hn, chiều dày tính tốn Hn phụ thuộc vào kích thước móng, tỷ số L/B (L-chiều dài, B-bề rộng móng), tải trọng cơng trình, cấu tạo địa chất cơng trình - Nội dung đề tài luận văn “ Nghiên cứu độ lún của móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng ” nhằm nghiên cứu ước lượng độ lún ổn định theo độ sâu đặt móng thơng qua phương pháp tính tốn độ lún khác cách xác định phạm vi vùng chịu nén Hn phương pháp tính độ lún Từ đó, áp dụng lựa chọn phương pháp tính toán độ lún hợp lý xác định phạm vi vùng chịu nén Hn phương pháp giải tích Đồng thời nghiên cứu thay đổi áp lực đáy móng trung bình theo độ sâu chơn móng vị trí đáy móng cũng sử dụng phương pháp số thơng qua mơ hình tính khác nhằm phân tích so sánh kết độ lún đạt - Kết nghiên cứu nhằm góp phần hồn thiện phương pháp xác định độ lún ổn định thiết kế móng cơng trình SUMMARY OF DISSERTATION Name of subject: STUDY ON SETTLEMENT OF RAFT FOUNDATION IN CONSIDERATION TO THE DEPTH OF THE FOUNDATION Abstract: The content of the dissertation topic " Study on settlement of raft foundation in consideration of the depth of the foundation " is to study and estimate the stabilized settlement of embedment foundation according to the methods of calculating different settlement and finite thickness Hn of the methods for calculating settlement to select the methods of calculating settlement and finite thickness Hn We thereby, study the change of the foundation bottom average pressure in embedment foundation In this dissertation, in order to analyze the effect on the difference of stabilized settlement of embedment foundation, the authors calculated the stabilized settlement by the method of summation of partial settlements, the method of elastic layer with finite thickness Hn …according to TCVN 9362: 2012, JGJ6-99 and the authors B.L.Đalmatov, K.E.Egorov and analyzed on 3D plaxis software with foundation sizes 10x15, 15x22.5, 20x30, 25x37.5, 30x40, 35x52,5, 40x60 m2, each size of foundation distributed with load, 150, 200, 250 kN/m2 and embedment foundation differentce From the results of stabilized settlement, analysis and evaluation of the calculation results to select the methods of calculating settlement, it is thereby to study the change of the foundation bottom pressure in embedment foundation MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Tính cấp thiết đề tài - Mục tiêu nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN CỦA MÓNG BÈ - 1.1 1.2 Tổng quan - Nhận xét chương - 10 - Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH LÚN CHO MĨNG BÈ VÀ MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU - 11 2.1 Các phương pháp tính tốn ứng suất đất - 11 2.1.1 Ứng suất đất trọng lượng thân - 12 2.1.1.1 Ứng suất theo phương thẳng đứng trọng lượng thân - 13 2.1.1.2 Ứng suất theo phương nằm ngang trọng lượng thân - 13 2.1.2 Áp lực đáy móng - 15 2.1.3 Ứng suất tăng thêm đất tải - 17 2.1.3.1 Bài toán Boussinesq - 17 2.1.3.2 Công thức tính ứng suất theo tài liệu Xiangfu Chen - 21 2.2 Các phương pháp ước lượng độ lún ổn định móng theo phương pháp giải tích - 22 2.2.1 Ước lượng độ lún ổn định theo phương pháp cộng lún lớp - 22 2.2.1.1 Phương pháp cộng lún lớp với giả thiết đất chịu nén không nở hông ( toán chiều ): - 22 2.2.1.2 Phương pháp cộng lún lớp với giả thuyết đất chịu nén có nở hơng ( tốn ba chiều ): - 27 2.2.1.3 Xác định chiều dày vùng nén lún Hn - 30 2.2.2 Xác định độ lún ổn định theo biểu thức chuyển vị lý thuyết đàn hồi 31 2.2.2.1 Độ lún tính theo phương pháp lớp đàn hồi biến dạng tuyến tính: - 32 2.2.2.2 Xác định chiều dày vùng nén lún Hn: - 34 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn - 36 - 2.4 Nhận xét chương - 38 - Chương 3: NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH CỦA MĨNG BÈ DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG CƠNG TRÌNH VÀ MƠ HÌNH ÁP DỤNG CHO ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT THỰC TẾ - 40 3.1 Dữ liệu công trình đặc điểm điều kiện địa chất - 40 3.1.1 Dữ liệu cơng trình - 40 3.1.2 Đặc điểm điều kiện địa chất - 41 3.2 Cường độ đất - 45 3.3 Ước lượng độ lún ổn định móng bè theo phương pháp khác 46 3.3.1 Phương pháp cộng lún lớp phân tố - 47 3.3.2 Phương pháp lớp đàn hồi biến dạng tuyến tính - 50 3.3.3 Mực nước ngầm - 53 3.3.4 Phương pháp số: Mô phần mềm plaxis 3D - 54 3.3.5 Modulus biến dạng E50 - 57 3.4 3.5 3.6 Áp dụng tính tốn ước lượng độ lún ổn định móng bè - 58 So sánh đánh giá kết mơ hình tính tốn - 98 Nhận xét chương - 107 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 111 - DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: a,b,c,d,e) Mơ hình độ sâu đặt móng E Díaz Castaneda, and Tomas 7Hình 1.2: Sơ đồ tính độ lún móng theo chiều sâu đặt móng Wen-Wei Zhang, Guofu Zhu, Ren W ang, and Qingshan Meng - Hình 1.3: Sơ đồ tính độ lún móng theo chiều sâu đặt móng G Gazetas, J L Tassoulas, R Dobry and M J O’Rourke - Hình 2.1: Ứng suất đất - 11 Hình 2.2: Ứng suất thân điểm M cách mặt độ sâu z - 12 Hình 2.3: Biểu đồ áp lực đáy móng - 15 Hình 2.4: Áp lực đáy móng chịu tải trọng thẳng đứng tâm - 16 Hình 2.5: Bài tốn Boussinesq – hệ tọa độ (Oxyz) - 18 Hình 2.6: Bài tốn Boussinesq – Hình chiếu ứng suất pháp tuyến tiếp tuyến lên hệ trục (Oxyz) - 18 Hình 2.7: Bài tốn Boussinesq – Tải tập trung p đặt mặt đất - 18 Hình 2.8: Bài tốn Boussinesq – Tải p phân bố diện tích hình chữ nhật 19 Hình 2.9: Tải trọng phân bố diện tích chữ nhật a x b bán khơng gian đàn hồi - 21 Hình 2.10: Nền chịu nén không nở hông chịu tải trọng phân bố - 22 Hình 2.11: Sơ đồ tính lún theo phương pháp tổng phân tố cho trường hợp tải trọng phân bố diện truyền tải - 24 Hình 2.12: Sơ đồ sử dụng đường cong e – p thí nghiệm cố kết - 24 Hình 2.13: Nền chịu nén nở hơng chịu tải trọng phân bố - 27 Hình 2.14: Biểu đồ thí nghiệm nén lún đất - 29 Hình 2.15: Chiều dày vùng nén lún - 30 Hình 2.16: Các thành phần ứng suất điểm M(x, y, z) bất kỳ bán không gian - 31 Hình 2.17: Sơ đồ tính lún theo lý thuyết lớp đàn hồi - 32 Hình 2.18: Các mặt chảy dẻo mơ hình Hardening soil - 37 Hình 3.1: Vị trí cơng trình – sơ đồ bố trí hố khoan - 41 Hình 3.2: Bản đồ địa chất (phóng to) – Phía trung tâm tờ đồ Tp.HCM (Trích từ đồ địa chất khu vực Tp.HCM tỷ lệ 1:50.000) - 42 Hình 3.3: Mặt cắt địa chất cơng trình điển hình - 43 Hình 3.4: Sơ đồ tính lún theo phương pháp tổng phân tố cho trường hợp tải trọng phân bố diện truyền tải - 47 Hình 3.5 Sơ đồ tính độ lún trung bình móng - 48 Hình 3.6 Các điểm tính lún móng - 49 Hình 3.7: Sơ đồ tính lún theo lý thuyết lớp đàn hồi - 50 Hinh 3.8: Mơ hình tính tốn Plaxis 3D - 56 Hinh 3.9: Xác định E50 từ thí nghiêm nén trục - 57 Hình 3.8.1: Biểu đồ độ lún – chiều sâu đặt móng B x L (10 x15) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150kpa - 60 - - 143 - Bảng 2.2.1: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (10 x 15) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 144 - Bảng 2.2.2: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (15 x 22,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 145 - Bảng 2.2.3: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (20 x 30) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 146 - Bảng 2.2.4: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (25 x 37,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 147 - Bảng 2.2.5: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (30 x 45) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 148 - Bảng 2.2.6: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (35 x 52,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 149 - Bảng 2.2.7: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (40 x 60) ứng với tải trọng phân bố ptc = 150 kpa - 150 - Bảng 2.3.1: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (10 x 15) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 151 - Bảng 2.3.2: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (15 x 22,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 152 - Bảng 2.3.3: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (20 x 30) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 153 - Bảng 2.3.4: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (25 x 37,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 154 - Bảng 2.3.5: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (30 x 45) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 155 - Bảng 2.3.6: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (35 x 52,5) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa - 156 - Bảng 2.3.7: Bảng tổng hợp độ lún ổn định B x L (40 x 60) ứng với tải trọng phân bố ptc = 200 kpa PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Đinh Cẩm Giang Ngày, tháng, năm sinh: 23/05/1983 Nơi sinh: Quảng Ngãi Địa liên lạc: 685/35, Xơ Viết Nghệ Tĩnh, phường 26, quận Bình Thạnh, Tp.Hồ Chí Minh Q TRÌNH ĐÀO TẠO Trường Đại học Tơn Đức Thắng – Thành phố Hồ Chí Minh ( 2009-2012 ) Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng công nghiệp Trường Đại học Bách Khoa – Thành phố Hồ Chí Minh ( 2017-nay ) Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Q TRÌNH CƠNG TÁC Tổng cơng ty cổ phần tư vấn thiết kế Dầu Khí PVE ( Petro Viet Nam Engineering ) – ( 2012-nay ) ... pháp tính độ lún phù hợp cho kích thước B x L ( B: bề rộng móng, L: chiều dài móng ) độ sâu chơn móng Df khác Phạm vi nghiên cứu Nhằm nghiên cứu độ lún móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng Df... biết việc tính tốn độ lún ổn định móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng Df - Áp dụng hợp lý phương pháp tính tốn độ lún phương án thiết kế móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng Df -5- Chương... tính độ lún hợp lý cho phép thu nhận kết đáng tin cậy công tác thiết kế - Nội dung đề tài luận văn “ Nghiên cứu độ lún móng bè có xét đến chiều sâu đặt móng ” nhằm nghiên cứu ảnh hưởng chiều sâu