Thiết lập tương quan sức chống cắt giữa thí nghiệm ba trục cu và CD cho đất sát yếu khu vực tp hồ chí minh

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - šµ› - VÕ THANH LONG THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT GIỮA THÍ NGHIỆM BA TRỤC CU VÀ CD CHO ĐẤT SÉT YẾU KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH - šµ› - Cán hướng dẫn khoa học : TS TRẦN XUÂN THỌ Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 200 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 200 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ THANH LONG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09/04/1983 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Khoá (Năm trúng tuyển): 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: Thiết lập tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục CU CD cho đất sét yếu khu vực Tp Hồ Chí Minh 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan sức chống cắt khả chịu tải đất yếu - Chương 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt đất - Chương 3: Thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt - thiết lập tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục CU CD - Chương 4: Ứng dụng tính tốn ổn định đường đất yếu - Kết luận kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/02/2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/07/2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN XUÂN THỌ Nội dung Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS TRẦN XUÂN THỌ TS VÕ PHÁN PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô thuộc Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh cung cấp cho tơi kiến thức quý báu trình giảng dạy tạo điều kiện thuận lợi cho tham gia học tập, nghiên cứu hồn thành khóa học Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Trần Xuân Thọ, Người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực Luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể ban lãnh đạo đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ & Thiết bị Công nghiệp (RECTIE) – Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ vật chất tinh thần thiết bị thí nghiệm để tơi hồn thành Luận văn Xin cảm ơn tất bạn bè, người đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn Sau cùng, tơi xin bày tỏ lịng ghi ơn tri ân sâu sắc đến gia đình tơi quan tâm, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thời gian thực Luận văn Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 06 năm 2009 Tác giả Võ Thanh Long TÓM TẮT Nội dung luận văn thiết lập tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục cố kết – khơng nước (CU) cố kết – nước (CD) cho đất sét yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh Từ đó, giúp cho người thiết kế dựa vào kết sức chống cắt c’, ϕ’ từ thí nghiệm CU cho giá trị sức chống cắt nước theo thí nghiệm CD ngược lại Với mục đích trên, cặp giá trị c’, ϕ’ từ thí nghiệm ba trục theo sơ đồ CU CD phải xác định từ mẫu đất có đặc trưng lý Ở đây, tác giả chọn loại đất dính nguyên dạng trạng thái từ dẻo mềm đến chảy lấy khu vực Tp Hồ Chí Minh nhiều độ sâu khác để thí nghiệm ba trục theo hai sơ đồ Sau thời gian gần hai năm thí nghiệm đồng thời theo sơ đồ CU CD cho 16 mẫu đất, tác giả thu nhận kết thơng số độ bền chống cắt có hiệu c’, ϕ’ theo hai sơ đồ Từ đó, tác giả sử dụng chương trình Excel, phần mềm thống kê hồi quy EView 4.0 SPSS 16.0 để xét tương quan sức chống cắt thiết lập cơng thức tương quan sức chống cắt thí nghiệm CU CD Trong luận văn, tác giả sử dụng công thức tương quan để chuyển đổi giá trị sức chống cắt từ kết thí nghiệm ba trục CU sang CD ứng dụng vào việc tính tốn ổn định đường đắp cao đất yếu thực tế Việc thí nghiệm ba trục CD nhiều thời gian tốn nên người ta thường sử dụng giá trị c’, ϕ’ từ thí nghiệm ba trục CU tốn thời gian tốn hơn, điều dẫn đến kết tính tốn khơng xác Vì vậy, tác giả hy vọng hai cơng thức tương quan sức chống cắt luận văn hữu ích cho người thiết kế sau ABSTRACT Main content of thesis is studied to establish the correlation of shear strength from consolidated – undrained triaxial test (CU) and consolidated – drained triaxial test (CD) of soft clay in Ho Chi Minh City This is provided the designers with the estimation of shear strength c’, ϕ’ of CD tests based on the results of the CU tests and vice versa For the purposes above, each pair of values c’, ϕ’ of CU and CD test results must be determined from the same soil samples with the same physico-mechanical characteristics In the study, the undisturbed cohesive soil samples from very soft to firm soil in Ho Chi Minh City in various depth have been taken for CU and CD tests After nearly two years of doing the experiments of CU and CD tests, 16 undisturbed cohesive soil samples have been taken to get the shear strength parameters Since then, the Excel program, statistics regression EView 4.0 and SPSS 16.0 software have been used to examine and establish the correlation of shear strength between CU and CD tests The author has used the correlative formula of shear strength to convert shear strength parameters from CU test results to CD results in other apply to stability calculation of roadway embankment on soft soil in reality Consolidated – drained triaxial test (CD) takes too long and expensive so designers often use shear strength parameters c’, ϕ’ of CU tests which take less time and costs; this fact may not result in calculating exactly Therefore, the author hopes that the two correlative formula of shear strength this will be very useful for designers MỤC LỤC Mở đầu 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài Phạm vi nghiên cứu luận văn Chương 1: Tổng quan sức chống cắt khả chịu tải đất yếu 1.1 Khái niệm đất yếu 1.2 Đặc điểm địa chất cơng trình khu vực Tp Hồ Chí Minh 1.2.1 Tính chất lý đất đá 1.2.1.1 Trầm tích nguồn gốc sơng biển hệ tầng Thủ Đức (amQII-IIItđ) 1.2.1.2 Trầm tích nguồn gốc sông biển hệ tầng Củ Chi (amQIII3cc) 1.2.1.3 Trầm tích hệ tầng Bình Chánh (QIV1-2bc) 1.2.1.4 Trầm tích hệ tầng Cần Giờ (QIV2-3cg) 1.2.2 Các q trình địa chất động lực cơng trình 1.2.2.1 Hiện tượng laterit hóa 1.2.2.2 Hiện tượng đầm lầy lầy hóa lãnh thổ 1.2.2.3 Hiện tượng xâm thực bờ 1.2.2.4 Hiện tượng xói ngầm 1.2.2.5 Hiện tượng cát chảy 10 1.2.2.6 Hiện tượng lún, lún không 10 1.3 Tổng quan sức chống cắt đất .11 1.3.1 Sức chống cắt đất khơng dính 11 1.3.2 Sức chống cắt đất dính 13 1.3.3 Quá trình phát triển lý thuyết phá hoại khối đất 15 1.4 Sức chống cắt khả chịu tải đất yếu .18 Chương 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt đất 20 2.1 Khái quát thí nghiệm nén ba trục .20 2.2 Một số ứng dụng thí nghiệm nén ba trục 22 2.3 Thiết bị thí nghiệm nén ba trục 24 2.4 Thí nghiệm nén ba trục khơng cố kết – khơng nước (UU) 29 2.5 Thí nghiệm nén ba trục cố kết – khơng nước (CU) .29 2.5.1 Mục đích .29 2.5.2 Một số khái niệm .30 2.5.3 Cách tiến hành 30 2.5.4 Tính tốn kết 32 2.5.4.1 Các thông số mẫu đất sau cố kết đẳng hướng 32 2.5.4.2 Biến dạng dọc trục ε1 theo trình gia tăng ứng suất lệch 33 2.5.4.3 Tiết diện ngang mẫu theo trình gia tăng ứng suất lệch 33 2.5.4.4 Ứng suất lệch, ứng suất có hiệu nhỏ lớn 33 2.5.4.5 Vẽ vòng tròn Mohr ứng suất để xác định c, ϕ c’, ϕ’ 34 2.6 Thí nghiệm ba trục cố kết – thoát nước (CD) .35 Chương 3: Thí nghiệm xác định sức chống cắt - thiết lập tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục CU CD .40 3.1 Tổng quát .40 3.2 Tiến hành thí nghiệm .40 3.2.1 Thí nghiệm xác định tiêu vật lý 41 3.2.2 Thí nghiệm ba trục CU 48 3.2.3 Thí nghiệm ba trục CD 53 3.2.4 Kết thí nghiệm ba trục 57 3.3 Thiết lập tương quan sức chống cắt CU CD 59 3.3.1 Quan hệ ϕ’CU ϕ’CD 61 3.3.2 Quan hệ c’CU c’CD .64 Chương 4: Ứng dụng tính tốn ổn định đường đất yếu 69 4.1 Giới thiệu cơng trình 69 4.2 Đặc điểm địa chất cơng trình 69 4.3 Lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn 74 4.3.1 Giới thiệu 74 4.3.2 Các mơ hình đất phần mềm Plaxis 75 4.3.3 Mơ hình Mohr – Coulomb 76 4.4 Mô toán phần mềm Plaxis 2D 3D Tunnel 78 4.4.1 Các thông số nhập vào mô hình 78 4.4.2 Trình tự thi cơng 80 4.5 Kết tính tốn theo mơ hình 2D 83 4.5.1 Chuyển vị đường .84 4.5.2 Ổn định đường theo giai đoạn thi công lâu dài .86 4.5.3 Lộ trình ứng suất 87 4.5.4 Chuyển vị nội lực cọc 89 4.6 Kết tính tốn theo mơ hình 3D Tunnel 91 4.6.1 Chuyển vị đường .92 4.6.2 Ổn định đường theo giai đoạn thi cơng lâu dài .94 4.7 Phân tích – đánh giá kết tính tốn 95 Kết luận kiến nghị .98 Kết luận 98 Kiến nghị 99 Hướng nghiên cứu 99 Tài liệu tham khảo 100 Phụ lục Phụ lục 1: Chỉ tiêu lý lớp đất khu vực Tp Hồ Chí Minh Phụ lục 2: Biểu kết thí nghiệm tiêu vật lý 16 mẫu đất thí nghiệm Phụ lục 3: Biểu kết thí nghiệm ba trục CU 16 mẫu đất thí nghiệm Phụ lục 4: Biểu kết thí nghiệm ba trục CD 16 mẫu đất thí nghiệm ... lập mối tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục CU CD cần thiết - 40 - Chương THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT – THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT GIỮA THÍ NGHIỆM BA TRỤC CU VÀ CD 3.1 Tổng... sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Khoá (Năm trúng tuyển): 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: Thiết lập tương quan sức chống cắt thí nghiệm ba trục CU CD cho đất sét yếu khu vực Tp Hồ Chí Minh. .. Tổng quan sức chống cắt khả chịu tải đất yếu - Chương 2: Cơ sở lý thuyết thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt đất - Chương 3: Thí nghiệm ba trục xác định sức chống cắt - thiết lập tương quan