Nghiên cứu rung chấn do hoạt động thi công cọc trong xây dựng công trình giao thông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA    TRẦN THANH TÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO HOẠT ĐỘNG THI CƠNG CỌC TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐÀ NẴNG – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA    TRẦN THANH TÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO HOẠT ĐỘNG THI CÔNG CỌC TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8.58 02 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀ NẴNG – Năm 2018 i LỜI CẢM ƠN Luận văn “ ” thực từ tháng 4/2018 đến tháng 10/2018 với mục đích nghiên cứu n truy n s ng ch n đ ng o ho t đ ng thi c ng c c từ đ x c đ nh quy uật n truy n s ng ứng với c c ho t đ ng thi c ng c c cụ th đ x c đ nh n ính nh hưởng đến c c c ng tr nh n cận Tôi xin chân thành c m ơn Thầy giáo TS Nguyễn Lan tận tình giúp đỡ, hướng dẫn đ nh hướng hỗ trợ thiết b , máy móc, thơng tin cần thiết q trình thực hồn thiện luận văn Xin chân thành c m ơn B n gi m hiệu Trường Đ i h c B ch ho - Đ i h c Đ Nẵng t o u kiện cho tham gia lớp h c thực luận văn tốt nghiệp C m ơn B n đ o t o S u đ i h c qu Thầy Cô, tập th cán b , gi ng viên Khoa Xây dựng Cầu đường Trường Đ i h c B ch ho - Đ i h c Đ Nẵng t o u kiện giúp đỡ thời gi n h c c o h c v ho n th nh uận văn tốt nghiệp Vì kiến thức thời gian thực luận văn c h n nên không tránh khỏi tồn t i, thiếu sót Tơi r t mong nhận ý kiến đ ng g p từ quý thầy cô, b n bè đồng nghiệp đ luận văn hoàn thiện Đà Nẵng, tháng năm 2018 HỌC VIÊN TRẦN THANH TÚ i ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin c m đo n đ y c ng tr nh nghiên cứu b n thân Các số liệu, kết qu tính tốn kết qu nghiên cứu luận văn trung thực, không chép b t kỳ nguồn n o ưới m i hình thức Việc tham kh o nguồn tài liệu (nếu c ) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham kh o quy đ nh Ngƣời thực luận văn Trần Thanh Tú iii M CL C LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii M C L C iii TÓM TẮT LUẬN VĂN v DANH M C CÁC BẢNG vi DANH M C CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 Tính c p thiết củ đ t i Mục tiêu nghiên cứu củ đ t i Đối tượng v ph m vi nghiên cứu Phương ph p nghiên cứu Kết qu ự iến Chƣơng T NG QUAN V LAN TRU N S NG TRONG N N ĐẤT DO T I C NG CỌC 1 Tổng qu n c c n truy n s ng n n đ t o ho t đ ng thi c ng x y ựng v nh hưởng đến c ng tr nh n cận C c o i s ng n truy n n n đ t C c qui đ nh giới h n mức đ rung ch n c ng tr nh n cận Kết uận chương Chƣơng CƠ SỞ L T U T P N T C LAN TRU N S NG DO T I C NG CỌC 10 Cơ sở thuyết 10 1 Phương tr nh vi ph n củ ph n tố ứng su t m i trường h ng gi n đ n hồi [20] 10 2 Mối qu n hệ giữ iên đ v ho ng c ch đến nguồn rung củ ph n tố m i trường n đ n hồi 13 2.2 Áp ụng gi i i to n vi ph n n truy n s ng 15 Sự suy gi m iên đ s ng o tiêu h o ượng 16 Ph n tích n truy n s ng ự phương ph p PTHH 18 Giới thiệu Mi s GTS NX 21 Phương ph p phần tử hữu h n v ph n tích ch sử thời gi n 21 Ví ụ m h nh h v ph n tích rung ch n o đ ng c c 21 Kết uận chương 28 iv Chƣơng T ỰC NG I M ĐO ĐẠC LAN TRU N S NG DO T I C NG CỌC 29 Lự ch n ự n thực nghiệm – trường đo rung ch n – nguồn g y ch n đ ng 29 1 V trí đ 30 Khí hậu 30 3 Đặc m đ h nh 30 Đ ch t 30 Thủy văn 31 Đối tượng nghiên cứu nh hưởng rung ch n 32 Đặc m nguồn rung 32 3.3 Thiết đo rung ch n 33 Thực thí nghiệm đo rung t i trường o đ ng c c 35 Kết qu đo đ c thực nghiệm t i trường 37 So s nh ết qu ph n tích thuyết v thực nghiệm 41 3.7 Kết uận v ngo i suy x c đ nh n ính nh hưởng cho c c o i ú đ ng c c h c 42 K T LUẬN VÀ KI N NG Ị 43 Kết uận 43 Kiến ngh 43 TÀI LI U T AM K ẢO 45 v T M TẮT LUẬN VĂN NG I N CỨU RUNG C ẤN DO OẠT ĐỘNG T I C NG CỌC TRONG DỰNG C NG TR N GIAO THÔNG H c viên: Trần Th nh Tú Chuyên ng nh: Kỹ thuật x y ựng c ng tr nh gi o th ng Mã số: Kh : K34 XGT_Trường Đ i h c B ch ho – Đ i h c Đ Nẵng Tóm tắt - Ho t đ ng thi c ng c c q trình thi cơng x y ựng g y n truy n s ng ch n đ ng n n đ t nh hưởng r t ớn đến c ng tr nh n cận Nếu mức đ rung ch n qu ớn c th g y r nhi u cố đ ng tiếc sụt ún n n g y nứt tường chí g y sụp đổ c ng tr nh n cận g y r hậu qu r t nghiêm tr ng g y r tr nh ch p giữ người n hu vực x y ựng v chủ ự n v g y ãng phí ớn đầu tư Luận văn n y ết hợp ph n tích thuyết v thực nghiệm nhằm i m chứng t i trường x c đ nh c ng thức suy gi m v n ính rung đ ng c th g y hư hỏng cơng trình n cận o ho t đ ng thi c ng c c Từ đ ự o đủ tin cậy ph m vi nh hưởng o ho t đ ng đ ng c c g y r đ n tỉnh Qu ng Ngãi giúp người x y ựng m sở cho qui ho ch ự ch n c ng nghệ thi c ng phù hợp nhằm gi m thi u rủi ro cho c c c ng tr nh xung quanh, tiết iệm chi phí đầu tư v x c đ nh ph m vi gi i ph ng mặt ằng cần thiết hi thi c ng x y ựng T hó : Vận tốc đỉnh ch t m thi c ng c c rung đ ng rung phần tử hữu h n n ính nh hường vận tốc rung giới h n n truy n s ng nguồn RESEACH FOR GROUND WAVE PROPAGATION DUE TO PILE DRIVEN IN TRANPORTATION CONSTRUCTION ACTIVITIES Abstract – Pile driving activities in road construction work the ground wave propagation it damage to the neighboring buildings If the level of vibration is high, damage will be massive as: subsiding area, cracks in the wall, even neighboring buildings are collapsed so disastrous consequence, this caused disputes between people, the construction area and the project owners, causing great waste in investment This dissertation combines theoretical and empirical analysis, to verify the field, determine the attenuation formula and the radius of vibration that can damage neighboring buildings of the vibrating roller From this, it is predicted that the impact of road vibration in Quang Ngai will be sufficiently trusted, help builders as the basis for the planning, selection of construction technology, design of damping measures to minimize the risk of surrounding buildings, save on investment costs and define range of the edge when required to make the building Key words - Peak particle velocity (PPV), pile driving, vibration, wave propagation, vibration sources, Finite Element (FEM), radius influence; vibration limit velocity vi DAN M C CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang B ng 1 Gi tr tối đ cho phép v mức gi tốc rung ho t đ ng x y ựng (QCVN 27:2010/BTNMT) [1] B ng Mức gi tốc rung B ng Gi tr vận tốc rung giới h n c ng tr nh hi ch u t c đ ng rung gi n đo n (TCVN 7378: 2004) [2] B ng Gi tr vận tốc rung giới h n c ng tr nh hi ch u t c đ ng rung iên tục (TCVN 7378: 2004) B ng Đặc tính rung đ ng củ m t số thiết v phương tiện ùng phổ iến s n xu t c ng nghiệp x y ựng gi o th ng v n ụng (TCVN 7378: 2004) B ng Đ nh gi nh hưởng o đ ng n n đ t ên c ng tr nh theo Tiêu chuẩn DIN 4150-3:1999 B ng Qu n hệ tốc đ s ng ng ng v s ng 15 B ng 2 Qu n hệ tốc đ s ng R y eigh v s ng ng ng V = cR/cS 16 B ng Kh i o vật iệu đầu v o 22 B ng Kết qu m phần m m 27 B ng Th m số ỹ thuật hi đo 35 B ng Tổng hợp ết qu c c gi tr vận tốc nh t B ng 3 B n ính giới h n cho c c o i ú c α = cS /cP o đ ng t i v trí thí nghiệm o đ ng đo ược ớn h c nh u 39 42 vii DAN M C CÁC Số hiệu N Tên hình Trang Hình 1.1 a, b, c, d Dự án Nâng c p Quốc l Hình 1.2 a, b, c, d Dự n đường cao tốc Đ Nẵng-Qu ng Ngãi Hình 1.3 Biến d ng n n đ t sóng khối a) Sóng d c P b) Sóng cắt S Hình 1.4 Sơ đồ chuy n đ ng ch t m truy n sóng R (Rayleigh) Hình 1.5 Sơ đồ chuy n đ ng ch t m truy n sóng Love Hình 2.1 Phân tố ứng su t 11 Hình 2.2 Vận tốc lớn nh t ch t m 17 Hình 2.3 Sự suy gi m vận tốc lớn nh t ch t m 18 Hình 2.4 Mơ c c 3D 23 Hình 2.5 Mơ đặt c c ên đ a hình 23 Hình 2.6 Ch y phân tích số 24 Hình 2.7 X c đ nh tham số đ a ch t 24 Hình 2.8 Gán t i tr ng đ ng v o đầu c c 25 Hình 2.9 Gán t i tr ng đ ng v o đầu c c 25 Hình 2.10 C i đặt thời gian chu kỳ l y mẫu 26 Hình 2.11 Ch y kết qu chương tr nh 26 Hình 2.12 X c đ nh đường cong suy gi m iên đ sóng ch n đ ng 27 Hình 3.1 a, b Hiện trường v trí dự án bố trí thực nghiệm 29 Hình 3.2 Cơng trình lân cận 32 Hình 3.3 Bú đ ng c c đ ng thi c ng t i c ng trường 33 Hình 3.4 Đầu đo o đ ng 34 Hình 3.5 Chương tr nh đo rung ch n 34 Hình 3.6 Sơ đồ bố trí đầu đo 35 Hình 3.7 Sơ đồ v trí m đo Hình 3.8 X c đ nh đường cong suy gi m iên đ sóng ch n đ ng 40 Hình 3.9.a Bi u đồ PPV-R phân tích lý thuyết 41 Hình: 3.9.b Bi u đồ PPV-R thực nghiệm 41 o đ ng mặt đ t t i trường o đ ng t i v trí thí nghiệm 36 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết củ đề tài Tỉnh Qu ng Ngãi thu c khu vực duyên h i mi n trung, m t vùng đ t ven bi n o đ t phù sa bồi đắp c đ a ch t r t đ ng Trong năm gần đ y với quan tâm củ Trung ương tỉnh Qu ng Ngãi ng y c ng đầu tư v ph t tri n v sở h tầng Ho t đ ng thi công c c xây dựng gi o th ng đ ng c c, khoan c c nhồi giã đ ổ khoan c c nhồi, rút ống vách thép, rung c c ván, , gây sóng lan truy n n n đ t lớn Nếu cường đ sóng lan truy n lớn nh hưởng đến m i trường sống cơng trình lân cận khu vực thi công Thực tế nhi u dự án thi công xây dựng đ a bàn tỉnh Qu ng ngãi có x y tranh ch p giữ người dân chủ dự án v n đ thi công gây rung ch n M t số dự án có tranh ch p lớn dẫn đến người n ngăn c n không cho nhà thầu thi công, dẫn đến nguy m t an ninh trật tự tiến đ thi công dự án kéo dài Trong giới h n luận văn th c sỹ ứng dụng, với mục đích nghiên cứu tìm hi u v n đ rung ch n ho t đ ng thi công c c nh hưởng đến cơng trình lân cận, h c viên ch n đ tài “ u rung ch n ho ng thi công c c xây d ng ” r t cần thiết Kết qu nghiên cứu có th ứng dụng đ xác đ nh bán kính nh hưởng rung ch n thi cơng c c đến cơng trình lân cận đ a bàn tỉnh Qu ng Ngãi với vùng đ a ch t tính ch t nguồn rung tương tự Mục tiêu nghiên cứu củ đề tài - Nghiên cứu sở n n đ t thuyết n truy n s ng ch n đ ng o nguồn g y rung - Thực nghiệm x c đ nh qui uật n truy n s ng n n đ t o ho t đ ng thi c ng c c đ ng đ n tỉnh Qu ng Ngãi từ đ x c đ nh n ính nh hưởng đến c ng tr nh n cận Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Quy luật lan truy n sóng ho t đ ng đ ng c c gây - Ph m vi nghiên cứu: X c đ nh quy luật lan truy n sóng n n đ t ho t đ ng đ ng c c nhằm x c đ nh ph m vi, bán kính nh hưởng đến cơng trình lân cận Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp phân tích lý thuyết thực nghiệm ki m chứng ... BÁCH KHOA    TRẦN THANH TÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO HOẠT ĐỘNG THI CÔNG CỌC TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8.58 02 05 LUẬN... cơng trình lân cận, h c viên ch n đ tài “ u rung ch n ho ng thi công c c xây d ng ” r t cần thi? ??t Kết qu nghiên cứu có th ứng dụng đ xác đ nh bán kính nh hưởng rung ch n thi cơng c c đến cơng trình. .. i trường sống cơng trình lân cận khu vực thi công Thực tế nhi u dự án thi công xây dựng đ a bàn tỉnh Qu ng ngãi có x y tranh ch p giữ người dân chủ dự án v n đ thi công gây rung ch n M t số dự