Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM QUANG ĐÔNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỂ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM QUANG ĐÔNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỂ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH Chun ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 62-58-60-01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS TRỊNH MINH THỤ GS.TS NGUYỄN CHIẾN HÀ NỘI - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình khoa học tơi thực Các kết quả, số liệu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả hồn tồn chịu trách nhiệm tính xác thực nguyên luận án Tác giả luận án Phạm Quang Đông ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc trân trọng đến GS.TS Trịnh Minh Thụ GS.TS Nguyễn Chiến hai thầy hƣớng dẫn trực tiếp tận tình bảo, hƣớng dẫn giúp đỡ tác giả suốt trình thực hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu, khoa Cơng trình, phịng Đào tạo Đại học sau Đại học, thầy giáo tổ môn Địa kỹ thuật - Trƣờng Đại học Thủy lợi, đặc biệt thầy giáo TS Hoàng Việt Hùng tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp ý kiến quý báu cho tác giả trình nghiên cứu Tác giả tỏ lịng biết ơn đến anh chị em công ty FECON TEINCO tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả thu thập tài liệu, số liệu, cung cấp thông tin cần thiết liên quan đến trình nghiên cứu, thực luận án, giúp tác giả khảo sát, tham quan tiếp cận cơng trình nơi xử lý phƣơng pháp mà tác giả nghiên cứu Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến anh chị em phịng thí nghiệm Địa kỹ thuật Trƣờng Đại học Thủy lợi, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên trình thực nghiên cứu thực nghiệm luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến đơn vị nơi tác giả công tác Trƣờng Cao Đẳng Công Nghệ - Kinh Tế Thủy lợi Miền Trung, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên để tác giả yên tâm tập trung nghiên cứu hoàn thành luận án Để hồn thành đƣợc luận án tác giả nhận đƣợc động viên, ủng hộ, chia sẻ kịp thời từ gia đình lúc khó khăn nhất, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn chia sẻ thành cơng có đƣợc thân đến gia đình Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên, ủng hộ, chia sẻ q trình tác giả hồn thành luận án iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .2 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn .3 Những đóng góp luận án Bố cục luận án Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP .7 1.1 Nền đất yếu 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân khơng 1.2.1 Tình hình ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân khơng xử lý đất yếu giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu phƣơng pháp cố kết chân khơng 15 1.2.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân không xử lý đất yếu Việt Nam 17 1.3 Lý thuyết phƣơng pháp cố kết chân không 19 1.3.1 Bài toán cố kết thấm .19 1.3.2 Phƣơng trình vi phân 22 1.3.3 Các phƣơng pháp giải toán cố kết thấm 23 1.4 Phƣơng pháp dự báo lún 31 1.4.1 Phƣơng pháp Asaoka 31 1.4.2 Phƣơng pháp điểm uốn (Inflection point) 32 Kết luận chƣơng .35 Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ .36 iv 2.1 Mục đích nghiên cứu 36 2.2 Mơ hình nghiên cứu 36 2.2.1 Giới thiệu mơ hình 36 2.2.2 Mẫu đất thí nghiệm .39 2.2.3 Thiết bị thí nghiệm 41 2.3 Quy trình thí nghiệm 45 2.3.1 Chuẩn bị máng thí nghiệm hình hộp chế bị mẫu .45 2.3.2 Xác định tiêu lý đất trƣớc thí nghiệm .45 2.3.3 Cắm bấc thấm 45 2.3.4 Lắp đặt thiết bị quan trắc ALNLR 46 2.3.5 Tạo lớp mặt thoát nƣớc lắp đặt thệ thống thu nƣớc 46 2.3.6 Làm kín mơ hình thí nghiệm 46 2.3.7 Lắp đặt đồng hồ đo lún áp lực chân không 47 2.3.8 Kết nối kích hoạt đầu đo ALNLR .47 2.3.9 Kết nối hệ thống máy bơm hoạt động mơ hình 47 2.4 Kết thực nghiệm MHVL .48 2.4.1 Kết thực nghiệm MHVL1 48 2.4.2 Kết thực nghiệm MHVL2 51 2.4.3 Kết thực nghiệm MHVL3 54 2.5 Hiệu kỹ thuật cố kết chân không 57 2.5.1 Hiệu xử lý đất theo MHVL1 57 2.5.2 Hiệu xử lý đất theo MHVL2 59 2.5.3 Hiệu xử lý đất theo MHVL3 61 Kết luận chƣơng .64 Chƣơng 3: MƠ HÌNH TÍNH CHO BÀI TỐN CỐ KẾT CHÂN KHƠNG 65 3.1 Mơ hình số tính tốn 65 3.2 Mô tốn cố kết chân khơng .67 3.3 Tính tốn ứng dụng cho MHVL 67 3.3.1 Kết mơ hình số MHVL1 69 v 3.3.2 Kết mơ hình số MHVL2 70 3.3.3 Kết mơ hình số MHVL3 71 3.4 So sánh kết thực nghiệm tính tốn MHVL 72 3.4.1 So sánh kết thực nghiệm tính tốn MHVL1 72 3.4.2 So sánh kết thực nghiệm tính tốn MHVL2 74 3.4.3 So sánh kết thực nghiệm tính tốn MHVL3 75 3.5 Tính tốn kiểm tra cho cơng trình thực tế 76 3.5.1 Cơng trình Pvtex Đình Vũ – Hải Phịng 77 3.5.2 Cơng trình nhiệt điện Duyên Hải – Trà Vinh 83 3.5.3 Cơng trình nhiệt điện Nhơn Trạch – Đồng Nai 90 Kết luận chƣơng .95 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ CỦA BÀI TỐN CỐ KẾT CHÂN KHƠNG 96 4.1 Đặt vấn đề 96 4.2 Các tiêu lý loại đất đất yếu tính tốn 96 4.2.1 Đất yếu Duyên Hải – Trà Vinh 96 4.2.2 Đất yếu Đình Vũ – Hải Phịng 97 4.2.3 Đất yếu nhiệt điện Thái Bình 97 4.2.4 Đất yếu Nhơn Trạch – Đồng Nai 97 4.3 Kết tính tốn 97 4.3.1 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 10 m 97 4.3.2 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 15 m 98 4.3.3 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 20 m 98 4.3.4 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 25 m 99 4.3.5 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 30 m 100 4.4 Xây dựng mối quan hệ thời gian cố kết (t) với số dẻo (PI), độ cố kết (U) chiều dày đất yếu xử lý (H) 100 4.4.1 Mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý xác định 102 vi 4.4.2 Mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu xử lý độ cố kết xác định .106 Kết luận chƣơng 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .112 CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ Đà CƠNG BỐ .114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .115 vii MỤC LỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý phƣơng pháp MVC [37] .11 Hình 1.2 Thi cơng phƣơng pháp MVC 12 Hình 1.3 Sơ đồ ngun lý phƣơng pháp khơng có màng kín khí [2] .12 Hình 1.4 Thi cơng khơng có màng kín khí [3] 13 Hình 1.5 Sân bay Suvarnabhumi, Thái Lan [2] 14 Hình 1.6 Khu dân cƣ Steiger Eiland Ijburg, Hà Lan [2] 14 Hình 1.7 Nhà máy điện nguyên tử Singori, Hàn Quốc [2] 15 Hình 1.8 Sơ đồ trạm xử lý nƣớc Pusan, Hàn Quốc [2] 15 Hình 1.9 Mơ hình tỉ lệ lớn để thí nghiệm cố kết có khơng có áp lực chân khơng 16 Hình 1.10 Nguyên lý gia tải nén trƣớc [13] .20 Hình 1.11 Bản chất cố kết thấm [2] 21 Hình 1.12 Nguyên lý cố kết chân không [2] 21 Hình 1.13 Độ cố kết U% theo quan hệ p f [47] 25 ' p 0 Hình 1.14 Phân bố độ cố kết theo hƣớng thoát nƣớc [47] .25 Hình 1.15 Quan hệ Uv (Tv) theo Terzaghi [25] 27 Hình 1.16 Biểu đồ phân bố độ cố kết Uz (z/Hdr;Tv) [25] 27 Hình 1.17 Quan hệ Ur(Tr) theo Barron [21] .28 Hình 1.18 Quan hệ F(n) n [21] 29 Hình 1.19 Đƣờng kính chuyển đổi bấc thấm [38,48,54] 30 Hình 1.20 Đƣờng thẳng Asaoka [19] .32 Hình 1.21 Điểm uốn [30] 33 Hình 1.22 Đạo hàm U(Tv) [55] 33 Hình 1.23 Hệ số điểm uốn lý thuyết [24] 34 Hình 1.24 Hệ số điểm uốn thực nghiệm [24] 34 Hình 2.1 Sơ họa mơ hình thí nghiệm .37 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thiết bị MHVL1 .38 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị MHVL2 .38 13 §é lón (cm) 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 50 45 40 35 30 25 20 15 10 Lún mặt thí nghiệm cách biên 50 cm (TEN 3-1) Lún mặt thí nghiệm cách biên 100 cm (TEN 3-2) áp lực chân không 10 12 14 Thêi gian (ngµy) 16 18 20 22 24 áp lực chân không (kPa) Kt qu t hỡnh 2.28 cho thấy, thời điểm trước gia tải ALNLR độ sâu nghiên cứu ALNLR tĩnh ALNLR dư suy giảm nhanh ngày đầu gia tải, sau giảm dần gần ổn định sau 20 ngày gia tải Giá trị ALNLR dư vị trí cạnh bấc thấm lớn vị trí bấc thấm, nhiên chênh lệch nhỏ dần giai đoạn gia tải cuối bé 2.4.3 Kết thực nghiệm MHVL3 Quan hệ độ lún thực nghiệm thời gian MHVL3 q trình cố kết chân khơng thể hình 2.29 Do điều kiện trang thiết bị nên áp lực chân không tạo MHVL3 khoảng 40 kPa 26 Hình 2.29 Quan hệ độ lún thực nghiệm thi gian ca MHVL3 áp lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) 60 50 40 30 20 10 -10 -20 -30 -40 -50 50 45 40 35 30 25 20 15 10 ALNLR thí nghiệm cách biên 50 cm độ sâu 75 cm (PIE 3-1) ALNLR thí nghiệm cách biên 100 cm độ sâu 75 cm (PIE 3-2) ALNLR thí nghiệm cách biên 50 cm độ sâu 50 cm (PIE 3-3) áp lực chân không 10 12 14 Thêi gian (ngµy) 16 18 20 22 24 Hình 2.32 Quan hệ ALNLR thực nghiệm thời gian MHVL3 26 ¸p lực chân không (kPa) T hỡnh 2.29 cho thy, lỳn mặt phát triển chậm trình cố kết chân khơng, giá trị độ lún vị trí chênh lệch bé Tại thời điểm kết thúc gia tải (26 ngày) đường cong trình lún dốc, chưa ổn định Độ lún cuối dự báo theo Asaoka vị trí cách biên khối đất 0,5 m 1,0 m là 7,53 cm 7,72 cm Độ lún thực nghiệm thời điểm kết thúc gia tải (26 ngày) vị trí 5,37 cm 5,57 cm, lúc đường cong lún cịn dốc, chưa ổn định giá trị dự báo lún theo Asaoka phù hợp Quan hệ ALNLR thực nghiệm thời gian MHVL3 q trình cố kết chân khơng thể hình 2.32 14 Kết từ hình 2.32 cho thấy, ALNLR độ sâu nghiên cứu trước gia tải ALNLR tĩnh ALNLR dư bắt đầu suy giảm sau khoảng ngày gia tải Do khơng có bấc thấm q trình tiêu tán ALNLR dư diễn chậm, thời điểm kết thúc gia tải đường cong trình tiêu tán ALNLR dư dốc, chưa ổn định Giá trị ALNLR dư vị trí có độ sâu chênh lệch nhỏ trình cố kết chân không 2.5 Hiệu kỹ thuật cố kết chân không Để đánh giá hiệu phương pháp cố kết chân khơng, sau kết thúc thí nghiệm tiến hành lấy mẫu xác định tiêu đất để so sánh với trước thí nghiệm Sức chống cắt khơng nước trước sau thí nghiệm MHVL trình bày hình 2.36, 2.38 2.40 Su sau thÝ nghiƯm gi÷a bÊc thÊm Su sau thÝ nghiƯm c¹nh bÊc thÊm Su tr-íc thÝ nghiƯm 0,1 Su sau thÝ nghiƯm gi÷a bÊc thÊm Su sau thÝ nghiƯm c¹nh bÊc thÊm Su tr-íc thÝ nghiƯm 0,1 0,2 0,3 0,3 0,5 Độ sâu (m) 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,4 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 10 12 Søc chèng c¾t Su (kPa) 14 Hình 2.36 Su trước sau thí nghiệm MHVL1 Su sau thí nghiệm cách biên dọc 0,5 m Su sau thí nghiệm cách biên dọc 1,0 m Su tr-ớc thí nghiệm 0,1 0,2 Độ sâu (m) Độ sâu (m) 0,0 0,0 0,0 0,9 10 12 14 16 Søc chèng c¾t Su (kPa) Hình 2.38 Su trước sau thí nghiệm MHVL2 10 Søc chèng c¾t Su (kPa) 12 Hình 2.40 Su trước sau thí nghiệm MHVL3 Từ tiêu lý sức chống cắt khơng nước đất trước sau xử lý MHVL cho thấy: Góc ma sát () tăng (1,84-2,87) lần, cường độ lực dính (C) tăng (3,17-4,53) lần, hệ số thấm (k) giảm (6,2814,51) lần, sức chống cắt khơng nước trung bình vị trí cạnh bấc thấm hai bấc thấm tăng (7,71-9,07) lần (4,71-6,53) lần Kết luận chƣơng (1) Chủ động quy trình sử dụng thiết bị, lắp đặt vận hành công nghệ cố kết chân không (2) Xác định hiệu vật thoát nước thẳng đứng (bấc thấm) xử lý phương pháp cố kết chân không thông qua mô hình thực nghiệm có khơng có bấc thấm cố kết với cấp áp lực chân không cho loại đất yếu nghiên cứu ven biển 15 bùn sét pha nhẹ (3) Thí nghiệm xác định trình biến thiên độ lún, ALNLR vị trí cạnh bấc thấm bấc thấm độ sâu nghiên cứu cho loại đất yếu bùn sét pha nhẹ, kết thực nghiệm từ MHVL cho thấy phù hợp với lý thuyết (4) Phương pháp Asaoka dùng dự báo lún có kết thực nghiệm phù hợp Chƣơng MƠ HÌNH TÍNH CHO BÀI TỐN CỐ KẾT CHÂN KHƠNG 3.1 Mơ hình số tính tốn Trong nội dung luận án, tác giả sử dụng hai mô đun SEEP/W SIGMA/W phần mềm GeoStudio 2004 để tính tốn ứng dụng xác định ALNLR biến dạng lún vị trí độ sâu nghiên cứu để kiểm tra với kết thực nghiệm phòng kết thực nghiệm trường cơng trình thực tế 3.2 Mơ tốn cố kết chân khơng Trình tự bước tính tốn tốn cố kết chân khơng việc tích hợp hai mơ đun SEEP/W SIGMA/W phần mềm Geostudio thực sơ hỡnh 3.1 B-ớc ban đầu Mô đun SIGMA/W Xác định phạm vi làm việc Xác định phạm vi làm việc (khổ giấy, tỷ lệ, đơn vị ) (khổ giấy, tỷ lệ, đơn vị ) L-u giữ toán L-u giữ toán Khai báo vật liệu (E, F , C, ) Khai báo hàm thấm Vẽ l-ới phần tử hữu hạn & gán điều kiện biên Vẽ l-ới phần tử hữu hạn & gán điều kiện biên Lựa chän kiĨu ph©n tÝch Lùa chän kiĨu ph©n tÝch (b-íc thêi gian, b-íc lỈp ) (b-íc thêi gian, b-íc lỈp ) Mô đun SEEP/W Gia tải theo số cấp áp lực thực tế B-ớc tính toán Mô đun SIGMA/W Lựa chän b-íc thêi gian t-¬ng øng víi tõng cÊp gia tải - ứng suất đ-ợc lấy từ pha ban đầu t-ơng ứng tr-ớc Lựa chọn b-ớc thời gian t-ơng ứng cho cấp gia tải - điều kiện áp lực n-ớc lỗ rỗng ban đầu từ pha ban đầu tr-ớc Tích hợp SIGMA/W SEEP/W lựa chọn Couple Gia tải áp lực chân không cho cấp gia tải (bằng áp lực ng-ợc) Mô đun SEEP/W Xuất kết (Biến dạng lún áp lực n-ớc lỗ rỗng) Hỡnh 3.1 S trỡnh t gii bi toỏn cố kết chân khơng 16 3.3 Tính tốn ứng dụng cho MHVL Mơ tính tốn cho khối đất có kích thước khối đất thực nghiệm theo sơ đồ toán phẳng Tải trọng gia tải trước gồm lớp cát 0,2 m có trọng lượng thể tích tự nhiên 16 kN/m3, áp lực gia tải chân khơng lấy trung bình q trình gia tải chân khơng, áp lực chọn q trình tính tốn 32 kPa cho MHVL1 38 kPa cho MHVL2, MHVL3, thời gian gia tải 26 ngày 3.4 So sánh kết thực nghiệm tính tốn MHVL Độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm MHVL1 với thời gian trình bày hình 3.11 3.12 16 14 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 50 40 Độ lún (cm) 35 Lún mặt thí nghiệm cạnh bấc thấm (TEN 1-1) Lún mặt thí nghiệm bấc thấm (TEN 1-2) Lún mặt tính toán cạnh bấc thấm Lún mặt tính toán bấc thấm áp lực chân không 30 25 20 15 10 áp lực chân không (kPa) 45 0 10 12 14 16 Thêi gian (ngµy) 18 20 22 24 26 Hình 3.11 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL1 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 40 30 25 20 15 10 áp lực chân không (kPa) áp lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) 35 ALNLR thí nghiệm cạnh bấc thấm độ sâu 0,5 m (PIE 1-1) ALNLR thí nghiệm bấc thấm độ sâu 0,5 m (PIE 1-2) ALNLR thí nghiệm cạnh bấc thấm độ sâu 0,75 m (PIE 1-3) ALNLR tính toán cạnh bấc thấm độ sâu 0,5 m ALNLR tính toán bấc thấm độ sâu 0,5 m ALNLR tính toán cạnh bấc thấm độ sâu 0,75 m áp lực chân không 0 10 12 14 16 Thêi gian (ngµy) 18 20 22 24 26 Hình 3.12 Quan hệ ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL1 Độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL2 trình bày hình 3.13 3.14 17 20 18 16 14 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 50 Độ lún (cm) 40 Lún mặt thí nghiệm cạnh bấc thấm (TEN 2-1) Lún mặt thí nghiệm bấc thấm (TEN 2-2) Lún mặt tính toán cạnh bấc thấm Lún mặt tính toán bấc thấm áp lực chân không 35 30 25 20 15 10 áp lực chân không (kPa) 45 0 10 12 14 Thêi gian (ngµy) 16 18 20 22 24 26 Hình 3.13 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL2 60 50 50 45 40 30 ALNLR thÝ nghiƯm c¹nh bấc thấm độ sâu 0,75 m (PIE 2-1) ALNLR thí nghiệm bấc thấm độ sâu 0,75 m (PIE 2-2) ALNLR thÝ nghiƯm c¹nh bÊc thÊm ë độ sâu 0,5 m (PIE 2-3) ALNLR tính toán cạnh bấc thấm độ sâu 0,5 m ALNLR tính toán bấc thấm độ sâu 0,75 m ALNLR tính toán cạnh bấc thấm độ sâu 0,75 m áp lực chân không 20 10 -10 35 30 25 20 -20 15 -30 áp lực chân không (kPa) áp lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) 40 10 -40 -50 -60 0 10 12 14 16 Thêi gian (ngµy) 18 20 22 24 26 Hình 3.14 Quan hệ ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL2 Độ lún, ALNLR tính toán thực nghiệm với thời gian MHVL3 trình bày hình 3.15 3.16 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 50 40 Độ lún (cm) Lún mặt thí nghiệm cách biên 0,5 m (TEN 3-1) Lún mặt thí nghiệm cách biên 1,0 m (TEN 3-2) Lún mặt tính toán cách biên 0,5 m Lún mặt tính toán cách biên 1,0 m áp lực chân không 35 30 25 20 15 áp lực chân không (kPa) 45 10 0 10 12 14 Thêi gian (ngµy) 16 18 20 22 24 26 Hình 3.15 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL3 18 70 60 50 40 30 20 10 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 50 45 35 30 25 ALNLR thí nghiệm cách biên 0,5m độ sâu 0,75 m (PIE 3-1) ALNLR thí nghiệm cách biên 1,0cm độ sâu 0,75 m (PIE 3-2) ALNLR thí nghiệm cách biên 0,5m độ sâu 0,5 m (PIE 3-3) ALNLR tính toán cách biên 0,5m độ sâu 0,75 m ALNLR tính toán cách biên 0,5m độ sâu 0,5 m ALNLR tính toán cách biên 1,0m độ sâu 0,75 m áp lực chân không 20 15 áp lực chân không (kPa) áp lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) 40 10 0 10 12 14 16 Thêi gian (ngµy) 18 20 22 24 26 Hình 3.16 Quan hệ ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian MHVL3 Hình 3.11 đến 3.16 cho thấy phù hợp lý thuyết thực nghiệm độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm vị trí cạnh bấc thấm lớn vị trí hai bấc thấm Giá trị độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm khơng có chênh lệch lớn q trình cố kết chân không Kết cho thấy phù hợp mơ hình số sử dụng tính tốn 3.5 Tính tốn kiểm tra cho cơng trình thực tế 3.5.1 Cơng trình Pvtex Đình Vũ – Hải Phịng §é lón (cm) 100 80 60 40 20 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 Độ lún tính toán công trình Pvtex Đình Vũ - Hải Phòng Độ lún thực nghiệm công trình Pvtex Đình Vũ - Hải Phòng áp lực gia tải 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Thêi gian (ngµy) 65 70 75 80 85 90 95 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 100 áp lực gia tải (kPa) Độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình Pvtex Đình Vũ – Hải Phịng trình bày hình 3.25 3.26 Hình 3.25 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình Pvtex Đình Vũ – Hi Phũng 19 ALNLR tính toán độ sâu 15 m ALNLR tính toán độ sâu 10 m ALNLR thực nghiệm độ sâu 15 m ALNLR thực nghiệm độ sâu 10 m áp lực gia tải 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Thêi gian (ngµy) 65 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 100 áp lực gia tải (kPa) áp lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 70 75 80 85 90 95 200 100 160 90 120 80 80 70 Độ lún thực nghiệm công trình nhà máy nhiệt điện Duyên Hải - Trà Vinh Độ lún tính toán công trình nhà máy nhiệt điện Duyên Hải - Trà Vinh áp lực gia tải 40 -40 áp lực gia tải (kPa) Độ lún (cm) Hình 3.26 Quan hệ ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình Pvtex Đình Vũ – Hải Phịng 3.5.2 Cơng trình nhiệt điện Dun Hải – Trà Vinh Độ lún, ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình nhà máy nhiệt điện Duyên Hải – Trà Vinh trình bày hình 3.35 3.36 60 50 40 -80 30 -120 20 -160 10 -200 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Thêi gian (ngµy) 55 60 65 70 75 80 85 90 Hình 3.35 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình nhà máy nhiệt điện Duyên Hải – Trà Vinh 300 100 ¸p lực n-ớc lỗ rỗng (kPa) ALNLR thực nghiệm độ sâu m ALNLR thực nghiệm độ sâu 10 m ALNLR tính toán độ sâu 10 m ALNLR tính toán độ sâu m áp lực gia t¶i 200 150 100 80 70 60 50 50 40 30 -50 20 -100 10 -150 ¸p lùc gia t¶i (kPa) 90 250 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Thêi gian (ngµy) 55 60 65 70 75 80 85 90 Hình 3.36 Quan hệ ALNLR tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình nhà máy nhiệt điện Dun Hải – Trà Vinh 20 200 160 180 120 160 §é lón (cm) 200 80 140 40 §é lón tÝnh toán công trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch - Đồng Nai Độ lún thực nghiệm công trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch - Đồng Nai áp lực gia tải -40 120 100 80 -80 60 -120 40 -160 20 -200 10 20 30 40 50 60 Thêi gian (ngµy) 70 80 90 100 áp lực gia tải (kPa) 3.5.3 Cụng trỡnh nhit điện Nhơn Trạch – Đồng Nai Kết độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch – Đồng Nai trình bày hình 3.43 110 Hình 3.43 Quan hệ độ lún tính tốn thực nghiệm với thời gian cơng trình nhà máy nhiệt điện Nhơn Trạch – Đồng Nai Từ hình 3.25, 3.26, 3.35, 3.36 3.43 cho thấy, độ lún ALNLR tính tốn phản ánh sát với kết thực nghiệm, thời điểm khơng có chênh lệch lớn kết tính tốn thực nghiệm q trình cố kết chân khơng Kết cho thấy mơ hình số sử dụng tính toán phù hợp Kết luận chƣơng (1) Đưa trình tự giải tốn cố kết chân không kết hợp mô đun SEEP/W SIGMA/W phần mềm Geostudio (2) Ứng dụng tính tốn kiểm tra cho mơ hình thực nghiệm phịng, kết tính tốn cho thấy phù hợp sử dụng mô đun (3) Khẳng định phù hợp mơ hình số thơng qua tính tốn, so sánh với kết cơng trình thực tế Chƣơng XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THƠNG SỐ CỦA BÀI TỐN CỐ KẾT CHÂN KHƠNG 4.1 Đặt vấn đề Luận án sử dụng mơ hình số lựa chọn, tính tốn ứng dụng cho loại đất yếu cơng trình thực tế giới thiệu chương đất yếu công trình nhà máy nhiệt điện Thái Bình, xử lý với chiều dày đất yếu từ 10 m đến 30 m Qua xây dựng mối quan hệ thời gian cố kết (t) với số dẻo (PI), độ cố kết (U) chiều dày đất yếu xử lý (H) nhằm phục vụ việc xác định nhanh yêu cầu thời gian gia tải chân không cần thiết để đạt độ cố kết theo yêu cầu công tác xử lý đất yếu 21 4.2 Các tiêu lý loại đất đất yếu tính tốn Chỉ tiêu lý loại đất yếu lấy từ bảng 3.3, 3.4, 3.5 4.1 4.3 Kết tính tốn Quan hệ độ cố kết thời gian loại đất yếu ứng với chiều dày đất yếu xử lý thể hình 4.1 đến 4.5 160 140 120 100 80 60 40 20 -20 -40 -60 §é cè kÕt (%) §é cè kÕt (%) 160 140 120 100 80 60 40 20 -20 -40 -60 Đất yếu Đình Vũ - Hải Phòng Đất yếu nhiệt điện Thái Bình Đất yếu Duyên Hải - Trà Vinh Đất yếu Nhơn Trạch - Đồng Nai 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Thêi gian (ngµy) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Thêi gian (ngµy) Hình 4.1 Quan hệ độ cố kết thời gian chiều dày đất yếu xử lý 10 m 140 120 100 80 60 40 20 -20 -40 -60 Đất yếu Đình Vũ - Hải Phòng Đất yếu nhiệt điện Thái Bình Đất yếu Duyên Hải - Trà Vinh Đất yếu Nhơn Trạch - Đồng Nai Hỡnh 4.2 Quan hệ độ cố kết thời gian chiều dày đất yếu xử lý 15 m 140 120 §é cè kÕt (%) §é cè kÕt (%) 100 80 60 Đất yếu Đình Vũ - Hải Phòng Đất yếu nhiệt điện Thái Bình Đất yếu Duyên Hải - Trà Vinh Đất yếu Nhơn Trạch - Đồng Nai Đất yếu Đình Vũ - Hải Phòng Đất yếu nhiệt điện Thái Bình Đất yếu Duyên Hải - Trà Vinh Đất yếu Nhơn Trạch - Đồng Nai 40 20 -20 -40 10 20 30 40 50 60 70 80 Thêi gian (ngµy) 90 100 110 120 Hình 4.3 Quan hệ độ cố kết thời gian chiều dày đất yếu xử lý 20 m 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Thêi gian (ngµy) Hình 4.4 Quan hệ độ cố kết thời gian chiều dày đất yếu xử lý 25 m 140 120 §é cè kÕt (%) 100 80 60 40 20 Đất yếu Đình Vũ - Hải Phòng Đất yếu nhiệt điện Thái Bình Đất yếu Duyên Hải - Trà Vinh Đất yếu Nhơn Trạch - Đồng Nai -20 -40 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160 Thêi gian (ngµy) Hình 4.5 Quan hệ độ cố kết thời gian chiều dày đất yếu xử lý 30 m Kết từ hình 4.1 đến 4.5 cho thấy, độ cố kết thời gian cố kết loại đất yếu phụ thuộc vào số dẻo chiều dày đất yếu xử lý Đất yếu có số dẻo lớn thời gian cố kết dài 4.4 Xây dựng mối quan hệ thời gian cố kết (t) với số dẻo (PI), độ cố kết (U) chiều dày đất yếu xử lý (H) Trường hợp 1: Xây dựng mối quan hệ chiều dày đất yếu xử lý xác định Trường hợp 2: Xây dựng mối quan hệ độ cố kết xác định 22 4.4.1 Mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý xác định Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết loại đất yếu ứng với chiều dày đất yếu xử lý thể hình 4.6 đến 4.10 Hình 4.6 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 10 m Hình 4.7 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 15 m Hình 4.8 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 20 m Hình 4.9 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 25 m Hình 4.10 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 30 m 4.4.2 Mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu xử lý độ cố kết xác định Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu xử lý độ cố kết xác định thể hình 4.11 đến 4.14 23 Hình 4.11 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu độ cố kết 80% Hình 4.12 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu độ cố kết 85% Hình 4.13 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu độ cố kết 90% Hình 4.14 Quan hệ thời gian cố kết với số dẻo chiều dày đất yếu độ cố kết 95% Ghi chú: t10, t15, t20, t25, t30, t80, t85, t90, t95 thời gian cố kết (t) chiều dày đất yếu xử lý từ 10m đến 30 m độ cố kết từ 80% đến 95% Kết từ hình 4.6 đến 4.14 cho thấy, mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo, chiều dày đất yếu độ cố kết loại đất yếu xử lý phương pháp cố kết chân không Mối quan hệ biểu diễn thơng qua phương trình t80 đến t95 t10 đến t30 ứng với chiều dày đất yếu xử lý từ 10 m đến 30 m độ cố kết từ 80% đến 95% Kết luận chƣơng (1) Xây dựng phương trình t80, t85, t90, t95 t10, t15, t20, t25, t30 mối quan hệ thời gian cố kết với số dẻo, độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý loại đất yếu, ứng với độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý xác định (2) Dựa vào phương trình t80, t85, t90, t95 t10, t15, t20, t25, t30, đưa dự đoán thời gian cố kết, độ cố kết cho loại đất sét yếu có số dẻo từ 18,4% đến 33,8% xử lý 24 phương pháp cố kết chân không, với chiều dày đất yếu xử lý khác từ 10 m đến 30 m, ứng với loại bấc thấm, khoảng cách bấc thấm cấp tải trọng gia tải xác định trước KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Các kết đạt đƣợc luận án (1) Tác giả luận án xây dựng mô hình thí nghiệm cỡ lớn Việt Nam phịng thí nghiệm Địa kỹ thuật - trường Đại học Thủy lợi, để nghiên cứu trình biến đổi ALNLR biến dạng (lún) nền, vị trí độ sâu khác cố kết chân khơng (2) Chủ động quy trình sử dụng thiết bị, lắp đặt vận hành công nghệ cố kết chân khơng xử lý đất yếu để triển khai rộng rãi cho ngành xây dựng khác (3) Từ nghiên cứu MHVL mô hình số tìm tính hiệu việc cố kết chân không kết hợp bấc thấm tăng nhanh q trình cố kết (32,3-36,4)% so với khơng có bấc thấm (4) Bằng kết thực nghiệm phòng đánh giá hiệu kỹ thuật phương pháp cố kết chân khơng, góc ma sát đất tăng (1,84-2,87) lần, cường độ lực dính tăng (3,17-4,53) lần, sức chống cắt khơng nước tăng (4,71-9,07) lần (5) Lựa chọn mơ hình số phù hợp Geo Studio việc tích hợp mơ đun SEEP/W SIGMA/W phần mềm để tính tốn, phân tích, đối chiếu so sánh với kết thực nghiệm phòng trường khẳng định phù hợp mơ hình số (6) Xây dựng mối quan hệ thời gian cố kết với độ cố kết, số dẻo chiều dày đất yếu xử lý cố kết chân không II Một số tồn hƣớng tiếp tục nghiên cứu (1) Các MHVL mơ cho khối đất có điều kiện làm việc giống trường, nhiên chưa xét đến ảnh hưởng phân tố lân cận theo mơ hình tốn khơng gian cần xem xét ảnh hưởng thông qua sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm (2) Do điều kiện trang thiết bị thí nghiệm cịn hạn chế, việc thí nghiệm với cấp áp lực chân không lớn chưa thực (3) Để hồn thiện cơng nghệ xử lý bấc thấm gia tải kết hợp cố kết chân khơng cần có thêm nghiên cứu biến dạng ngang, trình biến đổi áp lực chân không theo độ sâu nền, thấm biên… CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ Đà CƠNG BỐ Nguyễn Chiến, Phạm Quang Đông (2009), "Kết bước đầu nghiên cứu bố trí hợp lý bấc thấm xử lý đất yếu phương pháp cố kết chân khơng", Tạp chí KHKT Thủy lợi Mơi Trường, (24), 72-79 Nguyễn Chiến, Tô Hữu Đức, Phạm Quang Đơng (2011), "Một số kết nghiên cứu thí nghiệm cơng trình phương pháp cố kết chân khơng xử lý đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây", Tạp chí KHKT Thủy lợi Mơi trường, (32), 77-83 Nguyễn Chiến, Phạm Quang Đông (2012), "Ứng dụng phương pháp cố kết chân không xử lý đất yếu xây dựng cơng trình thủy lợi vùng ven biển", Tạp chí Địa kỹ thuật, (2), 3-9 Phạm Quang Đông, Bùi Văn Trường, Trịnh Minh Thụ (2013), "Nghiên cứu trình biến đổi ALNLR biến dạng đất yếu cố kết chân không MHVL", Tạp chí Địa kỹ thuật, (2), 12-21 Phạm Quang Đông, Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Chiến (2013), ”Các kết bước đầu nghiên cứu xử lý đất yếu phương pháp cố kết chân không”, Hạ tầng giao thông Việt Nam với phát triển bền vững, 17-8-2013, Đà Nẵng, Việt Nam, NXB Xây Dựng, Hà Nội Bùi Văn Trường, Phạm Quang Đông (2013), ”Nghiên cứu thực nghiệm phòng phương pháp cố kết bấc thấm xử lý đất yếu”, Hội thảo khoa học thường niên lần thứ 1, 06-122013, trường ĐHTL, Hà Nội INFORMATION OF ONLINE-POSTED THESIS Thesis title: Research on the vacuum consolidation method for softsoil improvement in works construction Major in: Geotechnical Engineering – Code: 62-58-60-01 PhD student: Pham Quang Dong Instructor: Prof Dr Trinh Minh Thu (Instructor 1) Prof Dr Nguyen Chien (Instructor 2) Research Institution: ThuyLoi University of Vietnam Some new contributions of the thesis (1) Establish and conduct a large-scale physical model which is the first model applied with vacuum consolidation method to improve the soft soil in coastal areas of Viet Nam The experiments are carried out at the Geotechnical Engineering Laboratory of ThuyLoi University to investigate the variation of pore water pressure and settlement at different points and depths during the vacuum consolidation (2) Integrate SEEP/W and Sigma/W modules of GeoStudio software to compute the vacuum consolidation combined loading for both laboratory experiments and field treatments (3) Evaluate the correlations between plasticity index, degree of consolidation, thickness of soft soil layer and consolidation time base on the soft soil improvement results by the vacuum consolidation method Hanoi, April 24th, 2015 Instructor Instructor Research Student [Signed] [Signed] [Signed] Prof Dr Trinh Minh Thu Prof Dr Nguyen Chien Pham Quang Dong THÔNG TIN LUẬN ÁN ĐƯA LÊN MẠNG Tên luận án: Nghiên cứu phương pháp cố kết chân không xử lý đất yếu để xây dựng cơng trình Chun ngành: Địa kỹ thuật xây dựng – Mã số: 62-58-60-01 Họ tên NCS: Phạm Quang Đông Người hướng dẫn: GS.TS Trịnh Minh Thụ (hướng dẫn 1) GS.TS Nguyễn Chiến (hướng dẫn 2) Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Thủy lợi Những đóng góp luận án (1) Thiết lập thí nghiệm mơ hình vật lý cỡ lớn mơ hình ứng dụng phương pháp cố kết chân không xử lý đất yếu cho loại đất yếu ven biển thực phịng thí nghiệm Địa kỹ thuật, trường Đại học Thủy lợi để nghiên cứu trình biến thiên áp lực nước lỗ rỗng biến dạng (lún) vị trí độ sâu nghiên cứu khác (2) Lựa chọn phần mềm phù hợp (tích hợp mơ đun Seep/W Sigma/W phần mềm GeoStudio) để tính tốn cố kết chân khơng kết hợp gia tải cho tốn phịng trường (3) Xây dựng biểu đồ mối quan hệ số dẻo, độ cố kết, chiều dày đất yếu xử lý thời gian cố kết xử lý phương pháp cố kết chân không Hà nội, ngày 24 tháng 04 năm 2015 Người hướng dẫn Người hướng dẫn Nghiên cứu sinh [Đã ký] [Đã ký] [Đã ký] GS.TS Trịnh Minh Thụ GS.TS Nguyễn Chiến Phạm Quang Đông ... dẻo, độ cố kết, chiều dày đất yếu xử lý thời gian cố kết xử lý đất yếu phƣơng pháp cố kết chân không 5 Bố cục luận án MỞ ĐẦU Chƣơng 1: Tổng quan phƣơng pháp cố kết chân không xử lý đất yếu lý thuyết... (lún) đất yếu q trình cố kết chân khơng - Xây dựng mối quan hệ số dẻo (PI), độ cố kết (U), chiều dày đất yếu xử lý (H) thời gian cố kết (t) xử lý phƣơng pháp cố kết chân không Đối tƣợng, phạm vi nghiên. .. đất yếu xử lý 15 m 98 4.3.3 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 20 m 98 4.3.4 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 25 m 99 4.3.5 Độ cố kết chiều dày đất yếu xử lý 30 m 100 4.4 Xây dựng
Ngày đăng: 22/03/2021, 22:46
Xem thêm:
