Hiệu quả của phương pháp gia cố nền bằng CDM trong việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền

  ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA       VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN     HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN BẰNG CDM TRONG VIỆC GIỮ ỔN ĐỊNH CHO VIỆC THI CÔNG XỬ LÝ NỀN Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ     TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : GVC ThS TRẦN QUANG HỘ Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày …… tháng …… năm …… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN Ngày, tháng, năm sinh: 12/09/1986 Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Phái: Nam Nơi sinh: Phú Yên MSHV: 09090298 I- TÊN ĐỀ TÀI: HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN BẰNG CDM TRONG VIỆC GIỮ ỔN ĐỊNH CHO VIỆC THI CÔNG XỬ LÝ NỀN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu hiệu sử dụng cọc xi măng đất việc thi công xử lý đất yếu Nội dung: Chương : Tổng quan Chương : Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu Chương : Phân tích việc xử lý Cảng SP – PSA khu vực Cái Mép Thị Vải – Bà Rịa Vũng Tàu Chương : Phân tích kết theo phương pháp phần từ hữu hạn (FEM) cơng trình Cảng SP – PSA Chương : Tổng hợp phân tích kết Chương : Kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/07/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/12/2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GVC ThS TRẦN QUANG HỘ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH GVC ThS TRẦN QUANG HỘ PGS TS VÕ PHÁN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Bộ mơn Địa Nền móng Q Thầy Cơ truyền đạt nhiều kiến thức quý báu, bổ ích hai học kỳ vừa qua Em xin chân thành cảm ơn Thầy ThS Trần Quang Hộ giảng viên hướng dẫn đề tài Thầy hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu có nhiều ý tưởng ý kiến bổ ích đề tài Em xin chân thành cảm ơn chị Trịnh Thị Thùy Dương, anh Võ Minh Thắng công tác Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Cảng – Kỹ thuật Biển (PortCoast Consultant Corporation) có nhiều đóng góp cung cấp nguồn số liệu phịng thí nghiệm số liệu quan trắc thực tế q giá giúp phục vụ cơng tác tính tốn Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật xây dựng, Phòng đào tạo sau đại học giúp đỡ tạo điều kiện trình học tập Sau cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, nguồn động viên giúp đỡ tinh thần cho tơi suốt q trình làm luận văn Một lần xin gửi đến quý Thầy Cô, bạn bè đồng nghiệp, gia đình lời biết ơn sâu sắc Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 Học viên VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN TÓM TẮT Cụm cảng nằm hệ thống sông Cái Mép Thị Vải thuộc khu vực tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu cụm cảng lớn, phục vụ trực tiếp việc xuất nhập hàng hóa đường thủy Tp Hồ Chí minh Minh vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Với việc quy hoạch phát triển lượng hàng hóa vận chuyển lớn, địi hỏi phải có nhiều kho bãi để lưu giữ, bảo quản Tuy nhiên khó khăn gặp phải lớp bùn yếu dày không xử lý triệt để phát sinh nhiều cố cơng trình q trình khai thác Vì việc xử lý khu vực vấn đề quan trọng nhằm đảm bảo an tồn q trình khai thác sau Tại khu vực có nhiều phương pháp xử lý đưa ra, tùy vào điều kiện mà lựa chọn phương pháp xử lý khác Do mục tiêu luận văn “Hiệu phương pháp gia cố CDM việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền” khu vực Cái Mép Thị Vải – Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Trong luận văn đưa nghiên cứu trước việc ứng dụng cọc đất trộn xi măng việc xử lý đất yếu Đồng thời áp dụng nghiên cứu tính tốn cơng trình cụ thể Cảng SP- PSA huyện Tân Thành – Tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Ta tính tốn thơng số đường kính CDM, khoảng cách đóng, chiều sâu đóng, …Kết tính tốn theo lý thuyết cường độ CDM, chuyển vị ngang, độ lún CDM độ lún đất xung quanh, ứng suất tác dụng lên CDM đất nền, hệ số tập trung ứng suất … kiểm tra thông qua số liệu quan trắc thực tế kết mô từ phần mềm Geo – Slope V7, Plaxis 2D, Plaxis 3D Foundation V2.1 Trong phần mô phần mềm Plaxis đưa nhiều trường hợp tính tốn để so sánh rút kết luận thông số đầu vào mô hình áp dụng để khai báo Hy vọng luận văn giúp ích phần hiểu rõ hiệu việc sử dụng cọc đất trộn xi măng việc xử lý đất yếu khu vực Cái Mép Thị Vải nói riêng khu vực miền Nam Việt Nam nói chung Mục lục  CHƯƠNG TỔNG QUAN 1  1.1 Mở đầu 1  1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3  1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài 3  CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4  2.1 Các giai đoạn phát triển việc sử dụng phương pháp trộn hóa học việc giữ ổn định cho 4  2.2 Chi tiết phương pháp trộn sâu 4  2.2.1 Phương pháp trộn khô 4  2.2.2 Phương pháp trộn ướt 5  2.3 Các cách bố trí cọc CDM 5  2.4 Sự thay đổi tính chất vật lý đất trộn xi măng 6  2.4.1 Dung trọng 6  2.4.2 Tỷ trọng 6  2.4.3 Hệ số thấm 7  2.5 Khả chịu tải tới hạn cọc đơn 7  2.6 Tổng lún cọc CDM 8  2.7 Độ lún lệch 10  2.8 So sánh độ lún chuyển vị ngang có khơng có cọc CDM 11  2.8.1 Cách thức lún cọc CDM sử dụng để xử lý đất yếu 11  2.8.2 Chuyển vị ngang cơng trình tác dụng tải bên 12  2.9 Ổn định mái dốc 12  2.10 Phương pháp tính dành cho phương pháp trộn sâu 15  2.10.1 Sự trượt sử dụng phương pháp trộn sâu 16  2.10.2 Sự lật đổ 16  2.11 Hiệu ứng vòm 17  2.12 Phương pháp AliCC (Arch action Low improvement ratio Cement Column): DMM (Deep Mixing Method) lớp phủ xi măng bề mặt 20  2.12.1 Tính tốn bề dày cường độ lớp phủ xi măng 21  2.12.2 Tính tốn cường độ cọc CDM 25  2.12.3 Xác định chiều sâu đóng cọc CDM 26  CHƯƠNG PHÂN TÍCH VIỆC XỬ LÝ NỀN CẢNG SP – PSA Ở KHU VỰC CÁI MÉP THỊ VẢI – BÀ RỊA VŨNG TÀU 28  3.1 Giới thiệu cơng trình 28  3.2 Điều kiện tự nhiên 28  3.2.1 Địa hình 28  3.2.2 Mực nước 29  3.2.3 Địa chất 29  3.3 Số liệu địa chất 30  3.3.1 Vị trí hố khoan 30  3.3.2 Công tác khoan lấy mẫu 31  3.3.3 Lấy mẫu 32  3.3.4 Công tác xuyên tiêu chuẩn (SPT) 32  3.3.5 Thí nghiệm cắt cánh (VST) 33  3.3.6 Thí nghiệm xuyên tĩnh điện (CPTu) 36  3.3.7 Thí nghiệm phịng 38  3.3.8 Tổng hợp địa chất khu vực 39  3.3.9 Thông số địa chất 41  3.4 Thiết kế chi tiết xử lý phương pháp AliCC 55  3.4.1 Tổng quan 55  3.4.2 Điều kiện thiết kế 56  3.4.3 Trình tự thi cơng 57  3.4.4 Thông số địa chất đất dùng thiết kế 58  3.4.5 Tính tốn thiết kế xử lý 60  3.4.6 Tiêu chuẩn kỹ thuật AliCC 68  3.4.7 Ổn định mái dốc 70  3.5 Quan trắc trường 78  3.5.1 Phạm vi quan trắc 78  3.5.2 Chi tiết thiết bị quan trắc Earth pressure cell 80  3.5.3 Kết quan trắc 81  CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM) CỦA CƠNG TRÌNH CẢNG SP-PSA 94  4.1 Mơ hình hóa Plaxis 2D V8.5 94  4.1.1 Thông số đầu vào 94  4.1.2 Kết tính tốn 96  4.2 Mơ hình hóa Plaxis 3D Foundation V2.1 99  4.2.1 Trường hợp 99  4.2.2 Trường hợp 107  4.2.3 Trường hợp 114  4.2.4 Trường hợp 118  CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀTỔNG HỢP KẾT QUẢ 129  5.1 Tổng quát 129  5.2 Sự phân bố ứng suất 129  5.2.1 Ứng suất tác dụng lên đất 129  5.2.2 Ứng suất tác dụng lên cọc 130  5.3 Kết phân tích lún 132  5.3.1 Độ lún cố kết 132  5.3.2 Tốc độ lún 132  5.3.3 Độ lún lệch 133  5.4 Chuyển vị ngang 134  5.5 Kết thí nghiệm mẫu cọc xi măng 134  5.5.1 Kết thí nghiệm trộn phịng 134  5.5.2 Tổng hợp kết cường độ cọc xi măng 135  CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137  6.1 Kết luận 137  6.1.1 Ứng suất tác dụng 137  6.1.2 Độ lún 137  6.1.3 Chuyển vị ngang 138  6.1.4 Cường độ cọc CDM 138  6.2 Kiến nghị 138  TÀI LIỆU THAM KHẢO 139  Danh mục bảng  Bảng 1-1: Phân loại kỹ thuật xử lý 1  Bảng 2-1: Hệ số riêng phần 19  Bảng 2-2: Hệ số tạo vòm Cc 19  Bảng 3-1: Tọa độ vị trí hố khoan 30  Bảng 3-2: Bảng tổng hợp kết thí nghiệm cắt cánh 34  Bảng 3-3: Tọa độ thí nghiệm xuyên tĩnh điện 36  Bảng 3-4: Kết xác định độ ẩm 41  Bảng 3-5: Bảng tổng hợp khối lượng riêng 42  Bảng 3-6: Bảng tổng hợp dung trọng tự nhiên 43  Bảng 3-7: Bảng tổng hợp giới hạn Atterberg 44  Bảng 3-8: Bảng tổng hợp sức kháng cắt khơng nước 46  Bảng 3-9: Bảng tổng hợp thông số cố kết (e0, Cc and Cr) 48  Bảng 3-10: Bảng tổng hợp thông số cố kết (Pc and OCR) 48  Bảng 3-11: Bảng tổng hợp giá trị N 54  Bảng 3-12: Bảng tổng hợp phương pháp mục đích việc xử lý 55  Bảng 3-13: Bảng tính cường độ lớp phủ xi măng 61  Bảng 3-14: Bảng tổng hợp kết ứng suất tác dụng lên CDM khu vực 63  Bảng 3-15: Bảng tổng hợp kết cường độ CDM dùng thiết kế khu vực 63  Bảng 3-16: Kết tính tốn độ lún lớp yếu khơng xử lý 64  Bảng 3-17: Kết tính lún cọc CDM chịu tải khai thác 65  Bảng 3-18: Bảng tính tổng lún khu vực 66  Bảng 3-19: Bảng tính tổng lún khu vực 67  Bảng 3-20: Bảng tính tổng lún khu vực 68  Bảng 3-21: Hệ số an toàn yêu cầu 73  Bảng 3-22: Các loại tải trọng theo giai đoạn 75  Bảng 3-23: Bảng tổng hợp kết tính ổn định 77  Bảng 3-24: Kết thu EP03 khu AliCC 82  Bảng 3-25: Kết thu EP04 khu AliCC 84  Bảng 4-1: Thông số đầu vào Plaxis 2D 94  Bảng 4-2: Thông số đầu vào cho Plaxis 3D (trường hợp 1) 99  Bảng 4-3: Thông số đầu vào cho Plaxis 3D (trường hợp 2) 107  Bảng 4-4: Thông số đầu vào cho Plaxis 3D (trường hợp 3) 114  Bảng 4-5: Thông số đầu vào cho Plaxis 3D (trường hợp 4) 118  Bảng 4-6: Bảng tổng hợp kết tính tốn phần mềm Plaxis 2D Plaxis 3D Foundation 128  Bảng 5-1: Bảng tổng hợp ứng suất tác dụng lên cơng trình khu vực 131  Bảng 5-2: Bảng tổng hợp kết lún 132  Bảng 5-3: Thơng số trộn, vị trí thời gian lấy mẫu 134  Bảng 5-4: Kết thí nghiệm nén cho khu CDM giữ ổn định 135  Bảng 5-5: Kết thí nghiệm nén cho khu vực ALiCC 135  Danh mục hình  Hình 1.1: Phương pháp xử lý bấc thấm kết hợp với gia tải trước 2  Hình 1.2: Phương pháp xử lý bấc thấm kết hợp bơm hút chân không gia tải trước 2  Hình 1.3: Phương pháp xử lý cọc đất trộn xi măng 2  Hình 2.1: Sơ đồ thi cơng trộn khô 4  Hình 2.2: Sơ đồ thi cơng trộn ướt 5  Hình 2.3: Các cách đóng cọc CDM (Nagaraj, 2002) 5  Hình 2.4: Biểu đồ xác định dung trọng theo Kawasali et al 1981 6  Hình 2.5: Sự thay đổi tỷ trọng theo Uddin et al 1997 6  Hình 2.6: Sự thay đổi hệ số thấm theo Kawasaki et al 1998 7  Hình 2.7: Quan hệ ứng suất biến dạng cọc CDM 8  Hình 2.8: Tính tốn độ lún CDM khơng xét đến từ biến 8  Hình 2.9: Tính tốn độ lún CDM có xét đến từ biến (Broms, 1984) 10  Hình 2.10: Tính toán độ lún lệch (Bergado et al, 1996) 10  Hình 2.11: Độ lún mặt đất cọc áp lực lớp phủ bên gây (ký hiệu rỗng =đất nền; ký hiệu solid =cọc) (Lorenzo, 2005) 11  Hình 2.12: Chuyển vị ngang theo thời gian cơng trình 12  Hình 2.13: Ồn định mái dốc sử dụng phương pháp cọc DMM xử lý (Bergado et al, 1996) 12  Hình 2.14: Ổn định mái dốc sử dụng phương pháp trơn sâu (Sweroad, 1992) 13  Hình 2.15: Dự báo cường độ kháng cắt trung bình (Kitazume et al, 1996) 14  Hình 2.16: Tổng hợp trình tự phương pháp tính tốn thiết kế phương pháp trộn sâu 15  Hình 2.17: Ổn định trượt cho đất (Bergado et al,1996) 16  Hình 2.18: Sự lật đổ (Bergado et al,1996) 16  Hình 2.19: Hiệu ứng vịm (Miki and Nozu, 2004) 17  Hình 2.20: Góc cắt  (Miki Nozu, 2004) 20  Hình 2.21: Sự thay đổi góc  sử dụng lớp phủ lớp vải địa 20  Hình 2.22: Phân bố lực đầu cọc phương pháp ALiCC 21  Hình 2.23: Ứng suất xuyên thủng (Penta-Ocean, 2007) 22  Hình 2.24: Các trường hợp ứng suất uốn ( Penta-Ocean, 2007) 24  Hình 2.25: Mơ hình cho ứng suất uốn (Penta-Ocean, 2007) 24  Hình 2.26: Ứng suất đầu cọc ( Penta-Ocean, 2007) 25  Hình 2.27: Mơ hình lực gây uốn 25  Hình 2.28: Tính tốn tổng độ lún ( Penta-Ocean, 2007) 26  Hình 3.1: Vị trí Cảng SP - PSA 28  Hình 3.2: Bản đồ địa chất khu vực 29  Hình 3.3: Sơ đồ bố trí hố khoan 30  Hình 3.4: Cơng tác khoan lấy mẫu trường 31  Hình 3.5: Lấy mẫu từ trường 32  Hình 3.6: Thí nghiệm SPT 33  Hình 3.7: Thí nghiệm cắt cánh trường 34  Hình 3.8: Thí nghiệm xun tĩnh điện trường 36  Hình 3.9: Đường đồng mức lớp 39  Hình 3.10: Đường bình đồ lớp cuối 40  Hình 3.11: Biểu đồ phân bố độ ẩm 41  Hình 3.12: Biểu đồ phân bố khối lượng riêng 42  Hình 3.13: Biểu đồ phân bố dung trọng tự nhiên 43  Hình 3.14: Biểu đồ phân bố giới hạn chảy 44  Hình 3.15: Biểu đồ phân bố giới hạn dẻo 45  Hình 3.16: Đồ thị số dẻo 45  126 Nhận xét: Tại mặt phẳng qua đầu CDM, độ lún cọc khoảng 65.5mm độ lún đất khoảng 66.2mm Độ lún lệch S 0.7mm 127 Hình 4.21: Ứng suất tác dụng lên đầu CDM đất xung quanh trường hợp 4c Nhận xét: Ứng suất tác dung lên đầu cọc khoảng 330KN/m2, ứng suất tác dụng lên đất khoảng 125KN/m2 Hệ số tập trung ứng suất 2.64 Hình cho thấy đất xung quanh cọc phải chịu ứng suất tương đương với đất xung quanh (khác với trường hợp 1) 128 Bảng 4-6: Bảng tổng hợp kết tính toán phần mềm Plaxis 2D Plaxis 3D Foundation Các trường hợp tính tốn Độ lún lớn (mm) Độ lún lớn cao trình đóng CDM (mm) Plaxis 2D V8.5 58.0 56.0 290 90 3.22 Trường hợp 1a 56.9 56.11 320 125 2.56 Trường hợp 1b 56.6 55.88 380 115 3.30 Trường hợp 2a 60.33 59.5 350 125 2.80 Trường hợp 2b Plaxis 3D Foundation V2.1 Trường hợp 59.82 59.11 410 120 3.42 91.97 87.09 175 130 1.35 Trường hợp 4a 56.13 55.29 270 110 2.45 Trường hợp 4b 54.87 54.03 250 105 2.38 Trường hợp 4c 66.82 66.11 330 125 2.64 Ứng suất trung bình Ứng suất trung bình Hệ số tập trung đất xung quanh đầu cọc CDM ứng suất (KN/m2) (KN/m2) 129 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀTỔNG HỢP KẾT QUẢ 5.1 Tổng quát Trong chương này, ta phân tích kết tính tốn thiết kế, kết quan trắc từ trường kết mô từ phần mềm Sự phân bố ứng suất cọc xi măng đất đất so sánh kết tính tốn theo lý thuyết, tính tốn theo phần mềm Plaxis theo kết quan trắc từ Earth Pressure Cell Kết phân tích lún : lún cố kết, lún dư, tốc độ độ lún, lún lệch so sánh theo lý thuyết tính tốn, phần mềm Plaxis số liệu quan trắc thu Phân tích chuyển vị ngang ALiCC để đánh giá hiệu ALiCC việc giữ ổn định cho đất Phân tích kết nén mẫu cọc xi măng lấy từ trường để đánh giá gia tăng cường độ cọc xi măng đất với thiết kế 5.2 Sự phân bố ứng suất 5.2.1 Ứng suất tác dụng lên đất Theo thiết kế chi tiết: σ 65.0kPa 20.0kN/m Theo Low et al (1994): 1.5m 18.0kN/m 2.0m KPa  K p  11   S  a   sa s  a   K 1  1    p h      q 2K p  2 2K p  2     s     2.04  11  0.285 2.5  1  s  0.8 * 20   22.04    1  0.285  2.04 1          0.8 * 65  22.04      =72.78 KPa Theo Terzaghi (1943):    H  1  exp  K   tan    q  s        * 20  3.5    tan 20   65 1  exp  * 0.7 * 0.7 tan 20       vh   vh s K tan  = 103.6 KPa Theo tiêu chuẩn Anh BS8006 (1995):  v'   f fsH  f q q   v'  1 * 20 *1.5  1.18 *  * 65 = 131 KPa 130 5.2.2 Ứng suất tác dụng lên cọc Theo thiết kế chi tiết: Ứng suất tập trung đầu cọc tính dựa theo ứng suất lớp mặt bên + tải khai thác tác dụng, module kháng nén cọc đất nền, tỉ diện tích xử lý q 131 kPa σ M a 0.136 a 0.136 M Với a = 13.6% Mcol = 100Ccol = 100quck = 100*970 = 97000 KPa Msoil = 250Cu = 250*21 = 5250 KPa ( Cu lấy theo bảng 3.8) Theo Low et al (1994): s  a ( H  q)   s s p  a 2.5  1( 20 * 1.5  18 *  65)  72.78 * 2.5 p  = 276.55 KPa Theo Terzaghi (1943): p  s  a ( H  q)   vh s a 2.5  1( 20 * 1.5  18 *  65)  103 * 2.5 p  = 199.5 KPa Theo tiêu chuẩn Anh BS8006 (1995):  Cc a   H   p   v'   5.18 *   3.5   p  131 = 286.7 KPa 131 Bảng 5-1: Bảng tổng hợp ứng suất tác dụng lên cơng trình khu vực Ký hiệu Đơn vị Thiết kế xử lý, Brom (1984) Low et al (1994) Terzaghi (1943) Tiêu chuẩn Anh (1995) (EP03 & EP04) Theo Plaxis 2D Theo Plaxis 3D (TH1a) Theo Plaxis 3D (TH2a) Tỉ diện tích xử lý a % 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 13.6 Khoảng cách cọc s m 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 Đường kính cọc d m 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Tải khai thác q KPa 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 65.0 Bề dày lớp xi măng bề mặt h m 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Ứng suất tác dụng lên đất σsoil KPa 131 72.78 103.6 131 44.0 90 125 125 Ứng suất tác dụng lên cọc σcol KPa 716.7 276.55 199.5 286.7 114.7 290 320 350 5.47 3.79 1.93 2.18 2.6 3.22 2.56 2.80 Các thơng số tính tốn Hệ số tập trung ứng suất n 132 5.3 Kết phân tích lún 5.3.1 Độ lún cố kết Bảng 5-2: Bảng tổng hợp kết lún Các thông số Ký hiệu Unit Thiết kế Plaxis 2D Plaxis 3D (TH1) Plaxis 3D (TH2) SP02 SP03 SP04 SP05 SP06 SP07 SP08 Tỉ diện tích xử lý a % 13.6 - - - - - - - - - - Chiều cao CDM H m 22.2 - - - - - - - - - - Độ lún bề mặt Δh1 m 0.036 - - - - - - - - - - Chỉ số nén lại cr 0.05 - - - - - - - - - - Hệ số rỗng e 0.5 - - - - - - - - - - Ứng suất có hiệu lớp σ'v0 kPa 147.90 - - - - - - - - - - Bề dày lớp h m 1.70 - - - - - - - - - - Độ lún lớp Δh2 m 0.014 - - - - - - - - - - Tổng độ lún Δh m 0.051 0.058 0.057 0.06 0.049 0.040 0.052 0.046 0.041 0.044 0.035 5.3.2 Tốc độ lún Tốc độ lún Settlement Plate thể số liệu quan trắc trình bày biểu đồ 006 005 Settlement rate (mm/day) 004 003 002 001 000 ‐001 ‐002 ‐003 30 60 SP02 SP06 90 SP03 SP04 Time (day) SP07 SP08 120 150 SP05 180 133 Hình 5.1: Tốc độ lún khu vực thi công ALiCC 5.3.3 Độ lún lệch 000  000  Settlement (m) 000  000  000  000  000  30 60 90 120 150 180 Time (day) SP04 at surrounding soil SP05 at DMM pile SP08 at surrounding soil Hình 5.2: Độ lún cọc CDM đất khu vực thi công ALiCC 134 5.4 Chuyển vị ngang Theo số liệu quan trắc từ Inclinometer 04 (I04) chuyển vị ngang khoảng 7.15mm Theo mơ Plaxis 2D chuyển vị ngang khu ALiCC 30mm hệ số an toàn Msf = 1.57 (Theo kết trình bày Hình 4.4) Hệ số an tồn tính theo phần mềm Slope V7 1.565 (Theo kết trình bày Hình 3.52) Theo nghiên cứu Lorenzo (2005) chuyển vị ngang cho phép cơng trình sau tháng xây dựng từ – 45mm Với chuyển vị ngang quan trắc ta thấy hiệu phương pháp sử dụng cọc xi măng việc giữ ổn định q trình làm việc 5.5 Kết thí nghiệm mẫu cọc xi măng 5.5.1 Kết thí nghiệm trộn phịng Thơng số trộn lấu mẫu khu vực ALiCC khu vực CDM giữ ổn định lớp phủ Bảng 5-3: Thơng số trộn, vị trí thời gian lấy mẫu Chi tiết Đơn vị CDM& ALiCC Lớp xi măng phủ bề mặt Tỉ lệ xi măng kg/m³ 100, 160 & 220 70, 110 & 150 1.0 & 0.8 1.0 Tỉ lệ nước/xi măng Thời gian lấy mẫu nén ngày 7, 28 & 91 7, 28 & 91 Vị trí lấy mẫu Vị trí Chiều sâu lấy mẫu m -5, -10 & -15 Trên mặt Kết thí nghiệm cường độ xi măng trình hình Hình 5.3: Kết trộn cho khu CDM khu ALiCC (W/C = 0.8; sau 91 ngày) Hình 5.4: Kết trộn cho lớp phủ xi măng bề mặt (W/C = 1.0; 91 ngày) 135 5.5.2 Tổng hợp kết cường độ cọc xi măng Theo kết tính tốn thiết kế cường độ tối thiểu khu ALiCC 970KPa, 770 KPa 690KPa; cường độ lớp xi măng phủ bề mặt 350KPa Dựa vào thí nghiệm trộn phịng mà người thiết kế định hàm lượng trộn nước xi măng để đạt cường độ yêu cầu thiết kế Bảng 5-4: Kết thí nghiệm nén cho khu CDM giữ ổn định Chi tiết Đơn vị Giá trị Cường độ thiết kế kPa 350 Cường độ thí nghiệm trung bình thu kPa 1,073 Độ lệch chuẩn () kPa 419 Độ lệch % 39.0 quave-σ kPa 654 Hình 5.5: Biểu đồ thí nghiệm cường độ khu CDM giữ ổn định Bảng 5-5: Kết thí nghiệm nén cho khu vực ALiCC Chi tiết Đơn vị Giá trị Tải trọng khai thác kPa 20 30 65 Cường độ thiết kế kPa 690 770 970 Cường độ thí nghiệm trung bình thu kPa 1,570 1,350 1,712 Độ lệch chuẩn () kPa 478 370 478 Độ lệch % 30 27 28 quave-σ kPa 1,092 980 1,234 136 Hình 5.6: Biểu đồ thí nghiệm cường độ khu ALiCC 137 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 6.1.1 Ứng suất tác dụng Ứng suất tác dụng lên đầu cọc theo thiết kế (Brom, 1984) lớn so với kết tính từ cơng thức Low et al, Terzaghi, tiêu chuẩn BS8006, theo mơ hình mơ Plaxis Ứng suất tác dụng lên cọc đất theo quan trắc Earth pressure cell nhỏ so với tính tốn theo cơng thức Low et al, Terzaghi, tiêu chuẩn BS8006, Brom phần mềm Plaxis Hệ số tập trung ứng suất theo mô phần mềm (Plaxis 2D 3D Foundation) theo quan trắc tương đương Kết công thức theo Low et al, Terzaghi, tiêu chuẩn BS8006 có kết gần với giá trị quan trắc Riêng kết tính theo thiết kế (Brom, 1984) cịn lớn so với kết quan trắc thu Theo mô phần mềm Plaxis 2D 3D Foundation (trường hợp 1, 2) cường độ cọc lớn phân bố ứng suất rõ ràng (hiệu ứng vòm lớn) Theo kết phần mềm plaxis 3D (trường hợp 2) mơ hình mô dành cho lớp đất yếu Soft Soil Creep model hay Hardening Soil khơng có khác biệt lớn.Vì sử dụng hai mơ hình để mơ lớp đất yếu tính toán Theo kết trường hợp thay lớp xi măng bề mặt cát độ lún cơng trình tăng lên khoảng 62.5%, hệ số tập trung ứng suất giảm gần 47% Có khác biệt lớp phủ cứng bên phân phối áp lực bên lên cọc xi măng Điều cho thấy có lớp phủ xi măng bề mặt (phương pháp ALiCC) hiệu xử lý cao nhiều so với không sử dụng Theo kết trường hợp 4, khoảng cách cọc nhỏ độ lún cơng trình nhỏ ứng suất tác dụng lên đất lên cọc nhỏ Điều giải thích mật độ cọc dày áp lực bên truyền xuống phân bố lên nhiều cọc dẫn đến ứng suất tác dụng lên đầu cọc nhỏ Vì tùy theo điều kiện thiết kế yêu cầu mà chọn khoảng cách cọc cho hợp lý; sử dụng cọc mật độ dày cường độ cọc xi măng thiết kế nhỏ lại 6.1.2 Độ lún Tổng độ lún theo tính tốn thiết kế, theo mơ phần mềm Plaxis 2D 3D, theo số liệu quan trắc có sai lệch không đáng kể Các giá trị thỏa mãn yêu cầu thiết kế nhỏ 100 mm Tốc độ lún thu thập kiểm tra ngày, tốc độ lún lớn đo khoảng 5mm/ngày Giá trị âm hình lúc dỡ tải đất nở (hiện tượng swelling) Sau dỡ tải tốc độ lún nhỏ Độ lún lệch cọc đất xung quanh theo quan trắc khoảng 10 – 15mm Kết mô từ phần mềm Plaxis 3D có kết tương tự (xem mục 4.2) 138 6.1.3 Chuyển vị ngang Khi sử dụng phương pháp xử lý cọc đất trộn xi măng kết hợp với lớp phủ cứng xi măng mức độ ổn định cơng trình đảm bảo.Chuyển vị ngang cơng trình vơ nhỏ, ưu điểm bật phương pháp so với phương pháp khác 6.1.4 Cường độ cọc CDM Theo kết nén mẫu cường độ CDM thực tế lớn cường độ thiết kế khoảng 30% 6.2 Kiến nghị Hướng nghiên cứu cần xem xét tương tác cọc CDM đất xung quanh Nghiên cứu khác biệt cường độ mẫu trộn phòng mẫu trường Xem xét cách bố trí cọc hình thoi hay hình tam giác có khác biệt so với bố trí theo hình vng So sánh dùng lớp phủ cứng xi măng đầu cọc dùng vải địa kỹ thuật đầu cọc hiệu khác biệt Tùy vào điều kiện tự nhiên kinh tế mà lựa chọn phương pháp xử lý đất yếu cho phù hợp 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn (2005) “Nền Móng”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM Châu Ngọc Ẩn(2004) “ Cơ học đất”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM Trần Quang Hộ (2008) “ Cơng trình đất yếu”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM Nguyễn Minh Tâm (2006) “ Ổn định trụ đất trộn xi măng bên đường”, Bài giảng Bộ mơn Địa – Nền móng, Khoa Kỹ thuật Xây dựng Nguyễn Minh Tâm (2006) “ The behavior of DCM columns under highway embankments by finite element analysis”, Thesis for the Degree of Doctor of Philosophy Nguyễn Minh Tâm, Trần Xuân Thọ“Đánh giá hiệu ứng vòm đường hổ trợ cột đất trộn sâu” Tiêu chuẩn xây dựng 385:2006 “ Gia cố đất yếu trụ đất xi măng” Phan Hồng Quân(2009)“Nền Móng”, Nhà xuất giáo dục Coastal development institute of technology (CDIT) (2002) “The Deep Mixing Method : Principle, design and contruction” 10 D.T.Bergado, G.A.Lorenzo & Duangchan (2005) “ Consolidation Settlement of Reinforced Embankment on Deep Mixing Cement Piles” 11 D.T.Bergado & Taweephong Suksawat (2009) “Numerical Simulations and Parametric Study of SDCM and DCM Piles under Full Scale Axial and Lateral Loads as well as under Embankment Load” 12 P.Jamsawang, D.T.Bergado, P.Voottipruex & W.Cheang “Behavior and 3D Finite Element Simulation of Stiffened Deep Cement Mixing (SDCM) Pile Foundation under Full Scale Loading” 13 N.H.Minh & D.T.Bergado (2006)“Numerical Modeling of A Full Scale Reinforced Embankment on Deep Mixing Cement Piles” 14 D.T.Bergado, C.Taechakumthorn, G.A.Lorenzo & H.M.Abuel-Naga (2006) “Stress-Deformation Behavior under Anisotropic Drained Triaxial Consolidation of Cement-Treated Soft Bangkok Clay” 15 D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro & A.S.Balasubramaniam (1994) ”Improvement Techniques of Soft Ground in Subsiding and Lowland Environment” 140 16 Principles of geotechnical engineering (Fifth Edition, Das) 17 In-situ Testing of Soil 18 Foundation design and Construction – Tomlinson 19 Stability of Group Column TypeDeep Mixing Improved Groundunder embankment Loading – Masaki KITAZUME ... HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ NỀN BẰNG CDM TRONG VIỆC GIỮ ỔN ĐỊNH CHO VIỆC THI CÔNG XỬ LÝ NỀN II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu hiệu sử dụng cọc xi măng đất việc thi công xử lý. .. vực có nhiều phương pháp xử lý đưa ra, tùy vào điều kiện mà lựa chọn phương pháp xử lý khác Do mục tiêu luận văn ? ?Hiệu phương pháp gia cố CDM việc giữ ổn định cho việc thi công xử lý nền? ?? khu vực... sánh hiệu phương pháp ALiCC phương pháp sử dụng cọc CDM phần mềm Plaxis 2D 3D Foundation V2.1 1.3 Phạm vi nghiên cứu đề tài Đề tài: ? ?Hiệu phương pháp gia cố CDM việc giữ ổn định cho việc thi công