Nghiên cứu chuyển vị của đất nền dưới nền đường đắp trên đất yếu

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - PHAN KHẮC ĐỊNH NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NỀN DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU Chuyên ngành : XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mã số ngành : 31.10.02 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 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƯỜNG SƠN Cán chấm nhận xét 1: TS Lê Bá Vinh Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Trọng Nghĩa Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 15 tháng 01 năm 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CẦU ĐƯỜNG - CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày…… tháng …… năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên :Phan Khắc Định Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh :27-06-1983 Nơi sinh : Bình Định Chun ngành :Xây dựng đường tơ đường thành phố Mã số MSHV : 60.58.30 : 00108526 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NÊN DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Phân tích đánh giá mức độ chuyển vị đất yếu tác dụng tải trọng cơng trình đắp Kết tính tốn mơ so sánh với kết quan trắc thực tế lựa chọn phương pháp tính tốn hợp lý cho cơng trình tương lai 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS BÙI TRƯỜNG SƠN Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS BÙI TRƯỜNG SƠN TS LÊ BÁ KHÁNH KHOA QL CHUN NGÀNH LỜI CÁM ƠN Luận văn tốt nghiệp hoàn thành từ nổ lực thân học viên mà nhờ hướng dẫn nhiệt tình quý thầy cô, đồng nghiệp bạn bè thân hữu Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Bùi Trường Sơn, người giúp đỡ, dẫn tận tình thời gian thực Luận văn, giúp cho học viên có kiến thức hữu ích, làm tảng cho việc học tập công tác sau Xin chân thành cám ơn quý thầy cô ngành Xây dựng đường ô tô đường thành phố nhiệt tình giảng dạy thời gian qua Xin chân thành cám ơn quý thầy cô môn Địa Nền móng quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện tốt thời gian học viên thực Luận văn Cuối cùng, xin cám ơn gia đình bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập thực Luận văn Học viên Phan Khắc Định ABSTRACT As we know, the relationship between displacement of the ground and the stability of the embankment is closely related to each other, especially in soft soil conditions, soil type are likely to turn a big displacement when to be impacted of external load Most damage occurs because of the displacement with the high value of the soft ground, not guarantee working condition of the building Thus, the research of displacements of the ground under embankment on soft soil is one of the important issues in the design, especially when horizontal displacements of the ground can cause major settlement, slip lead to sabotage the project Aims to analyze and assess the level of displacement of the soft soil under the effect of the work load up, the trainee's chosen thesis topic: " Research displacement of the ground under embankment on soft soil " For convenience in choosing a suitable model, we used the software Plasxis method to evaluate displacement of the ground Applying the findings to compare with the results of monitoring measurement of displacement field, from which selected results for the rational regional geological conditions TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài: “Nghiên cứu chuyển vị đất nền đường đắp đất yếu” Tóm tắt đề tài: Quan hệ chuyển vị đất ổn định công trình có liên quan mật thiết với nhau, đặc biệt điều kiện đất yếu, loại đất có khả chuyển vị lớn chịu tác động tải trọng ngồi Phần lớn hư hại cơng trình xảy chuyển vị với giá trị lớn đất yếu, không đảm bảo điều kiện làm việc cơng trình Sử dụng phần mềm Plasxis để tính tốn mơ so sánh với kết quan trắc Từ kiến nghị chọn lựa mơ hình hợp lý việc đánh giá chuyển vị đất yếu cơng trình đắp SUMMARY OF THESIS Title: “Researching displacement of the ground under embankment on soft soil” Abstract: The relationship between displacement of the ground and the stability of the embankment is closely related to each other, especially in soft soil conditions, soil type are likely to turn a big displacement when to be impacted of external load Most damage occurs because of the displacement with the high value of the soft ground, not guarantee working condition of the building Using Plasxis software to simulations and compared with observed results Since then, we propose to choice rational model in assessing the displacement of the soft soil under embankment works MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG – CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NỀN 1.1 Các phương pháp đánh giá độ lún cơng trình 1.1.1 Tính lún đất theo kết lý thuyết đàn hồi 1.1.2 Tính lún đất phương pháp cộng lún lớp phân tố 1.1.3 Tính lún đất phương pháp lớp tương đương 1.1.4 Tính lún đất xem lớp đàn hồi có chiều dày hữu hạn .7 1.2 Phương pháp xác định độ lún theo thời gian 1.2.1 Ước lượng độ lún theo thời gian điều kiện toán cố kết thấm chiều 1.2.2 Ước lượng độ lún nén thứ cấp đất 12 1.3 Các phương pháp đánh giá chuyển vị ngang cơng trình 13 1.3.1 Đặc trưng chuyển vị ngang sau xây dựng 13 1.3.2 Đặc trưng chuyển vị ngang thời gian xây dựng 15 1.3.3 Phương pháp tính tốn chuyển vị ngang .18 1.4 Nhận xét nhiệm vụ luận văn 26 CHƯƠNG - ĐẶC ĐIỂM BIẾN DẠNG TRONG MƠ HÌNH ĐÀN HỒI DẺO LÝ TƯỞNG VÀ MƠ HÌNH ĐÀN HỒI - DẺO - HĨA CỨNG CAM CLAY CẢI TIẾN 27 2.1 Quan hệ ứng suất biến dạng theo lý thuyết đàn hồi 27 2.1.1 Thuyết bền Mohr-Colomb .27 Trạng thái ứng suất điểm khối đất – Vòng tròn Mohr ứng suất 27 Thuyết bền Mohr-Coulomb 28 2.1.2 Quan hệ ứng suất-biến dạng đàn hồi 29 2.2 Quan hệ ứng suất biến dạng sở đàn hồi dẻo hóa cứng theo mơ hình Camclay cải tiến .31 2.2.1 Khái qt mơ hình Camclay 31 2.2.2 Các bất biến ứng suất biến dạng 33 2.2.3 Đặc điểm mơ hình Camclay cải tiến 35 Các tính chất đàn hồi 35 Mặt chảy dẻo 36 Thế dẻo 38 Biến dạng theo mơ hình Camclay cải tiến 38 2.2.4 Các thông số .41 2.3 Nhận xét chương 44 CHƯƠNG – ĐÁNH GIÁ CHUYỂN VỊ CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH CỦA ĐƯỜNG ĐẮP 45 3.1 Giới thiệu cơng trình điều kiện địa chất cơng trình 45 3.2 Đánh giá đặc điểm chuyển vị đất yếu sở mơ hình Mohr - Coulomb .50 3.3 Đặc điểm chuyển vị đất yếu sở mơ hình đàn hồi - dẻo - hóa cứng (Camclay Modified) 55 3.3.1 Trường hợp xem đất cố kết thường (OCR=1) .55 3.3.1 Trường hợp xem đất cố kết (OCR=2) 59 3.4 Đặc điểm chuyển vị đất yếu từ kết quan trắc 64 So sánh kết quan trắc với mơ hình Mohr-Coulomb 71 So sánh kết quan trắc với mơ hình Camclay 73 3.5 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 KIẾN NGHỊ VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 76 PHỤ LỤC .77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 83 -73- Chuyển vị đứng tâm diện gia tải Chuyển vị ngang tâm diện gia tải -74- Chuyển vị đứng tâm diện gia tải Chuyển vị ngang tâm diện gia tải -75- So sánh kết quan trắc với mơ hình Camclay: - Trường hợp OCR = : giá trị chuyển vị đứng mơ hình Camclay lớn nhiều so với kết quan trắc Giá trị chuyển vị ngang kết quan trắc so với mơ hình tương đối gần tâm diện gia tải mép diện gia tải giá trị chuyển vị ngang mơ hình lớn so với kết quan trắc - Trường hợp OCR = : Đối với chuyển vị đứng, giá trị lún cố kết cuối mô hình quan trắc tương đối phù hợp (lần lượt 1,67 m 1,48 m tâm diện gia tải; 0,92 m 0,58 m mép diện gia tải) Đối với chuyển vị ngang : giá trị chuyển vị ngang theo quan trắc gần so với mô hình tâm mép diện gia tải 3.5 Kết luận chương Sau trình thu thập liệu mơ hình hóa liệu sở sử dụng phần mềm Plasxis, xuất kết biểu đồ chuyển vị đứng ngang mơ hình Mohr-Coulomb Camclay để so sánh với kết quan trắc Trên sở đó, xin đưa số nhận xét sau: - Độ lún chuyển vị ngang mơ hình lớn so với kết quan trắc - Giá trị độ lún chuyển vị ngang sau cố kết hoàn toàn tương đối phù hợp mơ hình kết quan trắc đường cong biểu thị giai đoạn cố kết có hình dạng khác Ở mơ hình, độ lún chuyển vị ngang lớn thường nằm lớp đất gần mặt, độ lún chuyển vị ngang lớn kết quan trắc thường nằm vị trí đất yếu -76- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ việc tính tốn mơ chuyển vị đất yếu cơng trình đắp theo thời gian theo mơ hình Mohr-Coulomb Camclay, kết phân tích so sánh rút kết luận cho luận văn sau : - Chuyển vị đứng giảm dần theo độ sâu có giá trị lớn tập trung độ sâu từ m trở lên - Độ lún theo kết tính tốn mơ hình Camclay có xét đến áp lực tiền cố kết phù hợp với kết quan trắc thực tế so với trường hợp không xét - Chuyển vị ngang theo độ sâu từ kết mô cho thấy có giá trị lớn bề mặt đất tự nhiên kết quan trắc cho chuyển vị ngang lớn độ sâu từ 5-10 m - Nếu chọn lựa thông số phù hợp cho đất kết mơ thu nhận xem phù hợp với kết quan trắc ( hướng dẫn thường chọn E cấp áp lực 100 KN/m2 cho kết khác biệt đáng kể so với kết quan trắc) KIẾN NGHỊ VÀ HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI - Mơ hình Camclay cho phép mô tả chuyển vị đất yếu phù hợp với kết thực tế xét đến giá trị OCR - Trong thực tế, chuyển vị ngang đất yếu thường xảy độ sâu định trùng với phạm vi cung trượt, kết mô khác biệt ảnh hưởng việc chọn điều kiện biên - Hạn chế đề tài không xét đến yếu tố xử lý ảnh hưởng thời gian - 77 - PHỤ LỤC Khai báo lớp đất điều kiện biên 10 17 16 20 Khai báo lớp vật liệu - 78 - - 79 - Khai báo mực nước ngầm, tính tốn áp lực nước lỗ rỗng - 80 - Khai báo phase tính tốn - 81 - Chạy chương trình phần mềm - 82 - - 82 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [A] Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Văn Quý (1977), Cơ học đất, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp [B] Châu Ngọc Ẩn (2004), Cơ học đất, NXB Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh [C] Trần Quang Hộ (2004), Cơng trình đất yếu, NXB Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [D] Bùi Trường Sơn (10/2005), Phương pháp xác định áp lực nước lỗ rỗng ban đầu toán cố kết thấm, Tuyển tập kết KH&CN, Viện khoa học thủy lợi miền Nam, trang (675,678) [E] Bùi Trường Sơn (10/2005), Biến dạng tức thời lâu dài công trình sở thơng số nền, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, Tạp chí số năm 2006, trang 17-24 [F] Phan Trường Phiệt, Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn, Nhà xuất Xây dựng, 2005 [G] N.A Xưtôvich (1987), Cơ học đất (bản dịch) , NXB Nông nghiệp Hà nội [H] Braja M Das, Advanced Soil Mechanics, 2nd Edition, California State University, Sacramento [I] Wood D.M, 1990: Embankments on soft clays, Ellis Horwood [J] Plaxis Version 8: Tutorial Manual-Material models Manual [K] R.G.H.Parry (1971), Stress – Strain behaviour of soils, Cambridge University, London [L] ZHUANG Ying-chun & XIE Kang-he and LI Xi-bin (2004): Nonlinear, analisis of consolidation with variable compressibility and permeability, Institute of Geotechnical Engineering, School Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University -83- LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHAN KHẮC ĐỊNH Sinh ngày : 27 - 06 - 1983 Nơi sinh: Bình Định Địa liên lạc : 436 Quang Trung, Thị trấn Ngơ Mây, Huyện Phù Cát, Tỉnh Bình Định Nơi công tác : Công ty Cổ Phần Giao Thông Đại Hưng Điện thoại liên lạc : 0563 - 850590 – Nhà riêng QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2001 – 2006 : Học Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ sở 2006 – 2010 : Học viên Cao học Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 2006 – 2008 : Cơng tác Cơng ty Tư Vấn Thiết Kế Giao Thơng Bình Định 2008 – 2010 : Công tác Công ty Obayashi 2010 – đến : Công tác Công ty Cổ Phần Giao Thông Đại Hưng -84- - 82 - LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHAN KHẮC ĐỊNH Sinh ngày : 27 - 06 - 1983 Nơi sinh: Bình Định Địa liên lạc : 436 Quang Trung, Thị trấn Ngơ Mây, Huyện Phù Cát, Tỉnh Bình Định Nơi công tác : Công ty Cổ Phần Giao Thông Đại Hưng Điện thoại liên lạc : 0563 - 850590 – Nhà riêng QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2001 – 2006 : Học Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ sở 2006 – 2010 : Học viên Cao học Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC 2006 – 2008 : Cơng tác Công ty Tư Vấn Thiết Kế Giao Thông Bình Định 2008 – 2010 : Cơng tác Cơng ty Obayashi 2010 – : Công tác Công ty Cổ Phần Giao Thông Đại Hưng ... ? ?Nghiên cứu chuyển vị đất nền đường đắp đất yếu? ?? Tóm tắt đề tài: Quan hệ chuyển vị đất ổn định cơng trình có liên quan mật thiết với nhau, đặc biệt điều kiện đất yếu, loại đất có khả chuyển vị. .. đường ô tô đường thành phố Mã số MSHV : 60.58.30 : 00108526 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ CỦA ĐẤT NÊN DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Phân tích đánh giá mức độ chuyển. .. – ĐÁNH GIÁ CHUYỂN VỊ CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CƠNG TRÌNH CỦA ĐƯỜNG ĐẮP 45 3.1 Giới thiệu cơng trình điều kiện địa chất cơng trình 45 3.2 Đánh giá đặc điểm chuyển vị đất yếu sở mơ hình