Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền đất yếu dưới công trình nhà 2 đến 3 tầng xây dựng trên đất đắp ở thị xã vị thanh, tỉnh hậu giang

Đại Học Quốc Gia T.p Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** BK TP HCM NGUYỄN QUỐC ĐỊNH NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH NHÀ ĐẾN TẦNG XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT ĐẮP Ở THỊ XÃ VỊ THANH, TỈNH HẬU GIANG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ T.P HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ……………………………………….……………………… CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH NGÀY THÁNG NĂM SINH: 12-10-1978 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU K14 PHÁI: NAM NƠI SINH: HUẾ MÃ SỐ: 31.10.02 I/-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH NHÀ ĐẾN TẦNG XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT ĐẮP Ở THỊ XÃ VỊ THANH, TỈNH HẬU GIANG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng đất yếu công trình nhà đến tầng xây dựng đất đắp thị xã Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang 2.NỘI DUNG: Chương 1: Tổng quan công trình dân dụng xây dựng đất đắp tựa đất yếu đặc tính đất yếu Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định biến dạng đất yếu công trình xây dựng đắp Chương : Nghiên cứu giải pháp cấu tạo công trình nhà dân dụng xây dựng đất đắp tựa đất yếu Chương 4: Tính toán ổn định biến dạng công trình xây dựng cụ thể thị Xã Vị Thanh, Tỉnh Hậu Giang NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : …….……/…….…./……… IV.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ……… /…… …/……… V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS VÕ PHÁN TS LÊ BÁ VINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH TS VÕ PHÁN TS LÊ BÁ VINH TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: TS VÕ PHÁN Cán hướng dẫn khoa học 2: TS LÊ BÁ VINH 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 2006 Có thể tham khảo luận văn tại: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Lời cảm ơn! Luận văn tốt nghiệp hoàn thành nổ lực thân nhận giúp đỡ nhiều người Tôi xin gởi lời cảm ơn đến tất người giúp đỡ hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trước hết, xin chân thành gởi lời cám ơn đến Tiến só Võ Phán Tiến só Lê Bá Vinh tận tình truyền đạt, hướng dẫn kiến thức quý báu để hoàn thành luận văn cao học Xin chân thành biết ơn thầy cô ban giảng huấn điều tốt đẹp mang lại cho học viên cao học lớp Công trình đất yếu khoá K14 suốt thời gian qua Xin tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng Quản lý sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ học viên suốt khóa học Tp.HCM, ngày 07 tháng 03 năm 2006 NGUYỄN QUỐC ĐỊNH TÓM TẮT Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế, khu vực vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long nhu cầu xây dựng công trình lớn Tuy nhiên ĐBSCL cao độ mặt đất tự nhiên thấp nên thường xuyên bị ngập nước mùa mưa lũ Do vậy, xây dựng công trình cần phải đắp tôn để tránh ngập nước sử dụng Với đặc điểm đất khu vực đất yếu, xây dựng công trình đất đắp tựa đất yếu dễ bị ổn định biến dạng lớn Hiện tại, có nhiều công trình dạng xây dựng, số công trình xảy cố lún sụt đưa vào sử dụng Để tránh cố xảy ra, việc toán thiết kế móng cho công trình xây dựng đất đắp đảm bảo ổn định biến dạng vùng ĐBSCL nói chung vùng Vị Thanh – tỉnh Hậu Giang nói riêng quan trọng Nhằm mục đích lựa chọn, tính toán phương án móng, biện pháp gia cố hợp lý cho đất yếu công trình xây dựng khu vực nói đảm bảo ổn định biến dạng, học viên chọn đề tài luận văn: “Nghiên Cứu ổn định biến dạng đất yếu công trình nhà đến tầng xây dựng đất đắp Thị xã Vị Thanh – Tỉnh Hậu Giang” ABSTRACT Together with the sharp development of the country economic, in Mekong delta area, nowadays requirement build the constructions very hight However, because of, in Mekong delta, level of background natural low, it has was submerged frequently when flood season For this reason, when build constructions must raise a foundation to avoid construction flooded in while using With character of geology in this area as soft soil, when we build constructions on embank foundation, and base on soft soil background easy has lose stabilization and hight deformation Present, there are many construction as this type, a few it was happening problems Subsidence when give construction in using To avoided problem was occurred, designing foundation for constructions build on embank background at Mekong delta in general and Vi Thanh town - Hau Giang province in particular, ensure stabilization and deformation is necessary In order to choice, calculating design foundation and have the methods consolidate reasonable for background soft soil under construction in there area, ensure stabilization and deformation, student have selected the topic of “Research stabilization and deformation for base soft soil under construction two to three flooring building on embank background in Vi Thanh town - Hau Giang province’’ MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ DÂN DỤNG XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT ĐẮP TỰA TRÊN NỀN ĐẤT YẾU VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐẤT YẾU 1.1 TOÅNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN ĐẤT ĐẮP TỰA TRÊN NỀN ĐẤT YẾU: 1.1.1 Sơ lược tình hình xây dựng công trình nhà dân dụng xây dựng đất yếu 1.1.2 Hình ảnh minh họa công trình xây dựng đất đắp nằm đất yếu đbscl 1.2 PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: 10 1.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng lớp đất đắp đến ổn định biến dạng đất yếu bên dưới: 10 1.2.2 Tính toán, xác định tải trọng công trình xây dựng đất đắp: 10 1.2.3 Tình toán ổn định biến dạng đất yếu chịu tải trọng lớp cát đắp công trình: 10 1.2.4 Lựa chọn phương án gia cố sử dụng cho công trình: 11 1.2.5 Tính toán ổn định biến dạng đất yếu công trình trường hợp móng chọn 11 1.3 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA ĐẤT YẾU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: 11 1.3.1 Các đặc điểm đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long: 11 1.3.1.1 Khái niệm đất yếu 11 1.3.1.2 Đặc điểm đất sét yếu đồng sông Cửu Long: 12 1.3.2 Phân bố đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 16 1.3.3 Tính toán thống kê đặc trưng lý đất nền: 18 1.3.3.1 Chỉ tiêu tiêu chuẩn: 18 1.3.3.2 Xác định trị số tiêu chuẩn sức chống cắt C ϕ : 19 1.3.4 Kết thống kê tiêu lí cho mặt cắt địa chất tiêu biểu 20 1.3.5 Bảng tổng hợp tiêu lý đất công trình cụ thể 20 1.3.6 Mặt cắt địa chất tiêu biểu đồng sông Cửu Long 20 1.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN: 21 CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI CÔNG TRÌNH XÂY DỰNGTRÊN NỀN ĐẤT ĐẮP 22 2.1 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY BIẾN DẠNG ĐẤT NỀN: 22 2.2 CÁC THÀNH PHẦN BIẾN DẠNG XUẤT HIỆN TRONG ĐẤT NỀN: 22 2.3 TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT NỀN DƯỚI CÔNG TRÌNH 23 2.3.1 Các thành phần biến dạng đất yếu công trình : 23 2.3.2 Các phương pháp tính toán biến dạng đất nền: 24 2.3.2.1 Tính toán độ lún tức thời (Si): 24 2.3.2.2 Tính toán độ lún cố kết sơ cấp (Sc): 26 2.3.2.3 Tính toán độ lún cố kết đất theo thời gian (St): 28 2.3.3 Tính toán biến dạng đất yếu công trình: 29 2.3.3.1 Tính toán biến dạng đất nền đắp gây ra: 29 2.3.3.2 Tính toán biến dạng đất tải trọng công trình gây ra: 31 2.4 NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG ÁN GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU: 32 2.4.1 Phương pháp cải tạo phương pháp đệm cát: 33 2.4.2 Giải pháp gia cố đất yếu hệ thống bấc thấm kết hợp với chất tải phụ tạm thời: 36 2.4.2.1 Phương pháp tính toán xử lý bấc thấm có gia tải trước 39 2.4.2.2 Trình tự tính toán cụ thể gồm bước sau: 46 2.4.2.3 Kết luận kiến nghị sử dụng bấc thấm gia cố 48 2.4.3 GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP: 50 2.4.3.1 Giới thiệu khái quát giải pháp: 50 2.4.3.2 Nguyên lý tính toán: 50 2.4.3.3 Trình tự tính toán giải pháp sử dụng móng cọc BTCT: 51 2.4.3.4 Xác định vùng ảnh hưởng ma sát âm đất đắp gây cọc BTCT vùng đất yếu 55 2.5 NHẬN XÉT VÀ VÀ KẾT KUAÄN: 58 CHƯƠNG - NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CẤU TẠO CÔNG TRÌNH NHÀ DÂN DỤNG XÂY DỰNG TRÊN NỀN ĐẮP TỰA TRÊN ĐẤT YẾU 59 3.1 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TRÌNH ĐẮP 59 3.1.1 Mục đích việc đắp tôn nền: 59 3.1.2 Phân loại đắp: 59 3.1.3 nh hưởng lớp đất đắp lên đất yếu 60 3.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA VẬT LIỆU SỬ DỤNG ĐẮP NỀN: 61 3.2.1 Những tính chất ảnh đất ảnh hưởng đến thi công đất: 61 3.2.2 Vật liệu sử dụng để đắp: 61 3.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến công tác đầm đắp: 61 3.3 CÁC GIẢI PHÁP MÓNG VÀ GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU 62 3.3.1 Phân tích, xác định tải trọng tác dụng lên đất yếu 63 3.3.2 Phân tích nguyên nhân gây ổn định biến dạng công trình 63 3.3.3 Lựa chọn phương án móng sử dụng để thiết kế cho công trình: 63 3.3.4 Tính toán sức chịu tải, độ lún tự nhiên công trình: 63 3.3.5 Chọn giải pháp gia cố đất để giảm độ biến dạng, tăng độ ổn định công trình xây dựng: 64 3.4 CẤU TẠO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN NỀN ĐẮP TỰA TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 65 3.4.1 Sơ đồ cấu tạo dạng công trình nghiên cứu: 65 3.4.2 Các phương án nghiên cứu: 66 3.5 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN: 69 CHƯƠNG - TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ XÂY DỰNG Ở VỊ THANH – TỈNH HẬU GIANG 71 4.1 KHÁI QUÁT SƠ BỘ CÔNG TRÌNH 71 4.1.1 Vò trị xây dựng công trình: 71 4.1.2 Qui mô công trình: 71 4.1.3 Tải trọng công trình: bao gồm: 71 4.1.4 Kết qủa tính toán nội lực: 72 4.2 ĐỊA CHẤT KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 72 4.2.1 Đặc điểm chung địa chất khu vực xây dựng công trình: 72 4.2.2 Số liệu thí nghiệm đất, mặt cắt hố khoan: 73 4.2.3 Các đặc điểm địa chất khu vực xây dựng công trình sử dụng để tính toán móng: 73 4.3 GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH: 74 4.3.1 Tính toán, kiểm tra sức chịu tải, biến dạng yếu công trình tải trọng đắp gây ra: 74 4.3.2 Phương án móng sử dụng cho công trình: 78 4.3.3 Tính toán ổn định biến dạng theo phương án móng băng 79 4.3.4 Tính toán giải pháp xử lý bấc thấm kết hợp gia tải trước đất đắp 83 4.3.5 Tính toán ổn định biến dạng theo phương án móng cọc btct 88 4.3.5.1 Kết khảo sát địa chất: 88 4.3.5.2 Tải trọng tác dụng xuống móng: 89 4.3.5.3 Thiết kế móng cọc 90 4.4 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ: 91 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM -1- PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM -4- Kết thí nghiệm tiêu lý Các tiêu lý Lớp Z Hlớp Cu ϕυ γ γdn Δ ε Cr Cc Pc 1.20 1.20 0.120 11.38 1.837 0.882 2.67 0.893 0.310 0.370 0.450 2.7 3.70 2.50 0.081 3.75 1.483 0.522 2.66 2.182 0.330 0.830 0.460 1.40 OCR 6.70 3.00 0.090 3.54 1.443 0.541 2.65 2.048 0.370 0.690 0.460 1.00 10.70 4.00 0.040 3.51 1.422 0.563 2.64 1.914 0.370 0.890 0.470