Nghiên cứu tương quan giữa kết quả xuyên tĩnh và các đặc trưng cơ lý của đất theo điều kiện địa chất khu vực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA    NGUYỄN HIẾU NGHỊ NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA KẾT QUẢ XUYÊN TĨNH VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT THEO ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KHU VỰC Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành: 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH THÁNG 06 NĂM 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH & Cán hướng dẫn khoa học : TS BÙI TRƯỜNG SƠN Cán chấm nhận xét : PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét : TS TRẦN XUÂN THỌ Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày 01 tháng 09 năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ - Chủ tịch TS Lê Bá Vinh - Thư ký PGS.TS Võ Phán - Ủy viên TS Bùi Trường Sơn - Ủy viên TS.Trần Xuân Thọ - Ủy viên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HIẾU NGHỊ Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05 - 01 - 1970 Nơi sinh : TP HCM Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 00908548 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tương quan kết xuyên tĩnh đặc trưng lý đất theo điều kiện địa chất khu vực II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng hợp đánh giá xây dựng tương quan thí nghiệm xun tĩnh hình thức thí nghiệm khác Trên sở rút đánh giá sức kháng xuyên mối quan hệ với đặc trưng lý khác loại đất theo khu vực III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 25/01/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/07/2010 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS BÙI TRƯỜNG SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS BÙI TRƯỜNG SƠN PGS.TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm 2010 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu tương quan kết xuyên tĩnh đặc trưng lý đất theo điều kiện địa chất khu vực Kết thí nghiệm xun tĩnh điện (CPTu) có khác biệt đáng kể so với xuyên tĩnh (MCPT) đặc điểm thiết bị cách ghi nhận liệu Điều ảnh hưởng đến việc phân loại đất theo kết xuyên tĩnh điện dựa sơ đồ phân loại khác Trên sở tổng hợp kết thí nghiệm xuyên tĩnh trường thí nghiệm phòng ba khu vực Cà Mau, TP Hồ Chí Minh Bà Rịa Vũng Tàu, hệ số tương quan kết xuyên tĩnh thí nghiệm phòng thiết lập theo điều kiện địa chất khu vực Đó tương quan kết xuyên tĩnh xuyên tĩnh điện, sức kháng xuyên lịch sử ứng suất đất (OCR) sức kháng xuyên sức kháng cắt khơng nước Su hay hệ số cố kết đứng Cv hệ số cố kết ngang Ch đất loại sét Kết nghiên cứu giúp ích cho kỹ sư khảo sát, thiết kế thu nhiều thông tin đất từ kết thí nghiệm xun tĩnh, phục vụ cho cơng tác thiết kế móng ABSTRACT Thesis title: Study the correlation between Cone Penetration Test results and laboratory test results according to regional geological condition The difference between results of electric Cone Penetration Test (CPTu) and mechanical Cone Penetration Test (MCPT) due to equipment and method of data recording is effect on the classification of soil according to Cone Penetration Test results Based on summarisation of Cone Penetration Test and laboratory test results at three areas as Ca Mau, Ho Chi Minh City and Ba Ria Vung Tau, the coefficient of correlation between cone penetration test and laboratory test has been established regionally which including the correlation between electrical Cone Penetration Test and Mechanical Cone Penetration test; Cone penetration resistance qt and stress history (OCR); Cone penetration resistance qt and undrained shear strength Su; Vertical consolidation coefficient Cv and horizontal consolidation coefficient Ch of clayey soil This study could help geotechnical engineer or civil engineer obtain more soil data from cone penetration test results using for geotechnical design.  LỜI CẢM ƠN Xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS Bùi Trường Sơn tận tình hướng dẫn tơi hoàn thành luận văn Xin cám ơn đến bạn bè, đồng nghiệp chia sẻ khó khăn cơng việc hỗ trợ tơi suốt q trình thực luận văn Xin cám ơn Thầy Cô Bộ mơn Địa móng – Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP Hồ Chí Minh truyền thụ cho tơi nhiều kiến thức q báu q trình học tập Cám ơn gia đình cho tơi nguồn động viên tinh thần lớn lao để hoàn thành tốt luận văn Tác giả -i- MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUYÊN TĨNH 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh 1.2 Cơ sở lý thuyết dùng phân tích q trình xun tĩnh đất 1.2.1 Mơ hình cường độ chịu tải (Bearing capacity Models) 1.2.2 Mơ hình hố giãn nở (Cavity expansion models) 10 1.2.3 Phương pháp lộ trình biến dạng (Strain path Method) 13 1.2.4 Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) 14 1.2.5 Thí nghiệm buồng hiệu chuẩn (Calibration Chamber Testing) 15 1.3 Các kết phân tích từ thí nghiệm xuyên tĩnh 16 1.3.1 Phân chia địa tầng 16 1.3.2 Phân loại đất 18 1.3.3 Hệ số cố kết 27 1.3.4 Cường độ kháng cắt khơng nước 35 1.3.5 Đặc tính biến dạng 40 1.3.6 Đặc tính thấm cố kết 40 1.3.7 Hệ số cố kết 41 1.4 Nhận xét nhiệm vụ luận văn 42 CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐẤT NỀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH 44 2.1 Thiết bị phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh 44 2.1.1 Thí nghiệm xuyên tĩnh 44 2.1.2 Thiết bị xuyên tĩnh điện có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTu 48 2.2 Sai số thí nghiệm xuyên tĩnh 55 2.2.1 Các sai số hệ thống thí nghiệm xuyên tĩnh 56 2.2.2 Các sai số người thực thí nghiệm hay qui trình thí nghiệm 56 - ii - 2.2.3 Các sai số ngẫu nhiên 56 2.2.4 Tổng sai số thí nghiệm xuyên tĩnh 56 CHƯƠNG ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ ĐẤT NỀN KHU VỰC TỪ KẾT QUẢ XUYÊN TĨNH VÀ TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC THÍ NGHIỆM 58 3.1 Các khu vự c nghiên cứu 58 3.1.1 Khu vực – Nhà máy Điện Đạm Cà Mau 59 3.1.2 Khu vực – Đường nối Tân Sơn Nhất – Bình Lợi (TP Hồ Chí Minh) 65 3.1.3 Khu vực – Nhà máy Amonia Phú Mỹ (Bà Rịa Vũng Tàu) 71 3.2 Phân tích kết thu từ thí nghiệm xuyên tĩnh MCPT xuyên tĩnh điện có đo áp lực nước lỗ rỗng CPTu 75 3.3 So sánh kết phân loại đất theo kết xun tĩnh thí nghiệm phịng 91 3.4 Đặc điểm cố kết đất loại sét theo kết xuyên tĩnh 112 3.5 Đánh giá sức kháng cắt khơng nước đất sét bão hịa nước từ kết xuyên tĩnh 131 3.6 Tương quan kết hệ số cố kết đứng phòng Cv (LAB) hệ số cố kết ngang từ thí nghiệm xuyên tĩnh Ch 142 KẾT LUẬN 152 KIẾN NGHỊ 153 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 154 PHỤ LỤC - iii - PHẦN PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: KHU VỰC ĐIỆN ĐẠM CÀ MAU Bình đồ nhà máy Điện Đạm Cà Mau Các kết xuyên tĩnh điện CPTu Các kết xuyên tĩnh CPT Các kết thí nghiệm cắt cánh trường PHỤ LỤC 2: KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH Bình đồ dự án đường nối Tân Sơn Nhất – Bình Lợi Các kết xuyên tĩnh điện CPTu Các kết thí nghiệm cắt cánh trường Bình đồ dự án Cầu Phú Mỹ Các kết xuyên tĩnh điện CPTu Các kết thí nghiệm cắt cánh trường PHỤ LỤC 3: KHU VỰC BÀ RỊA – VŨNG TÀU Bình đồ Nhà máy Amonia Phú Mỹ Các kết xuyên tĩnh điện CPTu Các kết xuyên tĩnh CPT - iv - DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 Hình 1.20 Hình 1.21 Hình 1.22 Hình 1.23 Hình 1.24 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Mũi xun khơng có áo ma sát (Jacket cone) Mũi xuyên có áo ma sát (Begemann cone) Kích thước tiêu chuẩn mũi xuyên điện Đầu dò piezometer Torstenssion Wissa Các loại mũi piezocone thông dụng Các kiểu phá hoại giả định xuyên sâu (Durgunoglu Mitchell 1975) Lưới đường trượt cho phân tích nêm đất côn 10 Sự bành trướng hố giãn nở khối đất vô hạn (Vesic, 1972) 11 Biểu đồ hiệu chỉnh sức kháng mũi theo bề dày lớp 17 (Vreugdenhil cộng sự, 1994) 17 Biểu đồ phân loại đất nguyên thủy Begemann (1965) 18 Biểu đồ phân loại Schmertmann (1978) 19 Biểu đồ phân loại Douglas Olsen (1981) 20 Biểu đồ phân loại Jones Rust (1982) 21 Biểu đồ phân loại Robertson cộng (1986) 22 Biểu đồ phân loại Senneset cộng (1989) 23 Biểu đồ phân loại đất Robertson (1990) 24 Biểu đồ phân loại đất Eslami – Fellenius 26 Sự thay đổi trạng thái ứng suất trình cố kết 27 OCR Ko từ Su/σ’vo Ip 29 (Andresen, 1979; Brooker Ireland, 1965) 29 Sự thay đổi um/qc theo OCR sét Louissiana 31 (Tumay cộng 1982) 31 Xấp xỉ OCR từ biểu đồ qt theo độ sâu 32 Quan hệ từ thực nghiệm OCR thơng số xun chuẩn hóa (Lunne 1989) 34 Hệ số mũi xuyên Nke theo Bq (Karlsrud cộng 1996) 39 Thí nghiệm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng điển hình 41 Thiết bị xuyên Geomil (Hà lan) 45 Hai đồng hồ thủy lực đầu đo thiết bị xuyên 46 Biểu đồ kết thí nghiệm xuyên 47 Thiết bị xuyên tĩnh không dây Geotech 48 Giao diện Phần mềm xử lý số liệu xuyên tĩnh CPT-LOG ver 4.06 49 ... tốn thơng số đất dựa kết xuyên tĩnh cách hợp lý cho môi trường địa chất khu vực, chọn lựa đề tài: ? ?Nghiên cứu tương quan kết xuyên tĩnh đặc trưng lý đất theo điều kiện địa chất khu vực? ?? cho luận... nghiệm xuyên tĩnh 56 CHƯƠNG ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ ĐẤT NỀN KHU VỰC TỪ KẾT QUẢ XUYÊN TĨNH VÀ TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC THÍ NGHIỆM 58 3.1 Các khu vự c nghiên cứu 58 3.1.1 Khu vực –... tài: Nghiên cứu tương quan kết xuyên tĩnh đặc trưng lý đất theo điều kiện địa chất khu vực Kết thí nghiệm xun tĩnh điện (CPTu) có khác biệt đáng kể so với xuyên tĩnh (MCPT) đặc điểm thiết bị cách