Nghiên cứu ổn định và biến dạng của nền đất sét yếu và chịu ngập lũ sâu dưới công trình đường đồng bằng cấp 80 (cấp III) qua tỉnh đồng tháp và vùng phụ cận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** LÊ MINH PHONG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT SÉT YẾU VÀ CHỊU NGẬP LŨ SÂU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80(CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN CHUYÊN NGÀNH Mà SỐ NGÀNH : CẦU, TUYNEL VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT : 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn : Giáo Sư Tiến Só Khoa Học LÊ BÁ LƯƠNG Cán hướng dẫn : Th.S NCS NGUYỄN THỐNG NHẤT Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn cao học bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày tháng năm 2005 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG QL SAU ĐẠI HỌC CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc -* NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Họ tên học viên: LÊ MINH PHONG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10-01-1979 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt Mã số: 2.15.10 I- TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT SÉT YẾU VÀ CHỊU NGẬP LŨ SÂU DƯỚI CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80 (CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 2: Nghiên cứu đặc trưng cơ-lý hóa đất yếu lũ lụt ngập sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 3: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lí cho đường cấp 80 điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 4: Nghiên cứu tính toán ổn định (Stability And Bearing Capacity) đường cấp 80(80km/h) điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp Chương 5: Nghiên cứu phương pháp tính toán biến dạng đường cấp 80 có chiều cao Hnđ=3.5m đất yếu chịu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận Chương 6: Nghiên cứu ứng dụng cho công trình ĐT848 tỉnh Đồng Tháp đường đắp cao 3.5m bấc thấm kết hợp gia tải có gia cường vải địa kỹ thuật Chương 7: Các nhận xét, kết luận kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS TSKH Lê Bá Lương ThS.NCS Nguyễn Thống Nhất THẦY HD THẦY HD CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG ThS.NCS NGUYỄN THỐNG NHẤT TS LÊ THỊ BÍCH THUỶ Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Luận văn thạc só hoàn thành cố gắng thân tác giả mà gia đình Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến hai đấng sinh thành hết lòng động viên, khuyến khích tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Thành thật cảm ơn người bạn đời thành viên gia đình thông cảm hiểu biết sâu sắc, dành ưu đặc biệt cho tác giả thời gian qua Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô truyền đạt kiến thức hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn: ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ TIẾN SĨ GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC PHÓ GIÁO SƯ TIẾN SĨ TIẾN SĨ TIẾN SĨ TIẾN SĨ Th.S NCS LÊ VĂN NAM NGUYỄN VĂN THƠ LÊ BÁ LƯƠNG TRẦN THỊ THANH VŨ XUÂN HOÀ LÊ THỊ BÍCH THỦY LÊ BÁ KHÁNH NGUYỄN THỐNG NHẤT Xin chân thành biết ơn GIÁO SƯ TIẾN SĨ KHOA HỌC LÊ BÁ LƯƠNG, người hướng dẫn khoa học tận tình giúp đỡ, dẫn cặn kẽ thời gian làm luận văn Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo tập thể thầy cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học - Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh tạo thuận lợi suốt khóa học cao học trường Xin chân thành biết ơn thầy cô Bộ Môn Cầu Đường Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban Giám Đốc Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Tháp, đồng nghiệp, bè bạn xa gần quan tâm, tận tình giúp đỡ tạo nhiều điều kiện cho tác giả việc thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn hạn ]^ MỤC LỤC Nội dung Trang Phần A Phần I : Nghiên cứu tổng quan Mở đầu Chương 1: nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1 Tổng quan 1.1.1 Vị trí tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.2 Điều kiện thuỷ văn tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.3 Tình hình ngập lũ tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1.3.1 Khu vực ngập lũ 3m 1.1.3.2 Khu vực ngập từ đến 2m 1.1.3.3 Khu vực ngập 1m 1.2 Tình hình xây dựng công trình đường cấp 80 Tỉnh Đồng Tháp 1.3 Các nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng công trình đường đất yếu tác giả nước 1.3.1 Vấn đề ổn định 1.3.2 Vấn đề biến dạng 1.4 Giải pháp thiết kế đường cấp 80 tỉnh Đồng Tháp 1.4.1 Đường cấp 80 địa chất không yếu 1.4.2 Đường cấp 80 địa chất phức tạp 1.5 Phân tích nguyên nhân 1.5.1 Đơn vị tư vấn thiết kế 1.5.2 Đơn vị thi công 1.5.3 Chủ đầu tư 1.5.4 Các ảnh hưởng đưa vào sử dụng 1.6 Nhận xét sâu phát triển Phần II : Nghiên cứu sâu phát triển Chương : Nghiên cứu đặc trưng cơ-lý đất yếu lũ ngập sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 2.1 Khái quát địa chất vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.2 Phân khu vực đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.3 Đặc điểm biến dạng loại đất sét yếu số vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.3.1 Biến dạng phục hồi 2.3.2 Biến dạng dư 2.3.3 Biến dạng lưu biến 2.4 Phân loại đất yếu theo trạng thái tự nhiên 10 11 12 14 14 15 18 19 2.5 Tính chất khoáng vật loại đất sét yếu số vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 2.5.1 Hạt sét khoáng chất sét 2.5.2 Nước đất sét 2.5.2.1 Nước liên kết (Linked water) 2.5.2.2 Nước tự (Free water) 2.5.3 Hiện tượng hấp thụ 2.5.4 Tính dẻo 2.5.5 Tính thấm nước đất - Grien ban đầu 2.5.6 Tính nén chưa đến chặt 2.5.7 Độ bền cấu trúc 2.5.8 Tính nhạy xúc biến 2.5.9 Mối liên kết cấu trúc 2.6 nh hưởng trạng thái ẩm đất đến ổn định đường đất yếu 2.7 Đất bùn 2.8 Đất cát yếu 2.9 Than bùn đất than bùn 2.10 Chỉ tiêu lý đất yếu vùng ngập lũ sâu Tỉnh Đồng Tháp 2.10.1 Đặc điểm cấu tạo địa chất 2.10.2 Thống Kê Các Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất 2.10.2.1 Xác định tiêu tiêu chuẩn tính toán tiêu lý đất 2.10.2.2 Xác định trị tiêu chuẩn tính toán góc ma sát (ϕ) lực dính (c) 2.10.3 Thống kê đặc trưng cơ-lý lớp đất 2.11 Nhận xét sâu phát triển Chương : Nghiên cứu giải pháp cấu tạo hợp lí cho đường cấp 80 điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 3.1 Khái quát 3.2 Điều kiện xuất phát nghiên cứu ổn định biến dạng đường điều kiện đất yếu lũ lụt Tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 3.3 Một số giải pháp tiêu biểu áp dụng 3.4 Mặt cắt cấu tạo tiêu biểu cho đường đắp cao 3.5 Giải pháp vật liệu cấu tạo khối đắp 3.6 Xác định chiều cao đường đắp đất yếu 3.6.1 Chiều cao tối thiểu Hmin 3.6.2 Chiều cao tối đa Hmax 3.7 Nghiên cứu nhóm giải pháp xử lý đường đất yếu 3.7.1 Yêu cầu chung 3.7.2 Nhóm giải pháp chủ yếu làm tăng độ chặt đất: Cọc cát, Cọc đất, 20 26 27 28 29 30 31 32 33 35 49 52 54 55 57 63 69 70 72 73 cọc vôi xi măng, cọc tràm 3.7.3 Nhóm giải pháp tăng độ cố kết hay ép nước khỏi đất 3.8 Nhóm giải pháp cải tạo phân bố ứng suất; Hệ lưới cừ tràm đứng vùng biến dạng dẻo, đệm cát kết hợp vải địa, đệm đá sỏi, bệ phản áp 3.9 Nhận xét sâu phát triển Chương : Nghiên cứu tính toán ổn định (stability and bearing capacity) đường cấp 80(80km/h) điều kiện đất yếu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp 4.1 Tính toán ổn định đất yếu công trình đường theo lí thuyết biến dạng tuyến tính 4.1.1 Tính toán ổn định theo tải trọng an toàn qat 4.1.2 Tính ổn định theo tải trọng cho phép qcp 4.2 Đánh giá ổn định dựa vào lý thuyết cân giới hạn Karle Terzaghi (1925) 4.3 Đánh giá ổn định đường đê đập đất yếu theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 4.3.1 Theo W.Fellenius (phương pháp phân mảnh cổ điển) 4.3.2 Theo A.V.Bishop (1955) 4.4 Các trường hợp tính toán ổn định thông số đặc trưng sức chống cắt sử dụng tương ứng theo 22-TCN262-2000 4.4.1 Phân loại trường hợp 4.4.2 Các đặc trưng sức chống cắt đưa vào tính toán xác định sau tùy thuộc theo phân loại 4.5 Các giải pháp gia cố đường đắp để tăng hệ số ổn định 4.5.1 Tính toán ổn định theo theo phương pháp A.V.Bishop 4.5.2 Phương pháp tính toán lưới cừ tràm ngang Chương : Nghiên cứu phương pháp tính toán biến dạng đường cấp 80 có chiều cao Hnđ=3.5m đất yếu chịu lũ lụt tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 5.1 Tính toán biến dạng đường 5.1.1 Tính toán biến dạng tức thời SI đường 5.1.2 Tính toán biến dạng Sc tức độ lún cố kết giai đoạn thứ 5.1.3 Tính toán độ lún theo thời gian trường hợp thoát nước chiều kết hợp hệ thống thoát nước thẳng đứng 5.1.4 Biến dạng từ biến ứng suất pháp (Sησ) 74 75 77 80 81 83 84 90 91 92 94 97 99 100 101 106 109 113 116 5.1.5 Biến dạng từ biến ứng suất cắt (Sητ) 5.2 Nhận xét nghiên cứu sâu phát triển Chương : Nghiên cứu ứng dụng cho công trình ĐT848 tỉnh Đồng Tháp đường đắp cao 3.5m bấc thấm kết hợp gia tải có gia cường vải địa kỹ thuật 117 6.1 Giới thiệu đường ĐT848 huyện Lấp Vò tỉnh Đồng Tháp 6.2 Số Liệu địa chất mặt cắt địa chất 6.3 Tính ổn định theo tải trọng an toàn qat 6.4 Tính toán thiết kế giải pháp bấc thấm 6.4.1 Xác định vùng hoạt động Ha 6.4.2 Tính toán cố kết 6.5 Tính toán giai đoạn đắp 6.6 Tính độ lún tổng cộng cho giai đoạn đắp 6.7 Kiểm toán ổn định với sơ đồ nguy hiểm gia cố vải địa kỹ thuật để hệ số ổn định cho đường 6.8 Tóm tắt nội dung tính toán 6.9 Nhận xét sâu phát triển Phần III : Nhận xét, kết luận kiến nghị Chương : Các nhận xét, kết luận kiến nghị 7.1 Các Nhận Xét & Kết Luận 7.2 Kiến Nghị hướng nghiên cứu Phần B Tài liệu tham khảo Sơ yếu lý lịch JK 119 120 122 127 132 135 138 139 140 141 TÓM TẮT LUẬN VĂN Xuất phát từ thực tiễn cố thường xảy cho đường, nguyên nhân vấn đề ổn định biến dạng, từ xuất phát luận văn nghiên cứu tìm nguyên nhân thường gây cố ổn định, biến dạng, chủ yếu ổn định, nghiên cứu sâu phát triển chủ đạo ổn định Trên sở nghiên cứu tổng quan tình hình xây dựng đường đất yếu tỉnh Đồng Tháp, cố tiêu biểu, từ đưa nhận định dạng cố thường xảy đường lún giới hạn cho phép, đường ổn định trượt cục bộ, trượt sâu Trên sở nghiên cứu giải pháp áp dụng, đưa ba giải pháp mặt cắt cấu tạo, từ ba giải pháp cấu tạo chọn giải pháp cấu tạo để nghiên cứu sâu phát triển giải pháp xử lý đất yếu bấc thấm, kết hợp gia tải tải đắp, tăng cường vải địa kỹ thuật khối đắp Sau đưa mặt cắt tiêu biểu chọn, phần chương trình bày sở lý thuyết tính toán cho thông số cấu tạo chiều cao đắp, ổn định mái dốc, vật liệu đắp đường, bệ phản áp, đệm cát Chương trình bày sở lý thuyết cho dạng ổn định, từ tính toán theo tải trọng an toàn, tải trọng cho phép phương pháp tính toán ổn định cung trượt trụ tròn, sâu nghiên cứu tính toán mặt trượt trụ tròn, trình bày công thức giải tích cho cân theo phương pháp A.V Bishop Từ công thức giải tích A.V Bishop, xét mô hình đường gặp điều kiện lũ lụt thực tế tượng ngập nước ngang thân đường, dòng thấm qua thân đường, đới bão hoà khối đắp, mô hình hoá tượng đưa công thức giải tích có xét đến ảnh hưởng tham số trên, từ rút nhận xét nhân tố làm tăng hay giảm hệ số an toàn Từ kết tính toán cho công trình thực tế kiểm chứng lại tính đắn công thức giải tích trước Chương nghiên cứu sâu dạng biến dạng đường, tổng hợp trình bày lý thuyết biến dạng áp dụng Tiêu biểu độ lún cố kết, độ lún từ biến Trên sở lý thuyết trình bày, ứng dụng tính toán vào công trình thực tế đường ĐT848, kết thể chương Cuối sau thực luận văn, tác giả rút nhận xét kết luận kiến nghị cấu trúc chương 7, chương đưa nhận xét kết luận cho chương từ chương đến chương thực hiện, từ rút số kết luận cho vấn đề cấu tạo, ổn định biến dạng cho đường Đồng thời đưa kiến nghị cho hướng nghiên cứu Hình 6.7 Hệ số an toàn xuất Slope/w Hệ số an toàn tìm được: F= 1.837 ổn định Sau đắp giai đoạn 1, Cu cải thiện không đáng kể, thực tế kiểm tra cho thấy tiếp tục đắp giai đoạn 2, tính toán thoả mãn điều kiện lún trồi không đảm bảo điều kiện trượt cục bộ, giải pháp đề đắp bệ phản áp với giai đoạn b Giai đoạn Chiều cao đắp giai đoạn h=0.17m để cao độ chiều dày đắp đủ 3.5m, chiều dày cần gia tải 4.6m để phù hợp với tải đưa vào sử dụng chiều dày giai đoạn sau Sau đắp đợt 1, độ cố kết đất yếu cố kết đạt 80%, kết hợp với bệ phản áp lực dính Cu tăng giá trị ΔCu ΔC u = γHUtgϕ cu =0.19T/m2 Cu2 = 0.68 + 0.19=0.87 T/m2 Chiều cao đắp giai đoạn H2=2.07m, kiểm toán với Slope/w có kết sau Hình 6.8 Cung trượt nguy hiểm cho giai đoạn 129 Hình 6.9 Hệ số an toàn xuất Slope/w Kiểm toán mặt trượt trụ tròn Slopw/e F=2.529 c Giai đoạn Sau đắp đợt 2, độ cố kết đất yếu cố kết đạt 80% lực dính Cu tăng giá trị ΔCu ΔC u = γ ( H + H )Utgϕ cu =0.437T/m2 ⇒ Cu3 =1.31T/m2 Chiều dày cần gia tải 4.6m để phù hợp với tải đưa vào sử dụng chiều dày giai đoạn 0.93 Chiều cao đắp giai đoạn H3 = 0.93m Hình 6.10 Cung trượt nguy hiểm cho giai đoạn 130 Hình 6.11 Hệ số an toàn xuất Slope/w Kiểm toán mặt trượt trụ tròn Slopw/e F=2.229 Đây giai đoạn cuối Lực dính Cu tăng sau độ cố kết đạt 95% ΔC u = γ ( H + H + H )Utgϕ cu =0.65 T/m2 ⇒ Cu3 =1.96 T/m2 d Xác định chiều dài bệ phản áp Phần đất bệ phản áp không xử lý, bệ phản áp đắp thiên nhiên Chọn chiều cao đắp bệ phản áp h=1.5m (đảm bảo không bị lún trồi) Vật liệu đắp bệ phản áp cát đắp có ϕ =35o, dung trọng 1.8 T/m3 vật liệu đắp với đường Lpa= (2-5)H chọn L=2H=7m, kiểm toán ổn định cho tất giai đoạn đắp từ giai đoạn trở đi, chiều dài bệ phản áp hiệu chỉnh theo đợt gia tải đảm bảo chiếm tối thiểu 0.75 cung trượt, ổn định tổng thể cho giai đoạn e Thời gian chờ cố kết giai đoạn Để đơn giản công thức tính toán, coi độ cố kết theo phương đứng nhỏ bỏ qua, độ cố kết chủ yếu theo phương ngang t= D ( F (n) + Fs + Fr ) ln(1 − Uh) − 8Ch 131 [22 TCN262-2000] Bảng 6.8 Tổng hợp tiêu đắp theo giai đoạn Tên Thời gian U(%) chờ cố kết Chiều cao đợt đắp (m) Độ tăng lực dính ΔC (T/m2) Gía trị lực dính C (T/m2) Ghi Đắp bệ phản áp Đợt 80 60 ngày 1.62 0.095 0.775 Đợt 80 U=80%; 60 ngày 2.07 0.19 0.87 Đợt 95 U=95%; 120 ngày 0.93 0.437 1.13 6.6 Tính độ lún tổng cộng cho giai đoạn đắp S = SI + Sc + Scvn SI=(m-1) (Sc) Với m=1.1-:-1.4, trường hợp có biện pháp hạn chế đất yếu bị trồi ngang tải trọng đắp (như có bệ phản áp vải địa kỹ thuật, ) hệ số m=1.1, chiều cao khối đắp lớn đất yếu hệ số m lớn Chọn m=1.2 a Tính toán Sc: S f ( final ) = Cc P + Δp H log + eo Po Tổng hợp kích thước hình học theo giai đoạn để xét I theo toán đồ Osterberg Bảng 6.9 Tổng hợp tỷ số a/b Giai đoạn a b a/b 3.24 15.24 0.21 7.38 12 0.62 9.24 6.0 1.54 Baûng 6.10 Bảng kết tính lún theo giai đoạn Giai ñoaïn z Hi eo 2 1.80 1.80 1.80 1.80 z Hi eo Cc Po 0.54 1.66 0.54 4.98 0.54 8.3 0.54 11.62 Cc Po ΔP b/z 2.92 2.86 2.80 2.75 ΔP 7.62 3.81 2.54 1.91 b/z 132 qtt=1.8*1.62= a/z I 1.62 0.41 0.27 0.20 a/z 0.5 0.49 0.48 0.47 I 2.92 2I 0.98 0.96 0.94 2I Sf 0.170 0.076 0.049 0.035 Sf 10 1.80 0.54 14.94 2.68 10.8 1.80 0.54 18.26 2.62 Giai đoạn z Hi eo 2 1.80 1.80 1.80 1.80 10 1.80 10.8 1.80 Giai ñoaïn z Hi eo 2 1.80 1.80 1.80 1.80 10 1.80 10.8 1.80 Cc Po 1.52 1.41 b/z ΔP 0.16 0.15 0.46 0.43 0.92 0.90 qtt=1.8*(1.62+2.07)= a/z I 0.54 1.66 2.92 0.54 4.98 2.86 0.54 8.3 2.80 0.54 11.62 2.75 0.54 14.94 2.68 0.54 18.26 2.62 1.5 1.2 1.1 3.69 1.85 1.23 0.92 0.74 0.68 0.5 0.49 0.48 0.47 0.46 0.43 Cc Po ΔP 0.54 1.66 2.92 0.54 4.98 2.86 0.54 8.3 2.80 0.54 11.62 2.75 0.54 14.94 2.68 0.54 18.26 2.62 qtt=1.8*(3.69+0.93)= b/z a/z I 4.62 0.49 1.5 2.31 0.48 1.54 0.47 0.75 1.16 0.45 0.6 0.92 0.37 0.56 0.86 0.36 0.028 0.022 Toång coäng 0.380 (m) 6.64 2I Sf 0.98 0.96 0.94 0.93 0.91 0.266 0.120 0.085 0.062 0.048 0.037 Tổng cộng 0.618 (m) 8.32 2I 0.98 0.96 0.94 0.86 0.74 0.72 Sf 0.297 0.162 0.111 0.083 0.058 0.047 Tổng cộng 0.759 (m) Bảng 6.11 bảng tính độ lún tức thời St theo độ lún cố kết Độ cố kết U% 80% 80% 95% Độ lún cố kết Sc (m) 0.380 0.618 0.759 Độ lún Tức thời Si(m) 0.076 0.124 0.152 Độ lún St =Sc.U (m) 0.304 0.494 0.721 Tổng cộng 95% 1.757 0.352 1.519 Giai đoạn 133 b Độ lún tức thời Si=(m –1)Sc ⇒ m=1.1-1.4, có dùng bệ phản áp vải địa kỹ thuật, đất bên yếu, chọn m=0.2 ⇒ Si = 0.2Sc c Độ lún chuyển vị ngang Trước hết tính độ lún không nở hông Se= Sc/0.8 = 2.19m S cvn = 0.11DS e 0.11x10.8 x 2.19 = = m B 13 d Độ lún tổng cộng chưa xét đến biến dạng từ bieán S = SI + Sc + Scvn =1.519 + 0.352 + 0.20 =2.071 m e Chiều cao lớp phòng lún Chiều cao lớp phòng lún phải đắp bù sau đắp đợt kết thúc, cố kết U=95% HPL = 2.071 -1.1 = 0.971 m f Kiểm tra hệ số an toàn công trình vào sử dụng slope/w phương pháp A.V.Bishop cho kết sau Hệ số an toàn đắp hoàn thiện đường phương pháp A.V.Bishop F = 2.620 theo Slope/w Hình 6.12 Hệ số an toàn F cung trượt nguy hiểm đường vào sử dụng 134 g Tính độ lún ổn định lại Độ lún cố kết sơ cấp giai đoạn gia tải thứ đạt độ cố kết 95% Sc =0.759m Độ lún ổn định lại đưa công trình vào sử dụng sau thời gian cố kết 95% S = (1- U)xSc (theo VI.3.2 22TCN262-2000) S = (1- 0.95)x0.759 = 0.0379 m = 3.79 cm 6.7 Kiểm toán ổn định với sơ đồ nguy hiểm gia cố vải địa kỹ thuật để hệ số ổn định cho đường a Trường hợp có nước lũ ngập ngang đường đến cao trình +2.5 Hình 6.13 Hệ số an toàn cung trượt nguy hiểm đường bị ngập lũ đến +2.5 Kết phân tích Slope/w cho thấy: Phương pháp A.V.Bishop F=1.886 Kết cho thấy hệ số an toàn nhỏ so với sơ đồ chưa ngập nước F=2.620, điều cho thấy ngập nước, hình thành đường bão hoà khối đắp hệ số an toàn giảm 135 Chứng tỏ đường bão hoà thân khối đắp đường làm giảm hệ số an toàn, phần áp lực nước ngược lại làm tăng hệ số an toàn Trường hợp nguy hiểm trình đắp gia tải theo thời gian Căn vào tiến độ đắp đường theo giai đoạn ta thấy đường có khả bị ngập lũ trình đắp Hình 6.14 Hệ số an toàn cung trượt nguy hiểm đường bị ngập lũ đến +2.5 Hình 6.15 Kết Hệ số an toàn xuất Slope/w Chọn đắp giai đoạn đường đắp đến cao trình +3.69, hình thành đới bão hoà cao trình +2.5, phân tích tìm hệ số ổn định slope/w cho kết sau Hệ số an toàn theo phương pháp A.V Bishop F=1.00 < Fcp=1.2 (hệ số an toàn cho phép) Điều chứng tỏ cần phải có biện pháp gia cường làm tăng độ ổn định đường 136 b Biện pháp gia cố tăng cường vải địa kỹ thuật để tăng hệ số ổn định cho đường Lớp vải địa thứ nhất: Ngăn cách lớp đất yếu với tầng đệm cát, loại vải không dệt cường độ chịu kéo 15 kN/m, tác dụng chủ yếu để giảm lún, ổn định thi công lớp đắp đầu tiên, cường độ chịu kéo lớp thứ không lớn để thi công cắm bấc thấm kim tiêm ghim bấc thấm xuyên thủng dễ dàng Slope/w môđun mô tả riêng vải địa kỹ thuật, mô tả vải địa kỹ thuật tương tự làm việc neo Xác định tải neo theo 22TCN 248-98 “Vải địa kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu” N =Nmax/k = 15/2 =7.5 kN (k=2 vải polyetylen) Xác định N theo điều kiện ma sát l1 Lực ma sát neo vào khối trượt N ≤ ∑ γ w hi f ' Hệ số ma sát : f’=(4/9)*tg350 = 0.311 Hình 6.16 Sơ đồ tính vải địa kỹ thuật thân đắp chuyển qua neo slope/w Căn biểu đồ xuất cung trượt slope/w để xác định chiều dài đoạn cung trượt li hi N2 = [3.5x(4.6-3.7)+0.5x(3.7+1.6)*7.2+1.6*2]*18*0.311= 142.4 KN Lực ma sát neo vào thân đường: Chiều dài neo vào thân đường dài neo khối trượt ta có N1>N2 (không cần tính N1) Vậy lực neo tính với lớp vải thứ Nneo = 7.5 kN/m Chọn lớp thứ lớp thoát nước ngang, tức bề mặt lớp đệm cát 50cm, tính toán tương tự cao trình +1.9 137 Cường độ theo điều kiện ma sát: Căn biểu đồ xuất cung trượt slope/w để xác định chiều dài đoạn cung trượt li hi N = (3.4*2.9+6.8*1.6)18*0.311 = 116.1 T Vậy chọn loại vải địa kỹ thuật có cường độ chịu kéo 150 kN/m N = Nmax/2 = 75 KN Vậy mô tả vải địa kỹ thuật lớp thứ neo với chiều dài = 1m, lực phân bố dọc neo =7.5 KN/m, neo vào khối đất đắp cung trượt Lớp thứ neo với tải neo 75 KN neo phạm vi cung trượt c Tính toán chuyển vị ngang chân đường giai đoạn cố kết thứ Theo Bourgres Tavenes Trị lớn biến dạng ngang Ymax Ymax = 0.16 S S : Độ lún ổn định giai đoạn cố kết Theo tính toán bên S=2.071 m Ymax = 0.16 S = 0.331 m 6.8 Tóm tắt nội dung tính toaùn a) b) c) d) e) f) g) h) i) Thống kê xử lý số liệu Địa chất Chọn phương án xử lý hợp lý Tính toán tốc độ cố kết bấc thấm có bấc thấm Tính toán ổn định theo giai đoạn chất tải Tính độ lún cố kết Sc cho giai đoạn Dự tính độ lún chuyển vị ngang Dự tính độ lún ổn định sau trình gia tải Tính chiều cao đắp bù lún Tính toán ổn định theo phương ngang theo A.V.Bishop cho giai đoạn đắp đưa vào sử dụng Slope/w j) Tính toán trường hợp làm việc nguy hiểm, đưa hệ số an toàn cho trường hợp từ đưa giải pháp gia cố vải địa k) Tính biến dạng chuyển vị ngang chân công trình xác định chuyển vị ngang lớn 138 6.9 Nhận xét sâu phát triển Đối với tầng đất yếu bão hoà nước Tỉnh Đồng Tháp, đặc biệt địa chất khu có công trình ĐT848 qua, chiều dày lớp đất sét hữu trạng thái dẻo chảy từ 11- 24m, biến dạng chủ yếu biến dạng cố kết giai đoạn thứ nhất, ta đẩy nhanh tốc độ cố kết, cho đất yếu thực giai đoạn biến dạng cố kết trước đạt đến độ lún ổn định giai đoạn cố kết sơ cấp trước xây dựng đường Biến dạng từ biến thường kéo dài, ta tính toán dự đoán, tốc độ độ lớn mà can thiệp để đẩy nhanh trình này, cần có dự đoán xác, tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện lý thuyết Việc đắp theo giai đoạn giải pháp đơn giản, giá thành rẻ tốn nhiều thời gian, điều kiện địa chất yếu khu vực Tỉnh Đồng Tháp việc đắp theo giai đoạn cho giải pháp xử lý PVD điều gần tránh khỏi, trình gia tải cần quan trắc áp lực nước lỗ rỗng theo chiều sâu để định thời gian gia tải cho xác 139 CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Các Nhận Xét & Kết Luận Các kết nghiên cứu từ chương đến chương cho phép rút kết luận nghiên cứu sâu phát triển sau: Hạng mục đường công trình đắp cao địa chất bên lớp đất yếu, hạng mục hay xảy cố ổn định sạt, trượt, đồng thời biến dạng phức tạp thường kéo dài Căn vào tải trọng công trình địa chất bên từ chọn mặt cắt cấu tạo thích hợp, mặt cắt cấu tạo thể tổ hợp giải pháp bản, mặt cắt cấu tạo chọn thích hợp phương án xử lý đường hiệu đảm bảo sau tính toán công trình thoả mãn điều kiện ổn định biến dạng Phương pháp phân tích ổn định mái dốc theo A.V.Bishop sử dụng rộng rãi kết thu đáng tin cậy Việc đường xuất đường bão hòa thân khối đắp vô nguy hiểm, đường bão hoà cao, gần mặt đường hệ số an toàn giảm Điều cho ta thấy cần nhanh chóng giảm thấp đường bão hoà khối đắp cách thiết kế đắp vật liệu rời có hệ số thấm lớn, thiết kế đầy đủ hệ thống thoát nước khối đắp dọc theo đường lớp lọc ống thoát nước Tránh tượng nước đắp không thoát Nền đường bị lũ ngập ngang thân đường, ngắn hạn phần nước ngập thêm không làm giảm hệ số an toàn, xét phầp áp lực nước ngập thêm lên mái dốc làm tăng hệ số an toàn cho đường, sau thời gian hình thành đường bão hoà qua thân đường trường hợp mực nước thượng hạ lưu đường không làm giảm đáng kể hệ số ổn định, lâu dài ảnh hưởng cuả sóng lên mái dốc tượng tiêu C, ϕ giảm theo độ ẩm làm giảm hệ số ổn định Giải pháp hệ thống thoát nước thẳng đứng giếng cát, bấc thấm kết hợp đắp theo giai đoạn phù hợp với đất bên yếu, giúp giảm nhanh thời gian lún cố kết, nhanh chóng đạt tới độ lún ổn định, thích hợp cho tầng đất yếu dày 11-20m, giá thành cao, thời gian dài giải pháp khác đáp ứng Đối với đất yếu, độ lún ổn định cuối lớn độ lún cố kết giai đoạn thoát nước lỗ rỗng chủ yếu, cần phải tính toán bù lún để 140 đạt cao trình đắp đường theo thiết kế Kiến nghị nên giảm giá thành đắp gia tải, tận dụng phần tải đường làm tải đắp, khởi công sớm để nhanh chóng ổn định Trong trường hợp đắp theo giai đoạn, cần đưa biểu đồ tiến độ đắp gia tải vào vẽ thi công nhà thầu thực ý đồ thiết kế Kết tính toán biến dạng chuyển vị ngang cho thấy vào khoảng 10% biến dạng cố kết sơ cấp, trường hợp tính toán bỏ qua biến dạng chuyển vị ngang kết tính toán dự tính lún không xác 10 Tính toán chuyển dịch ngang chân công trình đặc biệt công trình bên cạnh, từ đề trình tự thi công hạng mục hợp lý 11 Việc nghiên cứu tính toán ứng dụng công trình đường ĐT848 cho thấy với địa chất bên 11m bùn sét bụi màu xám nâu dẻo chảy, chảy, giải pháp xử lý đưa giải pháp tổ hợp nhiều giải pháp bản, bấc thấm chủ đạo, qua cho thấy hiệu ứng dụng rộng lớn giải pháp bấc thấm địa chất bùn sét bụi màu xám nâu dẻo chảy, chảy Tỉnh Đồng Tháp 12 Qua phân tích trường hợp thực tế công trình đường gặp đới bão hòa, mái dốc ngập nước cho kết hệ số an toàn, hoàn toàn phù hợp với phân tích định tính công thức giải tích trình bày chương 7.2 Kiến Nghị hướng nghiên cứu Đối với đắp tăng cường sử dụng vật liệu làm cốt cừ tràm ngang, vải địa kỹ thuật, thiết kế hệ thống neo kết hợp bảo vệ mái dốc bê tông lắp ghép tạo hình mỹ thuật với neo hệ thống lát mái vào đắp Ứng dụng hệ thống neo bảo vệ mái dốc bê tông lắp đường để giảm thiểu khả trượt mái dốc Ứng dụng lý thuyết A.V.Bishop vào việc tính toán ổn định, nghiên cứu ứng dụng thực tế vào đất yếu Tỉnh Đồng Tháp, dùng mô hình phân tích phần tử hữu hạn để phân tích tổng thể đường theo phương dọc ngang làm việc đồng thời 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc n (2002), “Nền móng” Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM 2002 Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực, Lê Bá Lương, Pierre Lareal Nguyễn Thành Long, “Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam” Trường đại học Bách Khoa Tp HCM 1986-1989 Vũ Công Ngữ, “ Thiết kế tính toán móng nông” Trường đại học Xây Dựng 1998 D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam, “Những biện pháp kó thuật cải tạo đất yếu xây dựng” Nhà xuất giáo dục - 1998 Lê Bá Lương, Lê Bá Khánh, Lê Bá Vinh “Tính Toán Nền Móng Công Trình Theo Thời Gian” Trường Đại Học Kỹ Thuật - 2000 22TCN 262-2000, “Qui trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu” Bộ Giao Thông Vận Tải – 2001 Shamsher Prakash, Hari D.Sharma “Móng cọc thực tế xây dựng” Joseph E.Bowles, P.E, S.E “Foundation Analysis And Design” The McGraw-Hill Companies, Inc Phạm Quang Tuấn (Luận n Thạc Só 2003) “Nghiên cứu giải pháp cấu tạo tính toán ổn định công trình đường có cấp kỹ thuật 60 đất yếu chịu ngập lũ sâu Đồng Bằng Sông Cửu Long”- 2003 10 Trần Thị Thanh (Luận n Tiến Só 1998) “Những nguyên lý sử dụng đất loại sét có tính trương nở-co ngót vào công trình đất đắp đập điều kiện nhiệt đới ẩm Việt Nam” – 1998 11 Tập 1&2 –R WITHLOW “Cơ Học Đất” 12 Đặng Hữu “Sổ tay thiết kế đường ôtô” Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 1976 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : LÊ MINH PHONG Sinh ngày : 10-01-1979 Đồng Tháp Địa liên lạc : Số nhà 260 TL23, ấp tân thuận B, xã Tân Mỹ, Lấp Vò, Đồng Tháp Nơi công tác Tháp : Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Điện thoại liên lạc : 067851828 (cơ quan) : 0908645964 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1997 – 2002 : Học Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 2002 – 2003 : Công tác Công Ty Tư Vấn XDGT-Đồng Tháp Từ 2003 – 2005 : Học Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh Từ 2005 – đến : Ban Quản Lí Dự n XDCTGT Đồng Tháp-Sở GTVT Đồng Thaùp ... tiêu nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận - Nghiên cứu đặc trưng lý hóa đất yếu lũ lụt sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận. .. CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG ĐỒNG BẰNG CẤP 80 (CẤP III) (ĐT848) QUA TỈNH ĐỒNG THÁP VÀ VÙNG PHỤ CẬN” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương 1: Nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh. .. I : Nghiên cứu tổng quan Mở đầu Chương 1: nghiên cứu tổng quan xây dựng đường cấp 80 đất sét yếu ngập lũ sâu tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận 1.1 Tổng quan 1.1.1 Vị trí tỉnh Đồng Tháp vùng phụ cận