Đề tài nghiên cứu khoa học: Thí nghiệm bàn nén hiện trường theo tiêu chuẩn pháp và tiêu chuẩn Việt Nam

1 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan Là phận tiếp nhận phần lớn tải trọng truyền xuống từ phần thân móng cơng trình, đất đóng vai trò quan trọng đảm bảo cho ổn định chung tồn kết cấu Nền móng cơng trình xây dựng nhà ở, đường xá, đê điều, đập chắn nước số cơng trình khác đất yếu thường đặt hàng loạt vấn đề phải giải sức chịu tải thấp, độ lún lớn ổn định diện tích lớn Nền đất yếu hiểu dạng cấu trúc địa tầng tự nhiên mà sử dụng làm cơng trình gây hậu bất lợi; thỏa mãn trạng thái giới hạn dẫn tới cơng trình ổn định, lún, nghiêng vượt giới hạn cho phép lún kéo dài làm cản trở việc hồn thành cơng trình, đưa vào khai thác sử dụng bình thường, tiến độ mong muốn Với cơng trình đào đắp san lấp mặt để xây dựng đường giao thông, đường sắt, sân bay,…việc kiểm tra biến dạng ổn định đất vô quan trọng Nhận thấy cần thiết vấn đề nhóm tác giả tập chung nghiên cứu phân tích phương pháp thí nghiệm kiểm tra ổn định đất Có nhiều phương pháp để kiểm tra sức chịu tải sau cải tạo có thí nghiệm trường bàn nén Thí nghiệm nén trường bàn nén: tải trọng lên bàn nén tăng cấp đạt độ lún ổn định cơng trình Ở cấp tải trọng trì đất thơi lún để nghiên cứu tính biến dạng theo thời gian đất Kết thí nghiệm họ đường cong quan hệ độ lún- thời gian đường cong quan hệ tải trọng-độ lún Sự cần thiết lý chọn đề tài Trong khứ ngành Xây Dựng ngành kinh tế trọng điểm có vai trị đặc biệt kinh tế quốc dân Một công trình xây dựng hồn thành tập hợp nhiều giai đoạn nhiều ngành nghề có nghành địa chất cơng trình Như nhóm tác giả trình bày phần tổng quan, sau tiến hành khảo sát địa chất việc kiểm tra biến dạng ổn định vô quan trọng Vì giúp ta đánh giá cách xác tiêu lí đất, từ người kĩ sư tính tốn sức chịu tải đất đưa phương án thiết kế hợp lí cơng trình xây dựng bên trong, đất Ở nước ta đưa tiêu chuẩn phương pháp thí nghiệm bàn nén trường (TCVN 9354:2012) Phương pháp tiến hành đơn giản, nhiên phải nhiều thời gian để có kết kết thu có độ xác tương đối, khó thỏa mãn nhu cầu xây dựng đại Nước Pháp – nước đầu lĩnh vực Xây Dựng với cơng trình mang tầm vóc biểu tượng giới đưa tiêu chuẩn bàn nén trường mang nhiều ưu việt hẳn so với phương pháp nước ta Chính nhóm tác giả nhận thấy việc nghiên cứu so sánh đưa phương pháp vào ứng dụng Việt Nam vô cần thiết Mục tiêu đề tài Nghiên cứu chi tiết nội dung, nguyên lý thí nghiệm bàn nén trường theo tiêu chuẩn NF 94-117-1(Pháp) Phân tích, so sánh kết thí nghiệm bàn nén theo tiêu chuẩn Pháp thí nghiệm bàn nén theo tiêu chuẩn Việt Nam Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu, tham khảo kiến thức, kinh nghiệm có trước: tài liệu (sách, báo, tiêu chuẩn, quy phạm, kết nghiên cứu cơng bố, ) ngồi nước vấn đề có liên quan, báo cáo tổng kết đề tài, dự án thực tế có sử dụng bàn nén hiên trường theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Pháp thực hiên Việt Nam Phương pháp thực nghiệm: dựa vào kết thí nghiệm bàn nén theo tiêu chuẩn Pháp Việt Nam tiến hành so sánh, phân tích đánh giá ưu nhược điểm phương pháp Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Mô đun biến đạng EV đất dựa thí nghiệm bàn nén hiên trường theo tiêu chuẩn Pháp Việt Nam Phạm vi nghiên cứu: Tính tốn mơ đun biến dạng thơng qua thí nghiệm trường CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐẤT NỀN VÀ BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI 1.1 Những khái niệm ứng suất, biến dạng phương pháp xác định 1.1.1 Khái niệm chung Có nhiều nguyên nhân gây ứng suất đất thường gặp trọng lượng thân đất, thay đổi nước ngầm đất tải trọng từ công trình tác dụng lên đất thơng qua móng Ứng suất đất liên quan chặt chẽ với biến dạng đất khả tiếp nhận tải trọng từ công trình (sức chịu tải nền) biểu học quan trọng gây ảnh hưởng đến việc khai thác sử dụng cơng trình 1.1.2 Ứng suất trọng lượng thân đất a Trường hợp đồng Xét trường hợp đất khô đồng có trọng lượng riêng (z) điều kiện mặt đất nằm ngang, ổn định Từ điều kiện cân theo phương đứng phân tố tách M độ sâu z ta có: z (1.1) b Trường hợp phân lớp Thường gặp thực tế đất bao gồm nhiều lớp có chiều dày hữu hạn phạm vi lớp chấp nhận = const Gọi chiều dày lớp thứ i h i trọng lượng riêng tương ứng i Ta có cơng thức: + (1.2) c Hậu thoát nước thay đổi thể tích Đất coi kết hợp mật thiết nước hạt rắn, có đặc tính đàn hồi Đất khác hầu hết với vật liệu rắn chỗ tỷ lệ thể tích tương đối nước hạt đất thay đổi tác dụng ứng suất Khi nước lỗ rỗng khối đất bão hòa nước chịu gia tăng áp suất nước có xu hướng chảy xung quanh nơi có áp suất lỗ rỗng thấp khơng tăng, tốc độ phụ thuộc vào tính thấm đất Trong đất cát sỏi tốc độ thấm lớn, đất sét bụi nhỏ gọi điều kiện khơng nước nước Biến dạng dài biểu thị thay đổi chiều dày (hoặc thay đổi hệ số rỗng (: = Khi e vẽ theo hàm loga, đồ thị đường nén, đường nở đường nén lại – cách lý tưởng- bao gồm hai đường thẳng Giá trị ứng suất trước cố kết nhận từ độ dốc đường cố kết bình thường đường nở Từ đường cố kết bình thường : e = - log d Phân tích ứng suất dựa vào vịng trịn Mohr Hình 1.1 Vòng tròn Mohr ứng suất Trong trường hợp phá hoại trượt biến dạng dẻo liên tục, vòng Mohr biểu thị ứng suất pháp ứng suất tiếp mặt trượt vòng tròn giới hạn Các vòng Mohr giới hạn với ứng suất pháp khác có đường tiếp tuyến chung gọi đường bao phá hoại Phương trình đường bao phá hoại: ’ = c’ + ’tg (1.3) Từ quan hệ hình học vịng Mohr đường phá hoại ta có góc mặt phá hoại là: (1.4) e Phân tích cách sử dụng đường ứng suất - Các đường ứng suất hệ tọa độ / - Các đường ứng suất hệ tọa độ ’/’ - Các đường ứng suất hệ tọa độ t’/s’ - Các đường ứng suất hệ tọa độ q’/p’ f Lý thuyết trạng thái giới hạn Lí thuyết trạng thái tới hạn nêu mơ hình thống cho tính chất đất Lí thuyết nêu mơ hình đất chuyển sang dẻo thể tích giới hạn (=1+), nghĩa chuyển từ tính chất đàn hồi túy đến tính chất đàn hồi – dẻo Sự dẻo trượt cắt xem xảy tổ hợp ứng suất hữu hiệu thể tích riêng trùng với mặt trạng thái biên g Áp suất tiếp xúc Áp suất tiếp xúc cường độ tải trọng truyền từ đai móng tới đất Sự phân bố áp suất tiếp xúc phụ thuộc vào độ cứng móng độ cứng đất Khi móng tựa lên đất cứng đá có mơ đun biến dạng lớn, tải trọng truyền lên phạm vi diện tích tương đối nhỏ gây nên cường độ ứng suất lớn Trên đất có độ cứng nhỏ hơn, tải trọng phân bố sang phía bên làm cho giá trị áp suất tiếp xúc nhỏ hơn; đất mền yếu áp suất tiếp xúc gần phân bố h Nền đất coi bán không gian đàn hồi Mơ hình dùng để phân tích ứng suất bán không gian đàn hồi, cần thiết phải thừa nhận mơ hình khối đất đồng đàn hồi đẳng hướng Việc chấp nhận giả định có ý nghĩa với điều kiện giá trị ứng suất nhỏ ứng suất gây nên dẻo đất giới hạn phía phía ngang khoảng cách xa so với kích thước cơng trình i Ứng suất tải trọng tập trung đặt bề mặt σ Thừa số tải trọng: Ip = = [ ] z = Ip 5/2 σ Ứng suất pháp ứng suất tiếp: z = (1.5) k Ứng suất tải trọng liên tục Móng băng tải trọng có kích thước chiều dài lớn so với chiều rộng Chúng thường tác dụng tải trọng phân bố dọc theo chiều dài Tải trọng phân bố đều: tìm ứng suất điểm cho sau dùng vòng tròn Mohr ứng suất xác định ứng suất theo phương trực giao dựa vào góc l Ứng suất tải trọng phân bố gây Ứng suất thẳng đứng chiều sâu z là: σ z = q{1- [ ] 3/2 } (1.6) m Ứng suất thẳng đứng tải trọng phân bố diện chữ nhật σ = qIR Có thể xác định bảng theo trị số L/z B/z z (1.7) n Những chuyển vị đàn hồi Việc xem xét đất móng vật thể đàn hồi chấp nhận để xác định chuyển vị bề mặt, nghĩa độ lún nén ép đàn hồi Trong trường hợp tải trọng phân bố đều, chuyển vị thẳng đứng bề mặt lớp đất có chiều sâu vô hạn: S = (1- v2 ) I p (1.8) q - Cường độ áp suất tiếp xúc B - Kích thước ngang nhỏ v - Hệ số Poisson - Thừa số ảnh hưởng chuyển vị thẳng đứng 1.2 Lý thuyết chung lún đất 1.2.1 Các dạng chuyển vị đất nguyên nhân gây lún a Nén chặt Nén chặt trình hạt đất bị ép chuyển sang trạng thái lèn chặt với giảm tương ứng thể tích khí Ngun nhân trọng lượng thân tải trọng phụ mặt đất sinh b Cố kết Quá trình nước lỗ rỗng đất dính bão hồ tải trọng tác dụng tăng lên gọi trình cố kết Thể tích giảm dần áp lực nước lỗ rỗng bên đạt cân bằng, việc giảm tải trọng gây trương nở làm cho đất trì bão hồ Đất nhạy cảm đất bùn đất sét cố kết bình thường Than bùn đất than bùn có tính ép co cao, kết tải trọng mức độ vừa phải, bề dày lớp thay đổi nhiều, đạt dến 20% c Biến dạng đàn hồi Khi chịu tải trọng tất vật liệu rắn biến dạng Đất có chất riêng biệt, biến dạng phần nén chặt hay cố kết vừa đề cập trên, phần khác biến dạng đàn hồi Trong tất loại đất, biến dạng đàn hồi xảy sau tải trọng tác dụng Độ lún gây trình gọi độ lún tức thời d Sự thay đổi độ ẩm 10 Một số loại đất sét có tăng hay giảm thể tích đáng kể độ ẩm tương ứng tăng hay giảm Đất sét biểu đặc trưng gọi đất sét co ngót hay trương nở Địa tầng liên quan với đất sét co ngót sét Lower Lias, sét Oaford, sét Kimmeridge,… Hình 1.2 Khả co ngót trương nở đất sét e Ảnh hưởng thực vật Một yếu tố khác kết hợp với đất sét có tính dẻo cao để gây lún ảnh hưởng rễ Bán kính ảnh hưởng số hệ rễ lớn chiều cao cây, đạt đến độ sâu vài mét Cách xa rặng bạch dương 25m, chuyển vị móng nhà ghi 100m Việc di chuyển có nghĩa làm cho đất ẩm xảy giãn nở Ở nơi đất sét có tính co ngót phải điều chỉnh cẩn thận có hạt trồng kề với cơng trình Một quy tắc hữu luôn để trồng cách xa cơng trình 1.5 lần chiều cao hoàn thiện f Ảnh hưởng việc hạ thấp mực nước ngầm Lún sinh hạ thấp mực nước điều kiện thuỷ tĩnh hai trình: Thứ nhất, số đất sét việc giảm độ ẩm sinh việc giảm thể tích q trình co ngót trương nở Đất mực nước ngầm hạ thấp bị co ngót ... đề tài Nghiên cứu chi tiết nội dung, nguyên lý thí nghiệm bàn nén trường theo tiêu chuẩn NF 94-117-1 (Pháp) Phân tích, so sánh kết thí nghiệm bàn nén theo tiêu chuẩn Pháp thí nghiệm bàn nén theo. .. vấn đề có liên quan, báo cáo tổng kết đề tài, dự án thực tế có sử dụng bàn nén hiên trường theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn Pháp thực hiên Việt Nam Phương pháp thực nghiệm: dựa vào kết thí nghiệm. .. nén theo tiêu chuẩn Việt Nam Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu, tham khảo kiến thức, kinh nghiệm có trước: tài liệu (sách, báo, tiêu chuẩn, quy phạm, kết nghiên cứu cơng