Thực trạng xây dựng công trình giao thông trong những năm qua tại địa bàn tỉnh Quảng Ngãi như dự án Nâng cấp Quốc lộ 1 Dự án cao tốc Đà nẵng Quảng Ngãi đã phát sinh nhiều tranh chấp giữa cộng đồng dân cư gần công trình và chủ đầu tư dự án liên quan đến vấn đề rung chấn do lu rung gây ra trong quá trình thi công xây dựng Luận văn này phân tích các cơ sở khoa học vấn đề lan truyền sóng trong nền đất do lu rung nền mặt đường và phân tích xác định bán kính ảnh hưởng do rung chấn bằng mô hình số và đối chứng với kết quả thực nghiệm tại hiện trường đề xuất một số biện pháp giảm chấn do lu rung để giảm tác hại do rung chấn đến các công trình lân cận tại Dự án Nâng cấp cải tạo Quốc lộ 1 lý trình Km1027 Km1045 tỉnh Quảng Ngãi
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo LÊ NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN TẠI DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG QUỐC LỘ LÝ TRÌNH KM1027-KM1045,TỈNH QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo LÊ NGUYỄN TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN TẠI DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG QUỐC LỘ LÝ TRÌNH KM1027-KM1045,TỈNH QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 8580205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN LAN ĐÀ NẴNG, 2018 LỜI CẢM ƠN Học v x c t cảm T ầy giáo TS Nguyễn Lan tận tình – dạy bảo, ướng dẫn q trình thực hồn thiện luậ vă Xin chân thành cảm Ba g ám ệu Trườ g Đạ ọc Bác oa - Đạ ọc Đ Nẵ g tạo đ ều kiện cho học v tham gia lớp học thực luậ vă tốt nghiệp Cảm Ba đ o tạo Sau đạ ọc, qu T ầy Cô, tập thể cán bộ, giảng viên Khoa Xây dựng Cầu đườ g, Trườ g Đạ ọc Bác oa - Đạ ọc Đ Nẵ g tạo đ ều kiệ v g úp đỡ c o ọc v tro g t g a ọc cao ọc v o t uậ vă tốt nghiệp Do ă g ực thân thời gian nghiên cứu cịn hạn chế, luậ vă c ắc chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, tồn tạ Học viên mong nhậ ý kiến g góp từ phía q thầy bạ bè đồng nghiệp để luậ vă hoàn thiệ Đà Nẵng, tháng năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả x cam đoa đ y g trì g cứu tác giả Các số liệu, kết tính tốn kết nghiên cứu luậ vă tru g t ực, khơng chép nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo đú g quy định Tác giả luận văn Lê Nguyễn Tấn Phú TÓM TẮT NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN TẠI DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG QUỐC LỘ LÝ TRÌNH KM1027-KM1045,TỈNH QUẢNG NGÃI Học v : L Nguyễ Tấ P ú C uy g : Kỹ t uật x y dự g g trì giao thơng Mã số: 8580205 Khóa: K33.XGT_Trườ g Đạ ọc Bác oa – Đạ ọc Đ Nẵ g Tóm tắt –T ực trạ g x y dự g g trì g ao t ô g tro g ữ g ăm qua tạ địa b t uả g Ngã dự N g cấp uốc ộ 1, Dự cao tốc Đ ẵ g uả g Ngã p át s ều tra c ấp g ữa cộ g đồ g d cư gầ g trì v c ủ đầu tư dự qua đế vấ đề ru g c ấ u ru g gây trình thi công xây dựng Luậ vă yp t c sở oa ọc vấ đề a truyề só g tro g ề đất u ru g ề m t đườ g v p t c xác đị bá ả ưở g ru g c ấ b g mơ ì số v đố c ứ g vớ ết t ực g ệm tạ ệ trườ g; đề xuất số biện pháp g ảm c ấ u ru g để g ảm tác ru g c ấ đế g trì cậ Dự án Nâng cấp, cải tạo Quốc lộ lý trình Km1027-Km1045, t nh Quảng Ngãi TỪ KHĨA: Vậ tốc đ c ất đ ểm, u ru g, ru g độ g, a truyề só g, guồ rung, p ầ tử ữu , bá ả ườ g, vậ tốc ru g g Abstract – Of recent years, activities in transport work include National Highway Upgrade Project and DaNang-QuangNgai Express Highway Project, it has caused a lot of disputes between the residental commulities near the project owners involved in vibration caused by construction activities This dissertation focused on analysis scientific basis belong to wave propagation from vibration roller in the ground, analyzing the numeric models using FEM solfware reference to empirical measurements Proposed some damping measures for vibration damping to reduce harm caused by vibration to adjacent works in the No.1 National Highway Upgrade Project, Km1027+Km1045+780, Quang Ngai Province Key words - Peak particle velocity (PPV), vibrating roller, vibration, wave propagation, vibration sources, Finite Element (FEM), radius influence; vibration limit velocity MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ SĨNG CHẤN ĐỘNG DO HOẠT ĐỘNG THI CƠNG XÂY DỰNG LÊN CƠNG TRÌNH LÂN CẬN 1.1 K ệm c u g a truyề só g tro g ề đất guồ ru g 1.1.1 Só g địa c ấ 1.1.2 Tốc độ truyề só g 1.2 Ru g c ấ oạt độ g t cô g ả ưở g đế g trì cậ 1.3 Ru g c ấ t cô g uốc ộ 1A đoạ qua t uả g Ngã 1.3.1 Vị tr địa 1.3.2 K ậu 1.3.3 Đ c đ ểm địa ì 1.3.4 Địa c ất 1.3.5 T ủy vă 1.3.6 Đ c đ ểm guồ ru g 1.4 Các qu đị g mức độ ru g c ấ đố vớ cô g trì cậ 11 1.5 Kết uậ 15 Chƣơng CƠ SỞ PHÂN TÍCH SỰ LAN TRUYỀN SĨNG TRONG NỀN ĐẤT16 2.1 Cơ sở t uyết b toá a truyề só g tro g ề đất 16 2.1.1 P ươ g trì só g tro g mơ trườ g đ vơ 16 2.1.2 Sự a truyề só g tro g bá gga đ 18 2.1.3 Sự p ụ t uộc b độ só g m t Ray e g v o oả g 19 2.1.4 Tốc độ truyề só g 21 2.1.5 Độ g ực ọc ết cấu g trì 22 2.1.6 Yếu tố g ảm c ấ độ g 23 2.1.7 Sự suy g ảm b độ só g 25 2.1.8 Cơ cấu g ảm c ấ 27 2.2 P ươ g p áp p ầ tử ữu 29 2.2.1 Bài toán p ầ tử ữu 29 2.2.2 P ươ g p áp p t c ịc sử t g a (T me H story A a ys s) 32 2.3 P t c a truyề só g b g p ầ mềm PTHH 32 2.3.1 P ầ mềm M das GTS NX 32 2.3.2 Phân tích mơ hì t ực g ệm tr p ầ mềm MIDAS 32 2.3.3 Kết p t c : 39 2.3.4 N ậ xét, đá gáv ết uậ 40 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG 43 3.1 Một số ết t ực g ệm đo ru g c ấ tr quốc ô 1A Đoạ qua g gã (T am ảo ết quả) 43 3.1.1 Dự g cấp, mở rộ g quốc ộ 1A đoạ qua t uả g Ngã (từ m1063+877 đế m1092+577) vị tr đo: m1064+018 43 3.1.2 Khu d cư gầ Km1044, QL1 xã Bì H ệp, Huyệ Bì Sơ , t uả g Ngã (T ực g ệm đo đạc ệ trườ g) 50 3.2 B ệ p áp g ảm c ấ - mô p ỏ g v t ực g ệm 54 3.2.1 Mô p ỏ g 55 3.2.2 T ực g ệm 57 3.3 So sá ết p 3.3.1 H ệu g ảm c 3.3.2 H ệu g ảm c 3.3.3 Tươ g qua mô 3.3.4 Tươ g qua mô t c v t ực g ệm 58 ấ t ực g ệm 59 ấ mô p ỏ g 59 ì ô g g ảm c ấ g ữa t ực g ệm v mơ p ỏ g 60 ì o g ảm c ấ g ữa t ực g ệm v mô p ỏ g 61 3.4 N ậ xét ệu có b ệ p áp g ảm c ấ 62 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 3.1 Kết uậ 63 3.2 K ế g ị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC 13 PHỤ LỤC 15 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng thủy văn sơng tỉnh Quảng Ngãi Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật xe lu rung bánh sắt 10 Bảng 1.3 Giá trị tối đa cho phép mức gia tốc rung hoạt động xây dựng (QCVN 27:2010/BTNMT) .12 Bảng 1.4 Mức gia tốc rung 12 Bảng 1.5 Giá trị vận tốc rung giới hạn cơng trình chịu tác động rung gián đoạn (TCVN 7378: 2004) 13 Bảng 1.6 Giá trị vận tốc rung giới hạn cơng trình chịu tác động rung liên tục (TCVN 7378: 2004) 13 Bảng 1.7 Đặc tính rung động số thiết bị phương tiện dùng phổ biến sản xuất công nghiệp, xây dựng, giao thông dân dụng (TCVN 7378: 2004) .14 Bảng 1.8 Đánh giá ảnh hưởng dao động đất lên cơng trình theo Tiêu chuẩn DIN 4150-3:1999 14 Bảng 2.1 Quan hệ tốc độ sóng ngang sóng dọc α = cS /cP 21 Bảng 2.2 Quan hệ tốc độ sóng Rayleigh sóng ngang V = cR/cS 22 Bảng 2.3 Thống kê vật liệu 34 Bảng 2.4 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động lớn (mm/s) 40 Bảng 2.5 Xác định vận tốc giới hạn theo TCVN 7378-2004 41 Bảng 2.6 Tổng hợp kết bán kính ảnh hưởng (m) 42 Bảng 3.1 Tham số kỹ thuật đo dao động gây nguồn rung 46 Bảng 3.2 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động đo lớn (mm/s) 47 Bảng 3.3 Thông số lu rung HAMM 3414 .51 Bảng 3.4 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động lớn (mm/s) 54 Bảng 3.5 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động lớn (mm/s) 56 Bảng 3.6 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động lớn (mm/s) 56 Bảng 3.7 Tổng hợp kết giá trị vận tốc dao động lớn (mm/s) 58 Bảng 3.8 So sánh quy luật suy giảm vận tốc theo thực nghiệm 59 Bảng 3.9 So sánh quy luật suy giảm vận tốc theo thực nghiệm, 60 Bảng 3.10 Sai số tương đối thực nghiệm phần mềm Midas GTS NX không biện pháp giảm chấn 60 Bảng 3.11 Xác định bán kính an tồn cho cấp cơng trình loại III theo TCVN 7378:2004 khơng biện pháp giảm chấn 61 Bảng 3.12 Sai số tương đối thực nghiệm phần mềm Midas GTS NX đào hào giảm chấn 61 Bảng 3.13 Xác định bán kính an tồn cho cấp cơng trình loại III theo TCVN 7378:2004 đào hào giảm chấn 62 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 a, b, c, d Dự án đường cao tốc Đà Nẵng-Quảng Ngãi Hình 1.2 a, b, c, d Dự án đường Nguyễn Trãi, thành phồ Quảng Ngãi (giai đoạn 2) Hình 1.3 a, b, c Hình ảnh máy lu rung thi công công trường 11 Hình 2.1 Phân tố ứng suất 17 Hình 2.4 Sự suy giảm vận tốc lớn chất điểm 27 Hình 2.5 Ứng xử sóng mặt Rayleigh có hào cách chấn 28 Hình 2.6 Khai báo vật liệu 33 Hình 2.7 Hố khoan địa chất 33 Hình 2.8 Khối hình học đường mặt dự án thực tế 34 Hình 2.9 Khởi tạo điều kiện biên cho khối 3D 35 Hình 2.10 Chạy tham số Eigenvalue 35 Hình 2.11 Kết tham số sau phân tích 36 Hình 2.12 Khai báo dao động cưỡng cho lu rung 36 Hình 2.13 Gán tải trọng động 36 Hình 2.14 Hàm tải trọng động lu rung 37 Hình 2.15 Chạy chương trình tính tốn gán tải trọng .38 Hình 2.16 Phổ sóng lu rung đường có hào giảm chấn 38 Hình 2.17 a, b, c, d Hiệu ứng lan truyền sóng phương ngang 39 Hình 2.18 a, b, c, d Hiệu ứng suy giảm hào cách chấn 39 Hình 2.19 Quan hệ vận tốc bán kính V-R 40 Hình 3.1 Vị trí thí nghiệm đất tự nhiên dọc tuyến 43 Hình 3.2 Máy đầm rung LiuGong D4114ZG3B 44 Hình 3.3 Cơng trình lân cận 44 Hình 3.4 Đầu đo dao động 45 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí đầu đo dao động mặt đất trường 46 Hình 3.7 Quan hệ vận tốc dao động lớn máy đầm rung hoạt động .48 Hình 3.8 Quan hệ vận tốc dao động lớn máy đầm rung hoạt động .49 Hình 3.9 Hiện trường thí nghiệm 51 Hình 3.10 Lu rung HAMM 3414 51 Hình 3.11 Sơ đồ bố trí đầu đo rung động mặt đất trường 52 Hình 3.12 a, b Cơng trình nhà dân cần bảo vệ 52 11 Vị trí: Lu rung chỗ – D1 – 5m Vị trí: Lu rung chỗ – D1 – 15m 12 Vị trí: Lu rung chỗ – D1 – 25m Vị trí: FFT - Lu rung chỗ – D1 – 5m 13 PHỤ LỤC Vị trí: Lu rung di chuyển – D1 – 5m Vị trí: Lu rung di chuyển – D2 – 15m 14 Vị trí: Lu rung di chuyển – D3 – 25m 15 PHỤ LỤC Vị trí: Lu rung di chuyển – D1 – 5m Vị trí: Lu rung di chuyển – D2 – 15m 16 Vị trí: Lu rung di chuyển – D3 – 25m ... TẤN PHÚ NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN TẠI DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG QUỐC LỘ LÝ TRÌNH KM1027- KM1045, TỈNH QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao... định Tác giả lu? ??n văn Lê Nguyễn Tấn Phú TÓM TẮT NGHIÊN CỨU RUNG CHẤN DO LU RUNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM CHẤN TẠI DỰ ÁN NÂNG CẤP, MỞ RỘNG QUỐC LỘ LÝ TRÌNH KM1027- KM1045, TỈNH QUẢNG NGÃI Học v :... rung chấn lu rung đề xuất giải pháp giảm chấn Dự án Nâng cấp, cải tạo Quốc lộ lý trình Km1027- Km1045, tỉnh Quảng Ngãi? ?? cần thiết Kết nghiên cứu ắc phục phần hạn chế việc xác định phạm vi ả ưởng rung