Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập 17, Số 4; 2017: 427-432 DOI: 10.15625/1859-3097/17/4/10757 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst ÁP DỤNG CÁC MƠ HÌNH ĐẤT HIỆN ĐẠI CHO XÂY DỰNG ĐÊ, KÈ, NỀN BÃI CẢNG KHU VỰC DỰ ÁN NAM ĐÌNH VŨ, HẢI PHÒNG Nguyễn Thị Bạch Dương Trường Đại học Giao thơng Vận tải E-mail: ntbachduong@utc.edu.vn Ngày nhận bài: 25-10-2016 TĨM TẮT: Để áp dụng mơ hình đất đại cho thiết kế xây dựng công trình đê, kè, bãi cảng khu vực Nam Đình Vũ - Hải Phòng, cần thiết phải xác định thơng số đặc trưng mơ hình đất đại Hardening Soil Model, Soft Soil Model Khi khơng có thí nghiệm trực tiếp xác định thơng qua tương quan thơng số thí nghiệm đất có cách tiếp cận nhanh Bài báo xác định dự đốn thơng số đặc trưng mơ hình đất Hardening Soil Model Soft Soil Model khu vực xây dựng Nam Đình Vũ, bên cạnh giới thiệu ứng dụng đặc trưng cho thiết kế mặt cắt đê điển hình cho thiết kế kỹ thuật đê biển Nam Đình Vũ Từ khóa: Các mơ hình đất đại, mơ hình đất yếu, mơ hình đất cứng ĐẶT VẤN ĐỀ mơ hình đất đại: Mơ hình đất cứng HS (Hardening Soil Model hay Isotropic Hardening), mơ hình đất yếu SS (The Soft Soil Model) Với trang thiết bị thí nghiệm địa chất phịng ngồi trường Việt Nam việc xác định trực tiếp thơng số đặc trưng mơ hình SS, HS khơng có Do việc xác định thơng số để áp dụng cần thiết Hình Phối cảnh khu cơng nghiệp Nam Đình Vũ XÁC ĐỊNH VÀ DỰ ĐỐN CÁC ĐẶC TRƯNG MƠ HÌNH ĐẤT HIỆN ĐẠI TẠI KHU NAM ĐÌNH VŨ - HẢI PHỊNG Theo quy hoạch thành phố Hải Phịng, Khu cơng nghiệp Nam Đình Vũ rộng 3.000 bao gồm cơng trình kết cấu hạ tầng kỹ thuật tiện tích cơng cộng, nhà xưởng sản xuất, cảng chun dùng, kho bãi cơng trình phụ trợ Đây bán đảo lấn biển nằm cửa sông Bạch Đằng với địa chất phức tạp, đất với nhiều lớp đất yếu yếu Nhằm tránh cố sảy thi công, thiết kế cơng trình nên lựa chọn Các đặc trưng HS SS theo [5, 6] định nghĩa bảng Áp dụng cho cơng trình đê, kè, cảng khu vực Nam Đình Vũ, số mơ hình đất đại lựa chọn đưa vào tính tốn bảng Ngồi số Eurref , K 0nc , *, *, kx, y, z tính thơng qua đặc trưng ref ref Eoed ( E50 ), , Cc, Cs, Cv số lại xác 427 Nguyễn Thị Bạch Dương định trực tiếp thơng qua thí nghiệm sẵn có Việt Nam [2-5] Do dựa tài liệu địa chất sẵn có khu vực Nam Đình Vũ tác giả tiến hành tính tốn tiêu sau: ref không đủ số liệu Eoed E50ref Eoed Eurref = ref Eoed Ngồi theo [5] lấy gần ref modun đàn hồi young để tính Eoed hệ số theo bảng Cho mơ hình đất cứng tính Bảng Ký hiệu số thơng số đặc trưng dung cho HS SS Ký hiệu dry wet ref E 50 ref E oed Đơn vị Mô tả Dung trọng khô Dung trọng tự nhiên Mơđun đàn hồi cát tuyến thí nghiệm nén trục thoát nước Ký hiệu Cc Cs Chỉ số nén Chỉ số giãn nở, dỡ tải m Mức độ gia tăng ứng suất phụ thuộc độ cứng K0 kN/m kN/m kN/m Môđun đàn hồi tiếp tuyến gia tải oedometer ban đầu Đơn vị Mô tả - Hệ số tin cậy cho ứng suất thông thường (Mặc định K 0nc =1- nc [kN/m m/s m/s - sin) ref E ur cref m einit Môđun đàn hồi gia tải/dỡ tải (mặc định Eurref =3 E50ref ) Hệ số tin cậy cho ứng suất thông thường (Mặc định K 0nc =1- - cinc sin) Mặc định cinc=0 nc o Góc giãn nở Mức độ gia tăng ứng suất phụ thuộc độ cứng Hệ số rỗng ban đầu K0 - kN/m2 kN/m Góc ma sát có hiệu - einit Hệ số Poisson Hệ số dính có hiệu tham khảo Hệ số rỗng ban đầu [kN/m * Độ dốc đường cố kết hiệu chỉnh Độ dốc đường giãn nở hiệu chỉnh - * o kx,y,z - [kN/m - - Hệ số thấm [kN/m 0,2 HS ur - Bảng Các đặc trưng mơ hình HS SS Ký hiệu dry wet HS SS x x x x ref E 50 x ref ref nc E oed E ur cref m einit K0 cinc x x x x x x x x x x x x x x Bảng Bảng tra mô đun đàn hồi E hệ số Poisson đất Mô đun đàn hồi E (kN/m ) Sét Rất yếu Yếu Trung bình Sét bùn Sét pha cát Sét cứng Cát Cát xốp, tơi Cát đặc Cát dày, cát sỏi Cát bùn 428 500 - 5.000 5.000 - 20.000 20.000 - 50.000 50.000 - 100.000 25.000 - 200.000 100.000 - 200.000 10.000 - 25.000 25.000 - 10.0000 100.000 - 200.000 25.000 - 200.000 Hệ số Poisson Sét bão hịa Sét pha cát Đất sét khơng bão hịa Bùn lỏng Bùn Đất đá Đất đá Đá Cát đặc Cát xốp Sét 0,5 0,3 - 0,42 0,35 - 0,4 0,44 0,3 - 0,35 0,15 - 0,25 0,3 - 0,35 0,1 - 0,4 0,3 - 0,4 0,1 - 0,3 0,2 - 0,4 * * kx,y,z x x x x Áp dụng mơ hình đất đại cho xây dựng… Khu vực Nam Đình Vũ theo báo cáo khảo sát địa chất độ sâu tới 24 m địa tầng đất khu vực khảo sát bao gồm lớp đất [3]: Lớp (2 lớp địa tầng): Lớp bùn sét: Phân bố cùng, thành phần thạch học lớp bùn sét màu xám nâu, xám đen, xen kẹp lớp cát mỏng, trạng thái chảy Thí nghiệm SPT cho kết n ≤ búa/30 cm Lớp cát (1a): Phân bố cùng, thành phần thạch học lớp cát hạt nhỏ màu xám đen, bão hồ nước, trạng thái rời Hình Tương quan Cc LL Lớp sét (2a): Thành phần thạch học lớp sét màu xám trắng, xám vàng loang lổ, trạng thái dẻo cứng Thí nghiệm spt cho kết n = 10 đến 12 búa/30 cm Lớp sét (2): Thành phần thạch học lớp sét màu xám ghi, xám đen, lẫn vỏ sị hến, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm Thí nghiệm spt cho kết n = đến búa/30 cm Lớp sét (3): Thành phần thạch học lớp sét màu xám trắng, xám vàng, nâu đỏ loang lổ, trạng thái dẻo cứng Thí nghiệm SPT cho kết n = đến 16 búa/30 cm Hình Tương quan Cc W Lớp cát (5): Thành phần thạch học lớp cát hạt nhỏ đến vừa màu xám vàng, xám sáng, bão hoà nước, trạng thái chặt vừa đến chặt Càng xuống sâu kích thước hạt to dần Trong phạm vi chiều sâu lỗ khoan khảo sát chưa khoan qua lớp Thí nghiệm SPT cho kết n = 31 đến 49 búa/30 cm Dưới số kết dự đoán quan hệ tương quan đặc trưng đất yếu khu vực Nam Đình Vũ Hình Tương quan Cc eo Quan hệ tương quan giới hạn chảy (LL), độ ẩm (W) hệ số rỗng (eo) số nén Cc hình 2, 3, Quan hệ tương quan số nén Cc số nén lại Cs từ số liệu thu thập hợp lý [4], Cs = 8,61Cs (hình 5) Từ xác định *, * Quan hệ số nén Cc số nén lại Cs từ số liệu thu thập hợp lý [4], Cs = 8,61Cs (hình 5) Hình Tương quan Cc Cs 429 Nguyễn Thị Bạch Dương hình khu vực Nam Đình Vũ ref Eoed lấy trực tiếp từ thí nghiệm nén trục khu vực Nam Đình Vũ (bảng 4) Bảng Mơ đun biến dạng lớp đất Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp ref E oed 18.000 24.000 53.000 23.000 64.000 53.000 (KN/m ) Hình Tương quan Cv kv VÍ DỤ ÁP DỤNG PHÂN TÍCH NỘI LỰC, BIẾN DẠNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐÊ BIỂN NAM ĐÌNH VŨ (MỘT TRONG CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT CHỌN) Hình Tương quan λ* * kz xác định trực tiếp qua thí nghiệm qua qua Cv Tương quan Cv kv xem Có thể áp dụng đặc trưng cho thiết kế đê, kè, cảng bãi thuộc khu vực Nam Đình Vũ Dưới ví dụ áp dụng mơ hình đất yếu cho móng đất cứng cho đắp cho thiết kế mặt cắt đê điển hình (đê biển Nam Đình Vũ), giải pháp kỹ thuật đề cập Đặc trưng cho mô hình HS SS tiến hành xem bảng Mơ hình hình học đê biển Đình Vũ Hình Mơ hình hình học mắt cắt điển hình đê biển Nam Đình Vũ 430 Áp dụng mơ hình đất đại cho xây dựng… Bảng Thơng số đầu vào mơ hình đất yếu đất cứng (KN, m) Symbol Đất đồi (D-HS) Cát lấp (D-HS) Đất đồi (D-HS) Lớp (UD-SS) Lớ (UD-SS) Lớp (UD-SS) ref v cref (o) (o) kx,y,z (m/ngày) 0,5 0,2 40,6 23 862 0,5 0,5 0,2 25 7.000 0,5 0,5 0,2 40,6 20 862 0,0032 4,2 2,3 1,4 0,024 0,0068 8,9 6,5 0,8 0,024 0,0068 19,2 15 0,8 * m einit 4E3 2,4E4 0,5 18,5 6,8E3 2,769E4 13,8 20,9 4E3 2,4E4 10,7 16,14 1,295 0,059 12,3 17,5 0,841 15 19 0,841 wet 13,8 20,9 15,5 Eoed ref Eur dry * Một số hình ảnh kết tính Hình 12 Lưới biến dạng Hình Biểu đồ mơ men hàng cừ phía bờ Hình 10 Biểu đồ mơ men hàng cừ phía biển Hình 11 Biểu đồ lực dọc lớp vải địa Hình 13 Biểu đồ chuyển vị Hình 14 Hệ số ổn định 431 Nguyễn Thị Bạch Dương KẾT LUẬN Khu vực bán đảo Nam Đình Vũ khu vực địa chất yếu phức tạp Do việc áp dụng mơ hình đất đại mà đặc biệt SS HS cần thiết xây dựng cơng trình đê, kè, cảng đất yếu khu vực Nam Đình Vũ Khi khơng có thí nghiệm trực tiếp xác định đặc trưng cho HS SS khu vực Đình Vũ xác định tương quan thơng qua thí nghiệm sẵn có, đặc biệt xác định dự báo tính tốn báo Bài báo giới thiệu cách áp dụng mơ hình HS SS cho phương án kỹ thuật đê biển Nam Đình Vũ mặt cắt điển hình TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Bạch Dương, 2013 Ứng dụng Plaxis 3D cho toán xử lý cố lún sụt đắp kho bãi cảng, đường đất yếu Hội nghị quốc tế 40 năm hợp tác Việt - Nhật Bản, Hà Nội Trần Văn Việt, 2004 Cẩm nang địa kỹ thuật Nxb Xây dựng, Hà Nội Công ty CP Tư vấn Thiết kế Đầu tư Miền Duyên Hải, 2008 Báo cáo khảo sát địa chất công trình - Tuyến đê biển Dự án đầu tư xây dựng hạ tầng sở khu cơng nghiệp Nam Đình Vũ, Hải Phòng Burt Look, 2007 Handbook of geotechnical investigation and design tables Taylor & Francis De Vos, M., and Whenham, V., 2006 Innovative design methods in geotechnical engineering Belgian Building Research Inst, 90 Brinkgreve, R B J., Swolfs, W M., Engin, E., 2015 Plaxis 2D Manual PLAXIS bv P O Box 572, 2600 AN DELFT, Netherlands APPLICATION OF ADVANCED MECHANICAL MODELS FOR DESIGN AND CONSTRUCTION OF DIKES, REVETMENTS, EMBANKMENTS AND PORT YARD IN NAM DINH VU HAI PHONG AREA Nguyen Thi Bach Duong University of Transport and Communications ABSTRACT: To apply advanced models for design and construction of dykes, revetments, embankments and port yard in Nam Dinh Vu - Hai Phong area, it is necessary to determine parameters of these models such as Hardening Soil Model (HS) and Soft Soil Model (SS) These can be determined through correlation parameters by available soil test as the fastest approach if we not have direct experiments This article defines and predicts the soil characteristics of the HS and SS in Nam Dinh Vu site, additionally it introduces the application of these parameters to the design of a typical dike section of Nam Dinh Vu dike Keywords: Modern soil mechanics models, soft soil model, hardening soil model 432 ... pháp kỹ thuật đề cập Đặc trưng cho mơ hình HS SS tiến hành xem bảng Mơ hình hình học đê biển Đình Vũ Hình Mơ hình hình học mắt cắt điển hình đê biển Nam Đình Vũ 430 Áp dụng mơ hình đất đại cho. .. kv xem Có thể áp dụng đặc trưng cho thiết kế đê, kè, cảng bãi thuộc khu vực Nam Đình Vũ Dưới ví dụ áp dụng mơ hình đất yếu cho móng đất cứng cho đắp cho thiết kế mặt cắt đê điển hình (đê biển... tạp Do việc áp dụng mơ hình đất đại mà đặc biệt SS HS cần thiết xây dựng cơng trình đê, kè, cảng đất yếu khu vực Nam Đình Vũ Khi khơng có thí nghiệm trực tiếp xác định đặc trưng cho HS SS khu