Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh các hệ số mang tải của cọc khoan nhồi bằng tính toán lý thuyết và đo biến dạng trên thân cọc tại một số kiểu cấu trúc tại khu vực tp hcm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT         TRẦN NAM QUANG         Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh hệ số mang tải cọc khoan nhồi tính tốn lý thuyết đo biến dạng thân cọc số kiểu cấu trúc khu vực TP.HCM”             LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2015   BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT       TRẦN NAM QUANG       Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số:60520501 Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh hệ số mang tải cọc khoan nhồi tính tốn lý thuyết đo biến dạng thân cọc số kiểu cấu trúc TP.HCM       LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Huy Phương     HÀ NỘI, NĂM 2015   LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân, số liệu, kết trình bày luận văn thật chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Trần Nam Quang   MỤC LỤC Danh mục bảng………………………………………………………… Danh mục vẽ……………………………………………………… Mở đầu……………………………………………………………………… Chương 1: Tổng quan phương pháp xác định sức mang tải cọc khoan nhồi, cọc barrete……………………………………………………… 11 1 Tổng quan phương pháp tính tốn lý thuyết xác định sức mang tải cọc ……………………………………………………………………… 11 1.2 Tổng quan phương pháp thí nghiệm xác định sức mang tải cọc ……………………………………………………………………………… 19 Chương 2: Phương pháp thí nghiệm xác định sức kháng ma sát bên thiết bị đo biến dạng (Strain gauges) cọc khoan nhồi, cọc barrete…… 24 2.1 Đầu đo biến dạng ………………………………………………… 24 2.2 Thí nghiệm đo biến dạng………………………………………… 27 2.3 Các nguyên nhân ảnh hưởng đến kết thí nghiệm…………… 33 2.4 Giới thiệu thiết bị đo biến dạng co ngắn thân cọc A9 ……… 33 Chương 3: Dự báo sức mang tải cọc khoan nhồi, cọc barrete theo lý thuyết theo kết đo biến dạng dọc theo thân cọc số cơng trình Tp.HCM…………………………………………………………………… 35 3.1 Thơng tin cơng trình nghiên cứu …………………………… 35 3.2 Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực Tp Hồ Chí Minh…………… 37 3.3 Đặc điểm cấu trúc số cơng trình nghiên cứu……………43 3.4 Dự báo sức chịu tải cọc theo công thức lý thuyết………… 53 3.5 Sức kháng ma sát cọc xác định từ kết thí nghiệm………… 56   Chương 4: Xây dựng phương pháp hiệu chỉnh hệ số mang tải cọc khoan nhồi……………………………………………………………………… 65 4.1 Phân tích chế phát huy thành phần sức kháng ma sát sức kháng mũi cọc theo tải trọng……………………………………………………………65 4.2 So sánh, đánh giá sức kháng ma sát bên theo lý thuyết với kết thí nghiệm……………………………………………………………………………71 4.3 Hiệu chỉnh cơng thức truyền thống tính tốn sức kháng ma sát bên cọc khoan nhồi cọc barette………………………………………………74 4.4 Xây dựng quan hệ sức kháng ma sát bên cực hạn với số SPT với đất khu vực Tp.HCM……………………………………………………75 Kết luận kiến nghị………………………………………………… 79 Tài liệu tham khảo…………………………………………………… 81 Phụ lục………………………………………………………………… 82   DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng tra hệ số β công thức decourt………………………18 Bảng 2.1 Tổng hợp kết đo biến dạng………………………………… 28 Bảng 2.2 Tổng hợp kết ma sát bên đơn vị…………………………… 30 Bảng 3.1 Thông tin số cơng trình nghiên cứu……………………… 35 Bảng 3.2 Kết dự báo sức chịu tải ma sát cực hạn theo đất nền……… 54 Bảng 3.3 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT A………… 57 Bảng 3.4 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT B………… 58 Bảng 3.5 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT C………… 59 Bảng 3.6 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT D………… 60 Bảng 3.7 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT E………… 61 Bảng 3.8 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT F………… 62 Bảng 3.9 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT G…………… 63 Bảng 3.10 Kết tính tốn từ thí nghiệm đo biến dạng CT H…………64 Bảng 4.1 So sánh sức kháng ma sát cực hạn theo lý thuyết với kết đo 72 Bảng 4.2 So sánh sức kháng ma sát cực hạn theo lý thuyết với kết đo(tiếp theo)…………………………………………………………………………… 73 Bảng 4.3 So sánh sức kháng ma sát cực hạn với đất loại cát (đất rời)…… 73 Bảng 4.4 So sánh sức kháng ma sát cực hạn với đất loại sét (đất dính)… 74 Bảng 4.5 Hệ số an toàn đề xuất với đất rời……………………………… 74 Bảng 4.6 Hệ số an toàn đề xuất với đất dính……………………………… 75 Bảng 4.7 Hệ số an toàn tổng thể đề xuất…………………………………… 75   DANH MỤC CÁC BẢN VẼ Hình 2.1 Đầu đo biến dạng kiểu cảm ứng dây rung model 4200…………… … 25 Hình 2.2 Đầu thu tín hiệu GK 403……………………………………………… 26 Hình 2.3 Mặt cắt dọc cọc vị trí đầu đo……………………………………… 27 Hình 2.4 Biến dạng bê tơng vị trí đầu đo……………………………… 27 Hình 2.5 Biến dạng bê tơng vị trí đầu đo……………………………… 29 Hình 2.6 Phân bố lực từ mặt cắt i-1 đến i……………………………………… 29 Hình 2.7 Phân bố tải trọng dọc trục thân cọc…………………………… 31 Hình 2.8 Phân bố ma sát bên theo thân cọc…………………………………… 31 Hình 2.9 Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc………………………… 32 Hình 2.10 Sơ đồ lắp thiết bị đo co ngắn thân cọc……………………………… 34 Hình 3.1 Bản đồ địa chất Tp Hồ Chí Minh…………………………………… 44 Hình 3.2 Trụ địa chất điển hình cho dạng cấu trúc I……………………… 52 Hình 3.3 Trụ địa chất điển hình cho dạng cấu trúc II……………………… 53 Hình 3.4.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT A 57 Hình 3.5.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT B 58 Hình 3.6.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT C 59 Hình 3.7.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT D 60 Hình 3.8 Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT E 61 Hình 3.9.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT F 62 Hình 3.10.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT G.63   Hình 3.11.Phân bố ma sát bên đơn vị đoạn cọc theo tải trọng CT H.64 Hình 4.1 Biểu đồ quan hệ ma sát bên cực hạn với Ntb với đất rời…………… 76 Hình 4.2 Biểu đồ quan hệ ma sát bên cực hạn với Ntb với đất dính………… 77 Hình 4.3 Biểu đồ quan hệ ma sát bên cực hạn với Ntb (tổng thể)…………… 77   MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việc nghiên cứu dự báo sức chịu tải cọc theo đất có ý nghĩa quan trọng khâu thiết kế móng cọc sử dụng cho cơng trình xây dựng Thực tế phần lớn cơng thức tính tốn sức mang tải cọc theo đất sử dụng theo phương pháp nước (như SNIP 2.02.03.85, Meyerhoff (1956), công thức Nhật Bản, Decourt (1982), Fukui Shioi (1982) Tuy nhiên công thức chưa đưa vào hệ số hiệu chỉnh nhằm phù hợp với điều kiện địa chất cơng trình cho vùng, khu vực Nói cách khác, phương pháp tính có hệ số hiệu chỉnh tương ứng với vùng địa chất đặc trưng Do cần có nghiên cứu thực nghiệm cho điều kiện địa chất Việt Nam nói chung Tp Hồ Chí Minh nói riêng Sức chịu tải cọc theo đất xác định từ hai thành phần sức kháng ma sát bên sức kháng mũi cọc Trong sức kháng ma sát dọc theo thân cọc có vai trị quan trọng huy động trước dịch chuyển tương đối nhỏ cọc so với đất Do sức kháng ma sát bên làm cản trở thâm nhập mũi cọc vào đất, nên với tải trọng chưa đủ lớn áp lực lên đất mũi cọc tương đối nhỏ không vượt sức chống mũi cọc Cùng với việc hạn chế độ lún cơng trình sức kháng mũi chiếm tỷ lệ tương đối thấp so với tổng tải trọng phân bố lên đầu cọc Một số thực tế khác khiến sức kháng mũi có ý nghía so với sức kháng ma sát bên Thứ nhất, hạn chế kỹ thuật biện pháp thi công hạ cọc khoan nhồi, cọc barrette thường để lại lớp mùn mềm yếu lắng đọng dung dịch giữ thành có chiều dày từ centimet đến hàng chục centimet nên kỹ sư thiết kế   có tư giảm áp lực lên đáy cọc, tăng sức kháng ma sát bên Thứ hai, thực tế cơng tác thí nghiệm thử tải cọc khoan nhồi, cọc barrette Tp Hồ Chí Minh cho thấy cọc thường làm việc tốt (độ lún tương đối nhỏ) với tải trọng hai lần tải trọng thiết kế, cho dù có tồn lớp mùn mềm yếu mũi cọc, điều chứng tỏ áp lực đến mũi cọc tương đối nhỏ, tải trọng phân bố chủ yếu vào đất xung quanh cọc Bằng phát triển khoa học công nghệ, với đời thiết bị thí nghiệm cho phép đo biến dạng bê tông vị trí dọc theo thân cọc đo biến dạng dọc theo thân cọc Từ người ta xác định cách định lượng thành phần sức kháng ma sát dọc theo thân cọc sức kháng mũi cọc Trên cở sở đưa tính tốn nhận định xác khả chịu tải cọc, huy động sức kháng ma sát bên sức kháng mũi theo độ lún biến dạng cọc để định hướng đến thiết kế tối ưu đảm bảo an toàn kỹ thuật đem lại lợi ích kinh tế Có hai cách đo biến dạng thân cọc Phương pháp thứ nhất, đo biến dạng bê tơng vị trí dọc theo thân cọc với kích đầu đo nhỏ so với chiều dài cọc (có thể coi phân tố) Phương pháp cho kết với độ tin cậy cao cho việc tính tốn sức kháng ma sát bên cọc đưa quan hệ ma sát bên với chuyển vị cọc Phương pháp bị hạn chế mặt kinh tế thiết bị dùng lần giá trị nhập thiết bị cao Phương pháp thứ hai, đo biến dạng đoạn cọc thiết bị A9, sử dụng phương pháp cho việc xác định sức kháng ma sát cho kết tin cậy đoạn đo biến dạng có chiều dài lớn nên giả thiết nội lực đoạn dài không phù hợp, nhiên phương pháp lại đưa quan hệ sức 83   Hình trụ hố khoan cơng trình G Hình trụ hố khoan cơng trình H ... nghiệm thực tế để đạt Vì đề tài ? ?Nghiên cứu phương pháp hiệu chỉnh hệ số mang tải cọc khoan nhồi tính tốn lý thuyết đo biến dạng thân cọc số kiểu cấu trúc khu vực TP. HCM? ?? có ý nghĩa thực tiễn cấp... bên đo từ cọc khoan nhồi, cọc barrette với trị số SPT số kiểu cấu trúc khu vực Tp. HCM 9   Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài sức mang tải cọc khoan nhồi, cọc barrete khu vực. .. BÁO SỨC MANG TẢI MA SÁT CỦA CỌC KHOAN NHỒI, CỌC BARRETE THEO LÝ THUYẾT VÀ THEO KẾT QUẢ ĐO BIẾN DẠNG DỌC THEO THÂN CỌC CỦA MỘT SỐ CƠNG TRÌNH TẠI TP HCM 3.1 Thơng tin cơng trình nghiên cứu Thành