Nghiên cứu giải pháp xử lý nền đất yếu sử dụng kết hợp cọc tre và vải địa kỹ thuật

1 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực giúp đỡ bảo nhiệt tình giáo viên hướng dẫn thầy giáo tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG KẾT HỢP CỌC TRE VÀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT” Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn đến thầy hướng dẫn – PGS TS Nguyễn Hồng Nam tận tình bảo, hướng dẫn suốt thời gian học tập nghiên cứu để hoàn thành luận văn Lời cảm ơn xin gửi tới thầy cô giáo khoa Cơng Trình Thủy – Trường Đại Học Thủy Lợi thầy cô giáo giảng dạy truyền đạt kiến thức cho tơi Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn tới Ban Giám Hiệu khoa Đào tạo sau đại học – Trường Đại Học Thủy Lợi giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới lãnh đạo Công ty Cổ phần Thương mại Công nghệ Việt Thành, nơi công tác, tạo điều kiện thời gian tinh thần giúp tơi hồn thành luận văn Với trình độ hiểu biết kinh nghiệm thực tế hạn chế đồng thời đối tượng nghiên cứu cơng trình có điều kiện địa chất phức nên nội dung luận văn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo quí vị quan tâm Hà Nội, tháng 12 năm 2011 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC THỐNG KÊ CÁC BẢNG BIỂU THỐNG KÊ CÁC BẢN HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ NỀN ĐẤT YẾU VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ 13 1.1 Khái quát đất yếu đất yếu .13 1.1.1 Đất yếu 13 1.1.2 Nền đất yếu 13 1.2 Các loại đất yếu thường gặp 14 1.2.1 Một số đặc điểm đất yếu 14 1.2.2 Các loại đất yếu thường gặp 14 1.3 Các u cầu thiết kế cơng trình đất yếu .15 1.3.1 Các yêu cầu khảo sát phục vụ thiết kế 15 1.3.2.Yêu cầu thiết kế cường độ biến dạng 15 1.4 Các biện pháp xử lý đất yếu 16 1.4.1.Các biện pháp xử lý kết cấu cơng trình 16 1.4.1.1.Dùng vật liệu nhẹ kết cấu nhẹ 17 1.4.1.2.Làm tăng độ mềm kết cấu cơng trình 17 1.4.1.3.Tăng thêm cường độ cho kết cấu cơng trình 17 1.4.2.Các biện pháp xử lý móng 18 1.4.2.1.Thay đổi chiều sâu chơn móng .18 1.4.2.2.Biện pháp thay đổi kích thước móng .19 1.4.2.3.Thay đổi loại móng độ cứng móng .20 1.4.3.Các biện pháp xử lý đất yếu .21 1.4.3.1.Mục đích 21 1.4.3.2 Các biện pháp học xử lý đất yếu: 21 1.4.3.3 Các biện pháp vật lý xử lý đất yếu 25 1.4.3.4 Các biện pháp hóa học xử lý đất yếu 26 1.4.3.5 Một số phương pháp xử lý đất yếu 28 1.4.4 Dùng biện pháp thi công để xử lý 29 1.4.4.1 Nén chặt đất cách hạ thấp mực nước ngầm .29 1.4.4.2 Khống chế tốc độ thi công để cải thiện điều kiện chịu lực đất 30 1.4.4.3 Thay đổi tiến độ thi công để cải thiện điều kiện biến dạng 30 1.5 Tóm tắt chương I 31 CHƯƠNG II.PHƯƠNG PHÁP GIA CỐ ĐẤT SỬ DỤNG VẢI ĐỊA KỸ THUẬT .33 2.1 Khái quát 33 2.1.1 Định nghĩa: 33 2.1.2 Cấu tạo: .33 2.1.3 Ứng dụng: 34 2.2 Các đặc tính học vải địa kỹ thuật .35 2.2.1 Tính chất lý 35 2.2.1.1 Tính đẳng hướng bất đẳng hướng 35 2.2.1.2 Quan hệ ứng suất biến dạng chịu lực thời gian ngắn 36 2.2.1.3 Tính đàn hồi dẻo 37 2.2.1.4 Độ bền chống xé rách 38 2.2.1.5 Độ bền chống sờn, mòn 38 2.2.1.6 Lực ma sát .38 2.2.2 Tính thấm nước lọc cát 39 2.2.2.1 Tính thấm nước .39 2.2.2.2.Tính lọc cát .40 2.2.3.Tính chất hóa học 41 2.3 Ứng dụng vải địa kỹ thuật gia cố đất 41 2.4 Phương pháp tính tốn thiết kế vải địa kỹ thuật tăng cường ổn định đất đắp 43 2.4.1 Phương pháp tính tốn 43 2.4.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sức chống trượt lớp đất tăng cường vải địa kỹ thuật 44 2.4.2.1 Những yếu tố sau có ảnh hưởng đến sức chống trượt lớp đất đắp tăng cường vải địa kỹ thuật: 44 2.4.2.2 Ưu điểm loại đất đắp tăng cường vải địa kỹ thuật: .44 2.5 Tiêu chuẩn thiết kế vải địa kỹ thuật tăng cường ổn định đất đắp yếu .45 2.5.1 Các trạng thái phá hoại 45 2.5.2 Tiêu chuẩn thiết kế ổn định vùng đắt đắp 47 2.5.3 Tiêu chuẩn thiết kế ổn định chống trượt 49 2.5.4 Tiêu chuẩn thiết kế ổn định (trượt sâu) .50 2.6 Tóm tắt chương II 51 CHƯƠNG III.CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP ĐÓNG CỌC TRE GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU 52 3.1 Khái quát 52 3.2 Các đặc tính học cọc tre .52 3.3 Tính tốn cọc tre xử lý đất yếu theo phương án cọc tre đất yếu coi .53 3.3.1 Cọc tre có khả nén chặt đất 53 3.3.2 Cọc tre có khả làm tăng sức chịu tải 56 3.5 Tóm tắt sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn 62 3.5.1 Khi phân tích tốn địa kỹ thuật cần phải xem xét: 62 3.5.2 Các phương pháp giải toán địa kỹ thuật 62 3.5.3 Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 62 3.5.3.1 Khái niệm 62 3.5.3.2 Nội dung phương pháp: 63 3.5.3.3 Các bước phương pháp phần tử hữu hạn 64 3.5.3.4 Các phần tử phương pháp 64 3.5.3.5 Tóm tắt 65 3.6 Cơ sở giải tốn ứng suất - biến dạng, ổn định cơng trình đất yếu sử dụng kết hợp cọc tre vải địa kỹ thuật .65 3.7 Giới thiệu phần mềm Plaxis 66 3.7.1 Quá trình phát triển phần mềm Plaxis 66 3.7.2 Khái qt mơ hình hóa Plaxis .66 3.7.2.1 Thiết lập sơ đồ cơng trình – Input Progam 66 3.7.2.2 Xác định “pha” tính tốn phân tích: Calculation Program.68 3.7.2.3 Xem kết - Output – Curves 69 3.8 Tóm tắt chương III 69 CHƯƠNG IV.PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG, ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH THỰC TẾ TRÊN NỀN ĐẤT YẾU SỬ DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP CỌC TRE VÀ VẢI ĐỊA KỸ THUẬT 70 4.1 Giới thiệu cơng trình kênh xả nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 70 4.1.1 Giới thiệu chung 70 4.1.2 Điều kiện địa chất, thủy văn 71 4.1.2.1 Địa hình khu vực tuyến kênh: .71 4.1.2.2.Đặc điểm khí tượng thủy văn liên quan đến cơng trình .71 4.1.2.3 Đặc điểm địa chất cơng trình .72 4.2 Mô toán ứng suất - biến dạng, ổn định cơng trình tự nhiên 73 4.2.1 Mơ tốn 73 4.2.1.1 Mô toán .73 4.2.1.2 Trường hợp tính tốn: 75 4.2.2 Kết tính tốn 76 4.3 Mơ tốn ứng suất - biến dạng, ổn định cơng trình xử lý giải pháp kết hợp cọc tre vải địa kỹ thuật 78 4.3.1 Mô toán 78 4.3.1.1.Mơ tốn 78 4.3.1.2 Trường hợp tính tốn: 82 4.3.2 Kết tính tốn: 83 4.3.2.1 Giai đoạn đắp đến cao trình +1.5 m 83 4.3.2.2 Giai đoạn đắp đến cao trình +3.14m .87 4.3.3 Tóm tắt 94 4.4 Nghiên cứu tham số ảnh hưởng 95 4.4.1.Nghiên cứu tham số: Mođun biến dạng (E) 95 4.4.1.1 Mối quan hệ độ lún với mô đun biến dạng đất 96 4.4.1.2 Quan hệ hệ số an tồn ổn định với mơ đun biến dạng E đất 98 4.4.1.3 Quan hệ áp lực nước lỗ rỗng dư với mô đun biến dạng E đất 99 4.4.1.4 Quan hệ mô men uốn đáy kênh với mô đun biến dạng E đất 100 4.4.2 Ảnh hưởng chiều sâu đóng cọc tre .101 4.4.2.1 Mối quan hệ độ lún với chiều sâu đóng cọc h .102 4.4.2.2 Mối quan hệ Fs với chiều sâu đóng cọc h 103 4.4.2.3 Quan hệ hệ số an tồn ổn định với mơ đun biến dạng E đất 104 4.4.4 Ảnh hưởng mật độ cọc .105 4.5 Tóm tắt chương IV 105 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số cọc tre Quảng Ngãi – Việt Nam 52 Bảng 3.2: Bảng so sánh tiêu lý lớp đất trước sau xử lý cọc tre 55 Bảng 3.3: Sức chịu tải cọc đất sét nhão 57 Bảng 3.4: Tỷ số Rgh/Ro 57 Bảng 3.5: Sức chịu tải cừ tràm đơn 59 Bảng 3.6 Sức chịu tải giới hạn cừ tràm 60 Bảng 4.1 Chỉ tiêu vật lý lớp đất trường hợp chưa xử lý 75 Bảng 4.2 Chỉ tiêu vật liệu kênh 75 Bảng 4.3 Chỉ tiêu đất đóng cọc tre 81 Bảng 4.4 Chỉ tiêu lý lớp đất 81 Bảng 4.5.Chỉ tiêu vải địa kỹ thuật 81 Bảng 4.6 Chỉ tiêu vật liệu kênh 96 Bảng 4.7 Bảng giá trị mô đun biến dạng E ứng với RE 97 Bảng 4.8 Bảng giá trị quan hệ E ~ Sk , E ~ Sd 98 Bảng 4.9 Bảng giá trị quan hệ E ~ Fs 99 Bảng 4.10 Bảng giá trị quan hệ E ~ Excess PP 100 Bảng 4.11 Bảng giá trị quan hệ E ~ Mmax 102 Bảng 4.12 Bảng giá trị quan hệ h ~ Sk , h~ Sd 102 Bảng 4.13 Bảng giá trị quan hệ h ~ Fs 103 THỐNG KÊ CÁC BẢN HÌNH VẼ Hình 1.1: Bố trí khe lún 17 Hình 1.2 : Bố trí đai BTCT 18 Hình 1.3: Đặt móng nhiều cao trình khác 19 Hình 1.4: Thay đổi bề rộng móng 20 Hình 1.5: Phương pháp cọc tre 22 Hình 1.6: Thi công cọc cát 23 Hình 1.7: Thi cơng cọc xi măng đất 28 Hình 1.8: Các giai đoạn thi cơng 31 Hình 2.1.Vải địa kỹ thuật dệt 34 Hình 2.2.Vải địa kỹ thuật không dệt 34 Hình 2.3: Ứng suất biến dạng vải địa kỹ thuật 35 Hình 2.4 Ứng suất biến dạng vải địa kỹ thuật dệt cán nóng từ nguyên liệu khác 36 Hình 2.5 Quan hệ độ bền thời gian lực kéo 37 Hình 2.6: Đắp đất mềm yếu 42 Hình 2.7 Giữ mái đất đắp gần thẳng đứng 42 Hình 2.8 Vải địa kỹ thuật tạo mái dốc 43 Hình 2.9 – Sơ đồ tính ứng suất cắt đất đắp 43 Hình 2.10 Mất ổn định vùng đất đắp 46 Hình 2.11 Mất ổn định tổng thể 46 Hình 2.12 Nền trượt 46 Hình 2.13 Vượt sức chịu đựng 47 Hình 2.14 Sơ đồ tính ổn định vùng đất đắp 47 Hình 2.15 Sơ đồ chọn vải địa kỹ thuật 48 Hình 2.16 Sơ đồ tính ổn định chống trượt 49 Hình 2.17: Sơ đồ tính trượt sâu, vòng cung 50 Hình 3.1: Sơ đồ để tính tốn cọc tre 53 Hình 3.2: Phân bố ứng suất cọc đơn nhóm cọc Hình 3.3: Khoảng cách tốt cọc treo Hình 3.4: Lưới phần tử hữu hạn Hình 3.5: Mơ hình toán phần tử hữu hạn Hình 3.6: Các moddun phần mềm Plaxis Hình 3.7: Các công cụ định dạng phần mềm Plaxis Hình 3.8: Lập gán liệu vào phần mềm Plaxis Hình 3.9: Kết chuyển vị đứng Plaxis Hình 3.10: Một số output Plaxis 8.2 Hình 4.1 Vị trí nhà máy nhiệt điện Hải Phòng đồ Việt Nam 70 Hình 4.2: Mặt cắt tính tốn (trường hợp chưa gia cố nền) 73 Hình 4.3:Lưới phần tử hữu hạn (trường hợp chưa gia cố nền) 74 Hình 4.4: Lưới biến dạng đắp đến cao trình + 1.5 m 77 Hình 4.5: Đường đẳng chuyển vị theo phương ngang (đắp đến cao trình +1.5m)77 Hình 4.6: Đường đẳng vị chuyển vị theo phương đứng (đắp đến cao trình +1.5 m) 78 Hình 4.7: Đường đẳng áp lực nước lỗ rỗng dư ( đắp đến cao trình + 1.5 m) 78 Hình 4.8: Mặt cắt tính tốn(trường hợp xử lý cọc tre + vải ĐKT) 79 Hình 4.9: Lưới phần tử hữu hạn (trường hợp xử lý giếng cát) 79 Hình 4.10: Lưới biến dạng (đắp đến cao trinh +1.5 m) 83 Hình 4.11: Đường đẳng chuyển vị ngang (đắp đến cao trình +1.5 m) 84 Hình 4.12: Đường đẳng vị chuyển vị đứng (đắp đến cao trình +1.5 m) 84 Hình 4.13: Đường đẳng áp lực nước lỗ rỗng dư (đắp đến cao trình + 1.5m) 85 Hình 4.14: Kết tính mơ men uốn đáy tường kênh 85 Hình 4.15: Kết tính lực dọc đáy tường kênh 86 Hình 4.16: Kết tính lực cắt đáy tường kênh 86 Hinh 4.17 Kết tính chuyển vị đứng đáy kênh 87 Hình 4.18: Lưới biến dạng (đắp đến cao trình +3.14 m) 87 Hình 4.19: Đường đẳng chuyển vị ngang (đắp đến cao trình +3.14m) 89 Hình 4.20: Đường đẳng chuyển vị đứng (đắp đến cao trình +3.14 m) 89 Hình 4.21: Đường đẳng áp lực nước lỗ rỗng dư (đắp đến cao trình +3.14 m) 90 Hình 4.22: Kết tính hệ số an toàn ổn định trượt mái giai đoạn đắp đến cao trình +3.14 90 10 Hình 4.23: Kết tính hệ số an tồn ổn định trượt mái giai đoạn cố kết hoàn toàn 91 Hình 4.24: Kết tính mơ men uốn đáy tường kênh 91 Hình 4.25: Kết tính lực dọc đáy tường kênh 92 Hình 4.26: Kết tính lực cắt đáy tường kênh 92 Hình 4.27: Kết chuyển vị đứng đáy kênh 93 Hình 4.28: Kết tính lực kéo lớp vải 93 Hình 4.29: Đường đẳng chuyển vị đứng cố kết hoàn toàn 94 Hình 4.30 Tọa độ điểm nghiên cứu 94 Hình 4.31: Biểu đồ quan hệ RE ~ Sk RE ~ Sd 97 Hình 4.32.Biểu đồ quan hệ RE ~ FS 97 Hình 4.33 Biểu đồ quan hệ RE ~ Excess PP 98 Hình 4.34 Biểu đồ quan hệ RE ~ Mmax Hình 4.35 Tọa độ điểm nghiên cứu Hình 4.36: Biểu đồ quan hệ h~ Sk RE ~ Sd Hình 4.37: Biểu đồ quan hệ h~ FS 95 Kết phân tích cho thấy giải pháp sử dụng cọc tre (đường kính ≥ 6cm, chiều dài cọc 2,7 m, đóng cọc tre với mật độ 25 cọc/m2 ) kết hợp với vải địa kỹ thuật phức hợp có cường độ 150 kN/m, biện pháp giảm độ lún ổn định, giảm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng dư Hệ số an toàn ổn định cơng trình theo giai đoạn thi cơng đạt u cầu Trong q trình thi cơng, cần thực thí nghiệm quan trắc trường để kiểm chứng kết mơ số Trong q trình thi cơng cần mở rộng phạm vi đóng cọc tre sang bờ kênh, hạn chế tối đa ảnh hưởng tải trọng xe ô tô tác động bất lợi cho ổn định kênh 4.4 Nghiên cứu tham số ảnh hưởng Lời giải toán cọc tre phụ thuộc lớn yếu tố sau : chiều sâu đóng cọc, mật độ cọc, đặc tính đất … Việc nghiên cứu thông số giúp lựa chọn thông số thiết kế cọc tre hiệu Từ tìm tìm phương án thiết kế tối ưu, đặc biệt số liệu thí nghiệm thực tế khơng đầy đủ Các tham số xét bao gồm: mô đun biến dạng đất xử lý cọc tre, chiều sâu đóng cọc, hệ số Poisson đất xử lý cọc tre, mật độ cọc tre 4.4.1.Nghiên cứu tham số: Mođun biến dạng (E) Ảnh hưởng tham số mô đun biến dạng đất xử lý cọc tre (E) tới độ lún kênh, hệ số an toàn ổn định trượt mái, mô men, lực dọc, lực cắt kênh phân tích cách thay đổi giá trị tham số E đất (đất sau xử lý cọc tre) Các thông số khác đất như lực dính C, góc ma sát ϕ … giữ không đổi Căn vào kết thí nghiệm trường USCo trước sau đóng cọc tre (USCo 2007; 2009 – xem bảng 3.2), ta thiết lập tỉ số RE = Exl Ecxl 96 Trong Exl : Mơ đun biến dạng đất xử lý cọc tre Ecxl: Mô đun biến dạng đất chưa xử lý cọc tre Theo tài liệu khảo sát địa chất (USCo,2007 ; 2009), giá trị đặc trưng đất khảo sát năm 2007 (đất chưa xử lý cọc tre vải địa kỹ thuật) năm 2009 (đất xử lý cọc tre vải địa kỹ thuật) cho thấy Ecxl = 2141.9 kN/m2 Chú y thay đổi lực dính góc ma sát đất trước sau kh đóng cọc tre khơng lớn (Usco, 2009) Căn số liệu thực tế nói trên, ta giả thiết giá trị RE = 1.1, 1.3, 1.5, 1.8 , nhận giá trị Exl tính tốn bảng 4.6 Bảng 4.6 Bảng giá trị tham số mô đun biến dạng Exl theo RE RE 1.1 1.3 1.5 1.8 Exl (kN/m2) 2357 2785 3213 3856 4284 Ứng với Exl ta lập mơ hình tính tốn Dưới kết tính tốn ứng với trường hợp giá trị mô đun biến dạng thay đổi (RE = 1.1 – 2), tính tốn giai đoạn thi cơng thứ 16 (đắp đất đạt cao trình + 3.14 m, có tải trọng bên q1 = 25kN/m2 q2 = 25 kN/m2 4.4.1.1 Mối quan hệ độ lún với mô đun biến dạng đất Khảo sát độ lún điểm A thuộc đáy kênh điểm B thuộc mặt đường bãi xỉ Gọi Sk: Độ lún điểm A đáy kênh (m) Sđ : Độ lún điểm B thuộc đường bãi xỉ (m) Tọa độ điểm A (0; 0.5), B (20; 3.14) thể hình 4.30 97 Hình 4.31 Tọa độ điểm nghiên cứu Kết tính giá trị độ lún thể bảng 4.7 Bảng 4.7 Bảng giá trị quan hệ Sk ~ Exl , Sd ~ Exl 1.1 1.3 1.5 1.8 Exl (kN/m2) 2357 2785 3213 3856 4284 Độ lún đáy kênh Sk(m) 0.038 0.038 0.038 0.038 0.037 Độ lún mặt đường Sd (m) 0.538 0.538 0.540 0.540 0.540 RE Ta có biểu đồ quan hệ Sk ~ RE Sd ~ RE thể hình 4.32 4.33 Hình 4.32: Biểu đồ quan hệ Sk ~ RE 98 Hình 4.33: Biểu đồ quan hệ Sd ~ RE Kết phân tích ta thấy tăng E độ lún đáy kênh Sk giảm nhiên giá trị độ lún thay đổi không lớn 4.4.1.2 Quan hệ hệ số an tồn ổn định với mơ đun biến dạng E đất Với giá trị E thay đổi ta tính giá trị Fs bảng 4.8 Bảng 4.8 Bảng giá trị quan hệ Fs ~ RE RE 1.1 1.3 1.5 1.8 Fs 1.183 1.184 1.199 1.203 1.210 99 Ta có biểu đồ quan hệ RE ~ FS thể hình 4.34 Hình 4.34.Biểu đồ quan hệ RE ~ FS Kết phân tích cho thấy tăng mơ đun biến dạng (E) độ ổn định cơng trình (Fs) tăng Tuy nhiên giá trị FS không thay đổi nhiều Chú ý hệ số ổn định phụ thuộc vào cường độ kéo hình thức bố trí lớp vải địa kỹ thuật gia cố mái đắp đường 4.4.1.3 Quan hệ áp lực nước lỗ rỗng dư với mô đun biến dạng E đất Tính tốn giai đoạn thi cơng thứ 16 (đắp đất đạt cao trình + 3.14 m, có tải trọng bên q1 = 25kN/m2 q2 = 25 kN/m2) Với giá trị Exl thay đổi ta có giá trị áp lực nước lỗ rỗng dư bảng 4.9 Bảng 4.9 Bảng giá trị quan hệ Excess PP ~ Exl RE 1.1 1.3 1.5 1.8 Exl (kN/m2) 2357 2785 3213 3856 4284 32.65 32.27 32.30 32.32 Excess (kN/m2) PP 32.97 100 Ta có biểu đồ quan hệ RE ~ Excess PP thể hình 4.35 Hình 4.35 Biểu đồ quan hệ RE ~ Excess PP Kết phân tích cho thấy nhìn chung giá trị mơ đun biến dạng (E) tăng giá trị áp lực nước lỗ rỗng dư giảm Khi RE = 2, quan hệ nói thay đổi ngược lại Tuy nhiên, mức độ thay đổi giá trị áp lực nước lỗ rỗng dư không lớn 4.4.1.4 Quan hệ mô men uốn đáy kênh với mô đun biến dạng E đất Gọi Mmax: Mô men uốn lớn đáy kênh (kNm/m) Với giá trị E thay đổi ta có giá trị Mmax bảng 4.10 Bảng 4.10 Bảng giá trị quan hệ Mmax ~ Exl RE 1.1 1.3 1.5 1.8 Exl (kN/m2) 2357 2785 3213 3856 4284 240.1 240.63 245.11 245.73 244.48 Mmax (kNm/m) 101 Ta có biểu đồ quan hệ Mmax ~RE thể hình 4.36 Hình 4.36 Biểu đồ quan hệ RE ~ Mmax Kết phân tích cho thấy tăng mơ đun biến dạng (E) mơ men uốn lớn đáy kênh tăng Tuy nhiên RE = quan hệ thay đổi ngược lại 4.4.2 Ảnh hưởng chiều sâu đóng cọc tre Kinh nghiệm cho thấy tre làm cọc phải tre già năm tuổi, thẳng tươi, đường kính tối thiểu phải 6cm (thường từ 80-100mm), không cong vênh 1cm/ 1md cọc Dùng tre đặc (hay dân gian hay gọi tre đực) tốt Độ dày ống tre khơng nhỏ q 10mm Nếu tre rỗng độ dày tối thiểu ống tre từ 10 - 15mm khoảng trống ruột tre nhỏ tốt Khoảng cách mắt tre không nên 40cm Chiều dài cọc tre từ - m Gọi h chiều sâu đóng cọc (m), để nghiên cứu chiều sâu đóng cọc, ta giữ nguyên mật độ cọc tre 25 cọc/m2 thay đổi chiều sâu đóng cọc h = 2.1m, 2.3m , 102 2.5m , 2.7m, m Ứng với giá trị chiều sâu đóng cọc h nói ta thực phương án tính tốn khác Dưới kết phân tích, tính tốn giai đoạn thi cơng thứ 16 (đắp đất đạt cao trình + 3.14 m, có tải trọng bên q1 = 25kN/m2 q2 = 25 kN/m2 4.4.2.1 Mối quan hệ độ lún với chiều sâu đóng cọc h Với giá trị h thay đổi ta có kết tính tốn giá trị độ lún thể bảng 4.12 Bảng 4.12 Bảng giá trị quan hệ Sk ~h , Sd~h h 2.1 2.3 2.5 2.7 Sk(m) 0.081 0.081 0.081 0.081 0.081 Sd(m) 0.645 0.644 0.644 0.644 0.644 Ta có biểu đồ quan hệ Sk ~h ,và Sd~h thể hình 4.36 Hình 4.36: Biểu đồ quan hệ Sk ~h Sd~h Kết phân tích cho thấy tăng h độ lún đáy kênh Sk độ lún Sd thay đổi không đáng kể 103 4.4.2.2 Mối quan hệ Fs với chiều sâu đóng cọc h Với giá trị h thay đổi ta có giá trị Fs bảng 4.13 Bảng 4.13 Bảng giá trị quan hệ Fs~h h (m) 2.1 2.3 2.5 2.7 Fs 1.196 1.177 1.198 1.183 1.203 Hình 4.37: Biểu đồ quan hệ h~ FS − Kết phân tích ta thấy hệ số ổn định tăng chiều sâu đóng cọc tăng Tuy nhiên mức độ tăng khơng nhiều phạm vi xử ly cọc chủ yếu đáy kênh Ngoài ra, hệ số ổn định phụ thuộc vào cường độ chịu kéo khoảng cách bố trí lớp vải địa kỹ thuật gia cố đắp 4.4.3.Ảnh hưởng hệ số Poisson Ta tiến hành phân tích cách giữ nguyên RE = 1.1, 1.3, 1.5 1.8; 2; giữ nguyên chiều sâu đóng cọc h = 2.7 m thay đổi hệ số Poisson = 0.25 Ứng với RE ta lập mơ hình tính tốn 104 Dưới kết tính tốn ứng với trường hợp RE = 1.1 -2, tính tốn giai đoạn thi cơng thứ 16 (đắp đất đạt cao trình + 3.14 m, có tải trọng bên q1 = 25kN/m2 q2 = 25 kN/m2) 4.4.3.1 Mối quan hệ độ lún với mơ đun biến dạng đất Tính tốn giai đoạn thi công thứ 16 (đắp đất đạt cao trình + 3.14 m, có tải trọng bên q1 = 25kN/m2 q2 = 25 kN/m2) Kết tính toán giá trị độ lún thể bảng 4.14 Bảng 4.14 Bảng giá trị quan hệ Sk ~ E , Sd ~ E RE Exl (kN/m2) Độ lún đáy kênh Sk(m) Độ lún mặt đường Sd(m) 1.1 1.3 1.5 1.8 2357 2785 3213 3856 4284 0.041 0.041 0.04 0.04 0.04 0.545 0.539 0.539 0.540 0.540 So sánh kết bảng 4.14 bảng 4.7 ta thấy hệ số Poisson giảm (từ 0.35 xuống 0.25) độ lún đáy kênh tăng lên 4.4.2.3 Quan hệ hệ số an tồn ổn định với mơ đun biến dạng E đất Với giá trị E thay đổi ta tính giá trị Fs bảng 4.15 Bảng 4.15 Bảng giá trị quan hệ Fs ~ RE RE Fs 1.1 1.3 1.5 1.8 1.19 1.18 1.17 1.17 1.17 9 105 So sánh kết bảng 4.15 bảng 4.8 ta thấy hệ số Poisson giảm (từ 0.35 – 0.25) hệ số ổn định Fs giảm 4.4.4 Ảnh hưởng mật độ cọc Các loại đất yếu dùng thích hợp cho cọc tre bao gồm loại cát nhỏ, cát bụi trạng thái rời bão hòa nước, loại đất dính ( cát pha sét, sét pha cát sét ) trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy chảy, loại đất bùn, đất than bùn, than bùn Tùy theo loại đất trạng thái độ lớn tải trọng mà có 2 thể sử dụng từ 16 cọc/m đến 36 cọc/m Theo kinh nghiệm dân gian: Thông thường, loại cát nhỏ, cát bụi 2 trạng thái rời bão hịa nước sử dụng độ từ 16 cọc/m đến 25 cọc/m , loại cát pha sét sét pha cát trạng thái dẻo mềm, chảy dẻo chảy 2 sử dụng từ 25 cọc/m đến 30 cọc/m , loại sét trạng thái chảy loại bùn sét, đất than bùn than bùn sử dụng từ 30 cọc/m đến 36 cọc/m Do thời gian hạn chế nên ảnh hưởng mật độ đóng cọc chưa nghiên cứu luận văn 4.5 Tóm tắt chương IV Mơ tốn cọc tre xử lý kết hợp vải địa kỹ thuật gia cố đất đắp theo sơ đồ toán phẳng thực cơng trình kênh thải nước tuần hồn – nhà máy nhiệt điện Hải Phịng Kết mô cho thấy: giải pháp cọc tre kết hợp vải địa kỹ thuật rút ngắn thời gian thi công, giảm độ lún ổn định, giảm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng dư so với trường hợp cơng trình đắp khơng gia cố Ngoài ra, nghiên cứu tham số ảnh hưởng mô đun biến dạng đất đóng cọc tre E, chiều sâu đóng cọc, hệ số Poisson đến độ lún cơng trình, theo phương pháp phần tử hữu hạn, cho thấy: 106 Mô đun biến dạng E tăng làm giảm độ lún ổn định nền, giảm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng; tăng hệ số an toàn ổn định − Độ sâu đóng cọc ảnh hưởng khơng lớn đến độ lún ổn định cơng trình phạm vi nghiên cứu (không xét ảnh hưởng thay đổi khác) − Độ sâu đóng cọc làm tăng hệ số an tồn ổn định Tuy nhiên mức độ tăng khơng nhiều phạm vi xử ly chủ yếu đáy kênh Ngồi ra, hệ số ổn định cịn phụ thuộc cường độ chịu kéo khoảng cách bố trí lớp vải địa kỹ thuật gia cố đắp Khi hệ số Poisson giảm độ lún đáy kênh tăng, hệ số an toàn ổn định FS giảm 107 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.1.1 Những vấn đề đạt - Luận văn mơ tốn cọc tre kết hợp với vải địa kỹ thuật theo sơ đồ tốn phẳng tương đương - Thơng qua việc tính tốn áp dụng cụ thể cho kênh thải nước tuần hồn – nhà máy nhiệt điện Hải Phịng với hai trường hợp tính tốn, cho thấy giải pháp cọc tre kết hợp vải địa kỹ thuật rút ngắn thời gian thi công, giảm độ lún ổn định, giảm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng dư so với trường hợp cơng trình đắp không gia cố - Nghiên cứu tham số thực ảnh hưởng mô đun biến dạng E (RE=1,1; 1,3; 1,5;1,8; 2) vùng xử ly cọc tre , chiều sâu đóng cọc tre h (h= 2,1 ; 2,3; 2,5 ; 2,7; 3), hệ số Poisson (v=0,35, 0,25 …) vùng đóng cọc tre đến độ lún cơng trình, theo phương pháp phần tử hữu hạn, số trường hợp phân tích 15 Kết phân tích, cho thấy: + Mơ đun biến dạng E tăng làm giảm độ lún ổn định nền, giảm gia tăng áp lực nước lỗ rỗng; tăng hệ số an tồn ổn định trượt tổng thể + Độ sâu đóng cọc phạm vi nghiên cứu (không xét ảnh hưởng thay đổi khác) ảnh hưởng không lớn đến độ lún ổn định cơng trình Tuy nhiên, vấn đề cần kiểm chứng thêm kết thực nghiệm + Độ sâu đóng cọc làm tăng hệ số an toàn ổn định mái kênh Tuy nhiên mức độ tăng khơng nhiều phạm vi xử ly chủ yếu đáy kênh 5.1.2 Những vấn đề tồn Bên cạnh mặt đạt được, hạn chế thời gian trình độ, luận văn vấn đề tồn sau: 108 - Luận văn mơ tốn phẳng, coi xử lý cọc tre tương đương, chưa mơ tốn khơng gian cọc tre làm việc độc lập, đồng thời tương tác với đất xung quanh, ảnh hưởng nhóm cọc - Luận văn hạn chế việc thu thập, phân tích nhiều số liệu thí nghiệm cọc tre, thí nghiệm đất sau xử lý cọc tre thực tế giới nước 5.2 Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn trình độ cịn hạn chế, số vấn đề chưa nghiên cứu đầy đủ chưa xét đến điều kiện kênh làm việc bình thường, kênh làm việc với tổ hợp mực nước khác Mặt khác, cần thu thập, thực nhiều thi nghiệm trường xác định thơng số cọc tre, đặc tính đất xử ly cọc tre để kiểm chứng kết mô Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu thời gian tới 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT 1.Bộ môn Địa – Cơ – Nền móng, Đại học Thủy lợi (1998), Nền móng, NXB Nơng Nghiệp 2.Cao Văn Chí Trinh Văn Cương (2003), Cơ học đất, NXB Xây Dựng 3.Learl Pierre, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương,Nguyễn Quang Chiêu,Vũ Đức Lực(1989) Cơng trình đất yếu điều kiện Việt Nam, Trường Đại Học Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh 4.Vũ Công Ngữ (1968), Về làm việc cọc tre đơn đất dính yếu, Tuyển tập báo cáo Hội nghị địa chất cơng trình, học đất-nền móng tồn miền bắc lần thứ 2, Ủy ban kiến thiết nhà nước, tr 141-152 5.Vũ Tất Uyên (năm), Vải lọc geotextile dùng xây dựng thủy lợi, NXB Nông Nghiệp TIẾNG ANH 1) Brinkgreve, R.B.J, Broere, W., Waterman, D (2006) PLAXIS 2D-Version 8, Material Models Manual, Plaxis BV, The Netherlands 2) Matsui, T and San, K.C (1992) Finite element stability analysis by shear strength reduction technique Soils and Foundations, Vol 32, No.1, pp.59-70 3) ICC Evaluation Service, Inc (2004) Report holder: Bamboo technologies 120 hana highway 4) USCo.Union of Survey Companies (2007) Report on Geotechnical investigation 5) USCo.Union of Survey Companies (2009) Report on Geotechnical investigation ... đưa vào tiêu chuẩn thiết kế Vì đề tài “ Xử lý đất yếu sử dụng kết hợp cọc tre vải địa kỹ thuật ” có ý nghĩa khoa học thực tiễn lớn Mục đích đề tài 12 - Nghiên cứu giải pháp xử lý đất yếu sử dụng. .. Đóng cọc tre kết hợp vải địa kỹ thuật nhằm nâng cao độ chặt đất, giảm hệ số rỗng dẫn đến nâng cao sức chịu tải đất Thực tế cho thấy giải pháp gia cố đất yếu sử dụng kết hợp cọc tre vải địa kỹ thuật. .. đưa biện pháp xử lý hợp lý Các biện pháp xử lý cụ thể gặp đất yếu: + Các biện pháp xử lý kết cấu cơng trình + Các biện pháp xử lý móng + Các biện pháp xử lý + Các biện pháp thi công để xử lý 1.4.1.Các