Nghiên cứu phương pháp tính lún cho nền đất yếu được gia cố trụ đất xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤN BẢO LONG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CHO NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤN BẢO LONG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CHO NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số chun ngành: 62580204 Phản biện độc lập 1: PGS TS Trần Tuấn Anh Phản biện độc lập 2: PGS TS Trương Quang Thành Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Phi Lân Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Thành Đạt Phản biện 3: PGS TS Lê Văn Nam NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS LÊ BÁ VINH PGS TS VÕ PHÁN LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Chữ ký Nguyễn Tấn Bảo Long i TÓM TẮT LUẬN ÁN Ngày nay, công nghệ đất trộn xi măng phổ biến mang lại hiệu cao việc xử lí đất yếu Tuy nhiên lý thuyết tính tốn độ lún cho đất yếu gia cố trụ đất xi măng chưa nhiều, đặc biệt Việt Nam Do việc nghiên cứu phương pháp phù hợp để tính lún cho đất yếu gia cố trụ đất xi măng cần thiết Hiện nay, tính lún ổn định cho đất yếu gia cố trụ đất xi măng, độ lún S1 thân khối gia cố phần lớn tính theo lý thuyết đàn hồi thơng qua định luật Hooke Khi độ lún S1 tính đơn giản, khơng xét đến ảnh hưởng sức chống cắt đất xung quanh khối gia cố Bên cạnh đó, việc tính lún theo thời gian đất yếu gia cố trụ đất xi măng gặp khơng khó khăn chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn cụ thể Do có nhiều tác giả giới đề xuất phương pháp tính lún theo nhiều cách khác cho phù hợp với thực tế Baker, Alen, Alamgir, Trong luận án này, nội dung i, tác giả nghiên cứu, đề xuất phương pháp tính lún ổn định thân khối gia cố có xét đến sức chống cắt đất xung quanh khối gia cố Nội dung ii, tác giả nghiên cứu, đề xuất phương pháp tính lún theo thời gian cho đất yếu gia cố trụ đất xi măng, có xét đến tính thấm trụ đất xi măng Sau tác giả kiểm chứng phương pháp đề xuất thí nghiệm trường Việt Nam Nhật Bản Đồng thời tác giả kiểm chứng phương pháp đề xuất phương pháp Phần tử hữu hạn Hơn nữa, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9403:2012, tính tốn độ lún S1 khối gia cố, thơng số Ec mơ đun đàn hồi vật liệu trụ Hiện giá trị mô đun đàn hồi chủ yếu lấy từ thí nghiệm nén trục có nở hơng thí nghiệm đơn giản phổ biến Tuy nhiên với cách xác định chưa phù hợp thực tế trường xung quanh trụ đất xi măng cịn có áp lực ngang đất nền, cịn thí nghiệm nén trục có nở hơng khơng có áp lực xung quanh mẫu thí nghiệm Do vậy, nguyên nhân gây khác biệt giá trị mô đun đàn hồi vật liệu trụ đất xi măng thực tế trường giá trị mô đun đàn hồi vật liệu trụ đất xi măng thu từ thí nghiệm nén trục có nở hơng Nhiều kết thí nghiệm trường cho thấy khác biệt ii đáng kể Do nội dung iii mà tác giả nghiên cứu tương quan giá trị mô đun đàn hồi vật liệu trụ từ thí nghiệm nén trục thí nghiệm nén trục iii ABSTRACT Today, Soil-cement technology has been very popular and high effectiveness in the soft-soil treatment However, theory to calculate settlement for the soft soil improved by soil cement columns is not much, specially in Vietnam Therefore, the research into the analytic method to calculate settlement for the soft soil improved by soil cement columns is very necessary Nowadays, in the settlement calculation for the soft soil improved by soil cement columns, settlement S1 of the soft soil block improved by soil cement columns is usually calculated by the basic theory of elasticity through Hooke’ law This calculation is very simple, because it ignores the shearing resistance of the soft soil Besides, the calculation settlement as function of time for the soft soil improved by soil cement columns is very difficult Therefore, many authors on the world had proposed theory to calculate settlement for the soft soil improved by soil cement columns arccording to various approachs, example Baker, Alen, Alamgir, The first matter which author have proposed in this thesis is the method to calculate final settlement, include the shearing resistance of the soft soil The second matter which author have proposed in this thesis is the method to calculate settlement as function of time for the soft soil improved by soil cement columns, include the soil cement permeability After that, the author verify the proposed analytic methods by field experiment and fine elements method Furthermore, arccording to the standard of Viet Nam TCVN 9403:2012, in the calculation settlement S1 of the soft soil block improved by soil cement columns, Ec is the elastic modulus of soil cement columns Nowadays the elastic modulus is assumed from the unconfined compression test because this test is simple and popular However that calculation is unappropriate because on site the soil cement columns bear horizontial earth pressure, while the unconfined compression test is unconfined test That is reason cause the difference between the elastic modulus of soil cement columns from triaxial test and the elastic modulus of soil cement columns from the unconfined compression test Many tests had been assumed the difference is very significant For this reason, the third matter which author have proposed in this thesis iv is the correlation between the elastic modulus of soil cement columns from triaxial test and the elastic modulus of soil cement columns from the unconfined compression test v LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, nhờ hướng dẫn, giảng dạy tận tình q thầy mơn Địa Cơ Nền Móng, tơi tích lũy nhiều kiến thức vơ q báu Trên sở đó, với tận tâm giúp đỡ PGS TS Lê Bá Vinh, PGS TS Võ Phán, động viên không ngừng nghỉ gia đình, hỗ trợ đồng nghiệp Đại học Tiền Giang, tơi hồn thành tốt luận án Xin chân thành tri ân sâu sắc đến PGS TS Lê Bá Vinh, PGS TS Võ Phán, PGS TS.Châu Ngọc Ẩn, PGS TS Nguyễn Minh Tâm, TS Lê Trọng Nghĩa, PGS TS Bùi Trường Sơn, TS Đỗ Thanh Hải, PGS TS Võ Ngọc Hà đồng nghiệp Đại học Tiền Giang Xin gửi đến cha mẹ kính u lịng biết ơn vơ hạn ln động viên, tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU biến dạng tương đối (%) ứng suất theo phương đứng (kPa) E mô đun đàn hồi (MPa) Sl độ lún thân khối gia cố (m) St độ lún sau khối gia cố (m) mvs hệ số nén thể tích đất Etb mô đun biến dạng khối gia cố (MPa) Etđ mô đun biến dạng khối gia cố (MPa) Eblock mô đun biến dạng khối gia cố (MPa) Cv hệ số cố kết theo phương đứng (m2/s) Ut độ cố kết (%) Cn hệ số cố kết theo phương ngang (m2/s) KStab hệ số thấm đất xi măng (m/s) KSoid hệ số thấm đất tự nhiên (m/s) a tỷ diện tích thay (%) as tỷ diện tích thay (%) fs lực ma sát (kN/m2) S1 độ lún thân khối gia cố H chiều sâu khối gia cố (m) q tải trọng cơng trình truyền lên khối gia cố B, L chiều rộng chiều dài khối gia cố Ec mô đun đàn hồi vật liệu trụ (Mpa) Cc sức kháng cắt vật liệu trụ (kg/cm2) Es mô đun biến dạng đất trụ Cu sức kháng cắt khơng nước đất (kg/cm2) c lực dính trung bình đất (kN/m2) Cvkgc hệ số cố kết khối gia cố (m2/ngày) a0kgc hệ số nén lún tương đối khối gia cố (m2/kN) γn trọng lượng riêng nước (kN/m3) STCVN độ lún ổn định khối gia cố tính theo tiêu chuẩn Việt Nam (m) SCTĐX độ lún ổn định khối gia cố tính theo cơng thức đề xuất (m) xi W độ ẩm (%) WL giới hạn chảy (%) WP giới hạn dẻo(%) IL độ sệt τ sức chống cắt đất (kg/cm2) P0 áp lực trung bình đỉnh trụ đất xi măng (kN/m2) P0z áp lực trung bình mũi trụ đất xi măng (kN/m2) μs hệ số ứng suất tác dụng lên đất yếu β tỷ lệ chiều dài trụ đất xi măng bề dày lớp đất yếu η tham số phụ thuộc số nén nở; M thông số tới hạn đất, M = q/p, xii A mm2 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1 kg/cm2 0.22 0.39 0.53 0.95 3.17 4.49 5.52 6.19 6.62 6.92 7.07 7.00 6.93  kg/cm2 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1-3 kg/cm2 -1.8 -1.6 -1.5 -1.1 1.2 2.5 3.5 4.2 4.6 4.9 5.1 5.0 4.9 A mm2 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1 kg/cm2 0.26 0.37 0.64 1.05 3.98 5.13 5.91 6.36 6.65 6.96 7.04 6.91 6.88  kg/cm2 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1-3 kg/cm2 -1.7 -1.6 -1.4 -0.9 2.0 3.1 3.9 4.4 4.6 5.0 5.0 4.9 4.9 120  0.000 0.003 0.005 0.008 0.010 0.013 0.015 0.018 0.020 0.023 0.025 0.028 0.030  0.000 0.003 0.005 0.008 0.010 0.013 0.015 0.018 0.020 0.023 0.025 0.028 0.030 A mm2 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1 kg/cm2 0.58 0.70 0.78 0.90 1.22 2.64 3.86 4.77 5.58 6.14 6.65 7.08 7.42 7.77 7.85 7.60 7.16  kg/cm2 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 1-3 kg/cm2 -3.4 -3.3 -3.2 -3.1 -2.8 -1.4 -0.1 0.8 1.6 2.1 2.6 3.1 3.4 3.8 3.9 3.6 3.2 A mm2 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1 kg/cm2 0.56 0.64 0.83 1.50 1.66 2.41 3.62 4.66 5.73 6.49 6.89 7.49  kg/cm2 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 1-3 kg/cm2 -3.4 -3.4 -3.2 -2.5 -2.3 -1.6 -0.4 0.7 1.7 2.5 2.9 3.5 121  0.000 0.002 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 0.022 0.025 0.027 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050  0.000 0.002 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 0.022 0.025 0.027 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 7.94 7.82 7.58 7.16 4.0 4.0 4.0 4.0 3.9 3.8 3.6 3.2 A mm2 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1884.8 1 kg/cm2 0.56 0.63 0.77 1.15 1.44 2.33 3.77 4.38 5.83 6.92 7.49 7.71 7.88 7.49 7.11 7.00  kg/cm2 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 1-3 kg/cm2 -3.4 -3.4 -3.2 -2.8 -2.6 -1.7 -0.2 0.4 1.8 2.9 3.5 3.7 3.9 3.5 3.1 3.0 A mm2 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1 kg/cm2 0.89 1.50 3.06 4.54 6.26 6.90 7.49 7.83 8.09  kg/cm2 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 1-3 kg/cm2 -5.1 -4.5 -2.9 -1.5 0.3 0.9 1.5 1.8 2.1 122 0.030 0.035 0.040 0.045  0.000 0.002 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 0.022 0.025 0.027 0.030 0.035 0.040 0.045  0.000 0.002 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 8.29 8.44 8.56 8.67 8.82 8.91 8.96 8.99 8.84 8.79 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 2.3 2.4 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.0 2.8 2.8 A mm2 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1 kg/cm2 0.88 1.28 2.18 3.80 5.12 6.31 7.27 7.94 8.13 8.32 8.46 8.69 8.81 8.88 8.95 9.05 9.00 8.83  kg/cm2 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 1-3 kg/cm2 -5.1 -4.7 -3.8 -2.2 -0.9 0.3 1.3 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.8 2.9 2.9 3.0 3.0 2.8 A mm2 1923.4 1923.4 1 kg/cm2 0.85 1.41  kg/cm2 6.0 6.0 1-3 kg/cm2 -5.1 -4.6 123 0.022 0.025 0.027 0.029 0.034 0.039 0.044 0.049 0.054 0.059  0.000 0.002 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 0.022 0.025 0.027 0.029 0.034 0.039 0.044 0.049 0.054  0.000 0.002 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 2.38 3.97 5.18 6.63 7.39 8.01 8.09 8.45 8.48 8.62 8.69 8.87 9.02 9.06 8.94 8.52 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 -3.6 -2.0 -0.8 0.6 1.4 2.0 2.1 2.4 2.5 2.6 2.7 2.9 3.0 3.1 2.9 2.5 A mm2 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1 kg/cm2 0.89 1.03 1.06 1.26 2.36 3.50 4.35 5.27 6.05 6.65 7.10 7.37 7.58 7.73 7.75 7.76  kg/cm2 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 1-3 kg/cm2 -6.1 -6.0 -5.9 -5.7 -4.6 -3.5 -2.6 -1.7 -1.0 -0.3 0.1 0.4 0.6 0.7 0.8 0.8 124 0.005 0.007 0.010 0.012 0.015 0.017 0.020 0.022 0.025 0.027 0.029 0.034 0.039 0.044 0.049 0.054  0.000 0.003 0.005 0.008 0.010 0.013 0.015 0.018 0.020 0.023 0.026 0.028 0.031 0.036 0.041 0.046 1923.4 1923.4 7.69 7.34 7.0 7.0 0.7 0.3 A mm2 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1923.4 1 kg/cm2 0.86 1.25 1.39 1.85 2.51 3.66 4.29 5.83 5.96 6.78 7.29 7.39 7.66 7.71 7.79 7.80 7.27 6.97  kg/cm2 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 1-3 kg/cm2 -6.1 -5.7 -5.6 -5.1 -4.5 -3.3 -2.7 -1.2 -1.0 -0.2 0.3 0.4 0.7 0.7 0.8 0.8 0.3 0.0 Hình E.08 Quan hệ ứng suất, biến dạng 125 0.051 0.056  0.000 0.003 0.005 0.008 0.010 0.013 0.015 0.018 0.020 0.023 0.026 0.028 0.031 0.036 0.041 0.046 0.051 0.056 Hình E.09 Quan hệ ứng suất, biến dạng với trƣờng hợp σ3 = 150 kN/m2 Hình E.10 Quan hệ ứng suất, biến dạng với trƣờng hợp σ3 = 200 kN/m2 Hình E.11 Quan hệ ứng suất, biến dạng với trƣờng hợp σ3 = 400 kN/m2 126 Hình E.11 Quan hệ ứng suất, biến dạng với trƣờng hợp σ3 = 600 kN/m2 PHỤ LỤC F SỐ LIỆU TÍNH LÚN THEO THỜI GIAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Bảng F.01 Số liệu tính tốn lún theo thời gian mục 4.2.3 Point 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Step 1 3 6 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Time [day] 0,00E+00 0,000E+00 1,50E+01 3,00E+01 3,00E+01 3,68E+01 5,03E+01 7,50E+01 7,50E+01 7,56E+01 7,68E+01 7,91E+01 8,14E+01 8,61E+01 9,08E+01 9,55E+01 1,05E+02 1,14E+02 1,33E+02 1,35E+02 1,35E+02 1,35E+02 1,36E+02 1,36E+02 1,36E+02 1,36E+02 127 |U| [m] 0,00E+00 0,00E+00 1,60E-03 3,20E-03 3,20E-03 3,23E-03 3,26E-03 3,25E-03 3,25E-03 4,06E-03 5,67E-03 8,89E-03 1,21E-02 1,86E-02 2,51E-02 3,16E-02 4,46E-02 5,76E-02 8,36E-02 8,64E-02 9,09E-02 9,31E-02 9,40E-02 9,55E-02 9,68E-02 9,90E-02 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 1,37E+02 1,37E+02 1,38E+02 1,39E+02 1,40E+02 1,40E+02 1,41E+02 1,43E+02 1,45E+02 1,47E+02 1,48E+02 1,52E+02 1,55E+02 1,59E+02 1,62E+02 1,69E+02 1,76E+02 1,90E+02 2,05E+02 2,19E+02 2,47E+02 2,75E+02 2,89E+02 3,17E+02 3,45E+02 3,73E+02 4,30E+02 5,42E+02 6,54E+02 7,67E+02 8,79E+02 9,92E+02 1,10E+03 1,22E+03 1,44E+03 1,67E+03 1,01E-01 1,02E-01 1,04E-01 1,06E-01 1,08E-01 1,10E-01 1,11E-01 1,14E-01 1,16E-01 1,18E-01 1,20E-01 1,23E-01 1,25E-01 1,27E-01 1,29E-01 1,32E-01 1,35E-01 1,40E-01 1,43E-01 1,47E-01 1,52E-01 1,57E-01 1,59E-01 1,63E-01 1,67E-01 1,70E-01 1,75E-01 1,83E-01 1,89E-01 1,94E-01 1,97E-01 2,00E-01 2,02E-01 2,04E-01 2,06E-01 2,08E-01 Bảng F.02 Số liệu tính tốn lún theo thời gian mặt đáy khối gia cố (A) Point Step Time [day] |U| [m] |U| [mm] 0 0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 0.00 128 5.00E-01 -3.08E-03 3.08 1.00E+00 -6.21E-03 6.21 1.76E+00 -1.14E-02 11.45 3.29E+00 -1.34E-02 13.44 6.35E+00 -1.43E-02 14.35 9.40E+00 -1.46E-02 14.61 8 3.00E+01 -1.46E-02 14.61 (B) Point Step Time [day] |U| [m] |U| [mm] 0 0.00E+00 0.00E+00 0.00 1 0.00E+00 0.00E+00 0.00 5.00E-01 -7.85E-04 7.50 1.00E+00 -1.58E-03 9.00 1.76E+00 -1.85E-03 9.50 3.29E+00 -1.86E-03 10.00 6.35E+00 -1.87E-03 11.10 9.40E+00 -1.88E-03 11.20 8 3.00E+01 -1.88E-03 11.70 Bảng F.03 Số liệu tính tốn chuyển vị đỉnh trụ EC (kN/m2) ES (kN/m2) νC 4.104 2,82 A3 46 0,5 104 De (m) βc 0,3 B3 1,1.10-3 0,3 A1 3,79 177 νS 0,495 B1 0,83 γC (kN/m3) γS (kN/m3) 15,9 C1 0,049 15,8 M 0,149 σzsoil (kN/m2) σzcol (kN/m2) σrbound (kN/m2) εzsoil (%) 129 177 3,84 3,23 σC (kN/m2) σS (kN/m2) r (m) rcol (m) 177 C3 -1,8.102 177 C4 -9,3.103 1,41 A2 -1,4.10-5 0,3 B2 1,8.10-5 εzcol (%) uzsoil (mm) uzcol (mm) 0,44 47,34 5,26 Bảng F.04 Số liệu tính tốn chuyển vị trụ đất theo độ sâu z (m) uzcol (mm) uzsoil (mm) 5,26 47,34 2,79 23,71 1,28 10,75 0,684 6,15 0,532 4,68 0,37 3,29 0,28 2,52 130 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU xi DANH MỤC HÌNH ẢNH xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU xvii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Phƣơng pháp nghiên cứu Tính khoa học thực tiễn nghiên cứu Điểm luận án Cấu trúc luận án Phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH LÚN CHO NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG 1.1 Tổng quan việc xác định lún ổn định thân khối gia cố 1.1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam, Thụy Điển 1.1.2 Tiêu chuẩn Trung Quốc số nƣớc Châu Âu 1.1.3 Phƣơng pháp John P.Carter (2011) 1.1.4 Phƣơng pháp Alen Baker (2010) 1.1.5 Phƣơng pháp Mikio Kubo 10 1.1.6 Phƣơng pháp Asaoka Error! Bookmark not defined 1.1.7 Một số phƣơng pháp khác 11 1.2 Tổng quan việc xác định độ lún theo thời gian gia cố 13 1.2.1 Phƣơng pháp Thụy Điển 13 1.2.2 Một số nghiên cứu khác 14 1.3 Tổng quan Mô đun đàn hồi đất xi măng 15 1.3.1 Nghiên cứu Terashi 15 1.3.2 Nghiên cứu Kobayashi 16 131 1.3.3 Nghiên cứu Baker 16 1.3.4 Nghiên cứu M.D.Bolton 16 1.3.5 Nghiên cứu GS.TS Nguyễn Trƣờng Tiến 16 1.4 Tổng quan thí nghiệm xác định độ lún đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng 17 1.4.1 Mơ hình thí nghiệm Islam Hashim(2010) 17 1.4.2 Mơ hình thí nghiệm John P Carter Jinchun Chai (2011) 18 1.4.3 Mơ hình thí nghiệm Baker (1999) 18 1.4.4 Mơ hình thí nghiệm Alen (2005) 19 1.4.5 Mơ hình thí nghiệm GS TS Nguyễn Trƣờng Tiến 19 1.5 Kết luận chƣơng 20 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH LÚN CHO NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG 22 2.1 Phƣơng pháp tính lún ổn định đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng 22 2.1.1 Các phƣơng pháp 22 2.1.2 Phƣơng pháp đề xuất 22 2.2 Phƣơng pháp tính lún theo thời gian đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng 25 2.2.1 Các phƣơng pháp 25 2.2.2 Phƣơng pháp đề xuất 26 2.3 Phƣơng pháp tính toán biến dạng theo độ sâu trụ đất xung quanh trụ đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng 28 2.4 Kết luận chƣơng 34 CHƢƠNG THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ HIỆN TRƢỜNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ LÚN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN CỦA NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG 35 3.1 Các thí nghiệm phịng xác định đặc trƣng biến dạng tính thấm đất xi măng 35 3.1.1 Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi đất xi măng 35 132 3.1.1.1 Thí nghiệm nén đơn xác định mơ đun đàn hồi đất xi măng 35 3.1.1.2 Thí nghiệm nén trục xác định mô đun đàn hồi đất trộn xi măng 36 3.1.2 Thí nghiệm xác định tính thấm đất xi măng 39 3.1.2.1 Các loại thí nghiệm tính thấm đất xi măng 39 3.1.2.2 Kết thí nghiệm tính thấm đất xi măng 45 3.2 Thí nghiệm trƣờng xác định độ lún đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng 47 3.2.1 Địa điểm thí nghiệm 47 3.2.2 Chế tạo thiết bị thí nghiệm 48 3.2.3 Mô hình thí nghiệm 50 3.2.4 Trình tự thí nghiệm 51 3.2.5 Kết thí nghiệm 55 3.2.6 Kiểm chứng kết quan trắc trƣờng tác giả phƣơng pháp phần tử hữu hạn 57 3.3 Kết luận chƣơng 60 CHƢƠNG KIỂM CHỨNG CÁC CÔNG THỨC ĐỀ XUẤT BẰNG CÁC THÍ NGHIỆM HIỆN TRƢỜNG VÀ PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 61 4.1 Lún ổn định khối gia cố trụ đất xi măng 61 4.1.1 So sánh kết từ công thức đề xuất với kết quan trắc trƣờng tác giả (trong mục 3.2) kết từ phƣơng pháp phần tử hữu hạn 61 4.1.2 Phân tích, so sánh kết từ cơng thức đề xuất với kết quan trắc trƣờng Jinchun Chai 64 4.2 Độ lún theo thời gian gia cố trụ đất xi măng 67 4.2.1 So sánh kết từ phƣơng pháp giải tích đề xuất kết quan trắc trƣờng tác giả 68 4.2.2 So sánh kết từ phƣơng pháp giải tích đề xuất kết quan trắc trƣờng Jinchun Chai (Mơ hình thí nghiệm 2) 71 4.2.2.1 Mô hình (nhƣ Mục 4.1.2) 71 133 4.2.2.2 Mơ hình 73 4.2.3 So sánh kết từ phƣơng pháp giải tích đề xuất kết từ phƣơng pháp phần tử hữu hạn 75 4.2.4 Phân tích, so sánh áp lực nƣớc lỗ rỗng độ lún tự nhiên gia cố phƣơng pháp phần tử hữu hạn 76 4.2.4.1 Trƣờng hợp vải địa đầu trụ đất xi măng 79 4.2.4.2 Trƣờng hợp có vải địa đầu trụ đất xi măng 83 4.3 Biến dạng trụ đất xung quanh theo độ sâu đất 90 4.4 Kết luận chƣơng 93 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 94 Kết luận 94 Kiến nghị 95 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC A HỒ SƠ KIỂM ĐỊNH THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 101 PHỤ LỤC B KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÍ VÀ CƢỜNG ĐỘ CỦA ĐẤT VÀ ĐẤT XI MĂNG 103 PHỤ LỤC D KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN ĐƠNTRÊN MẪU ĐẤT XI MĂNG 107 PHỤ LỤC E KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TRỤC TRÊN MẪU ĐẤT XI MĂNG VỚI CÁC CẤP ÁP LỰC BUỒNG KHÁC NHAU 111 PHỤ LỤC F SỐ LIỆU TÍNH LÚN THEO THỜI GIAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 127 134 ... QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH LÚN CHO NỀN ĐẤT YẾU ĐƢỢC GIA CỐ TRỤ ĐẤT XI MĂNG Cho đến có nhiều nghiên cứu độ lún đất yếu gia cố trụ đất xi măng tác giả chủ yếu tính lún theo phƣơng pháp truyền thống... pháp tính lún theo thời gian cho đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng Khi tính tốn độ lún đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng, thông số quan trọng phƣơng pháp mô đun đàn hồi vật liệu trụ đất xi. .. xuất phƣơng pháp giải tích tính độ lún theo thời gian đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng, có xét đến tính thấm trụ đất xi măng  Khi tính tốn độ lún đất yếu đƣợc gia cố trụ đất xi măng, thông