Đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THÀNH PHÚ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH ĐIỆN CPTu Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƢỜNG SƠN Cán chấm nhận xét 1: PGS TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 2: PGS TS HUỲNH NGỌC SANG Luận văn thạc sĩ bảo vệ trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 01năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ PGS TS VÕ PHÁN PGS TS HUỲNH NGỌC SANG 4.TS BÙI TRƢỜNG SƠN TS TRẦN TUẤN ANH Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THÀNH PHÚ MSHV: 11090321 Ngày, tháng, năm sinh: 04-10-1972 Nơi sinh: TIỀN GIANG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.58.60 1.TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH ĐIỆN CPTu NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: -Tổng quan phương pháp đánh giá kết nghiên cứu khả chịu tải cọc từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh -Các kết nghiên cứu ảnh hưởng việc hạ cọc phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo thời gian -Tính tốn khả chịu tải cọc theo thời gian, so sánh với kết thực tế -Kết luận, kiến nghị hướng nghiên cứu NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02-07-2012 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30-11-2012 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS BÙI TRƢỜNG SƠN Tp HCM, ngày tháng năm 2012 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS Bùi Trƣờng Sơn CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Võ Phán TRƢỞNG KHOA KTXD LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Bùi Trƣờng Sơn, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy mơn Địa Cơ Nền Móng, người truyền cho kiến thức quý giá trình học tập trường Xin gửi lời cảm ơn đến học viên lớp Địa Kỹ thuật Xây dựng khóa 2011, người bạn đồng hành giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình động viên tạo điều kiện tốt cho vật chất lẫn tinh thần thời gian học tập trường Do hạn chế số liệu thời gian thực hiện, chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến từ quý thầy cô, đồng nghiệp bạn bè để luận văn thêm hồn thiện có ý nghĩa thực tiễn Trân trọng! Học viên Nguyễn Thành Phú TÓM TẮT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH ĐIỆN CPTu Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, đặc biệt CPTu, mô gần làm việc cọc đất Trong thực tế, tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thay đổi trạng thái ứng suất đất xung quanh cọc sau thi công nên sức chịu tải cọc thay đổi theo thời gian Trên sở lý thuyết cố kết thấm đối xứng trục có xét đến nén chặt đất xung quanh cọc tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng kết hợp với kết thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu, đánh giá khả chịu tải cọc theo thời gian Kết nghiên cứu tài liệu tham khảo cho việc kiểm tra khả chịu tải cọc sau thi công ABSTRACT PILE BEARING CAPACITY EVALUATION BY TIME BASED ON THE RESULTS OF THE PIEZOCONE TEST The cone penetration testing (CPT) particularly with the piezocone test (CPTu), simulate the behavion of pile in the ground approximately In fact, because of the dissipation of excess pore pressure and the change of stress state of soils surrounding the pile after pile installation, the pile bearing capacity will be changed by time Based on theory of axisymmetric consolidation depending on the wedged subsoil of pile and the dissipation of excess pore preesure combined with the results of the Piezocone test data, evaluated the bearing capacity of pile by time The research results can become reference materials for checking the pile bearing capacity after contruction MỤC LỤC MỞ ĐẦU 01 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH 03 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh 03 1.2 Các thơng số thí nghiệm xun CPT xuyên điện CPTu 04 1.3 Cơ sở tính tốn khả chịu tải cọc 11 1.4 Các phương pháp tính tốn khả chịu tải cọc từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh 13 1.4.1 Phương pháp Schmertmann Nottingham (1978, 1975) 13 1.4.2 Phương pháp De Ruiter Beringen (1979) 17 1.4.3 Phương pháp Bustamante Gianselli (LCPC) (1982) 20 1.4.4 Phương pháp Meyerhof (1983) 24 1.4.5 Phương pháp Tumay Fakhroo (1982) 26 1.4.6 Phương pháp Aoki De Alencar (1975) 27 1.4.7 Phương pháp Price Wardle (1982) 28 1.4.8 Phương pháp Philipponnat (1980) 29 1.4.9 Phương pháp Penpile (1978) 31 1.4.10 Phương pháp Alsamman (1995) 31 1.4.11 Phương pháp tính tốn theo TCVN 205-1998 32 1.4.12 Phương pháp Eslami Fellenius (1997) 36 1.5 Các nghiên cứu đánh giá khả chịu tải cọc gia tăng chúng theo thời gian 40 1.5.1 Các nghiên cứu khả chịu tải cọc từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh 40 1.5.2 Cơ chế thay đổi khả chịu tải cọc theo thời gian 45 1.6 Kết luận chương 54 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC HẠ CỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN 56 2.1 Các kết nghiên cứu ảnh hưởng việc hạ cọc 56 2.1.1 Ảnh hưởng việc hạ cọc đất dính 56 2.1.2 Ảnh hưởng việc hạ cọc đất rời 64 2.1.3 Sức chịu tải cọc theo thời gian 66 2.2 Phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo thời gian 68 2.2.1 Lời giải toán cố kết đối xứng trục 68 2.2.1.1 Các điều kiện ban đầu phương trình 68 2.2.1.2 Lời giải toán 73 2.2.1.3 Xác định phân bố áp lực nước lỗ rỗng ban đầu 79 2.2.2 Phương pháp tính tốn vùng nén chặt đất xung quanh cọc 84 2.2.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn thay đổi sức chịu tải cọc theo thời gian 88 2.2.4 Khả chịu tải cọc xác định trực kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu 90 2.2.5 Khả chịu tải cọc xét đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng 91 2.2.6 Xác định khả chịu tải cọc từ thí nghiệm thử động biến dạng lớn PDA 92 2.2.6.1 Sơ lược phương pháp thử động biến dạng lớn PDA 92 2.2.6.2 Mục đích thí nghiệm PDA 93 2.2.6.3 Ưu điểm thí nghiệm PDA 94 2.2.6.4 Khuyết điểm thí nghiệm PDA 94 2.3 Nhận xét chương 95 CHƯƠNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN 96 3.1 Trình tự tính tốn khả chịu tải cọc theo thời gian 97 3.1.1 Tính tốn sức chịu tải ngắn hạn cọc 97 3.1 2.Tính tốn sức chịu tải lâu dài cọc 98 3.1.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo thời gian 98 3.2 Tính tốn khả chịu tải cọc cho cơng trình thực tế so sánh kết tính tốn với kết thử PDA 101 3.2.1 Tính tốn khả chịu tải cọc cơng trình cầu Cá Trê Lớn 101 3.2.1.1 Tính tốn sức chịu tải ngắn hạn cọc 106 3.2.1.2 Tính tốn sức chịu tải lâu dài cọc 109 3.2.1.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo thời gian 112 3.2.1.4 So sánh kết tính tốn khả chịu tải cọc kết thí nghiệm PDA 116 3.2.2 Tính tốn khả chịu tải cọc cơng trình Nhà Máy Điện Cà Mau 117 3.2.2.1 Tính tốn sức chịu tải ngắn hạn cọc 124 3.2.2.2 Tính tốn sức chịu tải lâu dài cọc 129 3.2.2.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo thời gian 133 3.2.2.4 So sánh kết tính tốn khả chịu tải cọc kết thí nghiệm PDA 138 3.3 Kết luận chương 139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 PHỤ LỤC A: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CPTu PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN PHỤ LỤC C: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PDA LÝ LỊCH HỌC VIÊN -1- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong thực tế xây dựng, móng cọc thường sử dụng rộng rãi cho cơng trình khu vực có lớp đất yếu gần bề mặt hay cơng trình có tải trọng lớn Trong q trình thi cơng cọc, đất xung quanh cọc mũi bị nén ép Đối với đất loại sét, nén ép nên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư hình thành đất Theo thời gian, tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư diễn đồng thời với gia tăng ứng suất hữu hiệu tác dụng lên cọc, đặc biệt điều kiện đất đất loại sét Nhiều kết nghiên cứu ghi nhận thực tế khả chịu tải cọc đất yếu có xu hướng gia tăng theo thời gian Việc đánh giá khả chịu tải cọc thường thực sở sử dụng đặc trưng lý từ kết thí nghiệm phịng trường Trong đó, thí nghiệm xun tĩnh mơ gần q trình thi cơng cọc phương pháp đóng hay ép Tuy nhiên, khả chịu tải thường tính tốn chấp nhận giá trị không đổi theo hầu hết phương pháp tính Để phân tích đánh giá khả chịu tải cọc thời điểm sau thi công, chọn lựa đề tài “Đánh giá khả chịu tải cọc theo thời gian từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu” Mục tiêu đề tài: Thí nghiệm xuyên tĩnh điện (CPTu) cho kết đáng tin cậy kiểm soát sức kháng xuyên loại trừ sai số ma sát cần xuyên đất xung quanh Trong trình xuyên, giá trị áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ghi nhận để hiệu chỉnh kết sức kháng xun Ngồi ra, thiết bị thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu cho phép ghi nhận tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư theo thời gian Ở đây, xét đến hình thành tiêu tán hoàn toàn áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, đánh giá khả chịu tải theo thời gian cọc sở sử dụng kết thí nghiệm xun tĩnh Q trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng (chủ yếu theo phương ngang) làm gia tăng ứng suất hữu hiệu tác động lên cọc Trên sở toán cố kết thấm, khả chịu tải cọc thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào giá trị khả chịu tải ngắn hạn, lâu dài mức độ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư đất xung quanh Giá trị khả chịu tải cọc thời điểm sau thi cơng tính tốn phân tích - 131 - 15,20 0,467 0,017 0,129 0,493 0,016 0,363 0,79 0,99 15,40 0,486 0,017 0,131 0,512 0,016 0,381 0,78 0,99 15,60 0,504 0,018 0,133 0,531 0,017 0,397 0,83 1,05 15,80 0,504 0,016 0,135 0,531 0,015 0,396 0,73 0,92 Bùn sét 16,00 0,486 0,017 0,137 0,513 0,016 0,376 0,78 0,98 (CH) 16,20 0,486 0,016 0,139 0,514 0,015 0,375 0,73 0,92 (2) 16,40 0,504 0,017 0,141 0,532 0,016 0,391 0,78 0,98 16,60 0,504 0,016 0,143 0,533 0,015 0,389 0,73 0,91 16,80 0,523 0,019 0,145 0,552 0,018 0,407 0,88 1,10 17,00 1,924 0,017 0,147 1,953 0,016 1,806 0,78 0,98 17,20 1,644 0,085 0,000 1,644 0,085 1,644 4,25 5,34 17,40 1,439 0,111 0,000 1,439 0,111 1,439 5,55 6,97 17,60 0,915 0,009 0,000 0,915 0,009 0,915 0,45 0,57 17,80 1,569 0,104 0,000 1,569 0,104 1,569 5,20 6,53 18,00 1,738 0,078 0,000 1,738 0,078 1,738 3,90 4,90 18,20 1,924 0,089 0,000 1,924 0,089 1,924 4,45 5,59 18,40 2,223 0,101 0,000 2,223 0,101 2,223 5,05 6,34 18,60 2,036 0,117 0,000 2,036 0,117 2,036 5,85 7,35 18,80 2,223 0,110 0,000 2,223 0,110 2,223 5,50 6,91 19,00 2,279 0,110 0,000 2,279 0,110 2,279 5,50 6,91 Lớp 2a 19,20 2,447 0,115 0,000 2,447 0,115 2,447 5,75 7,22 Sét 19,40 2,391 0,117 0,000 2,391 0,117 2,391 5,85 7,35 (CH) 19,60 1,177 0,002 0,000 1,177 0,002 1,177 0,10 0,13 (3) 19,80 2,541 0,099 0,000 2,541 0,099 2,541 4,95 6,22 20,00 2,616 0,092 0,000 2,616 0,092 2,616 4,60 5,78 20,20 2,597 0,098 0,000 2,597 0,098 2,597 4,90 6,15 20,40 2,597 0,104 0,000 2,597 0,104 2,597 5,20 6,53 20,60 2,728 0,052 0,000 2,728 0,052 2,728 2,60 3,27 20,80 2,858 0,100 0,000 2,858 0,100 2,858 5,00 6,28 21,00 6,651 0,129 0,000 6,651 0,129 6,651 6,45 8,10 21,20 2,877 0,110 0,000 2,877 0,110 2,877 5,50 6,91 21,40 3,811 0,159 0,000 3,811 0,159 3,811 7,95 9,99 21,60 1,513 0,096 0,000 1,513 0,096 1,513 4,80 6,03 21,80 2,653 0,093 0,000 2,653 0,093 2,653 4,65 5,84 22,00 2,410 0,077 0,000 2,410 0,077 2,410 3,85 4,84 22,20 2,111 0,072 0,000 2,111 0,072 2,111 3,60 4,52 22,40 14,087 0,122 0,000 14,087 0,122 14,087 6,10 7,66 22,60 3,270 0,192 0,000 3,270 0,192 3,270 9,60 12,06 22,80 3,064 0,109 0,000 3,064 0,109 3,064 5,45 6,85 Lớp 2b 23,00 5,157 0,145 0,000 5,157 0,145 5,157 7,25 9,11 Sét pha 23,20 7,286 0,217 0,000 7,286 0,217 7,286 10,85 13,63 (CL) 23,40 3,307 0,197 0,000 3,307 0,197 3,307 9,85 12,37 (4) 23,60 2,915 0,161 0,000 2,915 0,161 2,915 8,05 10,11 - 132 - 23,80 2,522 0,146 0,000 2,522 0,146 2,522 7,30 9,17 24,00 1,943 0,060 0,000 1,943 0,060 1,943 3,00 3,77 24,20 2,373 0,073 0,000 2,373 0,073 2,373 3,65 4,58 24,40 2,858 0,079 0,000 2,858 0,079 2,858 3,95 4,96 24,60 1,719 0,119 0,000 1,719 0,119 1,719 5,95 7,47 24,80 2,765 0,092 0,000 2,765 0,092 2,765 4,60 5,78 25,00 2,261 0,073 0,000 2,261 0,073 2,261 3,65 4,58 25,20 2,952 0,136 0,000 2,952 0,136 2,952 6,80 8,54 25,40 2,317 0,065 0,000 2,317 0,065 2,317 3,25 4,08 25,60 2,616 0,014 0,000 2,616 0,014 2,616 0,70 0,88 Lớp 2b 25,80 3,251 0,092 0,000 3,251 0,092 3,251 4,60 5,78 Sét pha 26,00 3,027 0,098 0,000 3,027 0,098 3,027 4,90 6,15 (CL) 26,20 1,943 0,071 0,000 1,943 0,071 1,943 3,55 4,46 (4) 26,40 2,074 0,055 0,000 2,074 0,055 2,074 2,75 3,45 26,60 0,972 0,084 0,000 0,972 0,084 0,972 4,20 5,28 26,80 1,887 0,047 0,000 1,887 0,047 1,887 2,35 2,95 27,00 2,653 0,070 0,000 2,653 0,070 2,653 3,50 4,40 27,20 2,410 0,061 0,000 2,410 0,061 2,410 3,05 3,83 27,40 2,223 0,097 0,000 2,223 0,097 2,223 4,85 6,09 27,60 2,560 0,030 0,000 2,560 0,030 2,560 1,50 1,88 27,80 1,924 0,047 0,000 1,924 0,047 1,924 2,35 2,95 28,00 2,261 0,046 0,000 2,261 0,046 2,261 2,30 2,89 28,20 2,821 0,074 0,000 2,821 0,074 2,821 3,70 4,65 28,40 1,850 0,046 0,000 1,850 0,046 28,60 0,972 0,047 0,000 0,972 0,047 1,850 0,972 2,30 2,35 2,89 2,95 28,80 1,831 0,053 0,000 1,831 0,053 1,831 29,00 1,756 0,046 0,000 1,756 0,046 1,756 29,20 2,242 0,065 0,000 2,242 0,065 2,242 29,40 1,831 0,071 0,000 1,831 0,071 1,831 29,60 1,345 0,047 0,000 1,345 0,047 1,345 29,80 1,812 0,047 0,000 1,812 0,047 1,812 30,00 1,794 0,044 0,000 1,794 0,044 1,794 30,20 2,036 0,045 0,000 2,036 0,045 2,036 30,40 1,794 0,044 0,000 1,794 0,044 1,794 30,60 1,308 0,069 0,000 1,308 0,069 1,308 30,80 1,850 0,049 0,000 1,850 0,049 1,850 31,00 2,821 0,047 0,000 2,821 0,047 2,821 31,20 3,176 0,064 0,000 3,176 0,064 3,176 31,40 4,745 0,098 0,000 4,745 0,098 4,745 31,60 2,802 0,130 0,000 2,802 0,130 2,802 31,80 3,270 0,070 0,000 3,270 0,070 3,270 mũi cọc Sức kháng bên lớp cát san lấp: QSc = 128,24kN - 133 - Sức kháng bên lớp 1: QS1 = 198,73kN Sức kháng bên lớp 2a: QS = 670,89kN Sức kháng bên lớp 2b: QS = 763,77kN Tổng sức kháng bên : Q S = 1761,64kN (Lưu ý: Ở thể số liệu tính tốn với khoảng cách 20cm Tuy nhiên, phép tính thực tế cách đoạn 5cm) Sức kháng mũi: q q Q  q A  C E1 E2 A p p p t p Trong đó: q E1 , q E2 - giá trị trung bình sức kháng mũi có hiệu vùng ảnh hưởng mũi xuyên (từ mũi xuyên trở lên 8D từ mũi xuyên trở xuống 4D); q E1 = 2248,67kN/m2 q E2 = 2216,69kN/m2 Ct  - hệ số hiệu chỉnh sức kháng mũi, phụ thuộc vào kính thước cọc; 3D Ct = 0,833; A - diện tích mũi cọc: A = 0,126m2 p p Suy ra: Qp = 233,69kN Sức chịu tải cực hạn: Pu   QS  Qp = 1761,64 + 233,69 = 1995 (kN) Như sức chịu tải lâu dài cọc tính tốn Pu∞ = 1995kN 3.2.2.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo thời gian Khả chịu tải ngắn hạn cọc tính tốn cho cọc đơn Trong điều kiện thực tế cơng trình nêu, cọc thi cơng theo nhóm Dữ kiện cọc nhóm cọc nêu bảng 3.11 3.14 - 134 - Bảng 3.14 Thơng số nhóm cọc Kí STT Tên 10 11 Đường kính cọc Số lượng cọc nhóm cọc Số hàng cọc Số lần đường kính Bán kính vùng ảnh hưởng nhóm cọc Diện tích nhóm cọc Diện tích vùng ảnh hưởng lớp nhóm cọc Diện tích vùng ảnh hưởng lớp 2a nhóm cọc Diện tích vùng ảnh hưởng lớp 2b nhóm cọc SCT ngắn hạn cọc tính theo kết CPTu SCT lâu dài cọc tính theo kết CPTu hiệu Đơn vị Giá trị m Cọc Hàng lần m m2 m2 m2 m2 kN kN 0,4 0,90 0,50 7,07 5,31 5,31 1846 1995 ncọc mcọc n ro A A01 A02 A03 Pu0 Pu∞ Bảng 3.15 Các số Kí hiệu STT Tên Đơn vị w  Giá trị Dung trọng nước kN/m 10 Hằng số hòa tan Henry 0,02  2 Áp lực khí kN/m 100 Patm Hệ số cố kết đất chọn lựa với giá trị trung bình cho lớp đất thể bảng 3.16 Bảng 3.16 Hệ số cố kết có xét đến tính nén ép nước lỗ rỗng STT h (m) 8,5 19,5 25,0 Po (kN/m2 ) 185 295 350 Kw (kN/m2 ) 9375 17915 21255 Ksk (kN/m2 ) 625 10000 10000 βwo C'v 0,96 0,79 0,82 (cm /ng đêm) 20 458 476 Bảng 3.17 Hệ số rỗng đất bị nén chặt STT eo 1,927 0,922 0,861 (1 + eo) 2,927 1,922 1,861 Aoi 7,07 5,31 5,31 ∆Ai 0,50 0,50 0,50 emin 1,719 0,740 0,685 - 135 - Bảng 3.18 Xác định vùng nén chặt STT I 0,008 0,017 0.018 L (cm) 124 94 94 ro (cm) 90 90 90 R = ro + L (cm) 214 184 184 k = R/ro 2,4 2,0 2,0 Xem lực kháng ma sát ngắn hạn đất cọc lớp đất san lấp, lớp 1, lớp 2a lớp 2b Qs01, Qs02, Qso3, Qso4; Xem lực kháng ma sát lâu dài đất cọc lớp đất san lấp, lớp 1, lớp 2a lớp 2b Qs∞c , QS∞1, QS∞2, QS∞3; Xem lực kháng mũi ngắn hạn cọc lớp đất 2b Qpo; Xem lực kháng mũi lâu dài cọc lớp đất 2b Qp∞; Khả chịu tải cọc thời điểm t theo công thức (3.8) là: n Put  Puo   [(Qsi  Qsoi ).U ti  (Qp  Qpo ).U tn ] i 1 Trong đó: n - số lớp đất; Uti - mức độ cố kết lớp đất thứ i ; n Puo   Qsoi  Qpo i 1 Kết tính tốn thể bảng 3.19 biểu đồ hình 3.14 Bảng 3.19 Sức chịu tải cọc theo thời gian STT t (ngày) 15 20 30 40 50 Lớp 0,012 0,017 0,037 0,049 0,074 0,099 0,123 Ft Lớp 2a 0,276 0,386 0,828 1,104 1,656 2,207 2,759 Lớp 2b 0,000 0,286 0,401 0,859 1,146 1,719 2,291 2,864 Lớp 0,000 0,007 0,010 0,022 0,030 0,045 0,064 0,085 Ut Lớp 2a 0,000 0,512 0,752 0,916 1,000 1,000 1,000 1,000 Lớp 2b 0,000 0,547 0,758 0,923 1,000 1,000 1,000 1,000 Put (KN) Theo t.gian 1846 1909 1935 1954 1964 1964 1965 1965 - 136 - 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 220 260 300 350 400 500 600 700 800 892 0,148 0,173 0,198 0,222 0,247 0,272 0,296 0,321 0,346 0,370 0,395 0,420 0,444 0,543 0,642 0,741 0,864 0,988 1,235 1,481 1,728 1,975 2,202 3,311 3,863 4,415 4,967 5,519 6,070 6,622 7,174 7,726 8,278 8,830 9,381 9,933 12,141 14,348 16,556 19,315 22,074 27,593 33,111 38,630 44,148 49,225 3,437 4,010 4,583 5,156 5,728 6,301 6,874 7,447 8,020 8,593 9,165 9,738 10,311 12,602 14,894 17,185 20,049 22,914 28,642 34,370 40,099 45,827 51,097 0,107 0,131 0,155 0,179 0,204 0,228 0,253 0,276 0,300 0,323 0,345 0,367 0,389 0,450 0,534 0,597 0,661 0,716 0,801 0,858 0,899 0,926 0,950 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1966 1967 1968 1968 1969 1970 1971 1972 1972 1973 1974 1975 1975 1977 1980 1982 1984 1986 1989 1991 1992 1993 1994 SỨC CHỊU TẢI THEO THỜI GIAN CỦA CỌC Put (kN) 2050 2000 1950 1900 1850 1800 1750 1700 1650 1600 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 t (ngày) Hình 3.14 Quan hệ sức chịu tải thời gian - 137 - Từ kết tính tốn thể biểu đồ sức chịu tải thời gian thấy sức chịu tải cọc tăng lên nhanh khoảng thời gian vừa thi công xong 20 ngày Khả chịu tải cọc tăng nhanh thời gian cố kết lớp đất tốt ngắn sức kháng đất nhanh đạt giá trị lớn lớp đất Hình 3.15, hình 3.16 hình 3.17 thể độ cố kết Ut thời gian lớp đất lớp đất 2a lớp đất 2b Quan hệ Ut - t (Lớp 1) 10 100 0% 1000 t (ngày) 20% 40% 60% 80% 100% Ut (%) Hình 3.15 Quan hệ độ cố kết thời gian lớp đất số Quan hệ Ut - t (Lớp 2a) 10 0% 100 1000 t (ngày) 20% 40% 60% 80% 100% Ut (%) Hình 3.16 Quan hệ độ cố kết thời gian lớp đất số 2a - 138 - Quan hệ Ut - t (Lớp 2b) 10 100 1000 t (ngày) 0% 20% 40% 60% 80% 100% Ut (%) Hình 3.17 Quan hệ độ cố kết thời gian lớp đất số 2b Quá trình cố kết lớp đất yếu diễn chậm Theo kết tính toán, lớp xem đạt cố kết ổn định sau khoảng 895 ngày Tuy nhiên, ma sát cọc lớp đất nhỏ nên ảnh hưởng lên khả chịu tải cọc khơng đáng kể Các bước tính tốn sức chịu tải cọc vị trí thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu1 trình bày phụ lục B 3.2.2.4 So sánh kết tính tốn khả chịu tải cọc kết thí nghiệm PDA Bảng 3.20 So sánh kết tính tốn khả chịu tải cọc theo thời gian kết thí nghiệm PDA thời điểm ngày kể từ ngày đóng cọc Vị trí Khả Khả Khác biệt Khả Khả năng khả chịu chịu tải chịu ngắn hạn lâu (KN) Khác biệt tải chịu tải từ Put so tải chịu tính tốn kết thí với PPDA dài tải lâu dài theo công nghiệm (KN) ngắn thức hạn (%) (%) đề PDA (PPDA nghị (Put - -KN) KN) CPTu1 1846 1995 8,1 1935 1976,20 2,1 - 139 - Bảng 3.20 cho thấy kết tính tốn cho thấy khả chịu tải cọc sau ngày kể từ ngày đóng cọc vị trí hố xun CPTu1 1935KN Kết thí nghiệm kiểm tra khả chịu tải cọc sau 10 ngày kể từ ngày thi công cọc phương pháp PDA tương ứng 1976,20kN Sự khác biệt phương pháp tính tốn đề nghị số liệu kiểm tra thực tế tương ứng 2,1% Như vậy, kết tính tốn theo phương pháp đề nghị khác biệt khơng đáng kế so với kết kiểm tra trường phương pháp PDA 3.3 Kết luận chương Từ việc tổng hợp sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc theo thời gian áp dụng tính tốn sức chịu tải cọc thơng qua tốn thực tế có so sánh với kết kiểm tra khả chịu tải cọc phương pháp PDA, rút số kết luận sau: - Khả chịu tải cọc tăng theo thời gian đạt giá trị ổn định áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán áp lực thủy tĩnh - Khả chịu tải cọc theo thời gian dự tính khác biệt khơng đáng kể so với kết thử tải cọc phương pháp PDA - Đất có tính nén ép cao tốc độ cố kết chậm nên sức chịu tải theo thời gian cọc lâu đạt giá trị lớn - 140 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ việc tổng hợp sở lý thuyết tính toán sức chịu tải ngắn hạn, lâu dài mức độ cố kết đất xung quanh cọc, đánh giá khả chịu tải cọc theo thời gian, chọn lựa phương pháp tính tốn sử dụng kết thí nghiệm xun tĩnh thơng qua tính tốn cho trường hợp cụ thể có so sánh với kết kiểm tra khả chịu tải cọc (bằng phương pháp PDA), chúng tơi rút kết luận cho nội dung luận văn sau: - Trong đất loại sét, khả chịu tải cọc tăng theo thời gian trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư sau thi công Trong trường hợp này, giá trị khả chịu tải lâu dài cọc lớn khả chịu tải ngắn hạn từ 8÷17% - Kết tính tốn xác định khả chịu tải cọc sau thi công sở liệu kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu khác biệt không đáng kể (< 2%) so với kết thử tải PDA thời điểm - Sức chịu tải cọc tăng theo thời gian phụ thuộc vào đặc trưng lý đất nền, số cọc có nhóm mức độ nén chặt đất phạm vi ảnh hưởng đạt giá trị lớn sau khoảng tháng - Trong đa số trường hợp, khả chịu tải ma sát chiếm tỷ lệ đáng kể chiếm từ 52÷90% so với khả chịu tải cọc Kiến nghị - Rõ ràng sức chịu tải cọc tăng theo thời gian Kết kiểm tra khả chịu tải cọc (từ thí nghiệm nén tĩnh hay phương pháp PDA) phải phân tích với kiện đất so sánh giá trị khả chịu tải theo thời gian Kết phân tích với số liệu tổng hợp cho phép đánh giá khả chịu tải cọc cách tổng thể hợp lý - 141 - - Trong hồ sơ kiểm tra cọc cần lưu ý yếu tố thời gian cọc thi công xong xem sau bảy ngày cọc đạt giá trị “quy ước” - Trong thi cơng, dự tính thời gian cọc đạt giá trị khả chịu tải cần thiết; cơng trình dân dụng công nghiệp thời gian thi công kéo dài, nhiên số cơng trình khác thi cơng nhanh, cọc chưa đạt giá trị sức chịu tải lớn Hạn chế đề tài - Chỉ tính tốn cọc bê tơng cốt thép hạ phương pháp đóng hay ép Cơ sở lý thuyết tính tốn khơng phù hợp với cọc khoan nhồi hay cọc hạ vào đất phương pháp khoan dẫn - Chưa xét đến ảnh hưởng yếu tố ma sát âm - 142 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2005) Móng cọc phân tích thiết kế Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Thị Kim Oanh (2010) Đánh giá khả chịu tải cọc từ kết thí nghiệm xun tĩnh có xét đến tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng Luận văn Thạc sĩ Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM Võ Phán, Đỗ Thanh Hải, Phan Lưu Minh Phượng (2012) Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phịng TP Hồ Chí Minh 2012 Bùi Trường Sơn Sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng ban đầu cố kết thấm, Tuyển tập kết KH&CN 2006-2007, Viện Khoa Học Thủy Lợi Miền Nam, trang 664 - 651 Bùi Trường Sơn Biến dạng tức thời lâu dài đất sét bão hịa nước Tạp chí Phát triển KH&CN, ĐHQG TP.HCM, số năm 2006, trang 17-24 Bùi Trường Sơn (2011) Địa chất cơng trình Nhà xuất Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh TCVN 205: 1998: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 174: 1989: Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh Abolfazi Eslami and Bengt H.Fellinius (1997) Pile Capacity by Direct CPT and CPTu Methods Applied to 102 Case Histories Canadian Geotechnical Journal, Vol 34, No 10 A Eslami, E Aflaki, B Hosseini (2011) Evaluating CPT and CPTu Based Pile Bearing Capacity Estimation Methods Using Urmiyeh Lake Causeway Piling Records Sharif University of Technology - 143 - 11 Aoki, N and De Alencar (1975) An Approximate Method to Estimate the Bearing Capacity of Piles, Proceedings The 5th Pan-American Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Buenos Aires, Vol 12 Bustamante and L Gianeeselli (1982) Pile Bearing Capacity Predictions by Means of Static Penetrometer CPT Proceedings of the 2nd European Symposium on Penetration Testing, ESOPT-II, Amsterdam, Vol 13 Clisby M.B., Scholtes, R.M., Corey, M.W., Cole, H.A., Teng, P., and Webb, J.D (1978) An Evaluation of Pile Bearing Capacities Mississippi State Highway Department, Volume 14 C.s.Chen, S.S.Liew & Y.C.Tan Time Effects on the Bearing Capacity of Driven Pile, SSP Geotechnics Sdn, Malaysia, 1999 15 De Ruiter, J., and F.L Beringen (1979) Pile Foundations for Large North Sea Structures Marine Geotechnology, Vol 3, No 16 Guojun Cai, Songyu Liu, Liyuan Tong and Guangyin Du (2009) Assessment of Direct CPT and CPTU Methods for Predicting the Ultimate Bearing Capacity of Single Pile Engineering Geology, Vol 104, Issues 3-4 17 G.R Reuter (2009) Pile Capacity Prediction in Minnesota Soils Direct CPT and CPTu Methods American Consulting Services, Inc., St Paul, Minnesota, USA 18 H.G.Poulos, E.H.Davis (1980) Pile Foundation Analysis and Design John Wiley & Sons, 1980 19 J.Lysebjerg, A.Augustesen, C.S.Sỵrensen (2004) The Influence of Time on the Bearing capacity of Driven Piles Aalborg University, Denmark 20 Mahmoud Elbanna et al (2007) Axial Pile Capacity: Predicted Verus Measured Response in Southern Alberta Clay Till Cone Tec Investigations Ltd., Richmond, BC, Canada 21 Meyerhof (1976) Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations - 144 - The Eleventh Terzaghi Lecture, Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol 102, No GT3 22 Murad Y.Abu-Farsakh and Hani H Titi (2004) Evaluation of Bearing Capacity of Piles from Conepenetration Test Data Louisiana Transportation Research Center 23 Price, G and Wardle (1982) A Comparison Between Cone Penetration Test Results and the Performance of Small Diameter Instrumented Piles in Stiff Clay Proceedings, the 2nd European Symposium on Penetration Testing, Amsterdam, Vol 24 Schmertmann, J.H (1978) Guidelines for Cone Penetration Test, Performance and Design U.S.Department of Transportation, Report No FHWA-TS-78-209, Washington, D.C 25 Shamsher Prakash - Harid.Sharma (1999) Móng Cọc Trong Thực Tế Xây Dựng (bản dịch) Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 26 Teh, C.I and Houlsby An Analytical Study Of Cone Penetration Test in Clay, Geotechnique, 41(1), 17-34, 1991 27 T.Lune, P.K.Robertson and J.J.M.Powell (1992) Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice Blackie Academic and Professional, London 28 Tumay, M.T., and Fakhroo (1982) Friction Pile Capacity Prediction in Cohesive Soils Using Electric Quasi-Static Penetration Tests Interim Research Report No.1, Louisiana Department of Transportation and Development, Research and Development Section, Baton Rouge, LA 29 А.А Бартоломей, И.М Омельчак, Б.С Юшков (1994) Прогноз осадок свайных фундаментов, Стройиздат LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên: NGUYỄN THÀNH PHÚ Ngày, tháng, năm sinh: 04/10/1972 Nơi sinh: Tiền Giang Địa liên lạc: 148A đường Đoàn Thị Nghiệp, phường 5, Tp Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Điện thoại liên lạc: 0977716678 Email: phu_thanhphu@yahoo.com QUÁ TRÌNH HỌC TẬP - Năm 1996: Tốt nghiệp Đại Học Cần Thơ - ngành Công Thôn - Năm 2011 – 2012: Học viên cao học khóa 2011 ngành Địa Kỹ Thuật Xây Dựng – Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC - Năm 1996 - 2006: Công tác Công ty Cổ Phần Tư Vấn Xây Dựng Tiền Giang - Số 187 Lê Thị Hồng Gấm, phường 4, Tp Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang - Năm 2006 đến nay: Công tác Công ty TNHH Tư Vấn Thiết Kế & Thi Công Nhà Việt – Số 19 Lý Thường Kiệt, phường 6, TP Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang ... Nguyễn Thành Phú TÓM TẮT ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH ĐIỆN CPTu Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, đặc biệt CPTu, mô gần làm việc cọc đất Trong thực tế,... pháp đánh giá kết nghiên cứu khả chịu tải cọc từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh -Các kết nghiên cứu ảnh hưởng việc hạ cọc phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo thời gian -Tính tốn khả chịu tải cọc. .. lựa đề tài ? ?Đánh giá khả chịu tải cọc theo thời gian từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu? ?? Mục tiêu đề tài: Thí nghiệm xuyên tĩnh điện (CPTu) cho kết đáng tin cậy kiểm soát sức kháng xuyên loại