Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp vôi và sợi xơ dừa đến cường độ chống cắt không thoát nước của đất sét yếu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ QUANG VINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỖN HỢP VÔI VÀ SỢI XƠ DỪA ĐẾN CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT KHƠNG THỐT NƯỚC CỦA ĐẤT SÉT YẾU Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐẠI HỌC QUỐC GIA –TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN TS ĐỖ THANH HẢI Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có)       CH  T CH H I Đ NG   TR NG KHOA…………  ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hồ Quang Vinh Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: MSHV: 11090337 25/01/1988 Nơi sinh: Cần Thơ Địa kỹ thuật xây dựng Mã số : 60.58.60 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng vôi sợi xơ dừa đến cường độ chống cắt khơng nước đất sét yếu II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : - Thí nghiệm trộn mẫu đất với vôi - sợi xơ dừa với hàm lượng chiều dài sợi khác để xác định hàm lượng sợi xơ dừa tối ưu cho cường độ lớn - Tính tốn ổn định cơng trình đắp đất xử lý với giải pháp gia cố đất sợi xơ dừa Nội dung: Mở đầu Chương : Tổng quan xử lý đất yếu công nghệ gia cường sợi vôi Chương : Cơ sớ lý thuyết ổn định mái dốc tương tác vật liệu hỗn hợp đất trộn vôi sợi xơ dừa Chương : Nghiên cứu thí nghiệm xác định cường độ chống cắt khơng nước cường độ nén đơn hỗn hợp đất trộn vôi sợi xơ dừa Chương : Ứng dụng tính tốn ổn định cho đường trước sau xử lý giải pháp gia cường vôi sợi xơ dừa Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/6/2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS VÕ PHÁN Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS VÕ PHÁN TS.ĐỖ THANH HẢI TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, người thân, bạn bè anh chị em đồng nghiệp quan tâm, giúp đỡ cổ vũ học viên thời gian qua Xin cám ơn thầy, cô Bộ mơn Địa Nền móng, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa truyền đạt kiến thức cho học viên, giúp học viên có kiến thức phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu, đồng thời tạo điều kiện cho học viên thực thí nghiệm phục vụ cho hướng nghiên cứu đề tài Sau cùng, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy PGS.TS Võ Phán thầy TS.Đỗ Thanh Hải, ân cần hướng dẫn giúp học viên có định hướng tốt cho luận văn Với bảo tận tình, thầy dạy dỗ trang bị cho học viên nhiều kiến thức không phạm vi luận văn mà phương pháp nghiên cứu cách thức làm việc sau Xin kính chúc sức khoẻ thầy cô Học viên Hồ Quang Vinh LỜI CAM ĐOAN Qua q trình nghiên cứu thí nghiệm,tơi cam đoan thực yêu cầu nội dung đặt ra.Thực theo tiêu chuẩn thí nghiệm thao tác bước cần thiết.Nội dung luận văn trình bày đầy đủ nội dung yêu cầu TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp vôi sợi xơ dừa đến cường độ chống cắt khơng nước đất sét yếu Luận văn trình bày giải pháp xử lý đất yếu đường cách trộn vôi sợi xơ dừa vào đất sét yếu.Mục tiêu để tận dụng nguồn nguyên liệu sợi tự nhiên địa phương tăng sức chống cắt không nước đất sét yếu trộn vơi sợi xơ dừa.Tác giả tính tốn thí nghiệm với hàm lượng vôi, hàm lượng sợi xơ dừa chiều dài sợi xơ dừa khác nhằm tìm hàm lượng sợi xơ dừa tối ưu cho cường độ kháng cắt cao nhất.Hàm lượng vơi thí nghiệm 6%,8%,10%, hàm lượng sợi xơ dừa sử dụng 0.4%, 0.8%, 1.2% chiều dài sợi 10, 20, 30mm.Đồng thời tác giả ứng dụng thơng số sau thí nghiệm để tính tốn ổn định cho đường chọn chiều cao đắp hợp lý cho cơng trình SUMMARY OF THESIS NAME OF THESIS: Research the effect of lime mixed with coir fiber on the undrained shear strength of soft clay The paper presents treatment solutions of soft soil under the road by mixed lime and coir fiber into the soft clay.The purpose is to use local fiber materials and increase the undrained shear strength of soft clay mixed with lime and coir fiber.The author calculated and tested with different kinds of lime content,coir fiber content and coir fiber length to find out the optimum coir fiber content which create the highest shear strength.Lime contents in the test are 6%,8%,10%, coir fiber contents are 0.4%, 0.8%, 1.2% and coir fiber length are 10, 20, 30mm.In addition, the author also applied parameters in the test to caculate the stability of the road and choose the optimum height to embank the road   MỤC LỤC MỞ ĐẦU I- Đặt vấn đề II- Mục đích nghiên cứu đề tài III-Phương pháp nghiên cứu IV- Giá trị thực tiễn đề tài V- Phạm vi giới hạn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CÔNG NGHỆ GIA CƯỜNG SỢI VÀ VÔI 1.1 Tổng quan xử lý đất yếu phương pháp gia cố vôi 1.2.Tổng quan phương pháp sử dụng sợi gia cường để xử lý đất yếu 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hỗn hợp đất trộn sợi xơ dừa .12 1.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng sợi xơ dừa đến cường độ đất sét yếu 12 1.3.2 Ảnh hưởng độ dài sợi xơ dừa đến cường độ đất sét yếu 14 1.3.3 Ảnh hưởng việc sử dụng hóa chất xử lý sợi xơ dừa trước trộn 16 1.4 Các phương pháp gia cố sợi vào đất trường 18 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC VÀ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC VẬT LIỆU TRONG HỖN HỢP ĐẤT TRỘN VÔI VÀ SỢI XƠ DỪA 2.1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 21 2.1.1 Ổn định khơng nước mái dốc .21 2.1.2 Mái dốc khơng đồng khơng nước 23 2.1.3 Mái dốc ngập nước .25 2.1.4 Phương pháp mặt trượt trụ tròn W.FELLENIUS .26 2.1.5 Phương pháp mặt trượt trụ tròn A.W.BISHOP 31 2.2 Sức chống cắt khơng nước hỗn hợp đất trộn vơi- sợi xơ dừa 32 2.1.1 Tổng quan sức chống cắt đất 32 2.1.2 Sức chống cắt đất gia cố vôi sợi xơ dừa 35 2.3 Cơ chế hình thành cường độ gia cố đất với vôi 36 2.4 Tương tác sợi .39 2.4.1 Tương tác sợi đồng không nứt 40 2.4.2 Tương tác sợi bị nứt 42 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỐNG CẮT KHƠNG THỐT NƯỚC VÀ CƯỜNG ĐỘ NÉN ĐƠN CỦA HỖN HỢP ĐẤT TRỘN VÔI VÀ SỢI XƠ DỪA 3.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu thí nghiệm 44 3.1.1 Lấy mẫu đất 44 3.1.2 Sợi xơ dừa 44 3.1.2.1 Chọn nguồn nguyên liệu sợi xơ dừa 44 3.1.2.1 Tính chất lý sợi sơ dừa .45 3.1.2.1 Chọn loại sợi xơ dừa dùng thí nghiệm .46 3.1.3 Vôi 48 3.2 Thí nghiệm xác định tiêu vật lý đất tự nhiên 48 3.3 THÍ NGHIỆM ĐẦM CHẶT ĐẤT 51 3.3.1 Tiêu chuẩn thí nghiệm 51 3.3.2 Mục tiêu thí nghiệm .51 3.3.2 Quy trình thí nghiệm 51 3.3.2 Kết thí nghiệm 53 3.4 THÍ NGHIỆM NÉN TRỤC NỞ HÔNG 55 3.4.1 Thiết bị thí nghiệm 55 3.4.2 Chế bị mẫu 56 3.4.2.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu cho thí nghiệm 56 3.4.2.2 Trộn mẫu đất thí nghiệm 58 3.4.2.3 Đúc mẫu 61 3.4.3 Tổ hợp mẫu thí nghiệm .61 3.4.4 Bảo dưỡng mẫu thí nghiệm 62 3.4.5 Tiến hành nén mẫu đất trộn vôi sợi xơ dừa 63 3.4.6 Kết thí nghiệm 63 3.5 THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP .78 3.5.1 Mục đích .78 3.5.2 Thiết bị thí nghiệm .78 3.5.3 Tổ hợp mẫu thí nghiệm 79 3.5.4 Chế bị bảo dưỡng mẫu 79 3.5.5 Quy trình thí nghiệm 80 3.5.6 Kết thí nghiệm 81 3.6 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU DƯỚI KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ 85 CHƯƠNG ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO NỀN ĐƯỜNG TRƯỚC VÀ SAU KHI XỬ LÝ BẰNG GIẢI PHÁP GIA CƯỜNG VÔI- SỢI XƠ DỪA 4.1 Giới thiệu cơng trình thực tế .88 4.2 Phương pháp tính tốn 88 4.3 Số liệu địa chất cơng trình 89 4.3 Các thơng số kỹ thuật cơng trình 91 4.5 Nền đắp .92 4.6 Tải trọng xe tác dụng lên đường 93 4.7 Tính tốn giai đọan đắp 94 4.8 Tính tốn ổn định cho cơng trình .95 4.8.1 Cơng trình đắp đất tự nhiên 95 4.8.1.1 Phân tích phần mềm SLOPE/W 95 4.8.1.2 Phân tích phần mềm PTHH Plaxis 8.5 96 -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H=2m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định Kết luận FS=1.26 >[FS]=1.2 2m 13.155 cm ΣMsf=1.26 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H=2.5m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định Kết luận FS=1.105 < [FS]=1.2 2m 17.021 cm ΣMsf=1.105 Nền đắp ổn định Cần xử lý Xử lý cơng trình đắp giải pháp đất trộn vơi-sợi xơ dừa a.Phân tích phần mềm SLOPE/W -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao H 2m Hệ số FS Số mặt trượt tính tốn 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=4.339 > [FS]=1.4 4.339 4.254 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao H 3m Hệ số FS Số mặt trượt tính tốn 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=2.603 > [FS]=1.4 2.603 2.504 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao H 4m Hệ số FS Số mặt trượt tính tốn 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=1.454 > [FS]=1.4 1.454 1.328 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao H 5m Hệ số FS Số mặt trượt tính toán 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=1.812 > [FS]=1.4 1.812 1.838 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao H 6m Hệ số FS Số mặt trượt tính tốn 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=1.584 > [FS]=1.4 1.584 1.555 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= 6.5 m Chiều cao H 6.5 m Hệ số FS Số mặt trượt tính tốn 5376 Kết Luận Bishop Janbu FS=1.376 > [FS]=1.4 1.376 1.384 Nền đắp ổn định b Phân tích phần mềm PTHH Plaxis 8.5 -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 2m 3.685 cm ΣMsf=3.672 -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Kết luận FS=3.672 > [FS]=1.2 Nền đắp trạng thái ổn định Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 3m 7.284 cm ΣMsf=2.712 Kết luận FS=2.712 > [FS]=1.2 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 4m 13.304 cm ΣMsf=1.561 -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Kết luận FS=1.561 > [FS]=1.2 Nền đắp trạng thái ổn định Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 5m 13.974 cm ΣMsf=1.542 Kết luận FS=1.542 > [FS]=1.2 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 6m 19.892 cm ΣMsf=1.287 Kết luận FS=1.287 > [FS]=1.2 Nền đắp trạng thái ổn định -Giai đoạn : Đắp với chiều cao H= 6.5 m Chiều cao đắp H Độ lún Hệ số ổn định 6.5 m 26.943 cm ΣMsf=1.157 Kết luận FS=1.157 > [FS]=1.2 Nền đắp ổn định LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I THÔNG TIN CÁ NHÂN - Họ tên : HỒ QUANG VINH - Ngày sinh : 25/01/1988 - Nơi sinh : Cần Thơ - Mã số học viên : 11090337 - Địa liên lạc : 132/80 Hùng Vương,Quận Ninh Kiều,TP Cần Thơ - Dân tộc : Kinh - Điện thoại liên lạc : 09 44 45 46 99 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ năm 2006 đến năm 2011 : Sinh viên trường Đại Học Cần Thơ - Từ năm 2011 đến 2013 : Học viên Cao học ngành Địa kỹ thuật xây dựng – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC - Từ năm 2/2012 đến 4/2013 : Công ty TNHH DPP - Từ năm 4/2013 đến : Học viên Cao học ngành Địa kỹ thuật xây dựng – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh ... ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng hỗn hợp vôi sợi xơ dừa đến cường độ chống cắt khơng nước đất sét yếu Luận văn trình bày giải pháp xử lý đất yếu đường cách trộn vôi sợi xơ dừa vào đất sét yếu. Mục... trộn sợi xơ dừa .12 1.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng sợi xơ dừa đến cường độ đất sét yếu 12 1.3.2 Ảnh hưởng độ dài sợi xơ dừa đến cường độ đất sét yếu 14 1.3.3 Ảnh hưởng việc sử dụng hóa chất xử lý sợi. .. 3.35 Ảnh hưởng chiều dài sợi xơ dừa đến cường độ nén hỗn hợp đất trộn vôi- sợi xơ dừa: (a)0.4% Sợi (b)0.8% Sợi (c)1.2% Sợi Hình 3.36 Ảnh hưởng hàm lượng sợi xơ dừa đến cường độ nén hỗn hợp đất