Nghiên cứu cải tạo đất yếu tại chỗ để đắp đường bằng vật liệu xi măng và lưới nông nghiệp ở đồng tháp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - TRẦN HÙNG CƯỜNG NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU XI MĂNG VÀ LƯỚI NÔNG NGHIỆP Ở ĐỒNG THÁP 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 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: TRẦN HÙNG CƯỜNG MSHV: 11094270 Ngày, tháng, năm sinh: 15-10-1987 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng Mã số : 60.58.60 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU XI MĂNG VÀ LƯỚI NÔNG NGHIỆP Ở ĐỒNG THÁP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mở đầu Chương : Tổng quan vấn đề nghiên cứu cải tạo đất yếu chỗ dùng làm vật liệu đắp Đồng Tháp Chương : Cơ sở lý thuyết thí nghiệm đất phịng tính tốn ổn định đường Chương : Thí nghiệm xác định tiêu lý đất tự nhiên đất gia cường xi măng lưới Chương : Ứng dụng tính tốn đường đê bao Đồng Tháp Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21-01-2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21-06-2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS VÕ PHÁN – TS ĐỖ THANH HẢI Tp HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN TS ĐỖ THANH HẢI CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS VÕ PHÁN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN – TS ĐỖ THANH HẢI Cán chấm nhận xét 1:…………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2:…………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày … tháng … năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 5………………………………………………………………………………… CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CAM ĐOAN - Tác giả đề tài xin cam đoan luận văn thạc sỹ trung thực, thực sở tổng hợp lý thuyết, kết hợp thực nghiệm hướng dẫn khoa học Pgs.Ts Võ Phán Ts Đỗ Thanh Hải - Các q trình thí nghiệm thực đầy đủ đáng tin cậy mơn Địa móng nhà trường - Các số liệu mơ hình tính tốn thích trích dẫn đầy đủ nguồn gốc tài liệu cách khách quan xác Một lần xin khẳng định trung thực đề tài hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam kết KÝ HIỆU b (m) Chiều rộng c (kg/cm2) Lực dính đơn vị đất cu (kg/cm2) Lực dính đất thí nghiệm UU Eo (kg/cm2) Module đàn hồi Young E50 (kg/cm2) Module đàn hồi cát tuyến FS Hệ số ổn định g (m/s2) Gia tốc trọng trường k (cm/s) Hệ số thấm u (kg/cm2) Áp lực nước lỗ rỗng R (m) Bán kính cung trượt N (kg/cm2) Phản lực qu (kg/cm2) Cường độ nén đơn T (kg/cm2) Lực chống cắt  (kg/cm2) Ứng suất cắt V (m3) Thể tích W (kN/m3) Trọng lượng khối đất W (%) Độ ẩm xXM-yL (%) Hàm lượng x% xi măng, y% lưới theo trọng lượng đất trộn   (kg/cm3) Trọng lượng riêng  độ) Góc ma sát đất u độ) Góc ma sát đất thí nghiệm UU LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô môn địa móng, q Thầy Cơ truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt trình học Những kiến thức thật hữu ích cho em trình làm luận văn trình cơng tác sau Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS TS Võ Phán Thầy TS Đỗ Thanh Hải tận tình hướng dẫn, giúp em đưa hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cám ơn Thầy PGS TS Châu Ngọc Ẩn, TS.Bùi Trường Sơn, TS Nguyễn Minh Tâm, TS Trần Xuân Thọ, TS Trần Tuấn Anh, TS Lê Bá Vinh, TS Lê Trọng Nghĩa thầy cô môn đầy nhiệt huyết lòng yêu nghề, tạo điều kiện tốt cho em học tập nghiên cứu khoa học, tận tâm giảng dạy cung cấp cho em nhiều kiến thức, tài liệu quý báo Xin chân thành cám ơn Ban Chủ Nhiệm khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Bộ môn Vật liệu xây dựng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập làm đề luận văn Cuối xin cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè giúp đỡ để luận văn hoàn thành Một lần xin gửi đến Q Thầy, Cơ Gia đình lịng biết ơn sâu sắc TP Hồ Chí Minh, 21 tháng 06 năm 2013 Học viên TRẦN HÙNG CƯỜNG TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài : NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU XI MĂNG VÀ LƯỚI NƠNG NGHIỆP Ở ĐỒNG THÁP Tóm tắt : Thời gian gần đây, vấn đề sạt lở cơng trình đường giao thơng ngày trở nên nghiêm trọng đồng sơng Cửu Long nói chung tỉnh Đồng Tháp nói riêng Mái dốc đường trạng thái cân giới hạn xảy trượt điều kiện ổn định thay đổi Nguyên nhân gây hư hỏng tuyến đường chủ yếu ảnh hưởng tải trọng, mưa lũ thân đất dùng để đắp đường có cường độ sức chống cắt yếu Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu giải pháp cải tạo đất yếu xi măng vụn lưới nông nghiệp phế thải địa phương dùng làm vật liệu đắp đường Qua trình nghiên cứu, kết cho thấy hàm lượng lưới phối trộn vào hỗn hợp xi măng đất tối ưu 0.5% theo trọng lượng đất, mẫu trộn hàm lượng 12% xi măng/đất có thêm 0.5% lưới/đất cường độ nén đơn gần mẫu 15% xi măng/đất khơng gia cường lưới Q trình nghiên cứu sử dụng phần mềm mô Geo Slope Geo Seep để tính tốn cho cơng trình thực tế xã Thường Phước 1, huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp Kết cho thấy giải pháp có tính khả thi tỉnh Đồng Tháp từ nghiên cứu áp dụng rộng rãi cho vùng đồng sông Cửu Long, nâng cao hiệu tuyến đường kiêm nhiệm đê bao chắn lũ xử lý vấn đề rác thải nông nghiệp địa phương SUMMARY OF THESIS TITLE: Research to improve soft soil to construct a road in-site by using mixture cement and waste agricultural net in Dong Thap province ABSTRACT: Nowadays, sliding of construction along the road and Mekong delta in general and Dong Thap province in particular on soft ground has become a serious Banks in this area are often in a state of limit equilibrium and slip will occur when the stability conditions change Mechanism causes landslides are load, torrential rain and the properties of soft soil In this thesis, the author will study the way to iprove the soft soil in-site by using mixture cement and waste agricultural net to construct a road Over the course of the study, the results showed that the net content add to the mixing cement- soil mixture optimally is 0.5% by weight in the soil and the samples mixed in the cement content of 12% and the net content of 0.5% by the weight of the soil to reach the compressive strength of nearly the samples mixed in the cement content of 15% by the weight of the soil without reinforced the net Research process will use simulation software Geo Slope and Geo Seep to calculate the actual work in the landslide area Thuong Phuoc Village, Hong Ngu Town, Dong Thap Province The results show that the solution is feasible in the studying location and this research can also widely applied for other positions in Mekong delta, which brings high effects for preventing the road that flood control dike and reduce the volume of the waste agricultural net in local MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu đề tài: Ý nghĩa khoa học đề tài: Giá trị thực tiễn: Phạm vi giới hạn đề tài: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ DÙNG LÀM VẬT LIỆU ĐẮP Ở ĐỒNG THÁP 1.1 Đặc điểm chung khu vực đất yếu tỉnh Đồng Tháp: 1.2 Cơ chế phản ứng đất trộn xi măng 1.3 Đặc tính xi măng-đất 1.3.1 Các nghiên cứu giới 1.3.2 Các nghiên cứu nước 1.4 Lựa chọn tỷ lệ xi măng/đất hợp lý 1.5 Ứng xử học xi măng – đất có gia cường sợi lưới 11 1.5.1 Tổng quan sợi lưới: 11 1.5.2 Sự làm việc đồng thời khối xi măng – đất – lưới 11 1.5.3 Sự gia tăng cường độ xi măng đất gia cường sợi lưới 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG 15 2.1 Cơ sở phân loại xác định trạng thái đất: 15 2.2 Tính tốn ổn định mái dốc: 15 2.2.1 Khái niệm: 15 2.2.2 Các thuyết bền: 17 2.2.2.2 Thuyết cân theo Mohr – Rankine 18 2.2.3 Phân tích ổn định mái dốc theo mặt trượt 25 2.2.3.1 Phân tích ứng suất tổng-ổn định khơng nước 25 2.2.3.2 Ổn định nước – phân tích ứng suất hiệu 26 2.3 Tải trọng giới hạn cơng trình đỉnh dốc 30 CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT TỰ NHIÊN VÀ ĐẤT ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG XI MĂNG VÀ LƯỚI 32 3.1 Các bước thực thí nghiệm: 32 3.2 Thực thí nghiệm: 32 3.2.1 Công đoạn lấy mẫu: 32 3.2.2 Thí nghiệm xác định tiêu lý đất tự nhiên: 35 3.2.2.1 Thí nghiệm xác định trọng lượng riêng (ɣ) đất tự nhiên: 35 3.2.2.2 Thí nghiệm xác định độ ẩm (W) đất tự nhiên 36 3.2.2.3 Thí nghiệm xác định giới hạn nhão (IL) giới hạn dẻo (IP) đất tự nhiên 37 3.2.2.4 Thí nghiệm cắt trực tiếp đất tự nhiên 39 3.2.3 Thí nghiệm xác định cường độ đất trộn xi măng có gia cường sợi lưới 42 3.2.3.1 Tạo mẫu đất trộn xi măng có gia cường sợi lưới 42 3.2.3.2 Thí nghiệm nén mẫu đất trộn xi măng có gia cường sợi lưới 46 3.2.4 Thí nghiệm chụp hiển vi điện tử (SEM-Scanning Electron Microscope) 53 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ CÓ GIA CƯỜNG ĐỂ GIA CỐ ĐƯỜNG Ở ĐỒNG THÁP 56 4.1 Đặt vấn đề 56 4.2 Giải pháp xử lý 57 4.3 Tính tốn cơng trình thực tế 57 4.3.1 Giới thiệu cơng trình: 57 4.3.2 Địa chất khu vực xây dựng cơng trình: 58 4.3.3 Tính toán ổn định mái dốc 60 4.3.3.1 Phương pháp Fellenius 60 4.3.3.2 Mơ hình kiểm tra ổn định cơng trình Geo Slope Geo Seep 72 4.3.3.3 So sánh phương pháp 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 I Kết luận: 76 II Kiến nghị: 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 ... Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng Mã số : 60.58.60 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ ĐỂ ĐẮP ĐƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU XI MĂNG VÀ LƯỚI NÔNG NGHIỆP Ở ĐỒNG THÁP II NHIỆM... ĐỀ NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT YẾU TẠI CHỖ DÙNG LÀM VẬT LIỆU ĐẮP Ở ĐỒNG THÁP 1.1 Đặc điểm chung khu vực đất yếu tỉnh Đồng Tháp: 1.2 Cơ chế phản ứng đất trộn xi măng 1.3 Đặc tính xi. .. nông nghiệp Đồng Tháp? ?? Mục tiêu nghiên cứu: - Nghiên cứu đánh giá tính ổn định đất yếu dùng làm vật liệu đắp đường trạng thái tự nhiên - Nghiên cứu tìm tỷ lệ phối trộn vào đất thành phần xi măng,