Nghiên cứu phương pháp tính toán, phân tích mô phỏng cho một lăng trụ cố kết đối xứng trục trong điều kiện hút chân không

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THÀNH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, MÔ PHỎNG CHO MỘT LĂNG TRỤ CỐ KẾT ĐỐI XỨNG TRỤC TRONG ĐIỀU KIỆN HÚT CHÂN KHÔNG CHU MÃ SỐ N NG NH ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC S TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THÀNH NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, MƠ PHỎNG CHO MỘT LĂNG TRỤ CỐ KẾT ĐỐI XỨNG TRỤC TRONG ĐIỀU KIỆN HÚT CHÂN KHÔNG CHU MÃ SỐ N NG NH ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC S TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HO N TH NH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học : TS TRẦN TUẤN ANH Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP H Ch Minh ng y tháng năm Th nh phần Hội đ ng đánh giá luận văn thạc sĩ: Xác nhận Chủ tịch hội đ ng đánh giá LV v Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGH A VIỆT NAM PHÕNG Đ O TẠO SĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC S Họ v tên học viên Phái : Nam Ng y tháng năm sinh : 13/10/1988 Nơi sinh : TP.HCM Chuyên ng nh Mã số ng nh : 60.58.60 I : VÕ THÀNH : Địa Kỹ Thuật Xây Dựng T N ĐỀ T I Nghiên cứu phương pháp tính tốn, phân tích, mơ cho lăng trụ cố kết đối xứng trục điều kiện hút chân không NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Phân t ch ứng xử lăng trụ cố kết đối xứng trục điều kiện thi công xử lý đất yếu phƣơng pháp bơm hút chân không kết hợp với gia tải Sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn v phƣơng pháp giải tích có xét đến thay đổi áp lực nƣớc lỗ rỗng theo thời gian Đối chiếu với kết đo đạc giá trị áp lực nƣớc lỗ rỗng thặng dƣ, độ lún bề mặt v độ lún theo độ sâu suốt trình thi cơng Từ đó, đánh giá kết đạt đƣợc II NG III NG GIAO NHIỆM VỤ 21/01/2013 HO N TH NH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 IV CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS TRẦN TUẤN ANH Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Đ O TẠO TS TRẦN TUẤN ANH PGS.TS VÕ PHÁN TRƢỞNG KHOA [i] LỜI CẢM ƠN Thấm thoát gần năm tác giả học tập cao học gần năm học trƣờng Bằng tất tôn trọng biết ơn, tác giả xin đƣợc gửi lời biết ơn đến ngƣời trao cho h nh trang để bƣớc v o đƣờng ph a trƣớc Đầu tiên, tác giả xin cảm ơn ba mẹ nuôi dạy khôn lớn, động viên, khuyến khích cố gắng học tập Ch nh điều đó, giúp ch nhiều Tiếp đến, tác giả xin gửi lời cám ơn đến Thầy Trần Tuấn Anh Bằng tất tâm huyết Thầy vào giảng, vào báo thuộc chuyên ng nh học đất – móng, giúp cho tác giả nhiều học viên khác học hỏi đƣợc nhiều tri thức giáo sƣ, tiến sĩ đầu ngành thông qua kết nghiên cứu khoa học đƣợc công bố Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc định hƣớng, nhiệt tình tận tụy Thầy giúp đỡ tác giả nhiều trình thực Luận văn Tác giả xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy Cô môn Địa – Nền móng: Thầy Châu Ngọc Ẩn, Thầy Võ Phán, Thầy Lê Bá Vinh, Thầy Bùi Trƣờng Sơn, Thầy Nguyễn Minh Tâm, Thầy Đỗ Thanh Hải, Thầy Trần Xuân Thọ Thầy Lê Trọng Nghĩa truyền đạt kiến thức giúp cho tác giả có đƣợc tảng kiến thức sở lĩnh vực ngành nghề Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cám ơn đến bạn lớp Địa kỹ thuật Xây dựng khóa 2011 hỗ trợ tác giả nhiều trình học tập Xin chân th nh cám ơn ! TP.HCM, ngày 21 tháng năm 2013 Học viên thực VÕ THÀNH [ii] TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC S NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, MƠ PHỎNG CHO MỘT LĂNG TRỤ CỐ KẾT ĐỐI XỨNG TRỤC TRONG ĐIỀU KIỆN HÚT CHÂN KHƠNG TĨM TẮT: Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu ứng xử lăng trụ cố kết đối xứng trục có tâm bấc thấm điều kiện hút chân không kết hợp với gia tải Lăng trụ nằm đƣờng đối xứng trục bên dƣới đất đắp Dựa phƣơng pháp phần tử hữu hạn (PTHH) v phƣơng pháp giải tích có xét đến thay đổi tải trọng theo thời gian, tác giả tiến hành so sánh kết áp lực nƣớc lỗ rỗng thặng dƣ, độ lún bề mặt, độ lún theo độ sâu điểm cho hai cơng trình Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp Nhơn Trạch Kho dự trữ Cảng Thiên Tân (Trung Quốc) Mặc dù luận văn cịn số hạn chế, nhìn chung kết từ hai phƣơng pháp tốt với kết quan trắc thực tế, cho thấy tính khả thi Phƣơng pháp đƣợc áp dụng để thiết kế dự đốn cho cơng trình xử lý đất yếu phƣơng pháp bơm hút chân không STUDY ON COMPUTATION, ANALYSIS, MODELING OF AN AXISYMMETRIC UNIT CELL UNDER VACUUM CONDITION ABSTRACT: The thesis concentrates on researching of an axisymmetric unit cell under vacuum-preloading condition An axisymmetric unit cell is under the embankment at the centerline Based on the finite element method (FEM) and the calculation method by considering change of increasing load in many stages during time construction, the author compared those with the results of excess pore water pressure, surface settlement, depth settlement of Nhon Trach Combined Cycle Power Plant project and Tianjin port (China) [iii] Although the thesis had some disadvantages, the results of two methods showed a good applicability with the field data The methods can be applied to design and predict for soft soil improvement by vacuum – preloading method [iv] LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN Tôi xin cam đoan: Bản Luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, đƣợc thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức, số liệu đo đạc thực tiễn v dƣới hƣớng dẫn của: TS Trần Tuấn Anh Các số liệu, mô hình tính tốn kết Luận văn l ho n to n trung thực Nội dung Luận văn n y ho n to n tuân theo nội dung đề cƣơng Luận văn đƣợc Hội đ ng đánh giá đề cƣơng Luận văn Cao học ng nh Địa Kỹ Thuật Xây Dựng, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng thông qua Một lần nữa, xin khẳng định trung thực lời cam đoan [v] MỤC LỤC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO i LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN iv DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix DANH SÁCH HÌNH ẢNH x MỞ ĐẦU .1 ĐẶT VẤN ĐỀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC – Ý NGHĨA THỰC TIỄN BỐ CỤC LUẬN VĂN CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG BẤC THẤM KẾT HỢP VỚI GIA TẢI 1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BẤC THẤM 1.2 THI CÔNG VÀ QUAN TRẮC .5 1.2.1 Quan trắc chuyển vị ngang 1.2.2 Quan trắc lún mặt v lún theo độ sâu 1.2.3 Quan trắc áp lực nƣớc lỗ rỗng 1.3 ĐẶC TÍNH CỦA BẤC THẤM 1.3.1 Đƣờng k nh tƣơng đƣơng bấc thấm 1.3.2 Khả thoát nƣớc bấc thấm 1.2.3 Đƣờng kính vùng ảnh hƣởng 1.2.4 Sự cản thấm 10 1.2.5 Vùng xáo trộn 10 1.3 PHÁT TRIỂN LÝ THUYẾT BẤC THẤM 12 2.3.1 Lời giải Kjellman (1948) 14 2.3.2 Lời giải Hansbo (1981) 16 1.4 ỨNG DỤNG CỦA CHẤT TẢI BẰNG CHÂN KHÔNG 19 1.4.1 Nguyên tắc hoạt động bơm hút chân không 20 [vi] 1.4.2 Phân t ch ƣu khuyết điểm phƣơng pháp gia tải trƣớc bơm hút chân không so với phƣơng pháp giả tải trƣớc thông thƣờng .21 1.4.3 Kết hợp gia tải trƣớc đất đắp v bơm hút chân không 22 1.4.4 Một số cơng trình thực tế áp dụng phƣơng pháp thi công gia tải kết hợp bơm hút chân không 22 1.5 TÓM TẮT CHƢƠNG 25 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 26 2.1 TỔNG QUAN .26 2.2 LỜI GIẢI CHO LĂNG TRỤ CỐ KẾT ĐỐI XỨNG TRỤC TRONG ĐIỀU KIỆN BƠM HÚT CHÂN KHÔNG KẾT HỢP GIA TẢI ĐẤT ĐẮP 26 2.2.1 Lời giải Tuan Anh Tran & Mitachi (2008) 27 2.2.2 Lời giải Mẫn Tuấn Anh (2010) 29 2.2.2.1 Xây dựng hàm áp lực nƣớc lỗ rỗng theo thời gian .29 2.2.2.2 Xây dựng hàm áp lực nƣớc lỗ rỗng hàm cố kết trung bình cho tồn 32 a) Trƣờng hợp tải trọng đất đắp xem nhƣ l tức thời 32 b) Trƣờng hợp tải trọng đất đắp phụ thuộc vào thời gian 33 2.2.2.3 Xây dựng hàm áp lực nƣớc lỗ rỗng hàm cố kết điều kiện hút chân không nhiều giai đoạn .34 a) Xây dựng hàm áp lực nƣớc lỗ rỗng theo sơ đ gia tải nhiều giai đoạn 35 b) Xây dựng hàm cố kết U theo sơ đ gia tải nhiều giai đoạn 38 2.3 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH) 41 2.3.1 Mơ hình đất 42 2.3.1.1 Mơ hình Cam-clay .42 2.3.1.2 Mơ hình Modified Cam-clay .44 2.3.1.3 Mơ hình Mohr – Coulomb 45 2.3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ ĐẤT CHO PHÂN TÍCH PTHH .48 2.3.2.1 Mối quan hệ M Su 48 2.3.2.2 Sức chống cắt khơng nƣớc đất Su 48 2.3.2.3 Hệ số áp lực ngang Ko 49 K ch thƣớc mặt dẻo p c' 49 2.3.2.5 Hệ số rỗng tới hạn ecs 50 ... ĐỀ T I Nghiên cứu phương pháp tính tốn, phân tích, mơ cho lăng trụ cố kết đối xứng trục điều kiện hút chân không NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Phân t ch ứng xử lăng trụ cố kết đối xứng trục điều kiện thi... S NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH, MƠ PHỎNG CHO MỘT LĂNG TRỤ CỐ KẾT ĐỐI XỨNG TRỤC TRONG ĐIỀU KIỆN HÚT CHÂN KHƠNG TĨM TẮT: Đề tài luận văn tập trung nghiên cứu ứng xử lăng trụ cố kết. .. cố kết cho nền, giúp cho việc xác định độ lún theo thời gian tải trọng thay đổi Luận văn ? ?Nghiên cứu phương pháp tính tốn, phân tích, mơ cho lăng trụ cố kết đối xứng trục điều kiện hút chân không? ??