Nghiên cứu giải pháp neo xoắn để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh công trình thủy lợi TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN MAI CHI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NEO XOẮN ĐỂ GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH CHO CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI KÊNH CƠNG TRÌNH THỦY LỢI Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số chuyên ngành: 9580211 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS Trịnh Minh Thụ Người hướng dẫn khoa học 2: NGND.GS.TS Nguyễn Chiến Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Văn Hoàng Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Đức Mạnh Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Huy Phương Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: Trường Đại học Thủy lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội, vào lúc 30 ngày 14 tháng 01 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việc kiên cố hóa kênh mương có hạng mục bảo vệ mái kênh thường dùng bê tông đổ chỗ, bê tông lắp ghép, đá lát Các cấu kiện có trọng lượng lớn, xây dựng khu vực đất mềm yếu, sau thời gian, mái kênh thường bị lún sụt, nứt nẻ bề mặt, nứt vỡ cấu kiện, bong tróc bê tơng cấu kiện lắp ghép tách tạo khe hở lớn mỹ quan, cỏ mọc khe hở gây cản trở dịng chảy Đồng thời, việc thi cơng bảo vệ mái kênh bê tông đổ chỗ, bê tông lắp ghép đá lát thường tốn nhiều thời gian, thi công bảo vệ mái kênh bê tông lắp ghép điều kiện phải đảm bảo tưới việc đảm bảo chất lượng kết cấu bảo vệ mái kênh khó khăn Đề tài: “Nghiên cứu giải pháp neo xoắn để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi”, nghiên cứu giải pháp để bảo vệ mái kênh nhằm khắc phục phần tồn kỹ thuật giải pháp nêu trên, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật, thi công nhanh tiện lợi, mang lại hiệu lâu dài cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận án tìm giải pháp khoa học, kinh tế, đại phù hợp với điều kiện Việt Nam để tăng cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu neo xoắn dùng để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp neo xoắn ứng dụng cho cấu kiện bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi Đất thí nghiệm trường lựa chọn nhóm II theo TCVN 4253-2012 Tiêu chuẩn Nền cơng trình thủy cơng (đất dính trạng thái dẻo, dẻo cứng dẻo mềm) Không nghiên cứu chế tạo vật liệu polyme compozit xơ sợi mà đề xuất ứng dụng Nội dung nghiên cứu (1) Nghiên cứu tổng quan giải pháp gia cường bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi Việt Nam giới Đánh giá tồn kỹ thuật vấn đề mà luận án tập trung giải (2) Nghiên cứu sở lý thuyết neo đất, sở thiết lập biểu thức xác định khả chịu tải kéo nhổ dạng neo xoắn mà tác giả đề xuất (3) Nghiên cứu thực nghiệm sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn phòng thí nghiệm trường, thiết lập biểu thức giải tích khả chịu tải kéo nhổ neo xoắn điều kiện ứng dụng (4) Nghiên cứu đề xuất kết cấu bảo vệ mái kênh có sử dụng neo xoắn kết hợp với vật liệu để thay vật liệu gia cố mái kênh truyền thống (5) Nghiên cứu ứng dụng cho cơng trình thực tế Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.1 Cách tiếp cận -Tiếp cận hệ thống: Giải toán gia cố mái kênh cơng trình thủy lợi cách tồn diện, chỉnh thể từ sở lý thuyết, tính tốn thiết kế, thi cơng vận hành -Tiếp cận kế thừa: Kế thừa kết nghiên cứu công bố neo xoắn, mở rộng ứng dụng nghiên cứu trước -Tiếp cận mang tính đại: Đề xuất giải pháp để gia cố mái kênh theo hướng tiếp cận vật liệu mới, giải pháp kỹ thuật 5.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: Phân tích lý thuyết neo đất nguyên tắc thiết kế - Phương pháp thực nghiệm: Thí nghiệm mơ hình vật lý phịng, thí nghiệm trường Kiểm chứng sở khoa học việc ứng dụng công nghệ - Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến đóng góp từ nhà khoa học Ý nghĩa khoa học thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học Xây dựng sở khoa học ứng dụng neo xoắn gia cố cấu kiện bảo vệ mái kênh, đánh giá khả chịu tải kéo nhổ neo, xây dựng biểu thức tính tốn Sử dụng neo xoắn để neo giữ cấu kiện bảo vệ mái kênh theo hướng gia cường thêm ổn định thay vật liệu mới, có độ bền cao, khối lượng nhẹ 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Giải pháp neo xoắn gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh công trình thủy lợi áp dụng thích hợp kênh qua vùng đất dính yếu bão hịa nước, loại đất phổ biến ba vùng đồng lớn nước ta Việc bố trí thêm neo xoắn gia cường nhằm giảm trọng lượng cấu kiện bảo vệ mái kênh thay vật liệu bảo vệ mái kênh loại vật liệu mới, đại, có độ bền cao, trọng lượng nhẹ, thi công nhanh HDPE Geomemberane, compozit… đưa mái kênh có gia cố bảo vệ gần với mái kênh đất tự nhiên đảm bảo yêu cầu kỹ thuật mỹ quan Bố cục luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, kiến nghị, luận án gồm chương nội dung: Chương 1: Tổng quan giải pháp bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi ứng dụng neo xoắn để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái Chương 2: Cơ sở khoa học phương pháp nghiên cứu dùng neo xoắn gia cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái kênh Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm khả chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng Chương 4: Ứng dụng kết nghiên cứu, dùng neo xoắn để gia cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái kênh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀGIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI KÊNH CƠNG TRÌNH THỦY LỢI VÀ ỨNG DỤNG NEO XOẮN ĐỂ GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH CHO CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI 1.1 Các hình thức bảo vệ mái kênh mương Việt Nam, giới tồn kỹ thuật 1.1.1 1.1.1.1 Các hình thức bảo vệ mái kênh mương Việt Nam Mái kênh đất trồng cỏ gọi tắt kênh đất Kênh đất xây dựng đất với mái trồng cỏ, có kết cấu đơn giản, thi cơng nhanh Tuy nhiên loại kênh thường chịu ảnh hưởng lớn tác động từ thiên nhiên động vật gây hư hỏng, xuống cấp, ảnh hưởng đến việc dẫn nước phục vụ nông nghiệp 1.1.1.2 Bảo vệ mái kênh đá xây đá lát chít mạch Kênh đá lát chít mạch kênh đá xây vữa kết cấu bảo vệ mái kênh phổ biến nước ta Hình thức thường áp dụng kênh qua lớp đất tốt 1.1.1.3 Bảo vệ mái kênh bê tông lắp ghép Các bê tơng đúc sẵn có kích thước thơng thường 600 x 600 x 80mm mác M150 đến M250 ghép với mái kênh Ưu điểm giải pháp thi công nhanh có nhiều khuyết điểm nứt vỡ, phân tách tạo khe hở lớn cỏ dễ mọc, bùn đất chảy khe kẽ 1.1.1.4 Bảo vệ mái kênhbằng bê tông đổ chỗ không ván khuôn Bảo vệ mái kênh đổ bê tông trực tiếp không ván khuôn đơn giản nhiên lại khó đạt yêu cầu kỹ thuật có nhiều nhược điểm 1.1.1.5 Bảo vệ mái kênh bê tơng có ván khn trượt Bê tông bảo vệ mái kênh đầm chặt, phẳng, đẹp Tuy nhiên trường hẹp, việc vận chuyển ván khn trượt khó khăn Thiết bị để san đầm bê tông mái phức tạp tốn 1.1.1.6 Bảo vệ mái kênh bê tông không ván khuôn sử dụng thiết bị chuyên dụng (dàn trống lăn rải bê tông cải tiến) Bảo vệ mái kênh bê tơng khơng ván khn có sử dụng thiết bị dàn trống lăn rải bê tông áp dụng bảo vệ mái kênh Phước Hịa, cho khối bê tơng đặc chắc, mặt bê tông phẳng Tuy nhiên thiết bị phù hợp với thi công khối lượng lớn chưa chế tạo phổ thơng để sử dụng với kích thước kênh 1.1.1.7 Bảo vệ mái kênh sử dụng công nghệ vật liệu neoweb Neoweb dải vật liệu nhựa Novel Polymeric Alloy tổng hợp đục lỗ, tạo nhám liên kết với thành mạng lưới dạng tổ ong Khi chèn lấp bê tông tạo kết cấu liên hợp bền vững để bảo vệ mái kênh 1.1.2 Một số giải pháp bảo vệ mái kênh mương giới 1.1.2.1 Bảo vệ mái kênh cừ bê tông cốt thép 1.1.2.2 Bảo vệ mái kênh tường chắn bê tông cốt thép 1.1.2.3 Bảo vệ mái kênh bê tông đổ chỗ 1.1.2.4 Bảo vệ mái kênh bê tông thi công thiết bị chuyên dụng 1.1.2.5 Bảo vệ mái kênh thảm địa kỹ thuật 1.1.2.6 Bảo vệ mái kênh công nghệ bê tông-vải địa kỹ thuật 1.1.3 Tổng hợp dạng hư hỏng lớp bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi 1.1.3.1 Mái kênh bị sụt lún, sạt trượt 1.1.3.2 Cấu kiện bảo vệ mái kênh bị xơ lệch, phân tách hình thành khe hở lớn 1.1.3.3 Bê tông bảo vệ mái kênh bị hư hỏng a) Với kênh lát bê tông b) Với mái kênh bê tông đổ chỗ 1.1.3.4 Mái kênh gia cố cỏ mọc trở lại, gây cản trở dịng chảy 1.1.3.5 Sự khơng đồng gia cố bảo vệ kênh mương dẫn đến cản trở dòng chảy 1.1.4 Nhận xét, đánh giá kết cấu bảo vệ mái kênh mương Ở Việt Nam, bảo vệ mái kênh mương cơng trình thủy lợi chủ yếu bê tông, bê tông đá lát Các cấu kiện có trọng lượng lớn, xây dựng, lắp ghép qua vùng đất yếu thường bị lún sụt, nứt nẻ bề mặt tách tạo khe hở lớn cấu kiện làm cho mái kênh mương mỹ quan không đảm bảo kỹ thuật Đồng thời, việc thi công bảo vệ mái kênh mương bê tông đá lát tốn nhiều thời gian, kiểm định chất lượng thi cơng khó khăn Để khắc phục tồn kỹ thuật nêu trên, nghiên cứu tiếp cận hướng công nghệ giảm trọng lượng cấu kiện bảo vệ mái kênh Neo xoắn đề xuất tác giả luận án cho ứng dụng neo giữ cấu kiện trọng lượng nhẹ dùng bảo vệ mái kênh với ưu điểm neo giữ tốt lắp đặt đơn giản 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng neo xoắn kỹ thuật xây dựng 1.2.1 Giới thiệu neo xoắn ứng dụng kỹ thuật xây dựng 1.2.1.1 Giới thiệu chung 1.2.1.2 Một số ứng dụng 1.2.2 Các nghiên cứu neo xoắn giới Neo xoắn nghiên cứu từ năm 1950 có nhiều cơng bố thực nghiệm, lý thuyết hình thành hệ thống lý thuyết hồn chỉnh tính tốn khả neo giữ hình thức neo xoắn Các nghiên cứu điển Trơ-phi-men-cốp (1965), I-Rô-Đốp (1968), Tran Vo Nhiem (1971), Das B.M (1983), Ghaly (1991) Tất nghiên cứu có điểm chung phân tích tối ưu hóa độ sâu đặt neo xoắn để hiệu neo giữ lớn 1.2.3 Các nghiên cứu neo xoắn Việt Nam Các nghiên cứu GS Nguyễn Công Mẫn (1983) tiếp cận lý thuyết phân tích giới hạn, giải tốn động để thiết lập biểu thức kháng nhổ neo xoắn Hoàng Việt Hùng (2012) phát triển ứng dụng để gia cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái đê biển Ngồi cịn số đề xuất ứng dụng bảo vệ hố đào sâu, bảo vệ chân móng dàn pin mặt trời 1.2.4 Nhận xét chung ứng dụng nghiên cứu neo xoắn Phân tích tổng quan cho thấy, neo xoắn có khả neo giữ tốt, lắp đặt đơn giản, không gây tiếng ồn, không gây rung động, độ sâu lắp đặt không lớn nên thuận lợi cho thi công giới thủ công, sử dụng rộng rãi cho nhiều hình thức cơng trình, nghiên cứu để ứng dụng neo giữ cấu kiện bảo vệ mái kênh mương khả thi Khả neo giữ tốt với hệ liên kết cấu kiện bảo vệ mái hồn chỉnh giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao 1.3 Vấn đề kỹ thuật đặt hướng nghiên cứu Xu hướng chung cho vấn đề bảo vệ mái kênh giới thay đổi cơng nghệ, thay đổi cơng nghệ thi cơng, thay đổi cơng nghệ vật liệu bảo vệ mái Như nêu mục 1.1.4 tồn kỹ thuật giải pháp bảo vệ mái kênh Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ khắc phục tồn kỹ thuật nêu trên, cụ thể sử dụng neo xoắn để neo giữ cấu kiện bảo vệ mái kênh theo hướng giảm trọng lượng cấu kiện thay vật liệu cấu kiện bảo vệ mái kênh từ bê tông, đá lát truyền thống sang vật liệu nhựa compozit sơ xợi Neo xoắn dùng để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh kích thước neo khơng lớn, mặt khác neo lắp đặt mái nghiêng, cần phân tích, thiết lập lại biểu thức xác định sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn để phát huy hết khả neo giữ neo xoắn việc lắp đặt đơn giản Các nghiên cứu thực nghiệm kéo nhổ neo xoắn công bố tiến hành mặt đất nằm ngang, chưa có thí nghiệm lắp đặt neo xoắn kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng Vì nghiên cứu này, tập trung thí nghiệm khả neo giữ neo xoắn mái nghiêng ưu tiên thực nhóm đất dính yếu (nhóm II TCVN 4253-2012-nhóm đất dính trạng thái dẻo, dẻo cứng dẻo mềm), tức gần với cần thiết phải cải tiến công nghệ xây dựng cơng trình, loại đất tốt chưa cần thiết xem xét, loại đất yếu đất dính trạng thái dẻo chảy, chảy không áp dụng neo xoắn để neo giữ 1.4 Kết luận chương Đề tài: “Nghiên cứu giải pháp neo xoắn để gia cường ổn định cho cấu kiện bảo vệ mái kênh cơng trình thủy lợi” với mục đích nghiên cứu tìm giải pháp cơng nghệ mới, nhằm khắc phục tồn kỹ thuật bảo vệ mái kênh thiết thực, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Như vậy, với hướng giải pháp kỹ thuật giảm trọng lượng cấu kiện bảo vệ mái kênh thay vật liệu bảo vệ mái kênh vấn đề giữ ổn định cấu kiện bảo vệ mái quan trọng Việc sử dụng neo xoắn để gia cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái khả thi Trong luận án này, tập trung giải vấn đề kỹ thuật gồm việc lựa chọn hình thức neo xoắn thích hợp để thuận tiện lắp đặt mái nghiêng, nghiên cứu thực nghiệm đánh giá sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng thiết lập lại biểu thức xác định sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng, xây dựng sở khoa học phân tích ứng dụng cho giải pháp neo xoắn gia cường ổn định cấu kiện bảo vệ mái kênh đề xuất kết cấu định hình cho mảng gia cố mái kênh theo hướng tiếp cận vật liệu đại, thi công nhanh đảm bảo yêu câu kỹ thuật, mỹ thuật cơng trình CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NEO XOẮN GIA CƯỜNG ỔN ĐỊNH CẤU KIỆN BẢO VỆ MÁI KÊNH 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Đặc điểm neo khoan đất nguyên tắc tính tốn 2.2.1 Ngun lý chống nhổ neo 2.2.1.1 Ảnh hưởng đất lực chống nhổ neo 2.2.1.2 Xác định sức chịu tải neo theo cường độ chống cắt thử nghiệm đất Lx=2,4D khó xốy neo lực cản cánh xoắn lớn, đất xung quanh cánh neo bị phá hoại nhiều Vậy chọn neo có bước xoắn Lx=2D cho thí nghiệm thử tải neo giữ trường dùng ứng dụng gia cường cấu kiện mái kênh 3.1.4 3.2 Độ sâu đặt neo ch̃i thí nghiệm Thí nghiệm mơ hình phịng thí nghiệm 3.2.1 Mục đích 3.2.2 Thiết bị dùng ch̃i thí nghiệm mơ hình 3.2.3 Các bước thí nghiệm 3.2.4 Chỉ tiêu lý đất xây dựng mơ hình phịng 3.2.5 Xây dựng mơ hình vật lý 3.2.6 Các trường hợp thí nghiệm 3.2.7 Kết thí nghiệm 3.2.8 Đánh giá kết thí nghiệm phịng Kết thí nghiệm kéo nhổ neo xoắn cho độ sâu đặt neo mái nghiêng m=1 m=1,5 mơ hình phịng tổng hợp hình 3.25 luận án cho thấy độ sâu đặt neo hợp lý H/D=8, H độ sâu đặt neo theo phương vng góc với mái nghiêng, D đường kính neo xoắn đặt độ sâu này, neo xoắn phát huy hết hiệu neo giữ Quy luật trùng với nghiên cứu công bố trường hợp mặt đất nằm ngang [8,14,22] I-Rô-Đốp (1968), B.M Das (1978) đánh giá độ sâu đặt neo công bố, độ sâu đặt neo tương đối (H/D=6) neo xoắn chưa phát huy hết hiệu neo giữ, H/D=8 neo xoắn phát huy hết khả neo giữ, H/D>8 khả neo giữ khơng tăng nhiều coi H/D=8 độ sâu đặt neo giới hạn Vì thí nghiệm trường thực với độ sâu đặt neo tương đối (H/D=8) để đánh giá khả chịu tải kéo nhổ neo Lx=2D cho ứng dụng neo giữ cấu kiện bảo vệ mái kênh 3.3 Thí nghiệm kéo nhổ neo xoắn trường 11 3.3.1 Mục đích Thí nghiệm trường với số loại đất tự nhiên mái kênh nhằm xác hóa sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn, từ giúp hiệu chỉnh cơng thức xác định sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn, hoàn thiện bước thi công, đặc biệt lưu ý thi cơng mái nghiêng 3.3.2 Giới thiệu cơng trình Dự án nắn dịng chảy tuyến sơng Đơng Cơi, dịng sơng cổ có nguy bị thu hẹp, thành tuyến kênh tiêu nước cho 1.612 diện tích đất tự nhiên mùa mưa lũ, đồng thời khơi thông mở rộng đoạn sông cổ thành hồ cảnh quan sinh thái, điều hịa khu văn hóa Luy Lâu, thị trấn Hồ, huyện Thuận Thành Khu vực thí nghiệm trường cơng trình thi cơng dự án nêu Thời gian thí nghiệm từ 17/05/2018 đến 29/05/2018 3.3.3 Đặc điểm địa chất cơng trình Kết khảo sát cho địa tầng khu vực nghiên cứu từ xuống bao gồm lớp đất sau: Bảng 3.1: Chỉ tiêu lý lớp đất khu vực nghiên cứu Ký hiệu Đơn vị Độ ẩm tự nhiên W Trọng lượng đơn vị thể tích tự STT Chỉ tiêu thí nghiệm nhiên Lớp 2A Lớp 2B Lớp % 35,64 37,54 23,02  kN/m3 17,3 17,3 18,7 Trọng lượng đơn vị thể tích khơ d kN/m3 12,7 12,6 15,2 Trọng lượng đơn vị thể tích hạt s kN/m3 27,1 26,9 26,8 Độ rỗng n % 53,0 53,2 43,5 Độ bão hoà G % 86,9 88,9 80,2 Hệ số rỗng eo 1,129 1,137 0,770 Giới hạn chảy LL % 43,3 40,8 25,1 Giới hạn dẻo PL % 27,0 26,8 19,1 10 Chỉ số dẻo PI % 16,3 14,0 6,0 11 Chỉ số chảy LI 0,47 0,77 0,68 12 12 Góc ma sát  độ 13 Lực dính đơn vị c 14 Hệ số nén lún a1-2 15 Hệ số thấm 3.3.4 k 13012' 11005' 15058' kN/m2 19,5 15,2 12,2 m2/kN 0,039e-2 0,048e-2 cm/s 2,61x10 -5 5,10x10 0,030e-2 -5 1,07x10-4 Quy trình thí nghiệm 3.3.4.1 Thiết bị thí nghiệm 3.3.4.2 Trường hợp thí nghiệm 3.3.4.3 Các bước thí nghiệm Tải trọng tăng cấp theo [47], ASTM Designation D3689-1990 Thời gian thí nghiệm trị số sức kháng kéo dư [41], theo tiêu chuẩn BS 8081:1989 3.3.5 Kết thí nghiệm 3.3.5.1 Kết thí nghiệm kéo neo lớp Á sét 2A- dẻo cứng a) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,0 b) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,5 3.3.5.2 Kết thí nghiệm kéo neo lớp sét (2B) dẻo mềm a) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,0 b) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,5 3.3.5.3 Kết thí nghiệm kéo neo lớp Á cát (3) dẻo mềm a) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,0 b) Thí nghiệm kéo nhổ neo mái nghiêng m=1,5 3.3.6 Đánh giá kết thí nghiệm trường Bảng 3.2: Sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng (kN) Loại đất thí nghiệm Á sét-dẻo cứng (lớp 2A) Hệ số mái (m = 1) Hệ số mái (m = 1.5) (%) chênh lệch Neo xoắn NMK8 6,55 6,21 5,19 Neo xoắn NMK14 21,96 20,54 6,47 Á sét - dẻo mềm (lớp 2B) Neo xoắn NMK8 5,10 4,83 5,29 Neo xoắn NMK14 17,72 16,71 5,70 Neo xoắn NMK8 4,65 4,42 4,95 Neo xoắn NMK14 17,23 16,18 6,09 Á cát – dẻo mềm (lớp 3) 13 3.4 Thiết lập biểu thức xác định sức chống nhổ neo xoắn mái nghiêng 3.4.1 Nguyên tắc chung Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn phương pháp xác định hình dạng khối đất phá hoại kéo nhổ neo xoắn, từ tính diện tích xung quanh khối phá hoại nhân với cường độ chống cắt đất vị trí đặt neo xoắn có tải trọng kéo nhổ giới hạn neo xoắn Kết thí nghiệm trường hiệu chỉnh độ xác cơng thức thiết lập 3.4.2 Thiết lập biểu thức sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng 3.4.2.1 Độ sâu đặt neo xoắn hình dạng khối đất phá hoại kéo nhổ neo Để thiết lập biểu thức sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn, loại neo mà tác giả đề xuất, qua phân tích lựa chọn độ sâu đặt neo xoắn H/D=8 hình dạng khối đất phá hoại khối cầu có đường kính 2D 3.4.2.2 Thiết lập biểu thức Như phân tích độ sâu đặt neo hình dạng khối đất phá hoại lân cận neo xoắn, hình 3.41 mơ tả hình dạng khối đất phá hoại ảnh hưởng chiều dài h bước xoắn đến kích thước khối cầu H D 2.D Hình 3.41: Mơ tả độ sâu đặt neo xoắn hình dạng khối đất phá hoại 14 Công thức xác định sức chịu tải kéo nhổ giới hạn neo xoắn xác định diện tích bề mặt khối cầu phá hoại nhân với cường độ chống cắt đất vị trí đặt neo xoắn Do neo xoắn có bước xoắn Lx=2D hệ số hiệu chỉnh chiều dài bước xoắn đưa vào cơng thức tính, sau xác thực nghiệm Biểu thức xác định sức chịu tải kéo nhổ giới hạn neo xoắn sau: Pgh  4 (D) ( i hi )tg  C  ( 3.1) Trong đó: Pgh sức chịu tải kéo nhổ cực hạn neo xoắn (kN);  hệ số hiệu chỉnh; D đường kính neo xoắn (m);  góc nghiêng mái dốc kênh;  , C góc ma sát lực dính đơn vị đất vị trí đặt neo; hi chiều cao lớp đất thứ i, tính theo phương thẳng đứng từ điểm giao cắt mái nghiêng kênh mặt nằm ngang đến neo, có xét đến độ dốc mái kênh h   hi  3.5 H cos  Xác định hệ số hiệu chỉnh  Hệ số hiệu chỉnh () xác định từ kết thí nghiệm kéo nhổ neo trường Từ công thức 3.1 rút công thức xác định hệ số hiệu chỉnh  sau:  Pghhc xxD  ( h )tg  C  i (3.2) i hc Trị số Pgh đưa vào công thức 3.2 để xác định hệ số hiệu chỉnh  lấy 0,95.Pgh , để có trị số sức chịu tải dự báo lý thuyết thiên nhỏ so với giá trị kéo nhổ thực tế Từ giá trị kéo nhổ neo thực nghiệm trường tính trị số  riêng biệt, trị số trung bình cho loại đất tính   1,80 15 Đánh giá lại mức độ chênh lệch sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng với loại đất khác sử dụng hệ số hiệu chỉnh   1,80 Kết tính tốn sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn công thức 3.1 nhỏ kết kéo nhổ neo xoắn trường từ 3,4%8,0%, thiên an toàn Hệ số hiệu chỉnh   1,80 tin cậy, giúp đơn giản hóa biểu thức tính tốn, người dùng dễ xác định đại lượng công thức 3.6 Kết luận chương Kết thí nghiệm phịng cho thấy sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn mái nghiêng phụ thuộc độ chặt đất đắp (); độ dốc mái (m); độ sâu đặt neo (H/D) Các thí nghiệm kéo nhổ neo xoắn mái dốc m=1,0 cho kết lớn thí nghiệm mái m=1,5 khoảng từ 5,0% đến 6,5% Kết thí nghiệm xác định độ sâu đặt neo xoắn hợp lý H=8D, H/D>8 sức chịu tải kéo nhổ neo xoắn tăng không nhiều Nếu độ sâu đặt neo xoắn H/D