Tại Trường Đại học Xõy dựng, mụ hỡnh nền thu nhỏ được xõy dựng và đó tiến hành thớ nghiệm nộn bàn nộn kớch thước 40 x 40 (cm) đến phỏ hoại sau khi xử lý bằng Top-base. Nền được mụ hỡnh bằng thựng đất sột kớch thước mặt bằng 3 x 3 (m); cao 1.4m. Top-block đường kớnh 20cm, cao 20 cm trong đú phần cọc dài 10cm. Kết quả thớ nghiệm được cụng bố thỏng 5/2008 cho thấy sức chịu tải của nền chung đó tăng lờn rất khả quan.
Đất mụ hỡnh cú cỏc đặc trưng cơ – lý cơ bản sau: - Trọng lượng riờng gw = 18.9 kN/m3
- Độ ẩm W = 42.5%
- Giới hạn chảy Wch = 46.1% - Giới hạn dẻo Wd = 28.2%
- Sức khỏng cắt khụng thoỏt nước (xỏc định từ thớ nghiệm cắt cỏnh) cu = 12 kN/m2.
Bàn nộn vuụng kớch thước 40 x 40 (cm) Sức chịu tải dự tớnh theo cụng thức Terzaghi
pult = 0.876 cu.Nc = 0.876 x 12 x 5.70 = 60 kN/m2
Cỏc nghiờn cứu từ Nhật bản và Hàn quốc đều kết luận sức chịu tải của nền cú thể tăng lờn đến 200%, độ lỳn giảm cũn 15 đến 30% so với nền khụng xử lý. Kết quả bước đầu tại Việt nam thuyết phục rằng cỏc kết luận trờn là đỏng tin cậy.
Hỡnh 3.1. Quan hệ tải trọng - độ lỳn (từ thớ nghiệm mụ hỡnh)
Đối với cỏc loại nhà thấp tầng (dưới 30m), ngay cả trờn nền đất khỏ yếu như tại Hải Phũng, Thanh Húa v.v vẫn cú thể sử dụng Top base để thay thế hoàn toàn cọc chịu lực.
Đối với nhà khụng quỏ cao: cỏc cụng trỡnh trờn 10 tầng (thấp hơn 50m), và múng đặt vào nền đất cú sức chịu tải trung bỡnh và yếu, độ lỳn cố kết của múng cú thể lờn đến hàng chục cm, thời gian kết thỳc lỳn kộo dài vài năm, vỡ vậy chỳng ta khụng nờn sử dụng giải phỏp múng top-base thuần tỳy.
Đối với nhà tương đối cao (trờn 50m, hoặc cú yờu cầu đặc biệt nghiờm ngặt
về quản lý độ lỳn của cụng trỡnh) chỳng ta vẫn sử dụng hệ múng & cọc kết hợp
nhưng với sơ đồ là cọc chống (cọc khụng lỳn) lỳc này hệ cọc sẽ tham gia chịu lực cựng với múng nhưng sức chịu tải của cọc sẽ được tớnh toỏn đỳng theo cọc chịu lực của tiờu chuẩn TCVN.
Bảng 3.1: Những cụng trỡnh đó ỏp dụng trờn thực tế tại Việt Nam :
Tờn cụng
trỡnh Địa điểm Quy mụ
Thời điểm thiết kế Thi cụng múng Tũa nhà Ocean View Manor Phước Tỉnh Vũng Tàu 24 tầng, một tầng hầm, diện tớch hầm 2000m2 6-8/2009 8-12/2009 Tũa nhà LICOGI 18.1 Thành phố Hạ Long Quảng Ninh 18 tầng, một tầng hầm, diện tớch hầm 1600m2 9-11/2009 5-7/2010 Tũa nhà 97 Lỏng Hạ Thành Phố Hà Nội 27 tầng, ba tầng hầm, diện tớch hầm 2400m2 8-10/2009 chờ Giấy phộp XD Tũa nhà Trụ sở Tổng Cty Constrexim 39 Nguyễn Đỡnh Chiểu Hà Nội 16 tầng, hai tầng hầm, diện tớch hầm 900m2 7-9/2009 3-5/2010 Tũa nhà Trụ sở Phớa Nam Cty Hà Đụ 60 A Trường Sơn Thành Phố Hồ Chớ Minh 16 tầng, hai tầng hầm, diện tớch hầm 1200m2 4-6/2010 7-9/2010 Bệnh viện Yờn Phỳc Quận Hà Đụng, Hà Nội 9 tầng, một tầng hầm, diện tớch tầng hầm 2500 m2 2-4/2010 6-9/2010 Trường học Bill Gate School Linh Đàm – Hà Nội
3.2 Phõn tớch thớ nghiệm Top-Base theo phương phỏp phần tử hữu hạn :
- Tớnh toỏn với địa chất của cụng trỡnh “Tũa nhà South Building – 60A đường Trường Sơn, Quận Tõn Bỡnh, TP Hồ Chớ Minh”
Bảng 3.2: Bảng chỉ tiờu cơ lý cỏc lớp đất dưới đỏy múng
Số Chiều sõu mặt lớp Tờn Chiều dày C E TT đến mặt đất TN lớp đất lớp (m) T/m3 (độ) T/m2 T/m2 1 8.70 Lớp 2 0.30 2.02 13.4 0 4.30 609 2 9.00 Lớp 3 4.20 2.05 26.1 0 1.50 2153 3 13.20 Lớp 4 3.80 2.07 30.7 0 1.13 1033 4 17.00 Lớp 5 3.80 2.02 26.4 0 1.43 1116 5 20.80 Lớp 6 9.50 2.07 30.7 0 1.13 2367 6 30.30 Lớp 7 6.70 1.88 9.90 3.46 1107 7 37.00 Lớp 8 23.00 1.99 14.5 0 9.04 912
Mụ hỡnh tớnh toỏn Top - base: Thớ nghiệm được mụ hỡnh húa bằng phần mềm SSI3D (hỡnh 3.2) sử dụng mụ hỡnh nền Mohr-Coulomb cho đất nền. Kết quả tớnh chuyển vị lớn nhất dưới tải trọng 5 kg/cm2 là 1.4 mm khi cú nền Top-Base (hỡnh 3.3), trường hợp khụng cú gia cố bằng Topbase thỡ chuyển vị là 6.4 mm (hỡnh 3.4).
Hỡnh 3.3: Chuyển vị của hệ khi cú gia cố Top-Base
Hỡnh 3.4: Chuyển vị của hệ khi khụng gia cố Top-Base
3.3 Nghiờn cứu trạng thỏi ứng suất và biến dạng của nền gia cố Top - Base :
Để đỏnh giỏ sự làm việc của nền Top-Base, một số phõn tớch bằng phương phỏp phần tử hữu hạn được thực hiện với cỏc đặc trưng của đất nền dưới múng Top-Base được lấy từ kết quả khảo sỏt địa chất thực tế tại Hà Nội và thành phố Hồ Chớ Minh.
Mụ hỡnh phõn tớch múng Top - Base (hỡnh 3.5) bao gồm một dải 2 Top-Base với vật liệu chốn bằng chiều cao của Top - Base là 50 cm. Tải trọng phõn bố đều 10 T/m2 tỏc dụng lờn bề mặt Top - Base qua tấm bờ tụng dày 10 cm. Để so sỏnh với nền khụng Top - Base, một mụ hỡnh khỏc cũng được thiết lập với cỏc đặc trưng đất nền tương tự nền Top-Base nhưng khụng sử dụng Top-Base.
Nền đất sử dụng để tớnh toỏn bao gồm ba loại cú cỏc đặc trưng thể hiện trong bảng 3.3, 3.4 và 3.5.
Cỏc kết quả tớnh toỏn được thể hiện bao gồm chuyển vị tại tõm và đỏy của Top - Base, ứng suất tại biờn và tõm của Top - Base, vựng chảy dẻo dưới đỏy Top - Base.
Kết quả phõn tớch về ứng suất dưới đỏy múng Top - Base cho thấy phự hợp với kết quả thực nghiệm là sức chịu tải của đất nền dưới đỏy Top - Base tăng lờn. So sỏnh ứng suất cho hai trường hợp cú gia cố Top - Base và khụng gia cố Top - Base cho thấy ứng suất theo phương đứng khụng khỏc nhau đỏng kể nhưng ứng suất lệch khi nền khụng cú Top - Base thỡ lớn hơn trường hợp nền cú Top-Base khỏ nhiều. Với mức tải trọng 10T/m2, với đất nền ở trạng thỏi dẻo mềm, tỷ số ứng suất lệch của hai trường hợp là 1,2 (hỡnh 3.6) và đối với đất nền ở trạng thỏi dẻo cứng là 1,6 (hỡnh 3.7 và 3.8). Ứng suất lệch cú vai trũ quan trọng trong việc đỏnh giỏ sức chịu tải của đất nền. Trong trường hợp này, sức chịu tải của đất nền tăng lờn đỏng kể khi nền cú Top - Base do độ lệch ứng suất nhỏ hơn khi nền khụng cú Top - Base.
Kết quả phõn tớch về chuyển vị cho thấy chuyển vị chờnh lệch tải tõm Top-Base giữa bề mặt và đỏy Top - Base là khụng đỏng kể trong khi đú chuyển vị này chờnh lệch là khỏ lớn trong điều kiện tương tự khi nền khụng cú Top- Base (hỡnh 3.9). Chuyển vị bề mặt lớp đất nền (dưới đỏy Top - Base) giữa hai trường hợp là tương đối giống nhau. Điều này cho thấy hiệu quả giảm lỳn cho nền đất xảy ra chủ yếu trong phạm vi lớp vật liệu chốn chứa Top - Base.
Bảng 3.3: Đặc trưng của loại nền 1:
Đặc trưng Đơn vị Giỏ trị
Mụ đun đàn hồi T/m2 100
Hệ số Poisson - 0,3
Lực dớnh đơn vị T/m2 0,7
Gúc ma sỏt trong (0) 4,8
Bảng 3.4: Đặc trưng của loại nền 2 :
Đặc trưng Đơn vị Giỏ trị
Mụ đun đàn hồi T/m2 300
Hệ số Poisson - 0,3
Lực dớnh đơn vị T/m2 3,0
Gúc ma sỏt trong (0) 15,75
Bảng 3.5: Đặc trưng của loại nền 3:
Đặc trưng Đơn vị Giỏ trị
Mụ đun đàn hồi T/m2 300
Hệ số Poisson - 0,3
Lực dớnh đơn vị T/m2 1,9
Hỡnh 3.6: Sự gia tăng ứng suất lệch với đất nền loại 1
Hỡnh 3.8: Sự gia tăng ứng suất lệch với đất nền loại 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận :
Luận văn đó trỡnh bày phương phỏp gia cố nền đất mới đó và đang được bước đầu ỏp dụng cho cỏc cụng trỡnh xõy dựng tại Việt Nam. Kết quả nghiờn cứu thực nghiệm do cỏc tỏc giả khỏc đó cụng bố trỡnh bày trong Chương II cho thấy Top - Base làm tăng khả năng chịu lực của nền đất yếu. Khả năng chịu lực của nền đất thay đổi phụ thuộc vào hai loại phỏ hoại là phỏ hoại do trượt cục bộ hoặc phỏ hoại do trượt sõu. Tuy nhiờn, trong trường hợp xảy ra biến dạng ngang, khả năng chịu lực của nền trở thành khả năng chịu lực của phỏ hoại do trượt cục bộ. Cú thể thấy rằng múng trờn Top-base ngăn chặn việc sinh ra phỏ hoại do trượt cục bộ bằng cỏch ngăn chặn biến dạng ngang.
Để đỏnh giỏ khả năng làm tăng sức chịu tải của nền đất sử dụng Top - Base gia cố nền, phương phỏp phần tử hữu hạn được lựa chọn để phõn tớch và tớnh toỏn cho một số nền đất từ cỏc kết quả khảo sỏt tại Việt Nam. Kết quả phõn tớch cho thấy Top - Base hạn chế lỳn tức thời trong phạm vi lớp vật liệu chốn và tăng khả năng chịu tải của nền đất do hạn chế dịch chuyển ngang của đất nền dưới đỏy múng Top - Base. Sự hạn chế dịch chuyển ngang do nền Top - Base thể hiện trong kết quả tớnh toỏn khi ứng suất lệch tại đỏy múng nhỏ hơn so với trường hợp nền khụng gia cố Top - Base.
2. Kiến Nghị :
Cần cú thờm cỏc nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm tại Việt Nam để đỏnh giỏ khả năng gia cố nền đất của phương phỏp Top - Base đặc biệt là khả năng giảm lỳn của phương phỏp này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt :
1. PGS.TS Nguyễn Ngọc Bớch (2004), Lý thuyết và bài tập thực hành địa kỹ
thuật cụng trỡnh, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
2. Trần Thanh Giỏm (2008), Phương phỏp TOP-BASE, Tài liệu dịch từ bản tiếng Hàn Quốc.
3. GS.TS Vũ Cụng Ngữ, TS. Nguyễn Văn Dũng (2006), Giỏo trỡnh Cơ học đất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
4. GS.TS Vũ Cụng Ngữ, Nguyễn Văn Thụng (2005), Bài tập Cơ học đất, Nhà xuất bản giỏo dục, Hà Nội.
5. GS.TS Vũ Cụng Ngữ (1998), Thiết kế và tớnh toỏn Múng nụng, Trường Đại Học Xõy Dựng, Hà Nội .
6. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất (005), Nền và móng các công trình dân dụng – công nghiệp, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội
7. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng (996), Hớng dẫn đồ án nền và móng, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
8. Th.s Phan Hồng Quõn (2007), Giỏo trỡnh Cơ học đất, Nhà xuất bản giỏo dục, Hà Nội.
9. Th.s Phan Hồng Quõn (2007), Giỏo trỡnh Nền và Múng, Nhà xuất bản giỏo dục, Hà Nội.
10.Đoàn Thế Tờng, Lê Thuận Đăng (004), Thí nghiệm đất và nền móng công trình, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội. 11.Tiêu chuẩn xây dựng 45 (978), Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà
và công trình, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.
13.Whitlow.R. (996), Cơ học đất (bản dịch), Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.
Tiếng Anh
14.Arai, K., Onishi, Y., Horita, M., and Iasukawa, I. (1987), Measurement and
Interpretation of Loading Test of Top Block on Soft Ground, The Proceeding
of 2nd International Symposium on Field Measurement in Geomechanics. 15.Banseok Top-Base Co., Ltd (2007), In-Place Top-Base Method.
16.Chen, W. F. and Mizuno, E. (1990), Nonlinear Analysis in Soil Mechanics.
Theory and Implementation, Developments in Geotechnical Engineering 53,
Elsevier.
17.Smith, I. M. and Griffiths, D. V. (1997), Programming The Finite Element
Method, John Wiley & Sons, Third Edition
Internet