5. Cấu trúc của luận văn
3.4.5. Trường hợp nền đất được gia cố bằng hệ trụ đất ximăng kết hợp với vả
kỹ thuật
Hình 3.25 Sơ đồ tính toán nền đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng kết hợp với
Hình 3.26 Mô hình PTHH nền đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng kết hợp
với vải địa kỹ thuật
Nền đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng có đường kính trụ chọn D = 0,6m, khoảng cách của trụ là 1,2 (tim đến tim). Chiều dài trụ 15m. Tính toán chiều cao đất đắp 5.0m, chiều sâu đất yếu là 15m. Căn cứ hồ sơ khảo sát địa chất công trình và kết quả thí nghiệm, đặc trưng cơ lý các vật liệu được tổng hợp thể hiện trong (bảng 3.2). Thông số các lớp đất và trụ đất xi măng trong mô hình Plaxis được thể hiện ở (bảng 3.3, bảng 3.4) để phân tích sự phân bố ứng suất trong nền đất. Trọng lượng riêng theo Kamata & Akutsu, 1976 cho rằng trọng lượng riêng của đất trộn xi măng tăng từ 3% đến 15%. Từ các thí nghiệm nén mẫu, module đàn hồi E50
= (50 ÷ 63)qu. Hệ số Poission theo Niina et al., 1977 đề nghị lấy từ 0,15 ÷ 0,35. Vải địa kỹ thuật được mô phỏng bởi phần tử Geogrid có EA = 2500 kN/m và được bố trí 05 lớp phía trên đầu trụ mỗi lớp cách nhau 1,0 m.
Hình 3.28 Mô hình PTHH nền đất yếu được gia cố - Phương án 2
Hình 3.29 Mô hình PTHH nền đất yếu được gia cố - Phương án 3
Bảng 3.6 Các giai đoạn tính toán
Phase Công tác Cal. type Loading input Thời
gian
Ban đầu N/A N/A N/A 0 ngày
Phase 1 Thi công trụ đất xi măng Plastic Staged construction 10 ngày
Phase 2 Thi công trải lớp vải ĐKT thứ 1 Plastic Staged construction 5 ngày
Phase 3 Thi công nền đường lớp 1,
dày 1,0m Conso Staged construction 5 ngày
Phase 4 Cho nền đường cố kết Conso Staged construction 15 ngày
Phase 6 Thi công nền đường lớp 2,
dày 1,0m Conso Staged construction 5 ngày
Phase 7 Cho nền đường cố kết Conso Staged construction 15 ngày
Phase 8 Thi công trải lớp vải ĐKT thứ 3 Plastic Staged construction 5 ngày
Phase 9 Thi công nền đường lớp 3,
dày 1,0m Conso Staged construction 5 ngày
Phase 10 Cho nền đường cố kết Conso Staged construction 15 ngày
Phase 11 Thi công trải lớp vải ĐKT thứ 4 Plastic Staged construction 5 ngày
Phase 12 Thi công nền đường lớp 4,
dày 1,0m Conso Staged construction 5 ngày
Phase 13 Cho nền đường cố kết Conso Staged construction 15 ngày
Phase 14 Thi công trải lớp vải ĐKT thứ 5 Plastic Staged construction 5 ngày
Phase 15 Thi công nền đường lớp 5,
dày 1,0m Conso Staged construction 5 ngày
Phase 16 Cho nền đường cố kết Conso Staged construction 15 ngày Phase 17 Chất tải 20kN/m2 Plastic Staged construction 5 ngày Phase 18 Tính ổn định FS Phi/c
reduction Incremental multipliers 0 ngày
Tổng cộng 140
ngày
Hình 1.31 Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu
Hình 3.32 Ứng suất hữu hiệu ban đầu trong nền đất khi chưa sử dụng trụ đất xi
Hình 3.33 Phase 1 - Thi công trụ đất xi măng
Hình 3.34 Phase 3 - Thi công nền đường lớp 1
Hình 3.36 Phase 9 - Thi công nền đường lớp 3
Hình 3.37 Phase 12 - Thi công nền đường lớp 4
Hình 3.39 Phase 17 – Chất tải phân bố 20kN/m2
Hình 3.41 Chuyển vị của nền đất yếu được gia cố sau 140 ngày
+ Kết quả tính toán nền đất được gia cố bằng trụ đất xi măng đường kính 0,6m chiều dài 15m và khoảng cách các trụ là 1,2m (tim đến tim) có độ lún chỉ 0,054m.
Hình 3.43 Chuyển vị theo phương đứng của nền đất yếu được gia cố
Hình 3.45 Sự phân bố ứng suất hữu hiệu trong nền đất yếu được gia cố
Hình 3.47 Hệ số ổn định của nền đất yếu được gia cố 3.5 Nhận xét chương:
Khi nền đất chưa được gia cố sẽ bị phá hoại khi đắp đến lớp thứ 3 với độ lún là 0,234m. Khi nền đất được gia cố bằng trụ đất xi măng đường kính 0,6m chiều dài 15m và khoảng cách các trụ là 1,2m (tim đến tim) có độ lún chỉ 0,054m và có hệ số ổn định là 2,925.
Phương pháp phần tử hữu hạn có thể mô phỏng bài toán gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng. Phương pháp này có thể tính được ứng suất và áp lực lỗ rỗng dư tại một điểm bất kỳ trong nền đất.
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Căn cứ vào kết quả khảo sát trên mô hình số là cơ sở để tác giả rút ra được các kết luận khoa học và đóng góp vào thực tiễn:
1. Để phân tích sự phân bố ứng suất trong nền đất được gia cố trụ đất xi măng, ngoài phương pháp quan trắc hiện trường thì phương pháp giải tích của Terzaghi (Russell & Pierpoint chỉnh sửa năm 1997) và phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 3D) là những phương pháp đáng tin cậy, có thể ước lượng khá chính xác sự phân bố ứng suất. Xây dựng được mô hình bài toán xác định sự phân bố ứng suất trong nền đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật dưới công trình đắp cao ở huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang.
2. Việc thêm lớp gia cường trên đầu trụ mang lại hiệu quả đáng kể trong mong muốn giảm ứng suất tác dụng lên đất yếu, theo kết quả thu được từ mô hình phân tích trên của các tác giả thì SRR giảm khi thêm lớp gia cường trên đầu trụ. Khảo sát đánh giá được tỷ lệ giảm độ lún của bề mặt nền đất trước và sau khi gia cố theo các thông số đàn hồi của đất, của trụ và theo kích thước trụ đất xi măng.
3. Kết quả mô phỏng cho nền đường đất yếu được gia cố bằng trụ đất xi măng kết hợp với vải địa kỹ thuật dưới công trình đắp cao ở huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang là hệ trụ đất xi măng đường kính 0,6m, chiều dài 15m và khoảng cách các trụ là 1,2m, có độ lún chỉ 0,054m và có hệ số ổn định là 2,925. Nên công trình ổn định trong thời gian sử dụng.
2. Kiến nghị
1. Trong việc phân tích sự phân bố ứng suất, sự lún, biến dạng theo độ sâu của trụ đất xi măng trong nền đất gia cố trụ đất xi măng ta nên tiến hành thí nghiệm hiện trường để có thể thu được kết quả chính xác hơn, đồng thời có thể kiểm chứng mức độ chính xác của các phương pháp.
- Áp dụng mô hình bài toán để nghiên cứu tính toán xử lý nền đất yếu bằng trụ đất xi măng, xác định trạng thái ứng suất, ứng suất giới hạn và tính độ lún tức thời của bề mặt nền gia cố. Từ kết quả mô phỏng của luận văn, để nâng cao tính thực tiễn có thể bổ sung nghiên cứu ảnh hưởng của lớp đệm, của lớp đất đắp trên đầu trụ, ảnh hưởng của độ cứng của trụ đến sự thay đổi ứng suất trong hệ nền - trụ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1] Bộ GTVT (2000), Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu, 22TCN262 - 2000, Hà Nội.
[2] Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), Gia cố nền đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng, TCVN9403 - 2012, Hà Nội.
[3] Chu Quốc Thắng (1997), Phương pháp Phần tử hữu hạn, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[4] Đậu Văn Ngọ. Giải pháp xử lý đất yếu bằng đất trộn xi măng. Tạp chí phát triển khoa học công nghệ tập 11 số 11- năm 2008.
[5] Nguyễn Ngọc Thắng. Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
[6] Nguyễn Minh Tâm (2006). “The Behavior of DCM columns under Highway Embankments by Finite Element Analysis
[7] Nguyễn Viết Trung - Trụ đất – xi măng phương pháp gia cố nền đất yếu, NXB Xây dựng năm 2014.
[8] Quy trình thí nghiệm đất gia cố chất kết dính bằng xi măng 22 TCN 59 - 84. [9] TCVN 4200: 2012 Đất xây dựng - Phương pháp xác định tính nén lún trong phòng thí nghiệm.
[10] TCVN 9354: 2012: Đất cho xây dựng – Phương pháp xác định module biến dạng hiện trường bằng tấm ép phẳng.
[11] TCVN 9403:2012, “Gia cố nền đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng”. Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, Vụ Khoa học Công nghệ, 2012.
[12] Tiêu chuẩn cơ sở TCCS 05:2010/VKHTLVN Hướng dẫn sử dụng phương pháp Jet-grouting tạo trụ đất xi măng để gia cố đất yếu, chống thấm nền và công trình đất.
[13] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9403:2012 Gia cố nền đất yếu-Phương pháp trụ đất xi măng.
[14] Trần Nguyễn Hoàng Hùng – Công nghệ xói trộn vữa cao áp (Jet-Grouting), Đại học Quốc Gia Thành phố HCM năm 2016.
Tiếng Anh
[16] A.A Balkema Publishers. “The Deep Mixing Method, Principle, Design and Construction”.
[17] Braja Das - Principles of Geotechnical Engineering – Third edition.
[18] Bummhima Indraratna and Jian Chu - Ground Improvement – Case Histories.
[19] CDIT (2002). Deep Mixing Method, Principle, Design and Construction. [20] D.T. Bergado, J.C Chai, M.C. Alfaro, (1994). “Những biện pháp kĩ thuật mới cải tạo đất yếu”.
[21] Hakan Bredenberg, Goran Holm, Bengt B.Broms. “Dry Mix Methods for DeepSoilStabilization”.
[22] Hans-Georg Kempfert, Berhane Gebreselassie, (2006). “Excavations and Foundations in soft soil”.
[23] Alamgir (1996). “Stress – Strain distribution in embankment reinforced by columnar inclusion”.