Thông số San lấp (2,8m) Lớp 1 (2,0m) Lớp 2A (9,0m) Lớp 2B (7,5m) Lớp 2C (4,5m) Lớp 3 (7,0m) Đơn vị Mơ hình Gia tải MC MC MC MC MC -
Ứng xử Gia tải Drained Drained Drained Drained Drained -
unsat 16,5 16,5 15,4 18,4 16,5 16,3 kN/m3 sat - 16,5 15,4 18,4 16,5 16,3 kN/m3 kx (giả định) - 1.10-4 2.10-3 1.10-4 1.10-4 2.10-3 m/day ky (giả định) - 1.10-4 1.10-3 1.10-4 1.10-4 1.10-3 m/day Eu - 1229 641 1653 1128 952 kN/m2 u - 0,495 0,495 0,495 0,495 0,495 - cu - 14 7,5 6,8 10,4 7,1 kN/m2 u - 6,73 3,03 6,17 3,88 4,96 độ - 0 0 0 0 0 độ
Ghi chú: MNN ngập hoàn toàn (đến cao độ MĐTN)
Vận dụng Plaxis tính tốn độ lún ổn định của nền đất yếu chịu tải trọng từ khối san lấp bên trên. Các thông số đầu vào được liệt kê trong Bảng 3.6:
Bảng 3.6. Thơng số đầu vào để tính tốn độ lún ổn định – Bài tốn 3
Thơng số San lấp (2,8m) Lớp 1 (2,0m) Lớp 2A (9,0m) Lớp 2B (7,5m) Lớp 2C (4,5m) Lớp 3 (7,0m) Đơn vị Mơ hình Gia tải LE LE LE LE LE -
Ứng xử Gia tải Drained Drained Drained Drained Drained -
unsat 16,5 16,5 15,4 18,4 16,5 16,3 kN/m3 sat - 16,5 15,4 18,4 16,5 16,3 kN/m3 kx (giả định) - 1.10-4 2.10-3 1.10-4 1.10-4 2.10-3 m/day ky (giả định) - 1.10-4 1.10-3 1.10-4 1.10-4 1.10-3 m/day E ref - 1090 577 1466 1000 857 kN/m2 ’ (giả định) - 0,33 0,35 0,33 0,33 0,35 -
So sánh kết quả độ lún theo Plaxis với kết quả tính lún theo PP giải tích được sử dụng.
Vận dụng tính tốn q trình cố kết của nền đất yếu chịu tải trọng từ khối san lấp bên trên. Kết quả tính tốn sẽ là cơ sở để phân tích (mang tính dự báo) mức độ ảnh hưởng của ma sát âm (MSA) theo thời gian lên sức chịu tải của móng cọc, đặc biệt là thời điểm MSA kết thúc. Các thơng số đầu vào cho bước tính tốn này theo Bảng 3.6, trong đó phần Material type (loại ứng xử vật liệu) được chuyển sang Undrained; đồng thời, chọn các giai đoạn cố kết đáp ứng yêu cầu tính tốn.
Phân tích ảnh hưởng của MSA lên sức chịu tải của móng cọc.
Đánh giá, phân tích các kết quả tính tốn (Bài tốn 3).
3.3.2. Các kết quả tính tốn (Bài tốn 3) như sau:
Về hệ số an toàn SF (Safety Factor):
Kết quả SF = Msf = 1,328 (xem Hình 3.8)
Về độ lún ổn định S tính theo Plaxis (Extreme total displ.): Kết quả S = 1,11 m (xem Hình 3.9)
Hình 3.9. Kết quả độ lún ổn định (Extreme total displ.) – Bài toán 3
Về độ lún ổn định S tính theo PP giải tích: Kết quả S = 1,072 m. Kết quả này được tính tốn từ bản tính Excel (lập theo PP giải tích - Mục 2.3). Cụ thể:
Độ lún tổng (các lớp 1, 2A, 2B, 2C & 3):
S = 0,238 + 0,573 + 0,083 + 0,076 + 0,102 = 1,072 m. Trong đó:
Độ lún của lớp nền 2A (dày 9,0m):
Độ lún của lớp nền 2B (dày 7,5m):
Độ lún của lớp nền 3 (dày 7,0m):
Kết quả (từ Plaxis) tính tốn q trình cố kết: Xem Bảng 3.7. Bảng 3.7. Kết quả tính tốn cố kết – Bài toán 3
Giai đoạn cố kết Cộng dồn Độ lún (m) Độ cố kết (%) Độ lún còn lại (m) 5 ngày 5 ngày 0,519 47,18 0,581 10 ngày tiếp theo 15 ngày 0,583 53,00 0,517 20 ngày tiếp theo 35 ngày 0,648 58,91 0,452 30 ngày tiếp theo 65 ngày 0,707 64,27 0,393
Giai đoạn cố kết Cộng dồn Độ lún (m) Độ cố kết (%) Độ lún còn lại (m) 60 ngày tiếp theo 125 ngày 0,775 70,45 0,325 90 ngày tiếp theo 215 ngày 0,836 76,00 0,264 150 ngày tiếp 365 ngày 0,895 81,36 0,205 1,0 năm tiếp theo 2,0 năm 0,966 87,82 0,134 1,0 năm tiếp theo 3,0 năm 1,010 91,82 0,09 2,0 năm tiếp theo 5,0 năm 1,050 95,45 0,05 2,5 năm tiếp theo 7,5 năm 1,070 97,27 0,04 4,5 năm tiếp theo 12 năm 1,090 99,09 0,02 Kết thúc cố kết 21 năm 1,10 100 0
Kết quả Phân tích ảnh hưởng của MSA:
Trên cơ sở những quy định được nêu trong Bảng 2.3 và kết quả tính tốn cố kết từ Bảng 3.7 dẫn đến các đánh giá chung về mức độ ảnh hưởng của MSA lên sức chịu tải của cọc theo Bảng 3.8.
Bảng 3.8. Chiều dày tính tốn và mức độ ảnh hưởng của MSA – Bài toán 3
Các mốc thời gian (cộng dồn) Độ lún còn lại (m) Chiều dày
đất yếu Chiều dày có MSA hưởng của MSA Mức độ ảnh
5 ngày 0,581 7,0 m Cực đại (100%) 3,0 năm 0,09 5,0 m Giảm gần 35%
12 năm 0,02
10 m
0 Không ảnh hưởng
Ghi chú: Để tiện lợi cho phân tích (trong khn khổ Luận văn), có một số giả thiết sau:
+ Chiều dày yếu không bao gồm phần chiều cao của khối san lấp; + Không xem xét các yếu tố khác làm giảm MSA;
Kết quả tính tốn lực MSA cực đại [theo cơng thức (2.5)]: Qn(max) = Qn(1) + Qn(2A) = 21,1 + 72,7 = 93,8 (kN). Trong đó: Qn(1) - ứng với lớp 1 Qn(2A) - ứng với lớp 2A
Kết quả tính tốn lực MSA của mốc thời gian 3 năm [công thức (2.5)]: Qn(reduced) = Qn(1) + Qn(2A) = 21,1 + 40,4 = 61,5 (kN). Trong đó:
Qn (1) - ứng với lớp 1 Qn (1) - ứng với lớp 1
3.3.3. Phần đánh giá, phân tích kết quả tính tốn (Bài tốn 3):
Về kết quả hệ số an toàn SF = 1,328 (theo TL địa chất trong gđ thiết kế): Kết quả đạt yêu cầu Nền đất yếu dưới khối san lấp đạt ổn định về cường độ theo thiết kế. Đồng thời, qua mô tả biểu hiện sự cố [9] từ khi cơng trình hồn thành đến
thời điểm khảo sát kiểm định có thể nhận thấy chỉ xảy ra hiện tượng lún nền, khơng có biểu hiện của việc nền mất ổn định về cường độ.
Về kết quả tính tốn độ lún S (theo TL địa chất trong gđ thiết kế): Độ lún theo Plaxis (S = 1,11 m) rất gần với độ lún theo PP giải tích (S = 1,072 m). Tuy nhiên, thông thường 2 kết quả độ lún theo Plaxis và theo PP giải tích ln có một sự chênh lệch nhất định, do cách tính khác nhau của 2 phương pháp cũng như ảnh hưởng khác nhau của việc chọn các thơng số đầu vào (với Plaxis thì thơng số E,
trong khi với PP giải tích thì thơng số e0, Cc quyết định chủ yếu đến giá trị độ lún). Hai kết quả độ lún trên cũng phù hợp với độ lún tính tốn theo báo cáo kiểm định [9] với S = 1,05 m.
Về kết quả tính tốn q trình cố kết: Với việc hệ số thấm của các lớp đất được giả định (có cơ sở) kết hợp thêm một số giả thiết khác, cho nên kết quả tính tốn cố kết chỉ mang tính tham khảo; tuy nhiên, kết quả này vẫn phù hợp ở mức độ tương đối cho việc phân tích q trình cố kết. Theo đó, thơng qua Bảng 3.7 có thể thấy tốc độ cố kết tăng rất nhanh trong năm đầu tiên (với độ cố kết đạt được lên đến 81,36%), trong đó, tốc độ cố kết diễn ra rất nhanh trong những tháng đầu và chậm dần trong những tháng tiếp theo. Sau năm đầu tiên, tốc độ cố kết trong những năm tiếp theo diễn ra chậm dần và có thể xem q trình cố kết kết thúc trong 12 năm (với độ cố kết đạt được là 99,09%) – mặc dù về lý thuyết thì phải sau 21 năm quá trình cố kết mới kết thúc (với độ cố kết đạt được là 100%).
Về kết quả Phân tích ảnh hưởng của MSA lên sức chịu tải của cọc: Việc phân tích dựa trên cơ sở của Mục 2.4 (thuộc Chương 2) và theo Bảng 3.8 (kết hợp với các giá trị của lực MSA tính được). Theo đó, lực MSA đạt cực đại trong giai đoạn đầu tiên của quá trình cố kết và giảm dần theo thời gian (ứng với độ cố kết tăng dần). Có thể thấy lực MSA giảm gần 35% sau 3 năm và tiếp tục giảm trong những năm tiếp theo và sau 12 năm thì MSA hồn tồn khơng cịn ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc. Cũng cần lưu ý là do đã có một số giả thiết được đưa ra, cho nên việc phân tích (MSA) này cũng chỉ mang tính tham khảo (để có được một sự hình dung nhất định); đồng thời, lý thuyết phân tích MSA (Mục 2.4) được sử dụng
cũng có nhược điểm là chưa xét đến sự giảm ứng suất hữu hiệu thẳng đứng ('v) do sự bám dính của cọc và đất gây ra [16].
CHƯƠNG 4.
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
Luận văn chủ yếu sử dụng phần mềm Plaxis kết hợp với các PP giải tích (thơng qua các bản tính được lập sẵn trong mơi trường Excel) trong phân tích các nguyên nhân sự cố mang yếu tố nền móng của các cơng trình đắp cao. Các nguyên nhân sự cố cơng trình được tham khảo từ các báo cáo kiểm định liên quan. Đồng thời, việc sử dụng Plaxis và các mơ hình phù hợp với cơ sở tính tốn tương ứng với các thơng số địa chất được sử dụng có tính phổ biến trong các tài liệu địa chất được sử dụng trong giai đoạn thiết kế của các cơng trình xây dựng trên địa bàn Đồng Tháp cũng đã được xét đến.
Qua các kết quả phân tích được trình bày trong Chương 3, một số kết luận quan trọng và kiến nghị hướng phát triển đề tài trong tương lai được rút ra như sau:
4.1 Kết luận
1. Kết quả tổng hợp (ở phần Phụ lục) những đặc tính chung về địa chất trên địa bàn Đồng Tháp đã đưa ra được một sự hình dung khái quát về mật độ phân bố của các vùng đất yếu trên địa bàn tỉnh cũng như quy luật phân bố các lớp đất, loại đất theo địa tầng.
2. Kết quả tính tốn và phân tích từ phần mềm Plaxis – có so sánh với kết quả tương ứng theo các PP giải tích – đã cho thấy sự chênh lệch khơng đáng kể cũng như sự phù hợp với các biểu hiện của sự cố cơng trình có ngun nhân nền móng qua kết quả khảo sát hiện trường sự cố được nêu trong các báo cáo kiểm định tham khảo.
3. Sự cố có nguyên nhân nền móng của các cơng trình đắp cao trên địa bàn Đồng Tháp thường có biểu hiện lún nền và nền bị mất ổn định về cường độ; trong đó, việc lún nền (đắp cao) – thường có độ lún rất cao – đã gây ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu (như: làm tăng độ lún móng, gây ra ma sát âm,
gạch lát nền bị hư hỏng,....) cũng như hiệu quả khai thác sử dụng của các cơng trình được xây dựng trên mặt bằng san lấp (đắp cao).
4. Mặc dù vẫn có một số hạn chế, phương pháp tính tốn phân tích ma sát âm (MSA) theo FOND-72 (được nêu ở Mục 2.4.2) có tính thực hành cao bởi tính đơn giản, dễ sử dụng và có thể được sử dụng trong việc xác định lực MSA cực đại. Tuy nhiên, cần lưu ý đến việc MSA sẽ giảm dần sự ảnh hưởng theo thời gian (khi độ cố kết của nền đất yếu tăng dần) để có một phương án thiết kế (móng cọc) phù hợp, tiết kiệm. Đồng thời, cũng lưu ý đến những biện pháp xử lý bề mặt thân cọc hoặc các biện pháp phù hợp khác để làm giảm ảnh hưởng của MSA.
4.2 Kiến nghị
Mặc dù Luận văn đã đạt được một số kết quả nhất định như đã trình bày ở trên nhưng vẫn còn một số vấn đề chưa được rõ ràng cần được nghiên cứu thêm trong tương lai. Những vấn đề đó bao gồm:
Việc tổng hợp những đặc tính chung về địa chất trên địa bàn Đồng Tháp cần bổ sung thêm các thông số quan trọng cho việc ứng dụng Plaxis, như: Hệ số thấm, hệ số Poisson,...
Cần thiết nên có một đề tài nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của ma sát âm (MSA) trong thiết kế nền móng (cọc) của những cơng trình được xây dựng trên địa bàn Đồng Tháp.
Các sự cố có ngun nhân nền móng của các cơng trình đắp cao trên địa bàn Đồng Tháp chủ yếu xảy ra qua biểu hiện lún nền (với độ lún thường rất cao) và nền bị mất ổn định về cường độ. Do đó, một nghiên cứu khoa học về các biện pháp phù hợp trong việc xử lý hiệu quả các biểu hiện sự cố này rất cần được thực hiện trong những đề tài tiếp theo trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]. Châu Ngọc Ẩn (2010), Cơ học đất, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh. [2]. Dương Văn Bình (2015), “Lựa chọn mơ hình đất nền để tính tốn ổn định hố móng sâu bằng phần mềm Plaxis”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất (số 50/4-2015, tr.16-22).
[3]. Nguyễn Quang Chiêu (2004), Thiết kế và thi công nền đắp trên đất yếu, Nhà xuất bản Xây dựng.
[4]. Hướng dẫn sử dụng phần mềm Plaxis V.8.2. Phịng Tính tốn cơ học – khoa Kỹ thuật xây dựng - Trường đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.
[5]. http://lasxd.com/uploads/image/b8.pdf?ckattempt=1, “Hiện trạng các vấn đề nền và móng cơng trình; Sự cố cơng trình có ngun nhân nền móng” (truy cập: 09/07/2016). [6]. http://cdse.vn/posts/co-ly-plaxis-geo5/, “Chỉ tiêu cơ lý tính tốn nhập vào Plaxis, Geo5” (truy cập: 09/07/2016).
[7]. Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục (1986-1989), Cơng trình trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam, Trường Đại học Kỹ
thuật thành phố Hồ Chí Minh.
[8]. Sở Xây dựng Đồng Tháp (2014), “Báo cáo lún sụt cơng trình đắp cao trên địa bàn tỉnh Đồng Tháp”, Hội thảo về Lún sụt cơng trình đắp cao ngày 04/11/2014, Tp.Cao Lãnh. [9]. Dương Diệp Thúy, Phạm Quang Hưng (2012), “Tương quan giữa chỉ số nén và một số chỉ tiêu vật lý của đất dính ở một vài khu vực của Hà Nội”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ
xây dựng (số 12/5-2012).
[10]. Tiêu chuẩn ngành 22TCN 262 – 2000 (Bộ GTVT): Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu – Tiêu chuẩn thiết kế.
[11]. Trung tâm Kiểm định chất lượng cơng trình xây dựng Đồng Tháp (2015): Báo cáo kết quả kiểm định ngun nhân sự cố cơng trình Cụm dân cư Long Sơn Ngọc (phía Tây), huyện Tân Hồng, tỉnh Đồng Tháp.
[12]. Trung tâm Kiểm định chất lượng cơng trình xây dựng Đồng Tháp (2014): Báo cáo kết quả kiểm định ngun nhân sự cố cơng trình Nhà lồng chợ bách hóa Lai Vung, huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp.
[13]. Trung tâm Kiểm định chất lượng cơng trình xây dựng Đồng Tháp (2015): Báo cáo kết quả kiểm định ngun nhân sự cố cơng trình Nâng cấp Bờ bao bảo vệ sản xuất 2600ha lúa Thu Đông xã Thường Thới Tiền va Thường Phước 2, huyện Hồng Ngự, Đồng Tháp. [14]. Trung tâm Kiểm định chất lượng cơng trình xây dựng Đồng Tháp (2014): Báo cáo kết quả kiểm định ngun nhân sự cố cơng trình Trường THCS Đốc Binh Kiều, huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp.
[15]. Viện Kỹ thuật Biển (2012): Báo cáo kết quả kiểm định nguyên nhân sự cố cơng trình Hoa viên & Bờ kè đường Lê Duẩn, phường Mỹ Phú, Tp.Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.
[16]. Viện Kỹ thuật Biển (2014): Báo cáo kết quả kiểm định ngun nhân sự cố cơng trình Tuyến dân cư phía Đơng tỉnh lộ ĐT855, xã Hịa Bình, huyện Tam Nơng, Đồng Tháp. [17]. Trần Văn Việt (2004), Cẩm nang dùng cho Kỹ sư địa kỹ thuật, Nxb Xây dựng.
Tiếng Anh
[18]. PLAXIS Version 8 – Material Models Manual. [19]. PLAXIS Version 8 – Reference Manual. [20]. PLAXIS Version 8 – Tutorial Manual.