Thơng số San lấp (5,8m) Lớp 1 (7,1m) Lớp 2 (2,9m) Đơn vị Mơ hình Gia tải MC MC -
Ứng xử Gia tải Drained Drained -
unsat 16,5 15,3 19,0 kN/m3 sat - 15,3 19,0 kN/m3 kx (giả định) - 2.10-3 1.10-4 m/day ky (giả định) - 1.10-3 1.10-4 m/day Eu - 389 6389 kN/m2 u - 0,495 0,495 - cu - 7,7 33,1 kN/m2 u - 4,83 15,43 độ - 0 0 độ
Ghi chú: Giả thiết 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 3.2:
Bảng 3.2. Thông số đầu vào để tính tốn độ lún ổn định – Bài tốn 1
Thông số San lấp (5,8m) Lớp 1 (7,1m) Lớp 2 (2,9m) Đơn vị Mô hình Gia tải LE LE -
Ứng xử Gia tải Drained Drained -
unsat 16,5 15,3 19,0 kN/m3 sat - 15,3 19,0 kN/m3 kx (giả định) - 2.10-3 1.10-4 m/day ky (giả định) - 1.10-3 1.10-4 m/day E ref - 350 5665 kN/m2 ’ (giả định) - 0,35 0,33 -
So sánh kết quả độ lún theo Plaxis với kết quả tính lún theo PP giải tích được sử dụng.
Đánh giá, phân tích các kết quả tính tốn.
3.1.2. Các kết quả tính tốn (Bài toán 1) như sau:
Về hệ số an toàn SF (Safety Factor):
Kết quả SF = Msf = 0,747 (xem Hình 3.2)
Hình 3.2. Kết quả tính tốn Msf – Bài toán 1
Về độ lún ổn định S tính theo Plaxis (Extreme total displ.): Kết quả S = 1,33 m (xem Hình 3.3)
Về độ lún ổn định S tính theo PP giải tích: Kết quả S = 1,092 m. Kết quả này được tính tốn từ các bản tính Excel (lập theo PP giải tích - Mục 2.3). Cụ thể:
Độ lún tổng (các lớp 1 & 2): S = 1,023 + 0,069 = 1,092 m. Trong đó:
Độ lún của lớp nền 1 (dày 7,1m):
Độ lún của lớp nền 2 (dày 2,9m):
3.1.3. Phần đánh giá, phân tích kết quả tính tốn (Bài tốn 1):
Về kết quả hệ số an toàn SF = 0,747 (theo TL địa chất trong gđ thiết kế):
Kết quả này, mặc dù có sự chênh lệch (khơng lớn), nhưng nhìn chung là phù hợp so với kết quả của báo cáo kiểm định tham khảo [4] với hệ số SF tương
ứng là 0,72 (sử dụng phần mềm Geo-Slope) khi cả 2 kết quả đều dẫn đến việc không đạt về điều kiện an toàn (ổn định) của nền đất yếu dưới khối san lấp (đắp cao 5,8m) tại mặt cắt tính tốn trong giai đoạn thiết kế. Phần chênh lệch của 2 kết quả có thể được đánh giá là do có một số khác biệt nhỏ trong việc: (a) lập mơ hình hình học; (b) chọn thơng số đầu vào; (c) phương pháp tính tốn của 2 phần mềm (Plaxis sử dụng PP PTHH và Geo-Slope sử dụng PP giải tích); ....
Hệ số SF khơng đạt chủ yếu xảy ra ở đoạn cuối tuyến (từ Km1+050 đến Km1+400), nơi có độ lún cao đột ngột so với mức quy định. Riêng ở đoạn đầu tuyến (từ Km0+000 đến Km1+050) thì hệ số SF đạt yêu cầu (lớn hơn 1,15) [4]; tuy nhiên, độ lún có chiều hướng tăng dần từ đầu đến cuối đoạn (lún 5÷50 cm).
Hệ số SF mặc dù không đạt ở đoạn cuối tuyến; tuy nhiên, qua khảo sát hiện trạng sự cố [4] khơng có biểu hiện của sự mất ổn định của nền MĐTN, mà chỉ xảy ra việc độ lún qua đo đạc thực tế là rất lớn (từ 1,4÷2,0m tại thời điểm khảo sát). Điều này cũng có thể được giải thích: Việc tính tốn là ứng với trường hợp khối đắp cao (5,8m) chỉ được đắp 1 đợt, trong khi thực tế của q trình thi cơng đắp có nhiều khoảng thời gian bị gián đoạn (để chờ xử lý) khi các dấu hiệu lún bất thường được phát hiện [4]; đồng thời, nếu q trình thi cơng đắp được liên tục cũng phải mất một khoảng thời gian nhất định (nhiều hay ít tùy theo điều kiện thi cơng), đặc biệt là thời gian đầm chặt và nghiệm thu công tác đầm theo từng lớp của khối san lấp;.... Do đó, trong trường hợp này có thể xem như cơng tác thi công đắp gần như được tiến hành theo nhiều đợt đắp, dẫn đến việc nền đất yếu dưới khối san lấp không bị mất ổn định về cường độ (sự cố chỉ xảy do việc độ lún quá cao so với mức quy định).
Về kết quả tính tốn độ lún (theo tài liệu địa chất trong giai đoạn thiết kế):
Độ lún theo Plaxis (S =1,33 m) có sự chênh lệch khơng đáng kể so với độ lún theo PP giải tích (S =1,092 m) và cả 2 kết quả đều cho kết quả độ lún rất lớn. Điều này phù hợp với kết quả tính lún trong báo cáo kiểm định [4] (đoạn cuối tuyến từ Km1+050 ÷ Km1+350) với kết quả độ lún tính tốn tương ứng là S =1,117m và độ lún trung bình qua khảo sát thực tế (tại hiện trường sự cố) là Sht =1,40m (trong
Sự chênh lệch của 2 kết quả độ lún (theo Plaxis và theo PP giải tích) có thể được đánh giá là 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).
Cũng trong báo cáo kiểm định tham khảo [4], kết quả tính tốn độ lún đại diện cho đoạn đầu tuyến từ Km0+000 đến Km1+050 cũng phù hợp với kết quả đo đạc độ lún thực tế (Sht = 5,0÷50 cm). Riêng kết quả độ lún tính tốn đại diện cho đoạn cuối tuyến từ Km1+350 đến Km1+400 (với Sht =2,0m) thì khơng trình bày trong [4].
3.2 Bài tốn 2: Nhà lồng chợ Bách hóa Lai Vung
Cơng trình bao gồm 2 hạng mục chính là San lấp mặt bằng và Nhà lồng chợ. Trong đó, chiều cao trung bình của khối san lấp là 2,7 m (chưa kể 0,60 m tôn nền từ MĐSL đến cao độ 0,00 m của nền nhà lồng chợ). Cơng trình được khởi cơng ngày 18/02/2013 và hoàn thành ngày 20/12/2013. Tuy nhiên, sau đó sự cố cơng trình đã phát sinh và việc đưa cơng trình vào khai thác sử dụng phải bị tạm ngưng (chờ xử lý). Sự cố xảy ra chủ yếu ở hạng mục San lấp qua biểu hiện lún nền gây ra nhiều hư hỏng nghiêm trọng đối với nền lát gạch bên trong nhà cũng như bên ngoài nhà tại các vị trí bị lún. Tại thời điểm khảo sát kiểm định (tháng 05 & 06/2014), hiện tượng lún nền vẫn chưa có dấu hiệu kết thúc (qua quan trắc trong thời gian 1 tháng, nền cơng trình lún thêm 3,70 - 4,60 cm). Ngun nhân chính gây lún sụt là do khối san lấp có chiều cao lớn (lớn hơn 2,7m) được đắp trên nền đất rất yếu, có chiều dày lớn mà khơng có biện pháp xử lý phù hợp.
3.2.1. Theo báo cáo kiểm định [6] & Cơ sở tính tốn (Chương 2), các nội dung tính
tốn được thực hiện ở Bài tốn 2 sẽ bao gồm:
Mơ hình (hình học) tính tốn theo biến dạng phẳng (Plane Strain) được nhập vào Plaxis như Hình 3.4. Trong đó: Khối san lấp (2,7m) được quy thành tải phân bố; lớp nền bên dưới (chỉ có 1 lớp) dày 15,3m là đất loại sét rất yếu (màu xám xanh, trạng thái nhão chảy). Theo [6], địa chất tính tốn căn cứ Tài liệu khảo sát địa chất trong giai đoạn kiểm định (tháng 05 & 06/2014).
Hình 3.4. Mơ hình Plaxis – Bài tốn 2
Vận dụng Plaxis tính tốn hệ số an toàn của nền đất yếu chịu tải trọng từ khối san lấp bên trên. Các thông số đầu vào được liệt kê trong Bảng 3.3:
Bảng 3.3. Thơng số đầu vào để tính hệ số an tồn – Bài tốn 2
Thơng số San lấp
(2,7m)
Lớp 1
(15,3m) Đơn vị Mơ hình Gia tải MC -
Ứng xử Gia tải Drained -
unsat 16,5 16,44 kN/m3 sat - 16,44 kN/m3 kx - 3,02.10-3 m/day ky - 1,5.10-3 m/day Eu - 933 kN/m2 u - 0,495 - cu - 8,0 kN/m2 u - 6,47 độ - 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 3.4:
Bảng 3.4. Thơng số đầu vào để tính tốn độ lún ổn định – Bài tốn 2
Thơng số San lấp
(2,7m)
Lớp 1
(15,3m) Đơn vị Mơ hình Gia tải LE -
Ứng xử Gia tải Drained -
unsat 16,5 16,44 kN/m3 sat - 16,44 kN/m3 kx - 3,02.10-3 m/day ky - 1,5.10-3 m/day E ref - 840 kN/m2 ’ (giả định) - 0,35 -
Ghi chú: MNN ngập hoàn toàn (đến cao độ MĐTN)
So sánh kết quả độ lún theo Plaxis với kết quả tính lún theo PP giải tích được sử dụng.
Đánh giá, phân tích các kết quả tính tốn.
3.2.2. Các kết quả tính tốn (Bài tốn 2) như sau:
Về hệ số an toàn SF (Safety Factor):
Kết quả SF = Msf = 1,488 (xem Hình 3.5)
Về độ lún ổn định S tính theo Plaxis (Extreme total displ.): Kết quả S = 0,561 m (xem Hình 3.6)
Hình 3.6. Kết quả độ lún ổn định (Extreme total displ.) – Bài toán 2
Về độ lún ổn định S tính theo PP giải tích: Kết quả S = 0,630 m. Kết quả này được tính tốn từ bản tính Excel (lập theo PP giải tích - Mục 2.3). Cụ thể:
Độ lún của lớp nền 1 (chỉ có 1 lớp dày 15,3m):
3.2.3. Phần đánh giá, phân tích kết quả tính tốn (Bài tốn 2):
Về kết quả hệ số an toàn SF = 1,488 (theo tài liệu địa chất trong giai đoạn kiểm định): Kết quả đạt yêu cầu Nền đất yếu dưới khối san lấp đạt ổn định về cường độ tại thời điểm khảo sát kiểm định. Đồng thời, qua mô tả biểu hiện sự cố [6]
từ khi cơng trình hồn thành đến thời điểm khảo sát kiểm định có thể nhận thấy chỉ xảy ra hiện tượng lún nền (ở mức độ tương đối cao và tiếp tục diễn biến), mà khơng có biểu hiện của việc nền mất ổn định về cường độ.
Về kết quả tính tốn độ lún S (theo tài liệu địa chất trong giai đoạn kiểm định): Độ lún theo Plaxis (S = 0,561 m) có sự chênh lệch khơng q lớn so với độ lún theo PP giải tích (S = 0,630 m) và cả 2 kết quả đều cho kết quả độ lún tương đối cao (xấp xỉ 0,60 m). Sự chênh lệch của 2 kết quả độ lún theo Plaxis và theo PP giải tích có thể được đánh giá là 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). Tuy nhiên, cả 2 kết quả đều chênh lệch khá xa so với độ lún tính tốn theo báo cáo kiểm định [6] với S = 0,95 m.
3.3 Bài toán 3: Trường THCS Đốc Binh Kiều – Khối 22 phịng học
Cơng trình bao gồm 2 hạng mục chính là San lấp mặt bằng và Khối 22 phịng học. Trong đó: hạng mục San lấp có chiều cao san lấp trung bình là 2,8 m (chưa kể 0,62 m tôn nền từ MĐSL đến cao độ nền nhà 0,00 m); hạng mục Khối 22 phòng học là một khối nhà gồm 01 trệt & 01 lầu, kết cấu khung dầm sàn BTCT toàn khối, tường gạch ngăn và bao che, móng cọc BTCT đúc sẵn, đài cọc (gồm đài 1 cọc & đài 2 cọc) nằm trong lớp cát san lấp. Công tác san lấp được thực hiện cuối năm 2005; Khối 22 phòng học được xây dựng năm 2006, đến năm 2007 đưa vào sử dụng. Sau 12 tháng sử dụng thì xảy ra lún sụt. Sau khi sửa chữa nhiều lần, cơng trình vẫn tiếp tục lún nứt. Tại thời điểm khảo sát kiểm định (năm 2014) tồn bộ nền lót gạch bên trong nhà (cao độ 0,00) đều bị lún sụp, hư hỏng; các đoạn tam cấp ngoài nhà hầu hết đều bị lún sụp; cột tại các vị trí khe lún có hiện tượng bị uốn cong; một vài vị trí sàn có xuất hiện vết nứt; tại các vị trí đầu cột nối với dầm có xuất hiện vết nút; tường gạch nhiều nơi bị nứt, bể (khu vực gần khe lún thì bị nứt, bể nhiều hơn). Ngun nhân chính gây nên sự cố cơng trình được đánh giá là do cơng trình (bao gồm hạng mục San lấp) được xây dựng trên nền đất yếu, với bề dày trung bình khoảng 30 m là sét yếu trạng thái dẻo mềm, dẻo chảy, chảy (có NSPT = 2÷10). Việc
nền đất yếu và khối san lấp bị lún dẫn đến hiện tượng ma sát âm (MSA) ảnh hưởng đáng kể lên sức chịu tải của cọc, gây ra sự lún và lún lệch tại một số vị trí móng cọc của cơng trình. Hơn nữa, ngồi ngun nhân thuộc yếu tố nền móng cịn có ngun nhân thuộc yếu tố kết cấu khung, chủ yếu do thiếu hệ giằng đài cọc tại các vị trí cần thiết hoặc độ cứng đơn vị của một số giằng chưa đạt yêu cầu nên đã làm phát sinh thêm chuyển vị xoay đài cọc (ngoài chuyển vị lún). Tuy nhiên, trong khuôn khổ Luận văn, nguyên nhân thuộc yếu tố kết cấu khung sẽ không được khảo sát – mà chủ yếu khảo sát các nguyên nhân thuộc yếu tố nền móng.
3.3.1. Theo báo cáo kiểm định [9] & Cơ sở tính tốn (Chương 2), các nội dung tính
tốn được thực hiện ở Bài tốn 3 sẽ bao gồm:
Mơ hình (hình học) tính tốn theo biến dạng phẳng (Plane Strain) được nhập vào Plaxis như Hình 3.7. Trong đó: Khối san lấp (2,8m) được quy thành tải phân bố; các lớp nền bên dưới khối san lấp căn cứ theo Tài liệu khảo sát địa chất trong giai đoạn thiết kế (2005). Thông số địa chất đầu vào xem các bảng số liệu tiếp theo (Bảng 3.5 & Bảng 3.6).
Hình 3.7. Mơ hình Plaxis – Bài tốn 3
Vận dụng Plaxis tính tốn hệ số an tồn của nền đất yếu chịu tải trọng từ khối san lấp bên trên. Các thông số đầu vào được liệt kê trong Bảng 3.5:
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)