Hỡnh 4.20: Biểu đồ chuyển vị của tường võy và trụ đỡ Hỡnh 4.21: Biểu đồ 2
'(kN m/ )
của tường võy và trụ đỡ
Nhận xột:
Sau khi thực hiện mụ phỏng tớnh toỏn bằng phần mềm Plaxis 3D cho hai mụ hỡnh trụ đất xi măng với mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m và mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m và để so sỏnh đối chiếu kết quả. Từ những kết quả và biểu đồ hỡnh bờn trờn ta rỳt ra được một số nhận xột quan trọng như sau:
- Về biến dạng: Cả hai mụ hỡnh trờn thỡ cho độ lỳn rừ rệt nhất là theo phương x của tường võy và theo phương y của trụ đỡ và gần như cú chuyển vị theo phương z. Cụ thể hơn ta xột đại diện tổng độ lỳn theo phương đứng của cả hai mụ hỡnh theo bước thi cụng ta được biểu đồ như sau:
Hỡnh 4.24: Độ lỳn U(y) theo giai đoạn thi cụng của cả hai mụ hỡnh
Xột về tổng độ lỳn theo phương đứng U(y) của nền đất sau khi được gia cố bằng trụ đất xi măng ta thấy rằng mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m cho độ lỳn ớt hơn mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m là 0,673(cm) tương đương 8,97% nguyờn nhõn chủ yếu là do trọng lượng bản thõn của khối gia cố nhỏ lại làm giảm độ lỳn của toàn khối. Cụ thể hơn về quỏ trỡnh lỳn của nền đất sau khi được gia cố theo cỏc giai đoạn tớnh toỏn ta thấy rằng ở giai đoạn hạ nước ngầm đến cao độ -14,6m và đào
hố múng là cú độ lỳn lớn nhất với khi mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m và mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m thỡ độ lỳn lần lượt là -8,187cm và -8,115cm.
- Về ứng suất: Xột về tổng ứng suất và ứng suất hữu hiệu nền đất sau khi được gia cố bằng trụ đất xi măng ta thấy rằng ứng suất sinh ra trong mụ hỡnh 1 và mụ hỡnh 2 là gần như tương đương.
Hỡnh 4.25: Biểu đồ so sỏnh kết quả tớnh lỳn U(y) theo giải tớch và Plaxis 3D
- Khi thực hiện so sỏnh đối chiếu kết quả giữa phương phỏp giải tớch trờn nền tảng Microsoft Excel 2013 và Plaxis 3D v1.6 xột thấy rằng khi thực hiện tớnh toỏn bằng phần mềm Plaxis 3D cho độ lỳn nhỏ hơn khi thực hiện tớnh toỏn bằng phương phỏp giải tớch lần lượt cho cả hai mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m và mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m là 31,72% và 43,08%.
Nhận xột chương 4:
Trờn cơ sở tớnh toỏn bằng phương phỏp giải tớch trờn nền phần mềm Microsoft Excel 2013, mụ phỏng 3D bằng phần mềm Plaxis trụ đất – xi măng nhằm xử lý lỳn nền bờn dưới hệ thống cống xả nước làm mỏt thuộc nhà mỏy Nhiệt Điện Duyờn Hải, tỏc giả rỳt ra một số nhận xột sau:
- Khi tớnh toỏn sức chịu tải của trụ đất- xi măng tỏc giả kiến nghị nờn sử dụng cụng thức tớnh toỏn theo Viện địa kỹ thuật Chõu Á AIT (dựa theo quy trỡnh Thụy Điển SGF 4:95E) sẽ tăng tớnh an toàn cho thiết kế so với cỏc quy trỡnh tớnh toỏn
hiện hành. Cụ thể sức chịu tải của trụ đất – xi măng thấp hơn lần lượt là 11,12% và 16,38% so với khi tớnh toỏn theo quan điểm của Nhật Bản và Trung Quốc.
- Và khi tớnh toỏn độ lỳn của trụ đất- xi măng nờn tham khảo tớnh toỏn theo cả ba quy trỡnh Thụy Điển, Nhật Bản và Thượng Hải – Trung Quốc nhưng để thiờn về an toàn ta nờn sử dụng cụng thức tớnh toỏn theo quy trỡnh Thượng Hải – Trung Quốc. Vỡ theo quy trỡnh này độ lỳn tổng cộng của nền đất sau khi được gia cố sẽ cao hơn 21,16% so với hai quy trỡnh cũn lại vỡ nú cú xột đến ứng suất phụ thờm do trọng lượng bản thõn của trụ đất – xi măng.
- Khi thực hiện thay đổi cỏc thụng số kỹ thuật của trụ đất – xi măng trong quỏ trỡnh tớnh toỏn như: Đường kớnh (D), khoảng cỏch bố trớ (S), chiều dài (L) sẽ ảnh hưởng lớn đến kết quả cuối cựng của trụ đất xi măng cả về ổn định, biến dạng. Cụ thể khi D>1m; S<1,6m; L>21m thỡ khụng đảm bảo về hiệu quả kinh tế với cụng trỡnh mà tỏc giả đang thực hiện nghiờn cứu. Khi D<0,9m; S>1,8m; L<18m khụng đỏp ứng được khả năng chịu lực gõy mất ổn định cho cụng trỡnh dẫn đến phỏ hoại. Từ những nhận đinh bờn trờn xột thấy rằng mụ hỡnh tối ưu ứng với điều kiện thực tế khi cỏc thụng số kỹ thuật của trụ đất – xi măng là: L=21m; S=1,6m; D=0,9m.
- Xột về mặt bố trớ hỡnh học rừ ràng khi bố trớ theo kiểu hỡnh vuụng là hiệu quả hơn so với bố trớ theo kiểu hỡnh tam giỏc. Về sức chịu tải và độ lỳn của trụ đất – xi măng với hai kiểu bố trớ này gần như khụng chờnh lệch nhiều. Cũn với hiệu quả kinh tế thỡ bố trớ theo kiểu hỡnh vuụng là khả thi hơn khi tỷ số diện tớch thay thế as thấp hơn khoảng 13,59% khi bố trớ theo kiểu hỡnh tam giỏc, cỏc thụng số tớnh toỏn cũn lại là gần như tương đương nhau.
- Khi thực hiện so sỏnh đối chiếu kết quả tớnh toỏn lỳn giữa phương phỏp giải tớch trờn nền tảng Microsoft Excel 2013 và Plaxis 3D v1.6 xột thấy rằng khi thực hiện tớnh toỏn bằng phần mềm Plaxis 3D cho độ lỳn cả hai mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m và mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m thấp hơn 31,72% và 43,08% so với phương phỏp giải tớch. Độ lỳn chủ yếu khi thực hiện mụ phỏng bằng Plaxis 3D chủ yếu tập trung trong vựng khối gia cố và tiến về 0 với phần đất nằm bờn dưới mũi trụ đất xi măng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
1. Ứng dụng cụng nghệ trộn xi măng dưới sõu cho khu vực đất yếu vựng Duyờn Hải – Trà Vinh đó giải quyết được một số yờu cầu cấp thiết hiện nay về giải phỏp gia cố nền đất yếu cụ thể như sau: Rỳt ngắn thời gian thi cụng, đảm bảo được yờu cầu về kinh tế - kỹ thuật, dễ kiểm soỏt chất lượng của trụ đất xi măng.
2. Sự lựa chọn hàm lượng nước khi trộn sẽ quyết định đến độ bền và chất lượng của cọc đất - xi măng. Đối với khu vực Duyờn Hải – Trà Vinh khi trộn mẫu khụng nờn sử dụng tỷ lệ W/C > 1 sẽ làm giảm đỏng kể cường độ của trụ xi măng đất trung bỡnh 35,04% (khi thớ nghiệm W/C=1,4) và nếu tỷ lệ W/C <0,5 thỡ gõy khú khăn đến quỏ trỡnh thi cụng, kiểm soỏt chất lượng trụ hiện trường. Với tỷ lệ W/C = 0,8 cho giỏ trị qu(kPa) khỏ cao gấp 1,5 lần so với khi trộn W/C=1. Khi sử dụng trực tiếp nước tại vị trớ lấy mẫu cho quỏ trỡnh trộn sẽ làm giảm đỏng kể giỏ trị qu(kPa) khoảng 36,79% khi trộn với tỷ lệ tương tự nhưng bằng nước sinh hoạt.
3. So sỏnh giỏ trị sức khỏng nộn đơn trục khụng hạn chế nở hụng qu (kPa) trờn
một tỷ lệ pha trộn xi măng nhất định là 14% (250kg/m3) cho kết quả như sau: Giỏ trị qu (kPa) lớn nhất ở 28 ngày tuổi ứng với tỷ lệ xi măng 14%, W/C= 0,8 là: 3493,06 kPa cao hơn thớ nghiệm nộn mẫu hiện trường khoảng 35,5% trong khi hiện trường thỡ giỏ trị qu (kPa) chỉ đạt là: 2252,27 kPa. Đồng thời với W/C= 0,8 cho giỏ trị qu (kPa) cao hơn cỏc thớ nghiệm cũn lại W/C= 1; W/C= 1a (trộn nước vị trớ lấy mẫu); W/C= 1,4 lần lượt là: 35,67%; 53,81%; 51,68%.
4. Hai đặc trưng cơ bản của sức chống cắt là (độ) và C (kPa) của mẫu đất trộn xi măng được xỏc định dựa vào biểu đồ đường sức chống cắt của hai đại lượng
(kPa)
và (kPa).Khi mẫu đất ở trạng thỏi tự nhiờn thỡ lực dớnh trung bỡnh của mẫu khoảng 7,4 (kPa) sau khi được gia cố ở 28 ngày tuổi tăng trung bỡnh khoảng 45 lần so với đất nguyờn trạng. Hơn nữa ta thấy rằng ở thời điểm 28 và 90 ngày tuổi thỡ giỏ trị lực dớnh của mẫu ở tỷ lệ 6%, 9%, 12% thỡ rời rạc nhưng giỏ trị tương đối nhỏ, nhưng đối với tỷ lệ 14%, 17%, 20% thỡ giỏ trị gần như hội tụ khụng chờnh lệch nhau quỏ nhiều. Từ đú ta thấy rằng hàm lượng tối ưu với tỷ lệ xi măng 14% (hàm
lượng này tương đương 250 kg xi măng/m3 đất tự nhiờn) và tỷ lệ nước/xi măng = 0,8 (chất lượng nước trộn mẫu đạt TCXDVN 302:2004) thỡ đỏp ứng được yờu cầu về kinh tế kỹ thuật đồng thời cải thiện đỏng kể sức chịu tải của đất nền.
5. Thụng qua phương trỡnh hồi quy ứng với hàm lượng tối ưu ta tỡm được giỏ trị qu(kPa)=3491,90 (kPa) ở thớ nghiệm nộn đơn trục khụng hạn chế nở hụng cho giỏ trị nhỏ hơn 0,033% khi thực hiện bằng phương phỏp trung bỡnh cộng . Và ở thớ nghiệm cắt trực tiếp giỏ trị gúc nội ma sỏt = 8,33(độ) và lực dớnh C=444,124 (kPa) lần lượt nhỏ hơn 0,9% khi lựa chọn bằng phương phỏp trung bỡnh cộng số học.
6. Tớnh toỏn sức chịu tải của trụ đất - xi măng nờn sử dụng cụng thức theo Viện địa kỹ thuật Chõu Á AIT (theo quy trỡnh Thụy Điển SGF 4:95E) vỡ nú thấp hơn lần lượt là 11,12% và 16,38% so với khi tớnh toỏn theo quan điểm Nhật Bản và Trung Quốc. Về tớnh toỏn độ lỳn nờn thực hiện tớnh toỏn theo quy trỡnh Thượng Hải – Trung Quốc sẽ tăng tớnh an toàn cho thiết kế vỡ khi tớnh toỏn theo quy trỡnh này cao hơn quy trỡnh Thụy Điển và Nhật Bản là 21,16% so với hai quy trỡnh cũn lại vỡ nú cú xột đến ứng suất phụ thờm do trọng lượng bản thõn của trụ đất – xi măng.
7. Xột về mặt bố trớ hỡnh học rừ ràng khi bố trớ theo kiểu hỡnh vuụng là hiệu quả hơn so với bố trớ theo kiểu hỡnh tam giỏc. Về sức chịu tải, độ lỳn của trụ đất xi măng với hai kiểu bố trớ này gần như khụng chờnh lệch nhiều. Cũn với hiệu quả kinh tế thỡ bố trớ theo kiểu hỡnh vuụng là khả thi hơn khi tỷ số diện tớch thay thế as thấp hơn khoảng 13,59% khi bố trớ theo kiểu hỡnh tam giỏc.
8. Khi thực hiện so sỏnh đối chiếu kết quả tớnh toỏn lỳn giữa phương phỏp giải tớch trờn nền tảng Microsoft Excel và Plaxis 3D xột thấy rằng khi thực hiện tớnh toỏn bằng phần mềm Plaxis 3D cho độ lỳn cả hai mụ hỡnh 1: L=18,9m, S=1,6m, D=1m và mụ hỡnh 2 là: L=21m, S=1,6m, D=0,9m thấp hơn 31,72% và 43,08% so với phương phỏp giải tớch. Độ lỳn chủ yếu khi thực hiện mụ phỏng bằng Plaxis 3D chủ yếu tập trung trong vựng khối gia cố và tiến về 0 với phần đất nằm bờn dưới mũi trụ đất xi măng. Mụ hỡnh tối ưu đảm bảo yờu cầu kinh tế kỹ thuật khi thực hiện gia cố vựng đất yếu khu vực Duyờn Hải – Trà Vinh là L=21m, S=1,6m, D=0,9m ứng với tải trọng cụng trỡnh nhỏ hơn 160 (kN/m2).
KIẾN NGHỊ
1. Khu vực đất yếu Duyờn Hải núi riờng, vựng đất ven biển ĐBSCL núi chung khuyến khớch khụng nờn sử dụng cụng nghệ trộn khụ mà nờn ứng dụng cụng nghệ trộn ướt dưới sõu với tỷ lệ tối ưu, thuận lợi cho quỏ trỡnh thi cụng và hiệu quả kinh tế cao khi W/C = 0,6 - 0,8 tựy cụng nghệ mỏy múc (chất lượng nước trộn mẫu đạt TCXDVN 302:2004) và tỷ lệ trộn xi măng trong khoảng 14 - 16% (hàm lượng này tương đương 250 – 270 kg xi măng/m3 đất tự nhiờn) sẽ cải thiện đỏng kể sức chịu tải của đất nền.
2. Để tăng tớnh an toàn cho tớnh toỏn thiết kế nờn sử dụng kết quả của thớ nghiệm nộn đơn trục khụng hạn chế nở hụng và cắt trực tiếp ở 28 ngày tuổi. Sử dụng phương trỡnh hồi quy tuyến tớnh trong việc tổng hợp kết quả thớ nghiệm là rất thuận lợi và tăng độ tin cậy cho sản phẩm khoa học.
3. Kiến nghị người đầu tư khi thực hiện gia cố nền đất yếu bằng cụng nghệ trộn xi măng dưới sõu ngoài thớ nghiệm nộn mẫu hiện trường thỡ nờn thực hiờn thờm thớ nghiệm nộn tĩnh, quan trắc lỳn nhằm tỡm ra mối tương quan giữa tớnh toỏn và thiết kế để thực hiện điều chỉnh cho hiệu quả.
4. Do thời gian cú hạn, dụng cụ thiết bị thớ nghiệm cũn hạn chế nờn tỏc giả chỉ thực hiện cỏc thớ nghiệm cơ bản để xỏc định qu(kPa), C(kPa), (độ) cũn về modul biến dạng đàn hồi E (kPa) tỏc giả nội suy số liệu từ biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng để tỡm E50(kPa). Vỡ thế cần thiết về sau cần cú nghiờn cứu về modul biến dạng đàn hồi E (kPa) bằng thớ nghiệm nộn ba trục, ảnh hưởng của tải trọng động đến chất lượng của trụ đất xi măng.
5. Cần nghiờn cứu sõu hơn ảnh hưởng của nước mặn, hàm lượng chất hữu cơ đến chất lượng của trụ đất – xi măng. Hơn nữa cần cú nghiờn cứu về hiện tượng ma sỏt õm sinh ra khi gia cố ở những vựng cú nền đất yếu khỏ dày. Ảnh hưởng của dũng thấm và thủy triều tỏc động đến ổn định của cụng trỡnh.
6. Khi tớnh toỏn mụ phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D: Cần cú thờm nghiờn cứu khi thực hiện thay đổi mụ hỡnh tớnh toỏn Mohr – Columnm bằng một số mụ hỡnh tớnh toỏn tiờu biểu hiện nay như Hardening – Soil (Mụ hỡnh đường đàn dẻo loại Hyberpolic) và mụ hỡnh Soft Soil (Mụ hỡnh đất sột).
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Cụng ty Cổ phần Tư vấn Xõy dựng Điện 2 “Bỏo cỏo kết quả khảo sỏt địa chất cụng trỡnh”
2. Liờn đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyờn nước Miền Nam “ Kết quả thớ nghiệm nguồn nước tại vị trớ Nhà mỏy Nhiệt Điện Duyờn Hải – Trà Vinh”. 3. Đậu Văn Ngọ “ Giải phỏp xử lý đất yếu bằng đất trộn xi măng”.
4. Vừ Phỏn, Cụng trỡnh trờn đất yếu, 2011.
5. Tiờu chuẩn Việt Nam 4199:1995 “Đất xõy dựng – Phương phỏp xỏc định sức chống cắt trong phũng thớ nghiệm ở mỏy cắt phẳng”.
6. Tiờu chuẩn Việt Nam TCVN 9403:2011 “Gia cố nền đất yếu - Phương phỏp trụ đất xi măng”.
7. GS.TS Nguyễn Viết Trung – KS. Vũ Minh Tuấn “Cọc xi măng đất- Phương phỏp gia cố nền đất yếu – 2012”.
8. Lờ Bỏ Vinh – Nguyễn Thị Thỳy Hằng, “Nghiờn cứu cỏc phương phỏp tớnh toỏn gia cố nền đất yếu dưới nền đường bằng cột đất xi măng”.
Tiếng Anh
9. Furgo Geotechnics VietNam LLC Las_XD 847 “Kết quả thớ nghiệm nộn hiện trường trụ đất xi măng Nhà mỏy Nhiệt Điện Duyờn Hải – Trà Vinh”. 10. Nozu, M. Cụng ty TNHH Xõy Dựng Fudo, 6-1 Nihonbashi Koami-Chuo,