CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ Lí THUYẾT TÍNH TỐN TRỤ ĐẤT XIMĂNG
4.3 Tớnh toỏn ổn định – biến dạng của trụ đất ximăng bằng phương phỏp
4.3.4 Tớnh toỏn ổn định và biến dạng theo quan điểm Viện địa kỹ thuật Chõu
Chõu Á AIT (dựa theo quy trỡnh Thụy Điển SGF 4:95E) khi thực hiện thay đổi đường kớnh trụ (D), khoảng cỏch bố trớ (S), chiều dài trụ (L) và cỏch bố trớ hỡnh học (bố trớ hỡnh vuụng và hỡnh tam giỏc) so với ban đầu.
Bảng 4-2 Kết quả tớnh toỏn khi thay đổi đường kớnh trụ đất – xi măng
TRỤ ĐẤT - XI MĂNG L=18,9M; S=1,6m (TÍNH TỐN THEO TIấU CHUẨN THỤY ĐIỂN)
ĐƯỜNG KÍNH CỦA TRỤ ĐẤT XI MĂNG (BỐ TRÍ THEO KIỂU HèNH VUễNG)
STT THễNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ TÍNH D = 0,6 (m) D = 0,8 (m) D = 1,0 (m) D = 1,2 (m)
1 Khả năng chịu tải theo
vật liệu của trụ đơn kN 877,047 1559,195 2436,242 3508,189
2 Khả năng chịu tải theo
đất nền của trụ đơn kN 309,023 421,187 537,929 659,249
3 Tải trọng tỏc dụng lờn
đầu trụ đất xi măng kN 508,271 514,558 516,808 518,813
4 Khả năng chịu tải giới
hạn của nhúm trụ kN 285271,000 285271,000 285271,000 285271,000
5
Khả năng chịu tải cực hạn của đất nền theo Terzaghi
kN/m2 895,725 1329,474 1886,335 2559,731
6
Khả năng chịu tải cực hạn của đất nền theo TCXD 45-78
kN/m2 383,119 533,127 726,257 971,115
7 Tải trọng tỏc dụng kN/m3 156,783 156,783 156,783 156,783
8 Độ lỳn của khối gia cố m 0,037 0,021 0,014 0,010
9 Độ lỳn bờn dưới khối
gia cố m 0,094 0,095 0,096 0,098
10 Độ lỳn tổng cộng m 0,131 0,116 0,110 0,108
Bảng 4-3 Kết quả tớnh toỏn khi thay đổi khoảng cỏch bố trớ (S) trụ đất – xi măng
STT THễNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ
TÍNH S = 1.4 (m) S = 1.6 (m) S = 1.8 (m) S = 2.0 (m) 1 Khả năng chịu tải theo vật liệu của
trụ đơn kN 2436,242 2436,242 2436,242 2436,242
2 Khả năng chịu tải theo đất nền của
trụ đơn kN 537,929 537,929 537,929 537,929
3 Tải trọng tỏc dụng lờn đầu trụ đất xi
măng kN 396,783 516,808 653,503 803,998
4 Khả năng chịu tải giới hạn của
nhúm trụ kN 285271,000 285271,000 285271,000 285271,000 5 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo Terzaghi kN/m2 2355,724 1886,335 1560,669 1329,474 6 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo TCXD 45-78 kN/m2 889,362 726,257 613,223 543,757 7 Tải trọng tỏc dụng kN/m3 156,783 156,783 156,783 156,783
8 Độ lỳn của khối gia cố m 0,011 0,014 0,017 0,021
9 Độ lỳn bờn dưới khối gia cố m 0,098 0,096 0,096 0,095
10 Độ lỳn tổng cộng m 0,108 0,110 0,113 0,116
Thỏa Thỏa Khụng thỏa Khụng thỏa TRỤ ĐẤT - XI MĂNG L=18.9M; D=1m
(TÍNH TỐN THEO TIấU CHUẨN THỤY ĐIỂN)
KHOẢNG CÁCH BỐ TRÍ TRỤ ĐẤT XI MĂNG (BỐ TRÍ THEO KIỂU HèNH VUễNG)
KẾT LUẬN
Bảng 4-4 Kết quả tớnh toỏn khi thay đổi chiều dài trụ (L)trụ đất – xi măng
STT THễNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ
TÍNH L = 12 (m) L = 17 (m) L = 18,9 (m) L = 21 (m) 1 Khả năng chịu tải theo vật liệu của
trụ đơn kN 2160,307 2352,256 2436,242 2533,629 2 Khả năng chịu tải theo đất nền của
trụ đơn kN 362,435 489,605 537,929 591,341 3 Tải trọng tỏc dụng lờn đầu trụ đất xi
măng kN 517,159 517,367 516,808 516,081
4 Khả năng chịu tải giới hạn của
nhúm trụ kN 182306,000 256918,000 285271,000 316609,000 5 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo Terzaghi kN/m2 1893,681 1748,129 1886,335 2089,218 6 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo TCXD 45-78 kN/m2 727,921 693,451 726,257 786,597 7 Tải trọng tỏc dụng kN/m3 156,783 156,783 156,783 156,783 8 Độ lỳn của khối gia cố m 0,009 0,012 0,014 0,015 9 Độ lỳn bờn dưới khối gia cố m 0,079 0,087 0,096 0,102 10 Độ lỳn tổng cộng m 0,088 0,099 0,110 0,117
Khụng thỏa Khụng thỏa Thỏa Thỏa TRỤ ĐẤT - XI MĂNG D=1m S=1,6m
(TÍNH TỐN THEO TIấU CHUẨN THỤY ĐIỂN)
CHIỀU DÀI TRỤ ĐẤT XI MĂNG (BỐ TRÍ THEO KIỂU HèNH VUễNG)
Bảng 4-5 Kết quả tớnh toỏn khi thay đổi cỏch bố trớ hỡnh học trụ đất – xi măng: STT THễNG SỐ TÍNH TỐN ĐƠN VỊ TÍNH BỐ TRÍ HèNH VUễNG BỐ TRÍ HèNH TAM GIÁC 1 Tỷ số diện tớch thay thế 0,248 0,287
2 Khả năng chịu tải theo vật liệu của
trụ đơn kN 2052,240 2052,240
3 Khả năng chịu tải theo đất nền của
trụ đơn kN 527,056 527,056
4 Tải trọng tỏc dụng lờn đầu trụ đất xi
măng kN 515,749 446,718
5 Khả năng chịu tải giới hạn của
nhúm trụ kN 316609,000 316609,000
6 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo Terzaghi kN/m2 1788,111 1992,376
7 Khả năng chịu tải cực hạn của đất
nền theo TCXD 45-78 kN/m2 670,025 738,843
8 Tải trọng tỏc dụng kN/m3 156,783 156,783
9 Độ lỳn của khối gia cố m 0,019 0,016
10 Độ lỳn bờn dưới khối gia cố m 0,101 0,102
11 Độ lỳn tổng cộng m 0,120 0,118
Thỏa Thỏa
TRỤ ĐẤT - XI MĂNG L=21m; D=0,9m, S=1,6m (TÍNH TỐN THEO TIấU CHUẨN THỤY ĐIỂN)
CÁCH BỐ TRÍ HèNH HỌC
KẾT LUẬN
Hỡnh 4.5: Biểu đồ sức chịu tải và biến dạng của trụ đất- xi măng khi bố trớ theo hỡnh vuụng và tam giỏc
Nhận xột:
Trong quỏ trỡnh tớnh toỏn thực hiện thay đổi đường kớnh (D), khoảng cỏch bố trớ (S), chiều dài (L) và cỏch bố trớ hỡnh học của trụ đất – xi măng so với ban đầu L=18,9m, D=1m và S=1,6m ta rỳt ra được một số lưu ý như sau:
- Trường hợp 1: Khi tớnh toỏn ổn định và biến dạng của trụ đất- xi măng với
chiều dài trụ là 18,9m, khoảng cỏch bố trớ S=1,6m và thay đổi D lần lượt là 0,6m; 0,8m; 1m và 1,2m. Khi D=0,6m; D=0,8m tải trọng tỏc dụng lờn đầu cọc lớn hơn khả năng chịu tải của trụ đơn theo đất nền gõy mất ổn định dẫn đến phỏ hoại. Cũn với D=1m; D=1,2m thỏa món khả năng chịu lực tỏc dụng của tải trọng cụng trỡnh. Khả năng chịu tải theo đất nền của trụ đơn của D=1,2m cao hơn khoảng 18,40% so với D=1,0m nhưng khụng đảm bảo kinh tế. Xột về độ lỳn thỡ khi đường kớnh trụ càng lớn thỡ độ lỳn trong khối gia cố càng nhỏ, độ lỳn đất đền bờn dưới khối gia cố càng lớn. Nhưng tổng quỏt chung khi cố định cỏc thụng số khỏc thỡ độ lỳn sẽ giảm dần khi ta tăng kớch thước đường kớnh trụ đất xi măng.
- Trường hợp 2: Cố định chiều dài trụ là 18,9m và D=1m nhưng thay đổi
khoảng cỏch bố trớ S lần lượt là 1,4m; 1,6m; 1,8m và 2m. Khi khoảng cỏch bố trớ càng gần thỡ khả năng chịu tải cực hạn của đất nền càng lớn, ngược lại sức chịu tải theo đất nền sẽ giảm khi kộo khoảng cỏch bố trớ ra xa. Cụ thể với S=1,8; S=2m thỡ trụ khụng đỏp ứng được khả năng chịu tỏc động của tỏc trọng cụng trỡnh, khi khoảng cỏch bố trớ S=1,4m; S=1,6m thỡ đỏp ứng được yờu cầu về khả năng chịu tải của cụng trỡnh. Nhưng khi bố trớ trụ đất xi măng với khoảng cỏch là 1,4m thỡ sẽ làm tăng chi phi đầu tư. Về độ lỳn của khối gia cố tỷ lệ nghịch với khoảng cỏch bố trớ của trụ đất xi măng.
- Trường hợp 3: Khi khoảng cỏch bố trớ trụ đất xi măng S=1,6m và D=1m
nhưng thay đổi chiều dài trụ đất - xi măng lần lượt là 12m; 17m; 18,9m và 21m. Khả năng chịu tải của trụ đất – xi măng tỷ lệ thuận với chiều dài của trụ. Cụ thể khi L=21m thỡ khả năng chịu tải theo đất nền của trụ đơn cao hơn lần lượt khoảng 38,71%, 17,20% và 9,03% so với khi L=12m, L=17m và L=18,9m nhưng khụng
hiệu quả kinh tế. Và khi L=12m, L=17m thỡ trụ đất – xi măng khụng đảm bảo khả năng chịu lực. Độ lỳn của khối gia cố tỷ lệ nghịch với chiều dài của trụ nguyờn nhõn chủ yếu là do tải trọng của khối múng gia cố tăng lờn kết hợp với tải trọng bờn trờn của cụng trỡnh kộo theo đú độ lỳn sẽ tăng lờn cụ thể là chờnh lệch khoảng 24,79% khi L=21m so với khi L=12m.
- Trường hợp 4: Tổng hợp cỏc kết quả tớnh toỏn từ ba trường hợp trờn xột thấy rằng mụ hỡnh tối ưu phự hợp với điều kiện thực tế với thụng số kỹ thuật là: L=21m, D=0,9m, S=1,6m sẽ đỏp ứng được yờu cầu về kinh tế - kỹ thuật khi thực hiện xõy dựng cụng trỡnh. So với hồ sơ thiết kế ban đầu thỡ mụ hỡnh tối ưu này tuy giảm đường kớnh trụ đất xi măng từ 1m xuống cũn 0,9m và tăng chiều dài trụ từ 18,9m lờn 21m nhưng rừ ràng mang lại nhiều hiệu quả: giảm kinh phớ xõy dựng do tỷ số diện tớch thay thế giảm từ as=0,307 cũn as=0,248, mang lại hiệu quả đầu tư cao cho người đầu tư. Hơn nữa khi đường kớnh giảm xuống giỳp ta dễ dàng kiểm soỏt chất lượng trụ đất – xi măng và biến dạng của trụ gần như tương đương với thiết kế ban đầu của cụng trỡnh. Và khi trụ đất xi măng cú L=21m, D=0,9m, S=1,6m thỡ bố trớ hỡnh vuụng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế hơn so với khi bố trớ bằng hỡnh tam giỏc cụ thể tỷ số diện tớch thay thế khi bố trớ tam giỏc as = 0,287 trong khi bố trớ trụ theo hỡnh vuụng as = 0,248, cỏc thụng số tớnh toỏn cũn lại là gần như tương đương nhau.
- Qua phương phỏp giải tớch khi tớnh toỏn ổn định – biến dạng của trụ đất xi măng ta thấy rằng khi ứng dụng cụng nghệ trụ đất – xi măng dưới sõu để gia cố nền đất yếu cho khu vực Duyờn Hải – Trà Vinh mà cụ thể là xử lý nền đất dưới cống xả nước làm mỏt nờn lựa chọn L=21m, S=1,6m, D=0,9m và bố trớ theo hỡnh vuụng sẽ đỏp ứng được yờu cầu về kinh tế kỹ thuật cho cụng trỡnh, tăng hiệu quả đầu tư và rỳt ngắn được thời gian thi cụng cũng như quản lý được chất lượng của trụ đất – xi măng.