Bảng 5.24 Các thông số hệ chống đỡ
Thành phần Thông số B1-B2 B3 Đơn vị
Loại mơ hình Material type Elastic Elastic
Độ cứng dọc trục EA 325000 500000 kN/m
Khoảng cách Lsp 1 1 m
5.4.4 Quan trắc tại hiện trường
- Giai đoạn thi công tường vây: đo 1 lần/ngày
- Giai đoạn đào đất tầng hầm: đo 3-5 lần/ngày
Trong luận án này, số liệu quan trắc chuyển vị tác giả lấy từ vị trí ID-03 trong Hình 5.29. Mặt cắt tính tốn hố đào cắt ngang vị trí đặt Incliometer ID- 03 này. B C G 1 10400 10400 10400 10400 10400 10400 10400 2 3 4 5 6 7 8 D E H I M L F A 2375 895 5105 8679 2260 7894 4742 5105
: Vị trí đ ie åm ñ a ët thie át b ò q u a n tra éc c hu y e ån vò ng a ng c u ûa tư ơ øng va ây - Ta âm o áng c a ùc h m e ùp c a ïnh d a øi p a ne l 300m m
Q T - So á lư ơ ïng : 14 đ ie åm
- C a ùc o áng the ùp ñ e n D114x3, c hie àu d a øi & c a o ñ o ä đ a ët tư ơ ng tö ï o áng sie âu a âm - Ta àn su a át ñ o : G ia i ñ o a ïn thi c o âng tư ơ øng va ây : 1 la àn/ ng a øy G ia i ñ o a ïn ñ a øo ñ a át ta àng ha àm : 3-5 la àn/ ng a øy Q T Q T 2340 Q T Q T 3940 1900 Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T Q T
- Tu øy va øo c a ùc h c hia p a ne l, nha ø tha àu c o ù the å ñ ie àu c hỉnh c a ùc đ ie åm q u a n tra éc c ho p hu ø hơ ïp
ID-01 ID-02 ID-03 ID-04
ID-06 ID-07 ID-08 ID-09 ID-10 ID-11 ID-12 ID-13 ID-14 ID-05
Hình 5.29 Mặt bằng bố trí tường vây và các điểm quan trắc
5.4.5 Trình tự thi cơng
Hệ tường vây được thiết kế để chống giữ áp lực đất trong 5 giai đoạn
đào đất, với chiều sâu đào đất sâu nhất là -14.2 m so với mặt đất tự nhiên (Hình
5.29). Sàn tầng hầm, với độ cứng lớn theo phương ngang, giữ vai trò như các
hệ giằng chống tường vây trong phương án thi công Topdown suốt quá trình
Bảng 5.25 Q trình thi cơng tầng hầm
Giai đoạn
thi cơng Trình tự xây dựng
GĐ1 - Thi công tường vây và dầm mũ
- Hạ MNN và đào đất xuống cao độ -2.2m
GĐ2 - Thi công hệ dầm sàn bán hầm B1 - Hạ MNN và đào đất đến cao độ -5.2m
GĐ3 - Thi công sàn hầm B2
- Hạ MNN và đào đất xuống đáy sàn hầm 3 đến cao độ -
8.2m
GĐ4 - Thi công sàn hầm B3
- Hạ MNN và đào đất xuống đáy sàn hầm B4 tại cao độ - 12.2 m
GĐ5 - Thi công bê tông cốt thép sàn hầm B4 tại cao độ -12.2m - Hạ MNN và đào đến cao độ đáy móng và lõi thang tại -
14.2m.
- Thi cơng móng đến các lỗ mở và hồn thiện sàn hầm B4
5.4.6 Mơ phỏng bằng Plaxis
Hình 5.30 Mơ phỏng số hố đào sau khi hồn thành giai đoạn đào đất
Hố đào được mơ phỏng với 1882 phần tử và 15557 nút, kích thước phần tử trung bình là 2.37m. Lưới phần tử và điều kiện biên sử dụng trong phân tích
như Hình 5.30. Hệ thanh chống là các tầng sàn được mơ hình trong Plaxis với
5.4.7 Phân tích kết quả
Hình dạng chuyển vị của tường vây sau mơ phỏng như Hình 5.31. Biến
dạng tương ứng với giai đoạn đào tầng hầm cuối cùng được thể hiện ở Hình
5.33. Hình dạng kết quả chuyển vị ngang tính tốn từ các mơ hình phù hợp với
kết quả quan trắc và giá trị của chuyển vị ngang tại các vị trí dọc theo tường chắn nhỏ hơn kết quả quan trắc.
Hình 5.31 Chuyển vị tường ở giai đoạn đào thứ 5 theo mơ hình HSM
Tuy nhiên, cũng giống như 2 trường hợp trước, kết quả chuyển vị tính
tốn từ mơ hình MC cho kết quả lớn hơn thực tế rất nhiều, chuyển vị ngang lớn nhất lớn hơn quan trắc đến 40.42% và càng xuống sâu, mức độ sai lệch càng lớn dần. Mơ hình tái bền xét đến trạng thái ứng suất dỡ tải cho kết quả gần sát với thực tế và an tồn. Hình 5.33 thể hiện kết quả chuyển vị ngang ở giai đoạn thi cơng cuối cùng tính tốn từ các mơ hình và quan trắc thực tế.
Hình 5.33 Biểu đồ chuyển vị ngang của tường ở giai đoạn đào thứ 5 Bảng 5.26 So sánh kết quả tính tốn chuyển vị ngang từ các mơ hình Mohr –
Coulomb, Hardening Soil, HSM và dữ liệu quan trắc
Chuyển vị ngang MC HS HSM Quan trắc
Tại đỉnh tường [mm] 16.92 8.64 9.43 7.88 Chuyển vị ngang lớn nhất [mm] 38.71 28.28 25.53 23.07 Chênh lệch so với quan trắc [%] 40.42 18.42 9.64 -
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 0 10 20 30 40 50 Chiều sâ u c hô n t ường ( m ) Chuyển vị ngang (mm) Chuyển vị ở GĐ5 QT HSM HS MC
Độ lún bề mặt của nền khi tính tốn bằng mơ hình HSM ở giai đoạn đào đất cuối cùng là 6.931 cm, xuất hiện tại vị trí cách tường chắn khoảng 3m, giá
trị này nhỏ hơn giới hạn lún cho phép của dự án là 8 cm như hình Hình 5.34.
Hình 5.34 Biến dạng của hố đào ở giai đoạn đào thứ 5
5.5 Nhận xét chương 5
- Hình dạng chuyển vị và biến dạng của hố đào từ kết quả tính tốn với mơ hình MC, HS, HSM đồng dạng với kết quả quan trắc thực tế. Đặc biệt mơ hình HSM có hình dạng chuyển vị và độ lún bề mặt bám sát với hình dạng chuyển vị thực của tường.
- Chuyển vị ngang lớn nhất nằm gần đáy hố đào, ở đoạn giữa của tường
chắn.
- Chuyển vị tại đỉnh tường khi tính bằng HS và HSM rất gần với quan trắc, còn với MC kết quả chênh lệch còn lớn.
- Tại chân tường chắn, hầu như khơng có chuyển vị khi tính tốn với các mơ hình có kể đến mơ đun biến dạng dỡ tải HS và HSM. Mơ hình MC cho kết quả chuyển vị ngang tại vị trí này rất lớn.
- Chuyển vị ngang lớn nhất của tường khi tính tốn bằng FEM với mơ hình HSM có xét đến sự thay đổi các đặc trưng độ bền và mơ đun biến dạng theo các lộ trình ứng suất dỡ tải nhỏ hơn so với mơ hình HS khoảng [8.3 8.78]%, nhỏ
hơn mơ hình MC khoảng [30.78 37.94]% và lớn hơn quan trắc khoảng [9.64 11.58]%.
- Độ lún bề mặt khi tính tốn từ HSM cũng chính xác và an tồn hơn so
với các mơ hình HS và MC. So sánh với dự liệu quan trắc, kết quả từ các mơ hình HSM có hình dạng lún đồng dạng và lớn hơn khoảng 2.44% và phù hợp với độ lún thực tế ngồi cơng trường.
Từ kết quả phân tích chuyển vị và biến dạng tính tốn bằng mơ hình nền MC, HS và HSM với dữ liệu quan trắc thực tế, có thể thấy trạng thái ứng suất của đất ảnh hưởng lớn đến kết quả tính tốn. Trong đó, sự phụ thuộc của mô đun biến dạng vào lộ trình ứng suất có ảnh hưởng rất nhiều đến chuyển vị ngang và lún bề mặt của HĐS.
Mơ hình HS và HSM xét đến sự phụ thuộc của mô đun biến dạng đến
trạng thái ứng suất bằng cách đưa vào 3 thông số độ cứng, đặc biệt mơ hình
HSM với các thơng số hiệu chỉnh theo lộ trình ứng suất dỡ tải của HĐS cho hình dạng và độ lớn của chuyển vị ngang phù hợp với kết quả quan trắc, mơ hình MC sử dụng mô đun biến dạng ban đầu từ đường cong quan hệ ứng suất biến dạng thí nghiệm ba trục thơng thường cho kết quả thiên về an tồn, ảnh hưởng lớn đến vấn đề kinh tế của dự án.
Từ các phân tích trên đây, có thể thấy việc áp dụng kết quả nghiên cứu
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1) Thí nghiệm ba trục theo các lộ trình ứng suất dỡ tải mô tả được trạng thái
ứng suất thực của đất nền xung quanh hố đào trong q trình thi cơng đào đất. Do đó, các chỉ tiêu cơ lý lấy từ kết quả thí nghiệm này sẽ giúp tính tốn hố đào
sâu cho kết quả tốt hơn so với số liệu từ thí nghiệm nén ba trục thơng thường. 2) Giá trị thu được như c’, φ’ của thí nghiệm ba trục theo các lộ trình ứng suất dỡ tải khác với với thí nghiệm nén ba trục thông thường do áp lực nước lỗ rỗng biến đổi khác nhau đối với mỗi lộ trình ứng suất khác nhau. Với đất yếu TP. HCM, lực dính hữu hiệu '
(cext) và góc nội ma sát hữu hiệu '
(ext)xác định từ thí nghiệm với lộ trình ứng suất dỡ tải nhỏ hơn đáng kể so với xác định từ thí nghiệm với lộ trình nén ba trục thơng thường ' '
(ccomp,comp) lần lượt từ 17% đến 22% và từ 14% đến 21%: ' 'ext 0.78 0.83 comp c c = ' 'ext 0.79 0.86 comp =
3) Mô đun biến dạng xác định theo lộ trình ứng suất dỡ tải lớn hơn so với
xác định từ lộ trình ứng suất nén ba trục thơng thường. Thí nghiệm ba trục theo lộ trình ứng suất RTE và RTC cho ra kết quả mô đun biến dạng lớn hơn so với tính tốn từ kết quả thí nghiệm theo lộ trình ứng suất nén 3 trục CTC thơng thường. Với lớp đất yếu TP. HCM tỷ số này như sau:
50, 50, 1.48 1.95 RTE CTC E E = 50, 50,CTC 1.43 1.68 RTC E E =
4) Đất có mơ đun lớn đáng kể và phi tuyến tính trong lộ trình ứng suất dỡ
tải và gia tải lại, và độ cứng thực sự của đất cao hơn rất nhiều so với mô đun biến dạng thu được từ các thí nghiệm thơng thường. Với đất yếu TP. HCM độ lớn này thể hiện qua các tỷ lệ như sau:
• Lớp bùn sét: 50 3.76 5.26 ref ur ref E E = ; 50 0.36 0.76 ref oed ref E E = • Lớp sét yếu: 50 4.80 5.32 ref ur ref E E = ; 50 0.58 0.91 ref oed ref E E =
5) Mô đun biến dạng của đất phụ thuộc vào trạng thái ứng suất, sự phụ thuộc
của mô đun biến dạng trong mơ hình HS vào trạng thái ứng suất tn theo quy luật hàm lũy thừa:
m ref ur ur ref E E p =
với giá trị trung bình tham số mũ m của đất yếu TP. HCM như sau:
• Lớp bùn sét: m = [0.81 ÷ 0.92]
• Lớp sét yếu: m = [0.75 ÷ 0.85]
6) Việc mơ phỏng nền đất trong bài toán hố đào bằng phương pháp phần tử hữu hạn nên được thực hiện bằng mơ hình HS với các tham số mơ đun biến
dạng và sức kháng cắt lấy từ thí nghiệm theo lộ trình ứng suất dỡ tải. Trong quá
trình đào đất, đất làm việc theo sơ đồ dỡ tải – gia tải lại: dỡ tải khi đất ở trong
hố đào được lấy ra và gia tải lại khi thi công hệ chống vách hố đào. Trong giai
đoạn làm việc này, mô đun biến dạng của đất cao hơn rất nhiều so với trường
hợp gia tải thông thường. Với đất yếu TP. HCM khi thiết kế HĐS với mơ hình MC cho ra kết quả chuyển vị của tường chắn cao hơn thực tế quan trắc từ [40.42
49.02]% do khơng thể hiện được q trình làm việc dỡ tải – gia tải lại của nền trong q trình thi cơng đào đất. Việc sử dụng mơ hình HS cho phép khắc phục được hạn chế này nên cho kết quả chuyển vị lớn nhất gần với quan trắc thực tế
hơn khoảng [18.42 20.07] %, và sử dụng mơ hình HSM sẽ có kết quả tốt hơn
so với quan trắc khoảng [9.64 11.58] %.
2. Kiến nghị
Với bài toán HĐS, việc sử dụng FEM với mơ hình nền và các tham số có
xét đến q trình dỡ tải mơ phỏng quá trình làm việc thực của vùng đất xung
quanh hố đào trong quá trình đào đất mang lại nhiều hiệu quả kinh tế và vẫn đảm bảo an toàn.
Trong trường hợp khơng có các thí nghiệm ba trục dỡ tải, có thể xác định
các thơng số đầu vào theo các công thức tương quan như ở phần kết luận để tính
tốn cho các cơng trình HĐS trên đất yếu TP. HCM.
Theo tác giả của luận án, trong thời gian tới có thể tiếp tục nghiên cứu những vấn đề sau:
- Thực hiện thí nghiệm cho nhiều cơng trình với các lớp đất yếu để có đủ kết quả thống kê nhằm đảm bảo có cái nhìn chính xác và tin cậy hơn, từ
đó tìm thơng số hiệu chỉnh cho lý thuyết tính tốn hố đào có tường chắn tương tự cũng như xác định mối tương quan giữa các mơ hình thí nghiệm
ba trục.
- Thực hiện các thí nghiệm ba trục cố kết, thoát nước, bất đẳng hướng dưới
điều kiện K0 để mơ phỏng tình trạng ban đầu đúng với điều kiện làm việc
thực của đất nền là tồn tại một ứng suất lệch ban đầu.
- Mở rộng bài toán và xây dựng mơ hình kể đến yếu tố khơng gian và thời gian./.
CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ
1. Ngô Đức Trung, Võ Phán (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng của mơ hình nền đến
dự báo chuyển vị và biến dạng cơng trình hố đào sâu ổn định bằng tường chắn”,
Tạp chí Địa Kỹ thuật (ISSN – 0868 – 279X), số 02-2011 Viện Địa kỹ thuật – VGI, Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật việt Nam, trang 45 – 55.
2. Ngô Đức Trung, Võ Phán (2015), “Phân tích chuyển vị trường chắn hố đào sâu
trên đất yếu TP. HCM”, Tạp chí Xây dựng (ISSN – 0866 – 0762) số 10 – 2015,
trang 102-106.
3. Ngô Đức Trung, Võ Phán (2016), “Tính tốn tường chắn hố đào sâu bằng phương
pháp phần tử hữu hạn sử dụng mơ hình đàn hồi phi tuyến”, Tuyển tập Hội thảo khoa học Quốc gia lần 2: “Hạ tầng giao thông với phát triển bền vững” (ISBN: 978-604-82-1890-6), Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2016, trang 459 – 468. 4. Ngô Đức Trung, Võ Phán, Trần Thị Thanh (2018), “Nghiên cứu sự phụ thuộc
của độ cứng vào trạng thái ứng suất trên đất yếu TP. HCM phục vụ tính
tốn hố đào sâu”, Tạp chí Xây dựng (ISSN – 0866 – 0762) số 04-2018, trang
143 – 148.
5. Ngô Đức Trung, Võ Phán, Trần Thị Thanh (2018), “Ứng xử chống cắt của đất
yếu TP. HCM dưới lộ trình ứng suất dỡ tải”, Tạp chí Xây dựng (ISSN – 0866
– 0762) số 04 – 2018, trang 149 – 154.
6. Ngo Duc Trung, Vo Phan, Tran Thi Thanh (2018), “The application of Hardening Soil Model with unloading-reloading modulus in Unloading Soil”. Geosea 2018 - The 15th Regional Congress on Geology, Mineral and Energy Resources of Southeast Asia (Ha Noi – Viet Nam, October
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
[1] Châu Ngọc Ẩn (2016), Cơ học đất, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM. [2] Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng tổng hợp NAGECO (2012), Báo cáo khảo
sát địa chất cơng trình Sài Gịn Pearl.
[3] Cơng ty Cổ phần Khảo sát và Xây dựng – USCO (2018), Báo cáo kết quả
quan trắc chuyển vị tường vây dự án Trung tâm Thương mại Dịch vụ và
Văn phòng Topaz Sài Gòn Pearl, tại số 92, đường Nguyễn Hữu Cảnh,
Phường 22, Quận Bình Thạnh, TP. HCM.
[4] Đỗ Đình Đức (2002), Thi cơng hố đào cho tầng hầm nhà cao tầng trong
đô thị Việt Nam, Luận án tiến sĩ Kỹ thuật, trường Đại học Kiến Trúc Hà
Nội.
[5] Hội Địa chất Việt Nam – Liên hiệp Khoa học, Địa chất, Nền móng, Vật liệu xây