CHệễNG II NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG XỬ CỦA ĐẤT YẾU DƯỚI DIỆN GIA TẢI
2.1 Gia tải bằng đất đắp kết hợp các đường thoát nước đứng
Gia tải thường được dùng trong kỹ thuật nền móng là làm cho nền đất yếu lún trước, đất nền sẽ giảm độ rỗng tương ứng với gia tải trên mặt đất, sức chịu tải sẽ gia tăng. Vấn đề của bài toán là chọn gia tải sao cho phù hợp với áp lực công trình tác động lên nền trong tương lai và dự đoán các biện pháp thi công thích hợp.
Đối với nền cát rời thấm nước mạnh, biến dạng lún do tải trọng gây ra chỉ diễn ra trong khoảng thời gian ngắn (nhiều nhất là vài tháng). Đối với nền đất sét thấm nước kém thì biến dạng lún diễn ra chậm và kéo dài hàng năm thậm chí hàng chục năm. Để rút ngắn thời gian lún của đất nền, giải pháp được đặt ra là gia tải trước kết hợp với các đường thoát nước thẳng đứng. Lúc này, quá trình thoát nước do tác dụng áp lực nước lỗ rỗng thặng dư sẽ chủ yếu hướng vào các thiết bị thấm và phần nhỏ vẫn thấm theo phương đứng
Hình 2.1.1Sơ đồ cấu tạo gia tải trước kết hợp đường thoát nước đứng
Các biện pháp thoát nước đứng gồm:
Giếng cát: được tạo ra bằng cách lấp đầy cát vào trong các lỗ khoan
Các PVD: các đường thoát nước thẳng đứng chế tạo sẵn như bấc thấm, cọc bản nhựa.
(a) 100 mm x 3 ữ 4 mm (b)Đườứng kớnh 50 mm Hình 2.1.2 Hình ảnh bấc thấm
Đây là phương pháp xuất hiện cách nay 50 năm, được sử dụng nhằm đạt hai muùc tieõu chớnh:
Bảo đảm sự ổn định của nền đắp trong khi xây dựng.
Đạt được tốc độ lún phù hợp với thời gian thi công
Có hai khuynh hướng rõ rệt trong quá trình gia tải:
Một là gia tải một lần kết hợp với bệ phản áp giữ ổn định bờ đất gia tải. Thường được sử dụng cho những công trình cần thi công nhanh chóng và có điều kiện mặt bằng thi công công trình rộng rãi.
Hai là đất gia tải được đắp thành nhiều giai đoạn để không gây phá hoại nền, mỗi giai đoạn phải chờ một thời gian để sức chịu tải của đất nền gia tăng rồi mới tiếp tục đắp tiếp các lớp tiếp theo.Thường sử dụng trong điều kiện mặt bằng thi công công trình hẹp, theo trình tự như sau:
- Xác định chiều cao cho phép của lớp đất đắp ở giai đoạn 1 (H1), lúc bấy giờ sức chống cắt của đất yếu là cu1 (xác định bằng thí nghiệm không cố kết, không thoát nước)
H1 xác định theo công thức tải trọng an toàn (qat) của O.K Frolich – N.P.Puzurepski (ứng với trường hợp tải trọng phân bố gần với dạng chữ nhật) và tải trọng giới hạn (qult) của Prandtl (Các công thức này sẽ được trình bày ở chương III):
qat< H1 <qult
- Chờ đất cố kết hoàn toàn dưới tác dụng của tải trọng H1, khi đó sức chống cắt của nền đất yếu tại độ sâu z sẽ tăng thêm:
∆cu =1/2.γ.H1.U.tgϕcu.
Như vậy ta sẽ có một sức chống cắt mới là:
cu2 =cu1 +∆cu
Cho phép ta đắp nền đến chiều cao H2, H3,…
Sự ứng xử của đất nền:
Quá trình gia tải bằng đất đắp làm tăng ứng suất tổng (theo phương ngang và phương đứng) trong đất dẫn đến việc hình thành các vùng bị cắt và bị trượt trong đất
τ
Đường phá hoại
TS (ứng suất tổng)
Trong đất xảy ra hai quá trình:
Quá trình trượt: Vòng tròn ứng suất có hiệu mở rộng và phát triển về phía bên trái , có xu hướng dịch chuyển về phía đường phá hoại, dẫn đến khả năng phá hoại cắt.
Quá trình cố kết đất.
Ưu và khuyết điểm:
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là đơn giản, dễ thi công, không yêu cầu máy móc thiết bị phức tạp, giá thành rẻ.
Khuyeỏt ủieồm:
Giá thành có thể tăng nếu vật liệu đắp không có gần nơi xử lý mà phải vận chuyển từ xa đến và phải chi phí cho vấn đề dỡ tải trước khi xây dựng công trình.
Có thể gây dịch chuyển ngang trong nền đất
σ’h σ’h σ’v σ’v σ,σ’
u ES (ứng suất hữu hiệu)