CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU HỆ CỌC ĐẤT XI MĂNG KẾT HỢP LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CƯỜNG ĐỘ CAO TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ
3.2 Xây dựng mô hình hệ cọc đất xi măng kết hợp lưới Địa kỹ thuật cường độ cao
3.2.4 Lắp đặt mô hình thí nghiệm
Mô hình thực nghiệm được lắp đặt theo các bước chính: (1) cho đất vào mô hình và cố kết sơ bộ; (2) tạo cọc ĐXM theo tỉ lệ xi măng đã xác định bên trên; (3) lắp đặt hệ thống gia tải, thiết bị đo biến dạng và áp lực nước lỗ rỗng.
79
Bước 1: Đưa đất vào mô hình và cố kết sơ bộ
Trải lớp vải ĐKT không dệt phía ngăn trên khoang thoát nước (đáy thứ nhất mô hình) nhằm tạo ra mô hình hai mặt thoát nước (hình 3.11).
Đất thí nghiệm được đổ vào mô hình thực nghiệm theo từng lớp dày 20cm. Sau đó, đất được cố kết với hai mặt thoát nước theo nguyên tắc như của Fang (2006). Quá trình cố kết kéo dài trong bốn tuần cho đến khi nước trong lỗ rỗng không còn thoát ra ngoài theo đường van xả của mô hình (hình 3.11).
Bước 2: Tạo cọc đất xi măng cho mô hình
Cọc ĐXM được chế tạo có đường kính 40 mm với hàm lượng 300 kg xi măng cho 1 m3 đất, tỷ lệ nước/xi măng 80%, trộn theo quy trình chế tạo mẫu tiêu chuẩn Nhật Bản [48]. Cụ thể, gồm 4 phút đầu tiên trộn bằng máy tốc độ chậm, sau đó là 1 phút trộn tay.
Tiếp đến 2 phút trộn máy tốc độ chậm, 1 phút trộn tay. Cuối cùng trộn bằng máy 3 phút tốc độ cao. Dung dịch vữa đất - xi măng được chuẩn bị cho tạo cọc trong mô hình đã đổ đầy đất và chế bị các cọc ĐXM đúc ngoài để thí nghiệm nén một trục nở hông để xác định cường độ kháng cắt và mô đun đàn hồi của cọc ĐXM.
Trong thùng chứa đất, tạo lỗ trong đất bằng phương pháp ống đôi. Sử dụng ống inox đường kính ngoài 39,5mm luồn vào ống nhựa PVC đường kính trong 40mm. Ống đôi được ấn xuống đất thông qua bộ gá gỗ nhằm đảm bảo độ thẳng đứng và khoảng cách đều các cọc như thiết kế. Khi đến cao độ thiết kế mũi cọc, xoay ống inox bên trong để cắt đất.
Ống inox được rút lên tạo ra lỗ khoan đường kính 40mm. Rót dung dịch đất - xi măng vừa trộn, đổ vào lỗ khoan. Lưu trạng thái tĩnh 24 giờ, sau đó rút ống nhựa ra khỏi mô hình tạo thành cọc ĐXM đường kính 40mm tương ứng 1000mm ngoài hiện trường (tỷ lệ thu nhỏ 1/25). Phương pháp tạo cọc ĐXM được tham khảo từ đề xuất của Kitazume và nnk (2000), Fang (2006). Sau 28 ngày, cọc ĐXM đảm bảo cường độ theo tiêu chuẩn
TCVN 9906:2014.
Hình 3.16 Tạo hệ cọc đất xi măng D40 trong mô hình thực nghiệm
Bước 3: Lắp đặt hệ thống đo biến dạng, độ lún và gia tải.
Để nghiên cứu thực nghiệm xác định độ lún hệ cọc ĐXM trên mô hình, nghiên cứu ở đây được lựa chọn với các mô hình bố trí cọc ĐXM khác nhau như:
- Hệ 2x2 cọc ĐXM D40, khoảng cách giữa các tim cọc bằng 2,5D khi không có lớp lưới ĐKT;
- Hệ 2x2 cọc ĐXM D40, khoảng cách giữa các tim cọc bằng 2,5D có một lớp lưới ĐKT cường độ cao 600 kN/m;
- Hệ 2x2 cọc ĐXM D40, khoảng cách giữa các tim cọc bằng 3D có một lớp lưới ĐKT cường độ cao 600 kN/m.
Sơ đồ bố trí hệ thống các thiết bị đo biến dạng và chuyển vị như sau: ứng suất trên đầu cọc ĐXM được xác định từ đường hiệu chỉnh biến dạng - ứng suất thu được từ thanh thép trên đầu cọc (mục 3.3.3); biến dạng lưới ĐKT được xác định thông qua các lá điện trở (Strain gauge) dán ở mặt dưới lưới ĐKT (ở các vị trí giữa cọc) và mặt trên lưới ĐKT (tại các vị trí trên đầu cọc); áp lực đất nền được đo bằng loadcell ở giữa 4 cọc ĐXM (hình 3.17 và hình 3.18).
Sau khi lắp đặt hệ thống thiết bị đo biến dạng, tiến hành trải lưới ĐKT cường độ 600 kN/m trên đầu cọc. Tiến hành đầm chặt để tạo một lớp cát dày 100 mm -120 mm phía trên đầu cọc ĐXM, mục đích tạo lớp cát đủ dày để tạo ra hiệu ứng vòm khi tác dụng tải trọng. Chiều dày lớp cát được lựa chọn như sau:
Theo BS 8006, chiều dày lớp đất đắp tối thiểu để vòm đất phát triển hoàn toàn thỏa mãn điều kiện H > 1,4 (s-a). Trong đó: s - khoảng cách giữa các tim cọc; a - đường kính cọc quy đổi (a = 0,886D).
Với trường hợp thí nghiệm s = 2,5D: H > 1,4 (s-a) = 1,4 (100 - 0,886*40) = 90 mm. Chọn chiều dày lớp cát H = 100 mm.
Với trường hợp thí nghiệm s = 3D: H > 1,4 (s-a) = 1,4 (120 - 0,886*40) = 118 mm.
Chọn chiều dày lớp cát H = 120 mm.
Cuối cùng tiến hành lắp đặt hệ thống gia tải bằng kích thủy lực có đồng hồ đo áp lực, hệ thống đo độ lún bằng LVDT.
81
Hình 3.17 Mô hình thực nghiệm cọc đất xi măng kết hợp lưới địa kỹ thuật cường độ cao sau khi lắp đặt
Hình 3.18 Sơ đồ bố trí hệ thống các thiết bị đo chuyển vị, ứng suất