CHƯƠNG 2: CỞ SỞ ĐÁNH GIÁ ĐỘ LÚN VÀ ĐỘ LÚN THEO THỜI GIAN TRÊN CƠ SỞ BÀI TOÁN CỐ KẾT THẦM HAI CHIỀU
3.1. Giới thiệu công trình và điều kiện địa chất công trình
3.1.2. Giới thiệu công trình và điều kiện địa chất công trình
Để đánh giá và phân tích độ lún và độ lún lệch theo thời gian của nền đất yếu dưới công trình đắp, chúng tôi lựa chọn tính toán công trình đường đắp trên đất yếu ở khu vực Vĩnh Long. Ở đây, công trình quốc lộ 1A đoạn từ Vĩnh Long đi Cần Thơ. Dữ liệu địa chất phục vụ tính toán lấy từ hồ sơ khảo sát Dự án mở rộng quốc lộ 1A.
Hình 3.1. Mô hình nền đường đắp trên đất yếu.
Hình 3.2. Đường quốc lộ 1A đoạn Vĩnh Long - Cần Thơ.
Việc phân tích đặc điểm độ lún theo thời gian của nền sét mềm với bề dày trung bình khoảng 20,0m dưới công trình đường căn cứ vào các dữ liệu khảo sát của dự án mở rộng Quốc lộ 1A ở tỉnh Vĩnh Long từ Km 2042 - Km 2047, Km 2047 - Km 2052, Km 2052 - Km 2056, Km 2056 - Km 2061.
Qua tập hợp số lượng lớn mẫu thí nghiệm (tham khảo kết quả khảo sát của Công ty TEDI South tiến hành khoan khảo sát và làm thí nghiệm), tiến hành chọn lựa số liệu phục vụ tính toán.
Khối lượng khảo sát bao gồm:
- Khối lượng khoan khảo sát hiện trường: 63 lỗ khoan - Thí nghiệm cắt cánh hiện trường 982m - Thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý 401 mẫu - Thí nghiệm nén cố kết 157 mẫu
- Thí nghiệm nén ba trục (sơ đồ UU) 32 mẫu - Thí nghiệm nén ba trục (sơ đồ CU) 3 mẫu - Thí nghiệm cắt trực tiếp 339 mẫu
Căn cứ kết quả khảo sát thu thập được từ các điểm khảo sát ở khu vực này, các đặc trưng biến dạng và biến dạng theo thời gian từ thí nghiệm nén cố kết được tổng hợp phục vụ tính toán. Từ đó rút ra những đánh giá về độ lún, độ lún lệch theo thời gian.
Tính chất cơ lý của lớp sét yếu trong khu vực nghiên cứu được tổng hợp tóm tắt trong bảng 3.1.
Bảng 3.1 Đặc trưng cơ lý của lớp sét mềm bão hòa nước khu vực dự án quốc lộ 1A (đoạn Mỹ Thuận – Cần Thơ), Vĩnh Long.
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
Độ ẩm W % 55,1
Khối lượng thể tích tự nhiên ρ (g/cm3) 1,662
Khối lượng riêng hạt ρs 2,69
Hệ số rỗng eo 1,544
Độ rỗng n % 60,1
Độ bão hoà % 97,6
Giới hạn chảy LL % 47,4
Giới hạn dẻo PL % 24,1
Chỉ số dẻo PI % 23,3
Độ sệt LI 1,4
Góc ma sát trong φ (cắt phẳng) độ 6017’
Lực dính c(cắt phẳng) kG/cm2 0,09
Lực dính không thoát nước C (Nén 3 trục CU) kG/cm2 0,1 Góc ma sát trong không thoát nước φ (Nén 3
trục CU) độ 17º 00'
Cường độ chống cắt Su của thí nghiệm cắt cánh
VST kG/cm2 0,99 – 0,308
Hệ số cố kết theo phương đứng Cv (cấp áp lực
P: 1-2 kG/ cm2) thí nghiệm x 10-3 cm2/s 0,651
Hệ số thấm kv x 10-7cm/s 0,631
Hình 3.3. Tương quan Su trung bình theo độ sâu tại các vị trí có và không có công trình đất đắp.
Từ kết quả thí nghiệm xác định sức chống cắt không thoát nước theo độ sâu khu vực có và không có công trình đắp có thể thấy rằng nền đất chưa cố kết hoàn toàn. Từ khi xây dựng đến nay, xấp xỉ 100 năm, hiện tượng cố kết xảy ra trong phạm vi từ 12m trở lên tới bề mặt. Từ độ sâu này trở đi, đất nền chưa kịp cố kết, áp lực nước lỗ rỗng chưa kịp tiêu tán nên đất chưa được nén chặt và sức chống cắt không thoát nước ở khu vực có và không có công trình đắp tương tự nhau. Như vậy, để đánh giá độ lún theo thời gian, việc phân chia thành lớp phân tố cho phép đánh giá độ lún chính xác hơn so với việc tính toán trên cơ sở độ cố kết trung bình.
Đặc điểm nén ép của sét mềm được tổng hợp từ một số mẫu đất thí nghiệm từ khu vực khảo sát thể hiện ở hình 3.4.
Hình 3.4. Đường cong nén lún trung bình từ kết quả thí nghiệm nén cố kết của lớp bùn sét, khu vực quốc lộ 1A, Vĩnh Long
Hình 3.5. Hệ số OCR theo độ sâu z
Để thực hiện tính toán giá trị áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ở thời điểm bất kỳ theo độ sâu có thể sử dụng lý thuyết cố kết thấm một chiều K.Terzaghi. Lời giải cố kết thấm một chiều của K.Terzaghi chấp nhận nước lỗ rỗng không chịu nén ép, hệ số cố kết được xác định bằng biểu thức sau:
z v
0 w
C k
=a
γ (3.1)
Thực tế, nước lỗ rỗng luôn chứa một hàm lượng khí nhất định, các loại khí này khi chịu nén ép sẽ bị hòa tan một phần. Xét tính nén ép của nước lỗ rỗng, hệ số cố kết có thể được biểu diễn bằng biểu thức sau:
z v
w
sk a ,w
C k
2(1 ) 3n
K K
= γ + ν +
(3.2)
Trong đó:
0 sk
K E
3(1 2 )
= − ν - Module biến dạng thể tích khung cốt đất.
Với:
E0 - Module biến dạng tổng quát.
ν - Hệ số Poisson của đất.
a ,w
r
0 0
K 3
1 S (1 H) 1 1
2 p p p
= − − + +
- Module biến dạng thể tích hỗn hợp khí-
nước lỗ rỗng.
Với:
po = patm + γw.z - áp lực ban đầu của nước lỗ rỗng trong điều kiện tự nhiên patm - áp lực khí quyển.
γw - trọng lượng riêng của nước.
z - độ sâu khảo sát.
n - Độ rỗng của đất.
kz - Hệ số thấm của đất.