CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP TRỤ ĐẤT XI MĂNG TÍNH TOÁN
4.3 Tính toán thi ết kế phương án trụ đất xi măng
4.3.6 Tính toán lún t ổng cộng của nền đất gia cố xi măng
4.3.6.1 Tính toán độ lún theo phương pháp giải tích (TCVN 9403: 2012) Xét điều kiện tải trọng tác dụng lên trụ với tải trọng rão của trụ ta có:
Tải trọng rão của trụ:
qcreep col, =0.65*Qult col, =0.65* 610.53=396.85kN Tải trọng tác dụng lên trụ:
qcol =97.67kN <qcreep col, =396.85kN
Do vậy việc tính toán độ lún tổng cộng theo trường hợp tải trọng tác dụng chưa vượt quá tải trọng rão của trụ.
Độ lún của công trình bao gồm độ lún của khối gia cố Δh1 và độ lún của phần dưới gia cố Δh2.
S = Δh1 + Δh2
Tính toán Δh1 trong khối gia cố:
Độ lún trong khối gia cố được tính toán theo biểu thức:
1
*
* col (1 ) * soil h H q
a E a E
∆ = + −
Trong đó:
H = 20m, chiều dài trụ đất xi măng.
σz = =q 64.10kN m/ 2
a = 0.126, tỷ số diện tích thay thế của trụ trong khối gia cố Ecol = 35928.57kN/m2
Esoil = 2460kN/m2 Thay vào biểu thức ta có:
1
13* 64.10 7 * 64.10
0.126 *35928.57 (1 0.126) * 2460 0.126 *35928.57 (1 0.126) *11270 0.156 15.6
h
m cm
∆ = +
+ − + −
= =
Tính toán độ lún Δh2 dưới khối gia cố:
Độ lún cố kết Δh2 được dự tính theo phương pháp phân tầng lấy tổng với công thức theo TCVN 9362 - 2012:
2 2 1
n i
i i
h s p h
β E
∆ = = ∑
Trong đó:
β = 0.8 là hệ số không thứ nguyên. hi Chiều dày lớp đất tính lún thứ i.
Pi áp lực thêm trung bình của lớp đất thứ I, bằng nữa tổng số áp Lực thêm Poz tại giới hạn trên và dưới của lớp đó.
= (P- ) =
α Hệ số tính đến sự thay đổi chiều sâu của áp lực thêm trong đất, lấy theo bảng C.1 phụ lục C - TCVN 9362 - 2012
Pđ áp lực thiên nhiên trong đất tại đáy móng do trọng lượng của đất phía trên (đến đỉnh cao trình địa hình thiên nhiên) gây ra.
P0 Áp lực thêm thẳng đứng trong đất dưới đáy móng P: áp lực thực tế trung bình dưới đáy móng
Chiều sâu tínhlún xác định theo công thức: p’oz = 0,2 x Pdz' Trong đó:
p’oz : là áp lực thêm trong đất ở độ sâu z kể từ đáy móng. Pdz': là áp lực thiên nhiên ở độ sâu z dưới đáy móng.
Bảng 4.3Xác định chiều sâu tính lún
Z (m) α Pdz, (kN/m2) 0.2Pdz, (kN/m2) Poz, (kN/m2)
1 0,995 356,82 71,364 18.7
3 0,983 394,22 78,844 56.1
5 0,895 431,62 86,324 93,5
7 0,785 469,02 93,804 130,9
Bảng 4.4. Bảng tính toán độ lún dưới khối gia cố ∆h2 Z (m) α Pđ(kN/m2) p(kN/m2) poz(kN/m2) Pi(kN/m2) Ei
(kN/m2) S(m)
1 0,995 338.12 406.32 67,86 33,93 11270.00 0,0482
3 0,983 338.12 406.32 67,04 33,52 11270.00 0,0476
5 0,895 338.12 406.32 61,04 30,52 11270.00 0,0433
7 0,785 338.12 406.32 53,54 26,77 11270.00 0,0360
Độ lún tổng cộng (∆h2) 0,1751
Độ lún tổng cộng:
S = ∆h1 + ∆h2 = 15.6 + 17.51 = 33.11cm < 40cm → Đảm bảo điều kiện độ lún cho phép theo 22TCN 262-2000.
4.3.6.2 Tính toán độ lún theo phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis 2D - V8.5)
Phương pháp phần tử hữu hạn được tác giả sử dụng tính độ lún cố kết là phần mềm Plaxis 2D - V8.0 chuyên tính nền móng cho các công trình xây dựng. Đối với bài toán tính độ lún theo Plaxis tác giả sẽ kiểm chứng với kết quả tính toán theo
phương pháp giải tích để so sánh sự sai số của 2 phương pháp nhằm khẳng định độ tin cậy của phương pháp giải tích.
Khi mô phỏng trụ đất xi măng, sẽ được mô hình hóa thành phần tử đất biến dạng phẳng theo nguyên tắc cân bằng tỷ diện tích thay thế. Khi đó bề rộng quy đổi sẽ là:
Wn = Ap/a = (π.0.62/4)/1.5 = 0.188 (m) Bảng 4.5 Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất nền Vật
liệu Mô hình vật liệu
Dung trọng (KN/m3)
Lực dính (KN/m2)
Góc nội ma sát φ
(0)
Hệ số thấm Kv (m/ ngày)
Mô đun biến dạng
(KN/m2)
Lớp 1 Mohr -
Coulomb 15.94 4.9 2052 0.253*10-4 2460
Lớp 2 Mohr -
Coulomb 18.70 20.3 11029 0.112*10-4 11270
a. Thiết lập mô hình bằng Plaxis 2D-V8.5 Bước 1: thiết lập tổng thể bài toán
Bước 2: thiết lập đường bao, hình dạng mô hình Bước 3: Khai báo vật liệu
Bước 4: Khai báo tải trọng Bước 5: Chia lưới phần tử
Bước 6: Xác lập mực nước ngầm, tính toán áp lực nước lỗ rỗng, trọng lượng bản thân
Bước 7: Thiết lập các giai đoạn tính toán Bước 8: Chọn điểm
Bước 9: Tiến hành tính toán Bước 10: Xem và xuất kết quả.
b. Trình tự thi công nền đường
- San gạt bề mặt đất, trải một lớp vải địa kỹ thuật phân cách loại không dệt, đắp lớp cát hạt trung dày 0.5m vừa tạo mặt bằng thi công, vừa để thoát nước trong quá trình lún cố kết. Thời gian thi công 01 tháng
- Thi công trụ đất xi măng. Thời gian thi công 01 tháng
- Đắp sét bờ bao, kết hợp với đắp cát nền đường từng lớp. Thời gian 02 tháng.
- Thi công kết cấu áo đường và hoàn thiện mặt đường. Thời gian 01 tháng.
c. Kết quả phân tích độ lún nền đường
Hình 4.5. Sơ đồ bài toán
Hình 4.6. Kết quả tính toán độ lún bằng phần mềm Plaxis
Kết quả tính toán độ lún bằng phần mềm Plaxis thể hiện ở hình 4.6, độ lún S = 28.88cm. Như vậy so với kết quả tính toán độ lún theo phương pháp giải tích (TCVN 9403: 2012) S = 33.11cm, chứng minh độ lún th eo 2 phương pháp tương đối gần giống nhau. Theo phần mềm Plaxis nhỏ hơn: (33.11 - 28.88)*100/33.11 = 12.7%.