CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CỐ KẾT CHÂN KHÔNG
3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
3.6 Bài toán so sánh xử lý nền bằng bơm hút chân không kết hợp bấc thấm và đắp
Để đánh giá hiệu quả của phương pháp hút chân không so với đắp gia tải thông thường, sử dụng phần mềm geo studio để mô phỏng hai phương pháp này. Phương pháp thực hiện như sau:
- Sử dụng phần mềm Geo studio mô phỏng hai bài toán.
- Tính toán trị số cố kết trong hai bài toán, so sánh thời gian đạt được cùng một độ cố kết của cả hai bài toán và so sánh tính hiệu quả của các phương pháp xử lý.
- Thời gian tính xử lý của cả hai bài toán là 450 ngày nhằm đảm bảo đã xử lý hết độ lún cố kết.
3.6.1 Bài toán đắp gia tải thông thường kết hợp bấc thấm
- Áp lực chân không 80 Kpa được quy đổi thành chiều cao đất đắp 4.7m, với dung trọng =17 KN/m3.
- Đất nền sử dụng địa chất khu II trong bài toán mô phỏng trên.
- Thông số bấc thấm : Chiều dài bấc thấm 20m, bấc được bố trí hình vuông, khoảng cách giữa các bấc 1,2m.
- Đất đắp được thi công phân đoạn theo trình tự như sau:
Số lớp Chiều dày (m) Thời gian chờ lún (ngày)
Lớp 1 0.5 30
Lớp 2 0.5 30
Lớp 3 0.5 30
Lớp 4 0.5 30
Lớp 5 0.5 30
Lớp 6 0.5 30
Lớp 7 0.7 30
Lớp 8 1 100
3.6.1.1 Điều kiện biên bài toán
Do bài toỏn đối xứng, chỉ mụ phỏng ẵ nền đắp.
Chuyển vị bằng không theo cả 2 hướng x và y dọc theo biên đáy nằm ngang.
Dọc theo biên đứng trái và biên đứng phải đất không thể di chuyển theo hướng x mà chỉ di chuyển tự do theo phương y.
Trên mặt đất, đất di chuyển tự do theo cả hai hướng x và y.
Điều kiện chênh cột nước bằng 0 tại biên trên mặt đất.
Điều kiện biên gán tại bấc thấm là cột nước H = u
+y
u: Áp lực nước lỗ rỗng
: Trọng lượng riêng của nước
y: Cao độ của bấc thấm
Kể đến ảnh hưởng của đất đắp với bấc thấm trong trường hợp đất đắp cao, sử dụng điều kiện biên không lý tưởng cho bấc thấm, giả sử sau thời gian 120 ngày điều kiện biên của bấc thấm giảm 10% do ảnh hưởng của nền đắp cao đến khả năng thấm của bấc thấm.
Hình 3.11 Mô phỏng xử lý nền bằng gia tải thông thường
Distance
-2 0123456789 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 102 105 108 111 114 117 120 123 126
Elevation
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Hình 3.12 Kết quả chuyển vị của mô hình nền đắp thông thường
settlement Y
Y-Displacement (m)
Time (days) -0.4
-0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 -1.6 -1.8 -2 -0.2
0 100 200 300 400 500
Hình 3.13 Biểu đồ lún bài toán gia tải thông thường kết hợp bấc thấm ở tim nền đắp 3.6.2 Bài toán hút chân không kết hợp bấc thấm
Sử dụng các thông số về bấc thấm, điều kiện địa chất như trong mô phỏng xử lý nền đất bằng gia tải thông thường kết hợp bấc thấm.
Trong bài toán chỉ dùng hút chân không kết hợp bấc thấm, không đắp gia tải thêm.
Các điều kiện biên tương tự như bài toán mô phỏng hút chân không ở mục 3.4.
Distance
-2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 102 105 108 111 114 117 120 123 126
Elevation
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Hình 3.14 Kết quả chuyển vị của mô hình hút chân không
Kết quả như sau:
settlement Y
Y-Displacement (m)
Time (days) -0.5
-1
-1.5
-2 0
0 100 200 300 400 500
Hình 3.15 Biểu đồ lún bài toán hút chân không kết hợp bấc thấm tại tim nền đắp
Hình 3.16 Biểu đồ lún kết hợp bài toán hút chân không và gia tải thông thường
Kết thúc mô phỏng sau thời gian 490 ngày mô phỏng nền đắp thông thường đạt độ lún 1.95m, mô phỏng bơm hút chân không đạt độ lún 1.98m.
Ta có độ cố kết ở thời điểm t của cả bề dày lớp cố kết là : St
U S
Trong đó:
St : Độ lún tại thời điểm t
S∞: Độ lún cuối cùng
Hình 3.17 Độ cố kết kết hợp bài toán hút chân không và gia tải thông thường Dựa vào biểu đồ trên nhận xét rằng, trong thời gian đầu phương pháp hút chân không mang lại hiệu quả cao hơn, đạt được độ cố kết lớn hơn. Tuy nhiên sau khi đạt được độ cố kết >80%, tốc độ đạt đến độ cố kết cuối cùng của phương pháp gia tải thông thường lại vượt hơn. Ta thấy rằng, trong phương pháp mô phỏng xử lý bằng gia tải thông thường có một số hạn chế sau:
Với chiều cao đắp khá cao 4.7m sẽ xảy ra hiện tượng gập đầu bấc ảnh hưởng đến hệ số thấm của bấc, điều này chưa được nghiên cứu cụ thể và đưa vào trong mô hình hợp lý, vì vậy thời gian về sau tốc độ lún trong phương pháp gia tải thông thường có xu hướng lớn hơn hút chân không.
Mặc dù vậy, ta vẫn thấy được ưu điểm của phương pháp hút chân không là khả năng đạt được áp lực gây lún lớn 80Kpa khá nhanh, nếu ngay tại thời điểm ban đầu xử lý tiến hành gia tải đắp thêm thì kết quả sẽ đẩy nhanh được tiến độ thi công, cụ thể được minh chứng là kết quả của bài toán mô phỏng hút chân không từ công trình thực tế ở khu II, đã rút ngắn được thời gian thi công xuống 200 ngày.