(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu ứng xử lún của công trình cụm, tuyến dân cư sử dụng cát san lấp trên nền đất sét yếu bảo hòa trên địa bàn tỉnh an giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN NGỌC LIỄM

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ LÚN CỦA CƠNG TRÌNH CUM,
TUYẾN DÂN CƯ SỬ DỤNG CÁT SAN LẮP TRÊN NỀN ĐẤT
SÉT YẾU BÃO HÒA TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH AN GIANG

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208

S K C0 0 5 9 5 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018

Luan van


Luan van


Luan van


i

Luan van

Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


m

Luan van


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn dẫn
của TS. Nguyễn Thế Anh. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong các cơng trình nào khác. Các tài liệu tham
khảo trong luận văn đều có cơ sở khoa học và có nguồn gốc hợp pháp.

Học viên thực hiện luận văn

Trần Ngọc Liễm

Luan van


LỜI CẢM TẠ
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa Sau Đại học, trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật, dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, các bạn
cùng lớp tôi đã tích lũy cho mình một số kiến thức nhất định về chun mơn Xây
dựng Cơng trình Dân dụng và Cơng nghiệp và đã được giao đề tài luận văn Thạc sỹ
“Nghiên cứu ứng xử lún của cơng trình cụm, tuyến dân cư sử dụng cát san lắp trên nền đất
sét yếu bảo hòa nước trên địa bàn tỉnh An Giang”. Đề tài của tơi đã được hồn thành với nội
dung như đề ra cương trong đề cương nghiên cứu với sự nổ lực cố gắng của bản than và sự
hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn Thế Anh. Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên
luận văn vẫn cịn tồn tại một số thiếu sót nhất định cần được các thày cơ đóng góp ý kiến
nhằm tiếp tục hồn thiện luận văn để có thể đóng góp ý kiến nhằm tiếp tục hồn thiện luận
văn để có thể đóng góp một phần nào đó cho các cơng việc có liên quan, phục vụ cho cơng
cuộc xây dựng đất nước và nghiên cứu khoa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Xây Dựng Công trình, phịng đào

tạo Sau đại học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, cảm ơn cơ quan đã tạo điều kiện để tơi có
thể hồn thành tốt cơng việc của mình. Đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS.
Nguyễn Thế Anh, đã trực tiếp hướng dẫn luận văn. Tơi cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn
bè và đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tơi hồn thành luận văn thạc sỹ.
Xin chân thành cảm ơn

Học viên thực hiện luận văn

Trần Ngọc Liễm

Luan van


TÓM TẮT
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm Plaxis 8.5 phân tích ứng
xử lún của cơng trình sử dụng nền đất cát san lấp trên nền đất sét yếu tỉnh An Giang. Kết quả
mô phỏng phù hợp với ứng xử lún tại hiện trường cơng trình. Nghiên cứu tương quan cho
thấy độ lún tổng cộng của cơng trình tăng lên theo bề dày lớp cát san lấp và tải trọng của cơng
trình. Tùy theo độ cố kết của đất nền trong thời gian thi cơng, ảnh hưởng của đất đắp và tải
trọng cơng trình là khác nhau đối với độ lún. Với loại đất khảo sát, đất nền đã cố kết 90% sau
2 năm thi cơng, đất đắp khơng cịn ảnh hưởng nhiều đến độ lún cơng trình trong thời gian sử
dụng. Độ lún này tăng lên khoảng 1cm khi tăng bề dày đất đắp từ 2-4.5m. Tuy nhiên, khi tăng
tải trọng từ 8-24 kPa, độ lún của cơng trình từ lên khoảng 5.5cm. Tương quan ứng xử lún với
tính chất đất đắp cho thấy gia tăng độ chặt làm tăng cường độ đất đắp nhưng làm tăng tải
trọng đất đắp và làm tăng độ lún cơng trình. Độ lún tổng cộng tăng lên từ 3-5cm khi sử dụng
cát có độ chặt từ 0.76-0.98. Tuy nhiên, độ lún trong q trình sử dụng khơng nhiều (nhỏ hơn
0.5cm) khi thay đổi độ chặt của lớp đất cát san lấp.
Từ khóa: lún cố kết, đất đắp, đất yếu, cơng trình tuyến dân cư

Luan van

ABTRACT
The research investigated the settlement behavior of shallow foundation of the backfill sand
above soft clay in An Giang Province. Using Finite Element Method (with software Plaxis
8.5), the research results showed to be fit with the in-situ observation settlement. From the
parametric analysis, the total settlement increased with the increment of building load and the
thickness of backfill soil. Depending on the degree of consolidation of soft clay when
completing construction, the load and backfil influenced differently on the settlement
behavior of shallow foundation. In case of the invested geological condition, soft clay was
reached about 90% degree of consolidation after 2 year construction. As a result, the
consolidation of soft clay did not control the settlement of foundation during usage time. The
settlement increased about 5.5cm when rasing building load from 8kPa to 24 kPa, but only 1
cm increment was found when increasing from 2 to 4.5m. The relative density increased the
settlement of shallow foundation due to the increment of soil unit weight. The total settlement
rose about 3-5cm when changing the density of backfill sand from 0.76 to 0.98. However, the
settelement during usage time did not changed dramatically (less than 0.5cm) with those
changes of backfill soil.
Keywords: consolidation, backfill sand, soft clay, settlement of shallow foundation

Luan van


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. MỞĐẦU ........................................................................................ 1
1.1.

Đặt vấn đề................................................................................................ 1

1.1.1.

Địa tầng đại diện tỉnh An Giang ....................................................... 1

1.1.2.

Yêu cầu về san lấp mặt bằng tại địa bàn tỉnh An Giang ................... 2

1.1.3.

Một số sự cố cơng trình xây dựng trên cát san lấp ........................... 3

1.2.

Tổng quan nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................... 6

1.2.1.

Nghiên cứu trong nước ..................................................................... 7

1.2.2.

Nghiên cứu nước ngồi ..................................................................... 7

1.3.

Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 8

1.4.

Mục tiêu của đề tài: ................................................................................. 9

1.5.

Nội dung nghiên cứu: .............................................................................. 9

CHƯƠNG 2. MƠ HÌNH PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN (PLAXIS) ...... 10
2.1.

Cơ sở tính tốn phương pháp phần tử hữu hạn trong Plaxis ................. 10

2.1.1.

Mơ hình Mohr Coulomb (Plaxis manual, 2016)............................. 11

2.1.2.

Ứng xử Drained và Undrained của đất trong phần mềm Plaxis (Plaxis

manual, 2016) ................................................................................................ 13
2.1.3.

Ứng xử thoát nước drained và undrained (Plaxis manual, 2016) ... 14

2.1.4.

Một số thông số khác ...................................................................... 14

2.2.

Thiết lập mơ hình .................................................................................. 18

2.2.1.
2.3.

Mơ tả cơng trình .............................................................................. 18

Điều kiện kiện địa chất .......................................................................... 20

Luan van


2.3.1.

Tính tốn số liệu địa chất cho đầu vào mơ hình ............................. 21

2.3.2.

Mơ hình PTHH Plaxis tính tốn độ lún móng ................................ 24

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH .............................................................. 26
3.1.

Độ lún cơng trình trong giai đoạn xây dựng và sau 2 năm sử dụng, tính tốn

& kiểm nghiệm kết quả ..................................................................................... 26
3.2.

Tương quan ứng xử lún của cơng trình theo bề dày đất cát đắp ........... 29

3.2.1.

Tương quan độ lún tổng cộng theo bề dày đất cát đắp ................... 29

3.2.2.

Tương quan độ lún trong q trình thi cơng cơng trình ................. 30

3.2.3.

Tương quan độ lún trong quá trình 2 năm sử dụng cơng trình ....... 33

3.2.4.

Đánh giá độ lún cơng trình trong giai đoạn thi cơng và sử dụng cơng

trình theo bề dày lớp đất đắp ........................................................................ 35
3.3.

Tương quan ứng xử lún với độ chặt đất đắp ........................................ 36

3.3.1.

Tương quan độ lún tổng cộng theo độ chặt đất đắp ...................... 38

3.3.2.

Tương quan độ lún trong quá trình sử dụng theo độ chặt đất đắp 39

3.3.3.

Đánh giá độ lún trong giai đoạn thi cơng và sử dụng cơng trình theo độ

chặt lớp đất đắp ............................................................................................. 40
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .......................................................... 42
4.1.

Kết luận ................................................................................................. 42

4.2.

Kiến nghị ............................................................................................... 43

TÀI LIÊU THAM KHẢO .................................................................................... 44

Luan van


DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Cơng trình Tuyến dân cư vượt lũ ............................................................... 1
Hình 2: Sự cố lún tại trạm cấp nước nơng thơn của tỉnh An Giang ....................... 4
Hình 3: Sự cố lún trung tâm hoc tập cộng đồng tại một xã của tỉnh An Giang ..... 5
Hình 4: Sự cố lún tại trường tiểu học của tỉnh An Giang ....................................... 6
Hình 5: Hệ trục tổng quát và quy ước chiều và dấu của ứng suất trong Plaxis (Plaxis
manual, 2016)........................................................................................................ 10
Hình 6: Quan hệ ứng suất – biến dạn mơ hình đàn hồi - dẻo lý tưởng MC(Plaxis
manual, 2016)........................................................................................................ 11
Hình 7: Mặt ngưỡng dẻo MC trong không gian ứng suất chính .......................... 12
Hình 8:Xác định E50 từ thí nghiệm nén 3 trục (Plaxis manual, 2016) .................. 15

Hình 9.Tính tốn hệ số hệ số Rf (Plaxis manual, 2016)........................................ 18
Hình 10.Mặt bằng tổng thể cơng trình .................................................................. 20
Hình 12. Độ lún tại tâm cơng trình theo 2 phương pháp mơ phỏng chất tải trọng PP.1
& PP2 .................................................................................................................... 28
Hình 13. Tương quan độ lún tổng cộng của cơng trình sau 2 năm sử dụng theo bề dày
đất đắp và tải trọng cơng trình .............................................................................. 30
Hình 14. Phần trăm cố kết của đất nền do tải trọng đất đắp sau khi kết thúc xây dựng
cơng trình .............................................................................................................. 31
Hình 15. Tương quan độ lún cơng trình trong thời gian thi cơng, S construct theo bề dày
đất đắp và tải trọng cơng trình. ............................................................................. 33
Hình 16. Độ lún cơng trình trong 2 năm sử dụng cơng trình................................ 34

Luan van


Hình 17. Tỷ lệ phần trăm độ lún cơng trình trong giai đoạn (1) thi cơng xây dựng
cơng trình và (2) sử dụng cơng trình so với tổng độ lún của cơng trình sau 2 năm sử
dụng theo bề dày đất đắp và tải trọng cơng trình ................................................ 35
Hình 18. Tương quan góc ma sát trong,  và độ chặt tương đối, Dr (Đề xuất bởi Bolton,
1986, Schemertman, 1978 và U.S. Navy, 1983) .................................................. 36
Hình 19. Tương quan độ lún tổng cộng của cơng trình sau 2 năm sử dụng với tải trọng
cơng trình, q = 24kPa theo các bề dày và độ chặt lớp đất đắp khác nhau. ......... 39
Hình 20. Tương quan độ lún cơng trình trong 2 năm sử dụng theo độ chặt, Rc và bề
dày đất đắp với tải trọng cơng trình, q = 24 kPa ................................................. 40
Hình 21. Tỷ lệ phần trăm độ lún cơng trình trong giai đoạn (1) thi cơng xây dựng
cơng trình và (2) sử dụng cơng trình so với tổng độ lún của cơng trình sau 2 năm sử
dụng theo độ chặt, Rc và bề dày đất đắp với q = 24 kPa .................................... 41

Luan van

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. Hệ số poisson của các loại đất (Das, 2006) ............................................. 14
Bảng 2. Hệ số thấm K của một số loại đất (Das, 2006)........................................ 17
Bảng 3. Số liệu địa chất đầu vào mô phỏng Plaxis ............................................... 21
Bảng 5 Mô phỏng phase theo phương pháp chất tải trung bình tháng (30 ngày) thi cơng
(PP.1)..................................................................................................................... 26
Bảng 6 Mơ phỏng phase theo phương pháp mô phỏng chất tải 50% tải trọng cơng trình
trong thời gian thi cơng (PP.2). ............................................................................ 27
Bảng 7. So sánh kết quả độ lún cơng trình theo 2 phương pháp mô phỏng chất tải.29
Bảng 8. Kết quả độ lún tức thời, độ lún cố kết trong q trình thi cơng và độ lún cố kết
tổng cộng do tải trọng đất đắp............................................................................... 32
Bảng 9. Tính tốn góc ma sát trong của cát theo độ chặt tương đối, Dr. .............. 37

Luan van


MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Thời gian qua trên địa bàn tỉnh An Giang cónhiều sự cố lún xảy ra liên quan đến
ngun nhân xây dựng các cơng trình trên nền cụm tuyến dân cư san lấp cát trên nền đất
yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ
lún lớn và độ ổn định của cơng trình thấp.

Hình 1. Cơng trình Tuyến dân cư vượt lũ
( />
1.1.1. Địa tầng đại diện tỉnh An Giang
Dựa trên kết quả khảo sát hiện trường và các số liệu phịng thí nghiệm, nhận thấy
địa tầng đại diện của An Giang với chiều sâu khảo sát từ 50-60m có thể chia làm 08 lớp

và 01 lớp đất đắp. Các lớp này phân bố không đều. Đặc điểm của mỗi lớp từ trên xuống:
- Lớp đất đắp: Cát mịn lẫn bụi sét màu xám vàng – xám đen, kém chặt.
- Lớp 1: Sét, nâu xám – xám tro, trạng thái dẻo mềm
- Lớp 2: Bùn sét, xám đen, xám nâu đen, trạng thái chảy

1

Luan van


- Lớp 3: Sét, xám đen, trạng thái dẻo chảy
- Lớp 4: Sét pha, nâu xám – xám tro, trạng thái dẻo mềm
- Lớp 5: Sét nâu, xám đen, trạng thái nửa cứng.
- Lớp 6: Sét pha, nâu vàng, nâu, trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 7: Cát pha, nâu, trạng thái dẻo
- Lớp 8: Cát nhỏ, vàng, chặt vừa.
Nhìn chung, địa tầng trong phạm vi khảo sát của tỉnh An Giang từ trên xuống độ
sâu trung bình 45m (SPT nhỏ hơn 5) chủ yếu là những lớp đất yếu, có khả năng chịu lực
thấp đến rất thấp, khơng thích hợp cho việc đặt các cơng trình có trọng tải vừa và lớn.
1.1.2. Yêu cầu về san lấp mặt bằng tại địa bàn tỉnh An Giang
Với sông Tiền và sông Hậu ở phía Đơng và chuỗi đồi núi thấp ở phía Tây đã hình
thành 2 dạng địa hình chính:
- Địa hình đồng bằng:
Có cao độ thấp dần từ Đơng Bắc xuống Tây Nam. Cao trình của tồn đồng bằng biến
thiên từ 0,8 m đến 3 m và được chia thành 2 vùng:
+ Vùng cù lao gồm 4 huyện: An Phú, Tân Châu, Phú Tân và Chợ Mới có cao trình
biến thiên từ 1,3 - 3 m và thấp dần từ ven sông vào nội đồng.
+ Vùng hữu ngạn sông Hậu thuộc tứ giác Long Xuyên gồm thành phố Long Xuyên,
thị xã Châu Đốc, huyện Châu Phú, Châu Thành và Thoại Sơn có cao trình biến thiên từ
0,8 - 3 m và thấp dần về phía Tây.

- Địa hình đồi núi:
Tập trung và chiếm phần lớn diện tích tự nhiên 2 huyện Tri Tơn và Tịnh Biên với nhiều
núi có độ cao từ 300 - 700 m, cao nhất là núi Cấm 710 m. Bao bọc chung quanh núi là
đồng bằng chân núi, dạng địa hình chuyển tiếp giữa núi và đồng bằng, có cao trình từ 4
- 40 m.Với u cầu cao trình chống lũ của tỉnh An Giang, các cơng trình xây dựng trên
địa bàn tỉnh An Giang được xây dựng trên u cầu có cao trình san lấp phải lớn hơn cao

2

Luan van