Đánh giá mức độ tin cậy của trị số spt trong tính toán khả năng chịu tải của cọc đúc sẵn hạ vào đất dính ở quận 1 thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
-----------------------------------------------

TRƢƠNG NHƢ MẠNH

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA TRỊ SỐ SPT
TRONG TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC
ĐÚC SẴN HẠ VÀO ĐẤT DÍNH Ở QUẬN 1, Tp.HCM.

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN
DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Tai Lieu Chat Luong

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
----------------------------------------

TRƢƠNG NHƢ MẠNH
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA TRỊ SỐ SPT
TRONG TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC
ĐÚC SẴN HẠ VÀO ĐẤT DÍNH Ở QUẬN 1, Tp.HCM.
Chuyên ngành
Mã số chuyên ngành

: Xây Dựng Dân Dụng Và Công Nghiệp
: 6058 02 08

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN
DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:

PGS TS Dƣơng Hồng Thẩm

TP. Hồ Chí Minh, Năm 2018


ii

Lời Cam Đoan
Tôi cam đoan rằng luận văn “Đánh giá mức độ tin cậy của trị số spt trong tính
toán khả năng chịu tải của cọc đúc sẵn hạ vào đất dính ở quận 1, Tp.HCM” là bài
nghiên cứu của chính tôi.
Ngoại trừ những tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn trong luận văn này, tôi cam
đoan rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn này chƣa từng đƣợc công bố
hoặc đƣợc dùng để nhận bằng cấp ở những nơi khác.
Khơng có sản phẩm nào của ngƣời khác đƣợc sử dụng trong luận văn này mà
không đƣợc trích dẫn theo đúng quy định.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018
Học viên thực hiện

TRƢƠNG NHƢ MẠNH


iii

Lời cảm ơn

Trƣớc tiên tôi xin gởi lời cảm ơn đến tất cả quý Thầy Cô đã giảng dạy trong
chƣơng trình cao học Xây Dựng Dân Dụng và Cơng Nghiệp của trƣờng Đại Học Mở
TP.Hồ Chí Minh, những ngƣời đã truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng hữu ích
trong công việc cũng nhƣ trong cuộc sống làm nền tảng cho tôi thực hiện nội dung luận
văn này.
Tôi xin gởi đến Thầy PGS TS Dƣơng Hồng Thẩm lời cảm ơn sâu sắc nhất!
Xin cảm ơn Thầy đã tận tình hết lịng hƣớng dẫn , dìu dắt tạo cho em hƣớng đi mới
trong nghề của mình.
Cảm ơn các anh trong LAS 19 Bộ Xây Dựng đã nhiêt tình giúp đỡ tôi trong việc
hoàn thành luận văn này.
Sau cùng tôi xin gởi lời biết ơn to lớn đến gia đình đã luôn tạo điều kiện tốt nhất
về tính thần vật chất cho tơi trong suốt q trình học cũng nhƣ hoàn thành luận văn.
Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học còn non kém nên luận
văn vẫn cịn nhiều thiếu sót, rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của q Thầy Cơ và
các anh chị học viên để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018
Học viên thực hiện

TRƢƠNG NHƢ MẠNH


iv

Tóm Tắt Đề Cƣơng
Hiện nay khi thiết kế tính tốn sức chịu tải của cọc đóng ép bê tơng đúc sẵn
thƣờng dựa trên kết quả của thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT. Nhƣng nhiều ý kiến cho
rằng mức độ tin cậy của SPT cho đất cát là cao hơn so với đất dính, thậm chí có văn
liệu cho rằng, “khơng đáng tin cậy (unreliable_sic)”. SPT là thí nghiệm hiện trƣờng ,
chịu ảnh hƣởng của rất nhiều yếu tố nhƣ tay nghề thi công, độ sâu khảo sát, mực nƣớc
ngầm, phân tầng lớp đất….Tiếp theo là kể đến công thức xác định SPT hiệu chỉnh các

thông số là cố định cho nhiều loại đất nhƣng thực tế thì khơng giống nhau cho mọi loại
đất. Nhƣng chúng ta cần chấp nhận các thơng số đó mặc dù mức độ tin cậy của chỉ số
SPT cịn tùy thuộc vào loại bài tốn (nhƣ bài tốn cƣờng độ hay biến dạng), loại móng
(nơng hay sâu), ảnh hƣởng bởi mực nƣớc ngầm. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng: Mức
độ tin cậy của số SPT cho bài tốn này có thể là cao nhƣng với bài tốn kia lại khơng
cao, theo tiêu chuẩn này đạt nhƣng tiêu chuẩn kia lại khơng. Ở một góc độ khác, xét
theo thời điểm tiến hành thí nghiệm thì giá trị SPT lại khác nhau nhƣ đào đất ( xáo
trộn, tính nhạy của đất), thi công, hoàn thiện…Trong khi chỉ số SPT cho đất rời tỏ ra
khá phụ thuộc vào độ chặt, nhƣng đối với đất dính lại phụ thuộc vào độ ẩm , và hơn thế
nữa cùng một khu vực nhƣng độ ẩm khác nhau thì chỉ số SPT lại khác nhau. Do đó vấn
đề nghiên cứu sẽ thu hẹp trong phạm vi nghiên cứu đánh giá mức độ tin cậy của chỉ số
SPT khi dùng để tính toán khả năng chịu tải của cọc đúc sẵn hạ vào một loại đất mà
xem ra, có nhiều ý kiến cho là khơng tin cậy, đó là lấy đối tƣợng nghiên cứu là đất
dính tại Tp. HCM.


v

Mục Lục
Lời Cam Đoan............................................................................................................................. ii
Lời cảm ơn ................................................................................................................................. iii
Tóm Tắt Đề Cƣơng .................................................................................................................... iv
Mục Lục ...................................................................................................................................... v
Danh Mục Hình ........................................................................................................................ vii
Danh Mục Bảng ......................................................................................................................... ix
Danh Mục Từ Viết Tắt ............................................................................................................... xi
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU..................................................................................................... 1
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN .................................................................................................. 6
2.1. Bối cảnh ....................................................................................................................... 6
2.2. Tầm quan trọng ............................................................................................................ 8

CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................................... 9
3.1. Công thức của Viện Kiến Trúc Nhật Bản .................................................................... 9
3.2. Công thức của Meyerhoff .......................................................................................... 11
3.3. Lý thuyết độ tin cậy và lƣợng hóa sự khơng chắc chắn ............................................. 11
3.4. Mơ hình Mohr Coulomb – mơ hình đàn - dẻo lý tƣởng: ........................................... 12
CHƢƠNG 4: PHƢƠNG THỨC THỰC HIỆN .................................................................... 15
4.1. Phân tích số liệu thực tế ............................................................................................. 15
4.2. Tƣơng quan của số SPT và tính chất cơ bản của đất dính ( Cohesive soil) ............... 24
4.3. Kết luận ...................................................................................................................... 43
CHƢƠNG 5: TÍNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỌC DÙNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
XUYÊN THÂM NHẬP CHUẨN SPT ................................................................................. 46
5.1. Số liệu ........................................................................................................................ 46
5.2. Tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ số SPT sau hiệu chỉnh ........................................ 50
5.3. Tính toán sức chịu tải cọc theo chỉ số SPT chƣa hiệu chỉnh ..................................... 55
5.4. Phân tích sức chịu cực hạn của cọc theo chu trình nén tĩnh dựa vào phần mềm Plaxis
3D: .................................................................................................................................... 60
KẾT LUẬN....................................................................................................................... 94
KIẾN NGHỊ ...................................................................................................................... 94


vi

Tài liệu tham khảo .................................................................................................................... 96
1.1. Tài liệu nƣớc ngoài .................................................................................................... 96
1.2. Tài liệu trong nƣớc..................................................................................................... 96
Phụ lục ...................................................................................................................................... 98
1.1. Dữ liệu phân tích hồi quy đa biến .............................................................................. 98
1.2. Dữ liệu phân tích hồi quy đơn biến ......................................................................... 119

vii

Danh Mục Hình
Hình 3.1 Mặt ngƣỡng dẻo MC trong khơng gian ứng suất chính ............................................. 14
Hình 4.1 Biểu đồ mức độ phân tán của các biến đối với N ...................................................... 17
Hình 4.2 Biểu đồ Spt sau hiệu chỉnh ........................................................................................ 24
Hình 4.3 Chọn data>data analaysis>regression>ok .................................................................. 26
Hình 4.4 Chọn regression ......................................................................................................... 27
Hình 4.5 Chọn data>data analaysis>regression>ok .................................................................. 31
Hình 4.6 Chọn các thơng số trong bảng Regression ................................................................. 32
Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ giữa E và SPT đất cát ...................................................................... 33
Hình 4.8 Biểu đồ quan hệ giữa Φ và SPT đất cát ..................................................................... 34
Hình 4.9 Biểu đồ quan hệ giữa E và SPT đất sét ...................................................................... 36
Hình 4.10 Biểu đồ quan hệ giữa C và SPT đất sét .................................................................... 37
Hình 4.11 Biểu đồ quan hệ giữa Φ và SPT đất sét ................................................................... 38
Hình 4.12 Biểu đồ quan hệ giữa E và SPT đất sét pha cát pha ................................................. 39
Hình 4.13 Biểu đồ quan hệ giữa C và SPT đất sét pha cát pha ................................................ 40
Hình 4.14 Biểu đồ quan hệ giữa Φ và SPT đất sét pha cát pha ................................................ 41
Hình 5.1 Biểu đồ SPT sau hiệu chỉnh của HK1........................................................................ 48
Hình 5.2 Biểu đồ SPT sau hiệu chỉnh của HK2........................................................................ 50
Hình 5.3 Thiết lập tổng thể ....................................................................................................... 63
Hình 5.4 Khai báo hình trụ hố khoan và gán các lớp đất.......................................................... 64
Hình 5.5 Khai báo cao độ làm việc ........................................................................................... 66
Hình 5.6 Chia lƣới phần tử ....................................................................................................... 67
Hình 5.7 Tạo pha tính tốn ....................................................................................................... 68
Hình 5.8 Chọn điểm A tại tâm cọc ở vị trí đỉnh cọc ................................................................. 69
Hình 5.9 Tính tốn .................................................................................................................... 69
Hình 5.10 Xuất kết quả ............................................................................................................. 70
Hình 5.11 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc mố B khoảng tin cậy 75% ..... 72
Hình 5.12 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc mố B khoảng tin cậy 85% ..... 74

Hình 5.13 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc mố B khoảng tin cậy 95% ..... 76


viii

Hình 5.14 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 75% ....... 78
Hình 5.15 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 85% ....... 80
Hình 5.16 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 95% ....... 82
Hình 5.17 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc P61 khoảng tin cậy 75% ....... 86
Hình 5.18 Biểu đồ so sánh chuyển vị thực tế và Plaxis 3D cọc P61 khoảng tin cậy 85% ....... 88
Hình 5.19 Biểu đồ tƣơng quan giữa sức chịu tải theo SPT N hiệu chỉnh và nén tĩnh .............. 91
Hình 5.20 Biểu đồ thể hiện sức chịu tải cực hạn cọc ................................................................ 92
Hình 5.21 Kết quả chuyển vị theo ba khoảng tin cậy bằng Plaxis và nén tĩnh cho cọc Mố B . 93


ix

Danh Mục Bảng
Bảng 4.1 Tên cơng trình khảo sát 1-8 ....................................................................................... 15
Bảng 4.2 Tên cơng trình khảo sát 9-18 ..................................................................................... 16
Bảng 4.3 Phân loại lớp đất cho nhóm đất cát ........................................................................... 18
Bảng 4.4 Phân loại lớp đất cho nhóm đất sét ............................................................................ 19
Bảng 4.6 Phân loại lớp đất cho nhóm đất cát pha sét pha ........................................................ 20
Bảng 4.7 Kết quả hiệu chỉnh SPT hố khoan BH1 .................................................................... 23
Bảng 4.8 Kết quả hồi quy đa biến cho nhóm đất cát ................................................................ 27
Bảng 4.9 Kết quả hồi quy đa biến cho nhóm đất sét ................................................................ 28
Bảng 4.10Kết quả hồi quy đa biến cho nhóm đất sét pha cát pha ............................................ 29
Bảng 4.11 Kết quả hồi quy đơn biến cho nhóm đất cát của E .................................................. 33
Bảng 4.12 Kết quả hồi quy đơn biến cho nhóm đất cát củaΦ .................................................. 34
Bảng 4.13 Kết quả hồi quy đơn biến cho nhóm đất sét của E .................................................. 35

Bảng 4.14 Kết quả hồi quy đơn biến cho nhóm đất sét của C .................................................. 37
Bảng 4.15 Kết quả hồi quy đơn biến cho nhóm đất sét của Φ.................................................. 38
Bảng 4.16 Kết quả hồi quy đơn biến đất sét pha cát pha của E ................................................ 39
Bảng 4.17 Kết quả hồi quy đơn biến đất sét pha cát pha của C................................................ 40
Bảng 4.18 Kết quả hồi quy đơn biến đất sét pha cát pha của Φ ............................................... 41
Bảng 4.19 Hệ số tƣơng quan cho đất cát .................................................................................. 42
Bảng 4.20 Hệ số tƣơng quan cho đất sét .................................................................................. 42
Bảng 4.21 Hệ số tƣơng quan cho cát pha sét pha ..................................................................... 42
Bảng 5.1 Kết quả hiệu chỉnh SPT hố khoan HK1 .................................................................... 47
Bảng 5.2 Kết quả hiệu chỉnh SPT hố khoan HK2 .................................................................... 49
Bảng 5.3 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.4 m Ntt Viện KT Nhật Bản .............................. 51
Bảng 5.4 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk2 12.2 m Ntt Viện KT Nhật Bản ............................ 52
Bảng 5.5 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.6 m Ntt Viện KT Nhật Bản .............................. 53
Bảng 5.6 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.4 m Ntt Meyerhoff............................................ 54
Bảng 5.7 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk2 12.2 m Ntt Meyerhoff.......................................... 54
Bảng 5.8 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.6 m Ntt Meyerhoff............................................ 55


x

Bảng 5.9 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.4 m N Viện KT Nhật Bản................................. 56
Bảng 5.10 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk2 12.2 m N Viện KT Nhật Bản............................. 57
Bảng 5.11 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.6 m N Viện KT Nhật Bản............................... 57
Bảng 5.12 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.4 m N Meyerhoff ............................................ 58
Bảng 5.13 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk2 12.2 m N Meyerhoff .......................................... 59
Bảng 5.14 Kết quả sức chịu tải cọc cho Hk1 8.6 m N Meyerhoff ............................................ 59
Bảng 5.15 Thông số địa chất cho hố khoan Hk1 khoảng tin cậy 75% ..................................... 61
Bảng 5.16 Thông số địa chất cho hố khoan Hk1 khoảng tin cậy 85% ..................................... 62
Bảng 5.17 Thông số địa chất cho hố khoan Hk1 khoảng tin cậy 95% ..................................... 62
Bảng 5.18 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc Mố B khoảng tin cậy

75% ........................................................................................................................................... 71
Bảng 5.19 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc Mố B khoảng tin cậy
85% ........................................................................................................................................... 73
Bảng 5.20 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc Mố B khoảng tin cậy
95% ........................................................................................................................................... 75
Bảng 5.21 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 75%
.................................................................................................................................................. 77
Bảng 5.22 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 85%
.................................................................................................................................................. 79
Bảng 5.23 So sánh kết quả chuyển vị giữa Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P58 khoảng tin cậy 95%
.................................................................................................................................................. 81
Bảng 5.24 Thông số địa chất cho hố khoan Hk2 khoảng tin cậy 75% ..................................... 83
Bảng 5.25 Thông số địa chất cho hố khoan Hk2 khoảng tin cậy 85% ..................................... 83
Bảng 5.26 Thông số địa chất cho hố khoan Hk2 khoảng tin cậy 95% ..................................... 84
Bảng 5.27 So sánh chuyển vị Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P61 khoảng tin cậy 75% ................. 85
Bảng 5.28 So sánh chuyển vị Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P61 khoảng tin cậy 85% ................. 87
Bảng 5.29 So sánh chuyển vị Nén tĩnh và Plaxis 3D cọc P61 khoảng tin cậy 95% ................. 89
Bảng 5.30 So sánh tải trọng từ SPT đã hiệu chỉnh ................................................................... 91
Bảng 5.31 So sánh tải trọng từ SPT chƣa hiệu chỉnh .............................................................. 91


xi

Danh Mục Từ Viết Tắt
CD

: Cố kết thoát nƣớc ( Consolidated Drained).

CU

: Cố kết khơng thốt nƣớc ( Consolidated Undrained).

UU

: Khơng cố kết , khơng thốt nƣớc ( Unconsolidated Undrained).

SPT

: Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ( Standard Penetration Test).

CPT

: Thí nghiệm xuyên tĩnh ( Cone Penetrometer Test).

MĐTN

: Mặt đất tự nhiên.

MNN

: Mực nƣớc ngầm.

PP

: Phƣơng pháp.

MC

: Mơ hình đàn – dẻo lý tƣởng Mohr coulomb.

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam.

Tp.HCM

: Thành phố Hồ Chí Minh


1

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
Lý do nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
Thí nghiệm SPT đã đƣợc đƣợc sử dụng để dự báo nhiều vấn đề cần quan tâm
trong lĩnh vực Xây dựng đặc biệt là nền móng cơng trình. Hiện nay càng ngày càng có
nhiều nghiên cứu áp dụng thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT vào thiết kế cơng trình địa
kỹ thuật, đóng góp nhiều kết luận có ý nghĩa thực tiễn. Phần nhiều kết quả nghiên cứu
đến nay, kể cả sách giáo khoa, đều cho rằng độ tin cậy này dành cho đất cát sẽ cao hơn
dành cho đất sét hoặc hạt mịn.
SPT là thí nghiệm hiện trƣờng, đƣợc sử dụng rộng rãi trong hoạt động xây dựng.
Bên cạnh việc phản ảnh độ chặt đất rời, thông số này tƣơng quan với những thông số
cơ lý và nén ép khác…Do đó tất cả các yếu tố hiện trƣờng đều ảnh hƣởng đến chỉ số
SPT và ở những mức độ khác nhau. Hầu hết các nghiên cứu cho rằng SPT đối với độ
chặt đất cát sẽ tin cậy hơn đất dính. Riêng đối với đất dính, nếu ở cùng một lớp đất
nhƣng ở những vị tri có độ ẩm khác nhau thì chỉ số SPT khác nhau.
Trƣớc hết, thí nghiệm SPT không phụ thuộc vào đất trạng thái xáo trộn hay
khơng bị xáo trộn của mẫu. Vì thí nghiệm này đƣợc tiến hành trực tiếp tại hiện trƣờng.
Bởi vì SPT là thí nghiệm hiện trƣờng, cho nên một số yếu tố sau đã đƣợc tổng hợp:
-

Về đất : Thành phần khoáng vật, cỡ hạt sỏi sạn so với ống đóng, ứng suất
thẳng đứng và nằm ngang, độ chặt, tính nhạy hay độ ẩm.

-

Về thiết bị thi công : năng lƣợng đóng, dây treo, thiết bị khoan, đƣờng kính
ống mẫu, chiều dài cần…

-

Về phƣơng thức khảo sát phụ thuộc vào tay nghề ngƣời khảo sát : chiều cao
rơi, dây bị căng, đếm sai, mối nối không chặt, ống mẫu đóng bên trên đáy
vỏ.

-

Về nhận định của con ngƣời : Cảm nhận khi ghi khác nhau giữa ngƣời thực
hiện.


2

Mọi xu hƣớng đều cho rằng đất hạt mịn_ cụ thể là sét_ là loại đất khơng thể
thốt nƣớc nhanh sau mƣa lớn và thƣờng cứng lại khi khô đi, dẫn đến số SPT không
đáng tin cậy lắm.
Cho đến nay, các giáo trình đã đúc kết thơng số ảnh hƣởng đến SPT trực tiếp
theo công thức :
N60=N x CB x CN x CS x CE
nhƣng các thông số CB, CN, CS, CE là cố định cho nhiều loại đất nên có đúng với thực
tế hay khơng đang là một câu hỏi. Có nhiều bài tốn sử dụng thơng số SPT để tính tốn

nhƣ : móng nơng , móng sâu, cƣờng độ, biến dạng , loãng rời… Nên phạm vi đánh giá
rất rộng, tùy theo bài toán ; do vậy, mức độ tin cậy của số SPT sẽ phải đƣợc cân nhắc
tùy theo loại bài toán, loại đất, loại dữ liệu thu thập…Nói cách khác, việc tính tốn sẽ
thu hẹp lại miền hẹp hơn. Ngoài ra còn tùy thuộc vào tiêu chuẩn, chuẩn mực tính toán
để đánh giá (thí dụ: theo tiêu chuẩn nƣớc này có khác với tiêu chuẩn của nƣớc khác).
Thời điểm xét đến SPT cũng nhƣ giai đoạn thi cơng có mức độ tin cậy khác
nhau : đào đất, thi cơng, hoàn thiện thì SPT thay đổi. Đối với đất rời nhƣ đất cát thì độ
chặt SPT đáng tin cậy hơn do áp lực nƣớc lỗ rỗng phân tán tức thời. Trong đất dinh thì
khi đóng SPT thì áp lực không tiêu tán tức thời đƣợc do áp lực nƣớc lỗ rỗng tăng lên.
Do đó giả thiết rằng chỉ số SPT sẽ khơng chính xác; hoặc nói cách khác, số N phụ
thuộc vào độ ẩm, độ ẩm khác nhau thì SPT khác nhau. Vậy vấn đề nghiên cứu đặt ra là,
trong giai đoạn nào thì SPT tin cậy nhất?
Theo lập luận bên trên, nếu dùng SPT để phản ảnh các tính chất của đất thật sự
rất quan trọng, đặc biệt khi đƣa vào trong nhiều phƣơng pháp địa kỹ thuật, trong các
giai đoạn khác nhau. Để xác định giá trị thật của những đặc tính trong mối tƣơng quan
với số SPT, cần phải tuân thủ những kỹ thuật đặc biệt đảm bảo mẫu không bị xáo trộn
và độ sâu lấy mẫu (áp lực bản thân) phải đƣợc xem xét kỹ. Trên thực tế rất khó để có
đƣợc mẫu hoàn hảo khơn bị xáo trộn do q trình lấy mẫu, vận chuyển, xử lý, giải
phóng áp lực bản thân và điều kiện phịng thí nghiệm kém. Vì vậy, việc sự đoán các giá


3

trị của tham số cƣờng độ cho đất hạt mịn dựa vào giá trị xuyên tiêu chuẩn SPT cung
cấp một cơ hội mới về giá trị mà ít phải dùng thí nghiệm nhiều hơn.
Những lý do trên đây đặt ra vấn đề luận văn là nghiên cứu để làm rõ hơn về mức
độ tin cậy SPT dành cho đất dính, khả dĩ đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng nhiều
trong tính tốn các cơng trình vừa đến lớn.

4

Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêucủa đề tài nghiên cứu này là đánh giá mức độ tin cậy của chỉ số SPT
khi dùng nó để dùng vào các cơng thức tính toán sức chịu tải cọc ép cho đất đất dính.
Đối tƣợng nghiên cứu
Để làm và hoàn thành đƣợc mục tiêu đã đƣa ra ở phần trên, có một số đối tƣợng
giải quyết nhƣ sau:
-

Dựa vào những số liệu từ hiện trƣờng, chứng minh rằngsố SPT nền đất dính
phản ảnh đầy đủ tính chất vật lý, cơ học và tính nén ép. Từ đó, có thể suy
rộng rằng SPT là con số dùng đƣợc để xác định khả năng chịu tải của cọc

-

Xác định mức độ phân tán của Số liệu SPT trong đất dính và kể cả đất rời
đối với các chỉ tiêu cơ lý để sử dụng vào dự báo các thơng số sử dụng cho
mơ hình tính tải cọc.

-

Vai trò của thừa số hiệu chỉnhsố N (trong khảo sát vốn chƣa đƣợc hiệu
chỉnh, nghĩa là có bao nhiêu đếm đƣợc thì ghi bấy nhiêu). Vậy, sau khi đƣợc
hiệu chỉnh theo độ sâu N’ và theo đất hạt mịn (hay đƣợc ký hiệu là N’’), thì
tƣơng quan của số N’’ với các chỉ số khác nhau của đất nền nhƣ : phần trăm
hạt mịn, chỉ số dẻo IP , gama ..có cịn có ý nghĩa hay khơng.

-

Xác định Mức độ tin cậy khi đem vào mô phỏng : Sử dụng chỉ số SPT sau
khi hiệu chỉnh cho từng loại đất để tính toán tải trọng
o Theo tiêu chuẩn 10304:2014 tính sức chịu tải cực hạn của cọc.
o Chỉ số SPT sau hiệu chỉnh này và tƣơng quan của nó đến các thơng số
để đƣa vào mơ hình tính tốn phần tử hữu hạn bằng Plaxis 3D
Foundation
o So sánh hai kết quả bên trên với kết quả nén tĩnh của cọc đã có.

Từ đó đánh giá đƣợc mức độ tin cậy của chỉ số SPT sau hiệu chỉnh ở mức nào
đồng thời đề xuất công thức tính sức chịu tải cực hạn thực tế gần đúng nhất. Sau
cùng, với những kết quả giải quyết các đối tƣợng nghiên cứu trên, mục tiêu của


5

luận văn này, đó là chỉ ra mức độ tin cậy của SPT khi tính toán sức chịu tải của
cọc đơn hạ khi dùng số búa xuyên động SPT đóng vào đất dính, đƣợc xác định.


6

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN
2.1. Bối cảnh
Những nghiên cứu ngoài nƣớc cũng nhƣ trong nƣớc ít nhiều đã làm rõ một số
vấn đề về tính khả tín của số SPT trong tính tốn Nền móng. Nhƣng điều kiện đất đai
thổ nhƣỡng nƣớc ta thì khác, đặc biệt là TP . Hồ Chí Minh.
Điểm qua một vài nghiên cứu trƣớc đây dã từng nghiên cứu có liên quan đến
mức độ tin cậy SPT và khả năng chịu tải cọc :
Các mối tƣơng quan với SPT xuất hiện đầu tiên ở nghiên cứu của Terzaghi và
Peck ,1948. Và những nghiên cứu này đƣợc tiếp nối theo sau bởi nghiên cứu nhất quán

của đất bụi và đất sét và mật dộ tƣơng đối trong đất cát của Peck và cộng sự (1953).
Nghiên cứu của D.p Zekkos và cộng sự (2004) trong bài báo “Reliability of
shallow foundation design using the standard penetration test” (tạm dịch là độ tin cậy
của thiết kế móng nơng sử dụng thí nghiệm SPT) phân tích một số yếu tố gây nên sự
không chắc chắn của thí nghiệm SPT. Bài viết đƣa ra phƣơng pháp xác định sức chịu
tải cho phép của cọc sau khi hiệu chỉnh số SPT về 60% N60. Tuy nhiên nghiên cứu
thuộc phạm vi Hoa Kỳ nên chƣa hẳn phù hợp với điều kiện nƣớc ta.
Nghiên cứu của Đỗ Thanh Hải(2006 ) “Nghiên cứu tƣơng quan giữa các chỉ tiêu
cơ lý của đất nền theo kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trƣờng
(xuyên tĩnh (CPT), cắt cánh (VST), xuyên tiêu chuẩn (SPT) - Ứng dụng tính tốn sức
chịu tải của cọc” tìm hiểu tƣơng quan giữa sức kháng cắt khơng thốt nƣớc, mơđun
biến dạng giữa dựa trên các phƣơng pháp hiện trƣờng so sánh với thí nghiệm trong
phòng, giúp cho việc sử dụng kết quả thí nghiệm một cách hiệu quả. Ngoài ra, việc
thiết lập tƣơng quan giữa sức kháng xuyên và chỉ số nhão cũng là cơ sở cho việc xác
định sức chịu tải của cọc theo loại đất và trạng thái của đất. Hạn chế của phƣơng pháp
này là tính toán sức chịu tải của cọc. Vấn đề mức độ tin cậy của chỉ số SPT cho đất
dính chƣa đƣợc đề cập.


7

Nghiên cứu của Anbazhagan và cộng sự (2012) trong bài báo “Review of
correlations between SPT N and shear modulus: A new correlation applicable to any
region” : về tƣơng quan giữa SPT với sức kháng cắt cho mọi loại đất và đã chỉ ra đƣợc
một số vấn đề quan trọng của thí nghiệm SPT,dựa vào đó có thể dự đốn sức chịu tải
của cọc bê tông khi chịu ma sát dọc trục cũng nhƣ do ứng suất cắt của đất gây nên. Hạn
chế của nghiên cứu này là chƣa làm rõ các thông số SPT đã hiệu chỉnh hay chƣa .
Nghiên cứu của K.K. Kudmetha và A. Dey (2012) trong bài báo “uncertainty in
predicting bearing capacity of piles in sand using SPT data” : dự đốn sự khơng chắc
chắn về khả năng chịu tải của cọc trên đất cát dựa vào dữ liệu SPT. Nghiên cứu này đã

cung cấp phƣơng pháp xác định mối tƣơng quan giữa các biến khác nhau của đất cát có
trong dữ liệu SPT để tính sức chịu tải móng cọc. Hạn chế của nghiên cứu này là chƣa
làm rõ các thông số SPT chƣa dùng trong đất dính, nhƣng có phƣơng pháp tƣơng tự để
tính tốn cho đất dính.
Nghiên cứu của (El-Sherbiny and Salem, 2013) “Evaluation of SPT energy for
Donut and Safety hammers using CPT measurements in Egypt” : đã cho thấy đƣợc so
sánh kết quả an toàn giữa SPT và thí nghiệm có độ tin cậy cao hơn là CPT. Từ đó hiệu
chỉnh các thơng số của SPT sao cho hiệu quả. Hạn chế của nghiên cứu này là chỉ tập
trung vào đất cát và chỉ sổ hiệu chỉnh của SPT là 50%. Nên hiên tƣợng chối giả trong
cát và nén chặt giả trong sét khi hạ cọc không đƣợc xét đến.
Nghiên cứu của (Ahmed et al., 2014) “A unified CPT–SPT correlation for noncrushable and crushable cohesionless soils”: đƣa ra sau Salem Manal (2013) bù đắp
đƣợc một số khiếm khuyết mà nghiên cứu trƣớc đã làm về đất, đặc biệt là phƣơng pháp
mới xác định độ tin cậy của các mối tƣơng quan giữa các thông số CPT để kiểm chứng
thông số SPT tốt hơn. Tuy nhiên nghiên cứu này chƣa nói rõ địa chất phức tạp nên còn
hạn chế. Ứng dụng vào Việt Nam chƣa cao.
Nghiên cứu của Lại Ngọc Hùng (2014) “Đánh giá phƣơng pháp dự báo sức chịu
tải của cọc khoan nhồi sử dụng kết quả các thí nghiệm xuyên CPT và xuyên SPT”


8

nghiên cứu về sức chịu tải cọc nhồi dựa vào chỉ số SPT. Tuy nhiên hạn chế của nghiên
cứu này là về cọc khoan nhồi và chƣa nghiên cứu về mức độ tin cậy.
Nghiên cứu của ( Trần Quốc Hoàng,2016) “ Dự đoán sức chịu tải cọc theo NSPT va phƣơng pháp mơ phỏng số”.Trong nghiên cứu này trình bày 8 phƣơng pháp
tính toán sức chịu tải cọc dựa theo giá trị N-SPT. Trong đó đề xuất một phƣơng pháp
tính tốn sức chịu tải cọc có độ chính xác cao hơn sau khi hiệu chỉnh một số thông số
nhƣ độ cứng E. Nhƣng nghiên cứu này chỉ đƣa ra công thức chung cho cả đất cát và
sét.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về độ tin cậy của chỉ số thí nghiệm xuyên tiêu
chuẩn SPT nhƣng phần nhiều kết quả đều cho rằng độ tin cậy này dành cho đất cát sẽ

cao hơn dành cho đất sét hoặc dính . Thậm chí sách giáo khoa cũng nêu nhƣ vậy.
2.2. Tầm quan trọng
 Thông qua đề tài nghiên cứu này, luận văn cần chỉ ra một cách định lƣợng về
mức độ tin cậy của chỉ số SPT dành cho tính toán sức chịu tải cọc ép cho đất
đất dính. Nói một cách khác cụ thể hơn, nghiên cứu này sẽ cung cấp những
đánh giá chính xác nhất về mức độ tin cậy của chỉ số SPT của đất dính đƣợc
hiệu chỉnh của SPT khi tính toán xác định sức chịu tải cho cọc đóng ép bê
tơng đúc sẵn khi hạ vào đất dính tại TP. Hồ Chí Minh.
 Kết quả kỳ vọng đƣợc nữa, đó là những kiến giải góp cho giới kỹ thuật
chuyên nghiệp về phƣơng pháp xác định sức chịu tải cọc bê tông đúc sẵn hạ
vào đất dính thông qua chỉ số SPT sau hiệu chỉnh , với độ chính xác có thể
định lƣợng đƣợc.
 Đóng góp vào phƣơng pháp tính mới cho các địa chất mà từ trƣớc tới nay
mọi ngƣời đều cho là không tin cậy. Phƣơng pháp mới này sẽ chỉ ra phạm vi
ứng dụng, cùng với mức độ tin cậy tƣơng ứng.


9

 Đúc rút cái nhìn mới, nhận thức mới về việc hạ đặt cọc ép xuống đất dính
nhƣ thế nào là hiệu quả khi sử dụng chỉ số SPT để tính tốn thiết kế.

CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1. Cơng thức của Viện Kiến Trúc Nhật Bản
Công thức tổng quát tính tốn sức mang tải cho phép của móng cọc theo kết quả SPT
có thể lấy theo đề nghị của Bộ Xây dựng Nhật Bản ( TCVN 10304 2014 trang 83)
∑

(3.1)

qb là cƣờng độ sức kháng của đất dƣới mũi cọc xác định nhƣ sau:
qb là cƣờng độ sức kháng của đất dƣới mũi cọc xác định nhƣ sau:
Khi mũi cọc nằm trong đất rời

cho cọc đóng (ép) và

cho cọc

khoan nhồi.
Khi mũi cọc nằm trong đất dính

cho cọc đóng và

cho cọc khoan

nhồi.
Đối với cọc đóng, cƣờng độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời
thứ “i”:

và cƣờng độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”:

trong đó:
là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt khơng thốt
nƣớc của đất dính

và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng.

là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng.
là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dƣới và 4d trên mũi cọc;

10

là cƣờng độ sức kháng cắt khơng thốt nƣớc của đất dính, khi khơng có số liệu sức
kháng cắt khơng thoát nƣớc cu xác định trên các thiết bị thí nghiệm cắt đất trực tiếp
hay thí nghiệm nén ba trục có thể xác định từ thí nghiệm nén một trục nở ngang tự do
(

/2), hoặc từ chỉ số SPT trong đất dính:

=

đó

= 6,25

, tính bằng kPa, trong

là chỉ số SPT trong đất dính.
là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”.
là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”.
là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”.

u là chu vi tiết diện ngang cọc.
d là đƣờng kính tiết diện cọc tròn, hoặc cạnh tiết diện cọc vuông.
Đối với các loại đất cát, nếu trị số

= 50; nếu trị số

lớn hơn 50

Đối với nền đá và nền ít bị nén nhƣ sỏi cuội ở trạng thái chặt, khi trị số

> 100 có thể

thì lấy

lấy

> 50 thì chỉ lấy

= 50.

= 20 Mpa cho trƣờng hợp cọc đóng. Riêng đối với cọc khoan nhồi và barrette thì

sức kháng mũi phụ thuộc chủ yếu vào chất lƣợng thi cơng cọc, nếu có biện pháp tin cậy
làm sạch mũi cọc và bơm vữa xi măng gia cƣờng đất dƣới mũi cọc thì có thể lấy giá trị
qb nhƣ trƣờng hợp cọc đóng.
Đối với giá trị SPT sẽ đƣợc hiệu chỉnh theo công thức của Bazaraa , trong đó:
Đối với

thì :

Đối với

thì :

N’ : là giá trị SPT sau hiệu chỉnh.
N là giá trị SPT chƣa hiệu chỉnh.
là áp lực đất theo độ sâu:

11

: độ sau khảo sát.
: là dung trọng bản thân ở độ sâu khảo sát.
3.2. Công thức của Meyerhoff
Sức chịu tải cực hạn của cọc đƣợc xác định theo công thức :
∑

(3.2)

Đối với trƣờng hợp nền đất rời Meyerhoff (1976) kiến nghị công thức xác định cƣờng
độ sức kháng của đất dƣới mũi cọc

và cƣờng độ sức kháng của đất ở trên thân cọc

trực tiếp từ kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn nhƣ sau:

Trong đó :
là hệ số, lấy

= 40 h/d ≤ 400 đối với cọc đóng và

= 120 đối với cọc khoan nhồi.

= là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dƣới và 1d phía trên mũi cọc.
là hệ số lấy bằng 2,0 cho cọc đóng và 1,0 cho cọc khoan nhồi.
u là chu vi tiết diện ngang cọc.
h là chiều sâu hạ cọc.

là chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc
3.3. Lý thuyết độ tin cậy và lƣợng hóa sự không chắc chắn
Định nghĩa về biến ngẫu nhiên :
Biến ngẫu nhiên X là những đại lƣợng có thể thay đổi theo một quy luật phân bố
nhất định và đƣợc đặc trƣng bơi hai thơng số là giá trị trung bình μx độ lệch chuẩn σx .
Ký hiệu là X (μx; σx).


12

Các thông số của biến ngẫu nhiên chƣa xác định đƣợc quy luật phân phối.Các
thông số này bao gồm: giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, hệ số biến động v.v. Để xác
định các thơng số này địi hỏi ta phải có một bộ dữ liệu mẫu đủ lớn cho biến ngẫu
nhiên và phải đƣợc thu thập trong một khoảng thời gian đủ dài để đảm bảo tính khách
quan. Cụ thể xác định các thông số này nhƣ sau :
Giá trị trung bình ( đặc trƣng kỳ vọng) của biến ngẫu nhiên X đƣợc ký hiệu là μx
hoặc E(x):
1 n
E (x)   X   X i
n i 1

Phƣơng sai :
2 

1 n
( Xi  X )
n  1 i 1

Độ lệch chuẩn X:

 X   X2
Hệ số biến động ( COV), VX:

COV 

X
X

Việc tính toán xác suất nguy cơ đƣợc xây dựng dựa vào các biến đƣợc tham gia trong
q trình tính tốn.
3.4. Mơ hình Mohr Coulomb – mơ hình đàn - dẻo lý tƣởng:
Mơ hình Mohr-Coulomb (MC) là mơ hình đất cơ bản và phổ biến nhất với ứng xử
đàn hổi - dẻo lý tƣởng của đất nền, áp dụng tiêu chuẩn phá hoại của Mohr-Coulomb.
Không có quy luật tái bền hay hóa mềm yêu cầu đối với mơ hình Mohr-Coulomb vì
mơ hình đƣợc giả định là dẻo thuần túy. Nguyên lý chủ yếu của mô hình MC là biến
dạng của nền sẽ gồm hai thành phần: biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Biến dạng
dẻo là biến dạng không hồi phục . Để đánh giá biến dạng dẻo có diễn ra trong q trình


13

tính tốn hay khơng, một hàm dẻo f đƣợc định nghĩa là một hàm ứng suất và biến dạng,
đƣợc thể hiện nhƣ một mặt trong không gian ứng suất chính. Một mơ hình đàn dẻo lý
tƣởng đƣợc cấu thành với một mặt dẻo cố định , mặt dẻo này hoàn toàn đƣợc xác định
thông qua các thông số đất nền và hoàn toàn không bị ảnh hƣởng bởi biến dạng dẻo.
Đối với các trạng thái ứng suất đƣợc đặc trƣng bởi các điểm bên trong mặt dẻo, ứng xử
hoàn toàn đàn hồi và tất cả biến dạng là hồi phục.
Các thơng cần thiết của mơ hình MC :
C : Lực dính, (kN/m2)
φ : góc má sát trong ( độ)

Eoed : Module biến dạng của đất trong thí nghiệm nén cố kết, ( kN/m2)
ν : Hệ số poison
ψ : góc giãn nở ( độ)
Mơ hình MC khơng khơng xét đến tính tang bền hay suy bền của vật liệu trong
quá trình biến dạng mà chỉ đƣa ra một ứng suất cắt giới hạn để tách biệt ứng xử đàn hồi
và ứng xử dẻo.
Hàm dẻo MC:
|

|

|

|

|

|