Tính lún nền đường sắt đắp trên đất yếu doc

Sinh viên thực hiện
Sinh viên thực hiện


: Nguyễn Khánh Bắc
: Nguyễn Khánh Bắc


: Nguyễn Hồng Công
: Nguyễn Hồng Công


: Nguyễn Xuân Hải
: Nguyễn Xuân Hải


: Vũ Minh Việt
: Vũ Minh Việt




Lớp
Lớp


: Cầu Đường Sắt_K48
: Cầu Đường Sắt_K48
“Tính lún nền đắp đường sắt trên nền đất yếu”

Giáo viên hướng dẫn
Giáo viên hướng dẫn
: ThS. Mai Tiến Chinh
: ThS. Mai Tiến Chinh




Đường sắt là hình vận tải phổ biến của nhiều nên kinh tế phát triển trên thế giới.
Ảnh hưởng đến chất lượng, an toàn
Ảnh hưởng đến chất lượng, an toàn
và tuổi thọ của đoàn tàu.
và tuổi thọ của đoàn tàu.
Đặc biệt là
Đặc biệt là
đối với đường sắt cao tốc
đối với đường sắt cao tốc
Cơ sở hạ tầng giao thông vận tải là một trong những thước đo đánh giá sự phát
Cơ sở hạ tầng giao thông vận tải là một trong những thước đo đánh giá sự phát
triển của một quốc gia. Trong đó vận t
triển của một quốc gia. Trong đó vận t
ải đường sắt với đặc điểm là tính an toàn
ải đường sắt với đặc điểm là tính an toàn
cao, giá thành thấp, khối lượng vận chuyển lớn.
cao, giá thành thấp, khối lượng vận chuyển lớn.
•
Đẩy mạnh phát triển mạng lưới đường sắt
•
Xu hướng xây dựng đường sắt cao tốc
•

Đường sắt đô thị
Ở Việt Nam
đang bắt đầu
Việc tính lún nền đường nói chung và lún trên đất yếu nói riêng có vai trò rất quan
trọng khi xây dựng đường sắt
Những sai xót khi tính toán lún dẫn
đến những thay đổi rất lớn về ứng
suất, biến dạng ray.
Việc tính lún trên nền đất yếu của đường sắt
hoàn toàn dựa vào 22 TCN 262-2000
Hiện nay chưa có quy trình
viết riêng cho đường sắt.


Nhằm mục đích:
Nhằm mục đích:
Đề tài “Nghiên cứu tính lún nền đắp đường sắt trên đất
yếu”


Xem xét chuyển 1 phần Quy trình 22TCN 262 – 2000
áp dụng cho đường sắt.


Nội dung
Nội dung
Chương I.
Chương I.
Lún nền đắp đường sắt trên nền đất yếu.
Lún nền đắp đường sắt trên nền đất yếu.

Chương II.
Chương II.
Tính lún nền đất yếu.
Tính lún nền đất yếu.
Chương III.
Chương III.
Nghiên cứu áp dụng 22TCN 262-2000
Nghiên cứu áp dụng 22TCN 262-2000
cho tính lún trên nền đường sắt.
cho tính lún trên nền đường sắt.


Chương 1:
Chương 1:
LÚN N N Đ P Đ NG S T TRÊN Ề Ắ ƯỜ Ắ
LÚN N N Đ P Đ NG S T TRÊN Ề Ắ ƯỜ Ắ
N N Đ T Y UỀ Ấ Ế
N N Đ T Y UỀ Ấ Ế

Nền đất yếu.
Nền đất yếu.

Lún đường sắt trên nền đất yếu.
Lún đường sắt trên nền đất yếu.

Ảnh hưởng của lún trong quá trình khai thác đường sắt.
Ảnh hưởng của lún trong quá trình khai thác đường sắt.

Kết luận
Kết luận

I
I
.1.NỀN ĐẤT YẾU
.1.NỀN ĐẤT YẾU
.
.
Khái niệm
chung
Các loại nền
đất yếu thường
gặp
Đất yếu là một khái niệm tương đối để chỉ những loại đất
không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền, có sức chống cắt
nhỏ và tính biến dạng (ép lún) lớn.
Nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp thường dễ
bị mất ổn định toàn khối hoặc lún nhiều, lún kéo dài
Đất sét mềm
Bùn
Than bùn
Cát chảy
Đất bazan


I.2.
I.2.
ĐƯỜNG SẮT TRÊN NỀN ĐẤT YẾU

ĐƯỜNG SẮT TRÊN NỀN ĐẤT YẾU



Lún nhiều, Lún không đều
Lún nhiều, Lún không đều



Lún sụt hoặc trượt trồi trong hoặc sau khi
Lún sụt hoặc trượt trồi trong hoặc sau khi
xây dựng
xây dựng

Các túi balat hình thành trong nền đường
Các túi balat hình thành trong nền đường


Hiện nay tuy công nghệ thi công xử lý nền đất yếu tiên tiến
hơn nhưng chúng ta chưa xử lý được nền đất yếu triệt để nhất.
Những hư
hỏng
thường gặp
Nguyên
nhân

Đắp bằng các thỏi đất bão hòa, không đủ chặt

Đắp trực tiếp lên nền đất yếu


Các điều kiện thoát nước không tốt


I.3.
I.3.
ẢNH HƯỞNG CỦA LÚN TRONG QUÁ TRÌNH
ẢNH HƯỞNG CỦA LÚN TRONG QUÁ TRÌNH
KHAI THÁC ĐƯỜNG SẮT
KHAI THÁC ĐƯỜNG SẮT
Chúng ta đang tiến tới xây
Chúng ta đang tiến tới xây
dựng đường sắt cao tốc và
dựng đường sắt cao tốc và
Đường sắt đô thị.
Đường sắt đô thị.
Yêu cầu phải đảm bảo độ chính
xác
trong tính toán thiết kế và thi
công
nền đường là một yêu cầu bắt
buộc
Trong quá trình khai thác với
Trong quá trình khai thác với
Năng lực vận chuyển cao.
Năng lực vận chuyển cao.
Không cho phép việc duy tu, bảo
dưỡng, sửa chữa 1 cách thường
xuyên và liên tục.


Với đường bộ
Với đường bộ



Với đường sắt
Với đường sắt
4%
4
db
o
oo
ds
i
i
∆ =
∆ =
Lún có thể làm thay đổi hiệu độ
dốc và dẫn tới không đảm bảo
tàu chạy an toàn và liên tục.


I.4. Kết luận
I.4. Kết luận
Lún nền đường ảnh hưởng rất
lớn đến quá trình thi công và
khai thác đường sắt. Vì vậy phải
quan tâm đặc biệt đến các vấn
đề sau:


Công tác khảo sát địa chất

Xác định chính xác các chỉ tiêu vật lý

Chiều dày các lớp đất

Vị trí và tầng đất cứng ở dưới đáy


TÍNH LÚN NỀN ĐẤT YẾU
TÍNH LÚN NỀN ĐẤT YẾU


Chương II
Lý thuyết chung
về lún
Ph ng phápươ
tính lún


Lún nền đường
Lún nền đường


Lý thuyết chung về lún
Lún t c th iứ ờ
Si
Lún cố kết
Thứ cấp

Sα
Lún c k tố ế
S c pơ ấ
Sc
LÚN
)(
α
SSSS
ci
++=
)(
α
SSSS
ci
++=


Bỏ qua trị số Si
Đặc điểm: -Xảy ra nhanh
Đặc điểm: -Xảy ra nhanh


-Trị số nhỏ
-Trị số nhỏ


Là độ lún tức thời xảy ra
Là độ lún tức thời xảy ra

ngay sau khi
ngay sau khi đặt
tải trọng
tải trọng
II.1.1. Lún
II.1.1. Lún
tức thời Si
tức thời Si

.
.
i
q B
S F
E
=
Trong đó:
F - hệ số lún.
B - chiều rộng tải trọng tính đổi.
q - ứng suất thẳng đứng ở đáy
nền đắp tại tim đường.
E - mô đun đàn hồi của đất móng.


Cần tính toán cụ thể
Quá trình cố kết: quá trình trầm
tích tự nhiên các loại đất hạt mịn,
nước giữa các hạt thoát ra
Đặc điểm: - Xảy ra chậm
Đặc điểm: - Xảy ra chậm

- Trị số lớn
- Trị số lớn
Xảy ra do giảm thể tích nước
Xảy ra do giảm thể tích nước
lỗ rỗng trong đất theo thời gian
lỗ rỗng trong đất theo thời gian
II.1.2. Lún cố
II.1.2. Lún cố
kết sơ cấp
kết sơ cấp Sc



Bỏ qua trị số Sα
Nguyên nhân: Do sự sắp
xếp lại kiến trúc các hạt đất
Đặc điểm:
Đặc điểm:
- Trị số nhỏ
- Trị số nhỏ
- Tuyến tính theo thời gian
- Tuyến tính theo thời gian
Sau khi áp lực nước lỗ
Sau khi áp lực nước lỗ
rỗng dư đã hoàn toàn triệt tiêu
rỗng dư đã hoàn toàn triệt tiêu
Quá trình lún vẫn tiếp diễn
Quá trình lún vẫn tiếp diễn

II.1.3. Lún cố
II.1.3. Lún cố
kết thứ cấp
kết thứ cấp Sα



II.2. TÍNH ĐỘ LÚN
II.2. TÍNH ĐỘ LÚN
CỦA NỀN ĐẤT YẾU
CỦA NỀN ĐẤT YẾU

Theo kết quả bài toán
Theo kết quả bài toán


nén đất một chiều
nén đất một chiều

Theo lý thuyết biến
Theo lý thuyết biến
dạng tuyến tính
dạng tuyến tính

Theo thời gian
Theo thời gian


chỉ áp dụng trực tiếp công thức
chỉ áp dụng trực tiếp công thức

trên khi nền đất chịu một tải trọng rải
trên khi nền đất chịu một tải trọng rải
đều kín khắp và đất nền là đồng nhất
đều kín khắp và đất nền là đồng nhất


II.2.1. Dự tính độ lún của nền theo
II.2.1. Dự tính độ lún của nền theo
kết quả bài toán nén đất một chiều
kết quả bài toán nén đất một chiều
'
1
.
1
c z
a
S h
e
σ
= ∆
+
'
.
c o z
S a h
σ
= ∆
'
.
c z

o
S h
E
β
σ
= ∆
1 2
1
.
1
c
e e
S h
e
−
=
+
h
σ
z
b
p
Z
tÇng cøng
Khi b > 2.h




Ph ng pháp c ng lún ươ ộ

t ng l pừ ớ
Đang được
ứng dụng
rộng rãi


Ph ng pháp c ng lún t ng l pươ ộ ừ ớ
Ph ng pháp c ng lún t ng l pươ ộ ừ ớ

Áp dụng khi tải trọng không rải đều kín khắp và lớp đất có chiều dày lớn
Áp dụng khi tải trọng không rải đều kín khắp và lớp đất có chiều dày lớn

Nội dung: Chia nền đất thành các lớp để tính lún
Nội dung: Chia nền đất thành các lớp để tính lún

Độ lún tổng cộng bằng tổng độ lún các lớp phân tố
Độ lún tổng cộng bằng tổng độ lún các lớp phân tố
S đ tính lún theo ph ng pháp c ng lún t ng l pơ ồ ươ ộ ừ ớ
S đ tính lún theo ph ng pháp c ng lún t ng l pơ ồ ươ ộ ừ ớ

S
1
= a
01
.
∆σ
'
1
.z
1

S
2
= a
02
.
∆σ
'
2
.z
2
S
3
= a
03
.
∆σ
'
3
.z
3
S
i
= a
0i
.
∆σ
'
i
.z
i

S
n-1
= a
0n-1
.
∆σ
'
n-1
.z
n-1
S
n
= a
0n
.
∆σ
'
n
.z
n
S =
Σ
S
i
=
Σ
a
0i
.
∆σ

'
i
.z
i
Z
p
b
hm
H
1
H
2
H
3
c¸t pha
sÐt pha
sÐt
(1)
(2)
(3)
( )
(i)
(n-1)
(n)
∆σ
'
iz
σ
'
i0

z
1
z
2
z
z
3
z
i
z
n-1
z
n


Đ lún đ c tính theo các công th c sau ộ ượ ứ
-
Nếu OCR
≤
1 (đất cố kết bình thường và tiền cố kết)
∑∑
==









∆+
+
==
n
i
i
zii
i
i
ci
n
i
cic
Z
e
C
SS
1
'
0
''
0
1
1
log
1
σ
σσ
-
N u OCR >1 (đ t quá c k t):ế ấ ố ế

'''
0 pz
σσσ
〈∆+
∑∑
==








∆+
+
==
n
i
i
zii
i
i
Ri
n
i
cic
Z
e
C

SS
1
'
0
''
0
1
1
log
1
σ
σσ
''
0
''
0 zp
σσσσ
∆+〈〈
:
∑∑∑
===








+

+








∆+
+
==
n
i
i
p
i
i
Ri
n
i
p
zii
i
i
ci
n
i
cic
Z

e
C
Z
e
C
SS
1
'
0
'
1
1
'
''
0
1
1
log
1
log
1
σ
σ
σ
σσ
•
Tính lún d a trên đ ng cong nén lún ự ườ
e~
σ
’

* Tính lún d a trên đ ng cong c k t e~lgự ườ ố ế
σ
’
∑∑
∑∑
∑∑
==
==
==
∆==
∆
+
==
+
−
==
n
ni
izi
oi
i
n
ni
cic
n
ni
izi
i
i
n

ni
cic
n
ni
i
i
ii
n
ni
cic
Z
E
SS
Z
e
a
SS
Z
e
ee
SS


1
.
1
'
'
1
1

21
σ
β
σ
C
R
e
1
e
2
σ
'
2
σ
'
1
σ
'
e
TÍNH TOÁN


II.2.2 Dự tính độ lún của nền đất theo lý thuyết nền biến
dạng tuyến tính.
Trường hợp lớp đất
có chiều dày vô hạn
Trường hợp lớp đất
có chiều dày giới hạn
Trường hợp nền đất
có nhiều lớp đất

Chuyển vị của 1 điểm trong nền đất có tọa độ(x,y,z)
do tải trọng P gây ra tính theo công thức sau.
( )
( )






−+
+
=
R
R
z
E
P
W
zyx
1
1.2.
2
1.
3
2
0
),,(
ν
π

ν
Tính lún trên cơ sở tích phân gần đúng quá
trình chuyển vị
Sử dụng phương pháp gần đúng của Iêgôrov.
Dùng cách biến đổi nền không đồng nhất thành
nền đồng nhất và lấy tổng độ lún cuả các lớp



Trường hợp nền
đồng nhất
II.2.3. Dự tính độ lún nền
đất theo thời gian.

Trường hợp nền
gồm nhiều lớp đất
Độ cố kết U
t
là tỷ số giữa độ lún đạt được
tại thời điểm t và độ lún cuối cùng:
t
t
C
S
U
S
=
Độ lún theo thời gian S
t
=U

t
. S
c
Các trường hợp và sơ đồ thường gặp:
0
Z
h
h
Z
0
p
∆σ
s¬ ®å "0-2"
b
p
0
h
Z
0
p
líp tho¸t nuíc
∆σ ∆σ
Z
s¬ ®å "0" s¬ ®å "1" s¬ ®å "2"
Z
0
p
líp tho¸t nuíc
∆σ
b

s¬ ®å "0-1"
∆σ
p
Tính lún theo thời gian có thể
sử dụng 2 phương pháp:
•
Sai phân
•
Lớp tương đương


Chương
Chương
III
III
: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG 22TCN262-2000
: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG 22TCN262-2000
CHO TÍNH LÚN NỀN ĐƯỜNG SẮT
CHO TÍNH LÚN NỀN ĐƯỜNG SẮT
III.1. Đặc trưng đường sắt ảnh hưởng đến lún nền đất yếu
III.1. Đặc trưng đường sắt ảnh hưởng đến lún nền đất yếu
III.2. Áp dụng 22TCN 262-2000 cho tính lún nền đường sắt
III.2. Áp dụng 22TCN 262-2000 cho tính lún nền đường sắt
III.3. Các biện pháp xử lý
III.3. Các biện pháp xử lý


III
III
.1 Đặc trưng đường sắt ảnh hưởng đến lún nền đất yếu

.1 Đặc trưng đường sắt ảnh hưởng đến lún nền đất yếu
Chiều cao cột đất tính đổi
Chiều cao cột đất tính đổi
Tĩnh tải kết cấu tầng trên được quy về cột đất quy
đổi tính từ đầu mút tà vẹt tạo góc khuếch tán 45
o
Tải trọng
tính toán
Kích thước nền
đường
Lo
B
o
o
P
h
l
γ
=
Bề rộng nền đường
Chiều cao giới hạn
của nền đường
H
min
H
c


III.2 Áp dụng 22TCN262-2000 để tính lún cho nền đất yếu
III.2 Áp dụng 22TCN262-2000 để tính lún cho nền đất yếu

đường sắt
đường sắt
1
. .log
1
i i
n
i
i z vz
c c
i i
i
o pz
H
S C
e
σ σ
σ
=
+
=
+
∑
Công thức tính
lún
của đường bộ
Ta có: ΔS = (1-U) . Sc
Trong đó: ΔS là đ lún còn l i cho phép c a quá trình c k t. ộ ạ ủ ố ế
Đ c quy đ nh theo b ng sau ượ ị ả
Loại cấp đường

Vị trí đoạn nền đắp trên đất yếu
Gần mố
cầu
Chỗ có cống
hoặc đường dân
sinh chui dưới
Các đoạn
nền đắp thông
thường
1. Đường cao tốc và
đường cấp 80
2. Đường cấp 60 trở xuống
có tầng mặt cấp cao A1
≤ 10cm
≤ 20cm
≤ 20cm
≤ 30cm
≤ 30cm
≤ 40cm


Nghiên cứu công thức
tính lún nền đắp đường
sắt trên đất yếu
Xét Bài Toán: Tính đ lún c a n n đ ng s t có ộ ủ ề ườ ắ
chi u cao thi t k 8m, đ p trên n n đ t y u dày 12m ề ế ế ắ ề ấ ế
g m 3l p, các đ c tr ng c a n n đ ng và đ t móng nh hình ồ ớ ặ ư ủ ề ườ ấ ư
. M c n c ng m n m m t đ t.ự ướ ầ ằ ở ặ ấ
- H s c k t - H s nén lún t ng đ i ệ ố ố ế ệ ố ươ ố