Nghiên cứu hiện tượng ma sát âm trong thi công cọc bê tông cốt thép cho công trình nhà cao tầng tại quận 7 –TPHCM

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Lời cảm ơn

1


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Mục Lục

Phần 1:
I.

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Dẫn nhập ............................................................................................................................ 3

Lý do chọn đề tài. ...................................................................................................................... 3

II. Tổng quan về lịch sử nguyên cứu và giới thiệu chung về đề tài. .............................................. 4
III.

Giới hạn đề tài........................................................................................................................ 7

IV.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: ........................................................................................ 7

Phần 2:
I.

Nội dung nghiên cứu .......................................................................................................... 8

Tổng quan về hiện tượng ma sát âm.......................................................................................... 8
1.

Định nghĩa.............................................................................................................................. 8

2.

Nguyên nhân và các trường hợp xuất hiên. ........................................................................... 9

3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm. ................................................................................. 14

4.

Những tác động của ma sát âm lên nền móng công trình.................................................... 15

5.

Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hường của ma sát âm theo quy phạm nước ta.......... 17

II. Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán. ................................................................................... 18
1.

Theo Joseph E.Bolwes (Foundation analysis and design) ................................................... 18

2.

Mô hình tính toán ma sát âm bằng phần mềm PTHH Plaxis............................................... 21

III.

Ứng dụng lý thuyết tính toán vào thực tế địa chất quận 7. .................................................. 25

1.

Phương pháp đại số.............................................................................................................. 25

2.

Sử dụng phần mềm PTHH Plaxis. ....................................................................................... 28

IV.

Các biện pháp khắc phục. .................................................................................................... 43

1.

Khái quát chung về các giải pháp. ....................................................................................... 43

2.

Các giải pháp thiết kế và thi công móng hạn chế ảnh hưởng của ma sát âm....................... 45

Phần 3:

I.

Kết luận, kiến nghị. .......................................................................................................... 46

Kết luận ................................................................................................................................... 46

II. Kiến nghị: ................................................................................................................................ 47
Phần 4:

Phụ luc.............................................................................................................................. 48

Tài liệu tham khảo .............................................................................................................................. 51

2


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Phần 1:Dẫn nhập
I.

Lý do chọn đề tài.
1.

Lý do khách quan
 Như ta đã biết khu vực Q.7 hiện nay đang là một trong những khu vực đầy tiềm

năng, có tốc độ phát triển rất nhanh cả về kinh tế lẫn cơ sở hạ tầng, trong tương lai không

xa Q.7 sẽ trở thành một trung tâm kinh tế, một khu dân cư hiện đại của TP.Hồ Chí Minh.
Vì vậy, nhiều khu chung cư và cao ốc văn phòng đã, đang và sẽ được xây dựng ngày càng
nhiều trong khu vưc Q.7.
 Tuy nhiên, xét về mặt địa chất, Q.7 được hình thành trên lớp trầm tích trẻ, với chiều
sâu của lớp đất yếu, chưa cố kết có thể lên đến hàng chục mét, dẫn đến khả năng chịu tải
của lớp đất nền tương đối yếu.Vì vậy khi thi công phần móng cho những công trình nhà cao
tầng ở đây, phương án thường được chọn là thi công móng cọc. Tuy nhiên đôi khi sử dụng
phương án này cũng xảy ra sự cố và một trong những sự cố thường gặp nhất chính là do
hiện tượng ma sát âm gây ra.
 Khi tình toán và thiết kế một công trình, đặc biệt là đối với công trình nhà cao tầng,
thì việc tính toán phần móng bao giờ cũng là phần quan trọng nhất, nó có thể chiếm hơn
30% trong việc quyết định tính bền vững của công trình cũng như về kinh phí, nếu như
phần móng bị sự cố thì công trình sẽ có nguy cơ bị sụp đổ hoặc không thể sử dụng đươc,
ngoài ra chi phí cho việc sữa chữa phần móng cũng là rất lớn, điều đó sẽ anh hưởng không
nhò đến tính kinh tế của công trình.
 Do điều kiện địa chất của Q.7 có những yếu tố gây nên hiện tượng ma sát âm, gây ra
những sự cố cho phần móng. Với tầm quan trong của công việc tính toán thiết kế móng thì
người kĩ sư thiết kế phải cân nhắc, lựa chọn phương án thiết kế và thi công thích hợp để
hạn chế hiện tượng này. Để làm được điều đó thì người kĩ sư cần phải có những hiểu biết
nhất định về bản chất của hiện tượng ma sát âm, cũng như một số biện pháp khắc phục.
 Tuy nhiên hiện tương ma sát âm hiện nay vẫn còn khá mới mẻ ở nước ta, số tài liệu
và các nhà chuyên môn nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn khá ít, ngay cả quy phạm vẫn
chưa đề cập một cách đầy đủ về vấn đề này, chủ yếu vẫn là sử dụng tài liệu tiếng nước
ngoài để tính toán. Do đó việc nghiên cứu về vấn đề này rất thiết thực, nó sẽ làm phong phú
thêm nguồn tài liệu về hiện tượng ma sát âm giúp cho các người nghiên cứu sau sẽ rút ra
được những kinh nghiệm để dần dần bổ sung và hoàn thiện việc nghiên cứu về bản chất của
3


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

hiện tượng ma sát âm, cũng như đề xuất một số cách tính và biện pháp khắc phục ma sát
âm ở khu vực Q.7.
2.

Lý do chủ quan:
 Nhóm nghiên cứu hiện cũng có niềm đam mê tìm hiểu về vấn đề này và đang theo

hoc chuyên ngành xây dưng dân dụng và công nghiệp tại trường ĐH SPKT TP.HCM nên
có mối quan tâm rất lớn đến vấn đề này để có thể áp dụng cho việc nghiên cứu hoặc cho
công việc sau này.
 Đó là lý do nhóm nghiên cứu chọn đề tài “ Nghiên cứu hiện tượng ma sát âm trong
thi công cọc bêtông cốt thép cho công trình nhà cao tầng tại quận 7 – TPHCM”
II. Tổng quan về lịch sử nguyên cứu và giới thiệu chung về đề tài.
1.

Tổng quan về lịch sử nghiên cứu:

a.

Zeevaert (1959)

 Đã đề nghị một phương pháp lý thuyết để xác định khả năng chịu lực của cọc chịu
mũi có kể đến MSA. Trong lý thuyết của mình, Zeevaert không quan tâm đến tải trọng đặt
vào cọc do lực MSA kéo xuống, thay vào đó ông đưa vào tính toán sự giảm áp lực duy trì
tại lớp chịu lực, nơi mà được cho là khuynh hướng lún của đất giảm.
 Giả thuyết giảm bớt khả năng chịu tải của Zeevaert hoàn toàn hàm ý rằng độ trượt
giữa đất và cọc là không xảy ra. Do vậy, không có một sự thuyết phục nào về vật lý cơ bản

cho giả thuyết của ông.
b.

Poulos & Mattes (1969)

 Đề nghị phương pháp giải tích để dự đoán ảnh hưởng của MSA trên cọc không nén
tiết diện tròn. Đầu cọc được giả định đặt trên một nền cứng tuyệt đối, đất xung quanh cọc
được giả định là vật liệu đồng chất và đàn hồi đẳng hướng. Bằng cách dùng phương trình
Mindlin cho sự chuyển vị thẳng đứng của 1 điểm nằm trong khối nữa vô tận, ông đã tìm ra
giải pháp cho mối tương quan giữa biến dạng bề mặt của đất và lực kéo xuống gây ra trong

4


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

cọc. Ảnh hưởng của độ cứng tương đối của cọc, chiều dài cọc đến tỷ lệ đường kính, và ảnh
hưởng của hệ số Poison của đất đến mối tương quan trên đã được khám phá.
 Trong công trình nghiên cứu của mình, hai ông đã đưa ra được công thức tính toán
lực kéo xuống tối đa do MSA. Tuy nhiên, vẫn tồn tại 1 số hạn chế, chẳng hạn như đặc tính
phụ thuộc thời gian chưa được kể đến trong phân tích tính toán. Để đưa ra một biện pháp
chặt chẽ hơn, một mô tả thực tế sơ lược về chuyển vị do cố kết nền cần phải được kể đến.

c.

Fellenius (1972)

 Đưa ra báo cáo rằng MSA liên quan đến vấn đề chuyển vị và không phải là không

tính toán được. Hơn nữa, báo cáo còn nhận xét rằng bằng cách gây ra một tải trọng tạm thời
trên đầu cọc, tải trọng kéo xuống sẽ được hạn chế với một lượng bằng với tải trọng đặt vào.
Tuy nhiên, khi tải trọng đã cân bằng, MSA sẽ được sinh ra một lần nữa cùng với sự lún.
 Khi lực kéo xuống quá lớn hoặc chuyển vị cho phép của cọc rất nhỏ, MSA có thể
được hạn chế bằng cách áo cọc bằng một lớp bitum.
 Fellenius (1989) chỉ ra rằng không chỉ những cọc đặt vào đất nén được, mà tất cả cọc
đều chịu MSA. Kết luận này dựa trên dữ kiện rằng bất kì một chuyển động dù khoảng 12(mm) cũng hoàn toàn đủ để hình thành ma sát bề mặt.
 Vì thế, một phương pháp thiết kế thống nhất được đưa ra, trong đó khả năng chịu lực
của cọc, kết cấu cọc, độ lún cọc đều được đưa ra cân nhắc.
d.

Matyas & Santamarina (1994) phát triển 2 giải pháp để xác định lực kéo xuống và

vị trí điểm trung hòa. Giải pháp thứ nhất dựa trên mô hình mặt tiếp xúc cọc-đất là vật liệu
cứng-dẽo, trong khi giải pháp thứ 2 xem mặt tiếp xúc cọc-đất là vật liệu đàn hồi dẽo.
 Bằng cách so sánh 2 giải pháp, hai ông đã nhận thấy giải pháp cứng-dẽo ước tính quá
cao giá trị lực kéo xuống (MSA) khoảng 50% hoặc hơn, và dự đoán vị trí điểm trung hòa
sâu hơn 30%.

5


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

e.

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Poorooshasb el al (1996)
 Đã trình bày một phương pháp số dùng để xác định độ lớn và sự phân bố của MSA.

Phương pháp này còn có thể áp dụng với vật liệu phi tuyến tính, phụ thuộc vào thời gian, cả
cọc chịu mũi lẫn cọc treo. Sự phân tích số học bằng việc xây dựng biểu thức vi tích phân,
thứ có thể được giải quyết chính xác bằng lập trình máy tính.
 Để chứng minh cho khả năng của phương pháp số, một nghiên cứu về cách ứng xử
của MSA lên cọc treo và cọc chịu mũi đã được tiến hành. Nghiên cứu chỉ ra rằng độ sâu
của điểm trung hòa không chịu ảnh hưởng lớn bởi độ sâu của lớp đất đắp như lý thuyết mà
Bowles đã đưa ra trong biểu thức xác định độ sâu điểm trung hòa (L1) của mình. Nhưng sự
hiện diện của một lớp đất chịu lực tốt tại mũi cọc thì lại có ảnh hưởng rất lớn.
f.

Bên cạnh những nổ lực để tìm hiểu bản chất của hiện tượng trong các công trình

nghiên cứu giới thiệu bên trên, còn rất nhiều những công trình khác cùng với nhiều phát kiến
của nhiều nhà nghiên cứu khác, chẳng hạn như Walker & Darvall (1970), Bozozuk (1972),
Feda (1976), Janbu (1976), Van Der Veen (1986), Wong & Teh (1995), Esmail (1996).
 Từ kết quả nghiên cứu của những công trình trên, ta nhận thấy rằng vẫn còn khá
nhiều vấn đề tồn tại trong khâu xác định độ lớn ma sát âm cũng như vị trí của điểm trung
hòa, từ đó đặt ra yêu cầu cho những công trình nghiên cứu tiếp theo. Hơn nữa, từ những
nghiên cứu trên, ta có thể nhận ra rằng việc xác định độ sâu điểm trung hòa rất quan trọng
trong việc tính toán khả năng chịu lực và độ lún của cọc.
2.

Giới thiệu chung về để tài:
 Từ khi ma sát âm được biết đến trong sự làm việc của móng cọc, trên thế giới đã có

một số lượng đáng kể những nghiên cứu về vấn đề này. Phần lớn những công bố nghiên
cứu đều là kết quả của việc thí nghiệm ngay cả trên hiện trường và trong phòng thí nghiệm,
với mục đích khám phá ma sát âm, gây ra trên cọc đơn bởi rất nhiều lý do khác nhau.
Chẳng hạn sự cố kết của lớp sét cao do sự xuất hiện của cọc (Fellenious-1972), sự đắp nền

mới (Bozozuk-1972), do sự dao động của mực nước ngầm (Auvinet và Hanell-1981).
 Không riêng gì thế giới, ở nước ta ma sát âm cũng đã ngày càng được quan tâm đến
nhiều hơn trong công tác thiết kế thi công móng sâu, đặc biệt là những vùng có nền đất yếu
như đồng bằng sông Cửu Long, và gần nhất là khu vực quận 7 – Tp HCM. Cùng với các đề
tài nghiên cứu và báo cáo chuyên đề đi trước, báo cáo nghiên cứu này mong muốn tìm hiểu
rõ hơn về ma sát âm cụ thể trong công tác thi công nền móng nhà cao tầng ở khu vực quận
7 – Tp HCM.
6


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

III.Giới hạn đề tài.
 Nghiên cứu giải thích hiện tượng ma sát âm trên cơ sở kiến thức cơ học đất, nền
móng, cùng các kết quả nghiên cứu trước đây.
 Do không đủ các điều kiện khách quan về cơ sở thực tiễn là các ảnh hưởng cụ thể
đến hoạt động của cọc trong dài hạn( số liệu quan trắc biến dạng, số liệu từ các thí nghiệm
địa chất xác định đúng ứng xử đất trong dài hạn) nên đề tài đi sâu nghiên cứu cơ sở lý
thuyết của hiện tượng trên.
 Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết tính toán và phần mền Plaxis giải quyết bài toán ma
sát âm với địa chất thực tế ở quận 7 từ đó đề ra các giải pháp trong thiết kế cọc ở địa bàn
quận 7 TP. Hồ Chí Minh.
IV. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
a.

Mục tiêu

 Tìm hiểu bản chất của hiện tượng ma sát âm.

 Khảo sát tình hình ảnh hưởng của ma sát âm đối với công tác thi công cọc bêtông cốt
thép cho công trình nhà cao tầng tại quận 7
 Từ đó đưa ra một số phương pháp tính toán sự ảnh hưởng của ma sát âm đối với
móng cọc và đưa ra một số biện pháp khắc phục sự ảnh hưởng này.
b.

Nhiệm vụ

 Tổng hợp các trường hợp xuất hiện ma sát âm, giải thích các nguyên nhân trong từng
trường hợp cụ thể.
 Các quy luật chi phối đến sự phát triển của ma sát âm khi cọc hoạt động.
 Tính toán ma sát âm dựa trên lý thuyết của Bowles.
 Vận dụng phần mền phần tử hửu hạn Plaxis để giải thích và tính toán ma sát âm trên
cơ sở lý thuyết phần tử hữu hạn và lý thuyết có kết thấm khảo sát sự phát triển ma sát âm
theo thời gian.
 Khảo sát ảnh hưởng của ma sát âm đến sức kháng bên của cọc trong các giai đoạn
hoạt động của cọc (thi công cọc ép và trong hoạt động lâu dài của cọc đơn hay nhóm cọc)
với địa chất cụ thể ở Quận 7 TP. Hồ Chí Minh.
 Kiến nghị các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng của ma sát âm khi thiết kế móng cọc ở
quận 7.

7


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Phần 2: Nội dung nghiên cứu
I. Tổng quan về hiện tượng ma sát âm.

1.

Định nghĩa.
Trước hết, cần nhận thấy rằng sự hình thành ma sát bề mặt ở cọc cũng tuân theo quy

luật hình thành lực ma sát giữa bất kì 2 vật thể nào trong tự nhiên. Để hình thành ma sát,
các vật thể phải có xu hướng chuyển động tương đối với nhau. Độ lớn của lực ma sát giữa
các vật thể phụ thuộc vào lực pháp tuyến (đối với cọc là áp lực ngang của đất), hệ số ma sát
giữa các vật thể và độ biến dạng trượt.
 Khi cọc chịu tác động của tải trọng
nén, nó sẽ có xu hướng lún xuống. Trong
giai đoạn đầu, khi đang thi công cọc hoặc
vừa thi công cọc xong, nói chung đất xung
quanh cọc sẽ lún ít hơn độ lún của cọc. Do
đó, sức kháng bên giữa đất và cọc sẽ có
tác dụng kháng lại tải trọng ngoài, còn gọi
là ma sát dương.
 Tuy nhiên, khi đất xung quanh thân
cọc lún nhiều hơn độ lún của cọc, chuyển
vị tương đối giữa cọc và đất sẽ có chiều
ngược lại, do đó sức kháng bên giữa cọc
và đất lúc này cũng có chiều ngược lại.
Sức kháng bên này không kháng lại tải
trọng ngoài mà còn góp phần đẩy cọc
xuống, đó gọi là sức kháng bên âm (tuy nhiên thuật ngữ quen sử dụng là “ma sát âm”, mặc
dù sức kháng bên bao gồm cả ma sát và lực dính).
 Tùy vào từng trường hợp, ma sát âm sẽ tác dụng lên một phần thân cọc hay toàn bộ
chiều dài cọc, phụ thuộc vào chiều dày lớp đất yếu chưa cố kết. Lực ma sát âm có chiều
hướng thẳng đứng xuống dưới, có khuynh hướng kéo cọc đi xuống, do đó làm tăng lực tác
dụng lên cọc. Trong trường hợp ma sát âm tác dụng lên toàn bộ thân cọc thì rất nguy hiểm,

vì lúc này sức chịu tải cọc không những không kể đến sức chịu tải ma sát bên giữa đất và

8


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

cọc (ma sát dương), mà cọc còn chịu lực do ma sát âm kéo xuống. Sức chịu tải chỉ còn là
sức chịu tải tại mũi cọc, chống lên nền đất cứng hoặc đá.
 Các thuật ngữ liên quan trong nghiên cứu ma sát âm:
Theo Fellenius (Pile dragload and downdrag considering liquefaction), một số thuật
ngữ liên quan trong nghiên cứu ma sát âm như sau:
 Lực kéo xuống (dragload): là lực nén dọc trục gây ra trong các phần tử của cọc do
sự tích lũy ma sát âm khi đất có khuynh hướng dịch chuyển tương đối đi xuống so với cọc.
 Biến dạng kéo xuống (downdrag): là sự dịch chuyển đi xuống của cọc do đất xung
quanh cọc chuyển vị đi xuống. Độ lớn của biến dạng kéo xuống bằng độ lún của đất tại mặt
mặt trung hòa.
 Mặt phẳng trung hòa (neutral plane): là vị trí dọc theo cọc mà tại vị trí đó lực tác
dụng dài hạn (gồm tải công trình và lực kéo xuống do ma sát âm) cân bằng với tổ hợp lực
(gồm sức kháng bên theo chiều dương bên dưới mặt trung hòa và sức kháng mũi). Độ sâu
mặt trung hòa cũng chính là vị trí mà chuyển vị tương đối giữa cọc và đất bằng 0.
2.

Nguyên nhân và các trường hợp xuất hiên.
a.

Các trường hợp xuất hiện của ma sát âm theo tổng kết của Joseph E. Bowles:
 Có 1 lớp đất đắp dính bên trên một lớp đất rời(cát, cát pha..). Lớp đất đắp trên sẽ sinh

ra sức kháng cắt( lực dính) giữa đất và cọc nhờ vào áp lực hông, vậy nên cọc bị kéo xuống
do quá trình cố kết của lớp đất đắp. Một ảnh hưởng nhỏ sinh ra cho lớp đất rời bên dưới là
trọng lượng của lớp đất đắp làm tăng áp lực hông. Điều này cung cấp sức kháng bề mặt
(thêm vào) chống lại sự lún sâu của cọc và nâng tâm của lực kháng gần lớp đất đắp hơn đối
với cọc chiu mũi.
 Một lớp đất rời( đất cát) nằm trên lớp đất yếu, đất dính. Trong trường hợp này sẽ
xuất hiện một vài lực kéo xuống trong vùng đất đắp, nhưng lức kéo xuống chủ yếu sinh ra
trong vùng cố kết. Đối với cọc chống, bất kì sự lún nào của nhóm đều do lực nén dọc trục
của cọc. Đối với cọc treo, sự lún thêm sẽ xãy ra trừ khi cọc đủ dài để đoạn cọc bên dưới có
thể sinh ra một lực ma sát dương đủ lớn để cân bằng lực sinh ra do ma sát âm. Trường hợp
này một vị trí xấp xĩ cân bằng hay măt phẳng trung hòa có thể tồn tại.
 Sự hạ thấp mực nước ngầm cùng với sự lún của đất.

9


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Gia đoạn đóng cọc (và thử tải) làm phát sinh ứng suất âm trong đoạn cọc phía trên,
khi dỡ tải thân cọc nở lên trên. Sự trượt và sức kháng bên âm do nguyên nhân trên phải cân
bằng với sức kháng bên dương ở đoạn dưới của cọc hay lực chống mũi cọc.

Hình I.2: Các trường hợp xuất hiện ma sát
âm
 Một lớp đất rời( đất cát) nằm trên lớp đất yếu, đất dính. Trong trường hợp này sẽ
xuất hiện một vài lực kéo xuống trong vùng đất đắp, nhưng lức kéo xuống chủ yếu sinh ra
trong vùng cố kết. Đối với cọc chống, bất kì sự lún nào của nhóm đều do lực nén dọc trục

của cọc. Đối với cọc treo, sự lún thêm sẽ xãy ra trừ khi cọc đủ dài để đoạn cọc bên dưới có
thể sinh ra một lực ma sát dương đủ lớn để cân bằng lực sinh ra do ma sát âm. Trường hợp
này một vị trí xấp xĩ cân bằng hay măt phẳng trung hòa có thể tồn tại.
 Sự hạ thấp mực nước ngầm cùng với sự lún của đất.
 Gia đoạn đóng cọc (và thử tải) làm phát sinh ứng suất âm trong đoạn cọc phía trên,
khi dỡ tải thân cọc nở lên trên. Sự trượt và sức kháng bên âm do nguyên nhân trên phải cân
bằng với sức kháng bên dương ở đoạn dưới của cọc hay lực chống mũi cọc.
b.

Dựa trên tổng hợp các nguyên cứu của TS. Đậu Văn Ngọ và các bài tiểu luận về ma

sát âm trước đây ma sát âm thường xuất hiện trong các trường hợp sau ở nước ta:
 Một điều dễ dàng nhận thấy rằng, mặc dù ở đây thậm chí tồn tại lún tại lớp đất xung
quanh cọc, lực kéo xuống (ma sát âm) sẽ không xuất hiện nếu sự dịch chuyển xuống phía
10


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

dưới của cọc dưới tác dụng của tĩnh tải lớn hơn sự lún của đất nền. Vì vậy, mối quan hệ
giữa biến dạng lún của nền và biến dạng lún của cọc là nền tảng cơ bản để lực ma sát âm
xuất hiện. Quá trình xuất hiện ma sát âm được đặc trưng bởi độ lún của đất gần cọc và độ
lún tương ứng của đất lớn hơn độ lún và tốc độ lún của cọc xảy ra do tác động của tải trọng.
Trong trường hợp này đất gần như buông khỏi cọc, còn tải trọng thêm sẽ cộng vào tải trọng
ngoài tác dụng lên cọc.
 Thông thường hiện tượng này xảy ra trong trường hợp cọc xuyên qua đất có tính cố
kết và độ dày lớn; khi có phụ tải tác dụng trên mặt đất quanh cọc.
 Khi nền công trình được tôn cao, gây ra tải trọng phụ tác dụng xuống lớp đất phía

dưới làm xảy ra hiện tượng cố kết cho lớp nền bên dưới; hoặc chính bản thân lớp nền đắp
dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng xảy ra quá trình cố kết. Ta có thể xem xét cụ
thể trong các trường hợp sau:
 Trường hợp (a): khi có một lớp đất sét đắp phía trên một tầng đất dạng hạt mà cọc sẽ
xuyên qua nó, tầng đất đắp sẽ cố kết dần dần. Quá trình cố kết này sẽ sinh ra một lực ma sát
âm tác dụng vào cọc trong suốt quá trình cố kết.
 Trường hợp (b): khi có một tầng đất dạng hạt đắp ở phía trên một tầng đất sét yếu,
nó sẽ gây ra quá trình cố kết trong tầng đất sét và tạo ra một lực ma sát âm tác dụng vào
cọc.

Hình I.3: Các trường hợp xuất hiện ma sát
âm
11


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Trường hợp (c): khi có một tầng đất dính đắp ở phía trên một tầng đất sét yếu, nó sẽ
gây ra quá trình cố kết trong cả tầng đất đắp và trong tầng đất sét và tạo lực ma sát âm tác
dụng vào cọc.
 Trong trường hợp các cọc được tựa trên nền đất cứng và có tồn tại tải trọng bề mặt,
có thể xảy ra các trường hợp sau:

Hình I.4: Các trường hợp xuất hiện ma sát
âmtầng cát lỏng sẽ có biến dạng lún tức thời, đặc biệt khi đất nền
 Trường hợp (d): với
chịu sự rung động hoặc sự dao động của mực nước ngầm; sự tác động của tải trọng bề mặt
sẽ tạo ra sự biến dạng lún.

 Trường hợp (e): đối với nền sét yếu, khuynh hướng xảy ra biến dạng lún có thể rất
nhỏ nếu như không chịu tác động của tải trọng bề mặt. Nhưng dù sao khi khoan tại lỗ sẽ
gây ra sự cấu trúc lại của nền sét vì vậy biến dạng lún (nhỏ) của nền sét sẽ xảy ra dưới tác
dụng của trọng lượng bản thân của nền sét.
 Trường hợp (f): điều hiển nhiên là gần như bất kỳ sự đắp nào sẽ xảy ra biến dạng lún
theo thời gian dưới tác động của trọng lực.
 Khi xây dựng các công trình mới cạnh công trình cũ
 Tải trọng phụ lớn đặt trên nền kho bãi làm cho lớp đất nền bên dưới bị lún xuống.
 Phụ tải của nền gần móng (đối với các công trình xây chen). Nguyên tắc xác định
ảnh hưởng của các tải trọng đặt gần nhau là dựa trên đường đẳng ứng suất (ứng sấy hướng
thẳng đứng nếu xét về biến dạng lún hoặc ứng suất hướng ngang nếu xét về biến dạng
trượt). (Xem phụ lục I)
12


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Hình I.5: Ma sát âm xuất hiện trong quá trình xây chen
 Mực nước ngầm bị hạ thấp

Hình I.6: Ma sát âm xuất hiện khi hạ mực nước ngầm
 Việc hạ thấp mực nước ngầm làm tăng ứng suất thẳng đứng có hiệu tại mọi điểm
của nền đất. Vì vậy, làm đẩy nhanh tốc độ lún cố kết của nền đất. Lúc đó, tốc độ lún của đất
xung quanh cọc vượt quá tốc độ lún của cọc dẫn đến xảy ra hiện tượng kéo cọc đi xuống
của lớp đất xung quanh cọc.
13

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Hiện tượng này được giải thích như sau: Khi hạ thấp mực nước ngầm thì:


Phần áp lực nước lỗ rỗng u giảm



Phần áp lực có hiệu thắng đứng ’h lên các hạt rắn của đất tăng.



Xem biểu đồ tương quan giữa u và ’h trong trường hợp bài toán nén một chiều

và tải trọng ngoài q phân bố kín đều khắp.

Hình I.7. Biểu đồ tương quan giữa áp lực nước lỗ rỗng u và áp lực có hiệu thẳng
đứng lên hạt rắn của đất ’h trong trường hợp bài toán nén một chiều chịu tải
trọng q
 Trong đó:


z= q = const: Ứng suất toàn phần.



Ha: vùng hoạt động của ứng suất phân bố trong đất.

 Đất bình thường: Ha tương ứng với chiều sâu mà tại đó z = 0.2bt

3.



Đất yếu: Ha tương ứng với chiều sâu mà tại đó z = 0.1bt



bt: Ứng suất do trọng lượng bản thân của lớp đất có chiều dày Ha.

Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm.
 Ma sát âm là một hiện tượng phức tạp vì nó phụ thuộc nhiều yếu tố như:
 Loai cọc, chiều dài cọc, phương pháp hạ cọc, mặt cắt ngang của cọc, bề mặt tiếp xúc
giữa cọc và đất nền.
 Đặc tính cơ lý của đất, chiều dày lớp đất yếu, tính trương nở của đất,
 Tải trọng chất tải ( chiều cao đất nền, phụ tải ).
14


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Thời gian chất tải cho đến khi xây dựng công trình.
 Độ lún của nền đất sau khi đóng cọc, độ lún của móng cọc.
 Quy luật phân bố ma sát âm trên cọc.
 Trị số của lực ma sát âm có sự liên quan tới sự cố kết của đất, phụ thuộc trực tiếp vào

ứng suất có hiệu của đất chung quanh cọc. Như vậy lực ma sát âm phát triển theo thời gian
và có trị số lơn nhất khi kết thúc cố kết.
 Bất kỳ một sự dịch chuyển nào xuống phía dưới nền đất đối với cọc đều sinh ra ma
sát âm. Tải trọng này có thể truyền hoàn toàn từ đất nền cho cọc khi mối tương quan về
chuyển vị khoảng từ 3mm đến 15mm hoặc 1% đường kính cọc. Khi chuyển vị của đất tới
15mm thì ma sát âm được phát huy đầy đủ. Một điều thường được giả thuyết trong việc
thiết kế khi cho rằng toàn bộ lực ma sát âm sẽ xảy ra khi mà có một sự chuyển dịch tương
đối giữa cọc và đất.
4.

Những tác động của ma sát âm lên nền móng công trình.
 Khi cọc ở trong đất thì sức chịu tải của cọc được thể hiện qua thành phần ma sát

dương xung quanh cọc và sức kháng mũi cọc. Khi cọc chịu ảnh hưởng của ma sát âm thì
sức chịu tải giảm do nó phải gánh chịu một lức kéo xuống mà thường gọi là ma sát âm.
 Ngoài ra do quá trình cố kết của lớp đất yếu đã gây nên khe hở giữa đài cọc và lớp
đất dưới đài, và khi đó toàn bộ tải trọng đài móng sẽ được truyền sang cọc bên dưới đài và
có thể thay đổi moment uốn trong đài móng. Từ đó gây thêm ứng lực phụ tác dụng lên cọc.
Lực kéo xuống này có thể làm phá vở cọc.

15


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Hình I.8: Cọc bị phá hủy do lực kéo xuống của ma sát âm vượt quá tại thiết kế
 Trong một số trường hợp lực ma sát âm khá lớn, có thể vượt qua tải trọng tác dụng
lên đầu cọc ( có thể làm cọc bị hư hỏng ), nhất là đồi với cọc có chiều dài lớn. Chẳng hạn

năm 1972, Fellenius đã đo quá trình phát triển lực ma sát âm của hai cọc bêtông cốt thép
16


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

được đóng qua lớp đất sét mềm dẻo dày 40m và lớp cát dày 15m cho thấy: sự cố kết lại của
lớp đất sét mềm bị xáo trộn do đóng cọc đã tạo ra lực kéo xuống 300kN trong thời gian 5
tháng và 16 tháng sau khi đóng cọc thì mỗi cọc chịu lực kéo xuống là 440kN.
 Ngoài ra trong trường hợp cọc chủ yếu chịu mũi ( mũi cọc đặt trên lớp đá cứng ) thì
ma sát âm có thễ gây ra một lực kéo xuống lảm tăng ứng suất ở mũi cọc ( khả năng này đã
được kiểm chứng thông qua công trình nghiên cứu của Johanessen và Bjerrum, hai ông đã
theo dõi và nhận ra ứng suất ở mũi cọc có thể đạt đến 190kN/m2 ). Nếu là cọc thép thì có
khả năng cọc sẽ xuyên thủng lớp đá, còn nếu là cọc bêtông cốt thép thì đầu cọc sẽ bị vỡ, cả
hai trường hợp trên đều sẽ khiến cho sức chịu tải của cọc bị giảm rất nhiều, dẫn đến gây
nguy hiểm cho công trình.
 Đối với việc sử dụng giếng cát: ma sát âm làm hạn chế quá trình cố kết của nền đất
yếu sử dụng giếng cát. Hiện tượng ma sát âm gây ra hiệu ứng treo của đất xung quanh
giếng cát làm cản trở độ lún và cản trở quá trình làm tăng khả năng chịu tải của đất nền
xung quanh giếng cát.
 Như vậy tác dụng chính của lưc ma sát âm là làm tăng lực nén dọc trục cọc, làm tăng
độ lún của cọc, ngoài ra do lớp đất đắp bị lún tạo ra khe hở giữa đài cọc và lớp đất bên dưới
đài có thể làm thay đổi moment uốn tác dụng lên đài cọc. Lực mà sát âm làm hạn chế quá
trình quá trình cố kết thoát nước của nền đất yếu khi có gia tải trước và dùng giếng cát, cản
trở quá trình làm tăng khà năng chịu tải của đất nền xung quanh giếng cát.
5.

Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hường của ma sát âm theo quy phạm nước ta

a.

Theo tiêu chuẩn thiết kế móng cọc theo TCXD 205-1998:


Sự cố kết chưa kết thúc của trầm tích hiện đại và trầm tích kiến tạo;



Sự tăng độ chặt của đất dưới tác dụng của động lực;



Sự lún ướt của đất khi bị ngập nước;



Mực nước ngầm hạ thấp làm cho ứng suất có hiệu trong đất tăng lên, dẫn đến
tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất;



Nền công trình được nâng cao với chiều dày lớn hơn 1m trên đất yếu;



Phụ tải trên nền với tải trọng lớn từ 2T/m2 trở lên;



Sự giảm thể tích đất do chất hữu cơ trong đất bị phân hủy…

b.

Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272:


Ở những nơi cọc nằm dưới lớp đất sét, bùn hoặc than bùn;
17


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN



Ở những nơi đất đắp mới được đắp lên bề mặt;



Khi mực nước ngầm bị hạ đáng kể.

 Tải trọng kéo xuống dưới phải được xem như là tải trọng khi sức kháng đỡ và độ lún
của móng được khảo sát.
 Có thể tính tính toán tải trọng kéo xuống như trình bày trong điều 10.7.33(tính toán
sức kháng bên của cọc) với hướng của lực ma sát bề mặt đảo lại. Tải trọng kéo xuống tính
toán phải được cộng thêm vào tải trọng tải thẳng đứng tính toán áp dụng cho móng sâu khi
đánh giá khả năng chịu tải theo trạng thái giới hạn cường độ.
 Phải cộng tải trọng kéo xuống vào tảo trọng thẳng đứng dùng cho các móng sâu khi

đánh giá độ lún ở trạng thái giới hạn sử dụng.
II.

Cơ sở lý thuyết và công thức tính toán.
1.

Theo Joseph E.Bolwes (Foundation analysis and design)
Ông cho rằng để lực ma sát âm phát triển một cách đáng kể thì một phần của cọc

phải được cố định chống lại chuyển vị đứng, như mũi cọc được tựa trên lớp đá, đất cứng
hoặc được ngàm vào trong lớp cát chặt. Nếu toàn bộ cọc đều di chuyển xuống cùng với ảnh
hưởng của quá trình cố kết, sẽ không xảy ra hiện tượng ma sát âm.
a.

Đối với cọc đơn, ma sát âm có thể được xác định qua các trường hợp cụ thể sau:

Hình I.1: Các trường hợp xuất hiện ma sát âm
18


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

TH1: Cọc được đóng qua lớp đất đắp cố kết có tính dính ở bên trên, bên dưới là lớp
đất cát rời. (hình a)
 Lực ma sát âm:

 Trong đó:


P =

α . p . q. K. dz

α’ : hệ số ảnh hưởng áp lực ngang (q.K) tới sức chống cắt theo chu vi cọc, α’= tgδ
(δ=0.5-0.9φ)



p’ : chu vi cọc (m)



K : hệ số áp lực ngang, K=1-sin φ



q : ứng suất hữu hiệu tại độ sâu z, q = q + γ . z (kPa)



qo : áp lực phụ tải (do lớp đất đắp) (kPa)

TH2: Cọc đóng qua lớp đất sét cố kết nằm bên dưới lớp đất đắp là đất rời. (hình b)
 Lực ma sát âm:
P = ∫ α . p . q. K. dz

(1)

 Bên dưới điểm trung hòa (nếu có), lực ma sát dương sẽ phát triển đến mũi cọc.
 Lực ma sát dương:

 Trong đó:

P = ∫ α . p . q. K. dz + P

(2)



Pnp : giá trị sức kháng bề mặt dương tại mũi cọc (kN)



L1: độ dài đoạn cọc chịu ma sát âm, từ đáy lớp đất đắp đến điểm trung hòa (m)



L: chiều dài đoạn cọc tính toán trong vùng chịu lực (bỏ qua lớp đất đắp), thường
không phải là chiều dài cọc Lp (m)

19


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Hình II.2: Vị trí mặt phẳng trung hòa.

 Nếu đất phân thành nhiều tầng, cần thiết phải điều chỉnh các cận tích phân trên từng
tầng đất để tính toán lực ma sát âm.
 Nếu ta chọn α = α , và đối với cọc ma sát Pnp= 0, cân bằng 2 biểu thức (1) và (2)

sau khi lấy tích phân, ta được:
α .p . q .L +

γ .L
2

. K = α . p . q (L − L ). K + α . p . γ . (L − L ).

 Trong đó, L1 là khoảng cách tới điểm trung hòa:

 Nếu qo = 0 thì:

L =

L L q
+
L 2 γ
L =

L

−

K
2

2q
γ

√2

 Những nổ lực gần đây nhất để chính xác hóa vị trí của mặt trung hòa và tìm ra công
thức định lượng của lực ma sát âm là nghiên cứu của Matyas và Santamarina (1994). Tuy
20


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

nhiên công trình của họ đã không được công nhận bởi có quá nhiều giả thiết, dự đoán trong
quan điểm tính toán. Nhưng từ công trình của họ, điểm trung hòa thường xuất hiện trong
khoảng L/2 – L/3 tính từ mũi cọc trở lên. Điểm L/3 dường như được áp dụng đặc biệt khi
mũi cọc chịu hầu hết tải thiết kế.
b.

Khi cọc làm việc trong nhóm, lực ma sát âm có thể tác dụng một cách hiệu quả trên

chi vi nhóm cọc hơn là từng cọc đơn. Có 2 trường hợp ứng suất cần thiết phải khảo sát:
 Ma sát âm trên nhóm cọc bằng tổng các lực ma sát âm ở từng cọc riêng lẽ:
Q = ƩP

(4)

 Ma sát âm trong nhóm cọc dựa trên ứng suất chống cắt và trọng lượng của nhóm
cọc:

 Với

Q = f . L . p + γ. L . A

(5)



γ : trọng lượng riêng của đất xung quanh cọc tới độ sâu Lf .



A : diện tích nhóm cọc trong chu vi p (A=L.B).



f = α . q. K : ma sát hữu hiệu trên chu vi nhóm cọc.



p : chu vi nhóm cọc.

 Giá trị max của biểu thức (4) và (5) nên dùng để tính toán, dự đoán ma sát âm có thể
sinh ra.
2.

Mô hình tính toán ma sát âm bằng phần mềm PTHH Plaxis
a.

Tổng quan

 Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp phổ biến nhất trong khoa học kỹ
thuật. Nó đã được ứng dụng rất thành công vào giải quyết nhiều vấn đề trong nhiều lĩnh
vực khác nhau. Sự phát triễn của phương pháp PTHH trong lĩnh vực xây dựng đã tạo ra
nhiều bước tiến đáng kể: giải quyết những bài toán giải tích mà những phương pháp giải
tích thông thường không thể giải được.
 Plaxis là một phần mềm phần tử hữu hạn tính toán địa kỹ thuật với nhiều tính năng
vượt trội như:
 Mô phỏng sự làm việc chung của đất và kết cấu móng qua hệ thống lưới phần tử hữu
hạn và các phần tử tiếp xúc giúp cho việc mô phỏng tương giác giữa đất và cọc gần với làm
việc thực tế hơn. Xét đến quan hệ giữa lực và chuyển vị trong bài toán chuyển vị nút từ đó
tính toán các thông số nội lực các phần tử thành phần.
21


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Mô hình tính toán theo quá trình thi công: mỗi giai đoạn thi công ứng xử đất và cọc
có nhiều điểm khác biệt so với thiết kế ban đầu nên có thể xãy ra những tác động đến công
trình dang thi công cũng như công trình lân cận tính năng này giúp người thiết kế đánh giá
được tính hợp lý phương pháp thi công và hoàn thiện hơn bước thiết kế nền móng.
 Tính toán bài toán cố kết thấm theo thời gian dựa trên các lý thuyết cố kết thấm
phần mềm giải bài toán cố kết thấm và lún cố kết với các thông số đất nền do người dùng
nhập vào và các thông số ứng suất biến dạng từ các bước tính toán phần tử hữu hạn ở các
bước trên. Nhờ đó ta xét được những ảnh hưởng của quá trình cố kết tác động đến công
trình.
 Xét đến những ảnh hưởng của việc tăng giảm mực nước ngầm.
 Nhận xét: với các tính năng trên Plaxis là một phần mềm rất phù hợp giải quyết bài

toán địa kỹ thuật nói chung và bài toán thiết kế móng cọc nói riêng. Qua các bước tính toán
theo tiến độ thi công cũng như tính toán cố kết thấm ta xét được tất cả các ảnh hưởng tác
động lên cọc, chuyển vị tương đối giữa cọc và đất, các ứng suất phát sinh trong cọc theo
thời gian từ đó đưa ra phương án thiết kế khả thi nhất.
b.

Mô hình tính toán đất nền.

 Đất nền được mô hình ứng xử như một vật liệu đàn hồi tuyến tính và tuyệt đối dẻo
(linear elastic –perfect plastic material) và phương trình mặt dẻo của nó được định nghĩa
theo tiêu chuẩn của Mohr Coulomb.
 Đây là một mô hình tính toán đất nền được ứng dụng rỗng rãi trong thực tế với bộ
thông số được xác định từ các thí nghiệm địa chất.
 Ứng xử thoát nước (long-term) và không thoát nước của đất (short-term)
 Xem xét sự phát triễn ma sát âm trong cọc thông qua quá trình cố kết của đất do đó
việc tính toán ứng xử của đất phải là một quá trình dài hạn (ứng xử thoát nước).
 Trong phần mềm Plaxis hai ứng xử trên có thể được mô hình theo 2 trạng thái tính
toán Drained (single analysis) và Undrained (double analysis). Ta sử dụng ứng sử dụng ứng
sử Undrained cho tính toán các lớp đất sét, đối với các lớp cát sử dụng ứng xử Drained vì
cát thoát nước nhanh sau khi chất tải.
 Các thông số của mô hình Mohr Coulomb: được xác định dựa trên phương pháp
phân tích ứng suất hữu hiệu (thông số của chính bản thân khung hạt khi nước đã thoát hoàn
toàn do cố kết).
22


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

 Thông số sức kháng cắt hữu hiệu của đất: lực dính c’, góc ma sát ’ đặc trưng cho
sức chống cắt và góc ma sát của chính khung hạt đất. Hai thông số này xác định từ thí
nghiệm nén ba trục (CU,CD) tuy nhiên trong giới hạn đề tài không có đầy đủ các thông số
từ những thí nghiệm trên nên chỉ dùng các số liệu từ thí nghiệm cắt trực tiếp.
 Thông số về độ cứng E’ xác định từ thí nghiêm nén 3 trục CD tuy nhiên thí nghiệm
CD hầu như không được thực hiên vì phức tạp và tốn thời gian do đó giá trị độ cứng E’ xác
định thông qua thí nghiệm UU hay thi nghiệm nén cố kết.


Xác định E’ từ thí nghiệm UU

Hình II.3: Biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng
Từ đồ thị xác định được Eu50. Suy ra E’ theo công thức
G



E (1  ' )
Eu
E'

, u  0.5  E '  u
1.5
2(1   u ) 2(1   ' )

’ hệ số Poisson do không có thí nghiệm xác định hệ số trên nên ta lấy theo công
thức kinh nghiệm:
’=0.25+0.00225PI , PI là chỉ số dẻo.



Xác định modun đàn hồi E’oed từ thì nghiệm nén cố kết: cũng dựa trên đồ thị như
hình trên xác định E’oed.



Công thức tương quan giữa E’oed và E’:

 Xác định hệ số thấm kx,ky từ thí nghiệm nén cố kết thông qua biểu đồ chuyển vị của
mẫu theo thời gian.

23


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

Hình II.4: Biểu đồ phát triển độ lún cố kết theo thời gian -lg(t)


Từ đồ thị xác định hệ số cố kết cv



a
e e
Từ đó suy ra hệ số thấm k theo công thức: k  C v   n ( v ); av  2 1
1  eo
 2 1

c.

Các thông số về cọc.
 Chọn cọc là phần tử plate với các thông số độ cứng chống uốn EI, và kéo nén EA

cho bề rộng 1m.

 Do đó giá trị thông số của cọc nhập vào phần mêm Plaxis 2D là giá trị EI và EA
tương đương xác định như sau:


Đối với cọc ép tiết diện hình vuông cạnh D: giá trị EI, EA xác định theo moment
D4
Lmax  htd3
D4
quán tính tương đương I td 

 htd  3
12
12
Lmax

Lmax: khoảng cách lớn nhất giữa 2 cọc, từ đó tính EA và EI cho bề rộng 1m
24


BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: ThS. NGUYỄN QUỐC TUYẾN

htd
Lmax


Đối với cọc nhồi tiết diện hình tròn đường kính D.
4
Lmax  htd3 D
3D 4
, từ đó tính EA và EI cho bề rộng 1m
I td 

 htd  3
12
64
16 Lmax

 Khối lượng trên một m dài: w=(concrete-soil)xhtd
d.

Để mô hình chính xác chuyển vị cọc và đất ta sử dụng phần tử tiếp xúc với chức năng

chia nhỏ lưới phần tử tại vị trí tiếp xúc giữa cọc và đất vì chuyển vị dọc trục cọc nhỏ trong
khi chuyển vị đất lớn nếu không có phần tử này các nút có cùng chuyển vị kết quả nội lực sẽ
không chính xác.

III. Ứng dụng lý thuyết tính toán vào thực tế địa chất quận 7.
1.

Phương pháp đại số.

Ứng dụng lý thuyết của Bolwes tính toán lực ma sát âm tác dụng lên cọc dài 22m,
d=0.3m, với địa chất thực tế quận 7, mặt cắt:

25