Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý nền đất cho đập bãi thải xỉ công trình nhiệt điện mông dương 2 tỉnh quảng ninh

B GIO D C V O T O
TR

B NễNG NGHI P V PTNT
NG

I H C THU L I

INH V N THI

Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý nền cho Đập bãi thải xỉ Công trình
Nhiệt điện Mông Dương 2 Tỉnh Quảng Ninh

LU N V N TH C S

H N i 2016


B GIO D C V O T O

B NễNG NGHI P V PTNT

TR

NG

I H C THU L I

INH V N THI

Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xử lý nền cho Đập bãi thải xỉ Công trình

Nhiệt điện Mông Dương 2 Tỉnh Quảng Ninh
Chuyờn ngnh: Cụng trỡnh th y l i
Mó s : 128605840047

LU N V N TH C S
Ng

ih

ng d n khoa h c:

PGS.TS Nguy n C nh Thỏi

H N i 2016


L IC M

N

Tác gi xin chân thành bi t n sâu s c đ n PGS.TS. Nguy n C nh Thái,
ng

i đã tr c ti p h

ng d n và v ch ra nh ng đ nh h

ng cho tác gi trong

su t trình làm lu n v n.

Tác gi c ng xin c m n Nhà tr
h c Th y L i, Phòng đào t o

ng, các th y cô giáo trong Tr

i h c và sau

ng

i

i h c v s giúp đ trong th i

gian tác gi h c t p và nghiên c u.
Tác gi c ng xin c m n Ban lãnh đ o công ty cùng toàn th anh em đ ng
nghi p đã giúp đ tác gi trong su t quá trình làm lu n v n.
Cu i cùng tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n cha m , các ch em
trong gia đình, v và con gái đã đ ng viên, t o đi u ki n cho tác gi hoàn
thành quá trình h c t p và vi t lu n v n.
Hà N i, ngày tháng

n m 2016.

Tác gi

inh V n Thái

Lu n v n Th c s

B N CAM K T
Tên đ tài lu n v n: “ Nghiên c u gi i pháp x lý n n cho
Công trình Nhi t đi n Mông D

p bãi x -

ng 2 – T nh Qu ng Ninh ”

Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tôi hoàn toàn là do tôi làm. Nh ng
k t qu nghiên c u không sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác. N u
vi ph m tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t
nào c a Nhà tr

ng.
H c viên

inh V n Thái

Lu n v n Th c s


M CL C
M đ u
1. Tính c p thi t c a đ tài…………………………………………….……1
2. M c đích c a đ tài………………………………………………………1
3. Cách ti p c n và ph
3.1.

H

ng ti p c n………………………………………...………….2

3.2.

Ph

ng pháp nghiên c u……………………………………….2

4. K t qu đ t đ
Ch

ng pháp nghiên c u………….………….…....2

c………………………………………………..…….…3

ng 1: T ng quan
1.1.

Gi i thi u v bãi th i x nhà máy Nhi t đi n……………………4

1.2.

Khái ni m n n đ t y u……………………………………….…...…7

1.3.

Các gi i pháp x lý n n đ t y u……………………………..……..7

1.3.1. Các bi n pháp x lý v k t c u công trình………………….……….8
1.3.2. Các bi n pháp x lý v móng………………………………..……….9

1.3.3. Các bi n pháp x lý n n…………………………………………..…..9
Ch

ng 2: C s lý thuy t

2.1.

Lý thuy t n đ nh mái d c…………………………………………………17
2.1.1. Lý thuy t cân b ng gi i h n……………………………………….17
2.1.2. Ph

2.2.

ng pháp phân tích gi i h n………………………………….19

Lý thuy t ng su t, bi n d ng và đ lún c a n n đ t…………….……20
2.2.1. ng su t trong đ t…………………………………………..……….22
2.2.2. Bi n d ng và đ lún c a n n đ t…………………….……………24
2.2.3. Quan h

ng su t, bi n d ng……………………………………….25

2.2.4. C s lý thuy t c k t th m………………………………….……..29

Lu n v n Th c s


2.3.

Gi i pháp gia c n n đ t y u b ng c c xi m ng đ t

2.4.1. Gi i thi u chung………………………………….………………….36
2.4.2. Các ki u b trí c c xi m ng đ t…………………………………..36
2.4.3. Các ph

ng pháp tính toán thi t k ………….……….……..….37

2.4.

Ph n m m s d ng…………………………………………………………..38

Ch

ng III: Tính toán x lý n n đ t y u cho

Nhi t đi n Mông D

p bãi th i x - Công trình

ng 2 – T nh Qu ng Ninh

3.1. Gi i thi u chung v công trình…………………………...……47
3.1.1. V trí công trình………………………………………...………47
c đi m đ a hình, đ a ch t công trình……………………50

3.1.2.

3.1.3. i u ki n khí t

ng, th y h i v n……………………………53

3.2. L a ch n gi i pháp x lý n n t i u……………….…………54
3.2.1. Gi i pháp thay n n……………………………….……………54
3.2.2. Ph

ng pháp c h c…………………………………..………55

3.2.3. Các gi i pháp khác……………………………………………55
3.3. Tinh toán x lý n n cho ph

ng án ch n………….……..…56

3.3.1. Gi i pháp c c xi m ng đ t……………………………………56
3.3.2. Tính toán n đ nh………………………………………………66
3.3.3. Tính toán lún, ng su t bi n d ng………………………….68
K t lu n, ki n ngh
1. Nh ng k t qu đ t đ

c……………………………………......71

2. Nh ng v n đ còn t n t i………………………………..…….71
3. H

Lu n v n Th c s

ng nghiên c u ti p theo c a lu n v n………………....71


DANH M C HÌNH NH VÀ B NG BI U
HÌnh 1.1: Hình nh v đ p bãi x đêm 26/7/2015 c a Công ty Than t i
ph ng Mông D ng t nh Qu ng Ninh;

HÌnh 1.2: Hình nh l bùn đ
Tây Nguyên gây thi t h i l n v ng
s n, nh h ng đ n môi tr ng nghiêm tr ng.

i và t i

Hình 1.3. S c v đ p bùn đ
Brazil gây h u qu nghiêm tr ng v ng
và tài s n, đ c bi t là v n đ môi tr ng b ô nhi m.
Hình 1.4. S c v đ p

m t Bang c a M ngày 30/12/2008

Hình 2.1. Xác đ nh mômen ch ng tr

t, gây tr

t v i m t tr

t tr tròn.

Hình 2.2. Xác đ nh góc ma sát và l c dính huy đ ng.
Hình 2.3.: Quan hê ng suât – bi n d ng (đàn - d o)
Hình 2.4 :

ng bao c c h n

Hình 2.5: Lý thuy t phá ho i Mohr – Coulomb
Hình 2.6: Mô hình thí nghi m và S đ tính toán c k t th m trong
tr ng h p bài toán c k t th m 1 chi u

Hình 2.7: Hình th c b trí tr trùng nhau theo kh i
Hình 2.8: Các ki u b trí tr tr n

t trên m t đ t

Hình 2.9: S đ phá ho i c a đ t dính gia c b ng c c xi m ng-đ t
Hình 2.10: Phá ho i kh i
Hình 2.11: Phá ho i c t c c b
Hình 2.12: S đ tính toán bi n d ng
Hình 3.1: V trí công trình
Hình 3.2: V trí công trình ( ch p t Google earth)
Hình 3.3: T ng m t b ng công trình
Hình 3.4: M t c t đ a ch t

Lu n v n Th c s

i


Hình 3.4: M t c t đ a ch t
Hình 3.5: Gi i pháp đào bóc b toàn b l p y u
Hình 3.6: Gi i pháp b trí c c xi m ng đ t d ng hoa mai
Hình 3.7: Mô hình tính toán
Hình 3.8: K t qu chuy n `v th ng đ ng sau khi đ p xong đ t 1
Hình 3.9: K t qu chuy n v ngang sau khi đ p xong đ t 1
HÌnh 3.10. K t qu tính toán chuy n v th ng đ ng sau khi đ p xong đ t 2
Hình 3.11: K t qu tính toán chuy n v ngang sau khi đ p xong đ t 2
Hình 3.12: K t qu tính toán chuy n v th ng đ ng sau khi đ p x than
Hình 3.13: K t qu tính toán chuy n v th ng đ ng sau khi đ p xong xi than
Hình 3.14: Chuy n v c a kh i tr

t khi đ p xong đ t 1,

h s an toàn Msf = 1.62
Hình 3.15: Chuy n v c a kh i tr

t khi đ p xong đ t 2,

h s an toàn Msf = 1.40
Hình 3.16: Chuy n v c a kh i tr

t khi đ p xong x than,

h s an toàn Msf = 1.41
Hình 3.17: Gi i pháp b trí c c xi m ng đ t d ng t

ng

Hình 3.18: Mô hình tính toán
Hình 3.19 : K t qu chuy n v th ng đ ng sau khi đ p xong đ t 1
Hình 3.20: K t qu chuy n v ngang sau khi đ p xong đ t 1
Hình 3.21. Chuy n v c a kh i tr

t khi đ p xong đ t 1,

h s an toàn Msf = 1.62
Hình 3.22: K t qu tính toán chuy n v th ng đ ng sau khi đ p xong đ t 2
Hình 3.23: K t qu tính toán chuy n v ngang sau khi đ p xong đ t 2
Hình 3.24: Chuy n v c a kh i tr
h s Msf = 1.37

Lu n v n Th c s

t khi đ p xong đ t 1,


Hình 3.25: K t qu tính toán chuy n v th ng đ ng sau khi đ p x than
Hình 3.26: K t qu tính toán chuy n v ngang sau khi đ p x than
Hình 3.27: Chuy n v c a kh i tr

t khi đ p x than,

h s an toàn Msf = 1.38
B ng 3.1: M c n

c đ nh tri u l n nh t n m và mùa l tr m C a Ông

B ng 3.2: M c n

c chân tri u th p nh t n m và mùa l tr m C a Ông

B ng 3.3: Ch tiêu c lý c a n n và v t li u đ p đ p
B ng 3.4: Ch tiêu c lý c a c c đ t xi m ng
B ng 3.5: Ch tiêu c lý t

ng đ

ng c a kh i h n h p

B ng 3.6: Ch tiêu c lý c a các l p đ t đá

B ng 3.7: B ng so sánh l a ch n ph

Lu n v n Th c s

ng án t i u


1

M đ u
1. Tính c p thi t c a đ tài
Hi n nay, cùng v i s phát tri n c a Th y đi n, các ngành n ng l ng
đi n khác c ng ngày càng phát tri n và ngày càng chi m t tr ng l n h n
trong c c u ngu n đi n. Quy ho ch phát tri n đi n l c qu c gia m i nh t cho
giai đo n 2010-2020 có xét đ n n m 2030 (g i t t là T ng s đ - TS VII) đã
đ c Th t ng Chính ph phê duy t theo quy t đ nh s 1208/Q -TTg ngày
21/07/2011. TS VII nh n m nh đ n vi c đ m b o n ng l ng đi n, nâng cao
hi u qu cung c p đi n, phát tri n các ngu n n ng l ng tái t o và m r ng t
do c a th tr ng. Theo TS VII, t tr ng ngu n nhi t đi n bao g m nhi t
đi n than và khí s t ng nhanh t 16,5% lên 48% t ng công su t h th ng vào
n m 2020.
Các d án Nhi t đi n đã và đang xây d ng trên kh p c n c nh : V nh
Tân 1,2,3; Duyên H i 1,2,3; Sông H u 1,2; Mông D ng 1,2; Dung Qu t;
M o Khê; Nghi S n 1,2; Long Phú, V ng Áng 1,2,3,..Nhi t đi n phát tri n
kèm theo đó là các v n đ v môi tr ng phát sinh. Than x th i thu c lo i
ch t th i đ c h i vì v y s làm vi c an toàn c a các đ p ch a x có ý ngh a vô
cùng to l n đ n v n đ môi tr ng. Do đó, các v n đ liên quan đ n n đ nh,
lún, ng su t bi n d ng c a đ p bãi x nh h ng tr c ti p đ n s làm vi c
bình th ng c a đ p, đ c bi t là đ p xây d ng trên vùng đ t y u ngày càng
đ c quan tâm đúng m c.

2. M c đích c a đ tài
M c đích đ tài là làm c s khoa h c đ l a ch n gi i pháp k thu t t i
u trong công tác thi t k x lý n n đ t y u. Áp d ng th c t cho vi c xây
d ng các đ p bãi x c a các nhà máy nhi t đi n trên n n đ t y u, đ m b o yêu
c u kinh t - k thu t. Qua đó:
- Xác đ nh ph
n n;

Lu n v n Th c s

ng án b trí h p lý khi dùng c c xim ng - đ t đ gia c


2

- Tìm đ c đ
kinh t ;

c ph

ng pháp tính toán gia c n n đ t y u thích h p và

- Nghiên c u, phân tích ph
đ t
3. Cách ti p c n và ph
3.1. H

ng pháp đánh giá ch t l

ng c c xim ng -

ng pháp nghiên c u

ng ti p c n

Ti p c n các c s khoa h c, các công trình th c t đã và đang thi t k ,
thi công, các tài li u đo đ c làm c s cho vi c tính toán.
Trên c s các tài li u kh o sát v đ a hình, đ a ch t, th y h i v n…ti n
hành đ a ra các gi i pháp công trình ch đ o, phân tích so sánh l a ch n gi i
pháp t i u, đ m b o công trình an toàn và kinh t .
a.

Ti p c n trên c s đánh giá nhu c u:

Nhu c u x lý n n đ đ m b o n đ nh t ng th ( n đ nh mái) các công
trình nói chung và công trình Thu l i nói riêng trên n n đ t y u là r t l n.
Vi c nghiên c u ng d ng công ngh m i nh m gi i quy t v n đ trên và
kh c ph c đ c nh c đi m c a các ph ng pháp c là r t c n thi t.
b.

Ti p c n trên c s đ m b o các tiêu chu n hi n hành:

- Các tiêu chu n v thi t k công trình trên n n đ t y u;
- Các tiêu chu n v

ng su t, bi n d ng...

- Tiêu chu n v v t li u.
c.

Ti p c n v i th c ti n công trình:

Các công trình đ p ch n trên n n đ t y u ng d ng c c xim ng - đ t đ
x lý n n hi n nay khá nhi u, vi c tính toán n n công trình là không th thi u
trong quá trình tính toán thi t k .
3.2 Ph

ng pháp nghiên c u

Ph ng pháp đánh giá ch t l ng c c hi n nay ch y u là l y c c đã thi
công ngoài hi n tr ng v thí nghi m trong phòng, nh ng vi c khoan l y

Lu n v n Th c s


3

m u, v n chuy n đôi khi làm nh h
xác
Ph

ng đ n m u làm k t qu không chính

ng pháp thu th p thông tin:
+ Thu th p t các đ tài, D án liên quan đ n x lý n n đ t y u.
+

i u tra, kh o sát, t ng h p s li u, thu th p tài li u th c t , tài li u

tham kh o, phân tích, x lý s li u;

+ Thu th p t m ng Internet và các ngu n khác.
- Ph ng pháp chuyên gia: Tranh th ý ki n và ki n th c c a các chuyên
gia trong các l nh v c.
- Ph ng pháp nghiên c u trên mô hình toán: S d ng các ph n m m
tính toán hi n đ i đ mô ph ng bài toán nghiên c u.
4. K t qu đ t đ

c

Xác đ nh đ c các gi i pháp thi t k t ng ng v i các đi u ki n c th .
K t qu nghiên c u làm c s đ đánh giá hi u qu c a gi i pháp nghiên c u
và làm c s đ đ a ra các bi m pháp ti p theo đ đ t đ c các yêu c u k
thu t công trình.

Lu n v n Th c s


4

Ch

ng 1: T ng quan
Gi i thi u v

1.1

p bãi th i x c a nhà máy Nhi t đi n

p th i x là h ng m c không th thi u c a Nhà máy Nhi t đi n than.
p có nhi m v ch a x th i trong su t quá trình v n hành c a Nhà máy và

đóng bãi ( đóng vai trò nh kho ch a ch t th i) khi nhà máy ng ng ho t đ ng.
p th ng có k t c u là đ p v t li u đ a ph
lòng bãi ho c khai thác v t li u t i ch .

ng, t n d ng đ t đá đào

Nhi t đi n than th ng đ c xây d ng vùng đ ng b ng, giáp bi n và
c a sông đ thu n ti n cho vi c xây d ng các c ng than, h th ng l y và th i
n c làm mát…V trí đ p th i x th ng đ c b trí sao cho thu n ti n trong
vi c th i x và là n i có đ a hình, đ a ch t thu n l i. Trong nhi u tr ng h p
b t kh kháng, đ p ph i đi qua khu v c n n đ t y u thì vi c tính toán x lý
n n có ý ngh a đ c bi t quan tr ng đ n s an toàn c a đ p.
X th i là m t lo i ch t th i đ c h i, do v y v n đ môi tr ng trong thi t
k bãi th i x đ c bi t quan tr ng. Vi c n c th i ra ngoài môi tr ng do th m
hay v đ p s đem l i h u qu vô cùng to l n đ i v i môi tr ng s ng xung
quanh. Vì v y, v n đ thi t k , thi công đ p đ m b o các yêu c u k thu t
ngày càng đ c quan tâm đúng m c.
D i đây là m t s hình nh v s c đ p ch a x ho c các ch t đ c h i
khác gây thi t h i l n v kinh t và các v n đ v môi tr ng.
•
-

Vi t Nam,
p bãi x c a công ty Than ph ng Mông D ng, t nh Qu ng Ninh
b v tháng 7/2015 vùi l p hàng tr m h dân và nh h ng nghiêm
tr ng đ n môi tr ng. (Hình 1.1).

Lu n v n Th c s

5

HÌnh 1.1: Hình nh v đ p bãi x đêm 26/7/2015 c a Công ty Than t i
ph ng Mông D ng t nh Qu ng Ninh
p chính b v vùi l p hàng tr m h dân và n
tr ng gây ô nhi m môi tr ng nghiêm tr ng.

c th i x đ c h i ra môi

Nguyên nhân d n đ n s c v đ p này là do m a liên t c trong nhi u ngày
v i l u l ng l n (k l c trong vòng 40 n m qua) v t quá công su t b m
c a h th ng b m x lý n c d n đ n n c tràn qua đ nh đ p gây v đ p.
- L bùn đ

Tây nguyên.

HÌnh 1.2: Hình nh l bùn đ
Tây Nguyên gây thi t h i l n v ng
t i s n, nh h ng đ n môi tr ng nghiêm tr ng.
Nguyên nhân d n đ n s c này là do m a l v i c
trong nhi u ngày, n c tràn qua đ nh đ p gây v đ p.
• Trên th gi i,

Lu n v n Th c s

i và

ng đ cao x y ra

6

S c v đê, đ p ch a x than hay các ch t đ c h i c ng đã x y ra nhi u v i
các m c đ nghi m tr ng khác nhau.
-

S c v đ p bùn đ
Brazil ngày 4/10/2010 gây th m h i môi tr
t i t nh t Châu Âu trong vòng 30 n m qua.

ng

Hình 1.3. S c v đ p bùn đ
Brazil gây h u qu nghiêm tr ng v
ng i và tài s n, đ c bi t là v n đ môi tr ng b ô nhi m.
- M t s c khác v đ p khác di n ra ngày 30/12/2008, g n nhà máy
Tennessee Valley Authrity Kingston (M ) gây thi t h i l n v con
ng i, tài s n và môi tr ng.

Hình 1.4. S c v m t con đ p khác gân nhà máy Tennessee Valley
Authrity Kingston (M ).
Nh v y, v i tính ch t đ c bi t quan tr ng này, nên t t c các b c t kh o
sát, thi t k và thi công v n hành đ u ph i đ c th c hi n nghiêm túc, có s

Lu n v n Th c s


7

giám sát ch t ch , s quan tâm đúng m c c a xã h i tr

th x y ra s c .
1.2

c nh ng nguy c có

Khái ni m v n n đ t y u

t y u là đ t có kh n ng ch u t i nh (kho ng 0,5-1,0 daN/cm2) có tính
nén lún l n, h u nh bão hòa n c, có h s r ng l n (e>1), mô đun bi n
d ng th p (th ng E 0 =50 daN/cm2), l c ch ng c t nh …N u không có bi n
pháp x lý đúng đ n thì vi c xây d ng công trình trên n n đ t y u này s r t
khó kh n ho c không s d ng đ c.
X lý n n đ t y u nh m m c đích làm t ng s c ch u t i c a n n đ t, c i
thi n m t s tính ch t c lý c a n n đ t y u nh : Gi m h s r ng, gi m tính
nén lún, t ng đ ch t, t ng tr s modun bi n d ng, t ng c ng đ ch ng c t
c a đ t... i v i công trình th y l i, vi c x lý n n đ t y u còn làm gi m tính
th m c a đ t, đ m b o n đ nh cho kh i đ t đ p.
Các v n đ khi xây d ng công trình trên n n đ t y u
N n móng c a các công trình xây d ng nhà , đ ng sá, đê đi u, đ p
ch n n c và m t s công trình khác trên n n đ t y u th ng đ t ra hàng lo t
các v n đ ph i gi i quy t nh s c ch u t i c a n n th p, đ lún l n và đ n
đ nh c a c di n tích l n do n n đ t ch u s c ép l n.
Vi t Nam đ c bi t đ n là n i có nhi u đ t y u, đ c bi t l u v c sông
H ng và sông Mê Kông. Nhi u thành ph và th tr n quan tr ng đ c hình
thành và phát tri n trên n n đ t y u v i nh ng đi u ki n h t s c ph c t p c a
đ t n n, d c theo các dòng sông và b bi n. Th c t này đã đòi h i ph i hình
thành và phát tri n các công ngh thích h p và tiên ti n đ x lý n n đ t y u.
1.3

Các ph

ng pháp x lý n n đ t y u

Các ph ng pháp x lý n n đ t y u g m nhi u lo i, c n c vào đi u ki n
đ a ch t, nguyên nhân và đòi h i v i công ngh kh c ph c. K thu t c i t o
n n đ t y u thu c l nh v c đ a k thu t, nh m đ a ra các c s lý thuy t và
ph ng pháp th c t đ c i thi n kh n ng ch u t i c a đ t sao cho phù h p
v i yêu c u c a t ng lo i công trình khác nhau.

Lu n v n Th c s


8

V i các đ c đi m c a đ t y u nh trên, mu n đ t móng công trình xây
d ng trên n n đ t này thì ph i có các bi n pháp k thu t đ c i t o tính n ng
ch u l c c a nó. N n đ t sau khi x lý g i là n n nhân t o.
Vi c x
ki n nh :
th mà ng
x lý c th

lý khi xây d ng công trình trên n n đ t y u ph thu c vào đi u
c đi m công trình, đ c đi m c a n n đ t... V i t ng đi u ki n c
i thi t k đ a ra các bi n pháp x lý h p lý. Có nhi u bi n pháp
khi g p n n đ t y u nh :

- Các bi n pháp x lý v k t c u công trình
- Các bi n pháp x lý v móng
- Các bi n pháp x lý n n

1.3.1 Các bi n pháp x lý v k t c u công trình
K t c u công trình có th b phá h ng c c b ho c hoàn toàn do các đi u
ki n bi n d ng không th a mãn: Lún ho c lún l ch quá l n do n n đ t y u,
s c ch u t i bé.
Các bi n pháp v k t c u công trình nh m gi m áp l c tác d ng lên m t
n n ho c làm t ng kh n ng ch u l c c a k t c u công trình. Ng i ta th ng
dùng các bi n pháp sau:
Dùng v t li u nh và k t c u nh , thanh m nh, nh ng ph i đ m b o kh
n ng ch u l c c a công trình nh m m c đích làm gi m tr ng l ng b n thân
công trình, t c là gi m đ c t nh t i tác d ng lên móng.
Làm t ng s linh ho t c a k t c u công trình k c móng b ng cách dùng
k t c u t nh đ nh ho c phân c t các b ph n c a công trình b ng các khe lún
đ kh đ c ng su t ph phát sinh trong k t c u khi x y ra lún l ch ho c lún
không đ u.
Làm t ng kh n ng ch u l c cho k t c u công trình đ đ s c ch u các ng
l c sinh ra do lún l ch và lún không đ u b ng các đai bê tông c t thép đ t ng
kh n ng ch u ng su t kéo khi ch u u n, đ ng th i có th gia c t i các v trí
d đoán xu t hi n ng su t c c b l n.

Lu n v n Th c s


9

1.3.2 Các bi n pháp x lý v móng
Khi xây d ng công trình trên n n đ t y u, ta có th s d ng m t s
ph ng pháp x lý v móng th ng dùng nh :
Thay đ i chi u sâu chôn móng nh m gi i quy t s lún và kh n ng ch u
t i c a n n; Khi t ng chi u sâu chôn móng s làm t ng tr s s c ch u t i c a
n n đ ng th i làm gi m ng su t gây lún cho móng nên gi m đ c đ lún c a

móng; ng th i t ng đ sâu chôn móng, có th đ t móng xu ng các t ng đ t
phía d i ch t h n, n đ nh h n. Tuy nhiên vi c t ng chi u sâu chôn móng
ph i cân nh c gi a 2 y u t kinh t và k thu t.
Thay đ i kích th c và hình dáng móng s có tác d ng thay đ i tr c ti p
áp l c tác d ng lên m t n n, và do đó c ng c i thi n đ c đi u ki n ch u t i
c ng nh đi u ki n bi n d ng c a n n. Khi t ng di n tích đáy móng th ng
làm gi m đ c áp l c tác d ng lên m t n n và làm gi m đ lún c a công
trình. Tuy nhiên đ t có tính nén lún t ng d n theo chi u sâu thì bi n pháp này
không hoàn toàn phù h p.
Thay đ i lo i móng và đ c ng c a móng cho phù h p v i đi u ki n đ a
ch t công trình: Có th thay móng đ n b ng móng b ng, móng b ng giao
thoa, móng bè ho c móng h p; tr ng h p s d ng móng b ng mà bi n d ng
v n l n thì c n t ng thêm kh n ng ch u l c cho móng;
c ng c a móng
b n, móng b ng càng l n thì bi n d ng bé và đ lún s bé. Có th s d ng
bi n pháp t ng chi u dày móng, t ng c t thép d c ch u l c, t ng đ c ng k t
c u bên trên, b trí các s n t ng c ng khi móng b n có kích th c l n.
Ngoài ra còn có các ph
h p, đâm xuyên, b m cát…

ng pháp m i đ

c nghiên c u nh rung h n

1.3.3 Các bi n pháp x lý n n
đ

ây là gi i pháp n m trong ph m vi lu n v n mà tác gi quan tâm nên s
c gi i thi u chi ti t h n n i dung c a t ng ph ng pháp.

Ph ng pháp thay n n: ây là m t ph ng pháp ít đ c s d ng, đ
kh c ph c v ng m c do đ t y u, công trình xây d ng đ c thay m t ph n
ho c toàn b n n đ t y u trong ph m vi ch u l c công trình b ng n n đ t m i
có tính b n c h c cao, nh làm g i cát, đ m cát, đ t đá t n d ng…Ph ng

Lu n v n Th c s


10

pháp này thích h p v i đi u ki n chi u sâu n n thay th v a ph i và có ngu n
v t li u thay th t i ch phong phú. Tuy nhiên, ph ng pháp này có h n ch
là m c đ r i ro ph thu c vào đ chính xác c a tài li u kh o sát, nh h ng
tr c ti p c a các đi u ki n khí t ng, th y h i v n trong quá trình thi công
công trình.
Các ph ng pháp c h c: Là m t trong nh ng nhóm ph ng pháp
ph bi n nh t, bao g m các ph ng pháp làm ch t b ng s d ng t i tr ng t nh
(ph ng pháp nén tr c), s d ng t i tr ng đ ng (đ m ch n đ ng), s d ng
các c c không th m, s d ng l i n n c h c và s d ng thu c n sâu,
ph ng pháp làm ch t b ng gi ng cát, các lo i c c (c c cát, c c xi m ng đ t,
c c vôi...), ph ng pháp v i đ a k thu t, ph ng pháp đ m cát...đ gia c
n n b ng các tác nhân c h c.
S d ng t i tr ng đ ng khá ph bi n v i đi u ki n đ a ch t đ t cát ho c
đ t s i nh dùng máy đ m rung, đ m l n. C c không th m nh c c tre, c c c
tràm, c c g ch c th ng đ c áp d ng v i các công trình dân d ng. S d ng
h th ng l i n n c h c ch y u áp d ng đ gia c đ t trong các công trình
xây m i nh đ ng b và đ ng s t. S d ng thu c n sâu tuy đem l i hi u
qu cao trong th i gian ng n, nh ng không thích h p v i đ t sét và đòi h i
tính chuyên nghi p c a nhà xây d ng.
ph

Ph ng pháp v t lý: G m các ph ng pháp h m c n
ng pháp dùng gi ng cát, ph ng pháp b c th m, đi n th m...

c ng m,

Ph ng pháp nhi t h c: Là m t ph ng pháp đ c đáo có th s d ng
k t h p v i m t s ph ng pháp khác trong đi u ki n t nhiên cho phép. S
d ng khí nóng trên 800o đ làm bi n đ i đ c tính lí hóa c a n n đ t y u.
Ph ng pháp này ch y u s d ng cho đi u ki n đ a ch t đ t sét ho c đ t cát
m n. Ph ng pháp đòi h i m t l ng n ng l ng không nh , nh ng k t qu
nhanh và t ng đ i kh quan.
Các ph ng pháp hóa h c: Là m t trong các nhóm ph ng pháp
đ c chú ý trong vòng 40 n m tr l i đây. S d ng hóa ch t đ t ng c ng
liên k t trong đ t nh xi m ng, th y tinh, ph ng pháp Silicat hóa…ho c m t
s hóa ch t đ c bi t ph c v m c đích đi n hóa. Ph ng pháp xi m ng hóa và
s d ng c c xi m ng đ t t ng đ i ti n l i và ph bi n. Trong vòng ch a t i

Lu n v n Th c s


11

20 n m tr l i đây đã có nh ng nghiên c u tích c c v vi c thêm c t cho c c
xi m ng đ t. S d ng th y tinh ít ph bi n h n do đ b n c a ph ng pháp
không th c s kh quan, còn đi n hóa r t ít dùng do đòi h i t ng đ i v công
ngh .
Ph ng pháp sinh h c: Là m t ph ng pháp m i s d ng ho t đ ng
c a vi sinh v t đ làm thay đ i đ c tính c a đ t y u, rút b t n c úng trong
vùng đ a ch t công trình. ây là m t ph ng pháp ít đ c s quan tâm, do

th i gian thi công t ng đ i dài, nh ng l i đ c khá nhi u ng h v ph ng
di n kinh t .
Các ph ng pháp th y l c: ây là nhóm ph ng pháp l n nh là s
d ng c c th m, l i th m, s d ng v t li u composite th m, b c th m, s
d ng b m chân không, s d ng đi n th m. Các ph ng pháp phân làm hai
nhóm chính, nhóm m t ch y u mang m c đích làm khô đ t, nhóm này
th ng đòi h i m t l ng t ng đ i th i gian và còn khiêm t n v tính kinh
t . Nhóm hai ngoài m c đích trên còn mu n m n l c nén th y l c đ gia c
đ t, nhóm này đòi h i cao v công ngh , th i gian thi công gi m đi và tính
kinh t đ c c i thi n đáng k .
Ngoài ra còn có các ph
h p, đâm xuyên, b m cát…

Lu n v n Th c s

ng pháp m i đ

c nghiên c u nh rung h n


12

Ch
2.1.
ph

ng 2: C s lý thuy t
Lý thuy t n đ nh mái đ t
tính toán n đ nh mái d c hi n nay th ng dùng 2 ph ng pháp:
ng pháp phân tích gi i h n và ph ng pháp cân b ng gi i h n.

Ph ng pháp cân b ng gi i h n (CBGH) d a trên c s gi đ nh tr c m t
tr t (coi kh i tr t nh m t c th ) và phân tích tr ng thái CBGH c a các
phân t đ t trên m t tr t gi đ nh tr c. M c đ n đ nh đ c đánh giá b ng
t s gi a thành ph n l c ch ng tr t (do l c ma sát và l c dính) c a đ t n u
đ c huy đ ng h t so v i thành ph n l c gây tr t (do tr ng l c, áp l c đ t,
áp l c n c, áp l c th m,...). Hi n đã có k t qu nghiên c u cho bài toán ba
chi u (ph ng pháp Wike, Lone) tuy nhiên trong th c t nhi u công trình có
kích th c m t chi u khá l n nh : đê, đ p, t ng ch n đ t,... nên có nhi u
ph ng pháp gi i quy t đ i v i bài toán ph ng: ph ng pháp Fellenius,
Bishop, Spencer, Janbu...
Ph ng pháp phân tích gi i h n (PTGH) d a trên c s phân tích ng su t
trong công trình (kh i đ t đ p: đê, đ p,...) và n n c a chúng. Dùng các thuy t
b n: Morh-Coulumb, Hill – Tresca, Nises – Slieker,... ki m tra n đ nh cho
t ng đi m trong toàn mi n. Công trình đ c coi là m t n đ nh khi t p h p
các đi m m t n đ nh t o thành m t tr t liên t c. Gi i quy t v n đ này c n
s d ng các ki n th c c a s c b n v t li u, lý thuy t đàn h i và dùng ph ng
pháp sai phân đ tính toán. Ngày nay, do công c máy tính phát tri n nên
ph ng pháp ph n t h u h n có ph n chi m u th . Nh ng n m g n đây, lý
thuy t phân tích h th ng đã đ c ng d ng đ phân tích n đ nh mái đ t.
2.1.1. Ph

ng pháp cân b ng gi i h n

Lý thuy t ph

ng pháp cân b ng gi i h n

Ph ng pháp cân b ng gi i h n d a vào m t tr t gi đ nh tr c (cân
b ng gi i h n c th ), đ phân tích tr ng thái cân b ng c a các phân t đ t

trên m t tr t gi đ nh tr c. M c đ n đ nh đ c đánh giá b ng t s gi a
thành ph n l c ch ng tr t (do l c ma sát và l c dính) c a n n đ t n u đ c

Lu n v n Th c s


13

huy đ ng h t so v i thành ph n l c gây tr
l c n c, áp l c th m...).

t (do tr ng l

ng, áp l c đ t, áp

M c đ n đ nh c a mái d c đ c đánh giá đ nh l ng qua h s an toàn
n đ nh, g i t t là h s an toàn. Và theo quan đi m c a ph ng pháp này g i
chung là h s an toàn.
H s an toàn n đ nh K là t s gi a t ng mômen ch ng tr t c a đ t d c
theo m t tr t v i t ng mômen gây tr t do t i tr ng ngoài và tr ng l ng đ t
c a kh i l ng đ t tr t gây nên:
=
K

M ct
≤ [K ]
M gt

(2-1)

Trong đó:
tr

+ M ct : t ng mômen ch ng tr
t tròn.

+ M gt : t ng mômen gây tr
thân c a kh i tr t đ i v i tâm O.

t l y đ i v i tâm O, bán kính R m t
t do t i tr ng ngoài và tr ng l

+ [K]: là h s an toàn ch ng tr
xác đ nh theo quy ph m.

ng b n

t cho phép, ph thu c c p công trình,

Khi xác đ nh t ng mômen ch ng tr t, coi đ t d c theo m t tr t tr ng
thái cân b ng gi i h n, t c gi a c ng đ ch ng c t c a đ t τ 0 và ng su t
vuông góc v i m t tr t σ th a mã bi u th c Coulomb:
τ 0 = (σ-u).tgϕ’ +c’

(2-2)

Trong đó:
฀฀σ: ng su t t ng vuông góc v i m t tr
+ u: áp l c n

c l r ng t i đi m m t tr

t
t đi qua.

฀฀ϕ’, c’: góc ma sát trong và l c dính đ n v c a đ t.
Tr ng h p, v i m t tr
xác đ nh nh sau:

t tr tròn, tâm O, bán kính là R, tr s M ct đ

M ct = R ∫ τ 0 dl = R ∫ (σ − u ) tgϕ '+ c dl
L

Lu n v n Th c s

L

(2-3)

c


14

Và tr s M gt đ

c tính theo công th c:

M gt = R ∫ τ dl

(2-4)

L

Trong đó: τ là ng su t c t d c m t tr

Hình 2.1. Xác đ nh mômen ch ng tr

t.

t, gây tr

t v i m t tr

t tr tròn.

H s an toàn K xác đ nh theo bi u th c (2-1), sau khi rút g n T s có:

K=

R ∫ (σ − u ) tgϕ '+ c dl
L

(2-5)

R ∫ τ dl
L

Ph ng pháp m t tr t tr tròn v i h s an toàn nh trên m i đ c tính

toán theo ph ng pháp t t đ nh, ngh a là coi t i tr ng và đ b n tính toán
đ c m c đ nh trong su t quá trình làm vi c c a công trình. Th c t các t i
tr ng và đ b n ch u tác đ ng c a nhi u y u t khác nhau nh : đi u ki n làm
vi c c a công trình, ti p xúc gi a k t c u công trình và n n đ t, đ tin c y các
s li u v đ t n n, t m quan tr ng c a công trình, đ tin c y v t i tr ng và t
h p t i tr ng...Khi tính toán thi t k theo quan đi m v a nêu trên thì đ tin
c y c a các s li u tính toán đ c tính chung l i trong m t h s an toàn và c
đ nh tr c các giá tr c a chúng trong su t th i gian làm vi c là không th a
mãn.

Lu n v n Th c s


15

Vì v y, công th c tính h s an toàn chung trên đ c chuy n sang ph ng
pháp tr ng thái gi i h n, b ng cách thêm các h s an toàn c c b xác đ nh
b ng xác su t th ng kê nh sau:
nc N tt ≤

m
Rgh
kn

(2-6)

Trong đó:
N tt - T ng h p l c gây tr t tính toán, đã xét đ n h s v
s v t i tr ng, đây là mômen gây tr t.

t t i hay h

k n - H s tin c y tùy thu c c p công trình
n c - H s t h p t i tr ng
+ T i tr ng c b n:

n c =1,0

+ T i tr ng đ c bi t:

n c =0,9

+ T i tr ng thi công:

n c =0,95.

m - H s đi u ki n làm vi c c a công trình, xét đ n đi u ki n ch u t i
c a đ t n n, m c đ tin c y c a ph ng pháp tính
R gh - T ng l c ch ng tr

t gi i h n, hay mômen ch ng tr

t.

i u ki n đ n đ nh có th vi t d i d ng thông th ng v i m t h s
an toàn t ng h p, trong đó đã t ng h p đ y đ các h s tin c y c a các đ i
l ng ho c y u t nh h ng đ n m c đ an toàn:
N tt ≤

Hay:

=
K

Rgh
N tt

Rgh

[K ]

(2-7)

≥ [ K ] = n c k n /m

(2-8)

Giá tr c a [K] tính theo công th c
toàn t ng h p.
L ch s phát tri n c a ph
L ch s phát tri n các ph
đ nh hình d ng m t tr t.

Lu n v n Th c s

trên theo TCVN đ

c g i là h s an

ng pháp cân b ng gi i h n.

ng pháp tính n đ nh mái đ t liên quan đ n gi


16

- Culman (1776) gi thi t m t tr
đ c không chính xác

t ph ng qua chân mái d c, k t qu nh n

- Collin (1860-1890) th c hi n nh ng kh o sát chi ti t m t s mái d c b
phá ho i và k t lu n m t tr t có d ng g n nh m t tr tr n.
- Kho ng n m 1916, các nhà khoa h c Th y i n l i phát hi n m t tr t
x p x d ng tr tròn và phát tri n ph ng pháp g i là ph ng pháp Th y
i n.
- Frontard và Risal (1920) đ ngh dùng m t tr t d ng xo n logarit. D ng
này thích h p khi mái d c có đ d c l n và ch có m t lo i đ t.
- Bishop (1950) s d ng b m t tr t tr tròn và ch áp d ng ph ng trình
cân b ng mômen đ i v i kh i tr t và ph ng trình cân b ng l c theo
ph ng đ ng.
- Janbu (1950-1960) s d ng b m t tr
trình cân b ng l c đ i v i kh i tr t.

t d ng b t k và ch dùng ph

ng

- Morgensten-Priece(1960) s d ng b m t tr t d ng b t k và áp d ng
c 2 ph ng trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen.
- Fredlund (1970) s d ng b m t tr t h n h p và áp d ng c 2 ph

trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen.

ng

- Boutrups và Siegel (1970) đ ngh s d ng lý thuy t xác su t đ tìm hình
d ng b m t tr t (ngh a là tìm b m t tr t ng u nhiên) và ch áp d ng
ph ng trình cân b ng l c.
- Baker và Garber (1977) dùng b m t tr t d ng đ ng cong logarit và áp
d ng c 2 ph ng trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen.
- Celestino và Duncan (1981) đã s d ng c c ti u c a hàm nhi u bi n đ
tìm b m t tr t nguy hi m nh t, nó g m m t s các đo n th ng.
Nh n xét chung v các ph

ng pháp cân b ng gi i h n

V m t lý thuy t vi c gi i bài toán là ch t ch n u th a mãn c 3 ph ng
trình cân b ng: 2 ph ng trình cân b ng l c và 1 ph ng trình cân b ng
mômen. D a theo vi c th a mãn m t, hai hay ba ph ng trình nói trên, đ n
nay t n t i 3 nhóm :

Lu n v n Th c s