Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
----------------------

ĐỖ HỮU ĐẠO

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐƠN VÀ
NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH
NHÀ CAO TẦNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà nẵng - Năm 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
-------------------

ĐỖ HỮU ĐẠO

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐƠN VÀ
NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH
NHÀ CAO TẦNG
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT
MÃ SỐ

: 62.52.01.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học
1. GS.TS. NGUYỄN TRƯỜNG TIẾN
2. PGS.TS. PHAN CAO THỌ

Đà nẵng – Năm 2015
ii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

NCS. Đỗ Hữu Đạo

i


LỜI CẢM ƠN
Để có được những kết quả nghiên cứu trong luận án này, tác giả đã nhận được
rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo hướng dẫn, các nhà khoa học, các
đồng nghiệp, các cơ quan hữu quan, doanh nghiệp và gia đình.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám đốc Đại học Đà Nẵng, Ban Đào
tạo sau Đại học đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ chúng tôi trong quá trình
học tập, nghiên cứu.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học - sau đại
học và hợp tác quốc tế, Khoa Sư Phạm Kỹ Thuật, Khoa Xây dựng Cầu Đường,
Trung tâm nghiên cứu ứng dụng và TVKT nền móng công trình, Bộ môn Cơ sở kỹ
thuật xây dựng, phòng thí nghiệm: Địa Cơ, Vật liệu Xây dựng trường Đại học Bách
Khoa – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các doanh nghiệp: Công ty cổ phần Nền
móng Phú Sỹ, Công ty cổ phần Ô tô Trường Hải, Công ty cổ phần đầu tư xây dựng
Uy Nam –Unicons, Công ty TNHH Xây dựng Việt Thịnh, Công ty cổ phần Khởi
Phát, Công ty cổ phần Đức Mạnh, Công ty CP Vinaconex 25 đã hỗ trợ các công
việc tại dự án, mặt bằng, máy móc, thiết bị để triển khai các thí nghiệm hiện trường.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy giáo, các nhà khoa học Khoa Sư
Phạm Kỹ Thuật, Khoa xây dựng Cầu Đường trường ĐHBK Đà Nẵng, Hội cơ học
đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam, Viện Địa Kỹ thuật Việt Nam, Trường Đại
học Xây Dựng, Trường Đại học Thủy Lợi, Viện Khoa học công nghệ Xây Dựng –
Bộ Xây Dựng đã có những ý kiến quý báu và thiết thực.
Đặc biệt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc GS.TS Nguyễn
Trường Tiến, PGS.TS Phan Cao Thọ và GS.TS Vũ Công Ngữ những người thầy đã
tận tình giúp đỡ, hướng dẫn từ những ngày đầu khi bắt tay vào nghiên cứu, đã có
những ý kiến hướng dẫn, chỉ đạo sâu sắc về mặt khoa học, sâu sát trong việc hướng
dẫn tổ chức các chương trình thí nghiệm và trong việc hoàn thành luận án.
Trong khuôn khổ nội dung của một luận án, chắc chắn chưa đáp ứng một cách
đầy đủ nhất những vấn đề đặt ra, thêm vào đó trình độ bản thân còn hạn chế. Tác
giả xin chân thành cảm ơn và tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học
và các bạn đồng nghiệp. Trân trọng!
Tác giả

ii


MỤC LỤC

Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ và đồ thị
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.

MỞ ĐẦU. ĐẶT VẤN ĐỀ, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Đặt vấn đề

1

2. Mục đích của đề tài

2

3. Đối tượng nghiên cứu

2

4. Nội dung nghiên cứu

2

5. Phương pháp nghiên cứu

2

6. Phạm vi nghiên cứu

3

7. Những đóng góp mới của luận án

3

8. Cấu trúc của luận án

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CỌC ĐẤT XI MĂNG

3

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG

4

1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển cọc đất xi măng

4

1.1.2. Các ứng dụng của cọc đất xi măng

6

1.1.3. Các phương pháp thi công cọc theo phương pháp trộn sâu

9

1.1.3.1. Phương pháp trộn khô (Dry mixing method)

9

1.1.3.2. Phương pháp trộn ướt (Wet mixing method)

9

1.1.4. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước về cọc SCP

11

1.1.4.1. Nghiên cứu về đặc tính cường độ vật liệu cọc

11

1.1.4.2. Các nghiên cứu về cơ học chịu tải của cọc và nhóm cọc SCP

13

1.2. VỀ ĐẶC TÍNH CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU CỌC ĐẤT XI MĂNG
1.2.1. Cường độ nén nở hông qu

15
15

iii

1.2.2. Cường độ uốn qb

16

1.2.3. Mô đun đàn hồi E50

16

1.2.4. Cường độ trong phòng thí nghiệm và hiện trường

17

1.2.5. Nhận xét

18

1.3. CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC ĐẤT XI MĂNG
1.3.1. Khả năng chịu tải của cọc đơn

18
18

1.3.1.1. Sức chịu tải theo vật liệu cọc

19

1.3.1.2. Sức chịu tải của cọc đơn theo đất nền

19

1.3.2. Tính toán nhóm cọc SCP

21

1.3.2.1. Khả năng chịu tải giới hạn của nhóm cọc SCP

21

1.3.2.2 Hiệu ứng nhóm cọc

23

a. Hệ số nhóm theo Feld’s

23

b. Hệ số nhóm theo Terzaghi và Peck

23

c. Hệ số nhóm theo Convese-Labarre

23

d. Hệ số nhóm xét đến dạng phá hoại khối theo Coduto

24

e. Phương pháp của Sayed và Bakeer (1992)

24

1.3.3. Nhận xét

24

1.4. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐÀ NẴNG – QUẢNG NAM VÀ
TRIỂN VỌNG ỨNG DỤNG CỌC SCP CHO NHÀ CAO TẦNG

25

1.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

28

1.5.1. Về vật liệu cọc

28

1.5.2. Về sức chịu tải của cọc và nhóm cọc

28

1.6. NHIỆM VỤ ĐẶT RA CHO LUẬN ÁN

29

CHƯƠNG 2. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ĐẶC TÍNH

CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU CỌC ĐẤT XI MĂNG

30

2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

30

2.2. PHẠM VI LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM ĐẤT, XI MĂNG

30

2.2.1. Phạm vi lấy mẫu đất

30

2.2.2. Kết quả thí nghiệm đất

31

iv


2.2.1.1. Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý đất

31

2.2.1.2. Kết quả thí nghiệm hóa đất

33

2.2.3. Kết quả thí nghiệm xi măng

33

2.2.4. Nước

34

2.3. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM, CÁCH TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QỦA 34
2.3.1. Chương trình thí nghiệm

34

2.3.2. Trộn và đúc mẫu

35

2.3.3. Dưỡng hộ mẫu

35

2.3.4. Thí nghiệm nén và uốn mẫu

35

2.3.5 Phương pháp tính toán, đánh giá kết quả

36

2.3.5.1. Xác định cường độ chịu nén nở hông qu

36

2.3.5.2. Xác định cường độ chịu uốn của mẫu qb

36

2.3.5.3. Đánh giá sự tăng trưởng cường độ theo thời gian

37

2.3.5.4. Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng xi măng đến cường độ qu, qb 37
2.3.5.5. Xác định mô đun đàn hồi E50 của vật liệu cọc

38

2.3.5.6. Đánh giá tương quan giữa cường độ qu và cường độ kháng uốn qb 38
2.3.5.7. Đánh giá tương quan giữa cường độ trong phòng và hiện trường
2.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

38
38

2.4.1. Kết quả thí nghiệm nén mẫu

38

2.4.1.1. Các biểu đồ nén mẫu

38

2.4.1.2. Tăng trưởng cường độ qu theo thời gian

41

2.4.1.3. Xác định mô đun đàn hồi E50

44

2.4.2. Kết quả thí nghiệm uốn mẫu

46

2.4.2.1. Các biểu đồ uốn mẫu

46

2.4.2.2. Tăng trưởng cường độ qb theo thời gian

49

2.4.2.3. Tương quan giữa q b và qu

50

2.4.3. Xây dựng tương quan giữa hàm lượng xi măng ax và qu

51

2.4.4. Đánh giá ảnh hưởng của thành phần hạt và hóa tính của đất

52

2.4.5. Tương quan cường độ trong phòng và hiện trường

53

2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

55

v


CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC ĐƠN VÀ NHÓM
CỌC ĐẤT XI MĂNG BẰNG MÔ HÌNH KÍCH THƯỚC THẬT

57

3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

57

3.1.1. Mục đích của việc xây dựng mô hình thí nghiệm thực

57

3.1.2. Công nghệ, thiết bị và tiêu chuẩn áp dụng cho mô hình

58

3.2. CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM

59

3.2.1. Vị trí thực hiện xây dựng mô hình

59

3.2.2. Các thí nghiệm địa kỹ thuật

59

3.2.2.1. Khoan địa chất và thí nghiệm cơ lý đất

59

3.2.2.2. Thí nghiệm CPTu

60

3.2.3. Thiết kế mô hình thí nghiệm

61

3.2.4. Thiết kế cấp phối vữa bơm cho cọc

62

3.2.5. Dự tính sức chịu tải của cọc SCP theo đất nền

62

3.3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

63

3.3.1. Định vị tọa độ các cọc thí nghiệm

63

3.3.2. Chuẩn bị tổ hợp máy khoan cọc

63

3.3.3. Trình tự lắp đặt thiết bị đo biến dạng dọc trục cọc

65

3.3.4. Thi công và dưỡng hộ cọc thí nghiệm

66

3.3.5. Tiến hành thí nghiệm cho mô hình

66

3.3.5.1. Thí nghiệm khoan lõi xuyên tâm cọc

66

3.3.5.2. Thí nghiệm nén tĩnh dọc trục cho cọc đơn và nhóm cọc

68

3.3.5.3. Kết quả số liệu thí nghiệm

70

3.4. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

70

3.4.1. Cơ sở phân tích truyền tải và sức chịu tải giới hạn

70

3.4.1.1. Cơ sở phân tích truyền tải trong cọc

70

3.4.1.2. Cơ sở phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc

71

3.4.2. Phân tích cọc đơn

72

3.4.2.1. Phân tích truyền tải cọc đơn

72

3.4.2.2. Phân tích sức chịu tải giới hạn (Qu) cọc đơn

73

3.4.2.3. Đánh giá sức kháng thành bên và kháng mũi

75

vi


3.4.3. Phân tích nhóm cọc

78

3.4.3.1. Phân tích truyền tải của cọc trong nhóm cọc

78

3.4.3.2.Phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc

83

3.4.3.3. Xác định hệ số nhóm cọc cho mô hình thí nghiệm

85

3.5. ĐỀ NGHỊ PHƯƠNG PHÁP TÍNH SỨC CHỊU TẢI CHO NHÓM CỌC SCP 86
3.5.1. Nhận xét về phương pháp của Bergado

86

3.5.2. Phương pháp đề nghị áp dụng

87

3.5.2.1. Điều kiện thực tiễn

87

3.5.2.2. Sơ đồ cơ học cho nhóm cọc SCP

87

3.5.2.3. Công thức đề nghị tính sức chịu tải cho nhóm cọc SCP

87

3.5.2.4. Kết quả tính toán và so sánh

88

3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

89

CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG SỐ VÀ XÂY DỰNG TƯƠNG QUAN VỀ
HỆ SỐ NHÓM CHO CỌC ĐẤT XI MĂNG

90

4.1. MỤCC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP

90

4.1.1. Mục đích của việc mô phỏng số

90

4.1.2. Các phương pháp số thường dùng trong Địa kỹ thuật

90

4.1.3. Mô phỏng cọc SCP bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation

91

4.1.3.1 Mô hình vật liệu của Plaxis

91

4.1.3.2. Các môđun chính của Plaxis

91

4.1.3.3. Kiểu phần tử và mô phỏng cọc SCP trong Plaxis

92

4.1.3.4. Trình tự thực hiện mô phỏng và phân tích cọc SCP bằng Plaxis

93

4.1.4. Các trường hợp mô phỏng số
4.2. MÔ PHỎNG SỐ CHO MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

94
94

4.2.1. Số liệu về đất nền và cọc

94

4.2.2. Kết quả mô phỏng số phân tích cọc đơn

95

4.2.3. Mô phỏng số cho nhóm G1: 03 cọc

96

4.2.4. Mô phỏng số 3D cho nhóm G2: 05 cọc

97

4.2.5. Nhận xét

98

4.3. MÔ PHỎNG SỐ CHO CỌC SCP CÁC CÔNG TRÌNH THỰC TẾ

99

vii


4.3.1. Công trình Showroom KIA Trường Hải Đà Nẵng

99

4.3.1.1. Giới thiệu về công trình và thông số cọc thí nghiệm

99

4.3.1.2. Số liệu địa chất và cọc

99

4.3.2. Công trình Khu phức hợp văn phòng FPT Complex

100

4.3.2.1. Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm

100

4.3.2.2. Số liệu địa chất và cọc

100

4.3.2.3. Kết quả thí nghiệm và mô phỏng số 3D

100

4.3.3. Công trình Chung cư thu nhập thấp tại Khu dân cư An Trung 2

101

4.3.3.1. Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm

101

4.3.3.2. Số liệu địa chất và cọc đất xi măng

102

4.3.3.3. Kết quả thí nghiệm và mô phỏng số cho cọc đơn và nhóm 04 cọc

102

4.3.4. Công trình Bệnh viện Đa khoa Điện Bàn – Quảng Nam

103

4.3.4.1. Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm

103

4.3.4.2. Số liệu địa chất và cọc

103

4.3.4.3. Kết quả thí nghiệm cho cọc đơn và nhóm 05 cọc

104

4.3.5. Công trình Đường đầu cầu mới Trần Thị Lý – thành phố Đà Nẵng

104

4.3.5.1. Giới thiệu về thông số cọc thí nghiệm

104

4.3.5.2. Số liệu địa chất và cọc

104

4.3.5.3. Kết quả thí nghiệm cho cọc đơn và nhóm 07 cọc

105

4.3.6. Tổng hợp các số liệu các công trình thực tế

106

4.3.7. Nhận xét

106

4.4. MÔ PHỎNG SỐ XÂY DỰNG TƯƠNG QUAN HỆ SỐ NHÓM CỌC SCP 107
4.4.1. Mô phỏng số cho các trường hợp phân tích

107

4.4.2. Phân tích kết quả từ các trường hợp mô phỏng số

109

4.4.3. So sánh kết quả từ phương trình với kết quả thí nghiệm

112

4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

112

CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC ĐẤT XI MĂNG CHO
CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

113

5.1. GIỚI THIỆU CHUNG

113

5.2. XÂY DỰNG TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN MÓNG CỌC SCP

113

viii


5.2.1. Các giả thiết tính toán và phạm vi áp dụng

113

5.2.2. Sơ đồ tính toán móng cọc SCP

114

5.2.3. Trình tự tính toán thiết kế cọc đất xi măng

115

5.3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH SCPILE TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÓNG CỌC SCP 116
5.3.1. Mục đích và lựa chọn ngôn ngữ lập trình

116

5.3.2. Sơ đồ thuật toán tổng quát để xây dựng chương trình SCPile

117

5.3.3. Sơ đồ cây hệ thống của chương trình SCPile

118

5.3.4. Chức năng và giao diện của chương trình SCPile

119

5.3.4.1. Các chức năng của chương trình SCPile

119

5.3.4.2. Giao diện của chương trình SCPile

120

5.4. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TẠI CÔNG TRÌNH FPT COMPLEX

121

5.4.1. Giới thiệu đặc điểm công trình

121

5.4.2. Đặc điểm địa chất

121

5.4.3. Giải pháp thiết kế kết cấu móng

121

5.4.4. Ví dụ ứng dụng phần mềm SCPile tính toán thiết kế móng 6A3

122

5.4.4.1. Số liệu tải trọng và thông số móng cọc

122

5.4.4.2. Sử dụng phần mềm SCPile tính toán kiểm tra móng cọc 6A3

123

5.4.4.3. Sử dụng phần mềm SCPile tính toán cho 62 móng của FPT Complex

125

5.5. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT

126

5.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 5

127

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

128

1. CÁC KẾT LUẬN

128

2. KIẾN NGHỊ VỀ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA ĐỀ TÀI

130

3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN

130

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

131

TÀI LIỆU THAM KHẢO

133

PHỤC LỤC

139

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu
Tên bảng
bảng
1.1

Một số dự án ngoài nước dùng cọc SCP và cường độ qu đạt được
1.2
Giá trị qu của cọc SCP một số dự án tại Đà Nẵng – Quảng Nam

Trang

1.3

Một số kết quả nghiên cứu về tương quan giữa E50 và qu

17

1.4

Bảng giá trị của lực ma sát bên đơn vị fs theo Jiehan

20

1.5

Phân chia vùng địa chất - quy mô công trình thành phố Đà Nẵng

25

1.6

Bảng phân nhóm công trình xây dựng nghị định số 209/2004/NĐ-CP

26

1.7

Một số chỉ tiêu so sánh 04 giải pháp móng cọc thường dùng

27

1.8

Một số công trình sử dụng cọc SCP tại Đà Nẵng – Quảng Nam

27

2.1

Các nhóm đất phục vụ nghiên cứu

31

2.2

Tổng hợp các chỉ tiêu vật lý của các nhóm đất

31

2.3

Tổng hợp thành phần hạt của đất

32

2.4

Tổng hợp kết quả thí nghiệm thành phần hóa học của đất

33

2.5

Tổng hợp kết quả thí nghiệm thành phần hóa học của Xi măng

34

2

15
16

2.6

Kết quả nén mẫu qu (N/mm )

41

2.7

Tổng hợp tăng trưởng cường độ qu-t

43

2.8

Các phương trình tương quan tăng trưởng qu-t

43

2.9

So sánh với các kết quả nghiên cứu khác về qu-t

43

2.10

Tổng hợp tương quan E50 - qu cho các loại đất

45

2.11

So sánh tương quan E50 - qu với các nghiên cứu khác

45

2.12

Kết quả uốn mẫu qb(N/mm2)

48

2.13

Tổng hợp tăng trưởng cường độ qb – t

50

2.14

Tổng hợp các phương trình tương quan tăng trưởng qb –t

50

2.15

Tổng hợp tương quan qb– q u cho các loại đất

51

2.16

Các phương trình tương quan giữa hai đại lượng qu và ax

52

2.17

Tính chỉ số tỷ lệ hạt Pd đánh giá ảnh hưởng đến qu

52

3.1

Thông số của các cọc đất xi măng được thiết kế cho mô hình

61

3.2

Thiết kế bố trí các thiết bị đo cho mô hình

61

3.3

Dự tính sức kháng thành bên Qf của cọc SCP

62

3.4

Dự tính sức kháng mũi Qr và sức chịu tải tổng Qu của cọc SCP

63

3.5

Kết quả thí nghiệm nén mẫu khoan dọc trục cho các cọc SCP

67

x

3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16

4.17
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6

Trình tự thí nghiệm gia tải các cọc và nhóm cọc SCP
Bảng tổng hợp sức chịu tải giới hạn của các cọc đơn
Bảng xác định hệ số  phương pháp của Bjerrum-Burland
Tính hệ số sức kháng bên Cs từ CPTu theo Eslami & Fellenius
Bảng so sánh sức kháng bên và kháng mũi dự tính và thí nghiệm
Hệ số K1 và K2 cho công thức của Meyerhof
Huy động sức kháng thành đơn vị fs từ kết quả thí nghiệm (kPa)
Sức kháng bên và sức kháng mũi huy động của các cọc (kN)
Tổng hợp Pgh của các cọc
Kết quả hệ số nhóm của cọc SCP theo thí nghiệm
So sánh hệ số nhóm theo thí nghiệm với các công thức lý thuyết
Bảng tính so sánh sức chịu tải của móng cọc SCP
Thông số cơ lý của đất cho mô phỏng số của mô hình thí nghiệm
Giá trị P-S cho cọc đơn
Sức chịu tải giới hạn của cọc TP4 theo phương pháp Davission
Giá trị P-S nhóm G1
Sức chịu tải giới hạn cọc trong nhóm G1 theo Davission
Giá trị P-S nhóm G2
Sức chịu tải giới hạn cọc trong nhóm G2 theo Davission
Thông số cơ lý của đất nền Showroom KIA Trường Hải Đà Nẵng
Thông số cơ lý của đất nền công trình FPT Complex
Thông số cơ lý của đất nền công trình chung cư An Trung 2

Thông số cơ lý của đất nền công trình Bệnh viện Đa khoa Điện Bàn
Thông số cơ lý của đất nền công trình đường đầu cầu Trần Thị Lý
Bảng tổng hợp số liệu các công trình thực tế
Kết quả xác định Qu (kN) từ các trường hợp phân tích
Hệ số nhóm cọc xác định từ các trường hợp phân tích
Phương trình tương quan giữa hệ số , số cọc n và tỷ số d/D
So sánh kết quả từ phương trình với thí nghiệm
Tải trọng tác dụng tại chân cột móng 6A3
Thông số thiết kế của móng 6A3
Thông số thiết kế của cọc trong móng 6A3
Thông số vật liệu của cọc SCP
Bảng tổng hợp kết quả tính toán cho móng 6A3
So sánh chỉ tiêu kinh tế của cọc SCP so với các loại cọc khác

69
74
75
76
76
77
82
82
85
85
85
88
94
95
96
96

97
97
98
99
100
102
103
104
106
110
110
111
112
122
122
122
122
125
126

xi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hiệu
Tên hình vẽ
hình vẽ
1.1
Sử dụng công nghệ trộn sâu gia cố nền tại vịnh Tokyo

Trang
6

1.2

Sử dụng cọc SCP làm tường vây ổn định cho hố đào sâu

6

1.3

Hình ảnh thi công cọc vôi/ximăng tại Thụy Điển

7

1.4

Một số hình ảnh ứng dụng cọc SCP tại Việt Nam

7

1.5

Cánh trộn theo phương pháp trộn khô (SGF 2000)

9

1.6

Sơ đồ công nghệ trộn khô

9

1.7

Cánh trộn theo phương pháp trộn ướt (Nhật Bản)

10

1.8

Sơ đồ công nghệ thi công trộn ướt

10

1.9

Biểu đồ xác định E50

16

1.10

Các dạng phá hoại vật liệu cọc đất xi măng

18

1.11

Dạng phá hoại ép vỡ đầu cọc

18

1.12

Phá hoại khối

21

1.13

Phá hoại cắt cục bộ

21

1.14

Cơ chế phá hoại theo – Bouassida và Porbaha (2004)

22

1.15

Một mặt cắt địa chất tiêu biểu của thành phố Đà Nẵng

26

2.1

Sơ đồ thực hiện các thí nghiệm trong phòng

31

2.2

Biểu đồ thành phần hạt của 04 nhóm đất

32

2.3

Hình ảnh lấy mẫu và thí nghiệm đất

32

2.4

Chương trình thí nghiệm trong phòng và khai thác kết quả

34

2.5

Trộn và đúc mẫu đất gia cố xi măng

35

2.6

Sơ đồ nén mẫu

36

2.7

Kích thước và sơ đồ uốn mẫu

36

2.8

Thí nghiệm nén và uốn mẫu trong phòng thí nghiệm

37

2.9

Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No1

39

2.10

Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No2

39

2.11

Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No3

40

2.12

Biểu đồ tương quan qu- cho nhóm đất No4

40

2.13

Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No1

41

2.14

Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No2

42

xii


2.15

Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No3

42

2.16

Biểu đồ tương quan qu-ax-t cho nhóm đất No4

42

2.17

Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No1

44

2.18

Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No2

44

2.19

Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No3

45

2.20

Tương quan giữa E50 - qu - ax nhóm No4

45

2.21

Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No1

46

2.22

Tương quan qb- theo gian nhóm đất No2

47

2.23

Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No3

47

2.24

Tương quan qb- theo thời gian nhóm đất No4

48

2.25

Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No1

49

2.26

Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No2

49

2.27

Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No3

49

2.28

Biểu đồ tương quan qb-ax-t nhóm đất No4

50

2.29

Tương quan qu- q b-ax của các nhóm nghiên cứu

50

2.30

Tương quan giữa qu - ax cho các nhóm đất

51

2.31

Tương quan giữa ax và qu cho các nhóm đất

51

2.32

Ảnh hưởng của hàm lượng và kích thước hạt đất đến q u

52

2.33

Ảnh hưởng tỷ lệ phần trăm các khoáng có trong đất đến q u

53

2.34

Lõi khoan và gia công nén mẫu cọc SCP hiện trường

54

2.35

Tương quan quf và qul công trình Bệnh viện Điện Bàn

54

2.36

Tương quan quf và qul công trình KIA Trường Hải

54

2.37

Tương quan quf và qul công trình KDC An Trung 2

55

3.1

Sơ đồ mô hình thí nghiệm quay li tâm của Kitazumi

57

3.2

Mô hình vật lý của Fang [80]

58

3.3

Mô hình thực của Filz [48]

58

3.4

Vị trí xây dựng mô hình thí nghiệm trên bản đồ Đà Nẵng

59

3.5

Phân bố chỉ tiêu vật lý của đất theo độ sâu

60

3.6

Kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu

60

3.7

Hình ảnh thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu

61

3.8

Sơ đồ mô hình lắp đặt thiết bị cho cọc đơn và nhóm cọc

62

3.9

Sơ đồ định vị tọa độ mô hình thí nghiệm

63

xiii


3.10

Tổ hợp máy và mũi khoan cọc SCP cho mô hình

64

3.11

Lắp đặt và kiểm tra hoạt động strain gages

65

3.12

Đặt các ống thép D60mm và ống Telltale vào thân cọc

66

3.13

Khoan, gia công và nén mẫu khoan lõi cọc SCP của mô hình

67

3.14

Phân bố cường độ qu theo độ sâu cho các cọc thí nghiệm

68

3.15

Sơ đồ chất tải thí nghiệm nén tĩnh cho nhóm cọc SCP

68

3.16

Hình ảnh gia tải thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn và nhóm cọc

70

3.17

Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc đơn TP5

72

3.18

Biểu đồ phân bố ma sát bên dọc thân cọc đơn TP5

72

3.19

Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP5

72

3.20

Biểu đồ huy động ma sát bên TP5

72

3.21

Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP5

73

3.22

Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP5

73

3.23

Biểu đồ P-S đầu cọc TP4&TP5

74

3.24

Biểu đồ P-Sm mũi cọc TP4&TP5

74

3.25

Xác định Qu cọc đơn TP4 và TP5

74

3.26

Xác định Qu từ ngoại suy Chin Konder cho cọc TP4 và TP5

74

3.27

Biểu đồ so sánh sức kháng tính từ các phương pháp và thí nghiệm

76

3.28

Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc TP3 – nhóm G1

78

3.29

Biểu đồ phân bố ma sát bên cọc TP3 – nhóm G1

78

3.30

Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP3

78

3.31

Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP3

78

3.32

Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP3

79

3.33

Biểu đồ sức kháng – chuyển vị cọc TP3

79

3.34

Biểu đồ truyền tải dọc trục cọc TP7

79

3.35

Biểu đồ phân bố ma sát bên dọc thân cọc TP7

79

3.36

Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP7

80

3.37

Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP7

80

3.38

Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP7

80

3.39

Biểu đồ sức kháng – chuyển vị cọc TP7

80

3.40

Biểu đồ tải trọng – biến dạng cọc TP8

80

3.41

Biểu đồ huy động ma sát bên cọc TP8

80

3.42

Biểu đồ tăng trưởng sức kháng TP8

81

xiv

3.43

Biểu đồ sức kháng – chuyển vị cọc TP8

81

3.44

Biểu đồ truyền tải cọc TP8

81

3.45

Biểu đồ ma sát bên cọc TP8

81

3.46

Biểu đồ huy động ma sát

81

3.47

Biểu đồ huy động kháng mũi

81

3.48

Biểu đồ P-s nhóm G1

83

3.49

Biểu đồ P-t-s nhóm G1

83

3.50

Biểu đồ P-s nhóm G2

83

3.51

Biểu đồ P-t-s nhóm G2

83

3.52

Biểu đồ P-s đầu các cọc

84

3.53

Biểu đồ P-s mũi các cọc

84

3.54

Phân tích Qu các cọc

84

3.55

Phân tích Qu theo ngoại suy

84

3.56

Sơ đồ tính theo khối “Block” của Bergado, 1994

88

3.57

Sơ đồ tính nhóm “Group” được đề nghị

88

4.1

a: Biểu đồ - (a), b: mặt không gian ứng suất chính Morh Colomb

91

4.2

Các mođun chính trong phần mềm Plaxis

91

4.3

Phần tử axisymmetry 3D

92

4.4

a: Sơ đồ mô phỏng 3D cọc đơn; b: Sơ đồ mô phỏng 3D nhóm cọc

92

4.5

Sơ đồ các trường hợp mô phỏng số cho cọc SCP

94

4.6

Mô hình mô phỏng số 3D cho cọc đơn TP4

95

4.7

Biểu đồ đường cong P-S cọc TP4

95

4.8

Mô hình mô phỏng số 3D cho nhóm cọc G1

96

4.9

Biểu đồ đường cong P-S nhóm G1

96

4.10

Mô hình mô phỏng số 3D cho nhóm cọc G2

97

4.11

Biểu đồ đường cong P-S nhóm G2

97

4.12

Nhóm cọc G2 được đào ra

98

4.13

Hình nén tĩnh cọc Showroom KIA Trường Hải Đà Nẵng

99

4.14

So sánh kết quả thí nghiệm và mô phỏng số 3D

100

4.15

Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh

101

4.16

So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc

101

4.17

Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh

102

4.18

So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc

102

xv


4.19

Sơ đồ nhóm cọc và thí nghiệm nén tĩnh

103

4.20

So sánh kết quả mô phỏng FEM và thí nghiệm của cọc SCP

104

4.21

Sơ đồ mặt bằng và cấu tạo nhóm 07 cọc D800, L=14m

105

4.22

Sơ đồ thí nghiệm nén tĩnh cho nhóm 07 cọc

105

4.23

So sánh kết quả thí nghiệm và FEM của cọc đơn và nhóm cọc

105

4.24

Sơ đồ các nhóm cọc để mô phỏng số

107

4.25

Mô hình số 3D cho nhóm có đài cọc

108

4.26

Đường cong P-S nhóm 04 cọc

109

4.27

Đường cong P-S nhóm 06 cọc

109

4.28

Đường cong P-S nhóm 09 cọc

109

4.29

Đường cong P-S nhóm 16 cọc

109

4.30

Đường cong P-S nhóm 20 cọc

110

4.31

Đường cong P-S nhóm 25 cọc

110

4.32

Hệ số nhóm cọc theo tỷ số d/D của các trường hợp

111

4.33

Biểu đồ xác định hệ số nhóm xét đến ảnh hưởng của số cọc

111

5.1

Sơ đồ tính toán móng cọc SCP

114

5.2

Giao diện của phần mềm SCPile – Phần nhập số liệu thiết kế

120

5.3

Giao diện của phần mềm SCPile – Phần tính toán

120

5.4

Phối cảnh khu phức hợp văn phòng FPT Complex

121

5.5

Sơ đồ cấu tạo và tính toán cho móng 6A3

122

5.6

Nhập dữ liệu đầu vào cho móng 6A3

123

5.7

Hoàn thành công tác nhập số liệu cho móng 6A3

123

5.8

Kết quả tính toán kiểm tra cường độ vữa móng 6A3

124

5.9

Kiểm tra lún theo thời gian của móng 6A3

124

5.10

Tính toán đài cọc cho móng 6A3

125

5.11

Biểu đồ so sánh theo % giá thành của các loại cọc của 6 dự án

126

xvi

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỈ SỐ
Ký hiệu

Đơn vị Giải thích ý nghĩa

1

kPa

2

kPa

ax

kg/m

Hệ số sức chịu tải mũi cọc theo Nhật Bản
Hệ số sức chịu thành bên cọc theo Nhật Bản
3

Hàm lượng xi măng
Tỷ lệ diện tích tất cả các cọc/diện tích đài cọc

ap
Af

m2

Ap

m

2

Diện tích tiết diện ngang thân cọc

m

2

Diện tích mặt bên thân cọc

As

Diện tích đáy đài cọc

Hệ số sức kháng tính toán theo Bjerrum-Burland



Hệ số sức kháng được đề nghị theo Bjerrum-Burland

[]
b

m

Bề rộng vùng chịu tải cục bộ

B

m

Chiều rộng nhóm cọc

C

kPa

Lực dính đơn vị của đất

Cp

kPa

Lực dính của vật liệu cọc

Cs

Hệ số sức kháng bên

Ctb

kPa

Sức kháng cắt trung bình của đất

Cu

kPa

Sức kháng cắt không thoát nước trung bình của đất sét

d

m

Khoảng cách giữa hai tim cọc

D

m

Đường kính cọc



%

Biến dạng

50

%

Biến dạng ứng với 50%qu
Hệ số rỗng của đất

e

E

MPa

Mô đun đàn hồi

Eo

MPa

Mô đun biến dạng của đất

E1

MPa

Mô đun biến dạng trung bình của đất dọc thân cọc

E2

MPa

Mô đun biến dạng của đất dưới mũi cọc

E50

MPa

Mô đun đàn hồi cát tuyến

Emax

MPa

Mô đun lớn nhất ứng với trị số biến dạng nhỏ hơn 0.001%

Ep

MPa

Mô đun đàn hồi của cọc

fs

kPa

Ma sát thành bên

Fs

Hệ số an toàn

xvii




kN/m3

Dung trọng tự nhiên

k

kN/m3

Dung trọng khô

G

Độ bão hòa nước



Hệ số nhóm cọc

p

Hệ số giảm cường độ vật liệu cọc hiện trường

 s'

Hiệu suất hình học của cọc



độ

Góc nội ma sát của đất
Hệ số ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc và tính chất của đất

K
K1

kPa

Hệ số sức chịu tải mũi cọc theo Meyerhof

K2

kPa

Hệ số sức chịu thành bên cọc theo Meyerhof



Hệ số giảm sức chịu tải ở mũi cọc

b

Hệ số kích thước theo Bergado

L

Tỷ số chiều dài trên đường kính cọc

l

m

Chiều dài vùng chịu tải cục bộ

Lc

m

Chiều dài cọc trong đất dính

Lp

m

Chiều dài cọc

Ls

m

Chiều dài cọc trong đất rời

n

cọc

Số lượng cọc

n1

cọc

Số hàng cọc theo phương dọc

n2

cọc

Số hàng cọc theo phương ngang

n12

Tỷ số E1/E2

np2

Tỷ số Ep/E2

Na

lần

Chỉ số SPT ở mũi cọc

Ntb

lần

Chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc

p

%

Hàm lượng phần trăm cỡ hạt đất

P

N, kN

Pd

Lực tác dụng
Tỷ lệ hạt (d>0,25)/(d>0,1)

q

kPa

Ứng suất hữu hiệu của các lớp đất cọc đi qua

qb

MPa

Cường độ chịu uốn

qc

MPa

Sức kháng đầu mũi côn

qE

MPa

Sức kháng mũi hữu hiệu của xuyên CPTu

qt

kPa

Sức chịu tải của đất ở mũi cọc

xviii


qu

MPa

Cường độ nén nở hông

quf

MPa

Cường độ hiện trường

qul

MPa

Cường độ phòng thí nghiệm

Qa

kN

Sức chịu tải cho phép của cọc đơn

Qag

kN

Sức chịu tải cho phép của nhóm cọc

Qf

kN

Sức kháng thành bên cọc

Qr

kN

Sức kháng mũi cọc

Qu

kN

Sức chịu tải giới hạn của cọc theo đất nền

Qug

kN

Sức chịu tải của nhóm cọc

Q’ug

kN

Sức chịu tải giới hạn nhóm cọc có xét đến phá hoại cục bộ

Qup

kN

Sức chịu tải giới hạn theo vật liệu của cọc
Hệ số ma sát tính hệ số nhóm cọc theo Sayed và Bakeer


R

kN/m2

Khả năng chịu tải của đất ở mũi cọc

e

kPa

Ứng suất trung bình dưới đáy móng

c

kPa

Ứng suất tập trung tại đầu cọc SCP

n

kPa

Áp lực ngang tổng cộng tác dụng lên cọc

s

mm

Độ lún của móng, công trình

S

mm

Độ lún hoặc chuyển vị tại đầu cọc

Sm

mm

Độ lún hoặc chuyển vị tại mũi cọc

Sp

kPa

Độ bền cắt trung bình của cọc

t

ngày

Thời gian



Hệ số nở hông

1

Hệ số nở hông của đất dọc thân cọc

2

Hệ số nở hông của đất dưới mũi cọc

W

%

Độ ẩm tự nhiên

Wd

%

Độ ẩm giới hạn dẻo

Wnh

%

Độ ẩm giới hạn nhão



Tỷ trọng của đất

xix


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ tiết tắt

Giải thích ý nghĩa

3D

Ba chiều, viết tắt của từ Three Dimension

CTXD

Công trình xây dựng

OC

Hàm lượng hữu cơ, viết tắt của từ Organic Content

PTHH

Phần tử hữu hạn

SCP

Cọc đất xi măng, viết tắt của từ Soil Cement Pile

TCXD

Tiêu chuẩn xây dựng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

xx

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ, MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1. Lý do chọn đề tài
Cọc đất xi măng (Soil Cement Pile – được viết tắt là cọc SCP) được ứng dụng
bắt đầu từ Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 1970, sau đó đã được phát triển và
ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới. Những ưu điểm của cọc SCP trong
xử lý nền móng tiêu biểu như: giảm lún, cải tạo nền đất yếu, tăng khả năng chịu tải
cho nền công trình, sử dụng vật liệu đất tại chỗ, giảm lượng đất thải và ô nhiễm.
Ở nước ta bắt đầu nghiên cứu ứng dụng cọc đất gia cố vôi và xi măng từ năm
1980 của TS. Nguyễn Trấp và nhóm chuyên gia Địa kỹ thuật – Viện khoa học công
nghệ xây dựng theo phương pháp trộn khô. Đến những năm gần đây, có nhiều công
trình xây dựng sử dụng cọc SCP để làm nền công trình. Đối với nền đất bùn, sét, đất
yếu ở khu vực đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, các ứng dụng của
cọc SCP thường tập trung cho mục đích cải tạo nền công trình. Đối với nền đất cát
vùng Đà Nẵng – Quảng Nam và khu vực có địa chất tương tự ở ven biển Miền
Trung, cường độ vật liệu cọc đất gia cố xi măng thường cao hơn nhiều, từ
(3,010)MPa với hàm lượng xi măng từ (150350)kg/m3. Với cường độ này, có thể
sử dụng cọc SCP chịu lực, đặc biệt là cho móng công trình nhà cao tầng đến cấp II
(dưới 19 tầng). Với những ưu điểm sẵn có kết hợp sử dụng đất cát tại chỗ, giải pháp
cọc SCP sẽ góp phần làm giảm đáng kể giá thành xây dựng móng cho công trình.
Đối với cọc SCP thi công trong nền đất cát và ứng dụng chịu lực cho móng công
trình nhà cao tầng, cường độ vật liệu đất gia cố xi măng nhỏ hơn so với bê tông. Do
vậy độ cứng của cọc sẽ nhỏ hơn so với cọc bê tông, các ứng xử giữa cọc – đất, cọc –
cọc trong nhóm sẽ khác với các loại cọc cứng thông thường. Các vấn đề đặt ra đó là:
Các đặc tính cường độ vật liệu đất cát gia cố xi măng, cơ chế truyền tải, huy động
ma sát thành bên, sức kháng mũi của cọc đơn, cọc trong nhóm cọc và cách xác định
hệ số nhóm đối với móng cọc SCP và áp dụng trong công tác thiết kế móng cho
công trình nhà cao tầng. Đó chính là lý do hình thành đề tài: “Nghiên cứu sự làm
việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng”.

2. Mục đích của đề tài
- Xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc tính cường độ của vật liệu cọc đất gia cố xi
măng theo phương pháp trộn ướt cho các loại đất cát, á cát, hướng đến tạo ra cọc
đất xi măng có cường độ cao, chịu lực cho móng công trình xây dựng.
- Nghiên cứu về sự truyền tải, huy động ma sát thành bên và kháng mũi của cọc
đơn và nhóm cọc đất xi măng từ mô hình thí nghiệm kích thước thật, làm cơ sở
đánh giá cọc đất xi măng bán cứng làm việc như cọc để ứng dụng chịu lực.
- Phân tích các nhóm cọc đất xi măng bằng mô hình số 3D và xây dựng tương
quan về hệ số nhóm đối với cọc đất xi măng.

3. Đối tượng nghiên cứu
Cọc đất gia cố xi măng theo phương pháp trộn ướt, công nghệ của Nhật Bản, thi
công trong nền đất cát và á cát khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam.

4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan đặc tính cơ học vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng của cọc SCP, các
vấn đề về sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, lược khảo về đặc điểm địa chất
khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam cho thấy triển vọng về sự phù hợp của cọc SCP.
- Nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính cường độ của vật liệu cọc SCP theo
phương pháp trộn ướt trong phòng thí nghiệm kết hợp hiện trường.
- Mô hình thí nghiệm kích thước thật (full scale) cho cọc đơn và nhóm cọc SCP
chịu tải trọng nén có sử dụng thiết bị đo biến dạng dọc trục strain gages.
- Mô phỏng số bằng PTHH để kiểm chứng mô hình thí nghiệm và công trình
thực tế, phát triển mô phỏng để xây dựng tương quan về hệ số nhóm cho cọc SCP.
- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình máy tính SCPile tự động hóa tính
toán thiết kế cho móng cọc SCP.

5. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng kết hợp hiện trường áp
dụng cho đặc tính cường độ vật liệu cọc đất gia cố xi măng.
- Phương pháp thí nghiệm bằng mô hình kích thước thật (full scale) có sử dụng
thiết bị đo biến dạng dọc trục áp dụng cho cọc đơn và nhóm cọc.
- Mô phỏng số 3D bằng phương pháp PTHH và phát triển cho các nhóm cọc
khác nhau dựa trên mô hình đất đàn – dẻo (mô hình Mohr – Coulomb).
2


6. Phạm vi nghiên cứu
- Cọc SCP theo phương pháp trộn ướt, công nghệ Nhật Bản, các loại đất cát, á
cát vùng Đà Nẵng - Quảng Nam, vật liệu cọc không sử dụng phụ gia tăng cường độ.
- Đề tài tập trung cho phân tích cọc đơn và nhóm cọc chịu tải trọng thẳng đứng.
- Phạm vi nghiên cứu ứng dụng: cho nhà dân dụng cao tầng đến cấp II (dưới 19
tầng) trên nền đất cát vùng Đà Nẵng và những vùng có đặc điểm địa chất tương tự.

7. Những đóng góp mới của luận án
- Xây dựng cơ sở dữ liệu các tương quan về đặc tính cường độ chịu nén và chịu
uốn của vật liệu cọc SCP cho 04 loại đất đặc trưng vùng Đà Nẵng – Quảng Nam.
- Phân tích truyền tải trong cọc SCP và phân phối ma sát thành bên, kháng mũi
cho cọc đơn và cọc trong nhóm từ mô hình thí nghiệm kích thước thật, có sử dụng
thiết bị đo biến dạng dọc trục cọc. Xác định hệ số sức kháng bên và sức kháng mũi
theo công thức của Meyerhof để áp dụng tính sức chịu tải của cọc đơn SCP.
- Phân tích huy động sức kháng của các cọc trong nhóm, xác định hệ số nhóm và
đề nghị tính sức chịu tải là xem móng cọc SCP làm việc theo nhóm “Group”.
- Bước đầy xây dựng biểu đồ và phương trình xác định hệ số nhóm của móng
cọc SCP theo số cọc với khoảng cách tim cọc từ 1D đến 8D từ mô phỏng số 3D.
- Xây dựng trình tự tính toán và chương trình máy tính SCPile tự động hóa tính
toán, thiết kế móng cọc SCP và áp dụng cho 01 công trình thực tế.

8. Cấu trúc của luận án
Ngoài các phần mở đầu, mục lục, danh mục các tài liệu tham khảo, các công
trình khoa học đã công bố, các hình vẽ, bảng biểu, phụ lục, luận án gồm 130 trang,
được bố cục trong 5 chương:
Chương 1: Tổng quan về cọc đất xi măng
Chương 2: Một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm về đặc tính cường độ vật liệu
cọc đất xi măng.
Chương 3: Nghiên cứu sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc đất xi măng bằng mô
hình kích thước thật.
Chương 4: Mô phỏng số và xây dựng tương quan về hệ số nhóm cọc cho cọc đất
xi măng.
Chương 5: Nghiên cứu ứng dụng cọc đất xi măng cho công trình nhà cao tầng.
3