Nghiên cứu ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

NGUYỄN NGỌC KIÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
BẰNG TRỤ ĐÁ BA LÁT

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội – 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

NGUYỄN NGỌC KIÊN
KHÓA 2012-2014

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU
BẰNG TRỤ ĐÁ BA LÁT

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN NGỌC THANH

Hà Nội – 2014


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ tình cảm biết ơn chân thành tới tất cả các thầy cô
trong Khoa Sau đại học - Trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội với những chỉ dẫn
và giúp đỡ trong quá trình học tập cũng như khi tiến hành làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Ngọc Thanh người trực tiếp
hướng dẫn khoa học, cùng các thầy giáo trong Bộ môn Địa Kỹ Thuật - Trường
Đại Học Kiến Trúc Hà Nội đã có những ý kiến đóng góp quý báu cho nội dung
của luận văn.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn gia đình và các bạn đồng nghiệp đã động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không thể tránh khỏi những hạn
chế và thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô, bạn bè và
đồng nghiệp.

Hà Nội, ngày 0 8 tháng 08 năm 2014
Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Kiên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc
lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và
có nguồn gốc rõ ràng.

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Kiên


LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐÁ
BA LÁT ................................................................................................................ 7
1.1 Nền đất yếu và các phương pháp xử lý nền đất yếu ............................... 7
1.1.1 Khái niệm về nền đất yếu[1]; [2]; [4] ................................................... 7
1.1.2 Các loại nền đất yếu thường gặp trong tự nhiên [1];[2];[4] .................. 8
1.1.3 Các phương pháp xử lý nền đất yếu[1]; [2]; [4] ................................... 9
1.2 Xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát ...................................................... 21
1.2.1 Tổng quan về trụ đá ba lát[1];[15] ...................................................... 21
1.2.2 Các giả thiết và phương pháp tính toán trụ đá ba lát .......................... 25
1.2.3 Các phương pháp thi công trụ đá hiện nay ......................................... 26
1.3 Ứng dụng của trụ đá ba lát trong xử lý nền đất yếu ............................. 32
1.3.1 Ứng dụng trụ đá ba lát trong xử lý nền đất yếu trên thế giới[15] ....... 32
1.3.2 Thực trạng ứng dụng trụ đá ba lát ở Việt Nam. .................................. 37
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TRỤ ĐÁ
BA LÁT .............................................................................................................. 40

2.1 Tính toán trụ đá ba lát theo các công thức lý thuyết ............................ 40
2.1.1 Phương pháp phần tử đơn vị ............................................................... 40
2.1.2 Tính toán trụ đá ba lát theo sức chịu tải cực hạn ................................ 43
2.2 Tính toán trụ đá theo các công thức thực nghiệm ................................ 46
2.2.1 Dựa vào quan hệ giữa lực dính không thoát nước và áp lực tới hạn .. 46
2.2.2 Tính toán trụ đá ba lát dựa trên kết quả thí nghiệm pressuremeter .... 48


2.2.3 Tính toán trụ đá theo phương pháp của Priebe (1995)[1];[12] ........... 49
2.3 Tính toán trụ đá theo phương pháp phần tử tới hạn (Plaxis) ............. 54
2.3.1 Giới thiệu về phần mềm Plaxis ........................................................... 54
2.3.2 Tính toán mô phỏng sự làm việc của trụ đá bằng phần mềm Plaxis .. 56
2.4 Phân tích sự tập trung ứng suất ở trong trụ đá và đất nền xung quanh
[3] ..................................................................................................................... 68
CHƯƠNG III. ÁP DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG TRỤ ĐÁ BA
LÁT TRONG ĐIỀU KIỆN ĐỊA TẦNG MỘT SỐ KHU VỰC .................... 70
3.1 Áp dụng cho bể chứa Sainte-Menehould (Pháp) .................................. 70
3.1.1 Mô hình hóa ........................................................................................ 70
3.1.2 Kết quả mô hình hóa. .......................................................................... 72
3.2 Mô phỏng thí nghiệm thực tế .................................................................. 74
3.3 Ví dụ tính toán áp dụng xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát tại công
trình Era – TP Hồ Chí Minh ......................................................................... 79
3.3.1 Giới thiệu dự án................................................................................... 79
3.4 Tính toán xử lý nền đất yếu bằng trụ đá khi chịu tải trọng động đất. 87
3.4.1 Tính toán bằng các công thức thực nghiệm cho công trình Petras
Harbor [23]. .................................................................................................. 87
3.4.2 Mô phỏng trụ đá xét tới tải trọng động đất ....................................... 93
3.5 Nghiên cứu khả năng áp dụng trụ đá ở những vùng có xảy ra hóa lỏng
đất ở Việt Nam ................................................................................................ 96
3.5.1 Hiện tượng hóa lỏng đất ...................................................................... 96

3.5.2 Các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng hóa lỏng ........................... 98
3.5.3 Tác dụng của trụ đá đối với những vùng có khả năng hóa lỏng ......... 99


3.5.4 Khả năng áp dụng trụ đá cho một số khu vực có khả năng bị hóa lỏng
tại Việt Nam ............................................................................................... 102
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 103
KIẾN NGHỊ ..................................................................................................... 104


MỤC LỤC HÌNH VẼ
Số hình

Tên hình vẽ

Hình 1.1

Thi công bấc thấm tại nhà máy thép Hưng Nghiệp - Formosa

Hình 1.2

Xử lý nền đất yếu bằng trụ vôi

Hình 1.3

Hình ảnh thi công trụ xi măng đất

Hình 1.4

Hình ảnh thi công vải địa kỹ thuật

Hình 1.5

Lựa chọn đường kính trụ đá

Hình 1.6

Thi công trụ đá bằng phương pháp thay-rung

Hình 1.7

Thi công trụ đá ba lát theo dạng Franki

Hình 1.8

Máy thi công trụ đá Franki

Hình 1.9

Thi công trụ đá bằng khoan tạo lỗ

Hình 1.10 Thiết bị thi công trụ đá theo phương pháp khoan ép tạo lỗ
Hình 1.11 Thi công trụ đá dưới nước
Hình 1.12 Chi tiết và nguyên lý làm việc của máy đầm rung
Hình 1.13 Kích thước và hình thức các loại đầm rung
Hình 1.14

Hình ảnh thi công trụ đá gia cố đất nền cho 2 bể chứa gas lỏng
tại Ấn độ

Hình 1.15 Hình ảnh thi công trụ đá bằng phương pháp khô tại Ấn độ
Hình 1.16

Hình 1.17

Hình 1.18

Hình ảnh thi công tại bãi container, Cảng nam Manila,
Philipines
Sử dụng trụ đá để tăng cường khả năng chống trượt Đại lộ
trên Putrajaya, Malaysia
Sử dụng trụ đá để tăng cường ổn định và chống trượt cho nền
đắp BR8 Putrajaya, Selangor, Malaysia (1999)


Hình 1.19

Sử dụng trụ đá để tăng cường ổn định tại dự án đường cao tốc
Shah Alam, Malaysia

Hình 1.20 Thi công trụ đá ba lát để đắp đê lấn biển tại Monaco
Hình 1.21
Hình 2.1
Hình 2.2

Hình ảnh thi công trụ đá tại dự án Biển Đông - Vũng Tàu- Việt
Nam
Đường kính tương đương của trụ đá trong các dạng lưới trụ
Hình vẽ mô hình hóa phần tử đơn vị trong tính toán trụ đá ba
lát

Hình 2.3

Sơ đồ phân bố ứng suất lên nền gia cố bằng trụ đá

Hình 2.4

Trụ đá dưới tải trọng móng băng và tải trọng phân bố đều

Hình 2.5

Sơ đồ phân tích sự làm việc của nhóm trụ

Hình 2.6a

Dự đoán của tải trọng hiệu quả và đường kính của một trụ ba
lát theo lực dính không thoát nước
Bảng biểu thị quan hệ giữa tỉ lệ nén chặt của đất trước và sau

Hình 2.6b khi gia cố bằng trụ đá với khoảng cách giữa các trụ đá và lực
dính của đất xung quanh trụ đá.
Hình 2.7

Lựa chọn đường kính trụ đá (Dhouib et Blondeau, 2005)[15]

Hình 2.8

Các mô hình quan hệ ứng suất và biến dạng của đất

Hình 2.9

Mô hình trụ đá trong đất với khoảng cách giữa các trụ đá

Hình 2.10 Kết quả chuyển vị đứng của nền khi chưa xử lý bằng trụ đá
Hình 2.11. Kết quả chuyển vị đứng của nền khi nền được xử lý bằng trụ đá
Hình 2.12 Phân bố độ lún theo mặt cắt ngang với khoảng cách trụ 2m
Hình 2.13 Phân bố độ lún theo mặt cắt ngang với khoảng cách trụ 5m


Hình 2.14

Hình vẽ sự phân bố ứng suất khi chưa xử lý nền và đã sử dụng
trụ đá

Hình 2.15. Mô hình 2D trụ đá trên nền cứng
Hình 2.16. So sánh độ lún khi sử dụng trụ và không sử dụng trụ đá
Hình 2.17.

Hình 2.18.

Hình 2.19.

So sánh độ lún khi sử dụng trụ đá với khoảng cách giữa các trụ
khác nhau với tải trọng 100 kPa
Ảnh hưởng của góc ma sát trong đất và trụ đá tới hiệu quả của
việc giảm lún
Ảnh hưởng của tỉ số mô đun của trụ đá /đất nền tới hiệu quả
giảm lún

Hình 2.20. Ảnh hưởng của đường kính trụ đá tới hiệu quả giảm lún

Hình 2.21.

Hình 2.22.

Hình 2.23.

Hình 2.24.

So sánh kết quả lún theo phương pháp của Priebe và mô hình
hóa (với cùng giá trị as =0,11)
So sánh kết quả lún theo phương pháp của Priebe và mô hình
hóa (với cùng giá trị tải trọng 100 kPa)
So sánh kết quả lún theo phương pháp của Priebe và mô hình
hóa (ảnh hưởng của góc ma sát trong của trụ đá)
So sánh kết quả lún theo phương pháp của Priebe và mô hình
hóa (ảnh hưởng của tỉ số mô đun trụ đá/ đất nền)

Hình 2.25. Mô hình cột đất trong 3D với một trụ đá ở trung tâm [3]
Hình 2.26 Sự thay đổi ứng suất trong đất nền theo độ sâu (Six, 2006)
Hình 2.27 Tỉ số ứng suất trong trụ đá và ứng suất trong nền đất
Hình 3.1

Kích thước hình học của bể chứa và phương án xử lý nền


Hình 3.2:
Hình 3.3.

Hình 3.4.

Hình 3.5:

Mô hình bể chứa Saint Menehould
Ứng suất theo phương ngang của đất ở độ sâu 5,8m sau khi xử lý
nền bằng trụ đá với mở rộng bán kính trụ 15%
Độ lún của bể chứa a) không có trụ đá, b) sử dụng trụ đá, c) sử
dụng trụ đá với mở rộng bán kính trụ 15%
Thí nghiệm hiện trường đối với 1 trụ đá và nhóm 3 trụ đá
(Maurya et al., 2005 [26])

Hình 3.6.

Mô hình hóa thí nghiệm trụ đơn với ảnh hưởng của 6 trụ khác

Hình 3.7

Kết quả so sánh giữa thực nghiệm và mô hình hóa

Hình 3.8

Hình 3.9:

Mô hình thí nghiệm nhóm 3 trụ đá trong hệ thống gồm 15 trụ đá
xung quanh
So sánh kết quả mô hình và thí nghiệm thực tế với nhóm 3 trụ
đá

Hình 3.10 Hình vẽ mô hình của dự án Era- TP Hồ Chí Minh
Hình 3.11. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên đất nền và dãy trụ đá
Hình 3.12. Trụ địa tầng điển hình khu vực

Hình 3.13. Các thông số về nền đất và trụ đá
Hình 3.14. Mô phỏng 2D tường và trụ đá trong Plaxis
Hình 3.15. Chuyển vị ngang của nền khi được gia cường bằng trụ đá
Hình 3.16. Chuyển vị tổng thể của nền khi được gia cường bằng trụ đá
Hình 3.17. Mô hình 3D tường và trụ đá trong Plaxis
Hình 3.18. Thông số đầu vào của nền đất
Hình 3.19. Chuyển vị tổng thể của nền khi được gia cường bằng trụ đá


Hình 3.20. Chuyển vị ngang của nền khi được gia cường bằng trụ đá
Hình 3.21. Mặt cắt ngang đê chắn song
Hình 3.22. Mặt cắt ngang đê biển
Hình 3.23. Giả định cơ bản của trụ đá và nền đất khi chịu ứng suất cắt
Hình 3.24. Bảng tra tỉ số ứng suất ứng với tải trọng 300kg/m2 cho trụ đá
Hình 3-25 Bảng tra chỉ số ứng suất kháng động đất dựa vào chỉ số qc1
Hình 3.26. Mô hình dãy trụ đá gia cường nền đất đắp
Hình 3.27. Khai báo tải trọng động đất
Hình 3.28. Độ lún của toàn bộ nền khi chưa xử lý bằng trụ đá
Hình 3.29. Độ lún của nền khi xử lý bằng trụ đá
Hình 3.30. Phân bố ứng suất trong nền sau khi xử lý bằng trụ đá
Hình 3.31. Các giai đoạn phân tích bài toán mô phỏng
Hình 3.32. Hình ảnh kết cấu đất khi bị hóa lỏng
Hình 3.33. Hình ảnh các nguyên nhân gây ra hiện tượng hóa lỏng đất
Hình 3.34. Phân bố hạt đất trước và sau khi xử lý bằng trụ đá [23]
Hình 3.35.

Ví dụ minh họa sức kháng xuyên (CPT) trước và sau khi xử lý
nền bằng trụ đá [23]

Hình 3.36. Ví dụ minh họa sự làm việc trụ đá [24]

Hình 3.37. Ví dụ minh họa sự làm việc trụ đá khi chịu lực cắt [25]
Hình 3.38. Ví dụ minh họa sự tác dụng của trụ đá tại Nisqually [25]


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng
Bảng 2.1
Bảng 2.2

Tên bảng
Bảng tra hệ số cải thiện nền đất n của Priebe
Bảng tra hệ số ( A / Ac ) dựa vào tỉ lệ modun Dc/Ds và góc ma
sát trong của đất xung quanh khi kể đến sự nén lún của trụ đá.

Bảng 2.3

Bảng 2.4

Bảng 2.5

Bảng tra hệ số fd theo hệ số y dựa vào góc ma sát trong của đất
nền xung quanh
Bảng biểu thị sự phân bố tải trọng trên trụ đá tương ứng với các
góc ma sát trong của đất nền.
Đặc trưng cơ lý của nền đất, trụ đá khi tính toán bằng phần
mềm Plaxis

Bảng 2.6. Bảng so sánh hiệu quả xử lý nền đất của trụ đá
Bảng 3.1

Bảng chỉ tiêu cơ lý của nền đất khu vực bể chứa SainteMenehould

Bảng 3.2

Kết quả phân tích lún theo các trường hợp khác nhau

Bảng 3.3

Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và trụ ba lát

Bảng 3.4

Bảng so sánh giá trị kinh tế khi sử dụng các phương án xử lý
nền khác nhau


1

PHẦN MỞ ĐẦU
 Tính cấp thiết của đề tài
Xử lý nền đất yếu là một trong những bài toán thường xuyên gặp phải trong
quá trình xây dựng công trình trong điều kiện địa chất yếu. Các giải pháp xử lý
nền đất yếu hiện nay tại Việt Nam mới chỉ dùng lại ở việc sử dụng các công
nghệ truyền thống như trụ cát, giếng cát, bấc thấm, hay gia tải trước hoặc kết hợp
chúng với nhau nhưng hiệu quả của việc xử lý còn thấp. Những năm gần đây,
chúng ta còn ghi nhận các công nghệ xử lý nền đất yếu khá hiện đại như trụ xi
măng đất, phụt vữa áp lực cao jet-groutting, hay xử lý nền đất bằng hút chân
không, tuy nhiên giá thành của phương pháp này vẫn còn tương đối cao, kiểm
soát chất lượng còn khó.
Một trong những phương pháp xử lý nền đất yếu thường được các kỹ sư quan

tâm đó là việc đưa các vật liệu hạt rời trong đất với tác dụng chính là nén chặt
đất và tận dụng khả năng cường độ của những loại vật liệu này lớn hơn nhiều lần
so với cường độ của nền đất yếu để xử lý nền đất yếu hoặc làm tăng nhanh tốc
độ cố kết của đất nhờ sự thoát nước trong lỗ rỗng. Trụ đá ba lát là một loại
phương pháp xử lý nền như thế và được tạo thành nhờ sự đầm nén chặt của đá ba
lát mà không sử dụng xi măng. Từ những năm 80 của thế kỷ trước, tại Việt Nam,
trụ đá đã được thực hiện để xử lý nền dưới các bồn bể chứa, tuy nhiên công nghệ
thi công còn lạc hậu và quy trình kiểm soát chất lượng chưa rõ ràng nên hiệu quả
của phương pháp này chưa cao và chính vì thế phương pháp này chưa tạo được
độ tin cậy của kỹ sư và các nhà quản lý. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật,
người ta đã dần hoàn thiện các thiết bị thi công nhất trong việc thi công các trụ
vật liệu hạt rời, với việc ngoài nhiệm vụ tạo lỗ, đưa vật liệu hạt rời có tiết diện và
đảm bảo độ sâu thiết kế thì các thiết bị này còn phải đảm nhận vai trò làm chặt


2

nhờ tác dụng đầm, rung, hay áp lực của khí hoặc nước. Dưới ảnh hưởng của quá
trình thi công trụ đá như vậy, đá được lèn chặt cùng đất nền và tạo thành một trụ
đá có tiết diện và chiều dài rõ ràng. Mặt khác, thì đất ở xung quanh trụ đá sẽ bị
ép chặt lại do ảnh hưởng của quá trình lèn chặt đá, ứng suất theo phương ngang
của đất ở xung quanh trụ đá tăng lên rõ rệt, điều này có nghĩa là sau khi đất cố
kết, mô đun biến dạng của đất tăng lên, liên kết giữa các hạt đất được cũng tăng
lên đáng kể và nhờ đó tăng khả năng kháng cắt của đất, sức chịu tải của đất,
giảm được lún, tăng cường ổn định của công trình và loại bỏ bớt nguy cơ của
hiện tượng hóa lỏng của cát trong những vùng có động đất. Chính vì vậy, ở các
nước phát triển, xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát là một trong những phương
pháp đang được ứng dụng ngày một rộng rãi trong việc thiết kế xử lý nền đất
yếu, tập trung chủ yếu ở nền đắp, móng của của các công trình bồn bể chứa, hay
các công trình mà có tải trọng vừa phải (nền đắp, các công trình nhà máy, các

khu dân cư, hay các khu công nghiệp…). Mặt khác, trụ ba lát còn là giải pháp
hợp lý về móng vì không những tiết kiệm được giá thành nhờ tận dụng các vật
liệu sẵn có. Hơn thế nữa, trong những năm gần đây thì các vấn đề về động đất và
rung chấn thường xuyên xảy ra khiến cho vấn đề xây dựng các công trình phải
kể tới động đất được chú trọng hơn cả, việc xử lý nền đất bằng trụ đá còn có làm
giảm nguy cơ hóa lỏng của đất nền. Các lý thuyết thiết kế tính toán và kiểm tra
hiện nay được giới thiệu bởi nhiều tác giả như Priebe (1995)[12], Dhouib
(2004)[15], Debats (2006)[17], Six (2006)[24]... Tuy nhiên, để tính toán thiết kế
trụ đá ba lát thì song song với tiếp cận bằng các lý thuyết cơ học – giải tích hay
bằng các thực nghiệm, chúng ta còn có thể sử dụng phương pháp mô phỏng số
với các ưu điểm như đơn giản, hiệu quả, nhanh chóng. Tại Việt Nam, nhìn chung
có điều kiện địa tầng đa dạng và đặc biệt là nhiều vùng, khu vực tồn tại các lớp


3

đất yếu khá dày với chiều dày lên tới hàng chục mét. Mặt khác, các công trình
xây dựng đang phát triển không ngừng thì việc ứng dụng xử lý nền đất yếu bằng
trụ đá ba lát có tính thực tiễn.
 Mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu
 Mục đích nghiên cứu
- Hệ thống hoá các nguyên lý, phương pháp tính toán trụ đá ba lát trong bài toán
xử lý nền đất yếu.
- Chỉ ra phạm vi ứng dụng của việc xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát. Ứng
dụng trụ đá cho các dạng công trình khác nhau như trong nền đắp, trong ổn định
nền đắp và trong các dạng công trình có tải trọng vừa phải trong các vùng địa
chất có các lớp đất yếu ở phía trên trong điều kiện của Việt Nam.
- Nêu ra các chỉ dẫn cần thiết trong tính toán thiết kế trụ đá ba lát trong điều kiện
địa chất của một số khu vực tại Việt Nam
- So sánh chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của trụ đá ba lát và các giải pháp xử lý nền

đất yếu khác.
 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các phương pháp tính toán lý thuyết, thực nghiệm để tính trụ đá ba
lát.
- Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc tính toán bài
toán xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát (dùng phần mềm Plaxis). Từ đó nêu ra
các chỉ dẫn cần thiết trong tính toán thiết kế trụ đá ba lát trong điều kiện địa chất
của một số vùng đất yếu tại Việt Nam.
- Phân tích đánh giá sự phù hợp của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ đá
ba lát cho các dạng công trình: tăng ổn định của nền đắp, tăng khả năng chống


4

hiện tượng hóa lỏng của đất, tăng khả năng chịu tải cho các công trình trong các
điều kiện địa chất khác nhau tại một số khu vực tại Việt Nam.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu
- Nghiên cứu các loại nền đất yếu, các phương pháp xử lý nền đất yếu.
 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu việc tính toán và khả năng áp dụng của trụ đá ba lát trong điều kiện
ở Việt Nam.
 Nội dung và phương pháp nghiên cứu
 Nội dung nghiên cứu
- Đưa ra các nguyên lý, phương pháp tính toán trụ đá ba lát trong bài toán xử lý
nền đất yếu.
- Nêu ra phạm vi ứng dụng của việc xử lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát
- Ứng dụng trụ đá cho các dạng công trình khác nhau như trong nền đắp, trong
ổn định nền đắp và trong các dạng công trình có tải trọng vừa phải trong các
vùng địa chất khác nhau.

- Mở rộng phạm vi áp dụng của trụ đá trong các công trình xây dựng dân dụng
và công nghiệp cũng như làm rõ những tác dụng của trụ đá ba lát trong những
vùng có động đất. Từ đó nêu ra các chỉ dẫn cần thiết trong tính toán thiết kế trụ
đá ba lát trong điều kiện địa chất của một số khu vực tại Việt Nam
- So sánh chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của trụ đá ba lát và các giải pháp xử lý nền
đất yếu khác trên các vùng địa chất của Việt Nam.
 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các phương pháp tính toán lý thuyết, sử dụng một số kết quả thực
nghiệm sẵn có để tính toán trụ đá ba lát trong bài toán xử lý nền đất yếu


5

- Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc mô hình tính toán bài toán xử
lý nền đất yếu bằng trụ đá ba lát (dùng phần mềm Plaxis).
- Phân tích, so sánh kết quả đạt được với việc tính toán lý thuyết cũng như kết
quả các thí nghiệm hiện trường.
- Phân tích đánh giá sự phù hợp của phương pháp xử lý nền đất yếu bằng trụ đá
ba lát cho các dạng công trình: tăng ổn định của nền đắp, tăng khả năng chống
hiện tượng hóa lỏng của nền đất, tăng khả năng chịu tải cho các công trình trong
các điều kiện địa chất khác nhau tại một số khu vực địa tầng ở Việt Nam.
 Kết quả nghiên cứu
- Đưa ra một số chỉ dẫn, lưu ý cần thiết khi tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu
bằng trụ đá ba lát
- Kiến nghị về khả năng áp dụng các phương pháp xử lý nền bằng trụ đá ba lát
trong điều kiện địa tầng ở Việt Nam
- Kiến nghị về khả năng áp dụng trụ đá trong những vùng có nguy cơ bị hoá lỏng
khi có động đất.
 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
- Đề xuất các phương pháp tính toán trụ đá ba lát trong đất phù hợp với các điều

kiện địa chất của Việt Nam
- Phân tích đánh giá sự phù hợp của trụ đá ba lát trong các điều kiện địa chất
khác nhau tại một số khu vực cũng như phạm vi áp dụng chủ yếu của trụ đá
- Sử dụng trụ đá trong các công trình công trình giao thông: các tuyến đường
vành đai của các thành phố, các tuyến đường cao tốc, các tuyến đường trong các
khu quy hoạch, các tuyến hầm chui các tuyến metro, nhà ga xe điện ngầm trong
đô thị hay các không gian ngầm khác sắp triển khai tại thủ đô Hà Nội cũng như
cả nước nói chung.


6

- Sử dụng cho các công trình nhà công nghiệp, nhà máy, các khu công nghiệp….
- Sử dụng trụ đá làm tăng tính ổn định của mái kè, mái dốc cho các con sông trên
địa bàn thành phố.
- Có thể làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các kỹ sư thiết kế và thi công, cũng
như các công ty chuyên xử lý nền đất yếu.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

103

KẾT LUẬN
Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng trụ đá ba lát trong xử lý nền đất yếu,
bên cạnh đó luận văn giới thiệu lại các phương pháp tính toán trụ đá hiện nay
cũng như chỉ ra trụ đá ba lát là một trong các giải pháp hữu hiệu để xử lý, gia cố
nền đất yếu nhằm tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, thời gian cố kết của
nền đất yếu cũng như khả năng chống lại hiện tượng hóa lỏng.
Phạm vi áp dụng trụ đá trong xử lý nền đất yếu là khá rộng rãi với việc có thể xử
lý nền đất yếu để làm nền đắp, nền của các tuyến đường sắt, làm tăng tính ổn
định chống trượt, nền của các công trình có tải trọng vừa phải như bồn bể chứa,
các kho vật liệu, nền của các công trình xây dựng dân dụng nhất là nó sẽ phát
huy hiệu quả cao trong những vùng đất có nguy cơ hóa lỏng. Với sự phát triển
của công nghệ thi công bằng phương pháp xói nước hoặc đầm rung cho phép
chúng ta có thể thực hiện việc triển khai thi công một cách đơn giản nhưng mang
lại hiệu quả xử lý nền đất cao nhờ các thiết bị chuyên dụng có tác dụng làm chặt
trụ đá và diện tích đất xung quanh trụ (thiết bị vibroflot).
Mặt khác, điều kiện địa chất Việt Nam có phân bố đa dạng với nhiều vùng với
điều kiện địa chất có lớp đất yếu khá dày từ 10-15m thậm chí tới 30-40m, lại
thêm có nhiều mỏ đá tự nhiên rất thuận lợi cho việc áp dụng trụ đá ba lát để gia
cường nền đất.
Việc tính toán hiện nay chủ yếu dựa vào các công thức thực nghiệm và bán thực
nghiệm trên cở sở các kết quả nghiên cứu của Priebe hoặc tính toán bằng phương
pháp phần tử hữu hạn. Tuy nhiên với tính toán bằng phương pháp phần tử hữu
hạn cũng cần phải kể đến ảnh hưởng của quá trình thi công trụ đá mới có thể
mang đến kết quả mong đợi. Việc mô hình có kể tới ảnh hưởng của quá trình thi
công có thể được thực hiên thông qua việc mở rộng bán kính trụ đá với một giá


104

trị hợp lý thông thường 5-10%. Với sự phát triển của công nghệ tin học như hiện
nay chúng ta hoàn toàn có thể mô phỏng bài toán trụ đá trong không gian 3D với
các hình ảnh, kết quả khá trực quan và sát với kết quả thực tế.
Một vấn đề khác mà chúng ta cần lưu ý là để việc xử lý nền đất bằng trụ đá có
hiệu quả cao cần lựa chọn khoảng cách trụ đá hợp lý thông thường khoảng cách
này để phát huy hiệu quả gia cường nền đất thì s< 3Dc, với khoảng cách giữa các
trụ như trên chúng ta thấy độ lún của nền đất có thể giảm 1,5 đến 2 lần.
Những năm gần đây các trận động đất, rung chấn thường xuyên xảy ra ở vùng
Châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng. Vì vậy, việc nghiên cứu về động đất
về hiện tượng hóa lỏng cũng như các giải pháp ngăn ngừa hiện tượng hóa lỏng là
rất quan trọng, mang tính cấp thiết. Với tác dụng có khả năng chống lại hiện
tượng hóa lỏng khá tốt của trụ đá, thì việc sử dụng trụ đá trong các vùng có tiềm
năng hóa lỏng sẽ là một trong những giải pháp hữu hiệu được đánh giá cao vì
mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật.
KIẾN NGHỊ
- Cần có nghiên cứu chuyên sâu về trụ đá, cũng như tác dụng của trụ đá để cải
thiện nền đất yếu trong những vùng hay xảy ra động đất và có tiềm năng hóa
lỏng nền đất.
- Cần phải làm các mô hình thực nghiệm để nghiên cứu phân tích, tính toán được
chính xác và sát với thực tế.
- Hiện nay trên thế giới và Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn tính
toán và thi công trụ đá. Vì vậy, cần có quy trình tính toán, tiêu chuẩn tính toán
cần có thêm thời gian nghiên cứu sâu hơn về vấn đề này.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Hồng Quang (2012), Đánh giá khả năng ổn định và ứng dụng trụ vật liệu hạt
rời để xử lý nền đất yếu khu vực phía nam, Luận văn Thạc sỹ Địa Kỹ Thuật, Trường
ĐHBK –ĐHQG TPHCM.

2. Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất
(2013), Nền móng các công trình dân dụng và công nghiệp, NXB Xây dựng.
3. Nguyễn Ngọc Thanh (2011), Xử lý nền đất yếu bằng trụ đá : tính toán, thiết kế
và áp dụng, Tập san khoa học công nghệ Trường Đại Học Kiến Trúc.
4. Vương Văn Thành (1995), Bài giảng cơ học đất, Nhà xuất bản xây dựng.
5. Vương Văn Thành, Nguyễn Đức Nguôn, Phạm Ngọc Thắng (2012), Tính toán
thực hành nền móng công trình dân dụng và công nghiệp, Nhà xuất bản xây dựng.
6. Richard D. Barksdale, Robert Charles Bachus, Design and Construction of
Stone Columns. Federal Highway Administration. United States(1983)
7. Greenwood D.A. (1970). Mechanical improvement of soils below ground
surface. Proceedings of the Conference on Ground Engineering, Institution of
Civil Engineers. London, paper II, pp. 11-22.
8. Hughes J. M.O., Withers N. J., Greenwood D.A. (1975). A field trial of the
reinforcing effect of stone column in soil. Ground Treatment by Deep
Compaction, Géotechnique, vol.25 (1), pp 31-44.
9. Handy R.L.(2001). « Does lateral stress really influence settlement » ASCE
Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Volume 127, Issue 7, pp.
623-626


10. Mattes N.S et Poulos H.G (1969). « Settlement of single compressible pile ».
Journal of the soil mechanics and foundation division, No. 95(1), pp 189-207.
11. Ngoc-Thanh N, Foray. P, Flavigny. E. « 3D modelling of stone columns and
application ». 17th International Conference on Soil Mechanics & Geotechnical
Engineering, Alexandria- Egypt, October 2009
12. Priebe H.J.(1995). « The design of vibro-replacement ». Ground Engineering,
Keller Grundbau, Technical paper, pp. 12-61.
13.Sven Hansbo (1994), Foundation Engineering
14. Corneille S., Masrouri F., Soyez B. (2006). Essai de chargement en grandeur
réelle d'une colonne ballastée isolée - ELU-ULS. Marne –la- Vallée, Editions du

LCPC, pp. 71-78
15. Dhouib A et Blondeau F. (2005). « Colonnes ballastées ». Presses de ENPC,
Paris, 264 pages.
16. Dhouib A et al. (2004). « Méthode de Priebe : Origine Développement et
application ». ASEP-GI 2004, Presses de l’ENPC-LCPC. Paris, Vol. 1, pp.131-146
17. Debats J-M et al., (2006). « Etat deh la recherche entreprise dans la modélisation
sous Plaxis de la mise en œuvre de colonnes ballastées dans une argile molle ».
Journée de Plaxis, Paris
18. DTU 13.2 (Norme NF P. 11 - 212). (1978). Fondations profondes : colonnes
ballastées, Chap. VIII. Paris, pp 57-59
19. Flavigny. E, Ngoc-Thanh. N et Sanchez. P, (2006). « Modélisation de colonnes
ballastées » Journée de Plaxis, 16 Mai, Paris


20. Gambin M. (1963). Calcul du tassement d'une fondation profonde en
fonction des résultats pressiométriques. Sols-soils, n°7, pp.11-31.
21. Gambin M. (1990). The history of pressuremeter practice in France.
Proceedings of the 3rd International Symposium on Pressuremeters, Oxford
University, Thomas Telford, pp. 5–24.
22. Kirsch (2004). « Experimentell und numerische Untersuchungen zum
Tragverhalten von Rüttelstopfsäulengruppen ». Thèse, citée par Gäb (2005) «
Numerical modelling of stone columns », séminaire W(h)ydoc05, Paris
23. Raju.V.R et al.(2004) “Ground Improvement using Vibro Replacement in ASIA
1994 to 2004: a 10 year review”. 5th

International Conference on Ground

Improvement Techniques 22-23 March 2004, Kuala Lumpur, Malaysia
24. Six V (2006) Analyse du comportement des colonnes ballastées : influence des
conditions initiales. Thèse de doctorat de l’université des sciences et technologies de

Lille
25. Lambert S. (1999) Renforcement de sol par colonnes ballastées pour des stations
d’épuration. Chantier de France Juillet 1999. Fondations Spéciales. P 41.
26. Maurya R.R., Sharma B.V.R (2005). Footing load tests on single and group of
stone columns. Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 16ICSMGE, Osaka
27. />28. />29.