Nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển nam bộ (tt)

-i-

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM

ĐỖ THẾ QUYNH

NGHIÊN CỨU HÌNH DẠNG HỢP LÝ CỦA KHỐI NÊM
ĐỂ LÀM MÓNG ĐÊ BIỂN NAM BỘ

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 62 58 02 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018


- ii -

Công trình được hoàn thành tại:
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Nguyễn Vũ Việt
2. PGS. TS. Phùng Vĩnh An

Phản biện 1: …………………………………………………………
Phản biện 2: …………………………………………………………
Phản biện 3: …………………………………………………………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ cấp Viện
họp tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, địa chỉ:
171 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội.
Vào hồi …… giờ …… phút, ngày…… tháng..…. năm 2018

Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.


-1-

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Theo quy hoạch thuỷ lợi đồng bằng Nam Bộ đến năm 2020, định hướng
đến năm 2050 trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng [29], thì giai đoạn
2016-2020 cần phải xây dựng mới 24 tuyến đê làm nhiệm vụ kiểm soát mặn, lũ,
triều cường, nước biển dâng và phòng tránh thiên tai. Kết quả nghiên cứu của đề
tài do UNDP quản lý [31] cho thấy rất cần thiết làm tuyến đê biển thứ 2 ở đồng
bằng Nam Bộ với tổng chiều dài 580 km để ngăn NBD, sóng thần, phân ranh mặn
ngọt, xây dựng các cơ sở hạ tầng. Tuyến đê biển thứ 2 làm cách tuyến đê biển thứ
nhất từ 5 km đến 6,5 km. Bên trong tuyến đê biển thứ 2 bố trí dân cư trước mắt và
lâu dài.
Một trong những bất lợi với đê biển ở Nam Bộ là đất nền yếu, vật liệu xây
dựng khan hiếm. Để đảm bảo ổn định cho đê thì cần phải nghiên cứu, thiết kế giải
pháp nền móng phù hợp đảm bảo kinh tế – kỹ thuật và thân thiện với môi trường.
Trong các tài liệu về nền móng [23], [24] đều cho rằng nếu mặt đáy móng
nông có hình dạng zích zắc (hình dạng của bánh xích) thì khả năng phân bố ứng
suất tăng thêm tốt hơn. Móng Top-base (với góc vát 450) là sáng chế của Nhật và

Hàn Quốc [34] đã có nhiều kết quả nghiên cứu, ứng dụng ở trong và ngoài nước.
Trong quá trình tìm kiếm giải pháp móng mới có thể áp dụng với đê biển
Nam Bộ, năm 2014 luận án đã đề xuất, kiến nghị sử dụng khối nêm được làm
bằng đất yếu tại chỗ trộn với xi măng và phụ gia có kết hợp với cát chèn vào
khoảng hở giữa các khối nêm để tạo ra móng khối nêm áp dụng cho đê biển.
Khối nêm tạo ra xuất phát từ ý tưởng thay vì sử dụng móng gia cố khối
(móng MS) cho đê biển, các tác giả đề nghị sử dụng móng khối nêm vì điều kiện
máy móc thiết bị thi công móng MS không có sẵn, không phù hợp với điều kiện
vận chuyển và đất nền lầy thụt ở đồng bằng Nam Bộ. Móng khối nêm đề xuất ban
đầu bao gồm các khối nêm có góc vát xếp cạnh nhau và khoảng hở giữa các khối
nêm được chèn chặt bằng cát. Móng khối nêm ban đầu này là tiền đề rất quan
trọng để nghiên cứu sinh tiếp tục nghiên cứu sâu hơn nữa để có thể áp dụng cho
đê biển, đặc biệt là nghiên cứu xác định được hình dạng hợp lý của khối nêm và
thiết lập được công thức tính ứng suất đáy móng (ƯSĐM).
Để có cơ sở khoa học xác định hình dạng khối nêm hợp lý dùng làm móng
đê biển Nam Bộ, luận án sử dụng khối nêm với góc vát 450 để so sánh với 2 loại
móng khác làm đối chứng với điều kiện 3 loại móng này có cùng thể tích và tính
chất vật liệu, đặt trong cùng điều kiện về nền yếu (phổ biến ở các đê biển Nam
Bộ). Điều đó dẫn đến các chiều dày móng sẽ khác nhau và ảnh hưởng của chiều
sâu đặt móng đến ứng suất tăng thêm trong nền sẽ khác nhau. Tuy nhiên, do đối
tượng nghiên cứu của luận án là móng khối nêm đặt trên nền đất yếu chịu tác
dụng của tải trọng đê có chiều cao khối đắp không lớn, từ 2 m đến 3 m [16], chiều
dày móng dự kiến nhỏ, không quá 1 m, do đó ảnh hưởng của áp lực hông do
chiều sâu đặt móng đến ứng suất tăng thêm trong nền không đáng kể.
Để thuận lợi cho việc so sánh ứng suất trong nền giữa các trường hợp biên
dạng móng khác nhau, luận án giả thiết áp lực bên móng bằng không, tức là chỉ


-2-

xét ứng suất trong nền do tải trọng thẳng đứng, làm như vậy kết quả tính toán ứng
suất trong nền sẽ rõ ràng và dễ so sánh hơn. Cách làm này cũng được sử dụng khi
so sánh, phân tích ứng suất trong nền cho móng Top-base [34].
Điều khác biệt giữa móng Top-base và móng khối nêm trong luận án ở
những điểm liệt kê trong bảng ngay sau đây:
TT Thông số so sánh
Móng Top-base
Móng khối nêm
1 Vật liệu làm móng - Bê tông và đá dăm chèn - Đất yếu tại chỗ, xi
giữa khoảng hở giữa các măng, phụ gia và cát
Top-block.
chèn.
- Trọng lượng móng lên - Trọng lượng móng
nền lớn hơn.
lên nền nhỏ hơn.
2 Hình dạng mặt Hình tròn (phần nón cụt, Hình bát giác hoặc
bằng khối nêm
trụ và cọc)
hình tròn.
3 Hình dạng mặt Có phần cọc
Không có phần cọc
đứng khối nêm
4
5
6
7
8

Liên kết các khối
Cường độ vật liệu

Sàn bê tông cốt thép
Cường độ cao hơn nhiều
so với yêu cầu của đê.
Tải trọng lên móng Cao hơn (nhà, công trình
lớn)
Giá thành
Cao hơn
Ảnh hưởng đến môi Nhiều hơn, do không dùng
trường.
vật liệu tại chỗ.

Vải ĐKT chịu kéo.
- Cường độ phù hợp
với chiều cao đê.
Thấp hơn (đê cao từ
2m đến 3 m).
Thấp hơn
It hơn, do dùng vật
liệu tại chỗ.

Các điều khác biệt trên sẽ cho kết quả ứng suất trong nền của móng khối
nêm khác với móng Top-base.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu xác định hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển
Nam Bộ.
Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu ứng suất, biến dạng của móng khối nêm đặt trên nền đất yếu,
qua đó xác định hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển Nam Bộ.

- Nghiên cứu thiết lập công thức tính ứng suất đáy móng khối nêm phù hợp
với đê biển Nam Bộ;
3. Đối tượng nghiên cứu
Ứng suất, biến dạng của móng khối nêm đặt trên nền đất yếu trong xây
dựng đê biển bằng vật liệu tại chỗ ở đồng bằng Nam Bộ.
4. Phạm vi nghiên cứu
- Ứng suất, biến dạng của móng khối nêm trong xây dựng đê biển bằng vật
liệu tại chỗ có chiều cao từ 2 m đến 3 m ở đồng bằng Nam Bộ.
- Tải trọng đứng lên móng được giả thiết phân bố đều (tương ứng với khu
vực giữa đỉnh đê). Tải trọng xe trên đỉnh đê không quá H10;


-3-

- Nền đê thuộc loại sét yếu có một số chỉ tiêu tương tự nền đê ở đồng bằng
Nam Bộ;
- Khối nêm có mặt vát được làm từ đất yếu trộn với xi măng và phụ gia,
trong nghiên cứu giả thiết khối nêm là một cố thể.
5. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan các giải pháp nền móng đê ở đồng bằng Nam Bộ;
- Cơ sở khoa học của giải pháp móng khối nêm;
- Nghiên cứu ứng suất, biến dạng móng khối nêm trên mô hình vật lý;
- Nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển Nam Bộ.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết:

+ Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước để thiết lập công thức giải
tích tính toán ứng suất đáy móng khối nêm chịu tải trọng phân bố đều;
+ Nghiên cứu ứng suất, biến dạng của móng khối nêm trên nền đất yếu khi
chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều bằng mô hình số phần tử hữu hạn.

- Nghiên cứu thực nghiệm:
Nghiên cứu ứng suất, biến dạng của móng khối nêm trên nền đất yếu trong
mô hình vật lý. Kết quả nghiên cứu dùng để kiểm chứng mô hình số. Mô hình số
sau khi được kiểm chứng phù hợp sẽ được dùng để nghiên cứu xác định hình
dạng khối nêm hợp lý và hiệu chỉnh công thức đã thiết lập.
- Phương pháp chuyên gia:
Tổ chức hội thảo khoa học và các cuộc họp có phản biện bao gồm các nhà
khoa học có hiểu biết chuyên sâu về lĩnh vực nghiên cứu của NCS đến họp cho ý
kiến góp ý, đánh giá, phản biện kết quả nghiên cứu.

Lưu đồ cách tiếp tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Luận án góp phần làm rõ cơ chế phân bố ứng suất đáy móng bằng các
khối nêm trên nền đất yếu;
- Đưa ra một loại móng nông có kết cấu mới, vật liệu mới có tác dụng làm
giảm ứng suất đáy móng trên nền đất yếu nhằm mục tiêu xây dựng đê biển vùng Nam bộ.
8. Những đóng góp mới của luận án
- Luận án đã đề xuất được khối nêm bằng đất tại chỗ trộn xi măng có phụ
gia để làm móng đê biển Nam bộ, có tác dụng phân phối lại ứng suất đáy móng
theo hướng đảm bảo an toàn hơn cho công trình và giảm giá thành;


-4-

- Từ kết quả thu được trên mô hình vật lý và mô hình số, luận án đã so
sánh, phân tích để lựa chọn mô hình đất yếu phù hợp (mô hình HS) trong phần
mềm Plaxis dùng để nghiên cứu ứng suất, biến dạng móng khối nêm;
- Bằng nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm và mô hình số, luận án đã làm rõ
cơ chế truyền tải và hiệu quả của móng khối nêm về mặt làm giảm ứng suất đáy
móng từ 10 % đến 30 % và chỉ ra được góc vát khối nêm bằng 450 cho phân bố

ứng suất có lợi nhất về cố kết và khả năng vượt tải;
- Luận án đã nghiên cứu thiết lập được công thức giải tích (4.7) để tính ứng
suất đáy móng khối nêm có hình dạng hợp lý đã xác định, chọn dùng để làm
móng cho đê biển ở đồng bằng Nam Bộ.
9. Cấu trúc của luận án
Mở đầu
Chương I: Tổng quan các giải pháp nền móng đê ở đồng bằng Nam Bộ
Chương II: Cơ sở khoa học của giải pháp móng khối nêm
Chương III: Nghiên cứu ứng suất, biến dạng móng khối nêm trên mô hình vật lý
Chương IV: Nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển Nam Bộ
Kết luận và kiến nghị
Danh mục công trình đã công bố
Tài liệu tham khảo
Chương I
TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG NAM BỘ
1.1. CÁC ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN

1.1.1. Vị trí địa lý:
Nằm ở cuối sông Mê Kông, phía bắc
giáp Campuchia, tỉnh Tây Ninh và Tp. Hồ Chí
Minh, phía đông và phía nam giáp Biển Đông,
phía tây là vịnh Thái Lan [2].
1.1.2. Địa hình: bằng phẳng và trũng thấp
(93% diện tích cao độ từ +0,5 m đến +1,5m).
1.1.3. Địa chất công trình
1.1.3.1. Phân bố đất yếu theo mặt bằng
Đất yếu ở đồng bằng Nam Bộ dày hàng
chục mét trở lên, thuộc các loại bùn sét, bùn
sét pha (khu II) ; cát pha, cát bụi (khu III), bùn
sét pha, bùn cát, than bùn (khu V) [28].

CAMPUCHIA
TP.H

CHÍ MINH

H ng Ng
IVb

Tân An

Châu Ð c

IId
Cao Lãnh

Hà Tiên I

Long Xuyên

M Tho

IIa

IIIc
Vinh Long
C n Tho
IIb
R ch Giá
Trà Vinh

V NH THÁI LAN

B n Tre

IIIb
Sóc Trang
V
IIIa
B c Liêu

IVa

BI N ÐÔNG

IIb

IIc Cà Mau

V

Hình 1.2 –Phân vùng đất yếu ở
đồng bằng Nam bộ [28]
1.1.3.2. Đặc trưng cơ lý của đất bùn sét ở một số tỉnh ven biển
Các đặc trưng này đều nhỏ, lực dính đơn vị c 15 kPa, góc ma sát trong 
0
10 , hệ số thấm nhỏ.
1.1.4. Chế độ hải văn
Biển Đông có chế độ bán nhật triều không đều, biên độ triều từ 2,5 m đến
3,5 m. Ở vịnh Thái Lan theo chế độ hỗn hợp, nhưng thiên về nhật triều, biên độ

triều từ 0,7 m đến 1 m [28].


-5-

1.2. TẢI TRỌNG GIỚI HẠN CỦA NỀN VÀ CHIỀU CAO GIỚI HẠN CỦA ĐÊ
TRÊN NÊN THIÊN NHIÊN

Tải trọng giới hạn của nền và chiều cao giới hạn đều nhỏ, không đáp ứng
được yêu cầu ổn định của đê có chiều cao từ 2 m đến 3 m.
1.3. HIỆN TRẠNG ĐẮP ĐÊ TRÊN ĐẤT YẾU

1.3.1. Đắp chờ nền cố kết theo thời gian: theo [27], [28], khi cho phép kéo dài
thời gian thi công, thì biện pháp xử lý nền có hiệu quả là đắp đê theo thời gian,
chia chiều cao đê thành từ 2 lớp đến 3 lớp và đắp cao dần trong nhiều năm.
1.3.2. Thay thế nền: đào bỏ một lớp đất yếu và thay thế vào đó bằng cát. Tuy
nhiên, cát tại chỗ không có mà phải vận chuyển từ xa về, khai thác về lâu dài sẽ
bị hạn chế vì ảnh hưởng đến môi trường [16].
1.3.3. Đắp trên bè cây: thi công đơn giản, giải pháp này chưa có tiêu chuẩn áp
dụng và ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái.
1.4. CÁC GIẢI PHÁP MÓNG NÔNG CÓ THỂ ÁP DỤNG CHO KHỐI ĐẮP
TRÊN ĐẤT YẾU

1.4.1. Ở nước ngoài
1.4.1.1. Móng Top-base
Theo [10], [34], những năm 1980 ở Nhật Bản đã nghiên cứu móng Topbase. Những năm 1990 thì Hàn Quốc cũng áp dụng móng này. Móng cấu tạo như
Hình 1.8. Hình dạng xem Hình 1.9.

Hình 1.8–Mặt bằng móng Top-base [34] Hình 1.9 – Top-block D500 [34], [41]
Thí nghiệm hiện trường móng Top-base chỉ ra rằng độ lún cố kết của nền

giảm từ 59 % đến 95 %, sức chịu tải của móng tăng thêm từ 50 % đến 200 %.

Hình 1.11 – Kết quả đo ứng suất dưới
đáy móng Top – base [34]

Hình 1.12–Độ lún của nền không gia cố
và nền Top – base [34]


-6-

Bảng 1.5 – Độ lún bên móng cho nền không gia cố và Top – base [34]
Vị trí đo lún
0B
1B
2B
3B
Lún nền
Nền không gia cố (mm)
-56,61
15,2
1,368
-0,365
Móng Top-base (mm)
-2,61
-1,23
-0,40
-0,15
Mức giảm (%)
95

59
Ứng suất đáy móng (q’) được
tính theo công thức (1.2):
q' 

q.B
B  2.H .t g

(1.2)

trong đó: q’ là ứng suất đáy móng,
Hình 1.14 – Sơ đồ tính ứng suất đáy
các đại lượng khác xem Hình 1.14.
móng [34]
1.4.1.2. Móng gia cố khối
Ở Phần Lan từ năm 1990 [33], đã nghiên cứu giải pháp này, theo đó dùng
thiết bị trộn nông để trộn xi măng, phụ gia (nếu có) với đất yếu tại chỗ để tạo
thành móng (xem Hình 1.15).
Ưu điểm của phương pháp này là đất
yếu được trộn tại chỗ nhờ trống trộn mà không
cần phải đào bỏ (xem Hình 1.16), thi công
nhanh, linh hoạt nên tiết kiệm kinh phí đào,
đắp, vận chuyển, đổ thải và ít tác động tới môi
trường. khối lượng xi măng, phụ gia thay đổi
tùy theo loại đất, yêu cầu chịu lực, song điển Hình 1.15 -Ổn định khối đắp
hình từ 100 kg/m3 đất đến 250 kg/m3 đất.
bằng móng MS [33]
Hạn chế của giải pháp:
máy thi công đắt, máy không
phù hợp với điều kiện vận

chuyển và nền lầy thụt ở đồng
bằng Nam Bộ; phải chở đất từ
nơi khác về tạo mặt bằng cho
máy (xem Hình 1.16), móng
thoát nước kém, nên thời gian
lún của đê sẽ kéo dài hơn.
Hình 1.16 – Thi công móng MS [33]
1.4.2. Ở trong nước
1.4.2.1. Móng Top-base
Nguyễn Ngọc Phúc (2014)
[23] đã lập công thức tính ứng
suất đáy móng Top-base (1.4)
bằng việc xét cân bằng lực của 1
a) Kích thước quy ước
b) Sự làm việc của
Top-block (xem Hình 1.17).
Top-block
q. S  q '. S1  f 2 .V  f1.S1.cos450 (1.4)

Hình 1.17 – Kích thước và sự làm việc của Top-block [23]


-7-

Giải phương trình (1.4) được
ứng suất đáy móng q’ (xem Hình
1.18) theo (1.5):
q’=K * q
(1.5)
với: K=0,526 với Top-block D500

Hình 1.18 – Nền Top-base [23]
K=0,528 với Top-block D330.
1.4.2.2. Móng khối nêm
- Móng khối nêm gồm các khối nêm (làm từ đất yếu trộn với xi măng, phụ
gia) kết hợp cát chèn trong khoảng hở giữa chúng được luận án đề xuất, kiến nghị
sử dụng từ năm 2014 với khối nêm I-D-H- (Ký hiệu I - là hình bát giác trên mặt
bằng, D=0,5 m, H=0,3 m, =450, d=0,2 m) (xem Hình 1.18).
- Ưu điểm của móng khối nêm:
tận dụng được đất yếu tại chỗ, giảm
được khối lượng đào đắp, vận chuyển,
ít tác động đến môi trường, hạ giá
thành, giảm thời gian lún ổn định, giảm
ứng suất lên nền, thi công nhanh, đơn
a Mặt cắt A - A)
giản, có thể thi công thủ công.
- Tuy nhiên, móng khối nêm đề
xuất ban đầu đến nay vẫn chưa được
nghiên cứu hoàn thiện để áp dụng vào
thực tế, đó là chỉ đề xuất được một hình
dạng khối nêm duy nhất là I-0,5-0,3-45
(xem Hình 1.19); chưa thiết lập công
thức tính ứng suất đáy món khối nêm
phù hợp với chiều cao đê từ 2 m đến
3m với chiều sâu nền đất yếu chịu nén
thực tế của đê bằng 6 m; chưa nghiên
b) Mặt bằng móng khối nêm
cứu dòng thấm trong móng cũng như
Hình 1.19 –Cấu tạo móng khối nêm
cố kết nền khi có móng khối nêm; …
Để hoàn thiện giải pháp móng khối nêm hơn nữa để ứng dụng cho đê biển

Nam Bộ có chiều cao từ 2 m đến 3m, NCS tiếp tục nghiên cứu 2 vấn đề là: (1)
xác định hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê; (2) thiết lập công thức
tính ứng suất đáy móng phù hợp với đê biển Nam Bộ.
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Nền đất yếu ở đồng bằng Nam Bộ gây khó khăn, bất lợi cho xây dựng đê
với chiều cao yêu cầu, nếu không xử lý thì đê không thể ổn định được.
Các giải pháp xử lý hiện nay có thể áp dụng còn bộc lộ nhiều hạn chế, đó
là: thời gian thi công kéo dài; không tận dụng được đất yếu tại chỗ, làm tăng chi
phí đào đắp, vận chuyển và đổ thải; ảnh hưởng xấu đến môi trường; phải có máy
thi công chuyên dụng mới làm được; cường độ vật liệu quá cao so với yêu cầu tải
trọng, gây lãng phí và làm tăng tải trọng lên đất nền vốn đã yếu.


-8-

Giải pháp móng khối nêm có nhiều ưu điểm, có thể áp dụng phù hợp cho
xây dựng đê biển ở Nam Bộ. Tuy nhiên, móng đề xuất ban đầu cho đến nay vẫn
còn nhiều hạn chế, chưa được hoàn thiện nên chưa thể áp dụng vào thực tế xây
dựng đê được, đó là: (1) chưa nghiên cứu với nhiều hình dạng khối nêm để có cơ
sở khoa học xác định hình dạng hợp lý; (2) chưa thiết lập công thức tính ƯSĐM
khối nêm phù hợp với đê biển Nam Bộ có chiều cao từ 2 m đến 3 m với chiều sâu
nền đất yếu chịu nén thực tế của đê bằng 6 m; (3) chưa nghiên cứu dòng thấm
trong móng cũng như cố kết nền khi có móng khối nêm; …
Trong số những vấn đề còn hạn chế, chưa được hoàn thiện của móng khối
nêm, NCS sẽ tập trung nghiên cứu giải quyết vấn đề (1) và (2) ở các chương sau
của luận án.
Chương II
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP MÓNG KHỐI NÊM
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÓNG NÔNG

2.1.1. Nền móng nông
Móng nông có độ sâu đặt móng nhỏ
hơn bề rộng móng hoặc nhỏ hơn 5 m kể từ
mặt đất tự nhiên. Tính toán móng nông được
bỏ qua ma sát và lực dính của đất với thành
bên của móng [25], [30]. Móng khối nêm có
Hình 2.1 – Sơ đồ mô tả nền
chiều sâu nhỏ hơn 5 m được coi là móng
móng [30]
nông. Mô tả về nền móng như Hình 2.1.
2.1.2. Các dạng phá hoại nền
- Phá hoại hoàn toàn (xem Hình
2.2a): Thường xảy ra với cát chặt, đất
dính có tính nén thấp, đất sét cố kết
thông thường trong điều kiện không
thoát nước.
- Phá hoại cục bộ (xem Hình
2.2b): Mặt trượt hình thành nhưng
không phát triển tới mặt đất. Có thể Hình 2.2 – Các dạng phá hoại cắt (trượt)
của đất nền [9]
xảy ra sự đẩy trồi mặt bên.
- Phá hoại do ép lún (xem Hình 2.2c): Mặt trượt không hình thành rõ ràng,
đất bị ép lún và bị kéo xuống.
2.1.3. Tải trọng giới hạn của nền
Tải trọng giới hạn của nền tính
theo công thức (2.1) (xem Hình 2.3):
pgh=c.Nc + VO.Nq + 0,5.B..N



trong đó:
pgh – tải trọng giới hạn của nền;
Hình 2.3 - Phá hoại cắt tổng quát trong
VO – tải trọng bên của móng;
điều kiện thoát nước [25]


-9-

c – lực dính đơn vị của đất nền; B – chiều rộng của móng;
 - dung trọng của đất nền; Nc, Nq, Ncác hệ số tải trọng giới hạn.
Đối với nền đất sét yếu, gia tải trong điều kiện không thoát nước
(c=cu, tải trọng giới hạn của nền ở dạng công thức (2.2) [25]:
qu=5,14.c + VO 




trong đó: c – lực dính đơn vị của đất.
Sức chịu tải của nền ([q]) được xác định từ tải trọng giới hạn của nền (pgh)
theo công thức (2.3) [9], [25], [27], [28]:
[q]=pgh/Fs
(2.3)
trong đó: Fs – Hệ số an toàn.
Để nền không bị phá hoại về cường độ thì tổng ứng suất đáy móng do tải
trọng ngoài (q’) và do bản thân móng (qm) phải thỏa mãn công thức (2.4):
q’ + qm ≤ [q]
(2.4)
’
trong đó: q – ứng suất đáy móng do tải trọng ngoài; qm – ứng suất đáy

móng do trọng lượng bản thân móng.
2.1.4. Phương pháp tính toán ứng suất, biến dạng
- Phương pháp giải tích trong lý thuyết đàn hồi: phương pháp này tốn nhiều
thời gian, kết quả có nhiều hạn chế do mô hình đất không phù hợp với đất yếu.
- Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH): ưu điểm của phương pháp này
là có sự trợ giúp của máy tính, kết quả tương đối phù hợp.
Quá trình tính ứng
suất, biến dạng theo
PPPTHH xem Hình 2.5.
Chương II và chương IV,
dùng phương pháp này
nghiên cứu trạng thái ứng
suất, biến dạng của móng
khối nêm, lựa chọn mô Hình 2.5 – Lưu đồ quá trình tính ứng suất, biến dạng
theo PPPTHH
hình vật liệu phục vụ để
nghiên cứu xác định hình dạng hợp lý của khối nêm.
2.1.5. Xác định tải trọng giới hạn của nền theo thí nghiệm hiện hiện trường
- Dựa vào quan sát thí nghiệm tại hiện trường;
- Dựa vào đường cong nén lún: dựa vào các tiêu chí độ dốc nhỏ nhất; độ lún
giới hạn bằng 0,1B; đồ thị vẽ theo tọa độ log của độ lún và tải trọng do De Beer;
02 độ dốc. Tiêu chí độ dốc được dùng phổ biến hơn.
2.2. MÓNG KHỐI NÊM CHO ĐÊ BIỂN

Móng được bố trí ở khu vực
giữa đê, nơi chịu tải lớn nhất vượt
quá sức chịu tải của nền. Tại cơ
đê ở 2 bên không bố trí móng vì
nền thiên đã đủ sức chịu tải. Vải
địa kỹ thuật chịu kéo đặt trên mặt

Hình 2.7–Bố trí móng khối nêm cho đê biển


- 10 -

móng để dàn đều 1 phần tải trọng và chống trượt cho mái đê. Sơ đồ bố trí móng
khối nêm cho đê biển xem Hình 2.7.
2.3. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC TÁC DỤNG LÊN KHỐI NÊM

- Phương trình cân
bằng lực của khối nêm (xem
Hình
2.8):




q . S  q3 . S3  q3 . S1  f 2 .V (2.10)
trong đó:
q – tải trọng đơn vị tác
dụng lên móng;
b) ứng suất đáy móng
S – diện tích mặt phẳng a) sự làm việc của khối
khối nêm
nêm
tại đỉnh khối nêm (ứng với
Hình 2.8 – Sự làm việc của khối nêm và áp lực lên nền
kích thước D);
q3 – ứng suất đáy móng tại đáy khối nêm trên mặt A’C’ và ứng suất trên mặt vát

của khối nêm trên mặt C’D’; S3 – diện tích mặt phẳng đáy khối nêm (ứng với kích
thước d);
S1 – diện tích mặt vát của khối nêm; 1 – góc vát so với phương thẳng đứng;
 – góc hợp bởi giữa ứng suất trên mặt vát và pháp tuyến mặt vát của khối nêm.

Giải phương trình (2.10) được q3 theo công thức (2.13):
S
q3  K3 .q
(2.13); trong đó K 
3

S3  S1.cos(90  1   )

Trong phạm vi mặt vát, tại đáy móng giá trị q1 tính theo công thức (2.14):
q1  q3 .cos(90  1   ) 

Đặt

K1 

S.cos(90  1   )
,
S3  S1.cos(90  1   )

S.cos(90  1   ).q
S3  S1.cos(90  1   )

(2.14)

lúc đó (2.14) trở thành (2.15):

q1  K1.q
(2.15)
Trên mặt bằng, giữa các khối nêm là cát chèn, không có ảnh hưởng của mặt
vát khối nêm, nên ƯSĐM tại đây (q2) được cho là không giảm so với tải trọng (q)
được biểu thị như dạng (2.16):
q2  K2 .q ; trong đó: K2=1
(2.16)
Các hệ số K1, K2, K3 gọi là các hệ số giảm ứng suất tương ứng với q1, q2, q3.
ƯSĐMTB (q’) được xác định từ q1, q2, q3 dựa vào (2.17):
q' 

q3.S3  q1.S1'  q2 .S2 (K3.S3  K1.S1'  K2 .S2 ).q

 K.q
S3  S1'  S2
S3  S1'  S2

trong đó:

(2.17)

- diện tích hình chiếu của S1 lên mặt bằng đáy móng;
S2 – diện tích mặt bằng phần cát chèn giữa các khối nêm.
Để làm rõ mức độ suy giảm ứng suất tại đáy móng, tức là tìm ra các hệ số
giảm ứng suất K1, K2, K3, luận án khảo sát, tính toán với 3 khối nêm I-0,5-0,3-45,
II-0,5-0,3-45 và II-1-0,6-45 có hình dạng và kích thước nhất định như trên các
Hình 2.9, Hình 2.10 và Hình 2.11 (ký hiệu đầu tiên của khối nêm là II – nghĩa là
khối nêm có hình dạng mặt bằng là hình tròn).
S1'

- 11 -

Kết quả tính hệ số giảm ứng suất
cho 3 khối nêm I-0,5-0,3-45, II-0,5-0,345 và II-1-0,6-45 với vật liệu chèn là cát
ẩm có góc ma sát trong w=22018’ được
nêu trong Bảng 2.3.
Bảng 2.3 – Hệ số giảm ứng suất của một
số khối nêm

a) Mặt bằng
b) Mặt cắt A - A
Hình 2.9 – Kích thước khối nêm
I-0,5-0,3-45

Kết quả trong Bảng 2.3 chỉ ra rằng
mặt vát 450 của khối nêm có tác dụng làm
b) Mặt cắt A - A
a) Mặt bằng
giảm ứng suất đáy móng. Tuy nhiên, vẫn Hình 2.10 – Kích thước khối nêm
còn nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nữa
II-0,5-0,3-45
chưa được xét đến là:
- Sự làm việc đồng thời giữa các
khối nêm trong móng;
- Sự khác nhau về giá trị ứng suất
trên mặt vát và đáy móng;
a) Mặt bằng
- Chiều sâu chịu nén của nền đất

b) Mặt cắt A - A
yếu;
Hình 2.11 – Kích thước khối nêm
- Chiều sâu đặt móng;
II-1-0,6-45
- Tính chất của đất nền và đất bên móng;
- Kích thước móng; độ cứng của móng.
Chính vì vậy, các hệ số giảm ứng suất này cần được tiếp tục nghiên cứu
trên mô hình số và mô hình vật lý có xét đến nhiều yếu tố hơn để kiểm nghiệm.
2.4. NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MÓNG KHỐI NÊM BẰNG MÔ
HÌNH SỐ

- Dùng phần mềm Plaxis để tính toán, trình tự như sau: (i) xây dựng mô
hình tính toán; (ii) chia lưới phần tử; (iii) thực hiện tính toán; (iv) xem kết quả.
Kết quả lập mô hình với khối
nêm II-1-0,6-45 xem Hình 2.12.
- Kết quả tính toán: kết quả
tính toán ứng suất tại những vị trí đã
xác định trước (xem Hình 2.15) với
tải bằng 56 kPa (xem Bảng 2.10):
- Ứng suất đáy móng tại S3 ở a) Khi vừa lắp đặt
b) Khi vừa chất tải
giữa khối nêm;
khối nêm
lên tấm nén
- Ứng suất đáy móng tại S1 ở
Hình 2.12 – Mô hình với khối nêm
giữa phạm vi mặt vát.
II-1-0,6-45

- 12 -

Để kể đến ảnh hưởng của các khối nêm
đồng thời cùng làm việc trong móng đến các hệ
số giảm ứng suất, tác giả cũng xây dựng mô hình
và tính tính toán ứng suất, biến dạng cho móng
khối nêm đặt trên đất yếu gồm 6 khối nêm I-0,50,3-45 được xếp thành 2 hàng, mỗi hàng 3 khối
nêm, cát được chèn đầy khoảng hở giữa các khối
nêm (xem Hình 2.16 và Hình 2.17). Kết quả tính
toán ứng suất tại S1, S2, S3 nêu trong Bảng 2.11.

Hình 2.15 – Vị trí xem kết
quả trên mô hình

Hình 2.16 – Mặt bằng móng
khối nêm I-0,5-0,3-45

a) Khi vừa lắp b) Khi vừa chất
2.4.7. Bình luận kết quả
đặt các khối nêm tải lên tấm nén
Bảng 2.10 cho thấy ứng suất đáy móng Hình 2.17– Mô hình móng với khối
khối nêm bị giảm so với tải trọng tác dụng của nêm I-0,5-0,3-45 trên Plaxis 3D
thân đê truyền xuống. Kết quả này không thay đổi nhiều so với kết quả thu được
theo công thức giải tích nêu trong Bảng 2.3, cụ thể tại Bảng 2.10 hệ số K1nhỏ hơn
7 %, còn hệ số K3 lớn hơn 7 %. Sự khác biệt này là do các hệ số giảm ứng suất
thu được bằng mô hình số xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng hơn so với các hệ số
giảm ứng suất thu được từ công thức giải tích. Tuy nhiên, kết quả trên mô hình số
vẫn có sự sai khác với thực tế do mô hình vật liệu sử dụng trong mô hình số chỉ
phản ánh gần đúng kết quả nghiên cứu thực nghiệm.

Kết quả nêu trong Bảng 2.11 xét đến sự làm việc đồng thời của các khối
nêm trong móng và cho thấy ứng suất đáy móng cũng bị giảm đi so với tải trọng
và khi có sự làm việc đồng thời của các khối nêm trong móng thì mức giảm ứng
suất đáy móng ít hơn so với mức giảm ứng suất đáy móng khi móng chỉ có một
khối nêm đứng độc lập (hệ số K1 là 23 %, K3 là 11 %), điều này còn do ảnh hưởng
của bề rộng móng. So với kết quả tính theo công thức giải tích thì chênh lệch hệ
số giảm ứng suất trung bình (K) ở Bảng 2.11 và Bảng 2.3 là 15 %.
Trong Bảng 2.3 (theo công thức giải tích) giả thiết K2 =1, tuy nhiên trong
Bảng 2.11 (thu được từ nghiên cứu bằng mô hình số) lại cho thấy hệ số K2<1, tuy
rằng mức độ giảm không nhiều như các hệ số K1 và K3, sự suy giảm này còn do
ảnh hưởng bởi chiều sâu đặt móng.


- 13 -

2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG II

Tác giả luận án đã thiết lập được công thức có dạng tổng quát để tính toán
ứng suất đáy móng khối nêm, đồng thời cũng thực hiện nghiên cứu ứng suất đáy
móng khối nêm bằng mô hình số theo phương pháp phần tử hữu hạn. Kết quả tính
ứng suất đáy móng với khối nêm có góc vát 450 bằng công thức gải tích và bằng
mô hình số cho một số trường hợp đều cho thấy móng khối nêm có tác dụng làm
giảm ứng suất đáy móng so với tải trọng ngoài.
Kết quả nghiên cứu ứng suất đáy móng theo công thức giải tích còn nhiều
hạn chế do chỉ đơn thuần là kể đến ảnh hưởng của mặt vát khối nêm. Nghiên cứu
bằng mô hình số mặc dù đã kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng hơn, tuy nhiên vẫn
nhiều tồn tại, đó là chưa có cơ sở kết luận góc vát 450 của khối nêm mang lại hiệu
quả phân bố ứng suất tốt hơn; hình dạng nào của khối nêm là hợp lý; chưa xét đến
ảnh hưởng của chiều sâu vùng chịu nén của đê thực tế; chưa xét được sự thay đổi
của tải trọng ảnh hưởng đến các hệ số giảm ứng suất; lựa mô hình vật liệu chưa

có cơ sở khẳng định là phù hợp với thực nghiệm. Chính những hạn chế, tồn tại
nêu trên dẫn đến kết quả nghiên cứu chưa thể ứng dụng ngay vào thực tế, nên cần
được tiếp tục nghiên cứu ở các chương sau.
Chương III
NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MÓNG KHỐI NÊM
TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ
3.1. MỤC TIÊU, VỊ TRÍ, SỐ LƯỢNG KHỐI NÊM THÍ NGHIỆM

- Mục tiêu: đo ứng suất, biến dạng của móng khối nêm (MKN) trên mô
hình vật lý để kiểm chứng sự phù hợp của mô hình số phục vụ nghiên cứu xác
định hình dạng hợp lý của khối nêm và hiệu chỉnh công thức giải tích đã thiết lập.
- Vị trí thí nghiệm: để dễ
dàng trong chất tải mà vẫn
phản ánh sát với thực tế và
giảm được kinh phí xây dựng
mô hình, vị trí móng khối nêm
thí nghiệm thực hiện ở khu vực
Hình 3.1 – Ví trí thí nghiệm móng khối nêm
giữa đỉnh đê, nơi chịu tải trọng
đưa vào mô hình
phân bố đều (xem Hình 3.1).
- Số lượng khối nêm: số
khối nêm thí nghiệm là 6, bố
trí làm 2 hàng, mỗi hàng 3
khối nêm (xem Hình 3.2).
Khối nêm thí nghiệm là I-0,50,3-45. Sơ đồ thí nghiệm này
Hình 3.2 – Sơ đồ thí nghiệm móng khối nêm
được Nhật và Hàn Quốc thực
(mặt cắt 2-2)
hiện với móng Top-base ở trong phòng và hiện trường [34], [39], [41], [44], [45].

- 14 -

3.2. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

- Đo ứng suất đáy móng khối nêm do tải trọng tác dụng lên móng tại các
cảm biến ứng suất S1, S2, S3 (xem Hình 3.7);
- Đo chuyển vị đứng của tấm nén do
tải trọng các cấp tác dụng lên móng tại các
điểm mốc đo lún Se1, Se2 (xem Hình 3.8).

Hình 3.8 – Điểm mốc đo lún Se1 và Se2
Hình 3.7 – Phối cảnh 3D các vị trí
trên tấm nén
cảm biến ứng suất
- Quan sát hình ảnh chuyển vị thực tế của nền (qua ô kính) do tải trọng tác
dụng lên móng bằng kỹ thuật đánh dấu bằng chụp ảnh (Kỹ thuật PIV).
3.3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

- Các thiết bị, dụng cụ chủ yếu gồm: cảm biến ứng suất (Hình 3.12); tấm nén
phẳng và đồng hồ đo lún (xem Hình 3.13 và Hình 3.14); khung truyền lực (Hình
3.15); kích thủy lực (Hình 3.16) ; thiết bị ghi dữ liệu (Hình 3.17, Hình 3.18).

Hình 3.12 - Cảm
biến ứng suất

Hình 3.13-Tấm nén
phẳng trên mô hình

a) Đồng hồ đo lún b) Mốc đo lún
Hình 3.14 – Đồng hồ đo lún và mốc
đo lún trên tấm nén

Hình 3.15 – Khung
Hình 3.16 – Kích thủy lực
truyền lực
- Nguyên lý đo ứng suất, biến dạng:
+ Đo ứng suất: cảm biến tiếp nhận ứng suất để chuyển đến thiết bị ghi dữ
liệu DT80 rồi chuyển vào máy tính.
+ Đo độ lún tấm nén: độ lún đọc trực tiếp trên đồng hồ để nhập vào máy
tính qua bàn phím.


- 15 -

3.4. THIẾT KẾ MÔ
HÌNH

Kết quả thiết
kế mô hình được
hiện trên Hình 3.10.
3.5. XÂY
MÔ HÌNH

DỰNG

Hình 3.17 – Thiết bị
DT80

Bể
thí
nghiệm: Vị trí tại
Hình 3.18 – Máy ảnh, đèn chiếu,
khu công nghiệp
phông bạt trong kỹ thuật PIV
Thanh Oai – Hà Nội.
- Đắp đất
trong mô hình: đắp
từng lớp dày từ 10
cm đến 20 cm bằng
thủ công. Mỡ bò
được bôi vào mặt
trong của mô hình
để hạn chế ảnh
Hình 3.10 - Giới hạn biên và kết cấu mô hình
hưởng của ma sát
thành bên tường và đất đắp. Mạt cưa được đưa vào ngay sau mặt kính của mô
hình để phục vụ kỹ thuật PIV. Một số hình ảnh thi công đắp đất xem Hình 3.20.

c) Mặt đất khi đắp xong
a) Thi công đắp đất
b) Mạt cưa sau kính
Hình 3.20 - Thi công đắp đất mô hình thí nghiệm
- Chế tạo khối nêm: xi măng PCB40 200 kg/m3 đất yếu; phụ gia: bằng 1 %
khối lượng xi măng.
- Công tác trộn hỗn hợp đất yếu, xi măng và phụ gia: trộn 15 phút bằng máy
trộn cầm tay.
- Chế tạo ván khuôn và đúc khối nêm: dùng ván khuôn thép; đúc khối nêm
bằng đầm từng lớp bằng thủ công với chiều dày lớp đầm 10 cm.

Một số hình ảnh thi công chế tạo khối nêm xem Hình 3.21.


- 16 -

a) Ván khuôn thép
cho khối nêm

c) Khối nêm vừa d) Khối nêm đưa
b) Đầm hỗn hợp
đầm xong
trong ván khuôn
lên lắp đặt
Hình 3.21- Thi công chế tạo khối nêm
- Thi công, lắp đặt: một số hình ảnh lắp đặt móng khối nêm xem Hình 3.22.

a) Lắp đặt cảm biến

c) Hoàn thành
b) Khối nêm vào
móng khối nêm
vị trí
Hình 3.22 - Lắp đặt cảm biến và móng
khối nêm

Hình 3.23 – Phối cảnh 3D mô hình thí
nghiệm sau khi xây dựng

3.6. THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU TRÊN MÔ HÌNH

Trước thí nghiệm, lấy mẫu thí nghiệm các loại vật liệu (mẫu nguyên trạng)
để xác định các chỉ tiêu cơ lý trong phòng phục vụ nghiên cứu ứng suất, biến
dạng trên mô hình số như: các chỉ tiêu của đất nền yếu; cường độ kháng nén nở
hông (qu) của khối nêm; các chỉ tiêu của cát chèn.
3.7. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

- Phân công nhiệm vụ: 6 người; thời gian duy trì 01 cấp tải trọng: 30 phút;
quy định về cấp tải trọng: 8 cấp; gia tải mỗi lần 4 kPa; quy định thời gian ghi số
liệu: 5 phút/lần.
3.8. XỬ LÝ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng 3.2 – Quan hệ độ lún
theo tải trọng của móng
khối nêm

Hình 3.24 – Độ lún theo tải trọng của móng
khối nêm theo thời gian


- 17 -

Hình 3.26 - Trường chuyển vị
của nền trên mô hình vật lý,
q=32 kPa
3.9. BÌNH LUẬN KẾT QUẢ

3.9.1. Chuyển vị
- Độ lún tấm nén tăng theo
tải trọng, 20 phút đầu tiên độ lún
không đổn định, 10 phút sau độ

lún không tăng khi vẫn giữ
nguyên tải trọng.
- Hình dạng đường cong
nén lún: cong đều, không có giai
đoạn đường thẳng. Theo tiêu chí
độ dốc nhỏ nhất, q=32 kPa chưa
đạt tải trọng giới hạn của nền.
- Dạng trường chuyển vị
trong nền: trên Hình 3.26,
trường chuyển vị tổng thể thực
tế trong nền mô hình lưu được
bằng kỹ thuật PIV cho thấy vùng
tập trung chuyển vị lớn ở khu
vực giữa móng và gần ngay
móng, càng xuống sâu và càng
xa thì trị số chuyển vị càng nhỏ.

Hình 3.27–Đồ thị ứng suất đáy móng khối nêm
do tải trọng theo thời gian
Bảng 3.4 – Ứng suất đáy móng
do tải trọng

3.9.2. Ứng suất
- Căn cứ Hình 3.27, ngay khi tăng tải ứng suất đáy móng tăng lên đột ngột,
rồi theo thời gian lại giảm dần đến một giá trị không đổi. Hiện tượng này có thể là
do tải trọng truyền vào đất qua thời gian sẽ dần lan tỏa vào trong đất nên mới có
hiện tượng ứng suất đáy móng tăng lên rồi lại giảm.
- Kết quả Hình 3.27 cũng cho thấy rằng, ứng suất tại S1 và S3 ban đầu khác
nhau nhiều hơn, tuy nhiên khi cấp tải trọng tăng lên, dẫn đến cát bị nén chặt, khả
năng truyền lực cũng tăng theo, nên 2 trị số này có xu hướng xích lại gần nhau.

Tuy nhiên, tại S2, ứng suất tăng ít hơn so với S1 và S3, trong khi nghiên cứu lý
thuyết (giải tích và mô hình số) thì ngược lại, tức là ứng suất tại S2 là lớn nhất do


- 18 -

không có mặt vát của khối nêm, điều này có thể do cảm biến bị nghiêng, chuyển
vị lệch khỏi vị trí ban đầu khi chất tải làm ảnh hưởng đến chính xác của kết quả.
Trong Bảng 3.4, giá trị hệ số giảm ứng suất thay đổi và xu hướng tăng dần
lên theo sự tăng lên về giá trị tải trọng, trong khi đó kết quả nghiên cứu theo giải
tích thì hệ số giảm ứng suất là không đổi, điều này là không phù hợp với thực tế
và cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu để hiệu chỉnh hệ số này.
3.10. KẾT LUẬN CHƯƠNG III

Tác giả luận án đã làm rõ được nội dung thí nghiệm, quy trình và xử lý kết
quả thí nghiệm. Các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm hiện đại và đều được hiệu chuẩn
trước khi tiến hành và đáp ứng được nội dung thí nghiệm đặt ra, chính vì thế kết
quả đo đảm bảo sự tin cậy.
Vật liệu trên mô hình tương tự với vật liệu ở đồng bằng Nam Bộ về một số
chỉ tiêu, gia tải lên móng từng cấp phù hợp với đắp đê từng lớp ngoài hiện trường,
tải trọng nén cuối cùng bằng 32 kPa là tương đương với đê biển Nam Bộ có chiều
cao 2 m (không có xe ô tô trên đỉnh đê). Việc thí nghiệm với các khối nêm ở giữa
đê làm việc với tải trọng lớn nhất không làm mất giá trị thực tế của mô hình.
Ưu điểm của mô hình vật lý là cho kết quả tin cậy nhất vì xét được nhiều
yếu tố ảnh hưởng, song có những hạn chế, tồn tại là mô hình mới chỉ thí nghiệm
với một hình dạng khối nêm duy nhất với góc vát 450 nên chưa có cơ sở kết luận
góc vát này có lợi cho phân bố ứng suất dưới móng, chưa thể xác định được hình
dạng hợp lý, hệ số giảm ứng suất thí nghiệm với tải trọng tác dụng lên móng bằng
32 kPa tương đương với chiều cao đê không quá 2 m, trong khi đê biển thực tế
cao từ 2 m đến 3 m, chiều sâu nền mô hình thí nghiệm chỉ 2 m trong khi thực tế

bằng 6 m. Chính vì vậy, để đáp ứng mục tiêu đặt ra, cần nghiên cứu tiếp tục với
nhiều hình dạng khối nêm, tải trọng tác dụng lên móng phù hợp với đê 3 m có kết
hợp xe lưu thông trên đường. Tuy nhiên, nếu nghiên cứu, giải quyết những vấn đề
này trên mô hình vật lý thì gặp rất nhiều khó khăn do khối lượng công việc, kinh
phí, thời gian quá lớn, và để khắc phục thì phải dùng đến mô hình số, điều này sẽ
thực hiện ở chương IV.
Chương IV
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG KHỐI NÊM HỢP LÝ
DÙNG LÀM MÓNG ĐÊ BIỂN NAM BỘ
4.1. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG

Ứng suất đáy móng chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như: hình dạng
mặt đáy móng; độ sâu chôn móng; độ cứng của móng (phụ thuộc vào vật liệu,
chiều sâu, chiều dài của móng); kích thước móng; chiều sâu chịu nén của nền;
hình dạng móng; tính chất của đất nền và đất bên móng; sự thay đổi giá trị của tải
trọng tác dụng lên móng; … Ngoài ra, với móng khối nêm, ứng suất, biến dạng
còn phụ thuộc vào hình dạng, kích thước khối nêm bên trong móng.
4.2. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN MÔ HÌNH VẬT LIỆU

4.2.1. Các mô hình vật liệu trong Plaxis 3D


- 19 -

Plaxis 3D có sẵn nhiều mô hình vật liệu [37], đó là: đàn hồi tuyến tính
(LE), Mohr-Coulomb (MC), tăng bền (HS), đất yếu (SS) và một số mô hình khác.
Độ chính xác của kết quả tính toán phụ thuộc rất lớn vào sự hiểu biết của người
sử dụng trong việc lựa chọn mô hình vật liệu, mô hình bài toán, khả năng đánh
giá kết quả tính toán. Đặc biệt với đất yếu, có thể dùng đồng thời 3 mô hình HS,
SS và MC để phân tích, rồi lựa chọn ra mô hình phù hợp nhất. Một số mô hình

khác hoặc là không phù hợp hoặc là tương tự với mô hình ở trên, nên sẽ không
trình bày ở đây.
4.2.2. Lựa chọn mô hình vật liệu trên phần mềm Plaxis 3D để mô phỏng lại
kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lý
Lựa chọn được mô hình phù hợp để nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối
nêm. Các mô hình vật liệu cho khối nêm, cát chèn đã được nghiên cứu, lựa chọn
là MC ở chương II. Ở đây chỉ nghiên cứu lựa chọn mô hình vật liệu phù hợp cho
nền đất yếu và mô hình vật liệu cho tấm nén phẳng bằng thép của mô hình vật lý.
4.2.3. Xây dựng mô hình tính và chia lưới phần tử
Mô hình được lập đúng với mô hình vật lý (xem Hình 4.1) và chia lưới
phần tử rất mịn với kích thước cạnh phần tử tối đa 15 cm (xem Hình 4.2).

Hình 4.1 – Mô hình trên Plaxis 3D
Hình 4.2 –Lưới phần tử 3D rất mịn mô
hình móng khối nêm và mô hình vật lý
đúng với mô hình vật lý
4.2.4. Thực hiện tính toán và xem kết quả
- Thực hiện tính toán với 8 cấp tải trọng đúng với 8 cấp tải trọng đã thực
hiện trên mô hình vật lý (MHVL). Kết quả độ lún tấm nén phẳng được nêu trong
Bảng 4.1 và lập đồ thị Hình 4.3.
Bảng 4.1 – Độ lún tấm nén phẳng
theo tải trọng

Hình 4.3 – Quan hệ giữa độ lún
của tấm nén phẳng và tải trọng.
- Kết quả tính ứng suất đáy móng (ƯSĐM) theo phương đứng: Bảng 4.1 chỉ
ra rằng mô hình HS có sai số độ lún ít nhất so với mô hình SS và MC, nên chỉ


- 20 -

đưa ra kết quả tính toán ƯSĐM với mô hình HS nêu trong Bảng 4.2. Kết quả tính
trường chuyển vị trong nền và móng tại cấp tải trọng lên móng q=32 kPa như thể
hiện trên Hình 4.4.
Bảng 4.2 – ƯSĐM do tải trọng với mô hình
HS và MHVL

Hình 4.4 - Trường chuyển vị của
móng, q=32 kPa.
4.2.5. Phân tích kết quả, lựa chọn mô hình vật liệu
- Kết quả tính toán trong Bảng 4.1, Bảng 4.2 và Hình 4.3 cho thấy khi so
sánh với kết quả thí nghiệm của MHVL thì mô hình HS có sai số độ lún nhỏ nhất
và dạng đường cong nén lún phù hợp nhất so với mô hình SS và MC, nên được
chấp nhận để nghiên cứu xác định hình dạng hợp lý. Ngoài ra, trường chuyển vị
trên Hình 4.4 cũng phù hợp với trường chuyển vị trên MHVL.
4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC VÁT KHỐI NÊM ĐẾN ỨNG SUẤT TRONG NỀN

Luận án sử dụng khối nêm với góc vát 450 để so sánh với 2 loại móng khác
làm đối chứng (xem Hình 4.5, Hình 4.6 và Hình 4.7) có cùng thể tích và tính chất
vật liệu móng và nền, cùng chịu tải trọng bằng 45 kPa. Điều đó làm chiều dày
móng sẽ khác nhau và ảnh hưởng của chiều sâu đặt móng đến ứng suất tăng thêm
trong nền sẽ khác nhau. Tuy nhiên,
do móng đặt trên nền đất yếu (sức
kháng cắt nhỏ), tải trọng đê có chiều
cao khối đắp từ 2 m đến 3 m [16],
chiều dày móng dự kiến 1 m, do đó
ảnh hưởng của áp lực hông do chiều
sâu móng đến ứng suất tăng thêm
Hình 4.5 – Móng nông thường
trong nền không đáng kể.

(góc vát khối nêm =0)

Hình 4.6 – Móng khối
nêm
(góc vát =450)

Hình 4.7 – Móng khối
nêm
(góc vát =670)


- 21 -

Kết quả tính thể hiện
trên Hình 4.8 chỉ ra rằng:
- Khả năng giảm ứng
suất giữa các hình dạng mặt
đáy móng là không rõ ràng
khi các móng có cùng diện
tích khối nêm.
- Mặt đáy móng có
dạng hình nêm với góc vát
450 cho phân bố ứng suất
tăng thêm có lợi hơn so với
mặt đáy móng phẳng (móng
nông thông thường) và mặt
đáy móng vát nhọn (góc vát
670).
- Sự phân bố ứng suất
có lợi của móng nhóm khối

Hình 4.8 – Phân bố ứng suất
nêm với góc vát 450 thể hiện
giữa các biên dạng móng
ở chỗ:
+ Thời gian cố kết nền sẽ nhanh hơn do phạm vi phân bố ứng suất tăng
thêm rộng hơn và sâu hơn;
+ Khả năng vượt tải của móng khối nêm có góc vát 450 tốt hơn do miền
ứng suất cực đại nằm trọn dưới đáy móng mà không phát triển rộng ra 2 bên mép
như 2 loại móng đối chứng.
4.4. ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DẠNG MẶT BẰNG KHỐI NÊM ĐẾN ỨNG
SUẤT, BIẾN DẠNG CỦA MÓNG

4.4.1. Nghiên cứu với kích thước nền của MHVL
4.4.1.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu
Trước hết nghiên cứu với nền đê bằng kích thước nền của MHVL (bằng
2m) với một số chỉ tiêu cơ lý tương tự với một số chỉ tiêu cơ lý của nền đất yếu ở
đồng bằng Nam Bộ để tìm ra khối nêm có hình dạng hợp lý trên mặt bằng.
Luận án chỉ nghiên cứu với MKN có các
khối nêm với cát chèn đầy vào khoảng hở giữa
các khối nêm tại khu vực giữa đỉnh đê, nơi có
tải trọng thân đê tác dụng phân bố đều và lớn
nhất. Độ cứng của đất thân đê được quy đổi
bằng độ cứng tấm nén phẳng chiều cao 0,1 m Hình 4.9 – Mô hình nghiên cứu
và chiều dài 1 m với mô đun biến dạng bằng hình dạng hợp lý của khối nêm
Etnqđ = 135.000.000 kPa.
trên Plaxis
Tải trọng tác dụng lên móng lớn nhất bằng 56 kPa (do đất thân đê bằng 48
kPa, còn lại do tải trọng xe ô tô H10).

- 22 -

4.4.1.2. Khối nêm D=0,5 m, H=0,3 m
Luận án nghiên cứu ƯSĐM, độ lún của MKN với 6 khối nêm hình dạng
khác nhau trên mặt bằng với kích thước D=0,5m và H=0,3m được bố trí 2 hàng:
- Khối nêm I-0,5-0,3-45: trụ bát
giác kết hợp chóp cụt, góc vát 450,
hình dạng này đã được nghiên cứu
bằng giải tích, mô hình số và thí
nghiệm trên MHVL.
a) Mặt bằng
b) Mặt cắt A – A
- Khối nêm II-0,5-0,3-45: trụ
0
Hình 4.10 – Khối nêm II-0,5-0,3-45
tròn kết hợp nón cụt, góc vát 45 (xem
Hình 4.10), cùng chiều cao với khối
nêm I-0,5-0,3-45. Kết quả tính toán
nêu trong Bảng 4.3 và lựa chọn MKN
I-0,5-0,3-45 để ứng dụng cho đê biển.
4.4.1.3. Khối nêm D=0,5 m, H=0,5 m
Cách nghiên cứu tương tự với
các khối nêm I-0,5-0,3-45, II-0,5-0,345 nhưng chiều cao khối nêm tăng lên
H=0,5 m và ký hiệu là I-0,5-0,5-45, II0,5-0,5-45. Kết quả nêu ở Bảng 4.4.
Kết quả cho thấy móng khối nêm I-0,5-0,5-45 có lợi hơn nên tác giả cũng
chọn móng khối nêm I-0,5-0,5-45 để ứng dụng cho đê biển.
4.4.1.4. Khối nêm D=1 m, H=0,6 m

a) Mặt bằng
b) Mặt cắt A - A

a) Mặt bằng
b) Mặt cắt A - A
Hình 4.11 – Khối nêm I-1-0,6-45
Hình 4.12 – Khối nêm II-1-0,6-45
Nghiên cứu ƯSĐM tại S3 và độ lún với 3 khối nêm có D=1 m và H=0,6 m:
- Khối nêm I-1-0,6-45: trụ bát giác kết hợp chóp cụt (xem Hình 4.11).
- Khối nêm II-1-0,6-45: trụ tròn kết hợp nón cụt (xem Hình 4.12).

Hình 4.13 – Móng khối nêm I-10,6-45 trên Plaxis 3D
Kết quả ở Bảng 4.5 chỉ ra rằng móng khối nêm I-1-0,6-45 có lợi hơn móng
khối nêm II-1-0,6-45, song kết quả không khác nhau nhiều, nên để giảm kinh phí,
móng khối nêm II-1-0,6-45 được chọn để ứng dụng cho đê biển.


- 23 -

4.4.1.5. Khối nêm D=1 m, H=1 m
Các khối nêm này chỉ khác các khối nêm I-1-0,6-45, II-1-0,6-45 ở chiều sâu
móng, tức là tác giả thực hiện nghiên cứu với chiều sâu móng H=1 m. Kết quả
lựa chọn được móng khối nêm II-1-1-45 để ứng dụng cho đê biển.
4.4.2. Nghiên cứu ứng suất đáy móng khối nêm với nền đê thực tế
Nền đê chịu nén thực tế ở đồng Bảng 4.10 – Tổng hợp hệ số giảm ứng suất
bằng Nam Bộ chịu tải trọng q=56 kPa
với các móng khối nêm
bằng 6 m. Tác giả nghiên cứu ƯSĐM
theo phương đứng và hệ số giảm ứng
suất cho các MKN hợp lý đã lựa chọn
được I-0,5-0,3-45, I-0,5-0,5-45, II-10,6-45, II-1-1-45, kết quả nêu trong
Bảng 4.10.
- Bảng 4.10 chỉ ra rằng, khi cùng

hình dạng khối nêm trên mặt bằng,
cùng mặt vát thì chiều sâu đặt móng
tăng lên, ứng suất đáy móng khối nêm
giảm đi do đặc tính phân phối của đất.
Mặt khác, số liệu trong bảng cũng cho thấy hệ số giảm ứng suất không chỉ bị ảnh
hưởng do mặt vát, chiều sâu đặt móng mà còn do ảnh hưởng của bề rộng móng.
4.5. HIỆU CHỈNH CÔNG THỨC GIẢI TÍCH ĐÃ THIẾT LẬP

Chương trước đã thiết lập công
thức có dạng (4.7):
q’=K . q
(4.7)
trong đó:
q – tải trọng đơn vị;
q’ - ứng suất đáy móng (xem Hình
4.14);
Hình 4.14 – Sơ đồ tính ƯSĐM
K - hệ số giảm ứng suất.
khối nêm
Công thức giải tích (4.7) đưa ra hệ số giảm ứng suất (K) chỉ kể đến ảnh
hưởng của góc vát của khối nêm. Tuy nhiên, hệ số này thay đổi phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nữa, như: sự thay đổi của tải trọng đơn vị lên móng;
tính chất đất nền và đất bên móng; chiều sâu đặt móng; chiều sâu nền chịu nén
thực tế; ... nên cần hiệu chỉnh lại.
Kết quả hiệu chỉnh hệ số K ứng với các giá trị tải trọng đối với đê biển Nam
Bộ có chiều cao không quá 3 m, chiều sâu nền chịu nén thực tế (bằng 6 m), tính
chất đất nền, độ sâu đặt móng, được tính toán cho các móng khối nêm đã lựa
chọn được nêu trong Bảng 4.10.
Trong thực tế, căn cứ chiều cao đê, tính tải trọng đơn vị (q) do đê tác dụng
lên móng, tính ƯSĐM theo công thức (4.7) và bảng Bảng 4.10, đồng thời tính tải

trọng giới hạn của nền (pgh) theo công thức (2.1) với các móng khác nhau có thể
sử dụng, sau cùng kiểm tra điều kiện ổn định nền về mặt cường độ theo công thức
(2.4) để quyết định chọn loại móng hợp lý.