NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG sàn TRUYỀN tải mềm XUỐNG cọc GIA CƯỜNG đất yếu có sử DỤNG lưới địa KỸTHUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN

TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN
TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật xây dựng đường ô tô
Mã số:

8580205

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÀN TRUYỀN TẢI MỀM
XUỐNG CỌC GIA CƯỜNG ĐẤT YẾU CÓ SỬ DỤNG LƯỚI
ĐỊA KỸTHUẬT

Học viên thực hiện
Cán bộ hướng dẫn khoa học

: Bùi Việt Hùng
: TS. Nguyễn Thị Loan
TS. Nguyễn Văn

Quang


Hà Nội - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN

TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN
TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật xây dựng đường ô tô
Mã số: 8580205
Ngày giao luận văn
Ngày nộp luận văn

:
:

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÀN TRUYỀN TẢI MỀM
XUỐNG CỌC GIA CƯỜNG ĐẤT YẾU CÓ SỬ DỤNG
LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT

Học viên thực hiện : Bùi Việt Hùng
Lớp: K2CH2DO21
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Loan; TS. Nguyễn Văn
Quang

Đơn vị : Bộ môn Đo đạc và khảo sát công trình - Khoa Công Trình Trường Đại học Công nghệ Giao Thông Vận Tải.

Hà Nội – 2018

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, đáng tin cậy và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Học viên

Bùi Việt Hùng


LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận
tình của các thầy, cô giáo công tác tại bộ môn Đường bộ, bộ môn Đo đạc và khảo

sát công trình trường Đại học Công nghệ Giao Thông vận tải.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo công tác tại khoa: Công trình,
trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải đã tận tình dạy bảo cho tôi trong suốt quá trình
học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thị Loan, TS. Nguyễn Văn Quang người
đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp đỡ tôi hoàn thành
luận văn thạc sĩ này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên khích
lệ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả nhiệt tình và năng lực của
mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp quý
báu của thầy cô, đồng nghiệp và các bạn.

Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Học viên

Bùi Việt Hùng


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTCT

Bê tông cốt thép

B

Độ sệt

ĐXM

Đất xi măng

ĐKT

Địa kỹ thuật

GRPS

Cọc kết hợp vật liệu ĐKT (Geosynthetics Reinforced Pile

Supported)
LTP

Lớp truyền tải (Load Transfer Platform)

MC

Mô hình đất Mohr – Coulomb

SCP

Cọc xi măng đất
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tải trọng truyền vào cọc từ thực nghiệm Zaeske (2001)
Bảng 2.2 Bảng hệ số Ω theo phương pháp Colin
Bảng 2.3 Bảng hệ số riêng phần cho vât liệu cốt.
Bảng 2.4 Bảng hệ số riêng phần cho thiết kế nền đắp trên đất yếu có cọc
hỗ trợ
Bảng 2.5 Hệ số vòm cho nền đắp
Bảng 3.1 Thông số của cọc DƯL D300-loại A
Bảng 3.2 Giá trị môđun đàn hồi theo giá trị SPT
Bảng 3.3 Giá trị môđun đàn hồi theo thí nghiệm trong phòng
Bảng 3.4 Giá trị môđun đàn hồi kiến nghị
Bảng 3.5 Bảng thông số đầu vào phần mềm Plaxis

Bảng 3.6 Các đặc trưng mặt cắt của cọc và mũ cọc đơn
Bảng 3.7 Các đặc trưng mặt cắt của tấm bản tương đương
Bảng 3.8 Thông số đặc trưng của lưới ĐKT Tenax TT090
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Kí

Đơn

hiệu

vị

ε1, ε2

%

ε

%

εc

%

α

độ

αι

độ

δa,k

độ

γ
γω

kN/m
3

kN/m
3

Giải thích ý nghĩa
Độ dãn dài tương đối theo phương 1 và 2 trên 1 m
dài
Độ dãn dài của cốt ĐKT
Biến dạng tương đối của cọc theo phương thẳng
đứng
Góc nghiêng của cạnh vòm đất
Góc nghiêng của mặt trượt phân tố với mặt phẳng
nằm ngang
Góc ma sát chủ động trong trường hợp nền đắp
trên cọc
Trọng lượng thể tích của đất đắp
Trọng lượng thể tích của nước

độ

Góc ma sát trong hữu hiệu của đất đắp

ϕ’cv1

độ

Góc ma sát trong của lớp đất phía trên cốt ĐKT

ϕ’cv2

độ

ϕi

độ

θP

độ

σ’v

kPa

ϕ’cv

Ω

Góc ma sát trong của lớp đất lớp phía dưới cốt

ĐKT
Góc ma sát trong của phần tử tiếp xúc
Góc đứng của phương đi qua mép ngoài của mũ
cọc ngoài cùng và vai đường
Ứng suất thẳng đứng trung bình ở đáy nền đắp:
Hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào độ dãn


Kí
hiệu

Đơn

Giải thích ý nghĩa

vị
dài

ωs

kPa

Ngoại tải đặt trên nền đắp

m

Chuyển vị của chân cọc

m

Chuyển vị của đất tại chân cọc
Hệ số tương tác cốt ĐKT với lớp đất phía dưới cốt

a'2

ĐKT
Diện tích mũ cọc hoặc đỉnh cọc (trường hợp

Ac

m2

p'c

kPa

Ứng suất thẳng đứng trên mũ cọc

A

m2

Diện tích mặt cắt ngang cọc

a

m

Kích thước mũ cọc vuông hoặc kích thước quy đổi
từ mũ cọc tròn

Hệ số tương tác liên quan đến sự tiếp xúc cốt ĐKT

a’

và đất
Hệ số tương tác cốt ĐKT với lớp đất phía trên cốt

a'1
AE

không có mũ cọc)

ĐKT
m2

Cc

Phần diện tích một ô cọc
Hệ số vòm

ci

kPa

d

m

E

MPa

Lực dính đơn vị của phần tử tiếp xúc
Đường kính mũ cọc hoặc đường kính quy đổi
Mô đun đàn hồi vật liệu cọc

Ecap

Hiệu quả truyền tải tại mũ cọc

Ecr

Hiệu quả truyền tải tại đỉnh vòm

Emin

Giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị Ecap và Ecr

Es,k

MPa

Ffoot

kN

fm

Mô đun đàn hồi của đất nền
Lực nén tại chân cọc

Hệ số vật liệu riêng phần cho cốt ĐKT


Kí

Đơn

hiệu

vị

FMax

kN

fms

Lực nén lớn nhất cho phép tại chân cọc
Hệ số riêng phần vật liệu áp dụng với tanϕ
Hệ số riêng phần trên phương diện thiệt hại về

fn

mặt kinh tế

fp
Fpi

Giải thích ý nghĩa

Hệ số riêng phần của sức kháng kéo của cốt
kN/m

fs

Sức chịu tải của cọc i trên 1 m chiều dài tuyến
đường
Hệ số riêng phần của sức kháng trượt cốt

H

m

Chiều cao đất đắp

hi

m

Khoảng cách giữa các lớp cốt

Hv

m

Chiều cao vòm đất

J1, J2

kN/m

Jx, Jy

kN/m

Mô đun độ dãn dài của cốt ĐKT theo phương 1 và
2
Mô đun độ dãn dài của cốt ĐKT theo phương x và
y

k

Số cọc nằm trong vùng trượt

Ka

Hệ số áp lực đất chủ động

Kfoot

kPa

Kn, Kt

kPa

xúc cọc và nền tại chân cọc
Mô đun độ cứng đàn hồi chống cắt theo phương
vuông góc thân cọc của phần tử tiếp xúc
Hệ số áp lực đất bị động, Kp = tan2(450 + α/2)

Kp
ks

Biểu thị mô đun độ cứng đàn hồi của phần tử tiếp

kN/m
3

Ks

kPa

Lb

m

Hệ số nền
Mô đun độ cứng đàn hồi chống cắt theo phương
dọc theo thân cọc của phần tử tiếp xúc
Chiều dài neo giữ cốt theo mặt cắt ngang cần
thiết phụ thuộc vào hàng cọc ngoài cùng


Kí

Đơn

hiệu

vị

Li

m

Ln

m

LP

m

MD
mi

Giải thích ý nghĩa
Chiều dài đoạn cốt ĐKT lớp i
Chiều dài tính toán đoạn cốt ĐKT giới hạn trong
tam giác vòm đất
Khoảng cách theo phương nằm ngang từ mép
ngoài của mũ cọc ngoài cùng đến chân taluy

kN.m Mô men gây trượt
m

Chiều dài phân bố của ngoại lực trên mảnh thứ i

MRP

kN.m Mô men chống trượt do cọc

MRR

kN.m Mô men chống trượt do cốt ĐKT

MRS

kN.m Mô men chống trượt do đất

n

Độ dốc taluy nền đắp

QP

kN

Khả năng chịu tải của mỗi cọc trong nhóm

Rd

m

Bán kính cung trượt

Rinter

Hệ số suy giảm cường độ,

s

m

sy

m

sd

m

Khoảng cách giữa hai cọc liên kề tính từ tim cọc
theo phương vuông góc tim đường
Khoảng cách cọc tính theo phương song song với
tim đường;
Khoảng cách lớn nhất giữa hai cọc trong một ô
lưới cọc tính từ tim cọc

TD

kN/m Cường độ thiết kế của cốt ĐKT

Ti

kN/m Cường độ chịu kéo trong lớp cốt ĐKT thứ i

Tr

kN/m

Trp

kN/m Lực kéo trong cốt do tải trọng thẳng đứng

Trp1,
Trp2

Lực kéo tính toán được trên 1m rộng cốt, Tr = Trp
+ Tds

kN/m Lực kéo theo phương ứng suất chính 1và 2


Kí
hiệu
Tu

Đơn

Giải thích ý nghĩa

vị

kN/m Cường độ chịu kéo danh định của cốt ĐKT

tw

m

Chiều dày lớp đất yếu

ui

m

uP

m

Chuyển vị của cọc

us

m

Chuyển vị của đất

Wi

kN

Trọng lượng của mỗi mảnh

wi

kPa

Ứng suất trên lớp cốt thứ i

Wtr

kN

y

m

Chiều cao mực nước ngầm tính từ mặt trượt của
phân tố

Lực thẳng đứng trên diện tích AE do tĩnh tải đất
đắp và ngoại tải gây ra
Độ lún lệch giữa cọc và đất yếu xung quanh

Mục Lục



EXTRACT THE MASTER OF THE DOCTRINE
Title

of

the

project:

Research

and

application

of

soft

transmission floor down piles to reinforce weak soil using
geotechnical grids.
Student: Bui Viet Hung

Course: 2 (2016-

2018)
Instructor: Dr. Nguyen Thi Loan; Dr. Nguyen Van Quang
Keywords: Transmission floor, technical foundation, soft ground.
Abstract:
The solution of using piles to treat soft ground has been
studied and applied in the world and in our country since the
1980s with technological solutions such as soil piles of cement,
lime reinforced soil, small section piles. such as concrete piles,
reinforced concrete piles. These solutions are often combined with
reinforced concrete loading floor to transmit the entire load of
embankment and traffic to the pile to ensure the weak soil under
the embankment is not subject to load, does not cause subsidence
deformation road surface.
Through research on the solution of floor technology to reduce
the load used in combination with piles, students found that

replacing the floor to reduce the reinforcement of reinforced
concrete by the floor to reduce the load with materials that are
high geotechnical (including net or fabrics - collectively known as
technical bases) are being studied and applied in many countries
around the world. This solution uses one or several technical
geological layers to cover the top of the pile to form a soft
transmission layer, alternating between these core layers can use
coarse aggregates such as sand, macadam ... Very large drag of

12


the technical layers, reinforcing the role of the membrane effect
itself and the arch effect in the covered soil thereby increasing the
transmission efficiency to the pile and reducing the load down to
the weak ground effectively. The advantage of this solution is that
in addition to the high efficiency in terms of transmission, it is
simple in construction, environmentally friendly and reduce
construction costs.
Therefore, the topic of "Research on the application of
soft-transmission floors to piles to strengthen weak soil
using geotechnical grids" is necessary, with scientific and
practical significance. In the scope of the research, student study
the mechanism of transmission of load down piles through
geotechnical layers; calculate the technical geological layer
combined with piles against use in embankment on soft soil;
applied to the calculation of a practical work that was applied to
compare the effectiveness of the solution using the transport layer
by geotechnical engineering with the traditional method of using
reinforced

concrete

panels;

make

conclusions

and

recommendations to the solution using the transmission layer by
geotechnical engineering.
Science instructor
(Sign, write full name, study
function, title)

Author
(Sign, write full name)

13


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng sàn truyền tải mềm xuống cọc
gia cường đất yếu có sử dụng lưới địa kỹ thuật.
Học viên: Bùi Việt Hùng

Khóa: 2(2016-2018)

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Loan; TS. Nguyễn Văn Quang
Từ khóa: Sàn truyền tải, cốt địa kỹ thuật, nền đất yếu.
Nội dung tóm tắt:
Giải pháp sử dụng cọc để xử lý nền đất yếu đã được nghiên
cứu, ứng dụng trên thế giới và ở nước ta từ những năm 1980 với
những giải pháp công nghệ như cọc đất xi măng, đất gia cố vôi,
cọc tiết diện nhỏ như cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép. Các giải
pháp này thường kết hợp với sàn giảm tải bê tông cốt thép nhằm
mục đích truyền toàn bộ tải trọng đất đắp và giao thông xuống cọc
để đảm bảo đất yếu dưới phần đất đắp không phải chịu tải trọng,
không gây biến dạng lún mặt đường.

14


Qua nghiên cứu về giải pháp công nghệ sàn giảm tải sử dụng
kết hợp với cọc, học viên nhận thấy có thay thế sàn giảm tải bê
tông cốt thép bằng sàn giảm tải với vật liệu là địa kỹ thuật cường
độ cao (bao gồm lưới hoặc vải -gọi chung là cốt địa kỹ thuật) đang
được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Giải pháp
này dùng một hoặc một số lớp cốt địa kỹ thuật trải trên đỉnh cọc
để tạo thành lớp truyền tải mềm, xen giữa các lớp cốt này có thể
sử dụng cốt liệu thô như cát, đá dăm...Với đặc tính chịu kéo rất lớn
của các lớp cốt địa kỹ thuật, cốt phát huy vai trò của hiệu ứng
màng của bản thân và hiệu ứng vòm trong phần đất đắp từ đó
tăng hiệu quả truyền tải xuống cọc và giảm tải trọng truyền xuống
đất yếu một cách hiệu quả. Ưu điểm của giải pháp này ngoài hiệu
quả cao về mặt truyền tải còn đơn giản trong thi công, thân thiện
với môi trường và giảm chi phí xây dựng.
Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu ứng dụng sàn truyền tải

mềm xuống cọc gia cường đất yếu có sử dụng lưới địa kỹ
thuật” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Trong phạm
vi nghiên cứu của đề tài, học viên nghiên cứu cơ chế truyền tải
trọng xuống cọc qua lớp địa kỹ thuật; tính toán lớp cốt địa kỹ thuật
kết hợp cọc chống sử dụng trong nền đắp trên đất yếu; áp dụng
vào tính toán một công trình thực tế đã áp dụng để đưa ra so sánh
sự hiệu quả của giải pháp sử dụng lớp truyền tải bằng cốt địa kỹ
thuật với phương pháp truyền thống sử dụng tấm nền bê tông cốt
thép; đưa ra những kết luận, kiến nghị với giải pháp sử dụng lớp
truyền tải bằng cốt địa kỹ thuật.
Người hướng dẫn khoa học
(Ký, ghi rõ họ tên, học hàm, học
vị)

Tác giả
(Ký, ghi rõ họ tên)

15


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng sự phát triển nhanh chóng của kinh tế xã hội Việt Nam đòi
hỏi sự phát triển hạ tầng giao thông tương ứng. Với đặc điểm địa
chất của nước ta, việc xây dựng đường đắp cao trên nền đất yếu là
vấn đề thường xuyên gặp phải đòi hỏi phải có những nghiên cứu
sâu để vừa đảm bảo được những yêu cầu gắt gao về mặt kỹ thuật
và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Giải pháp cọc xử lý nền đất yếu đã được nghiên cứu, ứng dụng
trên thế giới và ở nước ta từ những năm 80 với những giải pháp

16


công nghệ như cọc đất xi măng, đất gia cố vôi, cọc tiết diện nhỏ
như cọc bê tông (BT), cọc bê tông cốt thép (BTCT). Các giải pháp
này thường kết hợp với sàn giảm tải BTCT nhằm mục đích truyền
toàn bộ tải trọng đất đắp và giao thông xuống cọc để đảm bảo đất
yếu dưới phần đất đắp không phải chịu tải trọng, không gây biến
dạng lún mặt đường. Giải pháp này được đánh giá là có hiệu quả
cao về mặt kỹ thuật, an toàn cho thiết kế tuy nhiên chưa thật sự
hiệu quả về mặt kinh tế.
Tìm hiểu về giải pháp công nghệ sàn giảm tải sử dụng kết hợp
với cọc, học viên nhận thấy có thay thế sàn giảm tải BTCT bằng
sàn giảm tải với vật liệu là địa kỹ thuật (ĐKT) cường độ cao (bao
gồm lưới hoặc vải ĐKT-gọi chung là cốt ĐKT) đang được nghiên cứu
và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Giải pháp này dùng một
hoặc một số lớp cốt ĐKT trải trên đỉnh cọc để tạo thành lớp truyền
tải mềm, xen giữa các lớp cốt này có thể sử dụng cốt liệu thô như
cát, đá dăm...Với đặc tính chịu kéo rất lớn của các lớp cốt ĐKT, cốt
phát huy vai trò của hiệu ứng màng của bản thân và hiệu ứng vòm
trong phần đất đắp từ đó tăng hiệu quả truyền tải xuống cọc và
giảm tải trọng truyền xuống đất yếu một cách hiệu quả. Ưu điểm
của giải pháp này ngoài hiệu quả cao về mặt truyền tải còn đơn
giản trong thi công, thân thiện với môi trường và giảm chi phí xây
dựng.
Để áp dụng giải pháp này một cách hiệu quả đòi hỏi phải có
những nghiên cứu, tính toán một số vấn đề như cơ chế truyền tải
trọng tải xuống cọc, cốt ĐKT và đất yếu có xét đến các yếu tố đất
đắp, kích thước đầu cọc, khoảng cách cọc.....Chính vì vậy đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng sàn truyền tải mềm xuống cọc gia
cường đất yếu có sử dụng lưới địa kỹ thuật” là cần thiết, có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn.

17


2. Mục đích nghiên cứu của đề tài.
Nghiên cứu cơ chế truyền tải trọng xuống cọc qua lớp ĐKT;
tính toán lớp cốt ĐKT kết hợp cọc chống sử dụng trong nền đắp
trên đất yếu; tính toán các thông số về kích thước đầu cọc, khoảng
cách giữa các cọc trong một điều kiện cụ thể; so sánh sự hiệu quả
của giải pháp sử dụng lớp truyền tải bằng cốt ĐKT với phương
pháp truyền thống sử dụng tấm nền BTCT; Đưa ra những kết luận,
kiến nghị với giải pháp sử dụng lớp truyền tải bằng cốt ĐKT.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu kinh nghiệm sử
dụng sàn truyền tải bằng lớp cốt ĐKT ở Việt Nam và ở các nước
trên thế giới.
- Phương pháp phân tích mô hình thực nghiệm và tiêu chuẩn:
Phân tích các mô hình thực nghiệm và tiêu chuẩn đã được áp dụng
trên thế giới đối với giải pháp sử dụng cốt ĐKT để truyền tải xuống
cọc gia cường.
- Phương pháp số: Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để
tính toán thiết kế một bài toán cụ thể có sử dụng giải pháp cọc kết
hợp với lưới địa kỹ thuật gia cố nền đất yếu.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Sự làm việc của cọc kết hợp với cốt ĐKT
trong gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp.
- Phạm vi nghiên cứu: Cơ chế truyền tải từ lớp cốt ĐKT xuống

cọc; thông số của lớp ĐKT và cọc truyền tải để đảm bảo độ lún
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật áp dụng cho một điều kiện cụ thể và
kiến nghị chung trong việc sử dụng giải pháp này.
5. Nội dung nghiên cứu:
Chương 1:

18


TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC KẾT HỢP VỚI CỐT
ĐỊA KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU.
1.1. Đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu.
1.1.1. Tổng quan về đất yếu.
1.1.2. Tổng quan các giải pháp công nghệ xử lý nền đất yếu
dưới nền đường đắp.
1.2. Giải pháp cọc kết hợp với cốt địa kỹ thuật.
1.2.1. Mô tả giải pháp và một số ứng dụng thực tế.
1.2.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng giải
pháp kết hợp cọc với cốt địa kỹ thuật ở Việt Nam.
1.3. Một số vấn đề rút ra từ nghiên cứu tổng quan.
Kết luận chương 1.
Chương 2:
TÍNH TOÁN HỆ CỌC KẾT HỢP VỚI CỐT ĐKT
BẰNG CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
2.1. Đặt vấn đề
2.2. Thử nghiệm Zaeske
2.2.1. Mô tả thí nghiệm
2.2.2. Nhận xét kết quả
2.3. Mô hình thực nghiệm của Hewlett và Randolph
2.3.1. Mô tả mô hình thực nghiệm

2.3.2. Nhận xét kết quả
2.4. Phương pháp Colin
2.4.1. Nguyên lý cơ bản của phương pháp Colin
19


2.4.2. Nhận xét kết quả
2.5. Phương pháp tiêu chuẩn BS 8006-1:2010
Kết luận chương 2.
Chương 3:
TÍNH TOÁN BẰNG MÔ HÌNH SỐ BIỆN PHÁP XỬ LÝ NỀN
ĐẤT YẾU BẰNG VẢI ĐKT KẾT HỢP CỌC BÊ TÔNG
3.1. Đặt vấn đề
3.2. Giới thiệu chung về dự án đường Phù Đổng
3.3. Tính toán sự hiệu quả của phương pháp xử lý nền đất yếu
bằng vải ĐKT kết hợp cọc bê tông bằng phần mềm Plaxis
3.3.1. Điều kiện địa chất
3.3.2. Tính toán tải trọng
3.3.3 Yêu cầu trong tính toán bằng phần mềm Plaxis
3.3.4 Xây dựng mô hình mô phỏng trên Plaxis 2D
3.3.4.1. Sơ đồ mô phỏng
3.3.4.2 Các thông số đầu vào cho mô hình
3.4. Kết quả tính toán trên phần mền Plaxis 2D
Kết luận chương 3.

20


Chương 1:
TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CỌC KẾT HỢP VỚI

CỐT ĐỊA KỸ THUẬT TRONG XÂY DỰNG NỀN ĐẮP TRÊN ĐẤT
YẾU.
Đất yếu và các giải pháp xử lý nền đất yếu.
1.1.1 Tổng quan về đất yếu.
1.1.1.1
Cách phân biệt nền đất yếu
1.1.

Đất theo thuật ngữ địa chất là tất cả sản phẩm hình thành do
phong hóa lớp vỏ đá bao quanh Trái Đất, không dính hoặc dính với
độ bền liên kết nhỏ gấp nhiều lần so với độ bền của bản thân các
hạt khoáng. Đất tự nhiên gồm ba hợp phần chính là những hạt
khoáng rắn, nước và thể bao dạng khí. Điều kiện hình thành đất tự
nhiên quyết định đặc điểm và tính chất cơ lý của đất.
Đất yếu là thuật ngữ dùng chỉ loại đất có thành phần và tính
chất không đáp ứng được với một số yêu cầu kỹ thuật nhằm sử
dụng chúng trong công tác xây dựng cụ thể. Thuật ngữ này chỉ
mang tính tương đối gắn liền với công trình cụ thể, ví dụ với loại
công trình này thì đất xem là yếu nhưng với loại công trình khác thì
không xếp vào loại đất yếu.
Có quan điểm cho rằng đất yếu là tên chung để chỉ các loại đất
có sức chịu tải kém và bị lún nhiều do tác động của tải trọng. Xếp
vào loại đất yếu có thể là các loại cát rời rạc (có hệ số rỗng >0,7)
trong đó có cát nhỏ, cát mịn rất không ổn định, dễ trôi theo dòng
nước; các loại đất dính ở trạng thái chảy hoặc dẻo chảy (có độ sệt
Il >0,75) và các loại đất bùn lẫn nhiều tạp chất hữu cơ (có độ sệt I l
>1) [9].
Ở nước ta, định nghĩa và phân loại đất yếu được chỉ dẫn cụ thể
ở điều 1.4 "Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất

21


yếu, 22TCN 262-2000". Dựa vào các tiêu chí cụ thể mà có các cách
phân loại nền đất yếu như sau:
a. Phân loại theo nguồn gốc hình thành:
Loại đất yếu có nguồn gốc khoáng vật hoặc nguồn gốc hữu cơ.
Loại có nguồn gốc khoáng vật: thường là sét hoặc á sét trầm
tích trong nước ở ven biển, vũng vịnh, đầm hồ, đồng bằng tam
giác châu. Đối với loại đất này, được xác định là đất yếu ở trạng
thái tự nhiên, độ ẩm của chúng thường gần bằng hoặc lớn hơn giới
hạn chảy, hệ số rỗng lớn (đất sét mềm e ≥ 1,5, đất á sét e ≥ 1),
cường độ lực dính không thoát nước ≤ 15 kPa, góc ma sát trong ϕ
từ 00 đến 100 hoặc cường độ lực dính từ kết quả cắt cánh hiện
trường < 35 kPa. Ngoài ra, các vùng thung lũng còn hình thành đất
yếu dưới dạng bùn cát, bùn cát mịn (hệ số rỗng e > 1, độ bão hòa
G > 0,8).
Loại có nguồn gốc hữu cơ: hình thành từ đầm lầy, nơi nước tích
đọng thường xuyên, mực nước ngầm cao, tại đây các loại thực vật
phát triển, thối rữa, phân huỷ tạo ra các vật lắng hữu cơ lẫn với
trầm tích khoáng vật. Loại này thường được gọi là đất đầm lầy
than bùn, thường có màu đen hay nâu sẫm, hàm lượng hữu cơ
chiếm từ 20% đến 80% và được phân thành:
-

Hàm lượng hữu cơ từ 20-30%: đất nhiễm than bùn.
Hàm lượng hữu cơ từ 30-60%: đất than bùn.
Hàm lượng hữu cơ trên 60%: than bùn.
b. Phân loại theo chỉ tiêu cơ lý (trạng thái tự nhiên)
Để đánh giá sơ bộ về tính chất công trình trên đất yếu, từ đó

xem xét các giải pháp thiết kế nền đường tương ứng, đất yếu được
phân loại theo trạng thái tự nhiên của chúng như sau:
-

Đất yếu loại sét hoặc á sét được phân loại theo độ sệt B:

22


Khi B >1 thì gọi là đất bùn sét, khi 0,75 < B < 1 là đất yếu dẻo
chảy.
Với đất là đầm lầy than bùn: Loại đất này được phân thành 3

loại:

Loại I: Có độ sệt ổn định, thuộc loại này nếu vách đất đào thẳng
đứng sâu 1m nhưng chúng vẫn duy trì được độ ổn định từ 1 đến 2
ngày.
Loại II: Loại có độ sệt không ổn định, không đạt tiêu chuẩn loại 1
nhưng đất than bùn chưa ở trạng thái chảy.
Loại III: Đất than bùn ở trạng thái chảy.
c. Một số chỉ tiêu phân loại đất yếu theo tiêu chuẩn nước ngoài:
Phần lớn các nước trên thế giới thống nhất về định nghĩa nền
đất yếu theo sức kháng cắt không thoát nước S u và trị số xuyên
tiêu chuẩn SPT (N) như sau:
-

Đất rất yếu: Su ≤ 12,5 kPa hoặc N ≤ 2;
Đất yếu: Su ≤ 25 kPa hoặc N ≤ 4.

1.1.1.2. Phân bố đất yếu ở Việt Nam
Đất yếu ở Việt Nam chủ yếu là những tầng trầm tích tam giác

châu được tạo thành trong kỷ Đệ Tứ. Tầng trầm tích này thường
gặp ở các miền đồng bằng mà lớn nhất là đồng bằng Bắc Bộ và
đồng bằng Nam Bộ. Sơ bộ có thể nhận xét đặc điểm chung của các
tầng đất mềm yếu ở Việt Nam như sau: [9]
a. Tầng đất yếu ở đồng bằng Bắc Bộ (Hoàng Văn Tân, Phạm
Xuân, 1973)

23


Chủ yếu là các loại trầm tích tam giác châu cũ và tam giác châu
thổ của hai sông lớn là sông Hồng, sông Thái Bình và các chi lưu
của chúng. Miền đồng bằng này rộng khoảng 15000 km2 và ít đồi
núi sót. Vùng phù sa sông Hồng chiếm diện tích lớn nhất trong
miền này. Chiều dày tầng trầm tích ở vùng này rất dày, từ vài mét
đến hơn 100m.

Hình 1.1 : Sơ đồ phân bố đất yếu vùng đồng bằng Bắc Bộ.
b. Vùng đồng bằng ven biển miền Trung.
Là vùng đồng bằng mài mòn bồi tụ điển hình. Trầm tích kỷ Đệ
Tứ ở đây thường thấy ở thung lũng các sông và thường là loại phù
sa bồi tích. Đất yếu trầm tích thường thấy là các loại bùn hoặc cát
nhỏ bão hòa rời rạc, số lượng các lớp đất yếu thường không quá 3
lớp, chiều dày lớp đất yếu < 20m, lớp đá dưới thường thấy là đá
magma hay đá biến chất
c. Đồng bằng Thanh Nghệ Tĩnh :
Có những khu vực bồi tụ, mài mòn xen kẽ nhau và rất đa dạng

gồm có trầm tích bồi tụ tam giác châu và trầm tích bồi tụ ven biển.
So với đồng bằng Bắc Bộ, tầng trầm tích ở khu vực này không dày
lắm.
d. Đồng bằng Nam Bộ

24


Đất yếu thuộc khu vực đồng bằng bồi tích với nguồn gốc sông,
đầm lầy, sông biển, vũng vịnh hỗn hợp. Tầng trầm tích biến đổi
phức tạp, chiều dày từ vài mét đến 100m, trong đó có loại trầm
tích phù sa cổ chịu lực tốt (gồm sét, á sét, cát mịn), loại bồi tích trẻ
- chịu tải kém (bùn sét, bùn sét hữu cơ bão hòa…) có chiều dày 8m
đến 35m.
Dựa vào chiều dày lớp đất yếu có thể chia đồng bằng Nam Bộ
thành 3 khu vực như hình sau:

Hình 1.2: Sơ đồ phân bố đất yếu vùng đồng bằng Nam Bộ.
-

Khu vực có lớp đất yếu dày từ 1-30 m: vùng ven thành phố

Hồ Chí Minh, thượng nguồn các sông Vàm Cỏ Đông, Vàm Cỏ Tây,
rìa quanh vùng núi Bảy đến vùng ven biển Hà Tiên, Rạch Giá, rìa
đông bắc đồng bằng từ Vũng Tàu đến Biên Hòa.
- Khu vực có đất yếu dày từ 5-30m: phân bố liền kề khu vực
trên và chiếm đại bộ phận đồng bằng và khu trung tâm Đồng Tháp
Mười.
- Khu vực có đất yếu dày từ 15-300m: chủ yếu thuộc các tỉnh
Cửu Long, Bến Tre tới vùng duyên hải các tỉnh Hậu Giang, Tiền

Giang.

25