Phân tích sự thay đổi tải trọng gây ra ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc trong đất yếu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.22 MB, 89 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TÔ LÊ HƯƠNG
PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG
GÂY RA MA SÁT ÂM ẢNH HƯỞNG ĐẾN
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẮT YẾU.
Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng
Mã số: 60.58.02.11
LUẬN VÀN THẠC SĨ
TP.HCM, tháng 12 .năm 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp.HCM, ngày tháng năm .........................
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TÔ LÊ HƯƠNG
MSHV: 1570160
Ngày, tháng, năm sinh: 06/08/1992
Nơi sinh: TP.HCM
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số: 60.58.02.11
I.
TÊN ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG GÂY RA MA SÁT ÂM
ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẤT YẾU
II.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về ma sát âm.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp xác định vị trí mặt phẳng trung hòa và tính
sức chịu tải cọc có xét đến ma sát âm.
Chương 3: Phân tích sự thay đổi tải trọng tác dụng gây ra ma sát âm ảnh hưởng đến
sức chịu tải của cọc trong đất yếu.
Chương 4: Mô phỏng bài toán sự thay đổi tải trọng tác dụng gây ra ma sát âm cho
cọc trong đất yếu.
Kết luận và kiến nghị
III.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/07/2016
IV.
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/12/2016
V.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS.TS. VÕ PHÁN
CHỦ NHIỆM
BỘ MÔN ĐÀÒ TẠO
PGS.TS. LÊ BÁ VINH
TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VÕ PHÁN
Cán bộ chấm nhận xét 1: GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 05
tháng 01 năm 2017
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS ,TS. Nguyễn Văn Chánh
(Chủ tịch Hội đồng)
2. PGS.TS. Chu Công Minh
(Thư ký Hội đồng)
3. GS.TSKH. Nguyễn Văn Thơ
(Phản biện 1)
4. TS. Lê Trọng Nghĩa
(Phản biện 2)
5. TS. Phan Tá Lệ
(Uỷ viên)
Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá LV và
Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG
PGS.TS. NGUYỄN VĂN CHÁNH
TRƯỞNG KHOA KTXD
PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM
LỜI CẢM ƠN
Với sự ủng hộ và giúp đỡ của gia đình, thầy cô, bạn bè, tôi đã hoàn thành chương
trình học Cao học khóa 2015 và thực hiện Luận văn tốt nghiệp. Để có được thành quả này,
tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
-
Thầy hướng dẫn PGS.TS.VÕ Phán đã tận tâm chỉ dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Những hướng dẫn của thầy là
nguồn kiến thức, kinh nghiêm quý báu giúp tôi có thêm nền tảng cho việc học tập
và công tác sau này.
-
Quý Thầy, Cô trong Bộ môn Địa Cơ - Nền Móng cũng như các Thầy, Cô trong
phòng Đào tạo Sau Đại học đã tạo nhiều thuận lợi cho tôi trong suốt khóa học Cao
học.
-
Các anh, chị học viên cao học Địa kỹ thuật xây dựng khóa 2013, 2014, các bạn
học viên lớp Cao học Địa Kỹ Thuật Xây Dựng khóa 2015 đã giúp đỡ tôi trong thời
gian học tập.
-
Gia đình, bạn bè đã hỗ trợ cũng như khích lệ tinh thần trong quá trình tôi học tập
và thực hiện Luận văn tốt nghiệp.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, luận văn được hoàn thành nhưng không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô, bạn bè
và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Học viên
Tô Lê Hương
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ma sát âm là hiện tượng lớp đất yếu xung quanh thân cọc lún nhanh hơn tốc độ lún của
cọc, từ đó sinh thêm lực kéo xuống, làm ảnh hưởng khả năng chịu tải của cọc. Có nhiều
nguyên nhân gây ra ma sát âm ửong cọc như: bản thân đất quanh cọc chưa kết thúc cố kết,
nâng hạ mực nước ngầm,v..v.. .Mục tiêu của đề tài này là phân tích sự thay đổi tải trọng tác
dụng gây ra ma sát âm ảnh hưởng sức chịu tải của cọc trong đất yếu. Tính toán sức chịu tải
của cọc theo TCVN 10304-2014 và đánh giá sự thay đổi sức chịu tải khi xảy ra ma sát âm
do thay đổi chiều cao lớp đất đắp.
Bên cạnh đó, đề tài cũng mô phỏng bài toán khảo sát ảnh hưởng ma sát âm do thay đổi
tải trọng đất đắp bằng phần mềm Plaxis 2D v8.5, kết hợp với kết quả tính toán theo phương
pháp thống nhất của Fellenius. Qua đó đánh giá sự thay đổi chiều sâu vùng ảnh hưởng ma
sát âm (độ sâu mặt phẳng trung hòa) của cọc trong đất yếu. Độ lún của đất nền và của cọc
cũng được xem xét đến trong kết quả tính toán của Plaxis 2D.
ABSTRACT
As a result of fill placement, lowering phreatic level, etc.., the soils surrounding the pile
in soft ground settles more than the pile, in that case, negative skin friction occurs. The aim
of this thesis is to analyzing negative skin friction effect on capacity of single pile due to
changing of surface load. Capacity of single pile is based on Vietnamese Standard TCVN
10304-2014, and evaluate the capacity when changing height of the embankment.
Besides, this thesis also uses Plaxis 2D software for analyzing the effect of negative skin
friction due to surface load to single pile, compare with the result from Unified Method of
Fellenius to evaluate depth of neutral plane of pile in soft soil. The settlement of pile,
settlement of ground also concern in result of Plaxis 2D.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu của riêng tôi và
được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.Võ Phán.
Nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được
sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Những số liệu, nhận xét, đánh giá
của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác
nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Tác giả luận văn
Tô Lê Hương
MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH...................................................................................................... V
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. viii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................................. 1
Chương 1 TỔNG QUAN VÈ MA SÁT ÂM ......................................................................... 3
1.1 Hiện tượng ma sát âm ......................................................................................3
1.1.1
Định nghĩa ma sát âm ...............................................................................3
1.1.2
Một số thuật ngữ liên quan đến ma sát âm ...............................................4
1.2 Ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải của cọc trong đất yếu .........................5
1.2.1
Ảnh hưởng của ma sát âm do thay đổi tải trọng tác dụng lên cọc........... 5
1.2.2
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng ma sát âm.....................................8
1.3 Một số nghiên cứu trước đây theo hướng nghiên cứu của đề tài .....................8
1.3.1
Nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................8
1.3.2
Nghiên cứu trong nước ...........................................................................11
1.4 Kết luận chưomg 1 .........................................................................................14
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ MẶT PHẲNG TRUNG
HÒA VÀ TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỌC CÓ XÉT ĐẾN MA SÁT ÂM ................................. 15
2.1 Lý thuyết tưomg tác lực giữa cọc và đất theo B .Fellenius ............................15
2.1.1
Sức kháng ma sát thành ..........................................................................16
2.1.2
Sức kháng mũi ........................................................................................18
2.1.3
Sức chịu tải tới hạn ................................................................................. 19
2.2
Phương pháp Thống Nhất (Unified Method) tính toán xác định sức chịu tải
của cọc .................................................................................................................... 21
Trang i
2.3
Nguyên tắc chính xác định khả năng chịu tải của cọc ................................... 25
2.4
Tính toán sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304:2014................................ 25
2.4.1
Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền ............................................ 25
2.4.2
Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ đất nền............................................ 26
2.4.3
Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêuchuẩn SPT ...27
2.5
Tính toán sức chịu tải của cọc khi xét đến hiện tượng ma sát
âm ............. 28
2.5.1
Xác định độ lún ổn định của nền - s ....................................................... 28
2.5.2
Xác định độ lún của cọc đơn - Sđ ........................................................... 30
2.5.3
Xác định chiều dài đoạn cọc bị ảnh hưởng bởi ma sát âm, ZL ............... 31
2.5.4
Xác định sức chịu tải của cọc có kể đến ma sát âm................................ 32
2.6
Phần mềm PLAXIS 2D và các mô hình đất .................................................. 32
2.7
Kết luận chương 2 .......................................................................................... 40
Chương 3 PHÂN TÍCH SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG GÂY RA MA SÁT ÂM
ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG ĐẤT YẾU. .............................. 41
3.1
Thông số địa chất và yều cầu bài toán ........................................................... 41
3.2
Yêu cầu bài toán ............................................................................................ 43
3.3
Tính toán sức chịu tải của cọc khi chưa xét đến ma sát âm (TCVN 10304-
2014) ....................................................................................................................... 45
3.3.1
Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (Mục 7.2.2.1)............... 45
3.3.2
Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (Phụ lục G, Mục G.2) ...
3.3.3
Sức chịu tải thiết kế của cọc: ..................................................................46
3.4
Tính toán sức chịu tải khi có xét đến ma sát âm .......................................... 47
3.5
Phương pháp thống nhất - Unified Method (B.H.Fellenius)........................ 48
3.6
Phân tích kết quả tính toán theo TCVN 10304-2014 và Unified Method ...51
3.7
Kết luận chương 3 ..........................................................................................53
Chương 4 MÔ PHỎNG BÀI TOÁN SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG GÂY RA MA
SÁT ÂM CHO CỌC TRONG ĐẤT YẾU
54
46
Trang ii
4.1
Mô hình bài toán và thông số đầu vào ...........................................................54
4.2
Kết quả mô phỏng bằng Plaxis ......................................................................58
4.2.1
Độ lún cọc ..............................................................................................58
4.2.2
Độ lún đất nền ........................................................................................59
4.2.3
Vị trí mặt phang trung hòa......................................................................61
4.3
Kết luận chương 4 .......................................................................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................................. 65
I.
Kết luận ..........................................................................................................65
II.
Kiến nghị ........................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 67
PHỤ LỤC LUẬN VĂN......................................................................................................... 71
Trang
iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Giá trị hệ số p của một số loại đất ............................................................. 16
Bảng 2.2 Gía trị hệ số Nt của một số loại đất ........................................................... 19
Bảng 2.3 Các thông số đầu vào của mô hình Mohr Coulomb.................................. 33
Bảng 2.4 Bảng tra hệ số Rinter................................................................................. 39
Bảng 2.5 Bảng tra hệ số Poisson .............................................................................. 39
Bảng 3.1 Cấu tạo địa tầng ví dụ tính toán ................................................................ 41
Bảng 3.2 Đặc trưng cơ lý của các lớp đất ................................................................ 43
Bảng 3.3 Kết quả tính toán theo pp thống nhất ........................................................ 48
Bảng 3.4 Kết quả tính sức chịu tải cọc theo TCVN 10304-2014 với các chiều cao đất
đắp khác nhau (không xét ma sát âm) ...................................................................... 51
Bảng 3.5 Kết quả tính sức chịu tải cọc theo TCVN 10304-2014 với các chiều cao đất
đắp khác nhau (có xét ma sát âm) ............................................................................ 51
Bảng 3.6 So sánh sức chịu tải cọc theo Fellenius và TCVN 10304-2014 ............... 52
Bảng 4.1 Bảng số liệu tính toán Plaxis của các lớp đất ............................................ 55
Bảng 4.2 Độ lún cọc theo giai đoạn tính toán .......................................................... 59
Bảng 4.3 Tổng hợp kết quả độ lún đất nền khi mô phỏng bằng Plaxis 2D .............. 59
Bảng 4.4 Tổng hợp kết quả độ sâu vùng ma sát âm khi mô phỏng bằng Plaxis ...... 62
Bảng 4.5 Ket quả tính vùng ảnh hưởng ma sát âm ZL theo 3 phương pháp ............ 63
Bảng 4.6 So sánh chênh lệch vùng ảnh hưởng ma sát âm ZL theo các phương pháp
tính ............................................................................................................................ 63
Trang iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Các trường hợp xuất hiện ma sát âm do tôn nền ........................................... 5
Hình 1.2 Các trường hợp xuất hiện ma sát âm khi cọc tựa trên nền đất cứng và có tồn
tại tải trọng bề mặt ........................................................................................................ ố
Hình 1.3 Ma sát âm xuất hiện trong cọc do nâng chiều cao đắp nền ........................... 7
Hình 1.4 Ma sát âm xuất hiện trên thân cọc do chất tải nặng trên nền kho chứa ......... 8
Hình 1.5 Biểu đồ phân bố (a) lực kéo xuống và (b) ứng suất cắt với trường hợp mô
phỏng đơn giản cho cọc đơn......................................................................................... 9
Hình 1.6 Phân bố lực kéo xuống dọc theo thân cọc đơn với nhiều trường hợp tải trọng
bề mặt khác nhau ........................................................................................................ 10
Hình 1.7 Độ lún của cọc và của đất quanh cọc cho trường hợp tải bề mặt là (a) 5kPa
và(b) lOkPa................................................................................................................. 10
Hình 1.8 Hư hỏng của móng cọc do ma sát âm tại Bà Rịa - Vũng Tàu ..................... 13
Hình 2.1 Giá trị hệ số p thay đổi theo độ dài ngàm cọc trong cát (theo số liệu của
Rollins và đồng nghiệp (2005) và so sánh với CFEM (1992), Gregersen và đồnng
nghệp (1973), HongKong Geo (2006)) ...................................................................... 17
Hình 2.2 Sức kháng ma sát thành đơn vị cho trường hợp cọc khoan nhồi đường kính
1,8m, thi công trong đất sét pha cát lẫn bột (silty sandy clay) và đất cát pha sét (clayey
sand) ........................................................................................................................... 18
Hình 2.3 Đường cong phân bố tải và sức kháng theo độ sâu .................................... 20
Hình 2.4 Đường cong phân bố lực và sức kháng, biểu đồ chuyển vị........................ 22
Hình 2.5 Vị trí mặt phang trung hòa phụ thuộc vào đường cong phân bố lực và các
trường hợp phân bố chuyển vị khác nhau (I và n)...................................................... 23
Hình 2.6 Vị trí mặt phang trung hòa và cách xác định lực dọc cho phép ................. 24
Hình 2.7 Các giai đoạn lún của đất nền theo thời gian.............................................. 29
Trang X
Hình 2.8 Sơ đồ tính lún theo phương pháp tổng phân tố ............................................ 29
Hình 2.9 Gía trị f theo biểu đồ phân bố ma sát trên thân cọc ..................................... 31
Hình 2.10 Hệ trục tổng quát và quy ước chiều và dấu của ứng suất trong Plaxis ....32
Hình 2.11 Mặt dẻo của mô hình Mohr - Coulomb ...................................................... 33
Hình 2.12 Mô hình mặt dẻo Mohr-Coulomb với không gian ứng suất chính ............ 34
Hình 2.13 Mặt dẻo trong mô hình Hardening Soil ..................................................... 35
Hình 2.14 Quan hệ ứng suất biến dạng theo đường Hyperbol ................................... 36
Hình 3.1 Sơ đồ bài toán ............................................................................................... 44
Hình 3.2 Vị trí mặt phẳng trung hòa và lực dọc lớn nhất tại vị trí mặt phẳng trung hòa
theo Phương pháp Thống nhất (Fellenius) (H=1.7m) ................................................. 49
Hình 3.3 Vị trí mặt phẳng trung hòa và lực dọc lớn nhất tại vị trí mặt phẳng trung hòa
theo Phương pháp Thống nhất (Fellenius) (H=2.0m) ................................................. 49
Hình 3.4 Vị trí mặt phẳng trung hòa và lực dọc lớn nhất tại vị trí mặt phẳng trung hòa
theo Phương pháp Thống nhất (Fellenius) (H=2.5m) ................................................. 50
Hình 3.5 Vị trí mặt phẳng trung hòa và lực dọc lớn nhất tại vị trí mặt phẳng trung hòa
theo Phương pháp Thống nhất (Fellenius) (H=3.0m) ................................................. 50
Hình 3.6 So sánh sức chịu tải cọc có và không xét ảnh hưởng ma sát âm (tính theo
TCVN 10304-2014) ................................................................................................... 51
Hình 3.7 Biểu đồ so sánh sức chịu tải của cọc (không xét ma sát âm) tính theo
Fellenius và TCVN 10304-2014 ................................................................................ 52
Hình 4.1 Mô hình bài toán trong Plaxis 2D ................................................................ 54
Hình 4.2 Trình tự mô phỏng quy trình thi công trong Plaxis 2D ................................ 56
Hình 4.3 Độ lún đất nền sau khi chất tải đất đắp......................................................... 56
Hình 4.4 Độ lún đất nền sau khi cố kết 1 năm ............................................................ 56
Hình 4.5 Độ lún cọc (a) và độ lún đất nền (b) sau khi chất tải đầu cọc lOOOkN ...... 57
Hình 4.6 Lực ma sát dọc thân cọc ở các giai đoạn 5,6,và 7 ........................................ 57
Hình 4.7 Kết quả mô phỏng Plaxis độ lún cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm do tải đất
Trang vi
đắp H =1.7m ............................................................................................................... 58
Hình 4.8 Kết quả mô phỏng Plaxis độ lún đất nền chịu ảnh hưởng ma sát âm do tải
đất đắp, H =1.7m ........................................................................................................ 58
Hình 4.9 Kết quả mô phỏng Plaxis độ lún đất nền khi xét ảnh hưởng ma sát âm do
thay đổi chiều cao đất đắp .......................................................................................... 60
Hình 4.10 Phân bố lực ma sát của đất của đất dọc thân cọc (Chiều cao tải đắp H =
3.0m)........................................................................................................................... 61
Hình 4.11 Phân bố độ sâu điểm trung hòa trên cọc khi thay đổi chiều cao tải đắp. .61
Hình 4.12 Độ sâu mặt phẳng trung hòa theo chiều cao đất đắp ..................................63
Trang vii
DANH MUC KÝ HIẼU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
«•
Ký hiệu
A Ị), Ap, Af
Đơn vị
Ý nghĩa
m2
Diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
As
m2
Diện tích xung quanh của đoạn cọc.
Ec
kN/m2
Module đàn hồi của bản thân cọc
Ns,i
-
Chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời thứ “i”
Nt
-
Hệ số sức kháng mũi.
Qd
kN
lĩnh tải tác dụng vào cọc.
Lực kéo xuống do ma sát âm tại mặt phẳng
Qn
kN
Qp
kN
Sức kháng mũi tại tải trọng thiết kế.
Qs
kN
Sức kháng ma sát bên tại tải trọng thiết kế.
Qtb
kN
Lực nén trung bình tác dụng lên cọc.
R
s
kN
Tổng sức kháng ma sát thành
Rt
kN
Tổng sức kháng mũi.
sb
m
sm
m
trung hòa.
Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dọc
thân cọc.
Độ lún của cọc do tải trọng truyền lên đất dưới
c'
kN/m2
mũi cọc.
Lực dính hữu hiệu của đất.
Trang
viii
Cường độ sức kháng không thoát nước của lớp
Cu,i
kN/m
2
đất dính thứ “i”.
Là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc
ĨL
-
đóng
Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ
fas.fi
kN/m2
“i” trên thân cọc.
Hệ số áp lực ngang của đất lên cọc. Tra bảng
ki
lc,i
-
g.l-tcvn 10304:2014.
Lần lượt là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp
va ls,i
li
m
đất rời và đất dính.
m
Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”.
Qap
kN/m2
Sức kháng mũi đon vị tại tải họng làm việc.
Qb’ Qp
kN/m2
Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc
kN/m2
Ma sát âm đơn vị.
Qn
Áp lực hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại
2
9y,p
kN/m
rs
kN/m2
Sức kháng ma sát thành đơn vị cực hạn.
rt
kN/m2
Sức kháng mũi đơn vị cực hạn.
cao trình mũi cọc.
a
P
-
Là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc
vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước
của đất dính cu và ứng suất hữu hiệu,
Yc
-
Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất.
Trang 9
Tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất
Ycq vàỵcf
dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh
hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất, lấy
theo Bảng 4 - TCVN 10304:2014
Góc ma sát giữa đất và bề mặt cọc ở lớp đất thứ
8i
Độ/rad
i, thông thường đối với cọc bê tông, lấy bằng
với góc ma sát trong của đất (pi.
ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân đất
kN/m
2
nền theo phương thẳng đứng ở giữa lớp thứ i
ứng suất hữu hiệu do trọng lượng bản thân đất
2
kN/m
nền.
ứng suất hữu hiệu ở độ sâu mũi cọc (z=D) do
°Z=D
kN/m2
trọng lượng bản thân đất nền.
ÙL
m
Biến dạng đàn hồi của bản thân cọc.
D
m
Độ dài cọc nằm trong đất (Công thức 2.3, 2.4)
Đường kính (cọc tròn) hoặc cạnh cọc (cọc
D
m
s
m
Độ lún đất nền.
Sđ
m
Độ lún cọc đơn.
ZL
m
H
m
Chiều dày lớp đất yếu.
L
m
Chiều dài cọc.
u
m
Chu vi tiết diện ngang thân cọc
vuông).
Chiều dài đoạn cọc bị ảnh hưởng bởi ma sát
âm.
Trang X
Hệ số phụ thuộc vào đặc điểm của lớp đất nằm trên đất
dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc,
cố kết của đất trong quá trình thi công và phương
a
pháp xác định lực dính Cu. Khi không đầy đủ
những thông tin này có thể tra a ửên biểu đồ ở
Hình G.2 - TCVN 10304:2014.
p
Hệ số Bjerrum-Burland
Hệ số poisson và module của đất dưới mũi cọc.
Hệ số phụ thuộc vào dạng biểu đồ phân bố ma
sát trên thân cọc.
Hệ số phụ thuộc vào hình dáng cọc, cọc tròn
(ứ
(ứ = 0,79, cọc vuông (ứ = 0,88.
Trang xi
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, tập trung nhiều nhất ở khu vực Đồng
bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Trong những năm gần đây, cùng với đà phát triển kinh
tế xã hội cũng như nhu cầu của người dân, nhiều công trình đã được xây dựng ưên những
nền đất yếu này, từ nhà ở, xí nghiệp, cao ốc cho đến những cây cầu bắc qua sông.
Một công trình muốn chắc chắn và an toàn phần lớn phụ thuộc vào phần móng bên
dưới. Cho đến nay, giải pháp móng cọc vẫn là tối ưu nhất cho các công trình thi công
ưên khu vực đất yếu. Tuy nhiên, với sự biến đổi phức tạp của đất yếu do quá trình cố
kết đã tác động không nhỏ đến cọc nói riêng và móng cọc nói chung. Một trong những
tác động đó là hiện tượng ma sát âm. Ma sát âm là hiện tượng lớp đất yếu xung quanh
thân cọc lún nhanh hơn tốc độ lún của cọc, từ đó không những không tạo lực ma sát có
lợi để giữ cọc lại mà còn sinh thêm lực kéo xuống, làm ảnh hưởng khả năng chịu tải của
cọc. Việc hiểu được đặc điểm của ma sát âm, tính toán mức độ ảnh hưởng và phạm vi
ảnh hưởng của ma sát âm trong thiết kế là rất cần thiết. Do đó, tôi thực hiện đề tài: “Phân
tích sự thay đổi tải trọng tác dụng gây ra ma sát âm ảnh hưởng sức chịu tải của cọc trong
đất yếu.”
Ma sát âm đã được thế giới quan tâm từ rất sớm, đã có nhiều công trình nghiên cứu,
tính toán nói về hiện tượng này. Ỏ Việt Nam, hiện tượng ma sát âm vẫn còn khá mới
mẻ, chưa được đề cập nhiều trong tài liệu chuyên môn và quy chuẩn tính toán. Luận văn
này thực hiện với mong muốn làm phong phú thêm nguồn tư liệu trong nước về hiện
tượng ma sát âm, giúp cho những người nghiên cứu sau có thể bổ sung, hoàn thiện về
tính toán, khắc phục hiện tượng ma sát âm cho các công trình xây dựng trên nền đất yếu
ở Việt Nam nói chung và khu vực ĐBSCL nói riêng.
1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Khảo sát ảnh hưởng của ma sát âm với sức chịu tải của cọc trong đất yếu khi thay
đổi chiều cao tải đắp.
- Khảo sát sự phân bố vị trí mặt phẳng trung hòa trong cọc khi chịu ảnh hưởng
hiện tượng ma sát âm theo ba phương pháp tính: theo Tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN), theo Phương pháp Thống nhất của Fellenius và mô phỏng bằng Plaxis.
Trang
1
