Nghiên cứu các giải pháp xử lý nền đường trên nền đất yếu khu vực từ cầu sang trắng 2 đến ngã ba lộ tẻ ba xe Thành phố Cần Thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ HƯNG THỜI

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG
TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ
CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE
THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Ngầm (CT)
Mã số

: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỔ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HÒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

TS. ĐÕ THANH HẢI

Cán bộ chấm nhận xét 1:

TS. LÊ VĂN PHA

Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. NGUYỄN CẢNH TUẤN

Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại trưởng Đại Học Bách Khoa, ĐHQG
TP. HCM, ngày 14 tháng 08 năm 2015
Thành phần Hội đông đánh giá luận vẳn thạc sỹ bao gôm:
1. Chủ tịch Hội đồng

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

2. Cán bộ nhận xét 1

TS. LÊ VĂN PHA

3. Cán bộ nhận xét 2

TS. NGUYỄN CẢNH TUẤN

4. Thư ký

PGS.TS. BÙI TRƯỜNG SƠN

5. ủy viên

TS. PHẠM VĂN HÙNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

TRƯỞNG KHOA KTXD

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỘC Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
TP. HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015

NHIÊM VU LUÂN VĂN THAC SĨ

••••
Họ và tên học viên : ĐỖ HƯNG
THỜI
Ngày sinh
:19/05/1990

MSHV : 13091318
Nơi sinh : Tỉnh Sóc Trăng

Chuyên ngành

: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM (CT)

Mã ngành

: 60580204

1. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU
VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ.
2. NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN:
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 : TÔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG
CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC CÁT VÀ ĐỆM CÁT XỬ LÝ NỀN
ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ
CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẨN THƠ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
TÀI LIỆU THAM KHẢƠ
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 19 tháng 01 năm 2015.
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 14 tháng 06 năm 2015.
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐỖ THANH HẢL
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS. ĐỖ THANH HẢI

PGS.TS. LÊ BÁ VINH

KHOA QUẢN LÝ

PGS.TS. NGUYỄN MINH TÂM

i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên học viên xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô trong Bộ Môn Địa
Cơ Nền Móng - khoa Kỹ thuật xây dựng, trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí
Minh đã luôn quan tâm, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong thời
gian học cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn thầy TS. Đỗ Thanh Hải đã hướng dẫn em hoàn thành
luận văn này. Các thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp em đưa ra nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ
nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia Đình lòng biết ơn sâu sắc.
Tuy vậy, với những hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chắn
luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ
quý Thầy, Cô, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoàn thiện và có đóng góp vào
thực tiễn.
Trân trọng cám ơn !

Đỗ Hưng Thời


2

TÓM TẮT LUẬN VĂN
TÊN ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT
YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE
THÀNH PHỐ CẦN THƠ”
Ngày nay, mật độ dân cư của khu vực tuyến đường được nghiên cứu thì ngày càng
phát triển, nhu cầu đi lại của người dân địa phương ngày càng cao. Nhưng bề rộng của

nền đường hiện hữu không đủ để đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân. Vì vậy việc
nâng cấp và mở rộng nền đường mới bên cạnh nền đường hiện hữu là hết sức cần thiết,
việc lựa chọn giải pháp nào để gia cố nền đường mới cũng như hạn chế sự lún lệch giữa
hai nền đường cũng rất quan họng. Đề tài này tập trung nghiên cứu, phân tích và tính
toán sự làm việc của các giải pháp, tính toán lún nền đường bằng phương pháp giải tích,
có sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để để phân tích, tính toán và so sánh với kết
quả giải tích đưa ra một số kết quả như sau: Vùng mất ổn định điểm khi phân tích và
tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho kết quả độ sâu và bề rộng của vùng
mất ổn định điểm lớn hơn kết quả giải tích là 40%, chiều sâu của đệm cát tăng 1,2 và bề
rộng tăng 1,1 thì mức độ cố kết của đất nền tăng 6%. Khoảng cách giữa các cọc cát tăng
13% và 25% thì độ lún của đất nền giảm 14% và 10%, chiều dài của cọc cát tăng từ 9%
và 14% thì độ lún của đất nền tăng 5% và 11%. Độ xáo trộn của đất nền tăng 6 lần, k x
= 2,50.ky thì độ lún của đất nền giảm 6%, kết quả phân tích, tính toán chiều cao đất đắp
để gia tải trước cho nền đường mới bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho kết quả lớn
hơn phương pháp giải tích là 50%. Khi mà chiều cao đất đắp gia tải trước tăng 25% và
50% thì hệ số ổn định mái dốc Msf của đất đắp nền đường giảm 16% và 5%.


3

ABSTRACT
TOPIC :
“RESEARCH ON ROAD EMBANKMENT TREATMENT SOLUTIONS ON
SOFT SOIL AREA FROM SANG TRANG 2 TO NGA BA LO TE BA XE CAN
THO CITY”.
Nowadays, the population density of routed area is developing; the traveled
needs of local people are increasingly rising. But the wide of existing road embankment
wasn’t enough to travel of resident. So the upgrade and expansion of the new road
embankments next to the existing road embankment is essential, how is the selection of
the solution to improve the new road embankment as well as limiting the settlement

deviation between two road embankments is also very important. This topic
concentrates on research analyzes and calculations the work of the solution, calculated
settlement road embankment by analytical methods, to have used the finite element
method to analyze, calculate and compare with analytical method to give some results
as following : When the zone of loose point is analyzed and calculated by the finite
element method to give the results of depth and wide of the zone of loose point is greater
the results of analytical method are 40%, the depth and wide of sand cushion increases
1.2 and 1.1 are increasing the level of consolidation of the ground 6%. The distance of
sand piles increases 13% and 25% are decreasing the settlement of the ground 14% and
10%, the length of sand piles increases 9% and 14% are increasing the settlement of the
ground 5% and 11%. The disturbance of the ground increases 6 and kx = 2.50ky are
decreasing the settlement of the ground 6%, the analytical and calculated results the
height cover soil to preloading the new ground by the finite element method to give
greater results the analytical method is 50%. When the embankment height of
preloading increase 25% and 50% is the slope stabilization coefficient Msf of the road
embankment cover soil decrease 16% and 5%.


4

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI
PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC TỪ CẦU SANG
TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ’ là công trình
nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu trong luận văn là trung thực.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung của luận văn này.

TP.HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015

ĐỖ HƯNG THỜI

Học viên cao học khóa 2013
Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dụng Công Trình Ngầm
Truờng Đại Học Bách Khoa TP. HCM


XX

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ......................................................................... 1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .......................................................... 1
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ......................... 2
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 3
5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ....................................................... 3
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG.......
..................................................................................................................................... 4
1.1. ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ CÁC VẤN
ĐỀ ĐẶT RA KHI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU........................................................................................................... 4
1.1.1. Khái niệm và phân loại đất yếu ........................................................................ 4
1.1.1.1. ............................................................................................................
Khái niệm đất yếu ........................................................................................................ 4
1.1.1.2. ............................................................................................................
Phân loại đất yếu.......................................................................................................... 4
1.1.2.

Đặc trưng và trạng thái của đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu

Long ............................................................................................................................. 5
1.1.3. Trạng thái vật lý của đất .................................................................................. 7

1.1.4. Các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đắp trên đất
yếu ................................................................................................................................ 9
1.1.4.1. về ổn định ...................................................................................................... 9
1.1.4.2. về độ lún ........................................................................................................ 9
1.1.4.3. Các vấn đề đặt ra khi thiết kế và thi công nền đắp trên đất yếu ................ 10
1.1.4.3.1. Những phá hoại quan sát được ................................................................. 10


vi

1.1.4.3.1. ........................................................................................................
Những phá hoại quan sát được .................................................................................. 11
1.1.4.3.2. ........................................................................................................ Sự
phát triển của các hư hỏng ......................................................................................... 12
1.1.5. Các vấn đề về biến dạng ................................................................................ 12
1.2.

TÔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT

YẾU ........................................................................................................................... 13
1.2.1. Tổng quan về giải pháp cọc cát để xử lý nền đất yếu ..................................... 13
1.2.1.1. ...........................................................................................................
Lịch sử phát triển ....................................................................................................... 13
1.2.1.2. Phạm vi sử dụng .......................................................................................... 13
1.2.1.3. Trình tự thi công .......................................................................................... 13
1.2.1.4. Hạn chế của cọc cát ..................................................................................... 15
1.2.2. Tổng quan về giải pháp đệm cát để xử lý nền đất yếu.................................... 15
1.2.2.1. Lịch sử phát triển ......................................................................................... 15
1.2.2.2. Phạm vi sử dụng .......................................................................................... 15
1.2.2.3. Trình tự thi công .......................................................................................... 16

1.2.2.4. Hạn chế của đệm cát .................................................................................... 17
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NỀN ĐẤT YẾU ....................................... 17
1.4. NHẬN XÉT CHƯƠNG 1 .................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC CÁT VÀ ĐỆM CÁT XỬ LÝ
NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẮT YẾU ................................................................... 21
2.1. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN NỀN ĐƯỜNG ....
................................................................................................................................... 21
2.1.1. Xác định tải trọng tính toán nền đường theo 22 TCN 262 - 2000 ................. 21
2.1.2. Lý thuyết xác định chiều cao phòng lún và chiều cao đất đắp ...................... 22


vii
2.1.3. Lý thuyết kiểm tra ổn định điểm dưới nền đất đắp ........................................ 22
2.2. MÔ PHỎNG BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ......
..................................................................................................................................... 23
2.2.1. Lý thuyết tính toán........................................................................................... 23
2.2.1.1. Các bước mô phỏng trong phần mềm Plaxis 2D version 8.5 ....................... 23
2.2.1.2. ...........................................................................................................
Xác định độ cố kết trong mô phỏng phần mềm Plaxis 2D Version 8.5 .................... 24
2.2.1.3. Bài toán mô phỏng ....................................................................................... 25
2.2.2. Các giai đoạn khai báo trong phương pháp phần tử hữu hạn ........................ 26
2.3.

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN cọc CÁT.......................................................... 28

2.3.1. Đường kính có hiệu của cọc cát ...................................................................... 28
2.3.2. Tỷ số diện tích thay thế ................................................................................... 28
2.3.3. Hệ số tập trung ứng suất n ............................................................................... 30
2.3.4. Tỷ số ứng suất ................................................................................................. 30
2.3.5. Khả năng chịu tải trọng tới hạn của cọc vật liệu rời ...................................... 31

2.3.6. Độ cố kết và độ lún của đất nền ở thời điểm t ............................................... 32
2.4. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỆM CÁT ............................................................ 32
2.5. NHẬN XÉT CHƯƠNG 2 .................................................................................. 34
CHƯƠNG 3 : ÚNG DỤNG XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU
VỰC TỪ CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA LỘ TẺ BA XE THÀNH PHỐ
CẦN THƠ ................................................................................................................... 35
3.1. GIỚI THỆU TUYẾN ĐƯỜNG TỪ KHU VỰC CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN
NGÃ BA Lộ TẺ BA XE THÀNH PHỐ CẦN THƠ ................................................... 35
3.1.1. Giới thiệu chung ............................................................................................ 35
3.1.2. Phạm vi công trình......................................................................................... 36


viii
3.1.3. Điều kiện khí tượng và thủy văn khu vực nghiên cứu .................................. 36
3.1.3.1. Điều kiện khí tượng ..................................................................................... 36
3.1.3.2. Điều kiện thủy văn ..................................................................................... 37
3.1.4. Quy mô và các thông số kỹ thuật công trình ................................................... 38
3.1.4.1. Cấp đuờng ................................................................................................... 38
3.1.4.2. Thông số kỹ thuật công trình ........................................................................ 38
3.1.4.3. ...........................................................................................................
Mặt cắt ngang công trình ........................................................................................... 40
3.1.5. Điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu .......................................................... 40
3.2. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG HỆN HỮU ..................................... 46
3.2.1. Phân tích, tính toán độ sâu và bề rộng của lớp đệm cát duới nền đuờng hiện
hữu bằng phuơng pháp giải tích .................................................................................. 46
3.2.2. Phân tích, tính toán độ sâu và bề rộng của tầng đệm cát bằng phuơng pháp
phần tử hữu hạn ........................................................................................................... 55
3.2.3. Phân tích, tính độ lún ổn định và độ lún theo thời gian t của đất nền bên duới
nền đuờng hiện hữu bằng phuơng pháp giải tích......................................................... 56
3.2.3.1. Độ lún ổn định của đất nền ........................................................................... 56

3.2.3.2. Độ lún của lớp đất sét bên duới nền đuờng hiện hữu theo thời gian t ............
................................................................................................................................... 60
3.2.4. Phân tích, tính toán giải pháp đệm cát để gia cố nền đường hiện hữu bằng
phương pháp phần tử hữu hạn ..................................................................................... 64
3.3. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN NỀN ĐƯỜNG NÂNG CẤP MỎ RỘNG BÊN
CẠNH NỀN ĐƯỜNG HỆN HỮU .............................................................................. 68
3.3.1. Phân tích, tính toán nền đường mở rộng bằng phương pháp giải tích ............ 68
3.3.2. Phân tích, tính toán nền đường mở rộng bằng phương pháp phần tử hữu hạn...


ix

70
3.3.3. Phân tích, tính toán nền đường mở rộng có gia cố cọc cát bằng phương pháp
giải tích ........................................................................................................................ 72
3.3.4. Phân tích, tính toán nền đường mở rộng có gia cố cọc cát bằng phương pháp
phần tử hữu hạn ........................................................................................................... 85
3.3.4.1. Trường hợp 1 : Mô phỏng cọc cát như là một lớp đất cát thoát nước .......... 85
3.3.4.2. Trường hợp 2 : Mô phỏng cọc cát bằng phần tử thoát nước Drain .............. 88
3.3.5. Phân tích, tính toán ảnh hưởng chiều dài của cọc cát và độ xáo trộn của đất
đến độ cố kết của đất nền............................................................................................. 90
3.3.5.1. Phân tích, tính toán ảnh hưởng chiều dài của cọc cát đến độ cố kết của đất
nền bằng phương pháp giải tích................................................................................... 90
3.3.5.2. Phân tích, tính toán ảnh hưởng chiều dài của cọc cát đến độ lún của đất nền
bằng phương pháp phần tử hữu hạn ............................................................................ 92
3.3.5.3. Phân tích, tính toán ảnh hưởng độ xáo trộn đến độ cố kết của đất nền bằng
phương pháp giải tích .................................................................................................. 93
3.3.5.4. Phân tích, tính toán ảnh hưởng độ xáo trộn đến độ lún của đất nền bằng
phương pháp phần tử hữu hạn ..................................................................................... 97
3.4.

PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN sự LÚN LỆCH GIỮA NỀN ĐƯỜNG NÂNG

CẤP MỞ RỘNG VÀ NỀN ĐƯỜNG HIỆN HỮU.................................................... 101
3.4.1. Phân tích, tính toán sự lún lệch giữa nền đường nâng cấp mở rộng và nền
đường hiện hữu bằng phương pháp giải tích .............................................................101
3.4.2. Phân tích, tính toán sự lún lệch giữa nền đường nâng cấp mở rộng và nền đường
hiện hữu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng cọc cát bằng phần
tử thoát nước Drain) .................................................................................................. 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 108
1. KẾT LUẬN .......................................................................................................... 108
2. KIẾN NGHỊ ......................................................................................................... 109


x
3. HƯỚNG NGHIÊN cứu TIẾP THEO .................................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 110


XX

MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
a

m2/KN

: Hệ số nén.

ao

m2/KN

: Hệ số nén tương đối.

c

Kpa

: Lực dính của đất.

c

Kpa

: Lực dính thoát nước của đất.

Cc

: Chỉ số nén.

cs

: Chỉ số nở.

cv

m2/s

: Hệ số cố kết theo phương đứng.

ch

m2/s

: Hệ số cố kết theo phương ngang.
: Hệ số rỗng tự nhiên của đất.

e0
Eo

Kpa

: Module biến dạng của đất.

G

Kpa

: Module đàn hồi biến dạng cắt của đất.

Ho

m

: Chiều dài ban đầu của lớp đất.

Ip

: Chỉ số dẻo của đất.

II

: Độ sệt của đất.

ky

m/s

: Hệ số thấm theo phương đứng.

kh

m/s

: Hệ số thấm theo phương ngang.

mv

m2/KN

: Hệ số nén thể tích.

n

: Độ rỗng của đất.

OCR

: Hệ sô quá cô kêt.

Pa

Kpa

: Áp lực khí quyển.

Pc

Kpa

: Áp lực tiền cố kết.

Qu

Kpa

: Sức kháng nén đơn.

So

m

: Độ lún ban đầu.


xi

Sc

m

: Độ lún cố kết.

s

m

: Độ lún ổn định cuối cùng.

St

m

: Độ lún theo thời gian t

St

%

: Độ bão hòa ban đầu.

u

Kpa

: Áp lực nước lỗ rỗng.

Uo

Kpa

: Áp lực nước lỗ rỗng ban đầu.

Ư

%

: Mức độ cố kết.

uv

%

: Mức độ cố kết theo phương đứng.

uh

%

: Mức độ cố kết theo phương ngang.

ur

%

: Độ cố kết theo phương xuyên tâm.

uv,r

%

: Độ cố kết tổng hợp.

w

%

: Độ ẩm tự nhiên.

9

Degree


: Góc ma sát trong của đất.
: Góc ma sát trong trong điều kiện thoát nước của

Degree
: Dung trọng tự nhiên của đất.
3

Yunsat

KN/m

Ỵdry

KN/m3

Ysat

KN/m3

: Dung ttọng khô của đất.
: Dung ttọng bão hòa của đất
: Hệ số phân bố ứng suất

ko

: ứng suất do trọng lượng bản thân của đất.
ơvz

Kpa

ơz

Kpa

: Sức chống cắt của đất.

T

Kpa

: Hệ số poisson của đất.

V

£v

: ứng suất do tải trọng ngoài gây ra.

: Biến dạng của đất.


12
: Hằng số phụ thuộc dạng bố trí cột vật liệu rời.

Cl

: Đường kính của cọc vật liệu rời.
: Bán kính của cọc vật liệu rời.
: Khoảng cách giữa hai tim cọc vật liệu rời.
De

m

: Đường kính hiệu quả.
: Tỷ số diện tích thay thế.

as
As

m2

: Diện tích ngang của cột vật liệu rời.

Ac

m2

: Diện tích ngang của đất yếu xung quanh cột.
: Hệ số tập trung ứng suất.

n

: Tỷ số ứng suất trong cọc với ứng suất trung bình.
: Tỷ số ứng suất trong đất nền với ứng suất trung
bình.
: ứng suất trong cọc.

ơs Kpa

Kpa

: ứng suất trong đất nền.

ơa Kpa

: ứng suất trung bình cho phép.

F(n)

: Nhân tố ảnh hưởng đến khoảng cách bố trí của cọc

s

: Độ xáo trộn của đất nền.

Ty

: Nhân tố thời gian theo phương đứng.

Th

: Nhân tố thời gian theo phương ngang.

cát

bz

m

: Bề rộng nền, móng tính đổi quy ước

l,b

m

: Chiều dài và chiều rộng của nền, móng thiết kế

m

: Hệ số điều kiện làm việc của đất.

mi

: Hệ số điều kiện làm việc của đất nền.

13
: Hệ số điều kiện làm việc của công trình trong tác

m2
dụng qua lại với nền.

bđ

m

: Bề rộng đáy đệm vật liệu rời.

Sđ

m

: Độ lún của đệm vật liệu rời.

Sđy

m

: Độ lún của lớp đất yếu.

Sgh

m

: Độ lún giới hạn cho phép của đất nền.

14

DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÈ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG HÌNH
ẢNH:
Hình 1.1. Nền đất yếu bị lún trượt trồi ........................................................................11
Hình 1.2. Nền đất yếu bị lún trượt sâu ........................................................................11
Hình 1.3. Xử lý nền đường từ cầu Sang Trắng 2 đến Ngã Ba Lộ Tẻ Ba Xe bằng cọc cát
..................................................................................................................................... 14
Hình 1.4. Thiết bị thi công cọc cát tuyến đường từ cầu Sang Trắng 2 đến Ngã Ba Lộ
Tẻ Ba Xe ......................................................................................................................14
Hình 1.5. Xử lý nền đường từ cầu Sang Trắng 2 đến Ngã Ba Lộ Tẻ Ba Xe bằng đệm cát
..................................................................................................................................... 16
Hình 1.6. Thiết bị thi công đệm cát từ cầu Sang Trắng 2 đến Ngã Ba Lộ Tẻ Ba
Xe................................................................................................................................. 17
BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Chỉ tiêu cơ lý của đất yếu .............................................................................. 4
Bảng 1.2. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 1 ................................................................... 5
Bảng 1.3. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 2 ................................................................... 6
Bảng 1.4. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 3 ................................................................... 6
Bảng 1.5. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 4 ................................................................... 6
Bảng 1.6. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 5 ................................................................... 7
Bảng 1.7. Bảng chỉ tiêu cơ lý của lớp đất 6 ................................................................... 7
Bảng 1.8. Phân loại độ chặt của đất rời theo hệ số rỗng e ............................................. 7
Bảng 1.9. Phân loại đất dính theo Ip.............................................................................. 8
Bảng 1.10. Đánh giá trạng thái của đất dính theo độ nhão IL ......................................8

XX

CHƯƠNG 2 : LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN cọc CÁT VÀ ĐỆM CÁT xử LÝ NỀN
ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
HÌNH ẢNH:
Hình 2.1. Sơ đồ xếp tải trọng xe tác dụng lên nền đường .......................................... 22
Hình 2.2. Sơ đồ kiểm tra ổn định điểm bên dưới nền đất đắp cao ............................. 22
Hình 2.3. Bố trí cọc cát theo lưới ô vuông và phạm vi nén chặt của đất nền ............. 29
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí cọc cát theo lưới tam giác đều ................................................ 29
Hình 2.5. Sơ đồ tính toán đệm vật liệu rời ................................................................. 32
CHƯƠNG 3 : ỨNG DỤNG xử LÝ NỀN ĐƯỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
KHU Vực TỪ CẦU SANG TRẮNG 2 ĐẾN NGÃ BA Lộ TẺ BA XE, THÀNH PHỐ
CẦN THƠ:
HÌNH ẢNH
Hình 3.1.Mặt cắt địa chất công trình .......................................................................... 46
Hình 3.2. Sơ đồ xếp tải xe tác dụng lên nền đường .................................................... 46
Hình 3.3. Vị trí các điểm kiểm tra ổn định bên dưới nền đường ................................ 53
Hình 3.4. Vùng đất mất ổn định điểm bên dưới nền đất đắp cao ............................... 53
Hình 3.5. Sơ đồ tính toán đệm cát .............................................................................. 54
Hình 3.6. Mô hình lưới phần tử trong trường hợp nền đường hiện hữu..................... 55
Hình 3.7. Vùng đất mất ổn định điểm của đất nền bên dưới nền đường hiện hữu ..... 55
Hình 3.8. Sơ đồ tính lún của đất nền theo thời gian t ................................................. 60
Hình 3.9. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm) và thời gian lún t(năm).
.................................................................................................................................... 62


xvi

Hình 3.10. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm) và thời gian lún
t(năm) khi thay đổi kích thuớc đệm cát

63

Hình 3.11. Biểu đồ quan hệ giữa độ cố kết Uy (%) và thời gian t(năm) khi thay đổi kích
thuớc của đệm cát ........................................................................................................ 63
Hình 3.12. Mô hình luới phần tử của đất nền được xử lý bằng đệm cát z=5m, B=30m
..................................................................................................................................... 64
Hình 3.13. ứng suất hữu hiệu của đất nền trong trường hợp z=5m, B=30m ............... 65
Hình 3.14. Tổng chuyển vị của nền đất trong trường hợp z=5m, B=30m .................. 65
Hình 3.15. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp z=5m, B=30m ở thời điểm t =
3 (năm) ......................................................................................................................... 66
Hình 3.16. Mô hình lưới phần tử trường hợp z=6m, B=34m ...................................... 67
Hình 3.17. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp z = 6m, B = 34m .............. 67
Hình 3.18. Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị lún của đất nền theo thời gian St(m) và thời
gian t(ngày) khi thay đổi kích thước của đệm cát ....................................................... 68
Hình 3.19. Sơ đồ tính nền đường mở rộng chưa được gia cố nền bên cạnh nền đường
hiện hữu ....................................................................................................................... 68
Hình 3.20. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm) và thời gian lún t(năm)
..................................................................................................................................... 70
Hình 3.21. Mô hình lưới phần tử của đất nền bên dưới nền đường mở rộng ............. 70
Hình 3.22. Tổng chuyển vị của đất nền bên dưới nền đường mở rộng ...................... 71
Hình 3.23. Tổng chuyển vị của đất nền bên dưới nền đường mở rộng ở thời điểm t =
70(năm) ........................................................................................................................ 71
Hình 3.24. Sơ đồ bố trí cọc cát gia cố nền đường mở rộng ......................................... 72
Hình 3.25. Biểu đồ quan hệ giữa chiều cao đất đắp H(m) và hệ số tập trung ứng suất n
..................................................................................................................................... 75
.....................................................................................................................................77
Hình 3.27. Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách các cọc cát S(m) và chiều cao đất đắp
H(m), khi thay đổi đường kính của cọc cát D(m), hệ số tập trung ứng suất n =6 ..........
.....................................................................................................................................78

xvii

Hình 3.26. Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách các cọc cát S(m) và chiều cao đất đắp
H(m), khi thay đổi đường kính của cọc cát D(m), hệ số tập trung ứng suất n =7
Hình 3.28. Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách các cọc cát S(m) và chiều cao đất đắp
H(m), khi thay đổi đường kính của cọc cát D(m), hệ số tập trung ứng suất n =5 ..........
.................................................................................................................................... 80
Hình 3.29. Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách các cọc cát S(m) và chiều cao đất đắp
H(m), khi thay đổi đường kính của cọc cát D(m), hệ số tập trung ứng suất n =4 ..........
.................................................................................................................................... 81
Hình 3.30. Biểu đồ quan hệ giữa khoảng cách các cọc cát S(m) và chiều cao đất đắp
H(m), khi thay đổi đường kính của cọc cát D(m), hệ số tập trung ứng suất n =3 ..........
.....................................................................................................................................83
Hình 3.31. Biểu đồ quan hệ giữa độ cố kết UVjr(%) và thời gian t(tháng) khi thay đổi
khoảng cách giữa các cọc cát ......................................................................................84
Hình 3.32. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian st(cm) và thời gian t(tháng) khi
thay đổi khoảng cách giữa các cọc cát ........................................................................84
Hình 3.33. Mô hình lưới phần tử ứng với cọc cát r = 0.4(m), s = 1.44(m) .................85
Hình 3.34. ứng suất hữu hiệu của đất nền sau khi xử lý bằng cọc cát r = 0.4(m), s =
1.44(m) ........................................................................................................................85
Hình 3.35. Tổng chuyển vị của đất nền sau khi xử lý bằng cọc cát r = 0.4(m), s = 1.44(m)
.....................................................................................................................................86
Hình 3.36. Mô hình lưới phần tử ứng với cọc cát r = 0.4(m), s = 1.60(m) .................86
Hình 3.37. Mô hình lưới phần tử ứng với cọc cát r = 0.4(m), s = 1.80(m) .................87


xviii

Hình 3.38. Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị lún St(m) và thời gian t(ngày) khi thay
đổi khoảng cách giữa các cọc cát ................................................................................ 87
Hình 3.39. Mô hình luới phân tử ứng với cọc cát r = 0.40m, s = 1.44m ..................... 88
Hình 3.40. ứng suất hữu hiệu của đất nền sau khi xử lý bằng cọc cát r = 0.40m, s =
1.44m ........................................................................................................................... 89
Hình 3.41. Tổng chuyển vị của đất nền sau khi xử lý bằng cọc cát r = 0.40m, s = 1.44m
..................................................................................................................................... 89
Hình 3.42. Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị lún St(m) và thời gian t(ngày) ................ 90
Hình 3.43. Biểu đồ quan hệ giữa độ cố kết UVjr(%) và thời gian t(tháng) khi thay đổi
chiều dài của cọc cát .................................................................................................... 91
Hình 3.44. Mô hình luới phần tủ trong trường hợp cọc cát r = 0.40m, s = 1.44m, L
= llm............................................................................................................................. 92
Hình 3.45. Mô hình lưới phần tử trong trường hợp cọc cát r = 0.40m, s = 1.44m, L
= 12m ........................................................................................................................... 92
Hình 3.46. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún St(m) và thời gian t(ngày) khi thay đổi chiều dài
của cọc cát ................................................................................................................... 93
Hình 3.47. Biểu đồ quan hệ giữa độ cố kết U(%) và thời gian t(tháng) khi có xét đến ảnh
hưởng của độ xáo trộn ................................................................................................. 96
Hình 3.48. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian st(cm) và thời gian t(tháng) khi
có xét đến ảnh hưởng của độ xáo trộn ......................................................................... 96
Hình 3.49. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp s =1,

kx = 2,50ky .......... 98

Hình 3.50. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp s =4,

kx = 2,50ky .......... 99

Hình 3.51. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp s =5,

kx = 2,50ky .......... 99

Hình 3.52. Tổng chuyển vị của đất nền trong trường hợp s =6,

kx = 2,50ky ....... 100

Hình 3.53. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún st(m) và thời gian t(ngày) khi xét đến độ xáo
ttộn của đất nền .......................................................................................................... 100
Hình 3.55. Biểu đồ quan hệ giữa độ cố kết UVjr(%) và thời gian t(tháng) khi thay đổi
khoảng cách của các cọc cát ...................................................................................... 103


xix

Hình 3.54. Biểu đồ quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm) và thời gian lún
t(tháng) khi thay đổi khoảng cách giữa các cọc cát

102

Hình 3.56. Mô hình luới phần tử khi gia tải trước nền đường mở rộng bằng khối đất sét
đắp cao H = 2(m), xử lý nền bằng cọc cát r = 0,40(m), s = l,44(m) .......................... 104
Hình 3.57. Ôn định mái dốc nền đất đắp cao H = 2.50(m), xử lý nền bằng cọc cát r =
0,40(m), s = l,44(m) ................................................................................................... 105
Hình 3.58. Ôn định mái dốc nền đất đắp cao H = 3(m), xử lý nền bằng cọc cát r =
0,40(m), s = l,44(m) ................................................................................................... 105
Hình 3.59. Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị lún st(m) và thời gian t(ngày) khi thay đổi
chiều cao đất đắp gia tải trước ................................................................................... 106
Hình 3.60. Biểu đồ quan hệ giữa hệ số ổn định mái dốc Msf và U(m) khi thay đổi
chiều cao đất đắp gia tải ............................................................................................ 106
BẢNG BIỂU

Bảng 3.1. Mực nước ứng với các tần suất thiết kế tại trạm khu vực cần Thơ ............ 38
Bảng 3.2. Mực nước ứng với các tần suất thiết kế tại cầu Trà Nóc,Sang Trắng l,Sang
Trắng 2 ......................................................................................................................... 38
Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật công trình ...................................................................... 38
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm nén cố kết (Oedmeter test) của lớp đất đắp nền đường
..................................................................................................................................... 41
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm nén cố kết (Oedmeter test) của lớp đệm cát .............. 42
Bảng 3.6. Ket quả thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct shear test)của lớp đệm cát ....... 42
Bảng 3.7. Thông số kỹ thuật của cọc cát ..................................................................... 42
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm nén cố kết (Oedmeter test) của lớp đất 2 ................ 44
Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm nén cố kết (Oedmeter test) của lớp đất 3 ................ 45


XX

Bảng 3.10. Kết quả tính toán tải trọng xe tác dụng lên nền đường ............................. 47
Bảng 3.11. Bảng kiểm tra ổn định điểm cho các điểm còn lại .................................... 49
Bảng 3.12. ứng suất do trọng tải trọng ngoài gây ra ................................................... 56
Bảng 3.13. Tính tổng độ lún theo các lớp phân tố ....................................................... 57
Bảng 3.14. Kết quả tính toán độ lún ổn định của lớp đất sét ....................................... 60
Bảng 3.15. Quan hệ giữa độ lún theo thời gian St (cm) và thời gian t(năm) .............61
Bảng 3.16. Quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm), độ cố kết Uy(%) theo thời gian
t(năm) khi thay đổi kích thước của đệm cát ................................................................ 62
Bảng 3.17. Quan hệ giữa độ lún theo thời gian St (cm) và thời gian t(năm) .............69
Bảng 3.18. Các thông số tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc cát ........................... 73
Bảng 3.19. Quan hệ giữa chiều cao đất đắp H(m) và hệ số tập trung ứng suất n....75
Bảng 3.20. Kết quả tính toán khi thay đổi đường kính D(m) và khoảng cách S(m) của
các cọc cát, hệ số tập trung ứng suất n = 7 .................................................................. 75
Bảng 3.21. Kết quả tính toán khi thay đổi đường kính D(m) và khoảng cách S(m) của
các cọc cát, hệ số tập trung ứng suất n=6 .................................................................... 77

Bảng 3.22. Kết quả tính toán khi thay đổi đường kính D(m) và khoảng cách S(m) của
các cọc cát, hệ số tập trung ứng suất n=5 .................................................................... 79
Bảng 3.23. Kết quả tính toán khi thay đổi đường kính D(m) và khoảng cách S(m) của
các cọc cát, hệ số tập trung ứng suất n=4 .................................................................... 80
Bảng 3.24. Kết quả tính toán khi thay đổi đường kính D(m) và khoảng cách S(m) của
các cọc cát, hệ số tập trung ứng suất n=3 .................................................................... 82
Bảng 3.25. Quan hệ giữa độ lún theo thời gian st (cm), độ cố kết Uvr (%) và thời gian
t(tháng) khi thay đổi khoảng cách giữa các cọc cát ..................................................... 83
Bảng 3.26. Bảng tính độ cố kết của đất nền Uvr(%) theo thời gian t(tháng) khi thay đổi
chiều dài của cọc cát .................................................................................................... 91


xxi

Bảng 3.27. Bảng tính độ cố kết U(%) và độ lún theo thời gian St(cm) khi xét đến độ
xáo trộn của đất nền s ................................................................................................. 95
Bảng 3.28. Hệ số thấm tương đương ứng với kh = 2,5ks của lớp đất 2 ....................... 97
Bảng 3.29. Hệ số thấm tương đương ứng với kh = 5ks của lớp đất 2 .......................... 98
Bảng 3.30. Quan hệ giữa độ lún theo thời gian St(cm), độ cố kết theo thời gian
Uv>r(%) và thời gian t(tháng) khi thay đổi khoảng cách giữa các cọc cát ................. 102
Bảng 3.31. Bảng so sánh kết quả chiều đất đắp gia tải trước H(m) và thời gian gia tải
trước t(ngày) để hạn chế sự lún lệch giữa nền đường hiện hữu và nền đường nâng cấp
mở rộng, nền đường mở rộng được xử lý bằng giải pháp cọc cát ........................... 107