Sử dụng lý thuyết độ tin cậy trong dự báo lún cố kết của nền đất yếu khi xử lý bằng bấc thấm có xét chiều sâu cắm bấc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

HÀ DUY LINH

SỬ DỤNG LÝ THUYẾT DỘ TIN CẬY TRONG DỰ BÁO LÚN
CỐ KẾT CỦA NỀN DẤT YẾU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM
CÓ XÉT CHIỀU SÂU CẮM BẤC.

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

HÀ DUY LINH

SỬ DỤNG LÝ THUYẾT DỘ TIN CẬY TRONG DỰ BÁO LÚN
CỐ KẾT CỦA NỀN DẤT YẾU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM
CÓ XÉT CHIỀU SÂU CẮM BẤC.

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Mã số: 60. 58. 02. 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN TRUNG VIỆT

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Học viên xin chân thành cả
n Th y gi o TS. Trần Trung Việt đã tận tình – dạy
bảo, hướng dẫn trong qu trình thực hiện và hoàn thiện luận văn.
Xin chân thành cả
n an gi
hiệu Trường ại học ch hoa - ại học à
Nẵng đã tạo điều iện cho học viên được tha gia lớp học và thực hiện luận văn tốt
nghiệp. Cả
n an đào tạo Sau đại học, qu Th y Cô, tập th c n b , giảng viên Khoa
Xây dựng C u đường, Trường ại học ch hoa - ại học à Nẵng, c ng an gi
đốc, viên chức lao đ ng an quản l dự n 5, gia đình, bạn bè đã đ ng viên, tạo điều
iện và giúp đỡ cho học viên trong thời gian học cao học và hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Do năng lực bản thân và thời gian nghiên cứu c n hạn ch , luận văn ch c ch n
hông tr nh h i nh ng thi u s t, t n tại. Học viên r t ong nhận được nh ng
i n
đ ng g p từ phía qu th y cô và bạn bè đ ng nghiệp đ luận văn được hoàn thiện h n.

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2018

Hà Duy Linh

LỜI CAM ĐOAN

T c giả xin ca đoan đây là công trình nghiên cứu của t c giả.
C c số liệu, t quả tính to n và t quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực,
hông sao chép b t ỳ ngu n nào ưới ọi hình thức. Việc tha
hảo c c ngu n tài liệu
(n u c ) đã được thục hiện trích dẫn và ghi ngu n tài liệu tha
hảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Hà Duy Linh


TÓM TẮT
SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG DỰ BÁO LÚN CỐ KẾT
CỦA NỀN DẤT YẾU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM CÓ XÉT CHIỀU
SÂU CẮM BẤC
Học viên : Hà Duy Linh
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Kho K32 Trường ại học

ch hoa- ại học à Nẵng

Tóm tắt : Hiện nay, biện ph p xử l nền đ t y u bằng b c th được sử dụng phổ
bi n nh t đ . Việc phân tích c c biện ph p này nhằ g p ph n là tăng ti n đ thi công
công trình cũng như tăng hả năng hai th c của công trình sau này. Tuy vậy, trong quá
trình tính to n đ lún nền đ t sử dụng phư ng ph p b c th hiện nay đều thực hiện trên
c sở c c thông số đ u vào là
t gi trị tĩnh, trong hi đ c c tính ch t c l của đ t

nền, b c th thay đổi r t nhiều theo thời gian và hông gian, cho nên c c tính to n hiện
nay ở nước ta chưa phản nh h t được trạng th i là việc của đ t nền và công trình. Vì
vậy, đề tài đề xu t p dụng l thuy t đ tin cậy trong dự b o lún cố t nền đường xử l
bằng b c th , đ ng thời đưa ra phư ng trình tính to n nhằ giúp nhà thi t
và thi
công dự b o hả năng lún của công trình g n với thực t là việc của công trình nh t.

APPLICATION OF RELIABILITY THEORY IN PREDICTING DEGREE
OF CONSOLIDATION
OF SOFT SOIL GROUND TREATED BY
PREFABRICATED VERTICAL DRAIN WHEN EXAMINING IMPACT
OF PVD DEPT.
Abstract: Nowadays, the soft soil ground treatment method by prefabriccated
vertical drain is the most common use. The analysis of these measures contribute to the
progress of the construction works and enhance the exploitation of the works. However,
in the process of calculating the degree of consolidation of soft soil ground treated by
PVD is now based on the static input parameters, while the mechanical properties of the
soil, PVD change in time and space, so the current calculations have not reflected
precisely the working of land and buildings. Therefore, topic proposed to apply the
theory of reliability in predicting the degree of consolidation of soft soil ground treated
by PVD and also provides a equation to help designers and engineers predict closely the
the actual work of construction.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... 2
CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ CỐ KẾT NỀN ĐẤT YẾU KHI XỬ
LÝ BẰNG BẤC THẤM ................................................................................................ 5
1.1. Kh i niệ và phân loại đ t y u ............................................................................................ 5
1.1.1. Kh i niệ

đ t y u .................................................................................................. 5

1.1.2. M t số đặc đi
1.2. L thuy t cố

của đ t y u ................................................................................. 5
t: ....................................................................................................... 7

1.3. C c L thuy t tính to n lún cố

t hi xử l bằng b c th

: ................................... 8

1.3.1. Terzaghi, Barron (1948) đưa ra phư ng trình cố k t th m 1D ............................. 9
1.3.2. Phư ng ph p chính x c (Yoshi uni và Na anodo, 1974) ................................... 10
1.3.3. Phư ng ph p x p xỉ bi n dạng bằng nhau (Hansbo, 1981) ................................. 11
1.3.4. Phư ng ph p  (Hansbo, 1979 và 1997) ............................................................. 11
1.4. L thuy t đ tin cậy ................................................................................................ 16
1.5. Ứng dụng l thuy t đ tin cậy trong bài to n cố

t .............................................. 21

1.6. Ảnh hưởng của y u tố ngẫu nhiên đ n sự ổn định công trình địa ỹ thuật ..................... 26
1.7. K t luận: ................................................................................................................. 29
CHƢƠNG 2: SỬ DUNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG DỰ BÁO LÚN CỐ
KẾT CỦA NỀN ĐẤT YẾU CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG CHIỀU SÂU CẮM BẤC
....................................................................................................................................... 31
2.1. Mở đ u ................................................................................................................................... 31

2.3.1. Tính to n đ cố

t hi chiều dài c

b c th

nh h n chiều sâu v ng gây lún ..... 38

2.3.2 L thuy t tính to n................................................................................................ 38
2.3.3. Xây dựng

ô hình tính ........................................................................................ 41

2.4. Phân tích đ tin cậy trong dự b o lún cố

t .......................................................... 47

2.4.1. Ảnh hưởng tính ch t c l của đ t đ p, đ t y u và b c th

.............................. 48

2.4.2. Phân tích ảnh hưởng của tỷ số COV ................................................................... 51
2.4.3. Ảnh hưởng chiều tỷ số th
2.4.4. Ảnh hưởng chiều sâu c

Kh/Ks: .................................................................... 53
b c:............................................................................ 53

2.5. K t luận................................................................................................................... 54

CHƢƠNG 3: ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ DỰ ÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG
BẤC THẤM Ở VIỆT NAM ........................................................................................ 56
3.1. Mở đ u ................................................................................................................................... 56
3.2. Áp dụng dự n đường cao tốc à Nẵng – Quảng Ngãi .................................................... 56
3.2.1. Giới thiệu dự n đường cao tốc à Nẵng – Quảng Ngãi............................................... 56
3.2.2 Số liệu địa ch t và c c thông số tính to n ......................................................................... 57
3.2.3. K t quả quan tr c thực t ................................................................................................... 58
3.2.4. Phân tích

t quả dự b o lún cố

t cho đoạn tuy n ( ặt c t tại K 0+460) .............. 59

3.3. Áp dụng dự n đường cao tốc C u Giẽ – Ninh Bình ........................................................ 61
3.3.1. Giới thiệu dự n đường cao tốc C u Giẽ – Ninh Bình ................................................... 61
3.3.2 Số liệu địa ch t và c c thông số tính toán ......................................................................... 62
3.3.3. K t quả tính to n bằng Plaxis ........................................................................................... 63
3.3.4. Phân tích

t quả dự b o lún cố

t cho đoạn tuy n ...................................................... 64

3.4. K t luận................................................................................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 67
K t luận ......................................................................................................................................... 68
Ki n nghị ....................................................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 70

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1. Mô tả qu trình cố t của đ t ở trạng th i tự nhiên .......................................... 7
Hình 1-2. Mô hình tính theo lời giải của C.Y.Ong et al., 2012 ........................................ 13
Hình 1-3. Ảnh hưởng của chiều sâu b c th đ n tốc đ cố t (N.H.Hải et al., 2003) . 15
Hình 1-4. Mối quan hệ gi a đ tin cậy và c c chi phí...................................................... 17
Hình 1-5. Mô ph ng Monte – Carlo đại lượng ngẫu nhiên từ 20 ẫu đo ........................ 20
Hình 1-6. Nguyên l hoạt đ ng của l thuy t Monte – Carlo .......................................... 20
Hình 1-7. Hà phân phối tích lũy và hà
ật đ x c su t của phân phối Nor al ........ 23
Hình 1-8. Hà phân phối tích lũy và hà
ật đ x c su t của phân phối Log-Normal . 24
Hình 1-9. Sự thay đổi ngẫu nhiên tính ch t c l của đ t do đ t hông đ ng nh t ......... 25
Hình 1-10. Ảnh hưởng của COV đ n hệ số an toàn của taluy đ p (Griffiths and Fenton,
2000) ................................................................................................................................. 26
Hình 1-11. Ảnh hưởng của COV đ n sự ổn định của tường ch n đ t (Elachachi et al.,
2012) ................................................................................................................................. 27
Hình 1-12 : Chỉ số đ tin cậy và x c su t ph hoại trong dự b o lún cố t theo thời gian
.......................................................................................................................................... 28
Hình 1-13 : Ảnh hưởng của COV đ n đ lún cố t (a)- (b) ; và ảnh hưởng hoảng thay
đổi theo hông gian đ n hoản bi n thiên của đ lún cố t theo thời gian (c) ............... 29
Hình 2-1. Mô hình bài toán .............................................................................................. 32
Hình 2-2 ề xu t Chai và nn (2001) .............................................................................. 32
Hình 2-3. ường ính tư ng đư ng b c th ................................................................. 33
Hình 2-4. S đ c c giai đoạn đ p đường trên nền thiên nhiên ....................................... 34
Hình 2-5. Mô ph ng bài to n cho nền đ t y u c xử l b c th PVD trong Plaxis 8.2 34
Hình 2-6.
lún lớn nh t ................................................................................................. 35
Hình 2-7. Áp lực nước lỗ rỗng dư .................................................................................... 35
Hình 2-8. Ảnh hưởng chiều sâu b c th với đ lún của nền ......................................... 36

Hình 2-9. Ảnh hưởng của chiều sâu c b c đối với p lực nước lỗ rỗng dư lớn nh t ... 36
Hình 2-10. Ảnh hưởng của hoảng c ch c b c đối v i đ lún nền ............................. 37
Hình 2-11. Ảnh hưởng của hoảng c ch c b c đối với p lực nước lỗ rỗng ............... 37
Hình 2-12. iều iện biên tho t nước của ô hình tính .................................................. 39
Hình 2-13.
cố t trung bình U hi chiều sâu c b c nh h n v ng gây lún
(C.Y.Ong et al) ................................................................................................................. 40
Hình 2-14. Sự thay đổi của 2 theo thời gian (C.Y.Ong et al) ......................................... 41
Hình 2-15. Tính to n p lực nước lỗ r ng cho 8 ph n tử nằ trong v ng hông xử l b c
.......................................................................................................................................... 43


Hình 2-16. Sự thay đổi của 2 theo thời gian ................................................................... 44
Hình 2-17. Mô hình x c định 2 ....................................................................................... 45
Hình 2-18. So s nh gi trị U2........................................................................................... 46
Hình 2-19. So s nh gi trị Uav .......................................................................................... 46
Hình 2-20. X c định pf của đ lún cố t tại thời đi t ................................................. 47
Hình 2-21. Mô hình tính to n và phân tích đ tin cậy...................................................... 48
Hình 2-22.

lún St hi xét ảnh hưởng ngẫu nhiên của đ ............................................. 49

.......................................................................................................................................... 50
Hình 2-23. Ảnh hưởng ngẫu nhiên của đ đ n x c su t Pf ............................................... 50
Hình 2-24. Ảnh hưởng của đ mv, kh, kh,/ ks .L, D đ n Pf (COV = 10%) taị thời đi

tU90

.......................................................................................................................................... 51
Hình 2-25. Ảnh hưởng của đ mv, kh, kh,/ ks .L, D c xét ảnh hưởng tổng hợp đ n Pf

(COV = 10%) taị thời đi

tU100 ..................................................................................... 51

Hình 2-26. Ảnh hưởng của COV đ n Pf (ảnh hưởng đ c lập và ảnh hưởng tổng hợp) ... 52
Hình 2-27 i u đ quan hệ COV với hệ số Kh/Ks .......................................................... 53
Hình 2-28 i u đ quan hệ gi a chiều dài L và COV của c c tha số tổng hợp............ 53
Hình 2-29 i u đ quan hệ gi a chiều dài L và hệ số Kh/Ks (COV=15%) .................... 54
Hình 3-1. ình đ dự n đường cao tốc à Nẵng – Quảng Ngãi .................................... 56
Hình 3-2. Thông số địa ch t đại diện ............................................................................... 57
Hình 3-3. S đ bố trị cọc quan tr c lún .......................................................................... 58
Hình 3-4 K t quả số liệu từ bàn đo lún SSP4,SSP5,SSP6 ............................................... 59
Hình 3-5 K t quả quan tr c lún tại vị trí ti đường SSP5 ............................................... 59
Hình 3-6. So s nh t quả gi a ô hình đề xu t với số liệu quan tr c và ô hình ........ 60
Hình 3-7. So s nh t quả gi a ô hình đề xu t với số liệu quan tr c và ô hình số
COV 15% ......................................................................................................................... 61
Hình 3-8. Dự n đường cao tốc C u Giẻ-Ninh Bình ........................................................ 62
Hình 3-9 Mô hình tính to n tại Km232+00– Km238+00 ................................................ 62
.......................................................................................................................................... 64
Hình 3-10. K t quả đ lún tính to n ................................................................................. 64


DANH MỤC BẢNG BIỂU
ảng 1-1. COV cho c c tính ch t c l của đ t ............................................................... 25
ảng 1-2. C c gi trị cho phép theo tiêu chuẩn Việt Na & Eurocode .......................... 27
ảng 1-3. K t quả tính to n ổn định cống theo 3 phư ng ph p ....................................... 27
ảng 2-1. Thông số ỹ thuật của b c th LD90 của công ty cổ ph n vật tư công trình
Hưng Phú .......................................................................................................................... 33
ảng 2-2. C c gi trị thông số

ô hình Morh-Coulo b đối với đ t đ p và đ t nền ....... 33

ảng 2-3. Thông số của b c th trong phạ vi đề tài ................................................... 41
ảng 2-4. Thông số đ u vào Kh,Kv,Kve,Cv cho trường hợp D=1,5 ............................ 42
ảng 2-5 Thông số đ u vào Kh,Kv,Kve,Cv cho trường hợp D=2 ................................ 42
ảng 2-6. Thông số đ u vào d ng đ so s nh gi a c c

ô hình tính .............................. 45

ảng 2-7 Số liệu đ u vào.................................................................................................. 47
ảng 2-8. Giới hạn c c thông số đ u vào được xét trong đề tài ...................................... 48
ảng 2-9 Thông số phân tích ảnh hưởng của đ đ n đ lún cố

t và pf .......................... 49

ảng 3-1 Thông số xử l nền đ t y u K 0+505 – Km0+550 ......................................... 57
ảng 3-2. Tổng hợp chỉ tiêu c l của đ t và thông số b c th .................................... 58
ảng 3-3. Thông số phân tích........................................................................................... 60
Bảng 3-4 Số liệu tính toán các lớp địa ch t ...................................................................... 63
ảng 3-5 Thông số tính to n b c th ............................................................................. 63
ảng 3-6. Tổng hợp chỉ tiêu c l của đ t và thông số b c th .................................... 63
ảng 3-7. Thông số phân tích........................................................................................... 64


1
ĐỀ TÀI:
SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG DỰ BÁO LÚN CỐ KẾT CỦA
NỀN ĐẤT YẾU KHI XỬ LÝ BẰNG BẤC THẤM CÓ XÉT CHIỀU SÂU CẮM
BẤC.
I. Tính cấp thiết của đề tài:

Nền đ t y u là nền đ t hông th là nền thiên nhiên cho công trình xây dựng.
Trong hi đ , việc xây dựng c c công trình dân dụng, c u đường thường xuyên gặp phải
c c loại nền đ t y u. Vì vậy, t y thu c vào tính ch t lớp đ t y u, đặc đi
c u tạo của
công trình à người ta d ng phư ng ph p xử l nền
ng cho ph hợp đ tăng sức chịu
tải của nền đ t, giả đ lún, đả bảo điều iện hai th c bình thường cho công trình.
ây là v n đề lớn được nhiều nước trên th giới quan tâ và ti n hành nghiên cứu
có hệ thống. Trong c c h i nghị quốc t về c học đ t và nền
ng họp ở Ca bridge
(1936), ở Rotterda (1948), Zurich (1953), London (1957), Paris (1961) nhiều b o c o
xử l
ng trên nền đ t y u đã được đề cập đ n. ặc biệt, ở Liên Xô v n đề nền đ t y u
đã được thảo luận c tính hệ thống trong c c h i nghị chuyên đề như h i nghị ở Taillin
(1965) và ở Riga (1971) cũng như hàng loạt c c h i nghị h c được tổ chức trong phạ
vi r ng hoặc hẹp ở c c nước Xã h i chủ nghĩa. Riêng ở nước ta, v n đề này b t đ u được
nghiên cứu từ nă 1958. K từ đ đ n nay, với sự trưởng thành của ngành xây dựng c
bản, chúng ta đã c
t số inh nghiệ và thành tích trong công t c nghiên cứu thi t
thi công nền
ng c c v ng đ t y u, ạnh dạn p dụng nh ng công nghệ ti n ti n và đạt
được nh ng thành quả nh t định . Tuy nhiên, cho đ n nay, việc xử l nền
ng trên nền
đ t y u vẫn là v n đề n ng hổi và là
t bài to n h với nh ng người là công t c xây
dựng. Vì trong thực t , c r t nhiều công trình bị lún, sập, hư h ng hi xây dựng trên nền
đ t y u do hông c nh ng biện ph p xử l ph hợp, hông đ nh gi chính x c được
tính ch t c l của nền đ t gây nên nh ng thiệt hại lớn về vật ch t lẫn con người. Chính
vì vậy, việc đ nh gi chính x c và chặt chẽ tính ch t c l của nền đ t (chủ y u bằng c c
thí nghiệ trong ph ng và hiện trường) đ là c sở và đề ra c c giải ph p xử l nền

ng ph hợp là
t v n đề h t sức h hăn, n đ i h i sự t hợp chặt chẽ gi a i n
thức hoa học và inh nghiệ thực t đ giải quy t, giả tối đa sự cố hư h ng công
trình hi xây dựng trên nền đ t y u.
Tính đ n thời đi
hiện nay, c r t nhiều biện ph p xử l nền đ t y u. Trong đ ,
biện ph p được sử dụng phổ bi n nh t đ là biện ph p Xử l bằng b c th . Việc phân
tích c c biện ph p này nhằ g p ph n là tăng ti n đ thi công công trình cũng như
tăng hả năng hai th c của công trình sau này. Vì th đây là
t v n đề quan trọng và
c n được quan tâ đúng ức.
Tuy vậy, hiện nay c c tính to n đều thực hiện trên c sở c c thông số đ u vào là
t gi trị tĩnh, trong hi đ c c tính ch t c l của đ t nền, b c th thay đổi r t nhiều
theo thời gian và hông gian cho nên c c tính to n hiện nay ở nước ta chưa phản nh h t


2
được trạng th i là việc của đ t nền và công trình. Theo c c nghiên cứu trên th giới đã
chỉ ra các tính ch t của đ t thay đổi từ 10-30%, đặc biệt là với c c loại đ t y u [Phoon et
al. 1999a,b]. Trong c c công trình địa ỹ thuật, đ xét đ n sự thay đổi này, l thuy t đ
tin cậy được p dụng [Van ar 1987] và đã được p dụng trong r t nhiều nghiên cứu
trong lĩnh vực địa ỹ thuật n i chung và xây dựng n i riêng [Kwa et al. 2007a,b; 2008;
2010; Kasama and Whittle. 2011; Denis et al. 2011; Khajehzadeh et al. 2011]. Trong
hi đ , việc đ nh gi công trình dựa trên bài to n đ tin cậy c n h xa lạ, r t ít c c
nghiên cứu, tính to n p dụng l thuy t này. ây là
t trong nh ng nguyên nhân gây ra
hiện tượng sụt lún nền đường sau hi đưa vào hai th c, ặc d đã được tính to n i
tra r t ỹ. Ngoài ra, trong quá trình hảo s t thi t và thi công, do ảnh hưởng của nhiều
y u tố chủ quan cũng như h ch quan là cho chiều sâu că b c hông đạt chiều sâu
vùng gây lún, việc xe xét ảnh hưởng của y u tố này trong dự b o lún cố t là điều c n

thi t.
Vì vậy, việc p dụng l thuy t đ tin cậy trong dự b o lún cố t nền đường xử lý
bằng b c th
là c n thi t, giúp nhà thi t
và thi công dự b o hả năng lún của công
trình g n với thực t là việc của công trình nh t.
II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều sâu c
b c th
đường dưới sự ảnh hưởng của c c y u tố ngẫu nhiên.
Phân tích ảnh hưởng của chiều sâu c
nền đường c xử l bằng b c th .

đ n qu trình cố

t nền

b c đ n đ tin cậy trong dự b o lún cố

t

III. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:
C c c sở l thuy t tính to n cố

t nền đường hi xử l bằng b c th

C c tính ch t c l của đ t y u, đ t đ p, b c th

.

.

L thuy t đ tin cậy trong công trình địa ỹ thuật.
Nghiên cứu đ tin cậy trong dự b o lún cố t dưới sự thay đổi ngẫu nhiên dung
trọng, hệ số th , chỉ số nén lún với sự thay đổi của chiều dài và hoảng c ch gi a b c
th .
IV. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phư ng ph p nghiên cứu l thuy t.
nh gi

ô hình, so s nh với

t quả quan tr c hiện trường

V. Kết quả dự kiến
th

Xây dựng phư ng trình tính to n đ cố
nh h n chiều dày lớp đ t y u.

t nền đường hi chiều sâu xử l bằng b c


3
Phân tích ảnh hưởng c c tính ch t c l của nền đ t (dung trọng, hệ số th , chỉ số
nén lún) chiều cao đ p, chiều dày lớp đ t y u đ n đ tin cậy trong dự b o lún cố t.
Phân tích ảnh hưởng của chiều sâu c b c đ n đ tin cậy trong dự b o lún cố t
Xây dựng chư ng trình tính to n đ tin cậy trong dự b o lún cố t.
VI. Bố cục đề tài
Mở đầu:

1. Tính c p thi t của đề tài
2. Mục tiêu đề tài
3. ối tượng và phạ vi nghiên cứu
4. Phư ng ph p nghiên cứu
Chƣơng 1: Lý thuyết độ tin cậy và cố kết nền đất yếu khi xử lý bằng bấc thấm.
1.1 Kh i niệ và phân loại đ t y u
1.2 L thuy t cố t
1.3 C c L thuy t tính to n lún cố t hi xử l bằng b c th
1.4 L thuy t đ tin cậy
1.5 Ứng dụng l thuy t đ tin cậy trong bài to n cố t
1.6 Ảnh hưởng của y u tố ngẫu nhiên đ n sự ổn định công trình địa ỹ thuật
1.7. K t luận
Chƣơng 2: Phân tích ảnh hƣởng chiều sâu cắm bấc đến độ tin cậy trong dự báo lún
cố kết.
2.1. Mở đ u
2.2. Ảnh hưởng của chiều sâu xử lý và khoảng cách c m b c đ n đ cố k t của
nền đ t khi không xét đ n sự thay đổi ngẫu nhiên của các y u tố tự nhiên:
2.2.1. Mô hình bài toán
2.2.2. Ảnh hưởng của chiều sâu c b c
2.2.3. K t luận
2.3. Áp dụng l thuy t đ tin cậy trong dự b o lún cố t
2.3.1. Tính to n đ cố k t khi chiều dài c m b c th m nh h n chiều sâu vùng
gây lún
2.3.2 Lý thuy t tính toán
2.3.3. Xây dựng mô hình tính
2.4. Phân tích đ tin cậy trong dự báo lún cố k t
2.4.1. Ảnh hưởng tính ch t c l của đ t đ p, đ t y u và b c th m
2.4.2. Phân tích ảnh hưởng của tỷ số COV
2.4.3. Ảnh hưởng chiều tỷ số th Kh/Ks
2.4.4. Ảnh hưởng chiều sâu c b c

2.5. K t luận
Chƣơng 3: Áp dụng cho một số dự án xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm ở Việt Nam
3.1. Mở đ u


4
3.2. Áp dụng dự n đường cao tốc à Nẵng – Quảng Ngãi
3.2.1. Giới thiệu dự n đường cao tốc à Nẵng – Quảng Ngãi
3.2.2 Số liệu địa ch t và các thông số tính toán
3.2.3. K t quả quan tr c thực t
3.2.4. Phân tích k t quả dự báo lún cố k t cho đoạn tuy n (mặt c t tại Km0+460)
3.3. Áp dụng dự n đường cao tốc C u Giẽ – Ninh Bình
3.3.1. Giới thiệu dự n đường cao tốc C u Giẽ – Ninh Bình
3.3.2 Số liệu địa ch t và các thông số tính toán
3.3.3. K t quả tính toán bằng Plaxis
3.3.4. Phân tích k t quả dự báo lún cố k t cho đoạn tuy n
3.4. K t luận
Kết luận và kiến nghị.
1. K t luận.
2. Ki n nghị.


5
CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ CỐ KẾT NỀN ĐẤT YẾU KHI XỬ
LÝ BẰNG BẤC THẤM
1.1. Khái niệm và phân loại đất yếu
“Nền đ t y u” là h i niệ được nh c đ n khá nhiều. Thực ch t nền đ t y u là nền
đ t hông đ p ứng đủ đ bền và sức chịu tải. Khi xây dựng đ t sẽ bị bi n dạng nhiều
khi n công trình không th xây dựng hoặc hông đ p ứng yêu c u về mặt ĩ thuật. Vì
vậy khi chịu m t lực tải bên trên đ t y u sẽ bị lún. Tùy thu c vào tính ch t, đặc đi m của

đ t nền mà áp dụng phư ng ph p gia cố nền đ t y u phù hợp. Việc xử lí nền móng sẽ
khi n đ t nền thi công có khả năng đ p ứng đủ điều kiện khai thác, giả đ lún, tăng sức
chịu tải.
1.1.1. Khái niệm đất yếu
t y u là loại đ t có sức chống c t nh và tính bi n dạng (ép lún) lớn, do vậy nền
đ p trên đ t y u, n u không có biện pháp xử lý thích hợp thường dễ bị m t ổn định toàn
khối hoặc lún nhiền, lún kéo dài ảnh hưởng đ n mặt đường, công trình trên đuờng và cả
mố c u lân cận (22TCN262-2000).
1.1.2. Một số đặc điểm của đất yếu
Dựa vào chỉ tiêu vật lý:
- Dung trọng :

<1,7T/m3

- Hệ số rỗng lớn e ≥ 1
-

sệt B>1

-

ẩm W>40%

-

bão hoà G ≥ 0,8

Dựa vào các chỉ tiêu cơ học:
- Mô đun bi n dạng

≤ 50 G/c 2

- Có tính nén lún lớn (a>0,1cm2/kG)
- Góc n i ma sát =0100
- Lực dính c < 0,1kG/cm2
1.1.3. Một số loại đất yếu thƣờng gặp
Trong thực t xây dựng, chúng ta thường gặp nh ng loại nền đ t y u sau: đ t sét
y u; đ t cát y u (cát chảy); b n; than b n và đ t than b n, đ t bazan, đ t đ p.


6
+ t sét y u: G m các loại đ t sét hoặc
nước, c cường đ th p.

sét tư ng đối chặt ở trạng thái bão hòa

+ t cát y u (cát chảy): G m các loại cát mịn, k t c u hạt rời rạc, có th bị nén
chặt hoặc pha loãng đ ng . Loại đ t này khi chịu tải trọng đ ng thì chuy n sang trạng
thái chảy gọi là cát chảy. C t được hình thành tạo ở bi n hoặc vũng, vịnh. Về thành ph n
khoáng vật, cát chủ y u là thạch anh, đôi hi c lẫn tạp ch t. Cát g m nh ng hạt có kích
thước 0,05 – 2mm. C t được coi là y u khi cỡ hạt thu c loại nh , mịn trở xuống, đ ng
thời có k t c u rời rạc, ở trạng th i bão h a nước, có th bị nén chặt và hóa l ng đ ng ,
chứa nhiều di tích h u c và ch t lẫn sét. ặc đi m quan trọng nh t của cát là bị nén chặt
nhanh, c đ th
nước r t lớn. Khi cát g m nh ng hạt nh , nhiều h u c và bão h a
nước thì chúng trở thành cát chảy, hiện tượng này đôi hi r t nguy hi m cho công trình
và cho công tác thi công.
+ Bùn: là tr m tích thu c giai đoạn đ u của qu trình hình thành đ t đ loại sét,
được tạo trong nước có sự tham gia của các vi sinh vật. n luôn c đ ẩ vượt quá giới
hạn chảy và hệ số rỗng e > 1 đối với c t pha sét và sét pha c t và e > 1,5 đối với sét. Bùn

là nh ng tr m tích hiện đại, được thành tạo chủ y u do k t quả tích lũy c c vật liệu phân
tán mịn bằng c học hoặc hoá học ở đ y bi n, đ y h , bãi l y… n chỉ liên quan với
các chỗ chứa nước, là các tr m tích mới l ng đọng, no nước và r t y u về mặt chịu lực.
Theo thành ph n hạt r t mịn (<200mµ), bùn có th là c t pha sét, sét pha c t, sét và cũng
có th là c t, nhưng chỉ là cát nh trở xuống.
bền của bùn r t bé, vì vậy việc phân
tích sức chống c t (SCC) thành lực ma sát và lực dính là không hợp lý. SCC của bùn phụ
thu c vào tốc đ phát tri n bi n dạng. Góc ma sát có th x p xỉ bằng không. Chỉ khi bùn
m t nước, mới có th cho góc ma sát. Việc xây dựng các công trình trên bùn chỉ có th
thực hiện sau hi đã ti n hành các biện pháp xử lý nền.
+ Than b n và t than bùn: Than b n là đ t có ngu n gốc h u c , thành tạo do k t
quả phân hủy các di tích h u c , chủ y u là thực vật, tại các bãi l y và nh ng n i bị hóa
l y.
t loại này chứa các hỗn hợp vật liệu sét và cát. Trong điều kiện th nằm thiên
nhiên, than b n c đ ẩm cao 85 – 95% hoặc cao h n t y theo thành ph n khoáng vật,
mức đ phân hủy, mức đ tho t nước… Than bùn là loại đ t bị nén lún lâu dài, không
đều và mạnh nh t. Hệ số nén lún có th đạt từ 3-8, thậm chí 10 kG/cm2. Không th thí
nghiệm nén than bùn với mẫu có chiều cao thông thường là 15-20cm, mà phải từ 4050cm. Khi xây dựng ở nh ng v ng đ t than bùn, c n áp dụng các biện ph p : là đai cốt
thép, khe lún, c t nhà thành từng đoạn cứng riêng rẽ, làm nền cọc, đào hoặc thay m t
ph n than bùn.
th

+ t bazan: là loại đ t y u với đặc đi
nước cao, dễ bị lún sập.

đ rỗng lớn, dung trọng khô bé, khả năng

+ t đ p: Loại đ t này được tạo nên do t c đ ng của con người. ặc đi m của đ t
đ p là phân bố đứt đoạn và có thành ph n không thu n nh t. Nhìn chung, các loại đ t
đ p h u h t đều phải có biện pháp xử l trước khi xây dựng. Theo thành ph n có th chia

7
thành 4 loại ( t g m hỗn hợp các ch t thải của sản xu t công nghiệp và xây dựng, t
hỗn hợp các ch t thải của sản xu t và rác thải sinh hoạt, t của các nền đ p trên cạn và
hu đ p dưới nước, t thải bên trong và bên ngoài các m khoáng sản)
Trong xây dựng công trình giao thông, khi gặp các loại đ t này thì hông được sử
dụng đ đ p nền đường. N u là nền đ t bên dưới c n có các tính toán, biện pháp xử lý cụ
th và nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi quy t định ti n hành thi công
1.2. Lý thuyết cố kết:
Cố k t là hiện tượng nền đ t lún xuống theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng
bản thân và tải trọng ngoài (tải trọng đ t đ p) và d n chặt lại. Hay là qu trình nước lỗ
rỗng trong đ t dính bão h a tho t ra ngoài dưới tác dụng của tải trọng bản thân đ t đ p.
Quá trình cố k t xảy ra dưới tác dụng của tải trọng đ t đ p theo thời gian. Và đ cho quá
trình cố k t xảy ra thì tải trọng tác dụng phải đủ lớn đ đẩy nước lỗ rỗng và không khí
trong đ t ra ngoài. Như vậy, quá trình cố k t sẽ xảy ra theo ba giai đoạn:
Giai đoạn tiền cố kết : đây là giai đoạn tải trọng tăng lên từ giá trị 0 đ n lúc đạt
được trị số áp lực tiền cố k t (pc) đ đẩy nước thoát ra ngoài.
Giai đoạn cố kết sơ cấp : là qu trình nước trong đ t thoát ra ngoài, lỗ rỗng trong
đ t d n thu hẹp lại, là cho đ t nền chặt lại, giai đoạn này tư ng ứng với thời gian tc.
Giai đoạn cố kết thứ cấp: là qu trình nước trong đ t đã tho t h t ra ngoài, nhưng
các hạt đ t vẫn di chuy n trượt lên nhau đ n nh ng vị trí ổn định h n, giai đoạn này
tư ng ứng với thời gian tcr (Như vậy, đ cho quá trình cố k t xảy ra, tải trọng tác dụng
gây ra phải lớn h n gi trị áp lực ti n cố k t của nền đ t. N u tải trọng tác dụng nh h n
pc thì quá trình cố k t không xảy ra.

Hình 1-1. Mô tả quá trình cố kết của đất ở trạng thái tự nhiên

Độ cố kết và đánh giá mức độ cố kết của đất
ặc trưng cho qu trình cố k t của m t loại đ t, người ta sử dụng trị số đ cố k t U.

x c định U, ta giả thi t ph n tử đ t tại đ sâu z tại m t thời đi m cố k t t dưới tác
dụng của tải trọng cố k t ∆σ, đ cố k t Uz được x c định theo công thức:
Uz 

e0  e
 '  
 1  1'
e0  e1
 1   0'

(1)


8
Trong đ :

e0 – đ rỗng ban đ u của đ t nền,
e1 – đ rỗng khi k t thúc quá trình cố k t của đ t,
e – đ rỗng tại thời đi m cố k t t, và
và

– áp lực cố k t tại thời đi

ban đ u, k t thúc quá trình

cố k t và tại thời đi m t
Như vậy, đ cố k t Uz=0 tại thời đi m b t đ u cố k t, và Uz=1 tại thời đi m k t thúc
quá trình cố k t.
đ nh gi
ức đ cố k t của nền đ t, hiện nay người ta sử dụng chỉ

số quá cố k t OCR, và được x c định theo :
OCR 

Trong đ :
nền đ t)

pc
p0

(2)

pc - là áp lực tiền cố k t (áp lực lớn nh t trong quá khứ tác dụng lên
p0 - áp lực hiệu quả tác dụng lên nền đ t hiện tại

Dựa vào chỉ số quá cố k t OCR, tình trạng cố k t của nền đ t được đ nh gi như
sau:
(i) OCR=1

: đ t cố k t thường,

(ii) OCR >1 : đ t quá cố k t, và
(iii) OCR <1 : đ t chưa cố k t.
Từ các mô tả ở trên, ta nhận th y đ quá trình cố k t xảy ra ta c n tác dụng m t áp
lực ngoài đủ lớn. Dựa trên chỉ số quá cố k t OCR, ta có th x c định tình trạng cố k t
của nền đ t từ đ c nh ng giải pháp thích hợp. Vì quá trình cố k t là quá tình thoát
nước dưới tác dụng của tải trọng tác dụng, dựa trên c sở này, nhiều lý thuy t tính toán
đã được xây dựng dựa trên c c phư ng trình th
và định luật th m khác nhau. Trong
ph n ti p theo, đề tài giới thiệu m t số lý thuy t tính cố k t thông dụng hiện nay.
1.3. Các Lý thuyết tính toán lún cố kết khi xử lý bằng bấc thấm:

1.3.1. Lý thuyết tính toán độ lún cố kết khi sử dụng bấc thấm
tính toán bài toán cố k t khi sử dụng b c th m, hiện nay có nhiều lý thuy t được
phát tri n như arron (1948), Yoshi uni và Na anodo (1974), Hansbo (1981) Hansbo
(1979 và 1997), Onoue (1988b), Ounoue et al. (1991), Seraphim (1995), Shogaki et al.
(1995). Các lý thuy t phát tri n sau đều dựa trên bài toán cổ đi n của Terzaghi và Barron
(1948) nên sẽ c c c ưu đi m nh t định. Tuy nhiên trong thực hành tính toán hiện nay, lý
thuy t tính toán của Hansbo (1981) được các nhà khoa học, nhà thi t k tin dùng ở Việt
Na cũng như trên toàn th giới. Cụ th :


9
1.3.1. Terzaghi, Barron (1948) đưa ra phư ng trình cố k t th m 1D
X c định đ lún cố

t:
St  Sc Ut

(3)

Trong đ :
- Sc = đ lún cuối c ng được x c định theo công thức ,
Sc  mv  H  p

(4)

( Với, v = hệ số nén lún th tích của lớp đ t y u, H = chiều sâu v ng gây lún, p =
p lực t c dụng gây ra cố t)
- Ut là đ cố

t của nền đ t y u xử l bằng b c th

(Với Uv = đ cố

Ut  1  [(1  U v )  (1  U h )]

(5)

t theo phư ng thẳng đứng, Uh = đ cố

8 
1
Uv  1 2 
e
2
 k 1  2k  1

t theo phư ng ngang)

 2  2 k 1
Tv
4
2

(6)

Với:
Tv 

Cv = hệ số cố
= thời gian cố t

Cv
t
H2

(7)

t trung bình theo phư ng thẳng đứng, H = chiều sâu vùng gây lún, t
 8Th 
U h  1  exp 

  

(8)

Với:
Th 
D
  ln  e
 ds

Ch  t
De2

 kh
 ds
   ln 
 ks
 dw

 3
2 H 2  kh





3qw
 4

Trong đ :
Ch: hệ số cố k t trung bình theo phư ng ngang,
De: đường kính vùng ảnh hưởng của b c th m, t: thời gian cố k t,
ds: đường ính v ng x o đ ng xung quanh b c th m,
dw: đường ính tư ng đư ng của b c th m,

(9)

(10)


10
kh: hệ số th

theo phư ng ngang,

ks: hệ số th

ngang trong v ng x o đ ng,

qw: khả năng tho t nước của b c th m,
Ut - đ cố k t trung bình trong phạm vi vùng gây lún Za khi có sử dụng c c phư ng
tiện tho t nước thẳng đứng (b c th m),
Uv - đ cố k t trung bình theo phư ng thẳng đứng trong phạm vi vùng gây lún Za.
Như vậy, với nghĩa của U và Uv như trên thì Uh phải là đ cố k t trung bình theo
phư ng ngang trong phạm vi vùng gây lún Za do có xử lý b c th m. Hay nói cách khác,
việc tính to n đ cố k t trung bình Ut theo công thức trên chỉ hợp lý khi chiều sâu xử lý
b c th
đ n h t phạm vi vùng gây lún Za. Thực t , đối với các nền đường đ p cao trên
v ng đ t y u có chiều dày lớn, chiều sâu v ng gây lún Za thường r t lớn (trên 30m).
Việc xử lý b c th
đ n h t phạm vi vùng gây lún có th không kinh t hoặc nhiều khi
không th thực hiện được. Lúc này, việc lựa chọn m t chiều sâu c m b c hợp lý (nh
h n v ng gây lún) nhưng vẫn đảm bảo về mặt kinh t và kỹ thuật là m t giải pháp có th
đặt ra. Tuy nhiên "Quy trình khảo sát thi t k nền đường ô tô đ p trên đ t y u 22TCN
262-2000" lại chưa đề cập v n đề này trong tính toán thi t k .
Từ các lý thuy t tính toán của Terzaghi, arron (1948), c c nhà địa kỹ thuật trên
th giới đã sử dụng n đ tính to n x c định đ lún cố k t của nền đ t khi xử lý bằng b c
th m. Do nhu c u phát tri n của xã h i cũng với ti n b của khoa học – kỹ thuật, các
công trình áp dụng phư ng ph p xử lý b c th m ngày càng nhiều và trong nh ng trường
hợp cụ th thì sẽ có m t lời giải mang tính chính xác. Từ nh ng yêu c u đ
àc c
phư ng ph p h c nhau x c định đ cố k t trung bình U theo thời gian ra đời. Mà m t
trong nh ng bài toán c n giải quy t hiện nay là xác định độ cố kết trong trường hợp
chiều sâu cắm bấc nhỏ hơn chiều sâu vùng lún
1.3.2. Phƣơng pháp chính xác (Yoshikuni và Nakanodo, 1974)
Yoshi uni và Na anodo (1974) đã ph t tri n m t mô hình tính toán chính xác đ
x c định đ cố k t khi sử dụng b c th m dựa trên “Giả thuyết biến dạng tự do”. Trình tự
tính toán của phư ng ph p tính này r t dài, và hông được đề cập đ n trong đề tài. Tuy
vậy, các tóm t t bao g m nh ng công thức chính sẽ được đưa ra trong ph n dưới. Trong

phư ng ph p này, c c t c giả chỉ k đ n ảnh hưởngsức cản của b c th m mà không xét
đ n sự t c đ ng của vùng xáo tr n.
cố k t của nền đ t y u được gia cố b c th m với
bán kính r=rwtại đ sâu zđược x c định:
  2u  2 kh  u 
 2       0
 z  rw kw  r 

(11)


11
Trong đ :

kw – hệ số th m của b c th m
___

cố k t trung bình, U được tính bởi công thức:
___
 8Th

U h (Th )  1  exp 
 0.8L 
 F ( n)


(12)

Với nhân tố xét đ n sức cản của b c th m L được x c định:
2

kh  H d  8  kh  H d2
L  2  
 
 kw  d w 
  qw
32

(13)

Hd là chiều sâu c m b c th m và qw là khả năng tho t nước của b c th m
1.3.3. Phƣơng pháp xấp xỉ biến dạng bằng nhau (Hansbo, 1981)
Hansbo (1981) đã đưa ra
t phư ng ph p x p xỉ dựa trên “Giả thuyết biến dạng
bằng nhau” và xét đ n cả hai ảnh hưởng của sức cản b c th m lẫn ảnh hưởng của vùng
x o đ ng. Bằng cách áp dụng định luật Darcy, tác giả tính to n được tốc đ dòng th m
___

bên trong các lỗ rỗng chứa nước theo chiều hướng tâm. Từ đ , đ cố k t trung bình, U h
của nền đ t y u được tính bằng:
___
 8Th 
U h  1  exp 

  

Trong đ :

Th – nhân tố thời gian, Th 

(14)

ch  t
với ch là hệ số cố k t theo phư ng
De2

ngang, De là đường kính ảnh hưởng của b c th m, t là thời gian tác dụng của tải trọng, 
- nhân tố xét đ n ảnh hưởng của khoảng cách b c th m, ảnh hưởng x o đ ng và sức cản
của b c th và được x c định:
n
s

  ln 

kh
2  l 2  kh
3
 ln( s)   
ks
4
3qw

(15)

Với n = De/dw (dw đường ính tư ng đư ng của b c th m), s = ds/dw (ds đường
ính v ng x o đ ng, kh và ks l n lượt là hệ số th
theo phư ng ngang và của vùng xáo
đ ng, l chiều dài b c th m, qw khả năng tho t nước của b c th m
1.3.4. Phƣơng pháp  (Hansbo, 1979 và 1997)
Các lý thuy t cổ đi n d ng đ tính to n đ cố k t của nền đ t khi sử dụng b c th m

( arron, 1948) và được phát tri n bởi m t số tác giả (Kjellman, 1948; Hansbo, 1979,
1981; Yoshi uni và Na anodo, 1974; Onoue, 1988a) đều dựa trên định luật Darcy. Tuy
vậy, trong quá trình cố k t, giá trị của hệ số th
c xu hướng giảm d n. Vận tốc dòng


12
th m, v gây ra bởi gradient thủy lực, i có th sai khác so với định luật Darcy, v  k  i ,
dưới m t giá trị ngưỡng gradient thủy lực i0thì dòng th m sẽ không di chuy n. Tốc đ
dòng th

lúc này được tính bởi: v  k  (i  i0 ) .Quan hệ này được th hiện theo c c điều

kiện dưới đây:
v  K  i n n u ii1, v  k  (i  i0 ) n u i>i1, Với, i1 

nghiên cứu ảnh hưởng của dòng th

i0  n
và K  (n1  i1n )  k
n 1

hông theo định luật Darcy, Hansbo

(1979, 1997) đã đưa ra
t công thức thay th đ tính to n đ cố k t, sử dụng các k t
quả thí nghiệm thực t tại Ska-Edeby, Thụy i n.
cố k t trung bình lúc này được
___

 8Th 
 . Thời gian c n thi t đ đạt đ n đ cố k t
 F ( n) 

tính giống như công thức U h  1  exp 

trung bình nh t định hi xét đ n ảnh hưởng của v ng x o đ ng được x c định:

  D2  D   w 
t



 u0 

n 1



1


 1
___


n 1
 (1  U h )


Trong đ , hệ số cố k t  được tính bằng

kh  M

w

(16)

, M = 1/mv là module oedometer

của đ t y u, D là đường kính vùng ảnh hưởng của b c th m, ds là đường kính vùng xáo
đ ng, n = D/dw (dw đường ính tư ng đư ng của b c th m), u0 là áp lực nước lỗ rỗng
ban đ u,  được tính theo công thức  



n2n   n
4(n  1)

n1

với  tính theo công thức:

1
n 1
(n  1) 2

 2

3n  1 n(3n  1)(5n  1) 2n (5n  1)(7 n  1)

1  k h   D 
  1    
2n  k s
  ds 


 (1 (1/ n ))

Khi n1 thì công thức (16) đưa ra

k D
 h  
ks  d w 

t quả đ

 (1 (1/ n ))

(17)





cố k t giống với công thức

___
 8Th 
U h  1  exp 
 với giả thi t b qua sức cản của b c th m và ứng với giả thi t =ch,

 F ( n) 

Kh/Ks=kh/ks.
1.3.5. Phƣơng pháp Zeng and Xie, 1989 đã đưa ra phư ng ph p x p xỉ đ tính to n đ
cố k t trung bình U theo công thức (18), công thức này chỉ áp dụng được hi đ cố k t
trung bình nằm trong khoảng 20% U 60%.


13
U   U rz  (1   ) U z

(18)

Trong đ ,  = H1/H; Urz, Uz là đ cố k t của lớp đ t có và không gia cố b c th m,
được x c định theo các công thức:
U rz  1 

8



Uz  1

2

 e rz t

8



2

 e  z t

(19)
(20)

Với, rz là thông số ảnh hưởng đ n đ cố k t do các tính ch t của nền đ t theo
phư ng thẳng đứng và phư ng ngang cũng như sự ảnh hưởng của khoảng cách c m b c,
v ng x o đ ng và sức cản của b c th m; z là thông số ảnh hưởng đ n đ cố k t do cách
tính ch t của nền đ t theo phư ng thẳng đứng.
1.4.2. Lý thuyết tính toán độ lún cố kết khi chiều dài bấc thấm nhỏ hơn chiều sâu
vùng gây lún:
1.4.2.1. Lý thuyết C.Y.Ong et al., 2012
C.Y.Ong đã nghiên cứu lời giải x c định đ cố k t trung bình U cho trường hợp
chiều sâu c m b c nh h n chiều sâu vùng lún. K t quả nghiên cứu đã đưa ra được
phư ng trình xét đ n sự ảnh hưởng của các nhân tố làm chậm tốc đ cố k t của lớp đ t
hông được gia cố b c th và phư ng ph p tính to n cho bài to n này.

Hình 1-2. Mô hình tính theo lời giải của C.Y.Ong et al., 2012

cố trung bình được x c định theo công thức:
U

Trong đ :

U1  H1  U 2  H 2
H1  H 2

U1, U2 – đ cố k t của lớp đ t có và không gia cố b c th m
H1, H2 – chiều dày lớp đ t y u có và không gia cố b c th m

(21)


14
Với, U1 được x c định theo công thức của Hansbo (1981) với chiều dài gia cố b c
th m là L1, U2 được x c định:
U2 = 2U2T

(22)

Trong đ , U2T được tính theo lý thuy t cố k t th

Terzaghi’s 1D và 2 là các nhân

tố ảnh hưởng đ n đ cố k t của lớp đ t y u hông được xử lý bằng b c th

, được xác

định theo phư ng trình:
 2k 
 2  (0.33U  0.20U1  0.10)   h 
 ks 
2
1

0.07

0.3

D 
  0  (U1  1.00)
 De 

(23)

Với, D0 là hằng số và có giá trị bằng 1.50 m
Việc tìm ra các lời giải khác nhau của đ cố k t trung bình U của nền đ t khi xử lý
bằng b c th

trong c c điều kiện khác nhau là r t c n thi t trong thực t xây dựng. Như

các k t quả trình bày ở trên, ta th y rằng mô hình của tác giả C.Y.Ong et al., 2012 là phù
hợp với bài toán thực tiễn. Tuy vậy, phư ng ph p này cũng c n

t số hạn ch như

hông x c định được hệ số 2 khi U1 < 10% và U1 > 90%. Dựa trên mô hình này, luận
văn nghiên cứu sẽ xây dựng m t mô hình tính toán phù hợp h n đ x c định m t cách
g n đúng nh t đ cố k t trung bình U cho trường hợp “chiều dài bấc thấm nhỏ hơn chiều
sâu vùng gây lún”.
1.4.2.2. N.H.Hải et al., 2003 đã đề xu t bài toán tìm lời giải đ cố k t hi xét đ n ảnh
hưởng của chiều sâu b c th m trong nền đ t y u dưới nền đường. Dựa trên lý thuy t cố
k t 1D của Terzaghi, tác giả đã tì

ra phư ng trình x c định U khi chiều sâu b c th m

nh h n v ng cố k t như sau:

S 

U  1  1  U v   1  U h  1 
S


Trong đ :

Uv, Uh – đ cố k t theo phư ng thẳng đứng và phư ng ngang
S1, S – chiều dài b c th m và chiều sâu vùng gây lún

(24)


15

Hình 1-3. Ảnh hưởng của chiều sâu bấc thấm đến tốc độ cố kết (N.H.Hải et al., 2003)

Trong trường hợp chiều sâu c m b c nh h n chiều sâu vùng gây lún n u sử dụng
công thức Ut  1  [(1  U v )  (1  U h )] đ tính to n đ cố k t nền đ t y u thì đ cố k t đạt
được lúc này chỉ là đ cố k t trung bình trong phạm vi c m b c. Trong khi ph n nền đ t
còn lại trong phạm vi vùng gây lún nằm ngoài vùng c m b c th m chỉ xảy ra cố k t theo
phư ng đứng, do đ n u áp dụng phư ng ph p tính hiện nay thì đ cố k t đạt được theo
tính toán sau khi xử l thường nh h n so với thực t và k t quả nền đường vẫn ti p tục
lún trong quá trình khai thác.

Vùng 1: Vùng có xử lý b c th m, có chiều dài L
Vùng 2: Vùng không xử lý b c th m, có chiều dài (

-L) nằ

dưới vùng 1

Như vậy trong trường hợp chiều sâu xử lý b c th m nh h n v ng gây lún, lúc này
đ cố k t trung bình theo phư ng ngang

c n phải được x c định thông qua đ cố k t

trung bình trong phạm vi vùng gây lún theo công thức

,tức là đ cố

k t trung bình trong pham vi vùng gây lún Trong đ :
S1:
lún tổng c ng của đ t y u trong vùng 1 do tải trọng đ p gây ra khi k t thúc
quá trình cố k t trong phạm vi vùng gây lún Za
S:

lún tổng c ng của đ t y u trong cả vùng 1 và vùng 2