Ngoại suy quan hệ tải trọng độ lún đầu cọc theo kết quả nén tĩnh cọc theo phương pháp hàm số xấp xỉ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TRÀ HỮU THỜI

NGOẠI SUY QUAN HỆ TẢI TRỌNG – ĐỘ LÚN ĐẦU CỌC
THEO KẾT QUẢ NÉN TĨNH CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP
HÀM SỐ XẤP XỈ
(EXTRAPOLATING RELATIONSHIP OF LOAD AND
SETTLEMENT OF PILE ACCORDING TO STATIC LOADING
TEST USING APPROXIMATE FUNCTIONS)

Chuyên ngành : Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
Mã số: 60 58 02 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 06 Năm 2019


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI TRƯỜNG SƠN
Cán bộ chấm xét 1: GS.TS. TRẦN THỊ THANH
Cán bộ chấm xét 2: PGS.TS. VÕ PHÁN
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG
TP.HCM ngày 03 tháng 07 năm 2019.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:
1. PGS.TS. Lê Bá Vinh

2. GS.TS. Trần Thị Thanh
3. PGS.TS. Võ Phán
4. PGS.TS. Nguyễn Minh Tâm
5. TS. Nguyễn Mạnh Tuấn

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản
lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT
XÂY DỰNG

PGS.TS. LÊ BÁ VINH

TS. LÊ ANH TUẤN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TRÀ HỮU THỜI

MSHV: 1770131

Ngày, tháng, năm sinh: 26/03/1993

Nơi sinh: Bình Định

Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số: 60 58 02 11

TÊN ĐỀ TÀI: NGOẠI SUY QUAN HỆ TẢI TRỌNG – ĐỘ LÚN ĐẦU CỌC
THEO KẾT QUẢ NÉN TĨNH CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP HÀM SỐ XẤP XỈ
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Trên cơ sở số liệu nén tĩnh cọc thực tế, sử dụng các phương pháp hàm xấp xỉ
đánh giá ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc.
Phân tích so sánh kết quả ngoại suy với các phương pháp khác đã có trên cơ
sở dữ liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc thực tế.
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 11/02/2019

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/06/2019
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Bùi Trường Sơn
TP. HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CÁN BỘ QUẢN LÝ ĐÀO TẠO

PGS.TS. Bùi Trường Sơn

PGS.TS. Lê Bá Vinh

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TS. Lê Anh Tuấn


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS.
Bùi Trường Sơn người đã giúp tác giả xây dựng ý tưởng của đề tài, mở ra những
hướng đi trên con đường tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học. Thầy đã hướng
dẫn, động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học
Bách Khoa TP. HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tác giả từ khi
tác giả học Đại học và trong suốt quá trình Cao học.
Cuối cùng tác giả xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ, anh chị em, bạn bè đã đồng
hành cùng tác giả trong suốt thời gian qua.
Hi vọng đề tài luận văn của tác giả sẽ là tài liệu tham khảo hữu dụng cho q trình tính
tốn, nghiên cứu trong thực tiễn. Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện
nhưng đề tài khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả mong nhận được sự góp ý
của quý thầy cơ và bạn bè để tiếp tục hồn thiện đề tài này.

TP. HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019
Tác giả luận văn

Trà Hữu Thời


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trên cơ sở các phương pháp đã được nghiên cứu áp dụng đánh giá sức chịu tải

giới hạn của cọc theo thí nghiệm nén tĩnh, tiến hành phân tích và đánh giá tải trọng
giới hạn cũng như ngoại suy đường cong quan hệ tải trọng – chuyển vị đối với cọc
được thí nghiệm đến tải trọng phá hoại và chưa phá hoại. Mazurkiewicz là phương
pháp ổn định và có khả năng đánh giá tốt sức chịu giới hạn cả với cọc phá hoại và cọc
không phá hoại. Khi cọc được nén đến phá hoại thì các phương pháp Offset Limit, De
Beer, tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen, Fuller & Hoy, Butler & Hoy cho kết quả dự
đoán sức chịu tải giới hạn hợp lý. Khi áp dụng với cọc chưa nén đến phá hoại, phương
pháp Vander Veen cho đánh giá khả năng chịu tải của cọc phù hợp với thực tế, các
phương pháp Chin – Kondner, Decourt và tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen thường cho
giá trị tải trọng giới hạn dự tính lớn hơn so với kết quả thí nghiệm nhưng quan hệ tải
trọng – độ lún ngoại suy theo các hàm xấp xỉ này phù hợp với kết quả thí nghiệm thực
tế.
Bên cạnh đó, việc áp dụng các hàm số toán học trong ngoại suy đường cong
quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thí nghiệm nén tĩnh bằng phương pháp bình phương
cực tiểu nhằm rút ra các nhận xét về khả năng áp dụng của các hàm toán học và bổ
sung thêm các phương pháp đánh giá khả năng chịu tải của cọc. Hàm số 1/Q = a + b/S
cho phép ngoại suy đường cong quan hệ tải trọng – độ lún tiệm cận tốt với đường
cong thí nghiệm kể cả cọc phá hoại hay chưa phá hoại. Ngoại suy theo 2 hàm số Q =
aeb/S và Q = a + b/S cho kết quả xấp xỉ tốt với số liệu thí nghiệm ở các cấp tải gần
cuối (áp dụng cọc phá hoại và chưa phá hoại), đồng thời có khả năng dự đốn tốt khả
năng chịu tải của cọc.


ABSTRACT
The studied methods are used to assess ultimate pile capacity under static load
tests, analysis and evaluation of ultimate load capacity are carried out for extrapolating
relationship of load and settlement of pile testing to fail and non-fail. The results show
that Mazurkiewicz method is a suitable and capable method to evaluate ultimate pile
capacity with both failed pile or tested pile. In case of the testing load to ultimate, the
methods Offset Limit, De Beer, 90% Brinch Hansen criteria, Fuller & Hoy, Butler &

Hoy are reasonably predicted. When the testing load is not enough to ultimate: Vander
Veen method evaluated the pile capacity in accordance with test result, methods of
Chin – Kondner, Decourt and 80% Brinch Hansen criteria give the more predicting
value of pile capacity in comparison with ultimate loading value but extrapolating load
– settlement behavior based on these approximate functions are suitable for the actual
testing results.
Beside, applying mathematical functions in extrapolating relationship of load
and settlement in static load test by least squares method. This purpose is to propose
new approach methods and evaluate reliable applicability of those ones. Function 1/Q
= a + b/S could be used to extrapolate relationship of load – settlement from field
data, which describes approximate with Q – S relationship monitoring test well. The
results of those analyses show good agreement between predicted pile capacity and
monitored data at various ending load test by using both mathematical functions Q =
aeb/S and Q = a + b/S. Those ones could be applied in case of failed pile or tested
pile. In addition, it is also good approach methods to estimate ultilimate pile capacity.


LỜI CAM ĐOAN
Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và phê duyệt của PGS.TS Bùi Trường
Sơn.
Các kết quả trong Luận văn là đúng sự thật và chưa được cơng bố ở các nghiên cứu
khác.
Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về đề tài mình thực hiện.

TP. HCM, ngày 02 tháng 06 năm 2019
Tác giả luận văn

Trà Hữu Thời

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Tính cấp thiết của đề tài ..............................................................................................1
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...................................................................................1
Ý nghĩa khoa học của đề tài ........................................................................................1
Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................1
Phạm vi nghiên cứu của đề tài ....................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI
CỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI GIỚI HẠN CỦA
CỌC TỪ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH THEO TCVN .................................................3
1.1 Các phương pháp thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc .................................3
1.2 Các phương pháp xác định sức chịu tải giới hạn của cọc từ kết quả nén tĩnh cọc
theo TCVN ................................................................................................................16
1.3 Nhận xét chương .................................................................................................19
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ
NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC .......................................................................................20
2.1 Các phương pháp cũ đã được nghiên cứu ...........................................................20
2.2 Các phương pháp mới được đề xuất dựa trên việc ngoại suy các hàm số tốn học
bằng phương pháp bình phương cực tiểu ..................................................................29
2.3 Nhận xét chương .................................................................................................41
CHƯƠNG 3: NGOẠI SUY QUAN HỆ TẢI TRỌNG – ĐỘ LÚN ĐẦU CỌC
THEO KẾT QUẢ NÉN TĨNH CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP HÀM SỐ XẤP XỈ
.......................................................................................................................................43
3.1 Giới thiệu các dữ liệu sử dụng phân tích .............................................................43
3.2 Đánh giá khả năng chịu tải và ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc theo
các hàm xấp xỉ từ thông số nén tĩnh theo các phương pháp đã có ............................61
3.3 Ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc và đánh giá khả năng chịu tải của
cọc theo các phương pháp hàm số toán học ............................................................106
3.4 Nhận xét chương ...............................................................................................130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................135

Kết luận ..................................................................................................................135
Kiến nghị .................................................................................................................136
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................137


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Trường hợp sử dụng cọc neo làm hệ phản lực .................................................4
Hình 1.2 Trường hợp sử dụng dàn chất tải và đối trọng làm hệ phản lực .....................4
Hình 1.3 Trường hợp sử dụng dàn chất tải và đối trọng kết hợp cọc neo làm hệ phản
lực ....................................................................................................................................5
Hình 1.4 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị ..............................................................7
Hình 1.5 Biểu đồ quan hệ chuyển vị – thời gian .............................................................8
Hình 1.6 Mơ hình thí nghiệm theo phương pháp Osterberg ...........................................8
Hình 1.7 Loại một O-cell .................................................................................................9
Hình 1.8 Loại nhiều O-cell ..............................................................................................9
Hình 1.9 a) Biểu đồ phân bố tải trọng theo độ sâu bố trí của O-cell, b) Biểu đồ tải
trọng – chuyển vị đo được từ thí nghiệm .......................................................................10
Hình 1.10 Biểu đồ kết quả thí nghiệm ...........................................................................10
Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm thử động biến dạng lớn ....................................12
Hình 1.12 Bước sóng thu được từ CAPWAP .................................................................13
Hình 1.13 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm rung trở kháng cơ học......................................15
Hình 1.14 Phương pháp xác định Qu theo TCXD 205 : 1998 ......................................17
Hình 1.15 Xác định Qu theo phương pháp của Canadian Foundation Engineering
Manual ...........................................................................................................................18
Hình 2.1 Biểu đồ xác định sức chịu tải giới hạn Qu theo phương pháp Offset Limit ....20
Hình 2.2 Đường phá hoại Offset Limit khơng giao đường cong tải trọng – chuyển vị 21
Hình 2.3 Biểu đồ xác định sức chịu tải giới hạn Qu theo phương pháp Chin-Kondner22
Hình 2.4 Biểu đồ xác định sức chịu tải giới hạn Qu theo phương pháp De Beer .........23
Hình 2.5 Biểu đồ xác định tải trọng giới hạn Qu và đường cong hàm xấp xỉ theo
phương pháp Decourt ....................................................................................................23

Hình 2.6 Biểu đồ xác định tải trọng giới hạn Qu theo tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen24
Hình 2.7 Biểu đồ xác tải trọng giới hạn Qu theo tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen .......25
Hình 2.8 Biểu đồ xác định tải trọng giới hạn Qu theo phương pháp Mazurkiewicz .....26
Hình 2.9 Biểu đồ xác định tải trọng giới hạn Qu theo phương pháp Fuller & Hoy và
Butler & Hoy .................................................................................................................28
Hình 2.10 Biểu đồ xác định tải trọng giới hạn Qu theo phương pháp Vander Veen ....29
Hình 3.1 Mặt bằng bố trí hố khoan dự án Vietcombank Tower ....................................43
Hình 3.2 Mặt cắt địa chất đi qua hố khoan BH1 - BH2 - BH3 .....................................44
Hình 3.3 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc TPB2 ................................................46
Hình 3.4 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc TPB2 ......................................47
Hình 3.5 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc TPB2 ....................47
Hình 3.6 Mặt bằng bố trí hố khoan dự án Metro Star ..................................................48
Hình 3.7 Mặt cắt địa chất đi qua 3 hố khoan H01 - H03 - H02 ...................................48


Hình 3.8 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP01 .................................................50
Hình 3.9 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc TP01 ......................................51
Hình 3.10 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc TP01 ..................51
Hình 3.11 Mặt bằng bố trí hố khoan dự án Lakeside Towers .......................................52
Hình 3.12 Mặt cắt địa chất đi qua HK2 - HK3 .............................................................52
Hình 3.13 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP1 .................................................54
Hình 3.14 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc TP1 ......................................54
Hình 3.15 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc TP1 ....................55
Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP2 .................................................55
Hình 3.17 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc TP2 ......................................56
Hình 3.18 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc TP2 ....................56
Hình 3.19 Mặt cắt địa chất đi qua hố khoan HK1 - HK3 .............................................57
Hình 3.20 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc P1 ...................................................59
Hình 3.21 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc P1 ........................................59
Hình 3.22 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc P1 ......................59

Hình 3.23 Biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún cọc P2 ...................................................60
Hình 3.24 Biểu đồ quan hệ chuyển vị theo thời gian cọc P2 ........................................60
Hình 3.25 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị theo thời gian cọc P2 ......................61
Hình 3.26 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Offset Limit cọc TPB2 ...................62
Hình 3.27 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Chin-Kondner cọc TBP2 ...............63
Hình 3.28 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp De Beer cọc TPB2 .........................63
Hình 3.29 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Decourt cọc TPB2 .........................63
Hình 3.30 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen cọc TPB2 ..........64
Hình 3.31 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen cọc TPB2 ..........64
Hình 3.32 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Mazurkiewicz cọc TPB2................64
Hình 3.33 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Fuller & Hoy cọc TPB2 ................65
Hình 3.34 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Bultler & Hoy cọc TPB2 ...............66
Hình 3.35 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Vander Veen cọc TPB2 .................66
Hình 3.36 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu cọc TPB2 theo các phương pháp .....................67
Hình 3.37 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Offset Limit cọc TP01 ...................68
Hình 3.38 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Chin-Kondner cọc TP01 ...............69
Hình 3.39 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp De Beer cọc TP01 .........................69
Hình 3.40 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Decourt cọc TP01 .........................69
Hình 3.41 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen cọc TP01 ..........70
Hình 3.42 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen cọc TP01 ..........70
Hình 3.43 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Mazurkiewicz cọc TP01 ................70
Hình 3.44 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Fuller & Hoy cọc TP01 ................71
Hình 3.45 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Bultler & Hoy cọc TP01 ...............72


Hình 3.46 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Vander Veen cọc TP01 .................72
Hình 3.47 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc TP01 theo các phương pháp ..............73
Hình 3.48 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – độ lún cọc TPB2 theo các phương pháp hàm
xấp xỉ..............................................................................................................................76
Hình 3.49 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – độ lún cọc TP01 theo các phương pháp hàm

xấp xỉ..............................................................................................................................77
Hình 3.50 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc TPB2 theo các phương pháp trên cơ sở
loại bỏ cấp tải trọng cuối gây phá hoại ........................................................................79
Hình 3.51 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc TP01 theo các phương pháp trên cơ sở
loại bỏ cấp tải trọng cuối gây phá hoại ........................................................................80
Hình 3.52 Ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP01 theo phương pháp ChinKondner .........................................................................................................................81
Hình 3.53 Ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP01 theo phương pháp Decourt
.......................................................................................................................................82
Hình 3.54 Ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP01 theo tiêu chuẩn 80% Brinch
Hansen ...........................................................................................................................82
Hình 3.55 Ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc TP01 theo phương pháp Vander
Veen ...............................................................................................................................82
Hình 3.56 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – chuyển vị cọc TPB2 dựa trên kết quả thí
nghiệm nén tĩnh cọc khơng xét đến cấp tải trọng gây phá hoại ....................................83
Hình 3.57 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – chuyển vị cọc TP01 dựa trên kết quả thí
nghiệm nén tĩnh cọc khơng xét đến cấp tải trọng gây phá hoại ....................................84
Hình 3.58 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Offset Limit cọc TP1 .....................86
Hình 3.59 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Chin-Kondner cọc TP1 .................86
Hình 3.60 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp De Beer cọc TP1 ...........................87
Hình 3.61 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Decourt cọc TP1 ...........................87
Hình 3.62 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen cọc TP1 ............87
Hình 3.63 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen cọc TP1 ............88
Hình 3.64 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Mazurkiewicz cọc TP1 ..................88
Hình 3.65 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Fuller & Hoy cọc TP1 ..................89
Hình 3.66 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Bulter & Hoy cọc TP1 ..................89
Hình 3.67 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Vander Veen cọc TP1....................90
Hình 3.68 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc TP1 theo các phương pháp ................91
Hình 3.69 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc TP2 theo các phương pháp .................92
Hình 3.70 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Offset Limit cọc P1........................93
Hình 3.71 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Chin-Kondner cọc P1 ...................93

Hình 3.72 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp De Beer cọc P1 .............................94
Hình 3.73 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Decourt cọc P1 .............................94
Hình 3.74 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 80% Brinch Hansen cọc P1...............94


Hình 3.75 Biểu đồ xác định Qu theo tiêu chuẩn 90% Brinch Hansen cọc P1...............95
Hình 3.76 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Mazurkiewicz cọc P1 ....................95
Hình 3.77 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Fuller & Hoy cọc P1 .....................96
Hình 3.78 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Bulter & Hoy cọc P1 .....................96
Hình 3.79 Biểu đồ xác định Qu theo phương pháp Vander Veen cọc P1 ......................97
Hình 3.80 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc P1 theo các phương pháp ...................98
Hình 3.81 Biểu đồ tổng hợp giá trị Qu của cọc P2 theo các phương pháp ...................99
Hình 3.82 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – độ lún cọc TP1 theo các hàm xấp xỉ ...........101
Hình 3.83 Biểu đồ ngoại suy tải trọng – độ lún cọc TP2 theo các hàm xấp xỉ ...........102
Hình 3.84 Biểu đồ ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc P1 theo các hàm xấp xỉ104
Hình 3.85 Biểu đồ ngoại suy quan hệ tải trọng – độ lún cọc P2 theo các hàm xấp xỉ105
Hình 3.86 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1 cọc TBP2............106
Hình 3.87 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP2 cọc TBP2............107
Hình 3.88 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP3 cọc TBP2............107
Hình 3.89 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4 cọc TBP2............107
Hình 3.90 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP5 cọc TBP2............108
Hình 3.91 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP6 cọc TBP2............108
Hình 3.92 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2, PP3
cọc TPB2......................................................................................................................108
Hình 3.93 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5, PP6
cọc TPB2......................................................................................................................109
Hình 3.94 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1 cọc TP01 ............110
Hình 3.95 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP2 cọc TP01 ............110
Hình 3.96 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP3 cọc TP01 ............110
Hình 3.97 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4 cọc TP01 ............111

Hình 3.98 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP5 cọc TP01 ............111
Hình 3.99 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP6 cọc TP01 ............111
Hình 3.100 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 cọc TP01 ..............................................................................................................112
Hình 3.101 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 cọc TP01 ..............................................................................................................112
Hình 3.102 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 khơng xét cấp tải trọng cuối cọc TPB2 ...............................................................114
Hình 3.103 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 không xét cấp tải trọng cuối cọc TPB2 ...............................................................114
Hình 3.104 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 bỏ đi cấp tải cuối cọc TP01 .................................................................................116
Hình 3.105 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 bỏ đi cấp tải cuối cọc TP1 ...................................................................................116


Hình 3.106 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1 cọc TP1 ............118
Hình 3.107 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP2 cọc TP1 ............118
Hình 3.108 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP3 cọc TP1 ............118
Hình 3.109 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4 cọc TP1 ............119
Hình 3.110 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP5 cọc TP1 ............119
Hình 3.111 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP6 cọc TP1 ............119
Hình 3.112 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 cọc TP1 ................................................................................................................120
Hình 3.113 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 cọc TP1 ................................................................................................................121
Hình 3.114 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 cọc TP2 ................................................................................................................122
Hình 3.115 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 cọc TP2 ................................................................................................................123

Hình 3.116 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1 cọc P1 ..............124
Hình 3.117 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP2 cọc P1 ..............124
Hình 3.118 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP3 cọc P1 ..............124
Hình 3.119 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4 cọc P1 ..............125
Hình 3.120 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP5 cọc P1 ..............125
Hình 3.121 Biểu đồ ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP6 cọc P1 ..............125
Hình 3.122 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 cọc P1 ..................................................................................................................126
Hình 3.123 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 cọc P1 ..................................................................................................................127
Hình 3.124 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP1, PP2,
PP3 cọc P2 ..................................................................................................................128
Hình 3.125 Biểu đồ tổng hợp ngoại suy đường cong quan hệ Q - S theo PP4, PP5,
PP6 cọc P2 ..................................................................................................................129


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thời gian theo dõi chuyển vị và ghi chép số liệu .............................................7
Bảng 1.2 Giá trị sức chịu tải giới hạn ứng với chuyển vị giới hạn theo các đề nghị
khác nhau .......................................................................................................................16
Bảng 2.1 Một số dạng đường cong thường gặp ............................................................30
Bảng 3.1 Thông tin cọc thí nghiệm TPB2......................................................................46
Bảng 3.2 Thơng tin cọc thí nghiệm TP01 ......................................................................50
Bảng 3. 3 Thơng tin cọc thí nghiệm TP1 .......................................................................54
Bảng 3.4 Thơng tin cọc thí nghiệm TP2 ........................................................................55
Bảng 3.5 Thơng tin cọc thí nghiệm P1 ..........................................................................58
Bảng 3.6 Thơng tin cọc thí nghiệm P2 ..........................................................................60
Bảng 3.7 Xác định sức chịu tải giới hạn theo phương pháp Mazurkiewicz thông qua
phương pháp bình phương cực tiểu...............................................................................65
Bảng 3.8 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TPB2 theo các phương pháp

.......................................................................................................................................66
Bảng 3.9 Xác định sức chịu tải giới hạn theo phương pháp Mazurkiewicz thơng qua
phương pháp bình phương cực tiểu...............................................................................71
Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TP01 theo các phương pháp
.......................................................................................................................................72
Bảng 3.11 Chuyển vị ngoại suy từ các phương pháp hàm xấp xỉ ứng với cấp tải trọng
gây phá hoại của cọc TPB2 ...........................................................................................75
Bảng 3.12 Chuyển vị ngoại suy từ các phương pháp hàm xấp xỉ ứng với cấp tải trọng
gây phá hoại của cọc TP01 ...........................................................................................77
Bảng 3.13 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TPB2 theo các phương pháp
trên cơ sở loại bỏ cấp tải trọng cuối gây phá hoại .......................................................78
Bảng 3.14 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TP01 theo các phương pháp
trên cơ sở loại bỏ cấp tải trọng cuối gây phá hoại .......................................................79
Bảng 3.15 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc TPB2 tương
ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc không xét cấp
tải trọng gây phá hoại ...................................................................................................83
Bảng 3.16 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc TP01 tương
ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc không xét cấp
tải trọng gây phá hoại ...................................................................................................84
Bảng 3.17 Xác định sức chịu tải giới hạn cọc TP1 theo phương pháp Mazurkiewicz
thơng qua phương pháp bình phương cực tiểu .............................................................88
Bảng 3.18 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TP1 theo các phương pháp 90
Bảng 3.19 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc TP2 theo các phương pháp 91
Bảng 3.20 Xác định sức chịu tải giới hạn cọc P1 theo phương pháp Mazurkiewicz
thơng qua phương pháp bình phương cực tiểu .............................................................95
Bảng 3.21 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc P1 theo các phương pháp ..97
Bảng 3.22 Tổng hợp kết quả phân tích giá trị Qu của cọc P2 theo các phương pháp ..99


Bảng 3.23 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc TP1 tương

ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc .................100
Bảng 3.24 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc TP2 tương
ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc .................102
Bảng 3.25 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc P1 tương
ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc .................103
Bảng 3.26 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn cọc P2 tương
ứng với độ lún giới hạn 10%D, dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc .................105
Bảng 3.27 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc TPB2
theo các hàm tốn học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc không xét cấp tải cuối
.....................................................................................................................................113
Bảng 3.28 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc TP01
theo các hàm toán học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc khơng xét cấp tải cuối
.....................................................................................................................................115
Bảng 3.29 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc TP1
theo các hàm số tốn học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc ..........................120
Bảng 3.30 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc TP2
theo các hàm số toán học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc ..........................122
Bảng 3.31 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc P1 theo
các hàm số toán học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc ..................................126
Bảng 3.32 Tổng hợp kết quả phân tích ngoại suy sức chịu tải giới hạn của cọc P2 theo
các hàm số toán học dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc ..................................128
Bảng 3.33 So sánh sức chịu tải giới hạn của cọc chênh lệch so với thực tế (trường hợp
cọc phá hoại) và dự tính thiết kế (trường hợp cọc chưa phá hoại) xác định trực tiếp
theo các phương pháp đã có ........................................................................................130
Bảng 3.34 So sánh sức chịu tải giới hạn theo các phương pháp ngoại suy chênh lệch
so với thực tế (trường hợp cọc phá hoại) và dự tính thiết kế (trường hợp cọc chưa xảy
ra phá hoại) .................................................................................................................131
Bảng 3.35 So sánh sức chịu tải giới hạn ngoại suy theo các phương pháp hàm số toán
học chênh lệch so với thực tế (trường hợp cọc phá hoại) và dự tính thiết kế (trường
hợp cọc chưa xảy ra phá hoại) ....................................................................................133

1

MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Thí nghiệm nén tĩnh cọc xác định sức chịu tải của cọc thông qua biểu đồ quan
hệ tải trọng – độ lún đầu cọc. Từ kết quả thí nghiệm, có thể phân tích đánh giá giá trị
tải trọng giới hạn của cọc trực tiếp hay gián tiếp bằng các phương pháp đồ thị. Trong
nhiều trường hợp khi kết quả thí nghiệm khơng cho phép xác định giá trị tải trọng giới
hạn thì các phương pháp đồ thị là lựa chọn được ưu tiên
Đề tài được lựa chọn nhằm phân tích sâu sắc hơn các phương pháp hàm số xấp
xỉ đã có để có thể rút ra các nhận xét xác thực hơn về đặc điểm của phương pháp. Điều
này có thể thực hiện do các cơng cụ tính tốn và phân tích hiện nay đầy đủ hơn. Do đó
kết quả nghiên cứu phân tích giúp các kỹ sư có nhận xét chính xác hơn về khả năng
chịu tải của cọc nên đề tài có ý nghĩa sử dụng và thực tiễn. Ngoài ra, luận văn chủ yếu
phân tích xây dựng một số hàm xấp xỉ phục vụ phân tích quan hệ Q – S và ngoại suy
quan hệ này. Kết quả nghiên cứu giúp bổ sung các phương pháp đánh giá khả năng
chịu tải của cọc, đặc biệt trong trường hợp thí nghiệm với tải trọng chưa đạt phá hoại.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu đánh giá sức chịu tải của cọc thơng qua kết quả của thí nghiệm
nén tĩnh cọc phá hoại và không phá hoại, bằng cách kết hợp các phương pháp bán thực
nghiệm được sử dụng phố biến trên thế giới.
Ngoại suy đường cong quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc theo các phương
pháp hàm số xấp xỉ, qua đó làm sáng tỏ mức độ tin cậy của các phương pháp.
Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Luận văn có thể là tài liệu tham khảo để đánh giá sức chịu tải giới hạn của cọc
dựa vào ngoại suy biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún thơng qua thí nghiệm nén tĩnh
cọc.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập các dữ liệu các kết quả nén tĩnh cọc tại một số cơng trình cụ thể.


2

Phương pháp nghiên cứu sử dụng thống kê toán học để xây dựng các hàm xấp
xỉ.
Áp dụng các phương pháp hàm số xấp xỉ để dự đoán khả năng chịu tải của cọc
và phân tích, so sánh các kết quả.
PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Việc nghiên cứu, phân tích từ số liệu thí nghiệm cọc nén tĩnh áp dụng điều
kiện địa chất tại một số cơng trình thuộc khu vực TPHCM.
Chưa đề cập đến việc đánh giá, đưa ra phương pháp cụ thể đánh giá khả năng
chịu tải của cọc theo hàm số hay theo tiêu chí kỹ thuật.


3

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI CỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI GIỚI HẠN CỦA CỌC TỪ THÍ NGHIỆM NÉN
TĨNH THEO TCVN
CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI

1.1

CỦA CỌC
1.1.1

Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh
Thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục

cọc sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền. Tải trọng tác dụng
lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thủy lực với hệ phản lực và giàn chất tải, hệ cọc
neo hoặc kết hợp dàn chất tải và hệ cọc neo tùy tình hình địa chất khu vực. Các số liệu
về tải trọng, chuyển vị và biến dạng có được trong q trình thí nghiệm là cơ sở để
phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của cọc trong đất
nền.
1.1.1.1 Thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thí nghiệm bao gồm hệ gia tải phản lực và hệ đo đạc quan trắc.
Hệ gia tải gồm kích, bơm và hệ thống thủy lực phải bảo đảm khơng bị rị rỉ,
hoạt động an tồn dưới áp lực khơng nhỏ hơn 150% áp lực làm việc.
Hệ đo đạc quan trắc bao gồm thiết bị, dụng cụ đo tải trọng tác dụng lên đầu
cọc, đo chuyển vị của cọc, máy thủy chuẩn, dầm chuẩn và dụng cụ kẹp đầu cọc.
Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được đo bằng đồng hồ đo áp lực lắp sẵn trong
hệ thống thủy lực. Đồng hồ áp lực nên được hiệu chỉnh đồng bộ cùng với kích và hệ
thống thủy lực với độ chính xác đến 5%.
Chuyển vị đầu cọc được đo bằng 2 đến 4 chuyển vị kế có độ chính xác đến
0,01 mm.
Máy thủy chuẩn dùng để đo kiểm tra dịch chuyển, chuyển vị của gối kê, dàn
chất tải, hệ thống neo, dầm chuẩn gá lắp chuyển vị kế, độ vồng của dầm chính và
chuyển vị đầu cọc.
Các bộ phận dùng để gá lắp thiết bị đo chuyển vị gồm dầm chuẩn bằng gỗ
hoặc bằng thép và dụng cụ kẹp đầu cọc bằng thép bản phải đảm bảo ít bị biến dạng do
thời tiết.


4

Hệ phản lực được thiết kế để chịu được phản lực khơng nhỏ hơn 120% tải
trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến. Tùy thuộc điều kiện thí nghiệm, có thể chọn
một trong ba dạng kết cấu sau đây để làm bệ phản lực: dầm chính kết hợp với dàn chất
tải, dầm chính kết hợp với hệ dầm chịu lực liên kết với hệ cọc neo, hoặc phối hợp cả 2
dạng trên.

Hình 1.1 Trường hợp sử dụng cọc neo làm hệ phản lực

Hình 1.2 Trường hợp sử dụng dàn chất tải và đối trọng làm hệ phản lực


5

Hình 1.3 Trường hợp sử dụng dàn chất tải và đối trọng kết hợp cọc neo làm hệ phản
lực
1.1.1.2 Chuẩn bị thí nghiệm
Thời gian nghỉ từ khi kết thúc thi cơng cọc đến khi thực hiện thí nghiệm được
quy định tối thiểu 21 ngày đối với cọc nhồi và 7 ngày đối với cọc đóng hoặc ép.
Đầu cọc thí nghiệm có thể được cắt bớt hoặc nối thêm nhưng phải đảm bảo độ
phẳng, vng góc với trục cọc và khoảng cách từ đầu cọc đến dầm chính đủ để lắp đặt
kích, thiết bị đo
Kích phải đặt trực tiếp trên tấm đệm đầu cọc, chính tâm so với tim cọc. Khi
dùng nhiều kích thì phải bố trí các kích sao cho tải trọng được truyền dọc trục, chính
tâm lên đầu cọc.
Hệ phản lực phải lắp đặt theo nguyên tắc cân bằng, đối xứng qua trục dọc, bảo
đảm truyền tải trọng dọc trục, chính tâm lên đầu cọc. Khi lắp dựng xong, đầu cọc
khơng bị nén trước khi thí nghiệm.
Dụng cụ kẹp đầu cọc được bắt chặt vào thân cọc, cách đầu cọc khoảng 0,5 lần
đường kính hoặc chiều rộng của tiết diện cọc.
Các dầm chuẩn được đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, các trụ đỡ dầm

chuẩn được chơn chặt xuống đất. Chuyển vị kế được lắp đối xứng hai bên đầu cọc và
được gắn ổn định lên các dầm chuẩn.
Khoảng cách lắp dựng các thiết bị được quy định như sau:


6

o Từ tâm cọc thí nghiệm đến tâm cọc neo hoặc neo đất: ≥ 3D nhưng trong mọi
trường hợp không nhỏ hơn 2 m. (D – đường kính cọc).
o Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của các gối kê: ≥ 3D nhưng trong mọi
trường hợp không nhỏ hơn 1,5 m.
o Từ cọc thí nghiệm đến các gối đỡ dầm chuẩn: ≥ 1,5 m.
o Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm, neo và gối kê dàn chất tải: ≥ 5D nhưng
trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2,5 m.
1.1.1.3 Quy trình gia tải
Trước khi thí nghiệm chính thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt
động của thiết bị thí nghiệm và tạo tiếp xúc tốt giữa thiết bị và đầu cọc. Gia tải trước
được tiến hành bằng cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế sau đó
giảm tải về 0, theo dõi hoạt động của thiết bị thí nghiệm. Thời gian gia tải và thời gian
giữ tải ở cấp 0 khoảng 10 phút.
Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính
bằng phần trăm (%) của tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng hoặc giảm khi
chuyển vị hoặc độ phục hồi đầu cọc đạt ổn định quy ước hoặc đủ thời gian quy định.
Tải trọng thí nghiệm lớn nhất do thiết kế quy định, thường được lấy bằng
250% đến 300% tải trọng thiết kế đối với cọc thăm dò và bằng 150% đến 200% tải
trọng thiết kế đối với cọc thí nghiệm kiểm tra.
Quy trình gia tải tiêu chuẩn được thực hiện như sau:
o Gia tải từng cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến, mỗi cấp gia tải
không lớn hơn 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc
chuyển vị đầu cọc đạt ổn định (không quá 0,25 mm/giờ đối với cọc chống vào

đất hòn lớn, đất cát, đất sét từ dẻo đến cứng; không quá 0,1 mm/giờ đối với
cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến dẻo chảy) nhưng không quá 2 giờ.
o Sau khi kết thúc gia tải, nếu cọc không bị phá hoại thì tiến hành giảm tải về 0,
mỗi cấp giảm tải bằng hai lần cấp gia tải và thời gian giữ tải mỗi cấp là 30
phút, riêng cấp tải 0 có thể lâu hơn nhưng khơng q 6 giờ.
Các giá trị thời gian, tải trọng và chuyển vị đầu cọc cần phải đo đạc và ghi
chép ngay sau khi tăng hoặc giảm tải và theo khoảng thời gian như quy định ở Bảng
1.1.


7

Bảng 1.1 Thời gian theo dõi chuyển vị và ghi chép số liệu
Cấp tải trọng

Thời gian theo dõi và đọc số liệu
Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu;
Không quá 15 phút cho một lần 30 phút sau đó;

Cấp gia tải

Khơng q 1 giờ một lần cho 10 giờ tiếp theo;
Không quá 2 giờ một lần cho các giờ tiếp theo.

Cấp gia tải lại và cấp
giảm tải

Không quá 10 phút một lần cho 30 phút đầu;
Không quá 15 phút một lần cho 30 phút sau đó;
Khơng q 1 giờ một lần cho các giờ tiếp theo.

Theo dõi và xử lý một số trường hợp có thể xảy ra trong quá trình gia tải:
o Trị số cấp gia tải có thể được gia tăng ở các cấp đầu nếu xét thấy cọc chuyển
vị không đáng kể hoặc được giảm khi gia tải gần đến tải trọng phá hoại để xác
định chính xác tải trọng phá hoại.
o Trường hợp cọc có dấu hiệu bị phá hoại dưới cấp tải trọng lớn nhất theo dự
kiến thì có thể giảm về cấp tải trọng trước đó và giữ tải như quy định.
o Trường hợp ở cấp tải trọng lớn nhất theo dự kiến mà cọc chưa bị phá hoại, nếu
thiết kế yêu cầu xác định tải trọng phá hoại và điều kiện gia tải cho phép thì có
thể tiếp tục gia tải, mỗi cấp tải nên lấy bằng 10% tải trọng thiết kế và thời gian
gia tải giữa các cấp là 5 phút để xác định tải trọng phá hoại.
Tiến hành vẽ biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị và chuyển vị – thời gian
của từng cấp tải để theo dõi diễn biến q trình thí nghiệm.

Hình 1.4 Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị


8

Hình 1.5 Biểu đồ quan hệ chuyển vị – thời gian
1.1.2

Phương pháp thí nghiệm Osterberg
Thí nghiệm hộp tải trọng Osterberg thường được sử dụng để kiểm tra sức chịu tải

của cọc căn cứ theo kết quả thiết kế ban đầu thông qua các giá trị kết quả về cường độ,
biến dạng, quan hệ giữa tải trọng - chuyển vị (gồm chuyển vị lên và chuyển vị xuống)
thu được sau quá trình thí nghiệm.

Hình 1.6 Mơ hình thí nghiệm theo phương pháp Osterberg

9

Hình 1.7 Loại một O-cell

Hình 1.8 Loại nhiều O-cell

Hộp tải trọng Osterberg hay cịn gọi là hộp O-Cell có cấu tạo như một kích
thủy lực. Hộp được lắp đặt đồng thời với lồng thép ở đáy hay ở thân cọc cùng hệ thống
các ống dẫn thủy lực và các thanh đo trước khi đổ bêtông. Sau khi bêtông cọc đạt
cường độ thiết kế, tiến hành gia tải thí nghiệm bằng cách bơm chất lỏng để tạo áp lực.
Kích tạo ra hai áp lực: lực đẩy thân cọc hướng lên và lực ép xuống tại mũi cọc. Trọng
lượng thân cọc và thành phần ma sát bên giữa cọc và đất nền đóng vai trị đối trọng
cho thí nghiệm. Thí nghiệm kết thúc khi sức kháng ma sát bên đạt đến giới hạn hoặc
sức kháng mũi giới hạn. Từ kết quả đo chuyển vị và lực, vẽ các biểu đồ quan hệ giữa
lực tác dụng và chuyển vị mũi và thân cọc, phân tích các biểu đồ để xác định sức chịu
tải của cọc.
Kết quả thí nghiệm có thể tách riêng các thành phần sức kháng bên và sức kháng
mũi giúp xác định được sự ảnh hưởng của công nghệ thi công cọc đến sức chịu tải của
cọc, dự báo và đánh giá sự xáo động ở đáy cọc. Năng lượng cho thí nghiệm được chơn
sâu và khơng có đối trọng từ bên ngồi nên thí nghiệm an tồn và khơng u cầu về
mặt bằng. Thí nghiệm cho phép nghiên cứu tương đối chính xác ứng xử của cọc và đất
nền, đặc biệt với khả năng chịu kéo của cọc thông qua việc bố trí số lượng và vị trí các
hộp Osterberg. Q trình thí nghiệm đơn giản, nhanh chóng. Số liệu thí nghiệm được
ghi nhận tự động thuận lợi cho việc xem xét và phân tích kết quả. Có thể thực hiện ở
những điều kiện khó khăn về địa hình, mặt bằng. Thí nghiệm có thể thực hiện với cọc
mở rộng đáy, cọc xiên, cọc có đỉnh dưới mặt đất tự nhiên. So với thí nghiệm nén tĩnh,
ứng suất gây ra trong cọc thí nghiệm chỉ bằng 50%, đồng thời thí nghiệm có thể thực
hiện với những tải trọng lớn mà thí nghiệm nén tĩnh khơng thể thực hiện.

10

Hình 1.9 a) Biểu đồ phân bố tải trọng theo độ sâu bố trí của O-cell, b) Biểu đồ tải
trọng – chuyển vị đo được từ thí nghiệm

Hình 1.10 Biểu đồ kết quả thí nghiệm
Yêu cầu phải lắp đặt hộp tải trọng Osterberg trước khi đổ bê tông cọc và
không thu hồi lại được hộp tải trọng Osterberg sau khi thí nghiệm. Nguyên lý của thí
nghiệm là cân bằng các thành phần của sức chịu tải, khi đạt tới tải trọng tới hạn của
một trong hai thành phần sức chịu tải của cọc phải dừng thí nghiệm. Vì vậy cần phân
tích, dự kiến các thành phần sức kháng để xác định vị trí bố trí hộp tải trọng hoặc bố trí
nhiều hộp tải trọng. Kết quả thí nghiệm được phân tích dựa trên một số giả thiết gần
đúng, nên kết quả thí nghiệm cần kiểm chứng và chỉ phù hợp với cọc khoan nhồi.