Đánh giá sức chịu tải của đất nền dưới móng nông theo thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm bàn nén hiện trường trên địa bàn tỉnh an giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---- O0O ----

NGUYỄN THÀNH QUÍ

ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN
DƯỚI MĨNG NƠNG THEO THÍ NGHIỆM TRONG PHÕNG
VÀ THÍ NGHIỆM BÀN NÉN HIỆN TRƯỜNG
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH AN GIANG

Chuyên nghành : ĐIẠ KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành

: 60.58.61

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, 06/2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS . NGUYỄN MINH TÂM

Cán bộ chấm nhận xét 1: ....

Cán bộ chấm nhận xét 2: ....

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …..tháng …… năm 2014


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

-----------------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

------------------------Tp.Hồ Chí Minh, ngày
tháng

năm 2014

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : NGUYỄN THÀNH QUÍ

Phái

Ngày, tháng, năm sinh : 27/03/1988

Nơi sinh : An Giang.

Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MSHV

: Nam
: 12860429

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Đánh giá sức chịu tải đất nền dưới móng nơng theo thí nghiệm trong phịng và thí
nghiệm bàn nén hiện trường trên địa bàn tỉnh An Giang.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. NHIỆM VỤ:
Phân tích so sánh các phương pháp tính tốn sức chịu tải đất nền. Các phương
pháp tính tốn giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn với sự hổ trợ của phần mềm
Plaxis theo các thông số từ thí nghiệm đất trong phịng. Kết quả xác định sức chịu tải của
đất nền tính tốn từ các phương pháp này được so sánh với nhau và với kết quả thí
nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường để tìm ra phương pháp có độ tin cậy cao nhất.
2. NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về vấn đề.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết các phương pháp tính tốn.
Chương 3: Phân tích và so sánh các phương pháp tính sức chịu tải đất nền trên
địa bàn tỉnh An Giang.
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ngày 10 tháng 02 năm 2014
II. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày tháng
năm 2014
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN MINH TÂM
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS. NGUYỄN MINH TÂM

PGS.TS. VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chun Nghành thơng qua.
Ngày
tháng
năm 2014
PHỊNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


-1-

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn đến tất cả q thầy cơ Bộ mơn Địa cơ nền móng Khoa Kỹ thuật xây dựng-Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã
hướng dẫn, truyền đạt và chia sẽ những kiến thức, kinh nghiệm sâu rộng trong quá
trình giảng dạy và đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi tham gia học tập, nghiên cứu
và hồn thành chương trình Cao học.
Tơi bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Minh Tâm,Thầy đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi rất nhiều trong suốt q trình thực hiện Luận văn, giúp
tơi có những kiến thức hữu ích, làm nền tảng cho việc học tập và công tác sau này.
Xin chân thành cảm ơn đến các đồng nghiệp, lãnh đạo cơ quan nơi tôi công
tác đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi hồn thành chương trình Cao học. Tơi
cũng xin cảm ơn đến các anh em bạn thân thiết đã quan tâm chia sẽ động viên tơi
hồn thành khóa học này. Cảm ơn tất cả các bạn lớp Cao học Địa kỹ thuật xây dựng
2012, những người đã có những đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn.
Sau cùng, tơi xin cảm ơn đến gia đình, nguồn động lực, quan tâm giúp đỡ, động
viên tơi trong suốt q trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện Luận văn.
Học viên

Nguyễn Thành Quí


-2-

TÓM TẮT
Tên đề tài:
“Đánh giá sức chịu tải đất nền dưới móng nơng theo thí nghiệm trong
phịng và thí nghiệm bàn nén hiện trường trên địa bàn tỉnh An Giang”.
Nội dung luận văn này tập trung vào việc phân tích so sánh các phương pháp tính
tốn sức chịu tải đất nền. Các phương pháp tính tốn giải tích và phương pháp phần tử
hữu hạn với sự hổ trợ của phần mềm Plaxis được sử dụng để nghiên cứu phân tích tính
tốn sức chịu tải của đất nền theo các thơng số từ thí nghiệm đất trong phịng. Kết quả
xác định sức chịu tải của đất nền tính tốn từ các phương pháp này được so sánh với
nhau và với kết quả thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường để rút ra các kết luận.
Nội dung nghiên cứu cho thấy rằng kết quả tính tốn từ phương pháp phần tử hữu
hạn theo mơ hình Mohr - Coulomb có độ tin cậy cao nhất gần đúng với thí nghiệm bàn
nén hiện trường (Sai lệch -3%). Kết quả tính tốn sức chịu tải đất nền theo các phương
pháp chênh lệch với kết quả bàn nén hiện trường từ - 68% đến 280%.


-3-

ABSTRACT

Thesis title:
“Evaluate the bearing capacity of the soil below shalllow footing allow
laboratory experiments and Plate Load Test in-situ in An Giang Distric”.
The content of paper concentrates on comparison research of the bearing capacity
of the soil below shalllow footing determined from different methods. Analytical

methods and finite element method (FEM) supported by Plaxis software were used to
obtain the purpose of this research. Also, the bearing capacity of the soil determined
from these methods was compared each other and with result of Plate Load Test in-situ
which is considered as an accuracy menthod to give conclusions of this research. It can
be seen that from this research, the bearing capacity of the soil determined from FEM
was an accuracy menthod as compared with other methods. The methods are different
from -16 percent to 280% percent respectively.


1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................. Error! Bookmark not defined.
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................... Error! Bookmark not defined.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.......................... Error! Bookmark not defined.
3. Phương pháp nghiên cứu ................................... Error! Bookmark not defined.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ... Error! Bookmark not defined.
5. Phạm vi và giới hạn của đề tài........................... Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..... Error! Bookmark
not defined.
1.1 Khái niệm chung về móng nơng ......................... Error! Bookmark not defined.
1.2 Nền tự nhiên dưới móng nơng ............................ Error! Bookmark not defined.
1.3 Tải trọng của móng nơng tác dụng lên nền tự nhiên ......... Error! Bookmark not
defined.
1.4 Tổng quan về sức chịu tải đất nền ....................... Error! Bookmark not defined.
1.5 Tổng quan về các lý thuyết và phương pháp xác định sức chịu tải ............ Error!
Bookmark not defined.
1.5.1 Lý thuyết biến dạng tuyến tính ..................... Error! Bookmark not defined.
1.5.2 Lý thuyết cân bằng giới hạn ......................... Error! Bookmark not defined.
1.5.3 Lý thuyết đàn - dẻo dùng cho khối đất ......... Error! Bookmark not defined.

1.5.4 Các phương pháp dùng mặt trượt giả định .. Error! Bookmark not defined.
1.5.5 Phương pháp phân tích giới hạn .................. Error! Bookmark not defined.
1.5.6 Phương pháp xác định ứng suất theo điều kiện ứng suất tiếp lớn nhất đạt
giá trị nhỏ nhất trong nền đất ................................. Error! Bookmark not defined.
1.6 Những vấn đề tồn tại về phương pháp sức chịu tải đất nền ..... Error! Bookmark
not defined.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Thí nghiệm trong phịng xác định các thơng số xác định sức chịu tải ........ Error!
Bookmark not defined.


2

2.1.1 Thí nghiệm cắt trực tiếp xác định góc ma sát, lực dính. ... Error! Bookmark
not defined.
2.1.2 Thí nghiệm nén đơn xác định modul biến dạng. ........ Error! Bookmark not
defined.
2.2 Các phương pháp xác định sức chịu tải của đất nền ......... Error! Bookmark not
defined.
2.2.1 Xác định sức chịu tải đất nền theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT . Error!
Bookmark not defined.
2.2.2 Sức chịu tải của đất nền theo kết quả thí nghiệm bàn nén tĩnh ............ Error!
Bookmark not defined.
2.3 Các phương pháp giải tích xác định sức chịu tải đất nền.. Error! Bookmark not
defined.
2.3.1 Phương pháp tính dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo Error!
Bookmark not defined.
2.3.2 Phương pháp tính dựa trên giả thuyết cân bằng giới hạn điểm ............ Error!
Bookmark not defined.
2.3.3 Phương pháp tính sức chịu tải dựa trên giả thuyết mặt trượt phẳng .... Error!

Bookmark not defined.
2.3.4 Tính sức chịu tải móng nơng theo tiêu chuẩn EuroCode 7 Error! Bookmark
not defined.
2.5 Tính sức chịu tải của đất nền theo phương pháp số .......... Error! Bookmark not
defined.
2.5.1 Phần mềm phần tử hữu hạn (PTHH) ............ Error! Bookmark not defined.
2.5.2 Mơ hình đất nền Mohr-Coulomb.................. Error! Bookmark not defined.
2.5.3 Phương pháp xác định sức chịu tải đất nền bằng phần mềm Plaxis .... Error!
Bookmark not defined.
2.5.4 Phương pháp xác định sức chịu tải bằng phần mềm Plaxis ................. Error!
Bookmark not defined.


3

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT NỀN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH AN GIANG .... Error!
Bookmark not defined.
3.1 Đặc điểm địa chất khu vực tỉnh An Giang .......... Error! Bookmark not defined.
3.2 Ứng dụng các phương pháp tính sức chịu tải của đất nền trên địa bàn ...... Error!
Bookmark not defined.
3.2.1 Cơng trình: Khối 5 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ, H.Tri Tơn ...... Error!
Bookmark not defined.
3.2.2 Cơng trình: Khối 10 phịng học-Trường THPT Cơ Tơ , H.Tri Tơn ..... Error!
Bookmark not defined.
3.2.3 Cơng trình: Trường tiểu học “B” Cơ Tơ, H.Tri Tơn .. Error! Bookmark not
defined.
3.2.4 Cơng trình: Trường tiểu học A Ơ Lâm, H.Tri Tơn .... Error! Bookmark not
defined.
3.2.5 Cơng trình: Trường tiểu học A Núi Sam,TP.Châu Đốc .... Error! Bookmark

not defined.
3.2.6 Nhận xét và phân tích tổng quát ................... Error! Bookmark not defined.
3.3 Phân tích và đánh giá các phương pháp tính theo cơng trình .. Error! Bookmark
not defined.
3.4 Phân tích và so sánh sức chịu tải theo từng loại đất.......... Error! Bookmark not
defined.
3.4.1 Đất nền loại sét pha, nửa cứng ..................... Error! Bookmark not defined.
3.4.2 Đất nền loại Cát pha, chặt vừa ..................... Error! Bookmark not defined.
3.4.3 Kết luận tổng quát ........................................ Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................ Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN .............................................................. Error! Bookmark not defined.
KIẾN NGHỊ ............................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................... Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1

Quan hệ giữa biến dang và áp lực. ......... Error! Bookmark not defined.

Hình 1.2

Những mặt trượt. .................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 1.4

Sơ đồ ứng suất tại một điểm ................... Error! Bookmark not defined.

Hình 1.5

Biểu đồ ứng suất cắt. .............................. Error! Bookmark not defined.

Hình 1.6

Sơ đồ ứng suất tác dụng trong bài toán phẳng...... Error! Bookmark not

defined.
Hình 1.7

Sơ đồ ứng suất trong trường hợp khơng gian đối xứng trục. ......... Error!

Bookmark not defined.
Hình 2.1

Biểu đồ xác định thống số chống cắt ...... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.2

Sơ đồ nén một trục nở hơng.................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.3

Quan hệ ứng suất và biến dạng của mẫu đất ........ Error! Bookmark not

defined.
Hình 2.4

Mũi xuyên SPT ....................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.5

Thao tác thí nghiệm SPT ........................ Error! Bookmark not defined.

Hình 2.6

Sơ đồ thí nghiệm SPT ............................. Error! Bookmark not defined.

Hình 2.7

Tốn đồ xác định sức chịu tải của móng nơng và xác định hệ số N ; N q

trong cơng thức tính sức chịu tải trên nền cát ........... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.8

Sơ đồ bố trí thí nghiệm bàn nén tải trọng tĩnh ...... Error! Bookmark not

defined.
Hình 2.9

Các loại biểu đồ thí nghiệm bàn nén tải trọng tĩnhError! Bookmark not

defined.
Hình 2.10 Họ mặt trượt trong nền cân bằng giới hạn ............ Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.11 Dạng mặt trượt dưới móng của Sokolovski .......... Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.12 Dạng mặt trượt của Bérézansev .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.13 Biểu đồ xác định Ak ............................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.14 Giả thuyết mặt trượt của Terzaghi .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.15 Lực tác động lên mặt trượt bd của Terzaghi ......... Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.16 Biểu đồ các hệ số sức chịu tải Nc; Nq và N của Terzaghi ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.17 Biểu đồ các hệ số sức chịu tải N’c; N’q và N’ của Terzaghi ........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.18 Dạng mặt trượt trong cơng thức của Meyerhof .... Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.19 Dạng mặt trượt phẳng dưới đáy móng .... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.20 Dạng đường bao chống cắt Mohr và Mohr-Coulomb . Error! Bookmark
not defined.
Hình 2.21 Mơ hình phân tích tính toán sức chịu tải đất nền bằng Plaxis 2D .. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.22 Biểu đồ quan hệ độ lún và tải trọng ...... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1

Sơ đồ kiến tạo đồng bằng sông Cửu Long ........... Error! Bookmark not

defined.
Hình 3.2

Biểu đồ sức chịu tải giữa các phương pháp tính

Cơng trình: Khối 5 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ, huyện Tri Tơn. ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.3

Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén

Cơng trình: Khối 5 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ, huyện Tri Tơn. ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.4

Biểu đồ sức chịu tải giữa các phương pháp tính

Cơng trình: Khối 10 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ huyện Tri Tơn. .......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.5

Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén

Cơng trình: Khối 10 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ huyện Tri Tơn. .......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.6

Biểu đồ sức chịu tải giữa các phương pháp tính


Cơng trình: Trường tiểu học “B” Cơ Tơ, huyện Tri Tơn ........ Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.7

Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén

Cơng trình: Trường tiểu học “B” Cô Tô, huyện Tri Tôn ........ Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.8

Biểu đồ sức chịu tải giữa các phương pháp tính

Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tơn ....... Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.9

Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén

Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tơn ....... Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.10 Biểu đồ sức chịu tải giữa các phương pháp tính
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tơn ....... Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.11 Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tơn ....... Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.12 Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén
Đối với đất nền loại sét pha, trạng thái nửa cứng ..... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13 Biểu đồ chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén
Đối với đất nền loại Cát pha, trạng thái chặt vừa...... Error! Bookmark not defined.


1

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1

Các hệ số sức chịu tải A, B, D phụ thuộc góc ma sát trong  ....... Error!

Bookmark not defined.
Bảng 2.2

Bảng lựa chọn thông điều kiện làm việc giữa nền và cơng trình ... Error!

Bookmark not defined.
Bảng 2.3

Bảng xác định pT .................................... Error! Bookmark not defined.

Bảng 2.4

Bảng xác định p*T .................................. Error! Bookmark not defined.

Bảng 2.5

Bảng giá trị Ao , Bo , Co - hệ số sức chịu tải ........ Error! Bookmark not

defined.
Bảng 2.6

Bảng giá trị Ak , Bk , Ck - hệ số sức chịu tải dưới móng trịn ........ Error!

Bookmark not defined.
Bảng 2.7

Bảng giá trị hệ số A ................................ Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.1

Cấu tạo địa chất các khu vực chính thực hiện nghiên cứu ............. Error!

Bookmark not defined.
Bảng 3.2

Bảng tổng hợp kết quả sức chịu tải tính theo các phương pháp ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Khối 5 phịng học - Trường THPT Cô Tô, huyện Tri Tôn ............ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.3

Bảng chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén ..... Error!

Bookmark not defined.
cơng trình: Khối 5 phịng học-Trường THPT Cơ Tơ, H.Tri Tơn ... Error! Bookmark
not defined.
Bảng 3.4

Bảng tổng hợp kết quả sức chịu tải tính theo các phương pháp ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Khối 10 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ, huyện Tri Tôn .......... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.5

Bảng chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Khối 10 phịng học-Trường THPT Cơ Tơ, H.Tri Tôn Error! Bookmark
not defined.

2

Bảng 3.6

Bảng tổng hợp kết quả sức chịu tải tính theo các phương pháp ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “B” Cô Tô, huyện Tri Tôn ........ Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.7

Bảng chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “B” Cô Tô, huyện Tri Tôn ........ Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.8

Bảng tổng hợp kết quả sức chịu tải tính theo các phương pháp ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tơn ....... Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.9

Bảng chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén ..... Error!

Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ơ Lâm, huyện Tri Tôn ....... Error! Bookmark not

defined.
Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết quả sức chịu tải tính theo các phương pháp ..... Error!
Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Núi Sam, TP. Châu Đốc ... Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3.11 Bảng chênh lệch (%) các phương pháp so vói kết quả bàn nén ..... Error!
Bookmark not defined.
Cơng trình: Trường tiểu học “A” Ô Lâm, huyện Tri Tôn ....... Error! Bookmark not
defined.


-1-

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời điểm hiện nay, sự tiến bộ của khoa học hiện đại vượt bậc đã đưa con
người tới một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của công nghệ và khoa học. Nhu cầu xây
dựng ngày càng cao, giải pháp thiết kế và xử lý nền đất cho các cơng trình cũng phát
triển đa dạng và phong phú. Bên cạnh đó các cơng trình thường được tính tốn và
thiết kế sao cho hiệu quả nhất về mặt kinh tế, xem nhẹ về mặt giải pháp kỹ thuật làm
giảm bớt tính chính xác (đặc biệt là về việc tính tốn sức chịu tải của đất nền) nên có
nhiều cơng trình sau khi đã xây dựng xong và đưa vào sử dụng một thời gian thì xảy
ra các sự cố như: lún, nghiêng,
Trong vài chục năm qua có khá nhiều phương pháp ước lượng sức chịu tải đất
nền đất dưới móng nơng như: Phương pháp hạn chế vùng biến dạng dẻo, phương
pháp giả thuyết mặt trượt phẳng bên dưới đáy móng là mặt gảy phẳng, phương pháp
cân bằng giới hạn điểm trong phạm vi nền đất ngay sát dưới đáy móng. Các phương
pháp tính này đều dựa vào giả thuyết đất là vật liệu đàn hồi, đàn-dẻo, cứng-dẻo.Tuy
nhiên tính chất của trong thực tế lại vơ cùng phức tạp nên khi áp dụng các phương
pháp tính tốn sức chịu tải thì kết quả sẽ sai lệch với sức chịu tải thực của nền đất.

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế nêu trên đề tài “Đánh giá sức chịu tải đất
nền dƣới móng nơng theo thí nghiệm trong phịng và thí nghiệm bàn nén hiện
trƣờng trên địa bàn tỉnh An Giang” nhằm tìm ra một phương pháp xác định sức
chịu tải đất nền phù hợp với địa chất khu vực.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Nội dung luận văn này tập trung vào việc phân tích và so sánh các phương pháp
xác định sức chịu tải đất nền trên địa bàn tỉnh An Giang. Kết quả luận văn giúp tìm ra
phương pháp có độ tin cậy cao nhất phù hợp với địa chất trên địa bàn.
Ngồi ra khi phân tích các phương pháp tính trên thì đề tài cũng phân tích các
yếu tố bất cập và khơng thích hợp của một vài phương pháp tính toán sức chịu tải đất
nền theo điều kiện địa chất đang ứng dụng.


-2-

3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để thực hiện các mục tiêu nghiên nêu trên, tác giả lựa chọn phương pháp
nghiên cứu như sau: tính tốn theo các phương pháp giải tích và phương pháp phần tử
hữu hạn với sự hổ trợ của phần mềm Plaxis được sử dụng để phân tích tính tốn sức
chịu tải của đất nền theo các thơng số từ thí nghiệm đất trong phịng. Kết quả xác
định sức chịu tải của đất nền tính tốn từ các phương pháp này được so sánh với nhau
và với kết quả thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường để rút ra các kết luận.
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Đề tài giúp cho các nhà đầu tư, các đơn vị tư vấn có phương án thiết kế tính
tốn sức chịu tải của đất nền thích hợp nhất cho từng vùng địa chất nhất định.
Lý giải được nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến các phương pháp tính sức
chịu tải của đất nền trên từng vùng địa chất khác nhau.
Đề tài đưa ra một phương pháp đánh giá sức chịu tải của đất nền bằng mơ hình
tốn trên phần mềm Plaxis theo tiêu chuẩn Việt Nam góp phần vào cơng tác đánh
giá sức chịu tải của đất nền trên địa bàn được nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi.

5. Phạm vi và giới hạn của đề tài
Địa bàn tỉnh An Giang có nhiều khu vực địa chất khác nhau, đề tài nghiên cứu
hạn chế cho khu vực đất nền thuộc địa bàn vùng Bảy Núi. Số liệu thu thập được có
từ có từ thí nghiệm bàn nén tĩnh hiện trường, sự chính xác kết quả tính tốn cịn phụ
thuộc các yếu tố khách quan, chủ quan: con người, dụng cụ,…
Các báo cáo khảo sát địa chất cũng là một yếu tố chủ quan hạn chế để tính
theo các phương pháp khác nhau, mà trong đó yêu cầu cao nhất là các số liệu đầu
vào.


-3-

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Khái niệm chung về móng nơng
Móng nơng được định nghĩa như phần mở rộng của đáy cơng trình, tiếp nhận tải
trọng cơng trình và truyền vào đất nền sao cho nền cịn ứng xử an tồn và biến dạng
đủ bé để không làm hư hỏng kết cấu bên trên và không ảnh hưởng đến tính năng
làm việc của cơng trình.
1.2 Nền tự nhiên dƣới móng nơng
Nền tự nhiên: là nền gồm các lớp đất có kết cấu tự nhiên nằm ngay sát bên dưới
móng, chịu đựng trực tiếp tải trọng cơng trình do móng truyền xuống.Nền tự nhiên
là loại nền có khả năng chịu lực tốt, cường độ Rtc  1.0KG / cm2 , đó là các loại nền
đất sét, sét pha, cát pha trạng thái cứng, nửa cứng, dẻo cứng, cát chặt, chặt vừa.
Nền cơng trình dưới móng nơng là khu vực đất nằm ngay sát đáy móng trực tiếp
gánh đỡ móng và bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng do móng cơng trình
truyền xuống. Khi đó trong khối đất xảy ra hiện tượng xắp xếp lại các pha hình
thành đất, từ đó dẫn đến mất ổn định hoặc biến dạng quá lớn của nền.
1.3 Tải trọng của móng nơng tác dụng lên nền tự nhiên
Đối với nền đất tự nhiên chịu tác dụng tải trọng của móng nơng, thì tải trọng của
móng nơng được xem là tải trọng móng cứng, ứng suất tại mỗi điểm trong nền đất

bao gồm tải trọng cơng trình và trọng lượng bản thân của lớp đất phía trên truyền
xuống.
1.4 Tổng quan về sức chịu tải đất nền
1.4.1 Sức chịu tải giới hạn của đất nền
Sức chịu tải giới hạn của nền đất là sức chịu tải mà chỉ cần tăng thêm một một
tải trọng rất nhỏ thì trạng thái cân bằng của nền bị phá hoại và làm cho nền mất ổn
định. Khi trong khối đất tải trọng vượt quá tải trọng giới hạn thì sẽ xuất hiện mặt
trượt, đứt gẫy hoặc lún sập và độ bền giữa các hạt và nhóm hạt trong khối đất bị phá


-4-

vỡ. Trạng thái ứng suất như vậy không cho phép khi dùng đất làm nền cơng trình,
mơi trường và vật liệu xây dựng. Muốn vậy khi thiết kế cơng trình phải tính tốn
được tải trọng cho phép lớn nhất tác dụng lên khối đất mà ứng với nó thì đất nền
vẫn ở trạng thái cân bằng nghĩa là chưa bị mất ổn định hay là chưa bị phá hoại theo
độ bền của nó.
Sức chịu tải giới hạn qu của đất nền dưới móng nơng được chia thành ba thành
tố: thành tố bề mặt, thành tố độ sâu và thành tố dính kết:
qu  q  q p  qc

(1.1)

Trong đó:
Sức kháng của đất nền nằm dưới cao độ đáy móng, q .
Đất nền nằm bên trên cốt đáy móng, được xem như thành phần gia tải, q p .
Thành phần lực dính kết của đất, qc .
1.4.2 Các pha trạng thái giới hạn của đất nền
1.4.2.1 Những quá trình cơ học trong đất nền
Chúng ta sẽ nghiên cứu những quá trình cơ học xảy ra trong đất dưới tác

dụng của tải trọng cục bộ với độ lớn tăng dần ví dụ như thí nghiệm bàn nén có kích
thước nhất định và tải trọng tác dụng lên nó tăng dần. Trong trường hợp này, những
quá trình cơ học đất sẽ phức tạp hơn nhiều so với khi đất chịu nén 1 chiều trong
máy nén.Trong máy nén, mẫu đất chỉ bị nén mà khơng có khả năng nở hơng,
mẫu đất chịu tác dụng ứng suất pháp. Còn dưới tác dụng của tải trọng truyền lên
bàn nén thì nền đất khơng những chịu ứng suất pháp mà còn chịu ứng suất tiếp (ứng
suất cắt), mà những ứng suất tiếp đó khi đạt giá trị tới hạn thì sẽ gây ra hiện tượng
trượt cục bộ. Vì thế khi chịu tác dụng của tải trọng cục bộ thì biến dạng nén tắt dần
và các biến dạng cắt tăng dần mà dưới một cường độ ngoại lực nhất định sẽ dẫn đến
hiện tượng chảy dẻo, phồng trồi, lún sập…
Hình 1.1a là đường cong biến dạng của đất dưới tác dụng cục bộ tải trên
mặt đất tăng lên từng cấp một.


-5-

Nếu như cường độ tải trọng nhỏ, đất còn giới hạn tính dính thì đoạn đầu của
đường cong biến dạng gần như là đường thẳng (đoạn OA), khi độ bền cấu trúc chưa
bị phá vỡ thì đất chỉ biến dạng đàn hồi và độ lún của mặt nén sẽ bị phục hồi hoàn
toàn khi dỡ tải.
Ở cấp tải trọng tiếp theo (hoặc là ngay ở cấp tải trọng đầu tiên ) nếu độ bền
cấu trúc đã bị phá vỡ thì sẽ xuất hiện sự nén lại của đất dưới tác dụng của tải
trọng, tức là giảm thiểu hệ số rỗng của đất ở một bộ phận dưới diện chịu tải. Những
kết quả thí nghiệm trực tiếp cho thấy rằng: tồn tại một trị số nhất định của tải
trọng ứng với các quá trình cơ học diễn ra trong đất.

Hình 1.1 Quan hệ giữa biến dang và áp lực.
a. Đường cong biến dạng khi ta gia tải từng cấp một;
b. Kết thúc giai đoạn nén và chuyển sang giai đoạn cắt;
c. Đường trượt và nêm cứng khi vùng cân bằng giới hạn phát triển.

1.4.2.2 Các pha trạng thái ứng suất
Pha đầu tiên của trạng thái ứng suất được gọi là “pha nén”, trong pha này có
thể cho rằng quan hệ giữa ứng suất và biến dạng là quan hệ tuyến tính. Khi tải trọng
tăng lên thì xuất hiện vùng biến dạng dẻo ở mép móng, ở đó ứng suất ở trạng thái
căn bằng giới hạn thể hiện tại hình 1.1b. Khi tải trọng tiếp tục tăng lên thì bắt đầu
pha thứ hai của trạng thái ứng suất được gọi là “pha trượt”; quan hệ ứng suất và


-6-

biến dạng trong pha này luôn luôn là không tuyến tính. ở cuối “pha nén” và đầu
“pha trượt” ở ngay dưới mặt nén hay đáy hình thành nhân cứng hình nêm nó ép
phơi ra xung quanh và đẩy trồi lên mặt đất gọi là “pha đất trồi”. Trong pha này trạng
thái ứng suất và biến dạng có thể được xác định theo lý thuyết cân bằng giới hạn,
thể hiện trong hình 1.1c.
1.4.2.3 Các mặt trƣợt
Khi nền đất ở trạng thái cân bằng giới hạn tùy thuộc vào chiều sâu đặt
móng và độ chặt của đất mà hình thành mặt trượt ở các trạng thái khác nhau. Chúng
ta xét dạng mặt trượt của các trường hợp sau:

Hình 1.2 Những mặt trượt.
1. Mặt trượt móng nơng; 2. Mặt trượt móng trung bình; 3. Mặt trượt móng sâu.
1. Móng nơng: (khi h/b <1/2) khi tải trọng cực hạn lớn hơn sức chịu tải của
nền đất thì đất bị đẩy trồi lên trên mặt (đường 1, hình 1.2).
2. Móng đặt sâu trung bình (khi h/b = 1/2÷2) thì mặt trượt trong nền có
dạng chữ S và đất cũng bị đẩy trồi lên trên mặt (đường 2, hình 1.2).
3. Móng sâu (khi h/b= 2÷4) thì đất không bị đẩy trồi lên trên mặt, vùng giới
hạn cắt phát triển đến mặt móng làm biến dạng khối đất xung quanh móng (đường
3, hình 1.2).

-7-

4. Móng đặt rất sâu (khi h/b >4) thì vùng biến dạng khơng phát triển đến
mặt đáy móng mà xuất hiện hiện tượng lún sập của nền tức là móng bị lún đột ngột
với một đại lượng đáng kể và thường khơng cho phép trong thiết kế nền móng.

Hình 1.3 Biến dạng của đất thay đổi theo thời gian trong pha trượt.
Bây giờ chúng ta xét đến quan hệ biến dạng của đất theo thời gian trong pha
trượt.Trên bất kỳ đường cong nào (hình 1.3) biến dạng của pha trượt cũng được
chia làm 3 giai đoạn:
- Đoạn 1 (oa1; oa2; oa3 và oa4) ứng với hiện tượng từ biến không có hoặc
khơng xác định.
- Đoạn 2 (a1b1; a2b2; a3b3 và a4b4) tốc độ biến dạng là

ds
 const , có hiện
dt

tượng từ biến dạng dẻo.
- Đoạn 3 (b1c1; b2c2; b3c3 và b4c4) tốc độ biến dạng là

ds
  , đất bị chảy
dt

nhão.
Biểu đồ cũng cho thấy rằng khi ngoại lực càng lớn thì tốc độ chảy dẻo
càng nhanh. Nếu ta nối các điểm b1, b2, b3 và b4 tương ứng với thời gian xuất hiện
sự chảy dẻo nhanh thì ta được đường cong “độ bền lâu dài”. Dùng đường cong này

có thể xác định được áp lực tối thiểu mà với áp lực đó thì sự chảy dẻo của đất sẽ
giảm dần và tắt dần (sau khi độ bền cấu tạo của đất được phục hồi), áp lực đó gọi là
“độ bền lâu dài của đất”.


-8-

1.4.3 Sức chịu tải cho phép (ứng suất cho phép) của đất nền
Sức chịu tải cho phép qa là áp lực trung bình chấp nhận cho nền làm việc
trong tình trạng an tồn. Đây là thơng số quan trọng để các nhà thiết kế xác định và
lụa chọn phương án móng.
Xác định sức chịu tải cho phép cần thỏa 2 điều kiện của trạng thái giới hạn:
1.2.3.1 Điều kiện của trạng thái phá hỏng
qa 

qL
FS

(1.2)

Hệ số an tồn thơng thường được lấy từ 2 đến 3. Dưới ứng suất cho phép
qa thí khả năng phá hỏng đất nền dưới đáy móng hồn tồn được loại trừ.

1.2.3.1 Điều kiện của trạng thái biến dạng
Khi nguyên lý phá hỏng được thõa mãn, thì dưới áp lực cho phép qa độ lún
của nền đạt đến giá trị nhất định S a . Gọi là độ lún giới hạn S gh tùy thuộc vào tính
nhạy lún của nền đất đang xét. Độ lún giới hạn có thể biến đổi từ vài mm đến vài m.
Do đó trong tính tốn thiết kế nền cần xem xét hai điều kiện về trạng thái :
Cần xác định được ứng suất giới hạn phá hủy. Đây là giới hạn khi nền
móng đã đạt tới trạng thái cân bằng giới hạn. Một hệ số an toàn cần được áp dụng

để đảm bảo rằng nền không hoạt động trong vùng biến dạng dẻo.
Cần lựa chọn áp lực thiết kế qw sao cho bất kỳ điểm nào trong khối đất nền
không thể đạt tới ngưỡng dẻo, nghĩa là đất nền phải hoạt động trong pha đàn hồi.
1.4.4 Phƣơng trình vi phân cân bằng giới hạn của đất
1.4.4.1 Góc nghiêng lớn nhất

Hình 1.4 Sơ đồ ứng suất tại một điểm


-9-

Dưới tác dụng của tải trọng cục bộ trên mặt đất tại một điểm M bất kỳ của
đất trên mặt mn nghiêng một góc α với mặt phẳng nằm ngang sẽ xuất hiện đồng
thời những ứng suất pháp và ứng suất tiếp. Ngồi ra đối với đất dính cịn phải kể
đến đến ảnh hưởng lực dính P 

c
, cịn đối với đất cát thì P  0 . Tổng quát là
tg

trên mặt mn có các ứng suất pháp   P và ứng suất tiếp   ; ứng suất tồn phần
σ nghiêng một góc θ với ứng suất pháp (hình 1.4) Khi góc α thay đổi thì giá trị
những thành phần ứng suất cũng sẽ biến đổi và khi ứng suất tiếp đạt tới những giá
trị nhất định nào đó so với ứng suất pháp thì xảy ra hiện tượng trượt. Như vậy điều
kiện cân bằng giới hạn tại điểm đang xét là:
   f   P 

(1.1)

hoặc



   P

 f

(1.2)

Từ hình vẽ 1.4 ta có:


   P

 tg

(1.3)

Trong đó: góc θ là góc nghiêng của ứng suất tồn phần. Khi góc α thay đổi
góc thì θ thay đổi. Góc nghiêng maxθ khi đất đạt trạng thái cân bằng giới hạn là khi
max   (trong đó  là góc ma sát trong của đất).

1.4.4.2 Những điều kiện cân bằng giới hạn

Hình 1.5 Biểu đồ ứng suất cắt.
a. Đối với đất rời; b. Đối với đất dính.


- 10 -

1). Đối với đất rời:

Theo hình vẽ 1.5a ta có giá trị của góc nghiêng max khi đường bao
OE tiếp xúc với đường tròn ứng suất. Như kết quả của ta có liên hệ giữa các ứng
suất pháp chính:
1   2
 sin 
1   2

(1.4)

Trong đó:
 1 ,  2 là những ứng suất chính tại điểm đạng xét;
 góc ma sát trong của đất.

Điều kiện (1.4) là điều kiện cân bằng giới hạn đối với đất rời, biến đổi
lượng giác biểu thức này ta được:
 2  1

1  sin 
1  sin 

(1.5)

Hoặc:
2


 tg 2  45  
1
2


(1.6)

Công thức (1.6) được áp dụng rộng rãi khi tính áp lực đất lên tường chắn,
dấu (+) trong công thức là ứng với áp lực đất bị động còn dấu (-) là ứng với áp
lực đất chủ động.
Đối với bài toán phẳng người ta thường biểu diễn các ứng suất chính qua
các thành phần ứng suất  z ,  y , yz , khi đó điều kiện cân bằng (1.4) trở thành:



  y   4 yz2
2

z



z  y 

2

 sin 2 

(1.7)

2). Đối với đất dính:
Theo hình 1.5b ta có:
1   2
 sin 

 1   2  2P

(1.8)


- 11 -

Do đó
 1   2

 P 
 2


 1   2  2sin . 

Thay P 

(1.9)

c
và biến đổi ta được:
tg





 1   2tg 2  45    2ctg.  45  
2

2






(1.10)



Đối với bài toán phẳng tương tự như đối với đất rời, đối với đất dính ta có
điều kiện cân bằng giới hạn biểu diễn qua  z ,  y và  yz như sau :





z

  y   4 yz2
2

z

  y 2 cot g 

2

 sin 2 

(1.11)

Vòng tròn ứng suất giới hạn cho phép xác định phương của những mặt
trượt. Ta nối OE tiếp xúc với đường trịn đường kính AB  1   2 thì đoạn AE chỉ
phương của mặt trượt.
Từ hình vẽ 1.5b ta có :
BCE  2  90o   do đó   45o 


2

Vậy tại mỗi điểm trong khối đất đạt trạng thái cân bằng giới hạn thì có một


mặt trượt đi qua phương của mặt trượt nghiêng một góc   45o   với phương của
2






ứng suất chính nhỏ nhất  2 hoặc nghiêng một góc   45o   với phương của ứng
2




suất chính lớn  1 .

1.4.4.3 Phƣơng trình vi phân cân bằng cho bài toán phẳng
Trong trường hợp chung của trạng thái giới hạn đối với bài toán phẳng
người ta xét sự cân bằng của phân tố đất hình vng trong hệ tọa độ vng góc yOz,
chiều dương của Oz hướng theo chiều tác dụng của trọng lực. Phân tố đất có cạnh