Nghiên cứu phương pháp tính toán độ lún móng bè cho khu vực tp hồ chí minh
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (0 B, 113 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----ZY-----
NGUYỄN THANH HẢI
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN
ĐỘ LÚN MĨNG BÈ
CHO KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH
CHUN NGÀNH :
MÃ SỐ NGÀNH :
ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
60 58 60
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2009
CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TUẤN ANH
Cán bộ chấm nhận xét 1:
Cán bộ chấm nhận xét 2:
Luận văn thạc só được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
Ngày
tháng
năm 2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày
tháng
năm 2009
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:
NGUYỄN THANH HẢI
Ngày, tháng, năm sinh: 17-05-1983
Chuyên ngành:
ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Khoá (năm trúng tuyển): 2007
Giới tính : Nam
Nơi sinh : Quảng Ngãi
MSHV : 00907541
1- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ LÚN MĨNG BÈ
CHO KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
2.1 NHIỆM VỤ
Luận văn đưa ra hệ số tương quan m giữa modul biến dạng theo thí nghiệm trong phịng và
hiện trường. Bên cạnh đó, luận văn giới thiệu phương pháp tính độ lún móng bè của tác giả
Kay J.N. Từ các kết quả phân tích, đưa ra kết luận và kiến nghị cho vệc tính lún móng bè hiện
nay.
2.2 NỘI DUNG
Chương 1. Tổng quan tính tốn độ lún nền móng cơng trình.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính tốn độ lún nền móng cơng trình.
Chương 3. Độ lún móng bè.
Chương 4. Tính tốn cơng trình cụ thể.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
ngày 02 tháng 02 năm 2009
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
ngày 06 tháng 07 năm 2009
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
TS. TRẦN TUẤN ANH
Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TS. TRẦN TUẤN ANH
CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH
TS. VÕ PHÁN
LỜI CẢM ƠN!
WX
Đầu tiên, được gởi lời tri ân đến TS. Trần Tuấn Anh, Thầy đã hết
lòng hướng dẫn và định hướng nội dung nghiên cứu trong suốt quá trình
thực hiện luận văn. Sự động viên cùng những lời chỉ bảo tận tình của
Thầy đã giúp luận văn được hồn thành theo yêu cầu đặt ra.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại Học Bách Khoa
TPHCM, các thầy cơ giảng dạy chương trình Cao học ngành Địa Kỹ
Thuật Xây Dựng, đặc biệt các Thầy – Cơ trong bộ mơn Địa cơ – Nền
móng đã trang bị cho tác giả những khối kiến thức hữu dụng.
Tác giả xin được gởi lời cám ơn sâu sắc đến TS. Võ Phán, Thầy đã
đưa ra các lời khuyên hữu ích cho Luận văn, xin được cám ơn Thầy Trần
Quan Hộ đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình trong quá trình thực hiện Luận
văn. Xin cám ơn Ban Quản lý nhà Quận 5, Trung Tâm địa chính độ thị 2
đã cung cấp số liệu để hồn thành Luận văn.
Bên cạnh đó, xin chân thành cám ơn Ban Giám Đốc Công Ty SPCC
cùng các đồng nghiệp trong công ty đã hổ trợ cho tác giả về mặt thời gian
cũng như các điều kiện học tập để hồn thành tốt khố học này.
Ngồi ra, xin được cám ơn các Giáo sư Nguyễn Văn Thơ, Yosuke
Higo, F.C. Townsend, Kevin Foye, Sushil K. Singh, António Viana da
Fonseca, Tan Thiam Soon, Vaughan Griffiths và các thành viên diễn đàn
vietphd.org đã cung cấp các bài báo, tài liệu trong quá trình thực hiện
Luận văn.
Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân
trong gia đình, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tác giả hồn tất khóa học này.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn và chúc sức khỏe !
TP. Hồ Chí Minh, ngày 30/10/2009
SVTH
NGUYỄN THANH HẢI
ABSTRACT
Raft foundation can be applied for tall building in some areas in Ho Chi Minh
city cause of the good goelogical condition. Result in settlement calculating, according
to structure designer’s calculating, is bigger than observation. In the thesis, different
methods of settlement calculating are performed and compared together. Correlation
factor between modulus of deformation between laboratory and site is presented by
proposing method. Besides, a method of estimating raft foundation is presented. Some
settlement of raft foundations arround the world are analyzed and presented in the
thesis. Based on the result of analyzing, petitions are presented so that calculating of
settlement of raft foundation is resonable and raft foundation can be selected in the first
step of design.
NỘI DUNG
Với địa chất tốt tại một số khu vực tại TP. Hồ Chí Minh, phương án móng bè được
chọn cho các cơng trình cao tầng. Ưu điểm của móng bè là thời gian thi công nhanh,
giá thành thấp ... so với các phương án móng khác khi địa chất tương tự nhau. Điều này
dẫn đến giá thành cơng trình thấp, đưa cơng trình nhanh vào sử dụng, đáp ứng nhu cầu
nhà ở ngày càng tăng tại TP.HCM. Tuy nhiên, theo các đơn vị thiết kế, việc lựa chọn
phương án móng bè gặp khó khăn vì độ lún tính được cho kết quả lớn, và lớn hơn so
với kết quả quan trắc. Trong nội dung luận văn đưa ra hệ số tương quan m giữa module
biến dạng trong phòng và hiện trường theo phương pháp đề nghị; giới thiệu phương
pháp tính lún cho móng bè. Kết quả phân tích lún móng bè của một số cơng trình trên
thế giới cũng được trình bày trong luận văn. Từ các kết quả phân tích, các kiến nghị
được đưa ra trong việc tính tốn độ lún móng bè hiện nay.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
1
1.1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI........................................................................................... 2
1.3 Ý NGHĨA, GIÁ TRỊ THỰC TIỄN ................................................................... 2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................... 2
1.5 NỘI DUNG LUẬN VĂN .................................................................................. 3
1.6 HẠN CHẾ LUẬN VĂN .................................................................................... 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÍNH TỐN ĐỘ LÚN
NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH
5
1.1 TÍNH TỐN ĐỘ LÚN MĨNG NƠNG .......................................................... 5
1.2
1.1.1
ĐỘ LÚN MĨNG NƠNG TRÊN NỀN ĐẤT SÉT ...................... 6
1.1.1.1
SO SÁNH BÀI TỐN LÚN MƠT CHIỀU VÀ BA CHIỀU ..... 6
1.1.1.2
NGHIÊN CỨU CỦA MOORE VÀ SPENCER........................... 7
1.1.1.3
TỐC ĐỘ LÚN .............................................................................. 9
1.1.2
ĐỘ LÚN MĨNG NƠNG TRÊN NỀN ĐẤT CÁT ................... 11
NGHIÊN CỨU CỦA ANDERSON................................................................ 15
1.3 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH SỬ DỤNG MĨNG BÈ .......................................... 21
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................. 22
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ĐỘ LÚN NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH
24
2.1 TỔNG QUAN ................................................................................................. 24
2.2 TÍNH LÚN NỀN ĐẤT THEO KẾT QUẢ LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI ........... 24
2.3 TÍNH LÚN CỦA NỀN ĐẤT XEM NỀN LÀ LỚP ĐÀN HỒI CÓ CHIỀU
DÀY HỮU HẠN............................................................................................. 26
2.4 TÍNH LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP LỚP TƯƠNG ĐƯƠNG ...................... 29
2.5 TÍNH LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP LỚP ĐÀN HỒI ................................... 30
2.6 ĐỘ LÚN CỐ KẾT SƠ CẤP ............................................................................ 33
2.6.1
PHƯƠNG PHÁP CỘNG LÚN TỪNG LỚP ................................. 33
2.6.2
TÍNH LÚN THEO QUAN HỆ e-logσ‘ ......................................... 36
2.7 HIỆU CHỈNH ĐỘ LÚN THEO SKEMPTON-BJERRUM ............................ 41
2.8 ĐỘ LÚN CỐ KẾT THỨ CẤP ....................................................................... 44
2.9
DỰ BÁO ĐỘ LÚN THEO KẾT QUẢ QUAN TRẮC ................................... 45
2.10.1
PHƯƠNG PHÁP ASAOKA ...................................................... 45
2.10.2
PHƯƠNG PHÁP HYPERBOLIC .............................................. 46
2.10 PHÂN BỐ ỨNG SUẤT TRONG NỀN DO TẢI TRỌNG NGOÀI ------------47
2.11 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2................................................................................. 50
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN ĐỘ LÚN MĨNG BÈ
51
3.1 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TƯƠNG QUAN m ......................................................... 51
3.2 ĐỘ LÚN MÓNG BÈ THEO KAY J.N............................................................ 53
3.3 ĐỘ LÚN MÓNG BÈ MỘT SỐ CƠNG TRÌNH ............................................. 59
3.3.1 CƠNG TRÌNH SAVINGS BANK ........................................................ 59
3.3.2 CƠNG TRÌNH SHELL TOWER ......................................................... 60
3.3.3 CƠNG TRÌNH SAVU TOWER ........................................................... 61
3.4 PHÂN TÍCH BÀI TỐN LÚN TRONG PLAXIS ......................................... 62
3.4.1 GÍƠI THIỆU PHẦN MỀM PLAXIS .................................................... 62
3.4.2 MƠ HÌNH MOHR-COULOMB ........................................................... 63
3.4.3 MƠ HÌNH HARDENING SOIL ........................................................... 65
3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................. 70
CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CỤ THỂ
71
4.1 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ m................................................................................... 71
4.1.1
CHUNG CƯ BÀU CÁT LÔ M ................................................. 71
4.1.1.1
XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY VÙNG ẢNH HƯỞNG LÚN H ...... 72
4.1.1.2
KẾT QUẢ QUAN TRẮC LÚN ................................................. 74
4.1.2
NHẬN XÉT KẾT QUẢ ............................................................. 76
4.2 TÍNH ĐỘ LÚN THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP .............................................. 77
4.2.1 TÍNH THEO QUAN HỆ e- logσ‘ ......................................................... 77
4.2.2 TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA Kay J.N ..................................... 78
4.2.3 TÍNH THEO PHẦN MỀM PLAXIS .................................................... 80
4.3 NHẬN XÉT KẾT QUẢ ................................................................................... 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
89
TÀI LIỆU THAM KHẢO
92
PHỤ LỤC
94
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1
So sánh giữa độ lún từ bài tốn một chiều và ba chiều ......................7
Hình 1.2
Mặt bằng cơng trình Boyd Domestic College .....................................7
Hình 1.3
Hệ số Rf cho móng trịn .....................................................................10
Hình 1.4
Hệ số Rf cho móng băng ....................................................................10
Hình 1.5
So sánh tốc độ lún theo các phương pháp .........................................11
Hình 1.6
Liên hệ giữa độ chính xác và độ tin cậy theo các phương pháp .......14
Hình 1.7
Mặt cắt móng ....................................................................................18
Hình 1.8
Hình ảnh một số cơng trình sử dụng phương án móng bè ................22
Hình 2.1
Quan hệ giữa hệ số m và eo ................................................................29
Hình 2.2
Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp tương đương ...........................30
Hình 2.3
Sơ đồ tính lún theo phương pháp lớp đàn hồi ...................................31
Hình 2.4
Tính lún theo phương pháp tổng phân tố ..........................................36
Hình 2.5
Đặc tính nén – nở – và nén lại và ứng suất cố kết trước σ’c ............37
Hình 2.6
Quan hệ e-logt để tính lún cố kết thứ cấp .........................................45
Hình 2.7
Xác định độ lún nền theo Phương pháp Asaoka ...............................46
Hình 2.8
Liên hệ giá trị (t-ti)/(s-si) và (t-ti) trong phương pháp Hyperpolic ....47
Hình 3.1
Sơ đồ tính tốn xác định m ................................................................52
Hình 3.2
Vị trí của điểm đang xét so với tâm móng ........................................55
Hình 3.3
Bảng tính độ lún ................................................................................55
Hình 3.4
Kết quả quan trắc cơng trình Savings Bank ......................................59
Hình 3.5
Mặt cắt cơng trình và mặt cắt địa chất cơng trình Shell Tower ......60
Hình 3.6
Mặt bằng bố trí các điểm quan trắc và kết quả độ lún .....................61
Hình 3.7
Kết quả độ lún theo quá trình xây dựng cơng trình ..........................62
Hình 3.8
Mặt giới hạn trong mơ hình Mohr-Coulomb ....................................64
Hình 3.9
Ứng xử của đất cố kết trước nhẹ .......................................................66
Hình 3.10
Quan hệ ứng suất- biến dạng hyperbol .............................................67
Hình 3.11
Mặt chảy biến dạng trượt tiến về mặt Morh-Coulomb .....................67
Hình 3.12
Mặt mũ chi phối biến dạng thể tích khi nén đẳng hướng ..................68
Hình 3.13
Mặt giới hạn tổng qt trong mơ hình Hardening soil .....................69
Hình 3.14
Giá trị EO và E50 theo thí nghiệm 3 trục ............................................69
Hình 3.15
ref
theo thí nghiệm nén 1 trục .............................................70
Giá trị Eoed
Hình 4.1
Mơ hình cơng trình trong chương trình Etab ....................................71
Hình 4.2
Mặt cắt địa chất cơng trình ................................................................72
Hình 4.3
Sơ đồ bố trí các mốc quan trắc lún ...................................................75
Hình 4.4
Quan hệ ( t-ti)/(s-si ) và (t-ti) ..............................................................76
Hình 4.5
Mặt bằng móng ..................................................................................82
Hình 4.6
Mơ hình trong phần mềm Plaxis .......................................................84
Hình 4.7
Độ lún tại mặt cắt 1-1 ........................................................................85
Hình 4.8
Độ lún tại mặt cắt 2-2 ........................................................................85
Hình 4.9
Độ lún tại mặt cắt 3-3 ........................................................................86
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1
Các trường hợp phân tích nền móng ...................................................5
Bảng 1.2
Các phương pháp phân tích độ lún móng nơng ..................................6
Bảng 1.3
Địa chất cơng trình Boyd Domestic College .......................................8
Bảng 1.4
So sánh độ lún tính theo các phương pháp .........................................8
Bảng 1.5
Các phương pháp và thơng số trong tính tốn độ lún nền cát...........12
Bảng 1.6
Thời gian tính theo các phương pháp ...............................................15
Bảng 1.7
Giá trị độ lún tính theo các phương pháp khác nhau .......................18
Bảng 1.8
Một số cơng trình sử dụng phương án móng bè tại TP. HCM ..........21
Bảng 1.9
Một số cơng trình sử dụng phương án móng bè trên thế giới ...........22
Bảng 2.1
Bảng tra giá trị α ...............................................................................25
Bảng 2.2
Giá trị module biến dạng và hệ số Poisson của một số đất .............27
Bảng 2.3
Giá trị module biến dạng theo sức kháng mũi xuyên tĩnh.................28
Bảng 2.4
Giá trị hệ số hiệu chỉnh mK ................................................................28
Bảng 2.5
Hệ số tương quan m............................................................................29
Bảng 2.6
Giá trị M dùng tính lún theo phương pháp lớp đàn hồi ....................31
Bảng 2.7
Giá trị km dùng tính lún theo phương pháp lớp đàn hồi ...................32
Bảng 2.8
Giá trị kC dùng tính lún theo phương pháp lớp đàn hồi ....................32
Bảng 2.9
Giá trị Cc,Cr theo công thức thực nghiệm ..........................................39
Bảng 2.10
Bảng tra hệ số α ...............................................................................41
Bảng 2.11
Giá trị µ theo tỷ số H/B ......................................................................43
Bảng 2.12
Tỷ số Cα/CC cho một vài loại đất ......................................................45
Bảng 2.13
Hệ số Iσ với ứng suất gây ra tại trục qua tâm móng vng ...............48
Bảng 2.14
Hệ số Iσ với ứng suất gây ra tại trục qua góc móng hình chữ nhật ..49
Bảng 3.1
Bảng tra xác định giá trị R ...............................................................56
Bảng 3.2
Giá trị A để tính chuyển vị đứng .......................................................57
Bảng 3.3
Giá trị B để tính chuyển vị đứng .......................................................58
Bảng 3.4
Kết quả độ lún theo các phương pháp ...............................................59
Bảng 4.1
Bảng chỉ tiêu cơ lý các lớp đất ..........................................................72
Bảng 4.2
Bảng giá trị các chỉ tiêu cơ lý ở các lớp đất theo TTGH 2 .............73
Bảng 4.3
Bảng tính lún cho cơng trình .............................................................73
Bảng 4.4
Giá trị các thơng số để giải phương trình .........................................74
Bảng 4.5
Giá trị độ lún tại các mốc (mm) ........................................................75
Bảng 4.6
Bảng tính lún .....................................................................................79
Bảng 4.7
Giá trị nội lực tại chân cột ................................................................83
Bảng 4.8
Kết quả độ lún tính theo các phương pháp ......................................85
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Đồ thị 1.1
Giá trị độ lún tính theo các phương pháp khác nhau .......................20
Đồ thị 4.1
Quan hệ độ lún - thời gian ...............................................................76
Đồ thị 4.2
ref
Xác định Eoed
lớp 1 ...........................................................................80
Đồ thị 4.3
ref
Xác định Eoed
lớp 2 ...........................................................................81
Đồ thị 4.4
ref
Xác định Eoed
lớp3 ............................................................................81
Đồ thị 4.5
ref
Xác định Eoed
lớp 4 ...........................................................................82
Đồ thị 4.6
Ứng suất theo chiều rộng móng .........................................................86
Đồ thị 4.7
Giá trị độ lún tính theo các phương pháp ..........................................87
-1-
MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu
Hiện nay, trong xu hướng phát triển và hội nhập, dân số tại TP. Hồ Chí Minh
ngày càng tăng dẫn đến nhu cầu về nhà ở ngày càng tăng. Bên cạnh đó theo kế hoạch
Thành phố có chủ trương xây nhiều căn hộ phục vụ nhu cầu tái định cư. Việc thi công
cần thiết phải tiến hành nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu cấp bách trên. Hơn nữa giá
thành căn hộ cũng ở mức vừa phải để người dân chấp nhận được[3].
Móng nhà cao tầng là cấu kiện chiếm phần lớn thời gian thi công cũng như kinh
phí. Giải pháp nền móng cho cơng trình cần đáp ứng các tiêu chí Khả thi – Bền vững –
Kinh tế – Nhanh chóng. Tuy nhiên, hiện nay giải pháp nền móng cho cơng trình rất
khác biệt nhau về thời gian thi cơng và kinh phí mặc dù qui mơ cơng trình và điều kiện
địa chất tương tự nhau.
Giải pháp thơng thường móng cho các cơng trình hiện nay là móng bè, móng cọc
ép, móng cọc khoan nhồi. Trong đó phương án móng cọc khoan nhồi có kinh phí và
thời gian thi cơng nhiều hơn phương án móng cọc ép. Phương án móng cọc ép lại có
kinh phí và thời gian thi cơng nhiều hơn phương án móng bè. Phương án móng cọc
khoan nhồi địi hỏi cơng nghệ thi công cao để kiểm tra chất lượng cọc ... dẫn đến giá
thành cơng trình cao. Lợi ích của móng bè là thi cơng trên mặt đất và có thể tận dụng
lớp đất tốt bên trên. Do vậy việc lựa chọn giải pháp móng cho cơng trình cần được cân
nhắc kỹ lưỡng.
Tại TP. Hồ Chí Minh, khu vực thuận lợi nhất để sử dụng móng bè là khu vực phía
Tây Nam thuộc Quận 11 đến Tân Bình qua quận Gị Vấp với lớp cấu tạo là lớp sét pha
sạn Laterite cứng [2]. Đối với một số khu vực tại Quận 1, Quận 3, Quận 5, Quận 9,
Quận Bình Thạnh, Quận Thủ Đức, thì phương án móng bè vẫn có thể áp dụng.
Như vậy phương án móng bè cho một số khu vực tại TP. Hồ Chí Minh là phương
án hiệu quả kinh tế, khả thi, làm giảm thời gian thi công cũng như kinh phí cơng trình.
Tuy nhiên, độ lún tính theo các đơn vị thiết kế hiện nay cho giá trị lớn so với kết quả
-2-
quan trắc thực tế, dẫn đến khó khăn trong việc lựa chọn phương án móng bè cho cơng
trình, do vậy luận văn phân tích các phương pháp tính lún, đưa ra các kiến nghị, cơng
thức tính hợp lý hơn cho độ lún móng bè cho cơng trình.
1.2 Mục tiêu đề tài
- Giá trị độ lún tính theo các đơn vị thiết kế hiện nay dựa trên phương pháp cộng
lún từng lớp với quan hệ e-σ‘ cho giá trị lớn so với kết quả quan trắc thực tế, do vậy
luận văn đưa ra hệ số hiệu chỉnh module biến dạng theo thí nghiệm trong phịng khi sử
dụng trong cơng thức trên.
- Giới thiệu phương pháp tính độ lún móng bè của tác giả Kay J.N.
- So sánh độ lún tính theo các phương pháp khác nhau.
- Đưa ra các kiến nghị dựa trên các kết quả phân tích, giúp đơn vị thiết kế có cơ
sở để tính độ lún hợp lý cho cơng trình.
1.3 Ý nghĩa, giá trị thực tiễn
Với địa chất tốt tại một số khu vực và để đáp ứng nhu cầu về nhà ở tăng nhanh tại
TP. Hồ Chí Minh, phương án móng bè cho cơng trình là khả thi. Độ lún theo kết quả
quan trắc nhỏ hơn so với độ lún tính theo lý thuyết. Độ lún tính theo cơng thức lý
thuyết cho giá trị lớn dẫn đến việc lựa chọn phương án móng bè gặp khó khăn. Với các
nội dung trình bày trong luận văn, các đơn vị thiết kế có cơ sở tính lún hợp lý trong
giai đoạn thiết kế sơ bộ, trên cơ sở đó có thể lựa chọn phương án móng bè cho cơng
trình.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết : sử dụng các cơng tính lún theo các phương pháp khác
nhau, sử dụng các gía trị hiệu chỉnh khi tính lún, giới thiệu phương pháp tính lún theo
nghiên cứu của các tác giả.
- Quan trắc hiện trường : sử dụng kết quả quan trắc để xác định độ lún công trình,
từ giá trị này xác định tương quan giữa module biến dạng theo thí nghiệm trong phịng
và hiện trường.
-3-
- Mô phỏng : trong nội dung luận văn sử dụng phần mềm Plaxis để mơ phỏng
móng bè cho một cơng trình cụ thể.
1.5 Nội dung luận văn
Luận văn được chia làm 4 chương. Chương mở đầu nội dung bao gồm giới thiệu,
nêu mục đích, ý nghĩa, giá trị thực tiễn, phương pháp nghiên cứu, hạn chế của luận
văn.
Chương 1 trình bày tổng quan về tính tốn độ lún cơng trình theo các nghiên cứu
của các tác giả khác nhau. Các kết luận rút ra từ các nghiên cứu của các tác giả là cơ sở
cho việc tính tốn hợp lý hơn trong việc lưa chọn cơng thức tính, các số liệu đầu vào
cũng như việc lựa chọn thí nghiệm cho cơng trình. Trong chương này cũng giới thiệu
một số cơng trình có phương án móng là móng bè. Phân tích độ lún một số cơng trình
trong chương này được trính bày trong chương 3.
Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết các phương pháp tính lún được sử dụng hiện
nay, bao gồm độ lún tức thời, độ lún cố kết sơ cấp và độ lún cố kết thứ cấp. Các
phương pháp hiệu chỉnh của các tác giả G.A. Leonards, Skempton và Bjerrum được
trình bày trong chương này. Đồng thời các phương pháp ước lượng độ lún ổn định
cơng trình cũng được giới thiệu.
Chương 3 trình bày phương pháp xác định độ lún móng bè : Theo phương pháp
đề nghị : xác định tương quan giữa module biến dạng theo thí nghiệm trong phịng và
hiện trường bằng cách giải hệ phương trình gồm phương trình module biến dạng tương
đương và phương trình độ lún tổng. Chương này cũng trình bày phương pháp ước
lượng lún móng bè của tác giả Kay J.N. Các nghiên cứu của các tác giả về độ lún móng
bè cũng trình bày trong chương này.
Trong chương 4, các nội dung trình bày trong các chương trước được sử dụng
trong tính tốn cơng trình cụ thể. Từ đó đưa ra hệ số tương quan m theo hệ số rỗng theo
phương pháp đề nghị. Kết quả độ lún tính theo các phương pháp cũng được tính cho
cơng trình Chung cư Bàu Cát lô M, so sánh các kết quả này để đưa ra kết luận cho việc
-4-
tính lún hiện nay. Trong chương này cũng trình bày sự phân bố ứng suất trong nền
dưới đáy móng bè.
Trong chương kết luận, các kết luận được trình bày đồng thời nêu ra các kiến
nghị và hướng phát triển tiếp theo.
1.6 Hạn chế
Luận văn chưa xét đến độ lún từ biến. Ảnh hưởng của cơng trình lân cận cũng
khơng được xét đến trong tính tốn.
-5-
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÍNH TỐN ĐỘ LÚN NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH
Nội dung chương này trình bày tổng quan kết quả nghiên cứu của các tác giả về
tính tốn, so sánh độ lún của nền theo các phương pháp khác nhau. Trong chương này
cũng giới thiệu một số cơng trình có sử dụng phương án móng bè tại Việt Nam và trên
thế giới.
1.1 Tính tốn độ lún móng nơng
Poulos [16] đã liệt kê các phương pháp ước lượng độ lún của nhiều tác giả trong
các nghiên cứu trước đó. Nội dung nghiên cứu bao gồm độ lún móng nơng trên nền sét,
độ lún móng nơng trên nền cát, thiết kế móng bè, độ lún của nhóm cọc. Trong mục này
sẽ trình bày các nội dung có liên quan đến luận văn là : độ lún móng nơng trên nền sét,
độ lún móng nơng trên nền cát.
Poulos đã phân loại các phương pháp sử dụng trong phân tích và thiết kế nền
móng thành 3 loại chính như sau :
Bảng 1.1 Các trường hợp phân tích nền móng
Loại Mục
Đặc điểm
- Thiết kế theo kinh nghiệm.
1
- Sử dụng các thí nghiệm đơn giản trong phòng, hiện trường, sử
dụng các tương quan.
2
2A
2B
- Sử dụng lý thuyết đàn hồi tuyến tính.
- Trong tính tốn, sử dụng các bảng tra, có thể tính tay.
- Tương tự như 2A nhưng sử dụng lý thuyết đàn dẻo
- Sử dụng các thí nghiệm trong phịng và hiện trường có độ tin
3
cậy cao.
- Quan hệ ứng suất - biến dạng là phi tuyến khi xét đến ứng xử
của đất. Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích.
-6-
1.1.1 Độ lún móng nơng trên nền đất sét
Các phương pháp tính lún móng nơng đặt trên nền sét được liệt kê trong bảng sau :
Bảng 1.2 Các phương pháp phân tích độ lún móng nơng
Phương pháp
Bài tốn cố kết mơt chiều
STF=SCF=Soed
Hiệu chỉnh Bài tốn cố kết mơt
Loại
Độ lún
Độ lún
Lún theo
Độ lún
tức thời
cố kết
thời gian
từ biến
C
C
C
C
2
2
C
C
C
1-2
C
C
C
2A
C
C
C
2B
C
C
C
PTHH đàn hồi tuyến tính
3
C
C
C
PTHH đàn hồi phi tuyến
3
C
C
C
chiều STF=Si+Soed
Theo Skempton và Bjerrum
( 1957) STF=Si+µSoed
Bài toán đàn hồi STF=Si+(STF-Si)
Hiệu chỉnh bài toán đàn hồi
STF=Si/FR+(STF-Si)
C
C
Ghi chú : C : có xét đến
- STF
: Độ lún ổn định
- Soed
: Độ lún theo thí nghiệm nén cố kết
- Si
: Độ lún tức thời
-µ
:
- SCF
: Độ lún cố kết sau cùng
- FR
:
Hệ số hiệu chỉnh theo Skempton và
Bjerrum ( 1957)
Hệ số hiệu chỉnh theo D’ Appolonia
(1971)
1.1.1.1 So sánh bài toán lún một chiều và ba chiều
Trong bài toán lún một chiều, mẫu đất chỉ có biến dạng đứng, khơng có biến dạng
ngang, để xét đến yếu tố trên, tác giả đã so sánh kết quả độ lún từ bài tốn một chiều và
ba chiều. Xét bài tốn móng trịn chịu tải phân bố đều trên bề mặt đặt trên nền đất sét
-7-
đồng nhất với hai trường hợp module biến dạng không đổi theo chiều sâu và trường
hợp module thay đổi tuyến tính theo độ sâu như hình sau
Hình 1.1 So sánh giữa độ lún từ bài toán một chiều và ba chiều
Theo hình 1.1, đối với đất sét quá cố kết hay đất cố kết thường, kết quả từ thí
nghiệm nén một chiều cho kết quả gần đúng so với độ lún tổng khi ν<0.35.
1.1.1.2 Nghiên cứu của Moore và Spencer
Để đánh giá kết quả lún theo các phương pháp khác nhau, Moore và Spencer
(1969) đã phân tích cơng trình Boyd Domestic College ở miền nam Melbourne, Úc.
Mặt bằng và địa chất cơng trình thể hiện trên hình 1.2 và bảng 1.3, cơng trình gồm 2
tầng, tải trọng tác dụng lên móng là 45KPa.
Hình 1.2 Mặt bằng cơng trình Boyd Domestic College
-8-
Bảng 1.3 Địa chất cơng trình Boyd Domestic College
Chiều dày
Đất
W(%)
LL
PL
lớp đất (m)
Thí nghiệm
mV
3 trục
(m2/MN)
2
Cát san lấp
26-33
26
23
-
-
14
Sét mềm lẫn bùn
49-90
91-98
30-47
Eu=34.74MPa
1.32
E’=0.52MPa
0.5
ν‘=0.40
A=0.92
4
Cát lẫn bùn , trạng
40-69
83
38-44
24-33
29
21
-
-
-
-
thái mềm
6
Cát xám tro
Cát trạng thái chặt-
0.15
chặt vừa, lẫn sỏi sạn
Moore và Spencer đã tính lún theo nhiều phương pháp khác nhau, bảng 1.4 liệt kê
kết quả tính theo các phương pháp.
Bảng 1.4 So sánh độ lún tính theo các phương pháp
Phương pháp
Độ lún (mm)
Theo quan trắc
787
Thí nghiệm nén cố kết
508
Thí nghiệm nén cố kết với áp lực ban đầu
404
Thí nghiệm nén cố kết với tốc độ biến dạng là hằng số
404
Skempton và Bjerrrum (1957)
564
Davis và Poulos (1968)
709
Tính theolộ trình ứng suất, Lambe (1964)
610
Theo kết quả từ bảng trên, độ lún tính từ thí nghiệm nén cố kết và theo phương
pháp của Skempton và Bjerrrum cho giá trị nhỏ hơn so với kết quả quan trắc. Phương
pháp tính theo Davis và Poulos dựa trên lý thuyết đàn hồi cho giá trị nhỏ hơn 10%.
-9-
Trong khi đó, độ lún tính theo lộ trình ứng suất cho kết quả nhỏ hơn 23%. Kết quả từ
thí nghiệm nén cố kết cho giá trị nhỏ hơn so với kết quả thí nghiệm ba trục, do vậy tác
giả đề nghị đối với đất sét dẻo mềm, khi sử dụng thí nghiệm nén cố kết cần phải hiệu
chỉnh. Trong khi đó, theo các nghiên cứu của Skempton, Peck và MacDonald (1955);
Skempton và Bjerrum (1957), đối với đất sét cứng thì kết quả từ thí nghiệm nén cố kết
cho kết quả hợp lý do vậy có thể dùng kết quả thí nghiệm nén cố kết để tính lún cho đất
sét cứng.
1.1.1.3 Tốc độ lún
Một số nghiên cứu của các tác giả về tốc độ lún của nền đất sét bao gồm :
+ Davis và Poulos (1972) trong bài báo “Rate of Settlement Under Three
Dimensional Conditions” dựa trên lý thuyết cố kết.
+ Booker (1974) trong bài báo “The Consolidation of a Finite Layer Subject to
Surface Loading”.
+ Small (1998) với phần mềm CONTAL sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn
để phân tích. Phương pháp này thuộc loại 3.
+ Small (1976) trong bài báo “Elasto-Plastic Consolidation of Soil”; Sandu và
Wilson (1969) trong bài báo “Finite Element Analysis of Seepage in Elastic Media”
dựa trên phưong pháp phần tử hữu hạn.
Các nghiên cứu trên dựa vào thí nghiệm ba trục để phân tích. Tuy nhiên, Davis và
Poulos (1972) đã đề xuất có thể khơng nhất thiết sử dụng thí nghiệm ba trục, theo đó sử
dụng thí nghiệm nén cố kết và sử dụng hệ số cố kết qui đổi cve bằng cách nhân với hệ
số Rf. Hình 1.3 và 1.4 cho giá tri Rf đối với móng trịn và móng băng.
cve = R f cv .................................................................................................. (1.1)
Trong các trường hợp trên, biên thoát nước được xét đến, với :
+ PTPB : Thấm biên trên và biên dưới
+ PTIB
: Thấm biên trên và không thấm biên dưới
+ IFPB
: Không thấm biên trên và thấm biên dưới
-10-
+ IFIB
: Khơng thấm biên trên và biên dưới
Hình 1.3 Hệ số Rf cho móng trịn
Hình 1.4 Hệ số Rf cho móng băng
Theo bảng trên, khi chiều dày lớp đất tăng thì giá trị Rf cũng tăng theo do có xét
đến sự thoát nước theo phương ngang.
-11-
Mơt ví dụ để so sánh tốc độ lún cho một móng trịn với mặt cắt địa chất như hình
1.5. Các phương pháp bao gồm : chương trình CONTAL của tác giả Small (1998), thí
nghiệm nén cố kết một chiều với hệ số cố kết hiệu chỉnh cve và thí nghiệm nén cố kết
một chiều với hệ số cố kết cv. Kết quả tính được thể hiện trên hình sau :
Hình 1.5 So sánh tốc độ lún theo các phương pháp
Kết quả từ hình 1.5 cho thấy kết quả thí nghiệm nén cố kết một chiều với hệ số
cố kết hiệu chỉnh cve cho kết quả gần so với bài tốn 3 chiều.
1.1.2 Độ lún móng nơng trên nền đất cát
Có rất nhiều nghiên cứu của nhiều tác giả về ước lượng độ lún móng nơng trên
nền cát, tuy vậy mức độ chính xác cịn nhiều điều tranh luận. Các nghiên cứu này sử
-12-
dụng các phương pháp phân tích đơn giản theo Loại 1 đến các phương pháp phân tích
phức tạp, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn như trong Loại 3 theo bảng 1.1.
Hầu hết các phương pháp trên dựa vào thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm
SPT hay CPT. Briaud (2000) đã hiệu chỉnh đường cong tải trọng – độ lún từ thí nghiệm
pressuremeter test trên cơ sở đó để thiết kế móng.
Một số phương pháp khác dựa trên việc so sánh với kết quả đo tại hiện trường,
trong đó phải kể đến 2 phương pháp đáng tin cậy của Jeyapalan và Boehm (1986) và
một phương pháp nữa của tác giả Tan và Duncan (1991).
Jeyapalan và Boehm (1986) đã phân tích thống kê 71 trường hợp móng nơng đặt
trên nền cát và đã đưa ra 9 phương pháp có độ chính xác cao để ước lượng độ lún.
Trong khi đó, Tan và Duncan (1991) đã đưa ra 12 phương pháp để ước lượng độ lún
của móng bằng cách so sánh giữa tính tốn lý thuyết và đo đạt tại hiện trường cho 76
trường hợp. Các phương pháp được phân tích trên cơ sở :
+ Tính chính xác, dựa trên tính toán và kết quả đo tại hiện trường.
+ Độ tin cậy cao, dựa trên các trường hợp có kết quả tính gần với kết quả đo tại
hiện trường.
+ Thuận tiện trong sử dụng.
Bảng 1.5 tóm tắt một số phương pháp và các thông số được sử dụng trong từng
phương pháp theo tác giả Tan và Duncan (1991) như sau :
Bảng 1.5 Các phương pháp và thơng số trong tính tốn độ lún trêncát
Các thông số được sử dụng trong phương pháp ( C : có sử dụng )
Phương pháp
B
DW
Df
γt
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
N
Alpan (1964)
Burland và
Burbridge (1985)
D’ Appolonia
(1970)
NCOT
C
qC
L
T
Loại đất
σmax
t
C
C
C
C
C
C
C
