Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình silô xây dựng ven sông trên đất yếu khu vực khu công nghiệp hiệp phước tp hcm

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

TỐNG ĐỒNG VỌNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ
CHO CÁC CÔNG TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG
VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU KHU VỰC
KHU CÔNG NGHIỆP HIỆP PHƯỚC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Mã số ngành : 31.10.02.


LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Tháng 08 / 2003


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

GS. TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1:

GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2:

TS. CAO VĂN TRIỆU

Luận văn này được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 05 tháng 09 năm 2003

Có thể tìm hiệu luận văn này tại Thư Viện Cao Học Trường Đại Học Bách Khoa
Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
-----o0o-----

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ và tên học viên
Ngày, tháng, năm sinh
Chuyên ngành

: TỐNG ĐỒNG VỌNG
: 07 - 07 - 1975
: Công trình trên nền đất yếu

Phái
Nơi sinh
Mã số ngành

: Nam
: Tp. Đà Nẵng
: 31.10.02.

I. Tên đề tài :
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÁC CÔNG TRÌNH SI LÔ
XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC KCN HIỆP PHƯỚC - TP. HCM
II. Nhiệm vụ và nội dung :
1. Nhiệm vụ :
Nghiên cứu giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình Silô xây dựng ven sông
trên đất yếu tại khu vực Khu công nghiệp Hiệp Phước – TP. Hồ Chí Minh.
2. Nội dung :
Mở đầu : Tổng quan về đề tài luận văn nghiên cứu
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan các kết quả đạt được liên quan đến tính toán nền
móng cho công trình Silô xây dựng ven sông trên đất yếu
Chương 2: Nghiên cứu tổng quan về đất yếu và đất yếu ven sông ở Đồng bằng
Sông Cửu Long và khu vực Khu công nghiệp Hiệp Phước
Chương 3: Nghiên cứu các đặc điểm, giải pháp tính toán ổn định và biến dạng cho
công trình Silô xây dựng ven sông trên đất yếu
Chương 4: Nghiên cứu tính toán và cấu tạo các giải pháp nền móng hợp lý cho
công trình Silô xây dựng ven sông trên đất yếu tại KCN Hiệp Phước
Chương 5: Nghiên cứu ứng dụng tính toán cho công trình thực tế
Chương 6: Các nhận xét, kết luận và kiến nghị
III. Ngày giao nhiệm vụ
:
10 / 02 / 2003
IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ
:
15 / 08 / 2003

V. Họ và tên cán bộ hướng dẫn
:
GS. TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

GS. TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG GS. TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG
TS. CHÂU NGỌC ẨN
Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

Ngày ………, tháng ………, năm 2003
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC
I.

II.

LÝ LỊCH BẢN THÂN :
Họ và tên

: Tống Đồng Vọng

Năm sinh

: 07/07/1975

Nơi sinh

: Thành phố Đà Nẵng

Địa chỉ liên lạc

: 55/5 Ông Ích Khiêm - Quận Hải Châu - Tp. Đà Nẵng

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO :
Năm 1993 - 1998

: Khoa Xây dựng - Đại học Kiến trúc Tp. Hồ Chí Minh

Năm 2000 - 2002

: Cao học ngành Công trình trên đất yếu
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Tp. HCM

III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC :
Năm 1998 - 2000

: Tổng Công ty Xây dựng Miền Trung

Năm 2000 - 2002

: Công ty Xây dựng Cấp thoát nước - TCty Xuất nhập khẩu và

Xây dựng Việt Nam (Vinaconex)

Năm 2002 - 2003

: Công ty Phát triển công nghiệp Tân Thuận


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn thạc só này, em đã nhận được rất nhiều sự
giúp đỡ của Quý Thầy Cô, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, đặc biệt là công lao
của quý Thầy trong ban giảng dạy ngành Công trình trên đất yếu, quý Thầy đã
truyền đạt cho em những kiến thức quý báu để hoàn thành đềà tài tốt nghiệp này.
Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin ghi nhận và tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất.
Em xin chân thành cám ơn Thầy GS. TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG, người Thầy đã
tận tình hướng dẫn, đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức
quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, đặc biệt là trong thời gian làm
luận văn này. Thầy đã giúp cho em hiểu rõ được trách nhiệm của người thầy giáo,
trách nhiệm của những người nghiên cứu trong lãnh vực khoa học để góp phần hoàn
thiện và phát triển ngành địa cơ nền móng của nước ta.
Em xin chân thành cám ơn các Thầy GS. TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ, GS.
TSKH. HOÀNG VĂN TÂN, TS. CHÂU NGỌC ẨN, TS. CAO VĂN TRIỆU, TS. LÊ BÁ
KHÁNH, TS. NGÔ TRẦN CÔNG LUẬN đầy nhiệt huyết và lòng yêu nghề, đã tạo
điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và
cung cấp cho em nhiều tư liệu cần thiết. Và trong thời gian làm luận văn thạc só này,
các Thầy luôn luôn động viên, nhắc nhở, góp ý để em hoàn thành luận văn này một
cách tốt nhất.
Xin chân thành cám ơn các Thầy, Cô, Anh Chị nhân viên của Phòng Quản lý
Khoa học – Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em
trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Và Xin cám ơn đến Gia đình, Bạn bè, Cơ quan và đồng nghiệp đã động viên,

giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và quan tâm sâu sắc trong suốt thời gian vừa qua.
Một lần nữa xin gửi đến Quý Thầy, Cô và Gia đình lòng biết ơn sâu sắc.
TP. Hồ Chí Minh ngày 15/08/2003
Tác giả
TỐNG ĐỒNG VỌNG


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Việ c nghiê n cứ u đề ra giả i phá p hợ p lý cho nề n mó n g củ a cá c
cô n g trình Silô bằ n g bê tô n g cố t thé p xâ y dự n g ven sông tạ i Khu
cô ng nghiệp Hiệp Phước – huyệ n Nhà Bè – Tp. Hồ Chí Minh gặ p
phả i rấ t nhiề u vấ n đề trong việ c xác định các đặ c trưng cơ lý củ a đấ t
nề n cũ n g như việ c tính toá n biế n dạ n g, ổ n định và ả n h hưở n g củ a bờ
sô n g Soà i Rạ p đế n cô n g trình. Trong quá trình cố kế t củ a đấ t nề n ,
sự gia tăng khả nă n g chịu lực và ổ n định của nền đất sé t yế u được
tính toá n trê n cơ sở tính chấ t cố kế t thoá t nướ c củ a đấ t nề n , khả
nă n g tiê u thoá t nướ c củ a cá c giải pháp thoá t nướ c đứ n g như giế n g
cá t , bấ c thấ m hay cọ c vô i xi mă ng đấ t. Bê n cạ nh nhữ n g giả i pháp
trê n, giải pháp sử dụn g cọ c bê tô n g cố t thé p luô n là mộ t giả i phá p
an toà n trong xâ y dự n g bở i tính ổ n định cao của mình, nhấ t là với
đặc điểm địa chất của khu vự c Khu cô ng nghiệp Hiệp Phướ c, nơi có
tầ n g đấ t yế u có độ dà y lê n đế n 30-35 mé t . Chính vì vậ y , giả i phá p
này thật sự hữu ích khi sử dụ n g cho nhữ n g cô n g trình Silô có tả i
trọ n g lớ n, vìø vớ i nhữ n g cấ p tả i trọ n g nà y thì giải phá p sử dụ ng bấc
thấ m kế t hợ p vớ i gia tả i trướ c cũng như giả i pháp sử dụng cọ c vôi
ximă n g đấ t là khô n g thể á p dụ n g.
Mụ c đích chính củ a luậ n vă n là nghiê n cứ u cá c lý thuyế t và á p
dụ n g chú n g trong việ c tính toán nề n mó ng của cô ng trình Silô bằng
bê tô ng cốt thép xây dự ng ven sô n g tạ i Khu cô n g nghiệ p Hiệ p
Phướ c , trê n cơ sở đó nghiê n cứ u các giải phá p nề n móng hợp lý cho

loại cô ng trình Silô nà y.
Luận văn nà y bao gồm 3 phầ n và đượ c chia thành 6 chương,
bao gồm 188 trang với phần phụ lục đi kèm.
Trong phầ n đầ u tiê n gồ m hai chương, tổ n g kế t và nghiê n cứu
tổ n g quan cá c lý thuyết tính toá n về ổ n định, biế n dạ n g, hiệ n tượ n g
cố kế t và cá c đặ c trưng cơ lý của đất sét yếu tạ i khu vự c Thà n h phố
Hồ Chí Minh và Khu cô ng nghiệ p Hiệ p Phướ c . Trong phầ n nà y , cũ n g
giớ i thiệu các phương pháp nề n móng đã được á p dụng tạ i Việt Nam.
Phầ n hai là phầ n nghiê n cứ u đi sâ u và phá t triể n, nghiê n cứ u
phạ m vi á p dụ n g củ a cá c giả i phá p sử dụ n g bấ c thấ m kế t hợ p gia tả i
trướ c , cọ c vô i xi mă n g đấ t và cọ c bê tô ng cố t thé p.
Phầ n 3 là cá c nhậ n xé t và kiế n nghị, so sá nh và kết luậ n về
cá c giả i phá p và đề ra cá c phương hướng nghiên cứ u tiế p theo.


SUMMARY OF THESIS
For studying a reasonable solution for riparian concrete Silo
foundation in Hiep Phuoc Industrial Park, there are many problem
about the deformation, stabilization, characteristic value of weak soil
and the influences of Soai Rap river bank. In consolidation period, the
increment strength and the settlement of weak soil is depend on the
consolidation and drainage of foundation soil and drainage of the
sandy drains, synthetic drains or Lime/ cement columns. Besides
above drainage solutions, using concrete pile is always a safety
solution in construction, especially at Hiep Phuoc Industrial Park,
where has soft soil deep reaches 30-35 meter, thus this solution is
really useful in high loading Silo because with this loading,
geosynthetic method, lime/ cement column is unsuitable.
The objective of this theme is study the theories and practices to
apply into the computation of concrete Silo foundation constructed on

riparian weak soil, in this base, finding out a reasonable solution for
its.
This thesis consist 3 parts and devided into 6 chapter, includes
188 pages with appendix.
In first part, summarize and generalize theories about the
stability, deformation, consolidation and the characteristic of soft clay
in Hiep Phuoc Industrial Park. In this part, the methods of building
Silos used in Viet Nam are introduced.
Part 2 is further study and development part, studies the using
range of vertical drains method, lime/cement method and concrete
pile.
Part 3, observation and conclusion part, observe, compare and
conclude variuos methods and recommend the orientation for further
studies.


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
I.

Đặt vấn đề nghiên cứu

0-1

II. Giới hạn của đề tài

0-4

III. Hạn chế trong nghiên cứu

0-4

PHẦN 1 : TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC
LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CHO CÔNG
TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU
1.1 Tình hình nghiên cứu các giải pháp nền móng công trình đặt trên đất sét
yếu bão hòa nước

1-1

1.2 Tổng quan các trường phái nghiên cứu tính toán nền móng, các mô hình
nền tính toán và sự biến đổi các đặc trưng cơ lý của đất sét yếu do cố kết
đất nền

1-2

1.3 Nghiên cứu tổng quan ứng suất và biến dạng trong nền đất

1-10

1.4 Tổng quan các giải pháp nền móng áp dụng cho công trình Silô và các
công trình tương tự

1-21

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐẤT YẾU VÀ ĐẤT YẾU VEN
SÔNG Ở ĐB SÔNG CỬU LONG VÀ KHU VỰC KCN HIỆP PHƯỚC
2.1 Đất yếu nói chung

2-1

2.2 Khái quát về cấu tạo địa chất khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

2-8

2.3 Khái quát tình hình địa chất khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh

2-13

2.4 Tình hình địa chất khu vực Khu công nghiệp Hiệp Phước

2-23

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC ĐIỂM, GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN
ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH SI LÔ
BTCT XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU
3.1 Các tải trọng giới hạn tác dụng lên nền

3-1


3.2 Sức chịu tải cho phép

3-11

3.3 Vùng hoạt động của ứng suất trong đất nền

3-12

3.4 Biến dạng lún của đất nền

3-14

3.5 Tính toán ổn định của nền đất có mái dốc

3-37

3.6 Đề xuất khoảng cách yêu cầu từ công trình Silô đến bờ sông

3-42

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO CÁC GIẢI PHÁP
NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÔNG TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG
VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC KCN HIỆP PHƯỚC
4.1 Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng hệ thống bấc thấm kết hợp với chất
tải trọng phụ tạm thời

4-1

4.2 Giải pháp xử lý nền đất yếu bằng cọc đất vôi – xi măng

4-18

4.3 Giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép

4-35

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỂ TÍNH TOÁN
THỰC TẾ CHO CÔNG TRÌNH SILÔ XÂY DỰNG VEN SÔNG
TRÊN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC KCN HIỆP PHƯỚC – TP. HCM
5.1 Khái quát sơ bộ công trình Silô Bê tông cốt thép

5-1

5.2 Giới thiệu đặc điểm công trình thực tế tính toán

5-5

5.3 Tính toán phương án xử lý nền đất yếu bằng hệ thống bấc thấm kết hợp
với chất tải trọng phụ tạm thời

5-9

5.4 Tính toán phương án xử lý nền đất yếu bằng cọc đất vôi – xi măng

5-11

5.5 Tính toán phương án sử dụng móng cọc ống bê tông ly tâm tiền áp

5-13

CHƯƠNG 6: CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1 Các kết luận

6-1

6.2 Các kiến nghị

6-2

6.3 Các phương hướng nghiên cứu tiếp theo

6-3

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN
LÝ LỊCH KHOA HỌC


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN “NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
NỀN MÓNG HP LÝ CHO CÁC CÔNG TRÌNH SI LÔ XÂY DỰNG
VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU TẠI KHU VỰC KCN HIỆP PHƯỚC
THUỘC HUYỆN NHÀ BÈ - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH”
I.

ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU :
Sự cần thiết phải đầu tư :

Ý tưởng thành lập một Khu công nghiệp tập trung tại Hiệp Phước đã thành
hình và củng cố bởi các lý do sau đây :
1.

Nhu cầu phát triển không gian đô thị của Thành phố Hồ Chí Minh :

Thành phố Hồ Chí Minh là một trung tâm kinh tế, trung tâm giao dịch quốc
tế và du lịch của nước ta, và có vị trí chính trị quan trọng chỉ sau Thủ đô Hà Nội.
Tốc độ tăng trưởng của Thành phố thuộc hàng cao nhất nước. Tuy nhiên Thành
phố đang vướng phải vấn đề đô thị nan giải là mật độ dân số cao, nhất là tại các
quận nội thành; giao thông ùn tắc; công trình hạ tầng kỹ thuật thiếu kém và tình
trạng thiếu nhà ở trầm trọng. Các vấn nạn trên cần được giải quyết bằng nhiều
biện pháp đồng bộ, liên quan đến nhiều cơ quan ban ngành. Riêng về góc độ quy
hoạch đô thị, Thành phố xem xét chọn lựa hướng phát triển không gian về hướng
Đông – Nam, phía Nhà Bè, Cần Giờ ra đến Biển Đông dựa vào dòng sông Soài
Rạp đầy tiềm năng.
Trên thực tế, trên vùng đất phía Nam Thành Phố, các dự án quan trọng đã
và đang thực hiện thành công, khởi đầu là KCX Tân Thuận 300ha, kế đến là Nhà
máy điện Hiệp Phước, khu đô thị mới Nam Sài Gòn 2600ha. Nay đã đến lúc đầu
tư vào khu vực Hiệp Phước nằm ven sông Nhà Bè – Soài Rạp. Bước khởi đầu
phải là xây dựng công nghiệp nhằm tạo nền tảng và điều kiện thuận lợi để phát
triển dân cư và các hoạt động kinh tế khác. Như vậy việc xây dựng một khu công
nghiệp tập trung tại đây là biện pháp cần thiết cho quá trình mở rộng không gian
đô thị của Thành Phố.
2.

Nhu cầu thiết lập các ngành Công nghiệp chế tạo nguyên liệu cơ bản :

Giá trị sản lượng công nghiệp trên địa bàn Thành phố tăng bình quân mỗi
năm 15 -16%. Các nhà máy sản xuất hàng xuất khẩu lẫn hàng tiêu dùng nội địa
hầu hết phải sử dụng nguyên liệu nhập khẩu từ nhiều nước khác nhau. Nguồn
cung cấp và giá cả luôn luôn là nỗi ám ảnh đối với các nhà sản xuất trong nước.
Đã đến lúc chúng ta nên thiết lập ngành công nghiệp sản xuất nguyên liệu cơ bản
thay thế nhập khẩu nhằm mang lại lợi ích thiết thực cho nền công nghiệp nội địa,

Luận văn Thạc só

Mở đầu - Trang 1


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

kể cả các doanh nghiệp hướng về xuất khẩu. Với nguồn cung cấp nguyên liệu tại
chỗ và giá cả thấp hơn nhập khẩu, sản phẩm sản xuất trong nước sẽ mang tính
cạnh tranh cao hơn do giá thành hạ.
Các nhà máy loại này cần sử dụng diện tích đất lớn và gần sông nước để
thuận tiện việc xuất nhập nguyên liệu thô và thành phẩm. Khu công nghiệp Hiệp
Phước hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu này.
3.

Nhu cầu di dời một số nhà máy gây ô nhiễm từ nội thành :

Hiện nay, trong nội thành và vùng ven đô thị đã hình thành các xí nghiệp
công nghiệp nằm xen cài trong các khu dân cư. Đồ án xây dựng tổng mặt bằng đã
bố trí các cơ sở sẵn có theo hướng những xí nghiệp công nghiệp thải ra chất độc
hại, gây ô nhiễm môi trường như các xí nghiệp sản xuất pin, accu, nhựa, cưa xẻ
gỗ, nhôm, giấy nhuộm, chế biến hải sản, thuộc da, các xí nghiệp hóa chất… sẽ
được di chuyển ra xa ngoài các khu nhà ở, gom vào các khu công nghiệp tập
trung. Khu công nghiệp Hiệp Phước hội đủ điều kiện về địa lý và kỹ thuật để tiếp
nhận các xí nghiệp này.
4.

Nhu cầu thuê đất của các nhà đầu tư :

Từ đầu năm 1994, sau khi có thông tin về dự kiến xây dựng Khu công
nghiệp Hiệp Phước, nhiều nhà đầu tư nước ngoài quan tâm đến dự án này. Họ lần
lượt đến tiếp xúc với UBND Thành Phố, Sở Xây Dựng và Công ty Phát triển
Công nghiệp Tân Thuận để tìm hiểu các điều kiện thuê đất, sử dụng đất và các
thủ tục đầu tư tại đây. Có thể kể vài công ty lớn như : Posco (Hàn Quốc), Tập
đoàn Thiam Joo (Singapore), Tập đoàn Kolon (Hàn Quốc), Mitsubishi (Nhật),
TQM (Nhật), Quantum Architectural Services International v.v… Các doanh
nghiệp trong nước như Saigon Petro, nhà máy kính Float, Tổng công ty xây dựng
số 1, Công ty Vật liệu Xây dựng và Kỹ thuật Xây dựng (Cotec), Tổng công ty
Thăng Long, Tổng Công ty Sông Đà đã đầu tư đặt nhà máy tại khu vực.
Điều này nói lên xu hướng hiện nay của các nhà đầu tư trong và ngoài
nước muốn tìm địa điểm thích hợp như Khu công nghiệp Hiệp Phước để thiết lập
các nhà máy, trạm phân phối nguyên liệu cơ bản, sản phẩm trung gian nhằm cung
cấp đầu vào cho các cơ sở sản xuất trong nước.
Qui mô xây dựng Khu công nghiệp Hiệp Phước :
Khu công nghiệp Hiệp Phước được xét đến do yếu tố thuận lợi về vị trí
nằm ven sông Soài Rạp thuộc hai xã Long Thới và Hiệp Phước chỉ cách trung tâm
Thành Phố khoảng 20km và cách cửa biển Cần Giờ gần 20km. Dải đất chạy dài
dọc sông trên 10km, chiều rộng từ bờ sông vào sâu trung bình 2km. Nhằm tận
dụng ưu thế của mặt sông và duy trì địa hình tự nhiên, các nhà quy hoạch dự kiến
xây dựng KCN tập trung với diện tích đất 2000ha bao gồm cả những kênh rạch.
Luận văn Thạc só

Mở đầu - Trang 2


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Quy mô này cũng phù hợp với định hướng phát triển quốc gia với tốc độ tăng
trưởng là 8-9% cho GDP và 14-15% cho giá trị sản lượng công nghiệp.
Về tiến độ thực hiện, khu công nghiệp quy mô 2000ha sẽ chia ra nhiều giai
đoạn mà giai đoạn đầu là 332ha.
Khu công nghiệp Hiệp Phước phát triển theo ba hướng chính sau :
- Là một Khu công nghiệp đặc biệt dành cho các ngành công nghiệp nặng,
có qui mô lớn và có mức độ ô nhiễm cao.
- Là một Cảng nước sâu cho các tàu có tải trọng đến 50.000 dwt cập cảng
nhằm phục vụ cho Khu công nghiệp và các khu vực lân cận.
- Nạo vét sông Soài Rạp để mở một luồng tàu mới từ Biển Đông đến Khu
công nghiệp Hiệp Phước và hệ thống cảng Thành phố Hồ Chí Minh.
XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU :
Khu vực Khu công nghiệp Hiệp Phước là một vùng đất tương đối bằng
phẳng nhưng thấp trũng của huyện Nhà Bè và Thành Phố Hồ Chí Minh, có sông
Soài Rạp và kinh rạch chằng chịt chảy qua, đa số đất ruộng đều bị ngập mặn,
phèn. Địa chất vùng Khu công nghiệp Hiệp Phước được phủ bởi trầm tích
Holoxen có địa hình thấp, có nguồn gốc sông biển, đầm lầy với thành phần vật
chất chủ yếu là bùn sét màu xám đen, xám tro lẫn nhiều bùn thực vật. Lớp bùn
sét từ 20m có sức chịu tải nhỏ hơn 0,5 Kg/cm2. Trên bề mặt trầm tích Holoxen
gặp hiện tượng lầy hóa. Bên dưới trầm tích Holoxen là trầm tích Pleuxtoxen dưới
với thành phần cấu tạo là sét pha, cát pha.
Với đặc điểm địa chất ven sông khu vực Khu công nghiệp Hiệp Phước như
trên, các công trình Silô được đặt trên vùng đất sét yếu bão hòa nước, khả năng
chịu tải kém, tính biến dạng lớn nên chúng ta phải nghiên cứu các giải pháp hợp
lý nền móng.
Loại trừ các tác động không nhỏ của việc thay đổi dòng chảy sông, do việc
khai thác cát bừa bãi, do sự phát triển của các phương tiện giao thông đường thủy
hoặc do hiện tượng sạt lở bờ sau khi nước rút thì việc không đánh giá đúng mức
tầm quan trọng của bài toán ổn định do thói quen tính toán trên nền đất không

yếu hoặc nền đất yếu nằm xa bờ sông hay nguy hiểm hơn là việc không hiểu rõ
vùng hoạt động của ứng suất, sự phát sinh của hiện tượng mất ổn định của đất nền
dưới móng công trình là nguyên nhân chính gây ra các sự cố nghiêm trọng trong
tất cả các loại công trình ven sông thuộc các lónh vực dân dụng, công nghiệp, giao
thông, thủy lợi. Đặc biệt, đối với công trình Silô thì bài toán ổn định tổng thể của
công trình là một vần đề cần được quan tâm giải quyết đúng mức.

Luận văn Thạc só

Mở đầu - Trang 3


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Tìm giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình Si lô xây dựng ven sông
trên đất yếu là vấn đề đặt ra cần phải được nghiên cứu nhiều hơn nữa, bởi nó
không những quyết định đến vấn đề kinh tế, giá thành công trình mà còn là vấn
đề kỹ mỹ thuật, chất lượng của công trình, tránh lãng phí và gây biến dạng, lún
sụp công trình. Thực tế cho thấy hàng loạt các công trình đã bị sự cố lún lệch,
biến dạng rất lớn, ít nhiều liên quan đến việc quyết định phương án nền móng
không hợp lý.
Các hiện tượng và sự cố nền móng xảy ra tại các công trình Si lô xây dựng
ven sông trên đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đều có nguyên nhân liên
quan đến khả năng chịu tải của đất nền và việc lựa chọn giải pháp nền móng
chưa hợp lý cũng như việc chọn mô hình nền, sơ đồ tính toán thiết kế nền móng,
xử lý số liệu địa chất trong những điều kiện đất yếu chưa phù hợp.
Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài này là rất cấp bách và cần thiết cho công tác
xây dựng, đặc biệt là lónh vực nền móng công trình.

II.

GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI :

Đề tài nghiên cứu trong phạm vi lý thuyết đã được học trong chương trình.
Việc nghiên cứu đề tài này chủ yếu là tổng hợp các thành quả nghiên cứu của
những người đi trước, từ đó phân tích và áp dụng vào một công trình, môi trường
cụ thể là các công trình Silô xây dựng ven sông tại Khu công nghiệp Hiệp Phước.
Các nghiên cứu đi sâu chủ yếu là cấu tạo đề nghị của từng phương án cũng như
trình tự và giải pháp tính toán cho các trường hợp phương án móng cụ thể.
Để hạn chế phạm vi nghiên cứu, giới hạn ảnh hưởng của chuyển vị ngang
đến ổn định của bờ sông cũng như không xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ
biến do ứng suất tiếp bằng cách khống chế khoảng cách đến bờ sông.
Do không có điều kiện thí nghiệm thực tế, chấp nhận sử dụng các thông số,
công thức, biểu đồ kinh nghiệm để tính toán.
Phạm vi nghiên cứu hẹp chỉ nghiên cứu các giải pháp hợp lý cho địa chất
khu vực Hiệp Phước.
III.

HẠN CHẾ TRONG NGHIÊN CỨU :

Trình độ kiến thức, kinh nghiệm, lượng thông tin thu thập cũng như khả
năng xử lý của bản thân còn hạn chế.
Thời gian nghiên cứu đề tài ngắn.
Công trình nghiên cứu mang tính chất tổng hợp các lý thuyết đã học, chưa
có điều kiện tính toán thực tế và tiến hành thực nghiệm ngoài hiện trường.

Luận văn Thạc só

Mở đầu - Trang 4

HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC LIÊN QUAN
ĐẾN TÍNH TOÁN NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH SI LÔ
XÂY DỰNG VEN SÔNG TRÊN ĐẤT YẾU
1.1

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NỀN MÓNG CÔNG
TRÌNH ĐẶT TRÊN ĐẤT SÉT YẾU BÃO HÒA NƯỚC :
- Từ những năm hai mươi của thế kỷ XX, nhiều nhà khoa học như G.I.
Pacropxki, I.I. Lisvan, P.A. Đrodd, Lomonxop v.v… đã có những nghiên
cứu các đặc tính hóa lý của vùng đất yếu. Nghiên cứu kết cấu vi mô và
ảnh hưởng của các đất sét đến các tính chất cơ lý của đất yếu cũng đã
được nêu ra bởi nhà khoa học Nga P.A. Zemiatsenxki.
- Trong lónh vực thổ nhưỡng học có thể kể đến những công trình nghiên
cứu của các nhà khoa học nhö : Maxlov, V.V. Okhotin, N.N. Ivanov,
M.M. Philatov, N.V. Ornatxki, A.F. Lebedev, V.F. Babkov và V.M.
Bedrut v.v… đã góp phần vào việc khám phá bản chất hóa lý của đất và
giải quyết công việc xây dựng công trình trên những vùng đất yếu.
- Hàng loạt công trình nghiên cứu đặc điểm tính chất của đất yếu và
phương pháp xây dựng công trình trên đất yếu như B.I. Dolmatov, M.Iu.
Abeliev, A. Vilo, N.N. Morarexcul, N.Ia. Denhixov, A.K. Larionov v.v…
Ngoài ra còn phải kể đến các công trình nghiên cứu vùng đất yếu làm
nền cho các công trình kỹ thuật thủy lợi và cải tạo đất của P.D.
Evdokimov, A.A. Nhichiporovich, V.M. Xamarin, N.A. Craxinhicov v.v…

- Các nhà khoa học phương Tây đã đóng góp nhiều công lao trong việc
nghiên cứu cơ học đất, địa chất công trình, vấn đề lưu biến của đất loại
sét, lý thuyết đàn hồi v.v… như K. Terzaghi, R.B. Peck, A.W. Skepton,
G.A. Leonards, A.W. Bishop, A. Casagrandle, L.Lemb v.v…
- Sau khi Terzaghi và N.M. Gherxevanov công bố kết quả lý thuyết cố kết
thấm vào năm 1925 và 1931, lý thuyết này tiếp tục được phát triển bởi
các tác giả như Jipxon, R. Baron v.v… Các vấn đề về từ biến của đất, lý
thuyết cố kết thấm, vai trò từ biến đối với cố kết thấm được rất nhiều
nhà khoa học Nga nghiên cứu.
- Ở trong nước, lónh vực nghiên cứu cải tạo nền đất sét yếu và giải pháp
nền móng hợp lý cho công trình phải kể đến các tác giả như Lê Bá
Lương, Hoàng Văn Tân, Vũ Công Ngữ, Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định,
Phan Trường Phiệt, Nguyễn Văn Quảng v.v…

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 1


HVTH : Tống Đồng Vọng

1.2

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

TỔNG QUAN CÁC TRƯỜNG PHÁI NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NỀN
MÓNG, CÁC MÔ HÌNH NỀN TÍNH TOÁN VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CÁC
ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT YẾU DO CỐ KẾT ĐẤT NỀN :

1.2.1 CÁC TRƯỜNG PHÁI NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN NỀN MÓNG :

H

Công trình Silô xây dựng ven sông thường được tính toán theo dạng bài
toán không gian trên nền đất bán không gian vô hạn. Trong trường hợp mà vùng
hoạt động của ứng suất, chuyển vị hoặc biến dạng của công trình xây dựng lớn
hơn khoảng cách từ công trình đến bờ sông thì nền đất phải được coi là nền bán
không gian hữu hạn (đàn hồi hay đàn dẻo) với giới hạn là bờ sông.

L

B

LỚP ĐẤT
SAN NỀN

LỚP ĐẤT YẾU

NỀN ĐƯC XỬ LÝGIA CỐ

Hình 1.1 Nền bán không gian hữu hạn
Hiện nay có hai trường phái chính tính toán khác nhau dựa vào cơ sở những
lý thuyết về cố kết của đất.
- Trường phái toán cơ : Mô hình hoá sự làm việc của các phân tố đất nền
từ các mô hình cơ bản của vật thể đàn hồi (Hook), vật thể nhớt
(Newton), vật thể dẻo (Saint-Vernert, Prandol v.v...) liên kết thành các
mô hình lưu biến phức tạp. Từ việc giải các mô hình này, các tác giả đưa
ra các phương trình vi phân cơ bản để tính toán nền móng.
- Trường phái độ ẩm - độ chặt : Từ thí nghiệm thực tế mẫu đất dưới công
trình để tính toán tương đương khi chịu tải thực tế với quan niệm độ ẩm độ chặt của đất nền thay đổi sẽ làm thay đổi khả năng chịu tải của nó.

Đối với nền đất yếu ở ven sông cần đi sâu nghiên cứu theo trường phái
độ ẩm – độ chặt (Maslov) có sử dụng các mô hình lưu biến làm cơ sở
tính toán và coi nền đất như một chủ thể cùng làm việc với công trình.
Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 2


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

1.2.2 CÁC LOẠI MÔ HÌNH NỀN NGHIÊN CỨU :
a)

Mô hình nền biến dạng cục bộ :

Mô hình nền biến dạng cục bộ là loại mô hình đơn giản nhất và áp dụng
thích hợp đối với các loại đất yếu.
a.1)

Mô hình nền một thông số (Cz) : (Mô hình nền Winkler)
Dựa trên giả thiết của Winkler ta có :
p = Cz.S

(1.1)

Với Cz _ hệ số nền theo phương thẳng đứng được xác định dựa vào kết quả
thí nghiệm bằng bàn nén ở hiện trường.
Theo đề nghị của Giáo sư Terzaghi và Peck :

- Đối với đất rời (cát …) :
Cz = Cz 0,3m ⎡ b + 0,3m ⎤
⎢⎣ 2b ⎥⎦

2

(1.2)

- Đối với đất dính (cát pha sét, sét pha cát, sét …) :
Cz = Cz 0,3m. 0,3m

(1.3)

b

Trong đó :
Cz 0,3m _ hệ số nền được xác định ứng với bề rộng bàn nén bằng 0,3m
b _ bề rộng móng
Hệ số Cz cũng có thể xác định qua các liên hệ khác :
- Theo Vesic (1961) : đối với dầm dài
Cz = 0,65

12

Eo b 4
Eo
Eo
≈
2
EJ b(1 − μ o ) b(1 − μ o2 )

- Theo các tác giả khác :
Eo (1 − μ o )
Cz ≈
H (1 + μ o )(1 − 2μ o )
Với

Eo

_ module biến dạng của nền đất

μo

_ hệ số poisson của nền đất

H

_ phạm vi chịu nén

(1.4)

(1.5)

Thiếu sót chủ yếu của mô hình nền Winkler là không kể đến tính phân
phối của đất. Một thiếu sót khác là hệ số nền Cz là thông số có tính quy ước,
không có ý nghóa vật lý rõ ràng. Ngay đối với một loại đất, Cz cũng biến đổi phụ
thuộc hình dạng, kích thước đáy móng, khoảng tải trọng tác dụng v.v…

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 3


HVTH : Tống Đồng Vọng

a.2)

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Mô hình nền hai thông số (Cz và Cx) :

Theo P. L. Pasternak biến dạng của nền được thể hiện qua hai hệ số nền:
hệ số nền chịu nén Cz cho liên hệ giữa phản lực nền thẳng đứng và độ lún; hệ số
nền chịu cắt Cx cho liên hệ giữa ứng suất cắt của nền với sự biến đổi của độ lún.
Hệ số Cx được xác định theo biểu thức :
Cx =

T
F .Δ

Trong đó :

(1.6)

T

_ lực ngang tác dụng

F

_ diện tích đế móng

Δ

_ chuyển vị ngang

Giải bài toán về bán không gian đặc trưng bởi hai hệ số nền Cz và Cx chịu
tác dụng của lực tập trung P trên bề mặt, ta có độ lún y của nền là :
y(x) =
a.3)

P
K o ( x) ; với Ko(x) là hàm số Bessel loại 2 cấp 0.
2πC x

Mô hình nền ba thông số : (Cz, Cx và Cϕ)

Mô hình nền ba thông số khi có lực thẳng đứng, lực ngang và mô men uốn
tác dụng đồng thời.
Hệ số Cϕ được xác định theo biểu thức :
Cϕ =
Trong đó :

b)

M
ϕJ

(1.7)

M

_ mô men uốn

ϕ

_ góc xoay ở dưới đế móng

J

_ mô men quán tính của tiết diện móng

Mô hình nền bán không gian đàn hồi vô hạn :

Mô hình nền bán không gian đàn hồi vô hạn mang tính chất tổng quát cho
nền đất tốt đặc trưng bởi mô đun biến dạng Eo và hệ số poisson μo.
Đặc trưng biến dạng Eo của mô hình này có thể xác định dựa vào kết quả
thí nghiệm ở trong phòng hoặc ở ngoài hiện trường.
Dùng kết quả của lý thuyết đàn hồi ta có phương trình :
- Trường hợp bài toán không gian, theo lời giải của Boussinesq ta có :
y=
Trong đó

P(1 − μ o2 )
πEo d

Eo, μo : mô đun biến dạng và hệ số poisson của nền
d

Luận văn Thạc só

(1.8)

: khoảng cách từ điểm đang xét đến điểm lực tác dụng
Chương 1 - Trang 4


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

- Trường hợp bài toán phẳng, theo lời giải của Flaman ta có độ lún của
điểm A so với điểm B là :
2(1 − μ o2 ) D
ln
y= P
πEo
d

(1.9)

Mô hình nền bán không gian đàn hồi đã xét đến tính phân phối của đất, vì
vậy mô hình này còn gọi là mô hình nền biến dạng tổng quát. Nhưng điều này
cũng chính là thiếu sót chủ yếu của nó vì đã đánh giá quá cao tính phân phối của
đất, dẫn đến hậu quả là trị số nội lực trong kết cấu tính theo mô hình này rất lớn,
kích thước mặt bằng của kết cấu càng lớn thì ảnh hưởng của sự đánh giá quá cao
tính phân phối của đất lại càng lớn.
c)

Mô hình nền lớp đàn hồi hữu hạn :

Khi dưới lớp đất chịu lực gặp nền đá hoặc lớp đất sét cứng, có thể xác định
chuyển vị của nền đất qua biểu thức sau đây :
Si =

qc
(1 − μ o2 ) K i
πEo

(1.10)

⎛ c x⎞
, ⎟ được tra bảng do tác giả Sexter đề nghị.
⎝H c⎠

Ki = f ⎜

Mô hình này được áp dụng để tính toán móng các công trình thủy lợi.
d)

Mô hình nền biến dạng phi tuyến và không đồng nhất :

Mô hình nền này xét đến tính chất biến dạng phi tuyến của đất nền khi tải
trọng công trình tác dụng lớn và tính không đồng nhất của đất nền :

Trong đó

σ i = Aε i1 / n (n > 1)

(1.11)

A = AmZn (m ≠ n)

(1.12)

σi =

2
2

(σ 1 − σ 2 )2 + (σ 2 − σ 3 )2 + (σ 3 − σ 1 )2

I1 = σ1 + σ2 + σ3;
εi =

2
2(1 + μ o )

= I12 − 3I 2

I2 = σ1.σ2 + σ2.σ3 + σ3.σ1

(ε 1 − ε 2 )2 + (ε 2 − ε 3 )2 + (ε 3 − ε 1 )2

σi

_ cường độ ứng suất

εi

_ cường độ biến dạng

σ1, σ2, σ3

_ thành phần ứng suất chính

ε1, ε2, ε3

_ thành phần biến dạng chính ứng với σ1, σ2, σ3

Dạng mô hình nền này mang tính chất tổng quát thích hợp với công trình
lớn và điều kiện địa chất phức tạp.

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 5


HVTH : Tống Đồng Vọng

e)

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Mô hình nền đàn hồi dẻo :

Để xét đến điều kiện của đất nền làm việc ngoài giới hạn đàn hồi dưới tác
dụng của tải trọng công trình, mô hình nền được mô tả qua liên hệ đề nghị sau:
K 2 ×σ i
εi =

(1.13)
σ tb − K1 .σ i + K c
Trong đó

Kc = C . cotgϕ ;

1
3

σ tb = (σ 1 + σ 2 + σ 3 )

K1 vaø K2 là các hệ số được xác định qua kết quả thực nghiệm
trên máy nén 3 trục đối với mỗi loại đất.
Nếu kể đến sự làm việc của đất nền ngoài giới hạn đàn hồi, chắc chắn sẽ
dẫn đến việc chọn kích thước móng hợp lý và kinh tế hơn.
f)

Mô hình nền lưu biến :

Để xét đến yếu tố thời gian dưới tác dụng của tải trọng với môi trường đất
dính, các dạng mô hình lưu biến được xây dựng dựa vào kết quả thực nghiệm đối
với từng loại đất.
Phương trình cơ bản biểu diễn đối với đất nền có tính chất lưu biến như sau:
F(σi, εi, t) = 0

(1.14)

1.2.3 SỰ BIẾN ĐỔI CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT SÉT YẾU DO
HIỆN TƯNG CỐ KẾT ĐẤT NỀN :
Trong thực tế tính toán, khi nền chịu tác dụng của tải trọng thì các đặc

trưng cơ lý sẽ biến đổi với mức độ, đặc điểm tùy thuộc rất nhiều vào thành phần
đất, giá trị tải trọng. Sự biến đổi này chính là do quá trình cố kết của đất nền, là
sự phát triển theo thời gian của qúa trình nén chặt đất trong thời gian lâu dài dưới
tác dụng của tải trọng tónh.
Hiện có hai trường hướng lớn nghiên cứu về hiện tượng cố kết của đất, xác
định sự nâng cao sức kháng cắt, độ bền của đất dính bão hoà nước đó là trường
hướng dựa vào lý thuyết độ ẩm - độ chặt của Maslov và trường hướng dựa vào sự
biến đổi áp lực nước lỗ rỗng trong đất theo lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi.
a.

Trường hướng độ ẩm - độ chặt :

i)

Các nguyên tắc cơ bản :

Theo quan niệm của lý thuyết này : Quá trình thoát nước ra khỏi đất dưới
tác dụng của tải trọng công trình và trọng lượng bản thân đất làm cho đất nền bị
lún đồng thời làm tăng độ bền và khả năng chịu tải của đất. Để hiểu rõ hơn về
quan niệm này ta nêu ra các nguyên tắc của lý thuyết về consolidation như sau :

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 6


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Nguyên tắc 1 : Trong những điều kiện giống nhau, quá trình conso xảy ra ở
trong nền công trình tương tự trên mẫu đất ở trong phòng thí nghiệm.
Nguyên tắc 2 : Hai lớp đất có chiều dày khác nhau H1 và H2 có độ ẩm ban
đầu Wđ giống nhau, chịu áp lực nén giống nhau, có điều kiện thoát nước như nhau,
khi đạt tới cùng độ ẩm, độ chặt W thì : Thời gian cố kết T1 và T2 liên hệ với nhau
theo công thức :
T1(W) = T2(W) .(H1/H2)n

(1.15)

Trong đó :
H1, H2

: Phản ảnh không gian của hai lớp đất nghiên cứu.

T1, T2

: Phản ảnh thời gian của hai lớp đất nghiên cứu.

n

: Chỉ tiêu cố kết của đất sét phụ thuộc vào độ sệt,
chỉ số dẻo của đất.

Theo kết quả nghiên cứu của GS.TSKH Lê Bá Lương :
•

n=2

: đất ở trạng thái nhão (IL = 1)

•

n=0

: đất ở trạng thái cứng (IL = 0)

Khi đất ở các trạng thái khác thì n được xác định theo công thức :
•

n = - 0.75 Spw + 2

Với Spw : Sức chống cắt của đất từ thí nghiệm cắt cánh hiện trưởng
•

n = aαIp + bα
α = 1 – IL
aα, bα : Các thông số xác định bằng thí nghiệm.

Tính toán thời gian cố kết thực tế (T) của đất nền dựa vào thời gian cố kết
của mẫu đất (t) ở trong phòng thí nghiệm như sau:
T = t (D/h)n
Trong đó :

(1.16)

h _ chiều cao mẫu đất thí nghiệm
D _ chiều dày vùng hoạt động về conso.

Nguyên tắc 3 : Quá trình cố kết và từ biến của nền đất sét xảy ra theo hai

giai đoạn:
Giai đoạn 1: Giai đoạn cố kết, chủ yếu là vắt ép nước ra khỏi đất.
Giai đoạn 2: Giai đoạn từ biến, chủ yếu là do ứng suất pháp gây ra.
Nguyên tắc 4 :
Hiện tượng từ biến do ứng suất pháp là quá trình sắp xếp các phần tử nước
liên kết xung quanh hạt rắn theo xu hướng làm tăng mật độ của chúng.

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 7


HVTH : Tống Đồng Vọng

ii)

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Sự thay đổi các đặc trưng biến dạng của đất theo thời gian :

Trong quá trình nén lún do cố kết của đất nền dưới một cấp tải trọng nhất
định, hệ số rỗng e của đất ngày càng giảm thể hiện trong công thức sau :
e=

Δ(1 + 0.01W )

γw

(1.17)

−1

Tương tự, hệ số nén lún a và modul biến dạng Eo là các đại lượng phụ
thuộc vào hệ số rỗng của đất nên nó cũng thay đổi theo trong quá trình cố kết.
iii)

Sự thay đổi các đặc trưng độ bền của đất theo thời gian :

Thí nghiệm trong phòng xác định : biểu đồ biến đổi độ ẩm theo thời gian
W=f(t) dưới một cấp tải trọng nhất định; trị biểu đồ Spw=f(w), ϕw=f(w) và cw=f(w)
Dựa vào các biểu đồ xác định các thông số cần thiết.
Tính thời gian Tw để đạt đến độ ẩn tính toán Wt, từ đó đạt đến trị ϕw, cw tính
toán của nền đất có chiều dày H theo nguyên tắc 4.
Theo nghiên cứu của GS. TSKH Lê Bá Lương, trong trường hợp đất bão
hoà nước, mức độ cố kết của đất nền Ut phụ thuộc độ ẩm - độ chặt của đất nền:
Ut =
Hay

W d − Wt
W d − Wc

(1.18)

Wt = Wd – (Wd – Wc)Ut

Độ lún S theo lý thuyết độ ẩm – độ chặt được tính toán theo công thức :
S=
Với

W d − Wc

xD
1
+ Wd
Δ

Δ

: Tỷ trọng hạt rắn.

Wd , Wc

: Độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối cùng

(1.19)

ứng với quá trình thực tế tính toán.
b.

Trường hướng áp lực nước trong lỗ rỗng :

i)
Cơ sở lý thuyết : Nghiên cứu sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng của đất trong
quá trình cố kết thấm, xác định độ cố kết và độ lún của đất nền theo thời gian.
Để đơn giản hoá tính toán, các tác giả đã đưa ra các giả thuyết sau :
- Đất ở trạng thái hoàn toàn bão hoà nước, trong đất không có không khí
kín hoặc nếu có thì cũng chỉ chiếm một thể tích khá nhỏ, có thể bỏ qua.
- Nước trong lỗ rỗng và hạt đất xem như không nén được.
- Tốc độ lún của đất chỉ phụ thuộc vào tốc độ thoát nước lỗ rỗng.
- Hệ số thấm k, hệ số nén a của đất không thay đổi trong quá trình cố kết.
Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 8


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

- Tốc độ thấm của nước trong lỗ rỗng rất nhỏ, do đó có thể áp dụng được
định luật Darcy trong tính toán quá trình cố kết của đất.
ii)

Trường hợp thoát nước 1 chiều :
Phương trình vi phân cố kết thấm trong trường hợp thoát nước 1 chiều :
∂u
∂ 2u
= cz 2
∂t
∂z

(1.20)

Để đơn giản tính toán, trong 22TCN 262-2000 đã lập sẵn bảng tra độ cố kết
U đạt được sau thời gian t kể từ khi bắt đầu gia tải tùy thuộc nhân tố thời gian Tv :
Tv =
Với : C =
tb
v

H

C vtb
t
H2

(1.21)

Z a2
⎛
⎜ Σ hi
⎜
C zi
⎝

⎞
⎟
⎟
⎠

2

; hi : Beà dày các lớp đất yếu nằm trong phạm vi Za

: chiều dài thoát nước hữu hiệu

Công thức xác định Uz(t) có thể xác định gần đúng theo biểu thức căn bậc 2
của Taylor như sau :
Uz ≈

iii)

4Tv

π

(1.22)

Trường hợp thoát nước hai chiều :
L.Rendulic đề nghị phương trình vi phân của bài toán thoát nước 2 chiều:
⎛ ∂ 2 u 1 ∂u ⎞
∂u
∂ 2u
⎟⎟ + c z 2
= c r ⎜⎜ 2 +
∂t
r ∂r ⎠
∂z
⎝ ∂r

(1.23)

Theo N.Carillo (1942) biểu thức xác định độ cố kết toàn phần có dạng :
U(t) = 1 – ( 1-Uz(t))(1-Ur(t))

(1.24)

Trong đó : Uz(t), Ur(t) là độ cố kết theo phương đứng và phương ngang.
Năm 1948, R.A Barron đã đưa ra giải pháp về cố kết của hình trụ đất có lõi
bấc thoát ở giữa với điều kiện là: Biến dạng thẳng đứng là tự do và cân bằng
Với biến dạng cân bằng, phương trình vi phân mô tả quá trình cố kết:

∂u
⎛ ∂u 1 ∂u ⎞
= Ch ⎜ 2 + . ⎟
∂t
r ∂r ⎠
⎝ ∂r

(1.25)

Trong đó :
u : Áp suất lỗ rỗng dư trung bình tại bất kỳ điểm nào và bất kỳ thời
gian t nào sau khi xảy ra sự tăng ứng suất thẳng đứng tổng cộng.

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 9


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

r : Khoảng cách từ trọng tâm hình trụ đất thoát nước đến điểm xét.
Ch

: Hệ số cố kết theo phương ngang.

Đối với trường hợp chỉ có cố kết ngang hướng tâm, lời giải của Barron dưới
điều kiện lý tưởng (không bị ảnh hưởng xáo trộn và không xét sức cản giếng) :
Uh = 1− e

Với : Th =

−8Th
F (n )

(1.26)

C h .t

(1.27)

De2

⎛ n2 ⎞⎛
3n 2 − 1⎞
⎟
F(n) = ⎜⎜ 2 ⎟⎟.⎜⎜ ln(n ) −
2 ⎟
⎝ n − 1⎠ ⎝

Với

4n

(1.28)

⎠

De

: đường kính trụ đất tương ứng

dw

: đường kính tương đương của thiết bị tiêu nước

n

: tỷ lệ khoảng cách, lấy bằng De / dw

Do De lớn hơn dw nhiều nên biểu thức F(n) biểu diễn dưới dạng đơn giản:
⎛ De
⎝ dw

F(n) = ln ⎜⎜
1.3

⎞
⎟⎟ - 0.75
⎠

(1.29)

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG :

1.3.1 ỨNG SUẤT TRONG NỀN :
a)

Phân bố ứng suất trong nền bán không gian vô hạn đàn hồi :

a.1)

Phân bố ứng suất do tải trọng bản thân :

Theo quan điểm cổ điển : Ứng suất do trọng lượng bản thân đất nền gây ra
tại một điểm bất kỳ trong đất nền ở độ sâu z là :
z

σ Z = ∫ γ ( z )dz

(1.30)

0

z

σ x = σ y = ξ ∫ γ ( z )dz

(1.31)

τ xy =τ yz = τ zx = 0

(1.32)

0

trong đó : γ(z) là trọng lượng riêng của đất thiên nhiên, thay đổi theo chiều sâu z
ξ là hệ số nén hông
Nếu nền đất đồng nhất thì sự thay đổi của trọng lượng riêng không đáng

kể, khi đó ta có thể lấy: γ ( z ) = γ = const . Do đó σ z = γ .z .
Nếu có nhiều lớp đất khác nhau thì ứng suất do trọng lượng bản thân đất
gây nên tính theo công thức:

Luận văn Thạc só

Chương 1 - Trang 10


HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

n

σ z = ∑ γ i hi

(1.33)

σ x = σ y = ξ .σ z

(1.34)

τ xy =τ yz = τ zx = 0

(1.35)

i =1

trong đó :

n là số lượng các lớp đất khác nhau trong phạm vi nghiên cứu
γ i , hi là trọng lượng riêng và chiều dày của lớp đất thứ i

Nếu đất nằm dưới mực nước ngầm và là loại đất thấm nước thì trong công
thức (1.33) phải dùng trọng lượng riêng của đất trong nước γđn.
Theo quan điểm hiện nay
Khi ứng suất bên ngoài truyền lên khối đất bão hoà nước, áp lực nước lỗ
rỗng sẽ tăng tức thời. Điều đó làm cho nước lỗ rỗng có xu hướng chảy thoát khỏi
hệ lỗ rỗng, áp lực nước lỗ rỗng sẽ giảm đi và ứng suất tác dụng truyền dần cho
kết cấu hạt của đất. Tại một thời điểm sau khi đặt tải, ứng suất tổng tác dụng sẽ
cân bằng bởi hai thành phần nội ứng suất.
Áp lực nước lỗ rỗng u là áp lực gây ra trong chất lỏng chứa đầy lỗ rỗng.
Chất lỏng trong lỗ rỗng có thể truyền được ứng suất pháp nhưng không truyền
được ứng suất tiếp, không tạo được sức chống cắt.
Ứng suất hiệu quả là ứng suất truyền cho kết cấu đất qua chỗ tiếp xúc giữa
các hạt. Terzaghi (1943) chỉ ra rằng, với đất bão hoà, ứng suất hiệu quả có thể
xác định theo sự chênh lệch giữa ứng suất tổng và áp lực nước lỗ rỗng:
(1.36)

σ ' =σ − u

Trong tính toán, ứng suất tổng tại một điểm nằm ở độ sâu z được tính:

a.2)

σ z = σ 'z + uz

(1.37)

σ x = σ y = ξ .σ ' z + u z = ξ (σ z − u z ) + u z = ξ .σ z + (1 − ξ ).u z

(1.38)

τ xy =τ yz = τ zx = 0

(1.39)

Phân bố ứng suất do tải trọng ngoài :
Tải trọng phân bố đều trên diện chịu tải hình chữ nhật :

Trị số ứng suất pháp σz tại một điểm M bất kỳ thuộc bán không gian, dưới
tác dụng của phân tố tải trọng tập trung q.dF (dF = dx.dy) theo Boussinesq là :
dσ z =

3qz 3
dx.dy
2πR 5

Trong đó: R =

Luận văn Thạc só

(1.40)

x2 + y2 + z2

Chương 1 - Trang 11

HVTH : Tống Đồng Vọng

GVHD : GS. TSKH. Lê Bá Lương

Lấy tích phân biểu
thức (1.40) trên toàn bộ diện
tích hình chữ nhật, ta có :

l1
2.

+ b1 + l 1

∫

− b1

3qz 3 dx.dy
∫ 2π ( x 2 + y 2 + z 2 ) 5 / 2
−l 1

q
4π

0

x

q

q

dF

dx

dy

l1
x
l1

Bằng cách đổi biến
tích phân với m = 2l1/z và n =
2b/z, ta tính được ứng suất tại
vị trí ở độ sâu z là:
σz =

b

l

σz =

2.b1

y

σz

b1

y

b1

Hình 1.2

z

2
2
⎡ 2mn m 2 + n 2 + 1 m 2 + n 2 + 2
⎤
−1 2mn m + n + 1
sin
(1.41)
+
⎢ 2
2
2 2
2
2
2
2
2 2 ⎥
m
n
1
m

n
m
n
1
m
n
1
m
n
+
+
+
+
+
+
+
+
⎣⎢
⎦⎥

Phương trình (1.41) có thể viết thành σ zg = q. f (m, n) và lập bảng tính xác
định ứng suất tại vị trí bất kỳ trên trục thẳng đi qua góc diện chịu tải tại độ sâu z.
Tải trọng phân bố đều trên diện chịu tải hình tròn :
Tải trọng tác dụng trên một phân tố là dQ = q.dρ.dβ. Lấy tích phân biểu
thức J. Boussinesq trên toàn diện tích ta có :
3qz
2π

2π

0

o

∫ ∫ (ρ

ρ

ρ .dβ .dρ

2

+ b 2 + z 2 − 2bρ cos ϕ )

⎢⎣

⎤
⎥
(r 2 / z 2 + 1)3 / 2 ⎥⎦

b
z

⎡

dA=ρ.dβ.dρ

5/ 2

Nếu xét các điểm nằm trên trục thẳng

đứng đi qua tâm O thì σz có dạng:
σ z = q.⎢1 −

dρ

ϕ

σz =

3 r

1

(1.42)
σz

Đối với điểm nằm bất kỳ C bên dưới
thì tra theo đồ thị của Foster and Ahlvin.
Tải trọng phân bố đều trên diện
chịu tải bất kỳ : Sử dụng toán đồ Newmark

M

C
z

Hình 1.3

Đối với diện chịu tải bất kỳ, Newmark đề nghị sử dụng toán đồ cho ta
phương pháp đồ thị gần đúng thực hiện sự tích phân. Nội dung phương pháp :

Căn cứ phương trình tính ứng suất tại điểm ở độ sâu z nằm dưới tâm diện
⎡

chịu tải hình tròn: σ z = q.⎢1 −
⎢⎣

Wo =

Luận văn Thạc só

(r

1

2

/ z 2 + 1)

3/ 2

⎤
⎥ , tác giả đưa ra thừa số ảnh hưởng Wo :
⎥⎦

⎡
⎤
1
= ⎢1 −
⎥
q ⎣⎢ (r 2 / z 2 + 1)3 / 2 ⎦⎥

σz

Chương 1 - Trang 12