Nghiên cứu đánh giá ổn định và biến dạng của đường đắp trên nền đất yếu có xử lý bằng giếng cát, bấc thấm ở Đồng bằng Sông Cửu Long
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.16 MB, 125 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------
NGUYỄN VĂN THÀNH
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA
ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ BẰNG GIẾNG
CÁT, BẤC THẤM Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Chuyên ngành
: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành
: 60 58 60
LUẬN VĂN THẠC SỸ
TP Hồ Chí Minh , tháng 11/2013
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. LÊ BÁ VINH
Cán bộ chấm nhận xét 1:………………………………………….
Cán bộ chấm nhận xét 2:………………………………………….
Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp.HCM ngày….tháng….năm …..
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ bao gồm:
1……………………………………………
2……………………………………………
3……………………………………………
4…………………………………………
5……………………………………………
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập -Tự Do-Hạnh Phúc
------------------
------o0o------Tp.HCM, ngày ….tháng….năm 2013
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ và tên học viên: NGUYỄN VĂN THÀNH
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 18/01/1980
Nơi sinh: Cần Thơ
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Khoá ( Năm trúng tuyển): 2011
MSHV: 11864454
1-TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA ĐƯỜNG
ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT, BẤC THẤM Ở
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
2-NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
2.1 NHIỆM VỤ:
Nghiên cứu, đánh giá ổn định và biến dạng của nền đắp trên nền đất yếu
có xử lý bằng bấc thấm, từ đó giúp cho người kỹ sư có một cơ sở lý luận chính xác
trong việc lựa chọn các thơng số thiết kế cho cơng trình.
2.2 NỘI DUNG
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về vấn đề ổn định & biến dạng của đường đắp trên đất
yếu có xử lý bằng giếng cát ,bấc thấm ở vùng đồng bằng sông Cửu long
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về vấn đề ổn định & biến dạng của đường đắp trên
đất yếu có xử lý bằng giếng cát, bấc thấm
Chương 3: Phân tích đánh giá ổn định & biến dạng của cơng trình thực tế:
đường Nối Cần Thơ Vị Thanh, Cơng trình Quốc Lộ 91B, Cơng Trình Đường Nguyễn
Văn Cừ Nối Dài.
Các kết luận và kiến nghị
3.NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/01/2013
4.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013
5.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ BÁ VINH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sỹ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành
thơng qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
QUẢN LÝ CHUN NGÀNH
TS. LÊ BÁ VINH
PGS.TS. VÕ PHÁN
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu thực hiện Luận văn, ngồi nỗ lực
bản thân cịn có sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy Cơ và sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn
bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân đây tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. LÊ BÁ VINH, là
người đã tận tình hướng dẫn và hết lịng giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện
luận văn.
Tôi xin trân thành tri ân sâu sắc đến các Thầy Cô trong bộ mơn Địa Cơ Nền
Móng và các Thầy Cơ đã trực tiếp giảng dạy khố Cao học 2011 tại Cần Thơ.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự động viên và giúp đỡ của bạn bè và đồng nghiệp
đã tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khố học.
Cuối cùng tơi xin gửi đến gia đình với lịng biết ơn vơ hạn vì đã ln động viên
và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Xin chân thành cảm ơn!
TP, Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 11 năm 2013
Nguyễn Văn Thành
Tóm tắt Luận văn
Khi xây dựng cơng trình đường đắp trên nền đất yếu mà đặc biệt là ở vùng Đồng
bằng Sơng Cửu Long ,cơng trình thường xảy ra các vấn đề về ổn định và độ lún cố kết
trong q trình thi cơng xây dựng. Hiện nay thơng thường khi thiết kế người kỹ sư chỉ
dựa vào số liệu địa chất từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế và khi thi cơng cơng trình.
Điều này chỉ phù hợp khi xây dựng các cơng trình trong điều kiện địa chất tương đối tốt,
nó có thể xảy ra bất lợi và không khả thi khi xây dựng các công trình trên nền đất
yếu.Chính vì vậy việc nghiên cứu đánh giá các vần đề về ổn định và biến dạng trong giai
đoạn lập hồ sơ thiết kế cũng như khi xây dựng là rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến hiệu
quả kinh tế và tính bền vững của cơng trình khi đưa vào khai thác.
Trong luận văn này tác giả nghiên cứu các phương pháp đánh giá độ ổn định và
biến dạng của nền đường dựa vào các số liệu quan trắc hiện trường: Matsuo-Kawamura;
Tominaga-Hashimoto; Asaoka; Hyperbolic, đồng thời xây dựng biểu đồ Matsuo trong
điều kiện địa chất ở Việt Nam. Kiểm chứng giả thuyết của GS. Dương Học Hải về tính
tốn độ cố kết khi cắm bấc thấm nhỏ hơn vùng gây lún.
Abstract
When construction of embankment on soft ground but especially in the Mekong
Delta, the process usually occurs about stability issues and settlement consolidation in
the process of construction. Now usually when people design engineers rely on
geological data from which provide solutions to design and construction. This is
appropriate only when the construction of the geological conditions are relatively good,
it can happen and no feasible disadvantage when building on soft ground works.
Therefore, the study of the assessment of stability problems and distortions in the stage
of design documents as well as the construction is very important, it affects economic
efficiency and sustainability of buildings when put into operation. In this paper the
authors study the evaluation method and the stability of the roadbed deformation based
on field observation data: Matsuo-Kawamura; Tominaga-Hashimoto; Asaoka,
Hyperbolic, and build charts Matsuo in geological conditions in Vietnam. Verification of
the hypothesis professor Duong Hoc Hai of computing consolidation when the smaller
drain affecta area.
TĨM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN
I.THƠNG TIN CÁ NHÂN
-
Họ và tên: Nguyễn Văn Thành
-
Ngày tháng năm sinh:
18/01/1980
-
Địa chỉ liên lạc: 141/34B đường
30/4 phường Hưng Lợi, Quận Ninh Kiều TP. Cần Thơ
-
Nơi cơng tác: Trường ĐH Tây
Đơ
-
Điện thoại: 0986.863.993
II. Q TRÌNH ĐÀO TẠO :
-1999-2004: Học ĐH Cần Thơ chuyên ngành Công Trình Thủy
-2011-đến nay: Học viên cao học trường ĐH Bách Khoa, chun ngành Điạ kỹ
thuật xây dựng
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC:
-2004-2006: Cơng ty CP xây dựng Giao Thơng Sóc trăng
-2006-2009: Công ty CP xây lắp & vật tư xây dựng 3
-2009- đến nay: Trường ĐH Tây đô
Công ty CP xây dựng Phú Hưng
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Trang
I.Đặt vấn đề nghiên cứu.................................................................................................1
II. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................1
III. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA ĐƯỜNG
TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ GIẾNG CÁT, BẤC THẤM Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG
SÔNG CỬU LONG
1.1................................................................................................................... Đ
ất yếu ở vùng ĐBSCL:.............................................................................................3
1.1.1 Cấu trúc địa chất:......................................................................................3
1.1.2 Phân bố đất yếu ở ĐBSCL: .......................................................................3
1.2 Những giải pháp cải tạo đất yếu hiện nay: ............................................................... 5
1.2.1 Phương pháp gia tải trước kết hợp giếng cát:...........................................5
1.2.2 Phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm.......................................... 5
1.2.3 Phương pháp bơm hút chân không kết hợp bấc thấm................................ 5
1.2.4 Phương pháp cọc đất trộn ximăng ............................................................6
1.3.................................................................................................................... G
iới thiệu một số phương pháp cải tạo nền đất yếu ở ĐBSCL ................................... 6
1.3.1 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp đệm cát:........................................6
1.3.2 ....................................................................................................... X
ử lý nền đất yếu bằng phương pháp giếng cát:........................................ 8
1.3.3 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm:......................................10
1.4 Các sự cố điển hình các cơng trình đường ở ĐBSCL .............................................13
1.4.1 Sự số lún đường quốc lộ 91B: ...................................................................13
1.4.2 Sự số lún đường quốc lộ 61B: ...................................................................13
CHƯƠNG 2: CƠ
SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH & BIẾN
DẠNG CỦA ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ BẰNG
GIẾNG CÁT, BẤC THẤM
2.1 Tính tốn ổn định theo phương pháp giải tích: .......................................................14
2.2................................................................................................................... Tí
nh tốn biến dạng theo phương pháp giải tích:........................................................18
2.2.1 Những vấn đề chung trong tính tốn biến dạng cơng trình đường: ...............18
2.2.2 Độ lún của nền đất: ........................................................................................20
2.2.3 Dự tính độ tăng sức chống cắt của nền đất: ..................................................21
2.3................................................................................................................... C
ơ sở tính tốn cho bài cơ kết thấm: ..........................................................................22
2.3.1 Các giả thiết của bài toán cố kết: ...................................................................22
2.3.2 ........................................................................................................... L
ời giải tích cho bài tốn cố kết thấm: ...........................................................23
2.3.3 ........................................................................................................... Lý
thuyết tính tốn bấc thấm: ............................................................................24
2.3.4 ...........................................................................................................
Một số kết quả nghiên cứu đi trước:.............................................................26
2.4 Đánh giá ổn định và biến dạng theo phương pháp số: ............................................27
2.4.1Giới thiệu phương pháp số:…………………………………………………………27
2.4.2 Phương pháp mô phỏng:……………………………………………………………28
2.5.Đánh giá ổn định và biến dạng theo phương pháp phân tích số liệu quan trắc:…..31
2.5.1 Đánh giá ổn định theo phương pháp Matsuo:…………………………………..31
2.5.2 Đánh giá ổn định theo phương pháp Tominaga-Hashimoto:…………………31
2.5.3.Phân tích ngược độ lún quan trắc theo phương pháp Akira Asaoka
1978):……………………………………………………………………………………...…….32
2.5.4 Phân tích ngược độ lún quan trắc theo phương pháp hyperbolic:…………...34
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CÁC CƠNG
TRÌNH ĐƯỜNG THỰC TẾ: ĐƯỜNG NỐI CẦN THƠ VỊ THANH, QUỐC LỘ 91B
, ĐƯỜNG NGUYỄN VĂN CỪ NỐI DÀI TP CẦN THƠ
3.1 Mơ tả cơng trình:………………………………………………………………….36
3.1.1 Đường nối Cần Thơ Vị Thanh….…………………….………………………….36
3.1.2 Quốc Lộ 91B:……………………………………………..………………………..45
3.1.3 Đường Nguyễn Văn Cừ Nối Dài:…………..…………..………………………..46
3.2. Mơ phỏng và tính tốn bằng phương pháp phần tử hữu hạn:……………………47
3.2.1 Mô phỏng theo phương án 1 (mô phỏng vùng cắm bấc thấm thành khối
tương đương )…………………………………………………………………………………48
3.2.2 Mô phỏng theo phương án 2 ( Sử dụng phần tử Drain mô phỏng sự làm việc
của đất nền có xử lý bấc thấm)………………………………..……………………………..57
3.3.3 So sánh kết quả tính tốn với quan trắc thực tế……….………...………….64
3.3. Phân tích ngược độ lún các độ lún số liệu quan trắc:…………….…..…………..70
3.3.1 Phương pháp Asaoka:………………………………………………..…….……….70
3.3.2 Phương pháp Hyperbolic:………………………………………………..………..75
3.3.3 Tính tốn lún bằng phương pháp PTHH:………………...…….………………..79
3.4 Đánh giá ổn định ổn định nền đường đắp :………………………………………..81
3.4.1 Đặt vấn đề:……………………………………………..……………………………81
3.4.2 Phương Pháp Matsuo-Kawamura:…………………...…………………………..90
3.4.3 Phương pháp Tominaga-Hashimoto:…………………………………………….94
3.4.4. Xác định giới hạn ổn định nền đắp theo phương pháp Matsuo với điều kiện
địa chất Việt Nam:…………………….…………………………………………….99
3.5. Xác định tốc độ đắp thích hợp………………….……………………………….102
3.6. Kiểm chứng giả thuyết của GS. Dương Học Hải:………..……………….…….104
3.6.1 Giới thiệu giả thuyết:……….……….…………………………...……………….104
3.6.2 Đặt vấn đề:…………………………….….………………………………………..105
3.6.3 Kết quả tính tốn:……………………..……………….………………………….107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………..………………………….110
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Châu Ngọc Ần,(2011), Cơ học đất, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM
2.Asaoka, A. (1978) Observational procedure of settlement prediction, Soil and
Foundations, Journal of the Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation
Engineering,, Vol. 18, No. 4, pp. 87-101.
3.Tan, Siew-Ann and Toshiyuki, Inoue (1991) Hyperbolic Method for Consolidation
Analysis, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 117, No. II, pp. 1723-1737.
4.Tan, Siew-Ann (1995) Validation of Hyperbolic Method for Settlement in Clays
with Vertical Drains, Soil and Foundations, Journal of the Japanese Society of Soil
Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 35, No. 1, March, pp. 101-113.
5.Sridharan, A., and Sreepada, R.A. (1981) Rectangular hyperbola fitting method for
one-dimensional consolidation, Geotech Testing Journal C4(4), pp. 161-168
6. Saaidin Abu Bakar (1992) Settlement Prediction at Muar Flat Using Asaoka’s
Method, Proc. Symposium Prediction versus Performance in Geotechnical
Engineering, pp. 387-394
7. Matsuo, M. & Kawamura, K. (1977) “Diagram for Construction Control of
Embankment on Soft Ground”. Soils and Foundations, Vol. 17, No. 3, pp:37-52
8. Geotec Hanoi 2011 October ISBN 978-604-82-000-8 “Construction Management
on Soft Ground by using Data Based Monitoring System”.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
Mở đầu
I.Đặt vấn đề nghiên cứu:
Trong những năm gần đây, cùng với quá trình cơng nghiệp hố hiện đại hố đất
nước đồng bằng sơng cửu long việc xây dựng nhiều cơng trình giao thông trọng điểm,
huyết mạch, nhằm phát triển nền kinh tế quốc dân, đảm bảo an ninh quốc phòng và
nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của nhân dân trong vùng là cần
thiết.Trước nhu cầu đó nhiều tuyến đường được xây dựng như: Đường Nam Sông
Hậu, Quốc Lộ 61B, Quốc lộ 91B, Bốn tổng một ngàn, Nguyễn Văn Cừ nối dài, Mậu
Thân sân bay trà nóc, đường dẫn Cầu Cần Thơ….
Thực tế cho thấy nhiều tuyến đường sau khi xây dựng xong, khi đưa vào khai
thác sử dụng đã xảy ra các hiện tượng mất ổn định như: Lún, sụt, trượt lỡ mái
taluy…Đặc biệt trên tuyến đường QL91B, QL61B sau khi đưa vào khai thác chưa đầy
một tháng đường đã xảy ra hiện tượng lún, sụt mất ổn định nền đường, báo, đài cũng
thường xuyên phản ánh đã gây hoang mang cho người dân, tai nạn giao thông cũng
thường xuyên xảy ra…
Đề tài “ Nghiên cứu đánh giá ổn định và biến dạng của đường đắp trên nền
đất yếu có xử lý giếng cát, bấc thấm ở ĐBSCL” nhằm đánh giá lại độ ổn định của
một số nền đường ở ĐBSCL từ đó đề xuất một giải pháp khắc phục các hiện tượng
mất ổn định đã xảy ra.
II.Mục tiêu nghiên cứu:
-Nghiên cứu tổng hợp các phương pháp đánh giá ổn định của nền đường trong
các điều kiện địa hình địa chất khác nhau.
-Trên cơ sở các phương pháp đánh giá độ ổn định, nghiên cứu, lựa chọn
phương pháp đánh giá độ ổn định của nền đường trên đất yếu trong điều kiện trượt mất
ổn định trên mặt trượt dự kiến.
-Sử dụng các số liệu quan trắc chuyển vị và kết quả tính tốn bằng mơ phỏng để
kiểm tra lại lý thuyết tính ổn định nền đắp trên vùng đất yếu.
Trang 1
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
-Ứng dụng các phương pháp đánh giá độ ổn định nhằm đánh giá lại độ ổn định
của đường Nguyễn Văn Cừ Nối dài, QL 91B, QL61B (Đường nối Cần Thơ Vị Thanh)
III.Phạm vi nghiên cứu:
-Nền đất yếu đường Nguyễn Văn Cừ Nối dài, QL 91B, QL61B (Đường nối Cần
Thơ Vị Thanh)
-Sử dụng các dữ liệu quan trắc để tính tốn lại độ lún và độ ổn định của nền
-Mơ phỏng bằng mơ hình đơí xứng trục 2D
Trang 2
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG CỦA
ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ GIẾNG CÁT, BẤC
THẤM Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
1.1.......................................................................................................................
ĐẤT YẾU Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG:
1.1.1 Cấu trúc địa chất:
Vùng Đồng Bằng Sơng Cửu Long (ĐBSCL) có dạng bồn trũng theo hướng
Đơng Bắc – Tây Nam. Trung tâm bồn trũng là vùng kẹp giữa sơng Tiền và sơng Hậu.
Khu vực có móng đá sâu đến 900m. Vây quanh vùng trung tâm là các vùng cánh của
bồn trũng và xa hơn là các đới nâng cao của móng đá lộ ra ở tỉnh Bình Dương, tỉnh
Đồng Nai, tỉnh Tây Ninh. Bên kia là núi đá ở Hà Tiên, tỉnh An Giang và Vịnh Thái
Lan. Phủ trên lớp đá gốc là tập hợp các thành tạo bở rời có tuổi từ Neogen đệ tứ, trên
cùng là lớp trầm tích trẻ có tuổi khoảng 15000 năm có chiều sâu tới 110m. Đây cũng
chính là tầng đất yếu trên mặt, móng của các cơng trình chủ yếu đặt trên tầng này.
1.1.2 Phân bố đất yếu ở ĐBSCL:
Theo đặc trưng thành phần hạt, tính chất địa chất cơng trình, địa chất thủy
văn và chiều dày của tầng đất yếu, vùng ĐBSCL có thể chia thành 5 khu vực đất yếu
khác nhau:
-Khu vực I : khu vực đất sét lẫn bột, màu xám nâu, xám vàng, độ dẻo cao, trạng
thái nửa cứng đến cứng.
-Khu vực II : khu vực đất bùn sét, bùn pha sét, bùn pha cát xen kẹp với các lớp
cát pha sét, độ dẻo trung bình, trạng thái cứng.
-Khu vực III : khu vực cát hạt mịn, cát pha sét xen kẹp ít bùn pha cát, trạng thái
chặt.
-Khu vực IV: khu vực đất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn pha sét, cát bụi, cát
pha
Trang 3
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
sét, trạng thái dẻo đến dẻo mềm.
-
Khu vực V : khu vực bùn pha sét và bùn pha cát ngập nước, độ dẻo cao,
trạng
thái dẻo đến dẻo sệt.
Hình 1.1. Phân vùng đất yếu ở ĐBSCL
Trang 4
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
1.2 NHỮNG GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT YẾU TRONG XÂY DỰNG CƠNG
TRÌNH ĐƯỜNG HIỆN NAY Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG:
1.2.1 Phương pháp gia tải trước kết hợp giếng cát:
Hình 1.2. Gia tải trước kết hợp giếng cát
1.2.2 Phương pháp gia tải trước kết hợp bấc thấm
Hình 1.3. Gia tải trước kết hợp với bấc thấm
Trang 5
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
1.2.3 Phương pháp bơm hút chân khơng kết hợp bấc thấm
Hình 1.4. Bơm hút chân không kết hợp với bấc thấm
1.2.4 Phương pháp cọc đất trộn ximăng
Hình 1.5. Phương pháp cọc đất trộn xi măng
1.3.......................................................................................................................
GIỚI THIỆU MỘT SỐ BIỆN PHÁP CẢI TẠO NỀN ĐẤT YẾU TRONG
CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG HIỆN NAY Ở ĐBSCL
1.3.1 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp đệm cát:
a. Mục đích:
Trang 6
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
Khi lớp đất yếu có chiều dày khơng lớn, nằm trực tiếp dưới nền đắp thì có
thể áp dụng biện pháp đào bỏ một phần đất yếu bề mặt và thay bằng cát.
Lớp đệm cát có tác dụng tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu sau khi đắp đất để
tăng cường độ chống cắt của đất yếu dẫn đến tăng sức chịu tải của đất nền, làm tăng
khả năng ổn định của cơng trình kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng vì cát được nén
chặt sẽ tăng lực ma sát và tăng sức chống trượt.Lớp đệm cát cịn có tác dụng cải tạo sự
phân bố ứng suất lên đất yếu.
Đệm cát thường được sử dụng kết hợp với vải địa kỹ thuật để hạn chế sự chìm
lắng hạt cát vừa khơng lẫn đất bụi.
Biện pháp này sử dụng thích hợp trong điều kiện:
-Tải trọng đắp không lớn
-Lớp đất yếu khơng q dày (<3m)
-Có sẵn vật liệu cát tại địa phương
b. Cấu tạo đệm cát:
Hình 1.6. Phương pháp đệm cát
Trang 7
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
-Chiều rộng đệm cát (Lđc) xác định theo vùng hoạt động của đường đồng ứng
suất z=0.1q
- Chiều dày đệm cát ( hđc): Theo kinh nghiệm, chiều dày đệm cát có thể xác
định theo giá trị độ lún của nền đắp như sau:
Độ lún của nền đắp (m)
1.5
1.5 2.0
>2
Chiều dày lớp đệm cát (m)
0.8
1.0
1.2
Hình 1.7. Vùng hoạt động của vùng đồng ứng suất
c. Ưu, nhược điểm của phương pháp:
* Ưu điểm:
Do thi công đơn giản, không cần nhiều thiết bị đặc biệt nên phương
pháp này được sử dụng rộng rãi.
*Nhược điểm:
Đệm cát không nên sử dụng trong các trường họp:
-Lớp đất yếu quá dày ( Hđy>3m). Trong trường hợp này việc thiết kế
bằng đệm cát sẽ khơng kinh tế và khó thi cơng, khi đó cần kết hợp đệm cát với biện
pháp xử lý nền khác: Cừ tràm, giếng cát, bấc thấm,….
Trang 8
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
- Khi mực nước ngầm cao và nước có áp, sự xói ngầm sẽ làm tầng đệm cát
không ổn định.
1.3.2 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp giếng cát:
1. Mục đích:
Đối với nền đất sét yếu có hệ số thấm nhỏ, thời gian để hoàn thành giai
đoạn cố kết thứ nhất sẽ rất lớn – có thể kéo dài hàng chục năm. Để rút ngắn thời gian
cố kết, người ta thường dùng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng: bấc thấm, giếng
cát,…kết hợp với gia tải trước bằng tải trọng phụ tạm thời hay bơm hút chân không.
Giếng cát là thiết bị tiêu nước thẳng đứng được dùng sớm nhất để tăng
tốc độ cố kết của nền đất yếu. Trong cấu tạo đất nền có bố trí giếng cát và gia tải trước,
nhờ gradient thủy lực tạo ra do nén trước, nước lỗ rỗng thốt chủ yếu theo phương
ngang về phía tâm giếng cát, sau đó chảy tự do theo phương thẳng đứng dọc theo
giếng cát về phía các lớp đất dễ thấm nước. Nhờ có hệ thống giếng cát trong nền đất
yếu sẽ giúp rút ngắn chiều dài đường thấm, giảm thời gian cố kết dẫn đến tăng nhanh
khả năng chịu tải của đất nền theo thời gian.
2. Cấu tạo hệ thống giếng cát:
*Đệm cát:
-Thường dùng cát hạt trung, cát thơ
-Kích thước đệm cát được trình bày ở trên
*Các giếng cát:
-Thường dùng cát hạt trung, cát thơ
-Đường kính giếng cát dw=(20 60)cm
-Chiều sâu giếng cát bằng chiều dày vùng hoạt động chịu
nén của đất nền L= Ha
Ha: vùng hoạt động chịu nén của đất nền ứng với z=0.1..Z
-Khoảng cách giữa các giếng cát: thường bố trí theo lưới tam giác đều có
a = 1.5m 2.5m.
Trang 9
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
Hình 1.8 Xử lý đất yếu bằng giếng cát
*Tải trọng phụ tạm thời:
Thường dùng bằng cát, nhằm tạo ra qúa trình nén trước nền đất trước khi
đặt tải trọng cơng trình. Tải trọng phụ thường được đặc theo từng giai đoạn gia tải, căn
cứ vào khả năng chịu tải của đất nền. Yêu cầu tổng tải trọng nén trước phải tạo ra ứng
suất lớn hơn áp lực tiền cố kết trong đất nền thì quá trình cố kết mới xảy ra. Phạm vi
chịu tải phụ thuộc vào kích thước đệm cát.
3. Ưu, nhược điểm của phương pháp:
*Ưu điểm:
-Thích hợp cho những khu vực có sẵn vật liệu ( cát) , dễ khai thác.
-Tốc độ cố kết của đất nền nhanh hơn phương pháp dùng bệ phản áp, cừ
tràm…
*Nhược điểm:
-Giá thành cao.
-Chỉ nên dùng ở cơng trường có mặt bằng thi cơng lớn.
1.3.3 Xử lý nền đất yếu bằng phương pháp bấc thấm:
1. Mục đích:
Bấc thấm cũng có tác dụng như giếng cát: làm tăng nhanh tốc độ cố kết
dẫn đến rút ngắn thời gian đạt độ lún ổn định của đất nền yếu, tăng sức chịu tải của đất
nền.
Trang 10
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
2. Cấu tạo hệ thống bấc thấm:
Hình 1.9 Xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm
Để tiện việc tính tốn, xem mặt cắt ngang bấc thấm tương đương có dạng
hình trịn đường kính dw. Theo Rixner và Hansbo:
a 100 mm
b (3 7)m
Hình 1.10 Mặt cắt ngang bấc thấm tương đương
-Vùng ảnh hưởng về thoát nước xung quanh bấc thấm được xem như hình
trịn với đường kính là De
-Nếu bố trí bấc thấm theo lưới tam giác đều: De= 1.05S
-Nếu bố trí bấc thấm theo lưới ơ vng: De=1.13S
S: khoảng cách giưã hai tim bấc thấm
Trang 11
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
Hình 1.11. Mặt bằng bố trí cắm bấc thấm
3. Ưu nhược điểm của phương pháp:
* Ưu điểm:
-Thi công nhanh do được lắp đặt hoàn toàn bằng máy
-Giá thành rẻ hơn phương pháp giếng cát
-Bấc thấm được chế tạo sẵn trong nhà máy nên có thể sản xuất
được khối lượng lớn.
* Nhược điểm:
-Cần máy chuyên dùng đặc biệt
-Khả năng thoát nước của bấc thấm có thể bị giảm khi chiều sâu cắm bấc thấm
lớn ( >20m) do:
+ Áp lực hông tăng làm ép sát bộ lọc vào ống lõi dẫn đến giảm tiết diện
ngang cuả lòng dẫn trong bấc thấm.
+ Theo phương đứng, bấc thấm bị uốn cong trong quá trình lún cố kết
của đất nền do chịu áp lực thẳng đứng lớn.
+Các hạt đất nhỏ hơn bộ lọc tích đọng vào trong lịng dẫn làm giảm hệ
số thấm của bấc thấm.
-Chỉ nên dùng ở cơng trường có mặt bằng thi cơng lớn.
Trang 12
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
1.4 CÁC SỰ CỐ ĐIỂN HÌNH Ở CÁC CƠNG TRÌNH ĐƯỜNG Ở ĐỒNG BẰNG
SƠNG CỬU LONG
1.4.1 Sự số lún đường quốc lộ 91B:
Hình 1.13 Đường lún vị trí lề trái
Hình 1.14 Đường lún phá vỡ kết cấu
1.4.2 Sự số lún đường quốc lộ 61B:
Hình 1.15 Đường lún phá kết cấu
Hình 1.16 Đường sạt lở lề phải
Trang 13
LUẬN VĂN THẠC SỸ
GVHD: TS LÊ BÁ VINH
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH & BIẾN DẠNG
CỦA ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU CÓ XỬ LÝ BẰNG GIẾNG
CÁT, BẤC THẤM
2.1 Tính tốn ổn định theo giải tích:
Phương pháp phân mảnh cổ điển đối với mặt trượt trụ tròn:
Để giải bài toán ổn định khối đất đắp trên nền đất yếu, có hai nhóm quan điểm:
- Nhóm 1: Chủ trương dựa vào các mặt trượt giả định để đánh giá mức
độ ổn định của khối đất có hình dạng đã được xác định. Đại diện nhóm này có phương
pháp của Fellenius W. và A.W.Bishop.
- Nhóm 2: Chủ trương tìm các cơng thức để xác định trực tiếp hình dạng
của khối đất ( mái dốc) sao cho toàn bộ khối đất đạt điều kiện cân bằng ổn định. Đại
diện cho nhóm này có phương pháp của N.N.Maslov.
Theo giả thiết hình dạng mặt trượt trụ tròn, điều kiện cân bằng ổn định
của mái dốc được thiết lập dựa vào sự cân bằng giữa tổng moment gây trượt và tổng
moment chống trượt đối với tâm trượt giả định. Điều kiện này được biểu thị bằng hệ
số ổn định Kođ:
K od
M
M
ct
i
(2.1)
gt
i
Mct: Thành phần moment chống trượt khối đất
Mgt: Thành phần moment gây trượt khối đất
Khi Kođ < 1 : Khối đất mất ổn định
Kođ = 1 : Khối đất ở trạng thái cân bằng giới hạn
Kođ > 1 Khối đất ổn định
Trang 14
