Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu phương pháp xử lý nông nền đất yếu theo ổn định toàn khối cho địa chất điển hình vùng đồng bằng sông Cửu Long

Chia sẻ: Kiều Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu phương pháp xử lý nông nền đất yếu theo ổn định toàn khối cho địa chất điển hình vùng đồng bằng sông Cửu Long" nhằm nghiên cứu những phương pháp xử lý nến đất yếu ở trên thế giới và Việt Nam. Đề xuất phương pháp ổn định toàn khối trong gia cố nông nền đất yếu phù hợp nhất áp dụng cho nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long phục vụ trong xây dựng nhà thấp tầng và nhà dân sinh; Xây dựng mô hình lò xo để mô phỏng các môi trường rỗng nói riêng và các mẫu đất nói chung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu phương pháp xử lý nông nền đất yếu theo ổn định toàn khối cho địa chất điển hình vùng đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÔNG NỀN ĐẤT YẾU THEO ỔN ĐỊNH TOÀN KHỐI CHO ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG MÃ SỐ: T2020-84TĐ SKC 0 0 7 3 1 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÔNG NỀN ĐẤT YẾU THEO ỔN ĐỊNH TOÀN KHỐI CHO ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. Mã số: T2020-84TĐ Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thế Anh TP. HCM, 04/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÔNG NỀN ĐẤT YẾU THEO ỔN ĐỊNH TOÀN KHỐI CHO ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Mã số: T2020-84TĐ Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Thế Anh Thành viên đề tài: NguyễnThanhHưng Nguyễn Minh Đức TP. HCM, 04/2021
DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI Đơn vị công tác và Nội dung TT Họ và tên lĩnh vực chuyên môn nghiên Chữ ký cứu cụ thể được giao 1 Nguyễn Thế Anh Bộ môn thi công và Nghiên cứu quản lý xây dựng, tổng quan, khoa Xây dựng, phát triển mô trường ĐH SPKT TP hình mạng HCM lưới, số hóa mẫu 2 Nguyễn Minh Đức Bộ môn Cơ đất và Nghiên cứu nền móng, khoa Xây tổng quan, đề dựng, trường ĐH xuất phương SPKT TP HCM pháp gia cố nông hợp lý, chế bị mẫu thực 3 Nguyễn Thanh Bộ môn thi công và Mô phỏng số, Hưng quản lý xây dựng, so sánh và khoa Xây dựng, đánh giá kết trường ĐH SPKT TP quả, báo cáo HCM kết quả
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA XÂY DỰNG Tp. HCM, ngày 10 tháng 4 năm 2021 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NÔNG NỀN ĐẤT YẾU THEO ỔN ĐỊNH TOÀN KHỐI CHO ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG. - Mã số: T2020-84TĐ - Chủ nhiệm: TS. Nguyễn Thế Anh - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM - Thời gian thực hiện: 1/2020 -1/2021 2. Mục tiêu: - Nghiên cứu những phương pháp xử lý nến đất yếu ở trên thế giới và Việt Nam. Đề xuất phương pháp ổn định toàn khối trong gia cố nông nền đất yếu phù hợp nhất áp dụng cho nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long phục vụ trong xây dựng nhà thấp tầng và nhà dân sinh. - Xây dựng mô hình lò xo để mô phỏng các môi trường rỗng nói riêng và các mẫu đất nói chung. - Áp dụng mô hình lò xo để mô phỏng các mẫu đất sau khi được trộn xi măng với các tỉ lệ khác nhau nhằm đánh giá hiệu quả của phương pháp trộn nông xi măng đất cũng như đề xuất hàm lượng xi măng hợp lý. - Xác định tỷ lệ xi măng phù hợp nhất với một số điều kiện địa chất nhất định. 3. Tính mới và sáng tạo: Điểm mới của đề tài là không đi sâu vào nghiên cứu thực nghiệm như truyền thống để đánh giá phương pháp xử lý nền đất yếu, mà sẽ đánh giá hiệu quả phương pháp bằng cách xác định tính chất của đất sau khi được cải tạo bằng phương pháp mô phỏng số. Các mẫu đất trộn xi măng với các tỷ lệ khác nhau sẽ được số hóa, sau đó mô phỏng bằng phương pháp mạng lưới lò xo (Lattice spring model) để tính toán ra các đặc tính của mẫu như độ cứng hữu hiệu (Ke), mô đun cắt hữu hiệu (Ge), mô đun Young, hệ số Poisson nhằm đánh giá hiệu quả của việc trộn xi măng trong mẫu đất. Rõ ràng, việc tính toán mô phỏng sẽ giúp tiết kiệm chi phí, thời gian và nhân công so với tiến hành các thí nghiệm thực tế. 4. Kết quả nghiên cứu: - Kết quả nghiên cứu tổng quan cho thấy địa hình nền đất yếu của khu vực đồng bằng sông Cửu Long là có thành phần chủ yếu là sét hoặc bùn sét yếu.
Nhiều phương pháp xử lý đã được xem xét và nghiên cứu đã đề xuất được phương pháp trộn nông xi măng đất là một trong những biện pháp phù hợp, có thể triển khai rộng rãi và chi phí phù hợp. - Việc sử dụng các mô hình số để mô phỏng các loại vật liệu và kết cấu đã trở thành xu hướng và được sử dụng rộng rãi. Nghiên cứu này đã đề xuất và phát triển một công cụ hữu ích đó là mô hình mạng lưới lò xo đàn hồi. Mô hình LSM cơ bản hay mở rộng LSMnS đều có thể dễ dàng áp dụng cho các môi trường rỗng với một hay nhiều thành phần rắn để xác định các tính cơ học của chúng. - Việc mô phỏng các mẫu đất trộn với tỉ lệ xi măng khác nhau cho thấy hàm lượng xi măng càng tăng thì các tính chất của đất càng tốt hơn. Tại hàm lượng 13%, giá trị Ke và Ge tăng lần lượt tương ứng là 47% và 50%, tuy nhiên sau đó mức độ tăng giảm dần theo hàm lượng xi măng thêm vào. Đề tài có thể đề xuất hàm lượng hợp lý là 13%-15 5. Sản phẩm: 5.1 Sản phẩm khoa học: 01 bài báo đăng trên tạp chí xây dựng chuyên ngành: Tạp chí Vật liệu và Xây dựng (VIBM). ISSN:1859-381X (đã có xác nhận bài bá) 5.2 Sản phẩm đào tạo: 5.3 Sản phẩm ứng dụng: mô hình mạng lưới lò xo 5.4 Sản phẩm khác: 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Hiệu quả: Tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu và xử lý nền đất yếu. Phương thức chuyển giao: thông qua bản thuyết minh, bài báo và báo cáo đã được công bố. Địa chỉ ứng dụng: Các trường đại học, các viện nghiên cứu, các trung tâm nghiên cứu và quản lý xây dựng, các cơ quan chuyên môn địa phương. Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên)
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: Study on soil improvement methods by soil stabilization applied for typical geology in the Mekong delta. Code number: T2020-84TĐ Coordinator:Dr. Nguyen The Anh Implementing institution: Ho Chi Minh University of Technology and Education Duration: from 1/2020 to 1/2021 2. Objective(s): This research focuses on the following objectives: - Considering several soil improvement methods which are used in Vietnam and over the world. Proposing a suitable soil stablization method for typical geology in the Mekong delta that can be applied to the domain of construction of low-rise buildings. - Developing the lattice spring model (LSM), it can be used for modelisation of different porous media . - Applying LSM to modelling various soil-cement mixed samples with different cement proportions in order to evaluate the shallow soil-cement mixing method and determinate the favourite cement proportion. 3. Creativeness and innovativeness: To evaluate the effectiveness of shallow soil-cement mixing method, this study does not focus on experiments like usual, it proposed another method: modelisation by Lattice Spring Model. Various soil-cement mixed samples with different cement proportions were transformed to digital samples by m-CT and Direct samples technologies; then they were simulated by LSM to investigate their different physical characteristics such as effective bulk modulus Ke , shear modulus Ge, Poisson ratio to evaluated this mixing method. Obviously, the modelisation method is faster and economier than existed experimental methods. 4. Research results: - Based on results of various early studies in Vietnam and over the world, this study proposed the shallow soil-cement mixing method as one of most appropriate soil improvement methods can be used in the Mekong delta. - The lattice spring model (LSM, LSMnS) for one or many mineral components was successfully developed in this study. Its accuracy was demonstrated by many comparisons with the others.
- Various soil-cement mixed samples with different cement proportions were simulated by LSM to investigate their different physical characteristics such as effective bulk modulus Ke , shear modulus Ge. The result shows that with cement proportion equal to 13%, Ke and Ge increased by 47% and 50%, respectively (compared with the initial sample). The favourite cement proportion is about 13% -15% . 5. Products: 01 paper published on Journal: Materials annd construction Journal. ISSN:1859-381X 6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: References for universities, colleges, institution and center of construction and engineering management research. The Main Author Dr Nguyen The Anh
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA XÂY DỰNG BẢN GIẢI TRÌNH CHỈNH SỬA BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM 1. Tên đề tài: Nghiên cứu phương pháp xử lý nông nền đất yếu theo ổn định toàn khối cho địa chất điển hình vùng đồng bằng sông Cửu Long. 2. Mã số đề tài: T2020-84TĐ 3. Họ và tên, học vị, chức danh khoa học của chủ nhiệm: TS Nguyễn Thế Anh 4. Đơn vị công tác: Khoa Xây dựng – Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM 5. Giải trình chỉnh sửa báo cáo tổng kết đề tài: Nội dung góp ý của Hội TT Kết quả chỉnh sửa, bổ sung Ghi chú đồng (1) (2) (3) (4) Trình bày thuyết minh theo đúng định dạng chuẩn như Đã kiểm tra và chỉnh sửa theo 1 kích thước font, hình vẽ, đúng quy định. trích dẫn. Đặt lại tên chương 4: “Thảo Đã hiệu chỉnh tên chương 4 2 luận, kết luận”. / thành “Kết luận và kiến nghị”. Các phần đầu nên đánh số Đã sửa lại các trang i, ii… và trang bằng kí hiệu La Mã, 3 đánh số trang 1 từ phần mở đánh số trang 1 kể từ phần đầu nội dung Ngoài ra, một số từ Đã hiệu chỉnh các nội dung tác giả giữ nguyên Việt hoá các nội dung trong thành tiếng Việt trong hình tiếng Anh trong báo 4 đề tài, ví dụ hình 0.1 trang 0.1, sử dụng ký hiệu thay thế cáo vì đó là tên 6... tiếng Anh trong các hình riêng, ví dụ: Direct 2.8a,b,c. Samples là tên của công cụ. Đã hiệu chỉnh tên chương 4 Chương 4 nên để là Kết luận thành “Kết luận và kiến và kiến nghị, hướng nghiên nghị”. Vì đề tài là hướng mới 5 cứu tiếp theo. Thảo luận nên nên phần thảo luận đặt trước để vào chương 3. các kết luận để hiểu được các kết luận. Giới hạn – hạn chế Giới hạn đề tài nên đưa lên của đề tài tác giả 6 phần Mở đầu. đặt sau kết luận để phù hợp với kiến
nghị, hướng nghiên cứu tiếp theo. Ghi chú: (2): Liệt kê tóm tắt các ý kiến đóng góp của Hội đồng. (3): Ghi rõ các nội dung chỉnh sửa và ghi rõ trang đã được chỉnh sửa. (4): Giải trình các nội dung không chỉnh sửa và các ý kiến khác với ý kiến của Hội đồng (nếu có). Tp. HCM, ngày 14 tháng 6 năm 2021 Chủ nhiệm đề tài (Ký và họ tên)
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước: .................................................................................... 1 Ngoài nước: ................................................................................ 1 Trong nước: ............................................................................... 3 Tính cấp thiết đề tài :..................................................................... 7 Mục tiêu đề tài : ............................................................................ 8 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu : ................................. 8 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : .............................................. 9 Nội dung nghiên cứu : ................................................................... 9 GIA CƯỜNG NỀN ĐẤT BẰNG................................ 10 XI MĂNG VÀ GIA CỐ NÔNG ................................................................ 10 I.1 Nguyên lý gia cường đất bằng xi măng: ........................... 10 I.2 Phương pháp gia cố sâu: ................................................... 10 I.3 Phương pháp gia cố nông: ................................................ 11 MÔ HÌNH MẠNG LƯỚI LÒ XO (LATTICE SPRING MODEL) 14 II.1 Giới thiệu về mô hình mạng lưới lò xo ............................ 14 II.2 Mô hình mạng lưới lò xo cơ bản (Basic Lattice Spring Model) ......................................................................................... 14 II.2.1 3D LSM, lò xo đơn, lò xo góc ...................................... 14 II.2.2 Xác định ứng suất hữu hiệu bằng thuật toán lặp i
Velvet (Buxton và cộng sự, 2005) ............................................. 17 II.2.3 Một số vấn đề với mô hình LSM cơ bản, điều kiện biên. ..................................................................................... 18 II.3 Phát triển LSM thành LSMnS cho môi trường rỗng gồm nhiều thành phần rắn khác nhau .................................................. 22 II.3.1 Dạng hình học của môi trường ..................................... 22 II.3.2 Hệ số đàn hồi lò xo với nhiều pha rắn .......................... 23 II.3.3 Điều kiện biên và thuật toán ......................................... 25 II.4 Ứng dụng mô phỏng số một số môi trường rỗng ............. 26 II.4.1 Môi trường với hai pha rắn có cùng hệ số Poisson 26 II.4.2 Môi trường với hai pha rắn bất kì ................................. 29 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG........................................... 32 III.1 Chuẩn bị mẫu ................................................................... 32 III.2 Số hóa mẫu ....................................................................... 33 III.3 Kết quả mô phỏng ............................................................ 35 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ........................................ 38 IV.1 Kết luận ............................................................................ 38 IV.2 Kiến nghị .......................................................................... 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 41 ii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 0.1. Phương pháp cọc vôi, xi măng đất ......................................................... 2 Hình 0.2. Nghiên cứu sử dụng túi D-Box ............................................................... 6 Hình 1.1. Máy khoan cọc xi măng - đất sau cải tiến ............................................ 12 Hình 2.1. Mô hình 3D LSM với 2 loại lò xo. a) 18 lò xo đơn. b) Lò xo góc π/4. c) Lò xo góc π/3. ....................................................................................................... 15 Hình 2.2.Mô phỏng kéo đơn giản theo phương x vật liệu đàn hồi đẳng hướng. a) Kết quả theo lý thuyết đàn hồi. b) Kết quả mô phỏng trực tiếp bằng LSM. ........ 19 Hình 2.3. Phần tử đàn hồi (elastic element) trong LSM. ...................................... 20 Hình 2.4. Lò xo đơn (màu đỏ) thuộc về một, hai, ba phần tử đàn hồi và có độ cứng α/4, α/2, 3α/4 tương ứng. ...................................................................................... 20 Hình 2.5. Lò xo góc π/4 thuộc về tối đa 2 phần tử. Lò xo góc π/3 chỉ có thể thuộc 1 phần tử. .............................................................................................................. 20 Hình 2.6. Mô phỏng kéo xác định hệ số C xxxx và Cxxyy và cắt xác định hệ số C xyxy . ............................................................................................................................... 21 Hình 2.7. Mô hình mạng lưới với 2 pha rắn. a) Dạng hình học tương ứng với hàm số pha. b) 2 loại PTĐH ứng với pha rắn 1 (xanh dương), pha rắn 2 (xanh lá), màu cam là mặt tiếp xúc. .............................................................................................. 23 Hình 2.8. Quy tắc Amdahl : số lần tăng tốc độ tính toán theo số nhân máy tính. 26 Hình 2.9. Môi trường 2 pha rắn dạng khối lập phương với các khối cầu vật liệu. Pha rắn 1 trong suốt, pha rắn 2 màu xám. ............................................................ 27 Hình 2.10. a) Môi trường tạo bởi công cụ FMD, Malinouskaya (2007). b) Tứ diện SCT24 trong một ô mạng cơ sở. ........................................................................... 29 Hình 2.11. So sánh kết quả mô phỏng với LSMnS (đỏ) và SCT24 (xanh). a) K e . * b) Ge . c) Ge . ......................................................................................................... 31 Hình 3.1. Quy trình xử lý số hóa mẫu. ................................................................. 33 Hình 3.2. Mẫu đất 2 thành phần rắn F18 số hóa và một mặt cắt ngang của nó, màu xanh là XM. .......................................................................................................... 34 Hình 3.3. Mẫu F21 thực tế và mặt cắt ngang của nó (tỉ lệ lớn hơn), có thể có lẫn thành phần khác: màu xanh là XM, màu đỏ là cát, màu vàng là sét. ................... 35 Ke Hình 3.4. Mối quan hệ giữa tỉ lệ xi măng trộn đất và Mô đun đàn hồi hữu hiệu Ge và . .................................................................................................................... 36 iii
DANH SÁCH BẢNG Bảng 0.1. Một số phương pháp gia xử lý nền đất yếu tại Việt Nam ..................... 5 Bảng 2.1. Hệ số lò xo đơn và lò xo góc theo số lượng và thể loại PTĐH mà nó thuộc về. ................................................................................................................ 25 Bảng 2.2.Mô đun cứng hữu hiệu K e / K 2 . So sánh giữa kết quả mô phỏng bằng LSMnS và Nemat-Nasser và Iwakuma (1982), Torquato (1998), Cohen (2004). ............................................................................................................................... 28 Bảng 2.3. Mô đun cắt hữu hiệu đầu tiên Ge / G 2 . So sánh giữa kết quả mô phỏng bằng LSMnS và Nemat-Nasser và Iwakuma (1982), Torquato (1998). .............. 28 * Bảng 2.4. Mô đun cắt hữu hiệu thứ hai Ge / G 2 . So sánh giữa kết quả mô phỏng bằng LSMnS và Nemat-Nasser và Iwakuma (1982), Torquato (1998). .............. 28 Bảng 2.5. Hệ số đàn hồi của hai pha rắn dùng trong so sánh. .............................. 29 Bảng 2.6. So sánh kết quả mô phỏng giữa LSMnS và FMD, Malinouskaya (2007) * cho K e , Ge và Ge . .................................................................................................. 30 Bảng 3.1. Tỷ lệ xi măng - đất phù hợp với các loại đất (Nguyễn Sỹ Hùng và Vương Hoàng Thạch, 2020) . .......................................................................................... 32 Bảng 3.2. Thành phần cấp phối các mẫu đất trộn xi măng................................... 33 Bảng 3.3. Đặc tính vật lý các hạt rắn trong mô phỏng ......................................... 35 Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng mô đun đàn hồi hữu hiệu Ke và Ge của mẫu ....... 36 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long LSM : Lattice Spring Model LSMnS : Lattice Spring Model for many solids PTĐH : Phần tử đàn hồi TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam PVD : Bấc thấm đứng iv
MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước: Ngoài nước: Vấn đề xử lý nền đất yếu đã xuất hiện từ rất lâu và được nghiên cứu nhiều trên thế giới. Hiện tại đã có nhiều phương pháp được các nhà khoa học đề xuất để xử lý nền đất yếu trong ngành xây dựng và giao thông được công bố trên các tạp chí. Điều đó nói lên tầm quan trọng của nghiên cứu này nhằm giải quyết các vấn đề về dân sinh cũng như phát triển cơ sở hạ tầng không chỉ ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Tsytovich và cộng sự (1974) đã đề xuất phương pháp sử dụng cọc cát, giếng cát phổ biến ngày nay. Cọc cát có chức năng như một giếng cát làm cho nước ở trong đất thoát ra nhanh qua lỗ cát này. Tiến trình cố kết và độ lớn sẽ được làm tăng và xảy ra nhanh hơn do trong quá trình xử lý đất. Ông thép được cắm vào đất làm cho nền tảng được ép chặt lại. Đất được nén chặt thêm bởi quá trình tạo ra lỗ. Còn nước ở trong đất thì sẽ bị nén cho thoát ra ngoài lỗ khoan được nhồi cát. Thi công kiểu này cũng đơn giản và bằng vật liệu tương đối rẻ tiền từ sạn sỏi hoặc cát thô cho nên có chi phí tương đối thấp thấp hơn đệm cát, các loại móng bê tông, các loại chuyên dùng để xử lý nền đất khác. Phương pháp này chuyên được dùng để gia cố cho phần đất yếu dày hơn 3 mét. Độ rỗng của đất được giảm xuống do đất được nén chặt thêm nên từ đó độ mạnh của nền cọc cát được cải thiện. Nước trong các lỗ rỗng trong đất thoát ra nhanh làm cho quá trình cố kết của đất nhanh hơn, độ lún được giảm và ổn định hơn. Phương pháp đầm chặt đất bằng đầm rung sâu được đề xuất bởi Moseley và Kirsch (1993), một thanh thép được đưa xuống đến độ sâu quy định và một máy rung tạo ra dao động theo phương ngang và phương thẳng đứng làm cho đất nền được đầm chặt trong khi thanh thép được rút dần lên. Độ sâu và khoảng cách đầm phụ thuộc vào các yếu tố: độ lún toàn phần lớn nhất cho phép, độ lún lệch lớn nhất cho phép; sức chịu tải yêu cầu; sức kháng cắt cần đạt được và mức tăng sức kháng chống hoá lỏng. 1
Phương pháp trộn vôi và xi măng dưới sâu với cách trộn khô được trình bày trong nghiên cứu của Chida (1982). Cọc vôi thường được dùng để xử lý, nén chặt các lớp đất yếu như bùn, sét và sét pha ở trạng thái dẻo nhão.Việc sử dụng cọc vôi có những tác dụng sau đầm chặt, đường kính cọc vôi sẽ tăng lên 20% làm cho đất xung quanh nén chặt lại, ngoài ra nó toả ra một nhiệt lượng lớn làm cho nước lỗ rỗng bốc hơi làm giảm độ ẩm và tăng nhanh quá trình nén chặt. Sau khi xử lý bằng cọc vôi nền đất được cải thiện đáng kể: độ ẩm của đất giảm 5 – 8%, lực dính tăng lên khoảng 1.5 đến 3lần. Việc chế tạo cọc đất – xi măng cũng giống như đối với cọc đất – vôi, hàm lượng ximăng có thể từ 7% đến 15% và kết quả cho thấy sức kháng xuyên của đất nền tăng lên từ 4 – 5 lần so với khi chưa gia cố. Hình 0.1. Phương pháp cọc vôi, xi măng đất Trong phương pháp điện thấm (Eggestad, 1983), 2 điện cực được đưa vào đất và khi nối với nguồn điện 1 chiều thì nước lỗ rỗng từ cực dương tới cực âm. Do hiệu ứng vật lý này, khu vực gần cực dương có áp lực nước lỗ rỗng thấp sẽ mở rộng dần theo thời gian và độ bền của đất tăng do hệ quả của sự cố kết của đất nền còn độ nén lún của đất thì giảm đi. Trong đất nén lún, điện thấm đẩy nước đến cực âm và ở đó nước được hút đi nên không quay trở lại cực dương. Sự cố kết đất xảy ra tương ứng với thể tích đất được hút đi. Các phương pháp này đã tỏ ra hiệu quả và được áp dụng mạnh mẽ trong thực tế. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khó khăn tồn tại khi các địa chất khác nhau sẽ có hiệu quả khác nhau với từng phương pháp. Đặc biệt, khi các phương pháp 2
này nghiên cứu với địa chất nước ngoài nên trong một số điều kiện, việc áp dụng ở Việt Nam tỏ ra kém hiệu quả hơn hẳn. Do đó, khi áp dụng với địa chất đặc thù khu vực đồng bằng sông Cửu Long ở Việt Nam cần kiểm tra điều kiện tương thích của từng phương pháp để lựa chọn ra phương pháp có có thể cho hiệu quả tốt nhất. Trong nước: Ở Việt Nam, vấn đề nền đất yếu ở đồng bằng sông Cửu Long cũng như đồng bằng sông Hồng là một vấn đề đã tồn tại từ lâu, nó gây ra khó khăn trong việc xây dựng nhà ở và cơ sở hạ tầng kỹ thuật, ảnh hưởng nhiều đến cuộc sống người dân cũng như sự phát triển của cả vùng. Xuất phát từ thực tế đó, việc nghiên cứu xử lý nền đất yếu ở Việt Nam từ lâu đã được quan tâm. Hầu hết các phương pháp được nêu ở trên đều đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam, tuy nhiên, do sự khác nhau về địa chất nên cần có sự điều chỉnh để đem lại hiệu quả tốt hơn điển hình như phương pháp cọc cát (Nguyễn Đình Đức, 2009, Nguyễn Uyên, 2011), cọc xi măng đất (TCVN 385-2006, TCCS 05:2010/VKHTLVN), bấc thấm đứng (PVD) (TCVN 9355-2012), công nghệ khoan phụt cao áp (Nguyễn Quốc Dũng và cộng sự, 2005)… Trong thực tế, việc lựa chọn phương pháp nào đối với từng loại địa chất công trình là một nhiệm vụ khó khăn về kỹ thuật và kinh tế. Tổng quan về các phương pháp phổ biến trước đây được nghiên cứu, thử nghiệm và đặc điểm kỹ thuật, kinh tế, tính khả thi của một số phương pháp được tổng kết rong Bảng 0.1 sau đây. 3
Gia tải trước Gia tải trước Cột đất xi-măng + Móng cọc Gia tải trước kết hợp bấc bằng cố kết Đệm xi-măng bằng Vấn đề thấm (PVD) chân không được ổn định phương pháp thay đất Độ lún Thấp nếu hệ Thấp do thềm Rất thấp do truyền Rất thấp do Thấp nếu hệ nguyên thủy số an toàn chảy sang bên tải xuống lớp đất truyền tải số an toàn cao thấp hơn cứng hơn bên xuống lớp cao dưới đất cứng hơn bên dưới Kiểm soát Độ lún cố được bằng Vấn đề kỹ Cao Cao Rất thấp Rất thấp kết chiều dày thuật thay đất Kiểm soát Rất thấp do Có thể kiểm được dựa Có thể kiểm Rất thấp do tải tải được soát được vào độ soát được bằng được chuyển chuyển Độ lún dư bằng cách dày lớp đất cách gia tải xuống lớp đất rắn xuống lớp gia tải phụ thay thế và phụ phù hợp hơn bên dưới đất rắn hơn phù hợp quá trình gia bên dưới tải 4
Rất ổn định Hệ số an đối với riêng Ban đầu hệ số an Hệ số an toàn tăng do chân không, toàn cao, nhưng có Hệ số an toàn tăng do Độ ổn định cường độ đất nhưng hệ số an thể giảm dần theo toàn cao thay lớp đất tăng trong cố toàn thấp hơn thời gian cứng hơn kết khi đặt thêm phụ tải Chi phí bảo Thấp Thấp Thấp Thấp Trung bình dưỡng Vấn đề về Trung bình – tài chính Chi phí thi Cao đối với đường tùy thuộc Trung bình Cao Rất cao công đắp cao vào chiều sâu thay đất Trung bình – Trung bình – Lâu nhất – Từ ngắn tới trung tùy thuộc cần từ 5 – 8 Thời gian tùy thuộc bình – tùy thuộc vào thiết bị tháng cho mỗi Ngắn Các vấn đề thi công vào thời gian vào thiết bị sử sử dụng và đoạn chân liên quan gia tải phụ dụng vật liệu cung không khác cấp Chất lượng Sai khác độ Sai khác độ Sai khác độ lún Sai khác độ Sai khác độ theo thời lún nhỏ lún nhỏ nhỏ lún nhỏ lún nhỏ gian dài Bảng 0.1. Một số phương pháp gia xử lý nền đất yếu tại Việt Nam 5
Thời gian gần đây, một số phương pháp hiện đại khác đã được các nhà khoa học trong nước nghiên cứu và đề xuất để phù hợp với điều kiện đặc thù của khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Các nghiên cứu của Nguyễn Minh Đức và cộng sự (2018, 2019, 2020) đã chỉ ra rằng, nền đất điển hình ở đồng bằng sông Cửu Long có thành phần chủ yếu là đất sét hoặc bùn sét. Tác giả đề xuất sử dụng đệm cát kết hợp với sử dụng vải địa kỹ thuật nhằm làm tăng khả năng thoát nước trong đất cũng như tăng cường khả năng cố kết của đất như một giải pháp để gia cố nền đất yếu. Các kết quả chỉ ra rằng phương pháp này đem lại hiệu quả tốt để cải tạo nền đất san lấp bằng sét yếu hoặc bùn nạo vét lòng sông phù hợp với các loại công trình như đường giao thông nông thôn ở đồng bằng sông Cửu Long, tuy nhiên việc áp dụng với công trình xây dựng dân sinh, công trình móng nông còn đem lại nhiều khó khăn, chưa thực sự hiệu quả. Nguyễn Sỹ Hùng và Hoàng Anh (2020) đã đề xuất phương pháp sử dụng túi đất D-box tương tự như viện nghiên cứu Nhật Bản để gia cố nền đất yếu bằng cát san lấp ở khu vực tỉnh An Giang. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng Việc sử dụng móng trên bao D - BOX là một giải pháp tốt cho nhà thấp tầng (có quy mô dưới 3 tầng). Sức chịu tải của móng chủ yếu là do sức căng của bao D- BOX truyền vào vật liệu độn bên trong; áp lực truyền xuống lớp đất xấu phía dưới là không đáng kể. Tuy nhiên phương pháp này gặp khó khăn trong việc thi công đại trà khi túi D-BOX là không phổ biến dẫn đến khả năng áp dụng rộng rãi là hạn chế. Nhà máy đóng giày Cần Thơ Thí nghiệm ở dụng D-box ở An Giang Hình 0.2. Nghiên cứu sử dụng túi D-Box Trong nghiên cứu của Nguyễn Sỹ Hùng và Vương Hoàng Thạch (2020) đã bàn về các phương pháp gia cố nông nền đất phổ biến ở đồng bằng sông Mekong như phương pháp gia cố bằng cọc cừ tràm, cọc tre; phương pháp gia 6