intTypePromotion=1
ADSENSE

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp xi măng đất gia cố mặt nền đến sức chịu tải ngang của cọc đứng, ứng dụng cho đập trụ đỡ vùng đồng bằng sông Cửu Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:205

23
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án trình bày tổng quan về Đập trụ đỡ và các giải pháp gia tăng sức chịu tải ngang cho móng cọc trong vùng đất yếu; Cơ sở khoa học của giải pháp gia cố nền lớp mặt; Nghiên cứu thực nghiệm sự ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt bằng mô hình vật lý; Quy trình tính toán móng cọc Đập trụ đỡ trong trường hợp có gia cố bề mặt.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp xi măng đất gia cố mặt nền đến sức chịu tải ngang của cọc đứng, ứng dụng cho đập trụ đỡ vùng đồng bằng sông Cửu Long

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM TRẦN MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP XI MĂNG ĐẤT GIA CỐ MẶT NỀN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC ĐỨNG, ỨNG DỤNG CHO ĐẬP TRỤ ĐỠ VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2020 BM24- QT851-04/VAWR
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM TRẦN MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP XI MĂNG ĐẤT GIA CỐ MẶT NỀN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC ĐỨNG, ỨNG DỤNG CHO ĐẬP TRỤ ĐỠ VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ: 9580202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS. TS Nguyễn Vũ Việt 2. GS. TS Trần Đình Hoà HÀ NỘI – NĂM 2020 BM24- QT851-04/VAWR
  3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả Trần Minh Thái  
  4. ii LỜI CẢM ƠN Với tất cả tình cảm của mình, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Vũ Việt, GS.TS Trần Đình Hoà đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình nghiên cứu. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Cở sở đào tạo Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Trung và Tây Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho NCS học tập và hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã chia sẻ, động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận án này.
  5. iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1   1. Tính cấp thiết của đề tài 1   2. Mục đích nghiên cứu 2   3. Phương pháp nghiên cứu 2   4. Đối tượng nghiên cứu 2   5. Phạm vi nghiên cứu 2   6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 3   7. Những đóng góp mới của luận án 3   8. Bố cục của luận án 3   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRỤ ĐỠ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIA TĂNG SỨC CHỊU TẢI NGANG CHO MÓNG CỌC TRONG VÙNG ĐẤT YẾU 4   1.1 Tổng quan về Đập trụ đỡ 4   1.1.1 Giới thiệu công nghệ Đập trụ đỡ 4   1.1.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng các loại Đập trụ đỡ trên thế giới 5   1.1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Đập trụ đỡ trong nước 8   1.1.4 Những vấn đề cần phải được tiếp tục nghiên cứu khi áp dụng Đập trụ đỡ ở ĐBSCL và ở Việt nam 9   1.2 Đánh giá chung địa chất vùng Đồng bằng sông Cửu long đến khả năng làm việc của móng cọc thường xuyên chịu tải trọng ngang 10   1.2.1. Phân bố đất yếu ở ĐBSCL 10   1.2.2. Tính chất cơ lý của các lớp sét yếu và đất bùn 11   1.2.3. Đặc trưng của lớp đất yếu trên bề mặt tầng cọc chịu tải trọng ngang 13   1.2.4. Địa chất nền các công trình Đập trụ đỡ đã xây dựng tại ĐBSCL 15   1.2.5. Những điểm lưu ý khi xây dựng Đập trụ đỡ trên nền đất yếu vùng ĐBSCL 16   1.3. Các giải pháp gia tăng sức chịu tải trọng ngang cho móng cọc Đập trụ đỡ 16  
  6. iv 1.3.1 Giải pháp cọc xiên 18   1.3.2. Giải pháp gia cố lớp nền bề mặt 19   1.3.3. Lựa chọn giải pháp nghiên cứu của luận án 25   1.4 Các nghiên cứu về gia cố xi măng đất cho nền đất yếu 25   1.4.1 Tình hình ứng dụng xi măng đất gia cố nền đất yếu trên thế giới và Việt Nam. 25   1.4.2 Các nghiên cứu về cọc xi măng đất ứng dụng gia cố nền đất yếu tại ĐBSCL 27   1.4.3 Ứng dụng cọc xi măng đất trong gia cố móng cọc tại Nhật Bản 28   1.5 Kết luận chương 1 32   CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN LỚP MẶT 33   2.1 Các yếu tố ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt đến nền móng cọc Đập trụ đỡ 33   2.1.1. Sức chịu tải ngang của cọc đơn 33   2.1.2. Sức chịu tải đứng và hiện tượng ma sát âm trong cọc 34   2.1.3. Áp lực dưới lớp gia cố và độ lún của móng cọc khi có gia cố 34   2.2 Phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải trọng ngang 36   2.2.1 Các phương pháp tính toán cọc đơn đang áp dụng hiện nay 36   2.2.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp tính toán cọc đơn trong phạm vi nghiên cứu 38   2.2.3 Nội dung phương pháp đường cong quan hệ p~y 40   2.3 Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt theo chiều sâu tới sức chịu tải ngang của cọc đơn và của công trình 42   2.3.1. Cơ sở lý thuyết xác định chiều sâu ảnh hưởng hah lớp bề mặt 42   2.3.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều sâu lớp gia cố bề mặt đến sức chịu tải ngang của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán 43   2.4 Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt theo mặt bằng (diện tích gia cố) tới sức chịu tải ngang của cọc đơn và của công trình 53  
  7. v 2.4.1. Cơ sở lý thuyết xác định kích thước lớp gia cố trên mặt bằng 53   2.4.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của diện tích lớp gia cố bề mặt đến sức chịu tải ngang của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán 55   2.5 Kết luận chương 2 65   CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP GIA CỐ BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ 67   3.1 Giới thiệu chung về nghiên cứu thực nghiệm 67   3.2 Mục tiêu, nội dung và các yêu cầu trong thí nghiệm 67   3.2.1. Mục tiêu thí nghiệm 68   3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm 68   3.2.3. Phạm vi nghiên cứu thí nghiệm 68   3.2.4. Đối tượng nghiên cứu thí nghiệm 68   3.2.5. Nội dung nghiên cứu. 68   3.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm 69   3.3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm 69   3.3.2. Các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 70   3.4 Các trường hợp và trình tự thí nghiệm 75   3.4.1. Các trường hợp thí nghiệm 75   3.4.2. Lắp đặt thiết bị và trình tự thí nghiệm 77   3.5. Kết quả thí nghiệm 78   3.5.1 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc vuông 78   3.5.2 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc tròn 80   3.5.3 Nhận xét kết quả thí nghiệm 82   3.6 Kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc với thông số nền thực tế 83   3.6.1 Sơ đồ tính toán: 83   3.6.2 Kết quả tính toán SCTN ứng với chuyển vị 25mm 83   3.7 So sánh kết quả thí nghiệm hiện trường với tính toán 85   3.7.1 So sánh về sức chịu tải ngang của cọc 85   3.7.2 So sánh về phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố trên mặt bằng 86   3.8. Xác định hệ số tỷ lệ của hệ số nền k 87  
  8. vi 3.9 Xác định sức chịu tải ngang của cọc trong trường hợp nền gia cố 90   3.10 Kết luận chương 3 91   CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐẬP TRỤ ĐỠ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ LỚP GIA CỐ BỀ MẶT 93   4.1. Lựa chọn phương pháp tính sức chịu tải ngang của cọc đơn 93   4.2. Các yếu tố liên quan đến tính toán móng trụ sau khi gia cố nền 93   4.2.1. Hệ số nền và sức chịu tải ngang của cọc đơn. 93   4.2.2. Hiệu ứng nhóm cọc 94   4.2.3. Lựa chọn hệ số nhóm cọc 97   4.3 Quy trình thiết kế móng cọc Đập trụ đỡ trong trường hợp nền gia cố 100   4.4 Áp dụng kết quả nghiên cứu vào tính toán cho công trình thực tế 103   4.4.1 Giới thiệu về công trình cống Bầu Điền 103   4.4.2. Điều kiện địa chất công trình 104   4.4.3. Tải trọng và tổ hợp tải trọng 106   4.4.4 Kết quả tính toán móng cọc trường hợp nền tự nhiên 107   4.4.5 Tính toán móng cọc trường hợp nền sau khi gia cố bề mặt 113   4.4.6 Đánh giá hiệu qủa kinh tế và kỹ thuật trong hai trường hợp 115   4.5 Kết luận chương 4 116   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117   Kết luận 117   Những phát hiện mới, kết quả mới của luận án bao gồm 118   Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo 118   DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 120   TÀI LIỆU THAM KHẢO 121   PHỤ LỤC 126  
  9. vii DANH MỤC CÁC ĐỊNH NGHĨA, CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 1. Một số định nghĩa Sức chịu tải : Là khả năng chịu lực lớn nhất của cọc hoặc móng cọc dưới tác dụng của tải trọng trong phạm vi chuyển vị cho phép Sức chịu tải ngang : Là khả năng chịu tải lớn nhất của cọc hoặc móng cọc dưới tác dụng của tải trọng theo phương nằm ngang trong phạm vi chuyển vị ngang cho phép Gia cố : Là việc sử dụng các giải pháp về mặt vật liệu và kết cấu nhằm nâng cao sức chịu lực ngang của cọc và móng cọc theo một yêu cầu được đặt ra Mức độ gia cố : Là mức độ yêu cầu của việc gia cố. Bề mặt móng cọc : Là phần đất trong móng cọc phía đầu cọc Ứng xử của kết : Là tập hợp các phản ứng của nền và cọc dưới tác dụng cấu của tải trọng hoặc tác động. Nó thường được thể hiện thông qua sự phân bố ứng suất - biến dạng, lực - chuyển vị,.. theo các trạng thái chịu lực. Trạng thái giới : Là trạng thái mà kết cấu có đại lượng nghiên cứu đạt tới hạn giá trị giới hạn được giả định trước. Trạng thái giới : Là trạng thái mà sức kháng của kết cấu đạt tới giá trị hạn cường độ lớn nhất Trạng thái giới : Là trạng thái mà biến dạng, chuyển vị,.. của kết cấu đạt hạn sử dụng tới giá trị quy định trước Xi măng đất : Là loại cọc đất trộn với xi măng bằng công nghệ trộn sâu
  10. viii 2. Chữ viết tắt API : American Petroleum Institute (Viện Dầu khí Mỹ) ASTM : American Society for Testing and Materials, hiệp hội Mỹ về thí nghiệm và vật liệu BTCT : Bê tông cốt thép BĐKH : Biến đổi khí hậu BKGBDTT : bán không gian biến dạng tuyến tính BDĐHCB : biến dạng đàn hồi cục bộ BDTQ : biến dạng tổng quát CTTL : Công trình thủy lợi ĐTĐ : Đập trụ đỡ ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long Ensoft Lpile : Phần mềm địa kỹ thuật do Công ty ENSOFT INC – MỸ phát triển, được dùng trong luận án GS, PGS : Giáo sư, phó Giáo sư Hệ số số nền Hệ số tỷ lệ của hệ số nền LTCBGH : Lý thuyết cân bằng giới hạn MIDAS GTS - 2014 : Phần mềm địa kỹ thuật do Công ty MIDAS IT – Hàn Quốc phát triển, được dùng trong luận án NCS : Nghiên cứu sinh NXB : Nhà xuất bản PTHH : Phần tử hữu hạn SCT : Sức chịu tải SCTN : Sức chịu tải ngang SFHH : Sai phân hữu hạn XMĐ : Cọc xi măng – đất
  11. ix 3. Các ký hiệu A : Hằng số phụ thuộc vào tải trọng tĩnh hoặc chu kỳ chậm B (b) : Chiều rộng tiết diện cọc c : Lực dính của đất DMM : Công nghệ trộn sâu D : Đường kính cọc E : Mô đun đàn hồi của đất Ec : Mô đun đàn hồi của cọc eo : hệ số rỗng ban đầu; F : Diện tích tiết diện cọc g : Gia tốc trọng trường hgc : Chiều sâu lớp gia cố Ip : Chỉ số dẻo; IL : Độ sệt J : Mô men quán tính của cọc k : Hệ số tỷ lệ của hệ số nền kh : Hệ số nền Winkler (mô đun phản lực nền theo phương ngang) K : Khối lượng L, l : Chiều dài cọc Lgc : Chiều dài lớp gia cố M : Mô men uốn cọc .p : Phản lực của đất trên một đơn vị dài của cọc pu : Sức kháng ngang tới hạn của đất P, Q, H : Tải trọng tác dụng theo phương ngang (tuỳ theo từng tác giả)
  12. x Su : Sức kháng cắt không thoát nước (điều kiện tự nhiên) Su’ : Sức kháng cắt không thoát nước (điều kiện phá hủy) SPT : Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn V : Thể tích khối đất V* : Thể tích khối đất mở rộng để xét điều kiện biên y, δ : Chuyển vị ngang của cọc z : Độ sâu dọc theo cọc φ : Góc ma sát trong của đất φc : Góc dốc của đường độ võng do mô men M gây ra χc : Biến dạng uốn của cọc ΩAB : Diện tích bề mặt AB ρ : Khối lượng đơn vị của vật liệu γ : Trọng lượng thể tích γc : Góc trượt ngang do lực cắt Q gây ra ε : Biến dạng tương đối : Biến dạng ngang tương đối của mẫu đất khi chịu nén ba trục ε50 dưới tải trọng bằng 50% tải trọng giới hạn θ : Biến dạng thể tích ν : Hệ số Poisson của đất : Hệ số xét đến sự phân bố không đều của ứng suất cắt theo α chiều cao tiết diện cọc σx,σy,σz : Các ứng suất pháp
  13. xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng chỉ tiêu cơ lý chính đất nền các công trình Đập trụ đỡ .......... 15   Bảng 1.2: Cường độ cọc XMĐ ứng với 1 số loại đất yếu đặc trưng .............. 28   Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của cọc chịu lực và lớp gia cố tại Nhật Bản ...... 29   Bảng 2.1 Sức chịu tải ngang của cọc khi chuyển vị yng=1cm ........................ 33   Bảng 2.2: Bảng thông số ε50 khi không có thí nghiệm ................................... 42   Bảng 2.3: Kích thước cọc trong tính toán xác định chiều sâu gia cố hợp lý .. 44   Bảng 2.4: Thông số mô hình đất nền .............................................................. 48   Bảng 2.5: Bảng xác định thông số ε50 ............................................................ 48   Bảng 2.6: Nội lực lớn nhất của cọc trường hợp nền tự nhiên ........................ 49   Bảng 2.7 SCTN ứng với độ sâu gia cố cho từng loại cọc: ............................. 49   Bảng 2.8 Chiều sâu gia cố hiệu quả cho từng loại cọc ................................... 52   Bảng 2.9 Bảng so sánh độ sâu gia cố hợp lý với các chiều sâu ảnh hưởng ... 53   Bảng 2.10: Kích thước mô hình nghiên cứu xác định chiều dài gia cố hợp lý ................................................................................................... 57   Bảng 2.11: SCTN cọc vuông với chiều dài gia cố ......................................... 58   Bảng 2.12: SCTN cọc tròn với chiều dài gia cố ............................................. 60   Bảng 2.13: Kết quả tính toán SCTN cọc ly tâm với chiều dài gia cố............. 61   Bảng 2.14: So sánh SCTN của các loại cọc kích thước 35cm ....................... 62   Bảng 2.15: Chiều dài gia cố hợp lý tương ứng với các loại cọc..................... 63   Bảng 2.16: SCTN tính toán của các loại cọc sau khi gia cố ........................... 64   Bảng 3.1: Thông số cọc và khối gia cố mô hình thí nghiệm .......................... 70   Bảng 3.2 - Bảng thông số mô hình đất nền khu vực thí nghiệm .................... 83   Bảng 3.3 - Bảng thông số cọc, lớp gia cố và SCTN tính toán ........................ 83   Bảng 3.4 So sánh SCTN của cọc vuông giữa tính toán và thí nghiệm........... 85   Bảng 3.5 So sánh SCTN của cọc tròn giữa tính toán và thí nghiệm .............. 86   Bảng 3.6 Giá trị k của nền gia cố xi măng đất ............................................... 89   Bảng 3.7 Giá trị k của nền tự nhiên tại vị trí thí nghiệm ................................ 90   Bảng 4.1 Bảng hệ số tỷ lệ k của các loại đất thông dụng ............................... 93  
  14. xii Bảng 4.2 Hệ số nhóm theo Davisson.............................................................. 98   Bảng 4.3 Ảnh hưởng của loại đất tới hệ số nhóm .......................................... 98   Bảng 4.4 Hệ số nhóm cọc Gc theo Prakash và Saran ..................................... 99   Bảng 4.5 Hệ số nhóm cọc Gc trường hợp gia cố ............................................ 99   Bảng 4.6 Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của các lớp đất cống Bầu Điền ............... 105   Bảng 4.7 Tính sức chịu tải đứng cọc theo TCVN 10304:2014 .................... 107   Bảng 4.8 Tổng hợp tải trọng trong thiết kế móng cọc cống Bầu Điền ......... 108   Bảng 4.9 Thống kê số cọc tính toán móng trụ cống Bầu Điền ..................... 110   Bảng 4.10 Thống kê cọc thi công móng trụ cống Bầu Điền ........................ 115   Bảng 4.11 Tổng hợp chi phí trực tiếp thi công móng trụ cống Bầu Điền .... 115  
  15. xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình Đập trụ đỡ .......................................................................... 4   Hình 1.2: Chi tiết đập Ems ............................................................................... 5   Hình 1.3: Tổng thể đập Ems ............................................................................. 6   Hình 1.4: Sơ đồ bố trí tổng thể Đập trên sông Thames .................................... 6   Hình 1.5: Đập trên sông Thames khi hoàn thành ............................................. 7   Hình 1.6: Công trình Marrina Barrage – Singapore ......................................... 7   Hình 1.7: Công trình Ngăn mặn giữ ngọt Thảo Long ...................................... 8   Hình 1.8: Cống Cầu Xe .................................................................................... 9   Hình 1.9: Bản đồ phân bố các vùng địa chất yếu ĐBSCL ............................. 11   Hình 1.10. Một số giải pháp tăng sức chịu tải ngang của cọc đơn ................. 17   Hình 1.11. Sơ đồ bố trí cọc xiên trong móng cọc ........................................... 18   Hình 1.12: Sơ đồ ảnh hưởng của vùng đất bị động trước cọc ........................ 19   Hình 1.13: Phân bố áp lực kháng của đất lên cọc .......................................... 20   Hình 1.14: Gia cố lớp mặt móng cọc bằng vật liệu thô .................................. 21   Hình 1.15: Gia cố lớp mặt móng cọc bằng công nghệ cọc xi măng đất ......... 23   Hình 1.16: Gia cố lớp mặt móng cọc bằng vữa dâng bê tông ........................ 24   Hình 1.17: Cầu Yabegawa, Nhật Bản và mô hình nền móng trụ hỗn hợp .... 28   Hình 1.18: Sơ đồ thí nghiệm cọc gia cố chịu tải ngang (Maeda và nnk., 2001) ............................................................................................. 30   Hình 1.19: Quan hệ tải trọng và chuyển vị (Maeda và nnk, 2001) ................ 30   Hình 1.20: Sơ đồ chuyển vị cọc khi δ/B’=1.0% (Maeda và nnk, 2001) ........ 31   Hình 2.1: Mô hình khối móng quy ước nền không đồng nhất ....................... 35   Hình 2.2: Sơ đồ phân loại và mối quan hệ giữa các phương pháp tính cọc ... 37   Hình 2.3 Hình dạng đặc trưng của đường cong p~y cho đất sét mềm dưới mực nước ngầm, chịu tải trọng tĩnh .............................................. 42   Hình 2.4: Sơ đồ tính toán phương án nền đất tự nhiên ................................... 44   Hình 2.5: Sơ đồ tính toán phương án nền được gia cố XMĐ ......................... 45   Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN với kích thước cọc, nền tự nhiên ...... 49  
  16. xiv Hình 2.7: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN với độ sâu gia cố .............................. 50   Hình 2.8: So sánh SCTN trước và sau gia cố ................................................. 50   Hình 2.9: So sánh mô men uốn của cọc trước và sau gia cố .......................... 51   Hình 2.10: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu gia cố và kích thước cọc ................ 52   Hình 2.11: Sơ đồ các kiểu gia cố XMĐ ......................................................... 54   Hình 2.12: Cơ chế triết giảm ϕ, c ................................................................... 56   Hình 2.13: Sơ đồ tính toán xác định chiều dài gia cố hợp lý ......................... 58   Hình 2.14: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN cọc vuông với chiều dài gia cố....... 59   Hình 2.15: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN cọc tròn với chiều dài gia cố .......... 60   Hình 2.16:Biểu đồ quan hệ giữa SCTN cọc ly tâm với chiều dài gia cố ....... 61   Hình 2.17: So sánh SCTN với chiều dài gia cố của các cọc cùng kích thước 62   Hình 2.18: Biểu đồ quan hệ giữa chiều dài gia cố và kích thước cọc ............ 64   Hình 2.19: Biểu đồ quan hệ giữa SCTN và kích thước của các loại cọc ....... 65   Hình 3.1: Mặt bằng sơ đồ bố trí thí nghiệm điển hình trường hợp gia cố ...... 70   Hình 3.2: Sơ đồ trang bị thí nghiệm ............................................................... 71   Hình 3.3: Khu vực ảnh hưởng của cọc thí nghiệm ......................................... 72   Hình 3.4: Thiết bị thí nghiệm chính ............................................................... 74   Hình 3.5 Cắt ngang sơ đồ thí nghiệm cọc, nền tự nhiên ................................ 75   Hình 3.6: Biểu đồ tải trọng ngang Po ~ chuyển vị ngang yo ........................... 76   Hình 3.7 Cắt ngang sơ đồ thí nghiệm cọc, nền gia cố .................................... 76   Hình 3.8: Bố trí thiết bị đo chuyển vị cho nền gia cố ..................................... 77   Hình 3.9: Bố trí thiết bị gia tải ngang và quan trắc hiện trường ..................... 78   Hình 3.10: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc vuông 10x10cm ............................................................................ 79   Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc vuông 20x20cm ............................................................................ 79   Hình 3.12: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc vuông 35x35cm ............................................................................ 80  
  17. xv Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc tròn D10cm ................................................................................... 80   Hình 3.14: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc tròn D20cm ................................................................................... 81   Hình 3.15: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị đầu cọc p ~ y cho cọc tròn D40cm ................................................................................... 81   Hình 3.16: Biểu đồ quan hệ SCTN và kích thước cọc vuông ........................ 82   Hình 3.17: Biểu đồ quan hệ SCTN và kích thước cọc tròn (ly tâm) .............. 82   Hình 3.18: Kết quả tính toán SCTN cọc vuông với thông số nền thí nghiệm 84   Hình 3.19: Kết quả tính toán SCTN cọc tròn (ly tâm) với thông số nền thí nghiệm .......................................................................................... 84   Hình 3.20: So sánh SCTN của cọc nền tự nhiên - tính toán và thí nghiệm .... 85   Hình 3.21: Biểu đồ quan hệ tải trọng và chuyển vị nền gia cố....................... 87   Hình 3.22 Sơ đồ quan hệ p~y sơ bộ của cọc thí nghiệm ................................ 87   Hình 3.23 Biểu đồ xác định SCTN theo kích thước của cọc vuông............... 90   Hình 3.24 Biểu đồ xác định SCTN theo kích thước của cọc tròn .................. 91   Hình 4.1 Vùng ảnh hưởng của cọc ................................................................. 94   Hình 4.2 Ảnh hưởng của nhóm cọc chịu tải trọng ngang (Walsh, 2005) ....... 95   Hình 4.3 Ảnh hưởng của các cọc tới bầu ứng suất ......................................... 95   Hình 4.4 - Phạm vi ảnh hưởng của các cọc .................................................... 97   Hình 4.5 Sơ đồ quy trình tính toán thiết kế móng cọc nền gia cố ................ 102   Hình 4.6 Bố trí cọc trụ giữa cống Bầu Điền, nền tự nhiên ........................... 111   Hình 4.7 Sơ đồ tính toán móng cọc nền tự nhiên ......................................... 112   Hình 4.7 Bố trí cọc trụ giữa cống Bầu Điền, nền gia cố .............................. 113   Hình 4.8 Sơ đồ tính toán móng cọc nền gia cố DMM.................................. 114  
  18. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam là một nước có bờ biển dài và có nhiều sông lớn đổ ra biển trải dọc suốt từ Bắc vào Nam. Trong những năm gần đây sự khắc nghiệt của thiên nhiên càng thể hiện rõ như hiện tượng biến đổi khí hậu, mực nước biển ngày càng dâng cao, bão lũ càng lớn và mùa kiệt thiếu nguồn nước ngọt đã ảnh hưởng rất lớn đến đời sống và phát triển kinh tế xã hội của cả nước. Đồng bằng sông Cửu Long là vùng có tiềm năng to lớn, chiếm vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội và là chìa khoá chính trong chiến lược an ninh lương thực quốc gia. Chủ trương lớn của Nhà nước là cần tiếp tục nghiên cứu, đầu tư xây dựng các công trình đê biển, công trình điều tiết vùng cửa sông vùng triều nhằm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai cũng như bảo vệ dân sinh kinh tế, góp phần phát triển đất nước. Trong xây dựng công trình điều tiết hiện nay, Đập trụ đỡ đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi, trở thành một giải pháp khoa học thay thế dần các công trình truyền thống, đặc biệt thể hiện rõ trong các công trình lớn ngăn sông vùng ven biển. Để nâng cao hơn nữa hiệu quả ứng dụng công nghệ, nhất thiết cần phải tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện thêm cả về lý thuyết và thực nghiệm những vấn đề còn chưa được sáng tỏ. Một trong những vấn đề đó là trong khi thiết kế móng cọc cho Đập trụ đỡ, đối với công trình thủy lợi tải trọng ngang tác dụng vào công trình rất lớn, khi tính đủ sức chịu tải ngang của cọc móng thì sức chịu tải đứng bị dư thừa gây lãng phí [14]. Ngoài giải pháp bố trí cọc xiên thì biện pháp gia cố lớp bề mặt nền móng sẽ có tác dụng đáng kể làm tăng sức chịu tải ngang của móng cọc. Tuy nhiên để có thể đưa ra một số phương pháp tính toán thiết kế cụ thể cho lớp gia cố cũng như đánh giá mức độ ảnh hưởng đến sức chịu tải ngang của cọc móng Đập trụ đỡ như thế nào thì hiện nay vẫn chưa được giải quyết. Vì vậy đề tài nghiên cứu có tính cấp thiết và thực tế.
  19. 2 2. Mục đích nghiên cứu - Làm cơ sở khoa học, hoàn thiện lý thuyết trong tính toán thiết kế Đập trụ đỡ; - Đề xuất hình thức và kết cấu của lớp gia cố bề mặt nhằm tăng sức chịu tải trọng ngang cho móng cọc Đập trụ đỡ xây dựng trong vùng ĐBSCL. 3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu, phân tích các thông tin kỹ thuật liên quan được công bố qua các tài liệu như sách, báo, tiêu chuẩn thiết kế… ở trong và ngoài nước. - Sử dụng mô hình toán để nghiên cứu, phân tích sự ảnh hưởng của lớp gia cố đến sức chịu tải ngang của cọc đơn, qua đó lựa chọn kích thước hợp lý của lớp gia cố bề mặt ứng với các loại cọc. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm mô hình vật lý, đo đạc, đánh giá sức chịu tải ngang của cọc trong các trường hợp làm việc nền đất yếu tự nhiên và nền đất sau khi gia cố lớp bề mặt. Trên cơ sở đó so sánh với phương pháp nghiên cứu lý thuyết đã được xây dựng, từ đó có kết luận về phương pháp tính sức chịu tải ngang của cọc, làm cơ sở để tính ổn định móng cọc công trình trong khu vực ĐBSCL; Phương pháp chuyên gia: Tổ chức hội thảo khoa học và các cuộc họp có phản biện, gồm có các nhà khoa học có hiểu biết chuyên sâu về lĩnh vực nghiên cứu của NCS đến họp cho ý kiến góp ý, đánh giá, phản biện kết quả nghiên cứu. 4. Đối tượng nghiên cứu Sức chịu ngang trục của cọc đơn thẳng đứng trong trường hợp gia cố lớp bề mặt móng cọc phía đầu cọc Đập trụ đỡ vùng ĐBSCL. 5. Phạm vi nghiên cứu - Về kết cấu: Cọc đơn thẳng đứng trong móng cọc Đập trụ đỡ trên nền đất yếu vùng ĐBSCL. - Về vật liệu cọc: cọc BTCT các loại
  20. 3 - Về gia cố: Gia cố lớp nền bề mặt phía đầu cọc bằng cọc xi măng đất sử dụng công nghệ trộn sâu (DMM) 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Luận án đã thiết lập được cơ sở khoa học tính toán gia cố bề mặt móng cọc (kết cấu mới, nền đất tự nhiên kết hợp với xi măng bằng phương pháp trộn sâu) có tác dụng gia tăng sức chịu ngang của móng Đập trụ đỡ vùng đồng bằng sông Cửu Long, nơi có đặc điểm nền đất yếu, bất lợi cho xây dựng công trình. - Kết quả nghiên cứu của luận án đã được ứng dụng trong thiết kế móng cọc và nhằm hoàn thiện lý thuyết tính toán công nghệ Đập trụ đỡ. 7. Những đóng góp mới của luận án - Luận án đã đề xuất được giải pháp mới để tăng sức chịu tải ngang của móng cọc Đập trụ đỡ vùng ĐBSCL và xác định được kích thước hợp lý của phần gia cố này. - Luận án đã xây dựng được quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ngang (p ~ y) cho loại đất yếu đại diện và cho lớp gia cố bề mặt nền móng. Qua đó xác định được hệ nền và phương pháp xác định sức chịu tải ngang để ứng dụng thiết kế móng cọc Đập trụ đỡ vùng ĐBSCL. 8. Bố cục của luận án Bố cục của luận án, gồm có các phần: Mở đầu. Chương 1: Tổng quan về Đập trụ đỡ và các giải pháp gia tăng sức chịu tải ngang cho móng cọc trong vùng đất yếu Chương 2: Cơ sở khoa học của giải pháp gia cố nền lớp mặt Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm sự ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt bằng mô hình vật lý Chương 4: Quy trình tính toán móng cọc Đập trụ đỡ trong trường hợp có gia cố bề mặt Kết luận và kiến nghị Danh mục công trình đã công bố Tài liệu tham khảo
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2