intTypePromotion=1

Nghiên cứu ảnh hưởng của vùng xáo trộn đến nền đất yếu được xử lý bằng giếng cát cho bãi chứa vật liệu - nhà máy chế tạo ống thép tỉnh Tiền Giang

Chia sẻ: ViVinci2711 ViVinci2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

0
25
lượt xem
0
download

Nghiên cứu ảnh hưởng của vùng xáo trộn đến nền đất yếu được xử lý bằng giếng cát cho bãi chứa vật liệu - nhà máy chế tạo ống thép tỉnh Tiền Giang

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi thi công công trình trên nền đất yếu thì độ lún cố kết của nền là một vấn đề đáng quan tâm nhất. Do đó cần có biện pháp để giải quyết độ lún đảm bảo công trình xây được ổn định và giếng cát là một biện pháp xử lí nền hiệu quả, đơn giản, thông dụng và kinh tế.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của vùng xáo trộn đến nền đất yếu được xử lý bằng giếng cát cho bãi chứa vật liệu - nhà máy chế tạo ống thép tỉnh Tiền Giang

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VÙNG XÁO TRỘN ĐẾN<br /> NỀN ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG GIẾNG CÁT CHO<br /> BÃI CHỨA VẬT LIỆU- NHÀ MÁY CHẾ TẠO ỐNG THÉP<br /> TỈNH TIỀN GIANG<br /> <br /> VÕ PHÁN*<br /> NGUYỄN HOÀNG TÂN**<br /> <br /> <br /> Research Influence Of Smear Zone For Soft Soil Treated By Sand Drain<br /> In Storage Yards – Steel Pile Factory In Tien Giang Province.<br /> Abstract: Treating soft soil by sand drain is a simple and common method,<br /> it make ground has a stable settlement quickly and reduces time of process<br /> of treating soft soil. However, in process of treating soft soil, smear zone is<br /> created and it effect on soft soil which is being treated. This paper show<br /> research of influnce of smear zone of sand drain for soft soil treated by<br /> sand drain with preloading. Finite element method is used in this<br /> reasearch by Plaxis program 2D v8.5.<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU * công đến nền đất yếu là cần thiết, để từ đó có<br /> Khi thi công công trình trên nền đất yếu thì thể sử dụng hiệu quả phƣơng pháp giếng cát<br /> độ lún cố kết của nền là một vấn đề đáng quan trong xử lí nền đất yếu.<br /> tâm nhất. Do đó cần có biện pháp để giải quyết 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> độ lún đảm bảo công trình xây đƣợc ổn định và 2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán giếng cát<br /> giếng cát là một biện pháp xử lí nền hiệu quả, 2.1.1. Lý thuyết cố kết theo phương đứng của<br /> đơn giản, thông dụng và kinh tế. Giếng cát đƣợc Tezaghi<br /> thiết kế nhằm tăng tốc độ thoát nƣớc của nền, Lƣu lƣợng dòng thấm ra khỏi phân tố phải<br /> giúp nền mau đạt đến độ lún ổn định, việc bố trí bằng sự thay đổi thể tích lỗ rỗng :<br /> giếng cát dựa trên tính toán thiết kế. Tuy nhiên,  2h  e 1<br /> kv 2 <br /> trong quá trình thi công tạo giếng có những tác  z  t 1 e<br /> động đến nền đất xung quanh thiết bị thi công Nếu hệ số cố kết đƣợc định nghĩa là<br /> và vùng xáo trộn đƣợc hình thành, gây ảnh k<br /> hƣởng ít nhiều đến của nền đất yếu đang đƣợc Cv  (1)<br /> mv  w<br /> xử lý. Vì vậy, việc tìm hiểu rõ hơn về ảnh<br /> hƣởng của vùng xáo trộn gây ra bởi quá trình thi Độ cố kết trung bình của nền :<br /> 8   2 <br /> U o  1  2 exp  Tv  (2)<br /> <br /> *<br /> Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM<br /> 268 Lý Thường Kiệt, Q.10, TP.Hồ Chí Minh.<br />  4 <br /> DD : 0913867008 Trong đó :<br /> Email: vphan54@yahoo.com Cvt<br /> **<br /> Công ty TNHH Kỹ Thuật Gouvis Tv  (3)<br /> h2<br /> 3C - 4C Cư Xá Phan Đăng Lưu, P.3,<br /> Q.Bình Thạnh, TP.Hồ Chí Minh.<br /> h : Là chiều dài đƣờng thấm;<br /> DD: 0984890093 Cv : Hệ số cố kết theo phƣơng đứng;<br /> Email: hoangtan07@gmail.com t : Thời gian cố kết;<br /> <br /> 52 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> k : Hệ số thấm đứng của đất; Trong thực tế quá trình cố kết của giếng cát<br /> mv: Hệ số nén tƣơng đối. là một bài toán đối xứng hình trụ (3D) nhƣng<br /> 2.1.2. Lời giải lăng trụ cố kết của Hansbo khi sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn thì để<br /> (1981) : đơn giản trong việc mô phỏng bài toán, thƣờng<br /> Phƣơng trình áp lực nƣớc lỗ rỗng trung bình chuyển bài toán về dạng phẳng (2D). Việc<br /> khi xét xáo trộn và cản giếng : chuyển từ 3D sang 2D bằng cách xem giếng cát<br /> w  nhƣ một tƣờng thấm phẳng. Từ đó, tính quy đổi<br /> u re2 z (4) hệ số thấm ngang của đất trong mô hình đối<br /> 2kh t<br /> xứng hình trụ sang hệ số thấm ngang tƣơng<br /> Theo Terzaghi<br /> đƣơng của đất trong mô hình phẳng.<br />   ' u<br />  mv  mv 2.2.1. Phƣơng pháp 1: Theo Hird (1992):<br /> t t t B là phân nửa bề rộng của mô hình dạng phẳng,<br /> Từ đó ta có phƣơng trình áp lực nƣớc lỗ rỗng R là bán kính vùng ảnh hƣởng của giếng cát trong<br /> trung bình : mô hình đối xứng trụ. Trong điều kiện giữ nguyên<br />  w 2 u dạng hình học của mô hình thì B = R.<br /> u re z mv<br /> 2kh t Phƣơng pháp của Hird (1992) qui đổi hai hệ<br /> Độ cố kết thấm theo phƣơng ngang : số thấm trong vùng xáo trộn và không xáo trộn<br /> thành một hệ số thấm duy nhất gọi là gọi hệ số<br />  8Th <br /> U h  1  exp   (5) thấm tƣơng đƣơng.<br />  z  Ảnh hƣởng cản giếng đƣợc xem là độc lập.<br /> Trong đó : 2B<br /> Qw  q (10)<br /> Ct<br /> Th  h 2 (6)  R2 w<br /> 4re Trong đó :<br /> kh Qw – lƣu lƣợng của giếng cát trong mô hình<br /> Ch  (7) dạng phẳng.<br /> mv  w<br /> qw – lƣu lƣợng của giếng cát trong mô hình<br /> n 3 kh 2kh z2 dạng đối xứng hình trụ.<br />  z  ln   ln s  (lz  ) (8)<br /> s 4 ks qw 2 Hệ số thấm tƣơng đƣơng của đất trong mô<br /> r r hình dạng phẳng:<br /> n e ; s s (9) 2 B 2 kha<br /> rw rw khp  (11)<br /> n k 3<br /> kh : Hệ số thấm của đất theo phƣơng ngang 3 R 2 (ln( )  ha ln( s)  )<br /> trong vùng không xáo trộn;<br /> s ksa 4<br /> ks : Hệ số thấm của đất theo phƣơng ngang Trong đó:<br /> trong vùng xáo trộn; khp – Hệ số thấm ngang tƣơng đƣơng của đất<br /> Ch: Hệ số cố kết theo phƣơng ngang; trong mô hình dạng phẳng.<br /> re : Bán kính vùng ảnh hƣởng của giếng cát; kha – Hệ số thấm ngang của đất của vùng<br /> rw: Bán kính của giếng cát; không xáo trộn trong mô hình đối xứng hình trụ.<br /> rs : Bán kính vùng xáo trộn của giếng cát; ksa – Hệ số thấm ngang của đất của vùng xáo<br /> s = rs/rw : Hệ số mở rộng vùng xáo trộn. trộn trong mô hình đối xứng hình trụ.<br /> 2.2. Mô phỏng bài toán giếng cát theo n = re/rw ; s = rs/rw<br /> phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Khi xét ảnh hƣởng của vùng xáo trộn s ≠ 1,<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 53<br /> còn khi không có ảnh hƣởng của vùng xáo trộn không xáo trộn trong mô hình đối xứng hình trụ.<br /> thì s =1. ksa – Hệ số thấm ngang của đất của vùng xáo<br /> 2.2.3. Phƣơng pháp 2: Theo Indraratna và trộn trong mô hình đối xứng hình trụ.<br /> Redana (1997): n = re/rw ; s = rs/rw<br /> Phƣơng pháp này xem xét cả 2 nhân tố là hệ Theo Indraratna và Redana (2005):<br /> số thấm của đất và khoảng cách của giếng cát, 2 ( n  s )3<br /> vùng xáo trộn đƣợc mô hình một cách rõ ràng. <br /> 3 n2 (n  1)<br /> Trong mô hình dạng phẳng thì cùng một lớp đất<br /> 2( s  1) 1<br /> sẽ có 2 giá trị hệ số thấm là trong vùng xáo trộn  2 [n(n  s  1)  ( s 2  s  1)]<br /> và vùng không xáo trộn. n (n  1) 3<br /> Hệ số thấm tƣơng đƣơng của đất trong mô 3. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO BÃI<br /> hình dạng phẳng (chỉ xét ảnh hƣởng của vùng CHỨA VẬT LIỆU – NHÀ MÁY CHẾ TẠO<br /> xáo trộn ): ỐNG THÉP TỈNH TIỀN GIANG<br /> 3.1. Giới thiệu công trình<br /> khp' <br />  (12) Nhà máy chế tạo ống thép do Công ty cổ<br /> khp khp n k 3<br /> (ln( )  ha ln( s)  )   phần sản xuất ống thép dầu khí Việt Nam<br /> kha s ksa 4 (PVPIPE) đầu tƣ xây dựng tại khu công nghiệp<br /> Hệ số thấm tƣơng đƣơng của đất trong mô dịch vụ Dầu khí Soài Rạp, huyện Gò Công<br /> hình dạng phẳng trong vùng không xáo trộn Đông, tỉnh Tiền Giang<br /> đƣợc tính theo công thức của Hird el at.1992 với Khu đất xây dựng nhà máy có diện tích 46.4<br /> B = R và s =1. ha nằm về phía Đông Nam Khu công nghiệp.<br /> 2kha Phía Đông Bắc là bờ sông<br /> khp <br /> n k 3 Soài Rạp dài 595m. Ba mặt còn lại là đƣờng<br /> 3(ln( )  ha ln(1)  )<br /> 1 ksa 4 nội bộ. Khu công nghiệp và đất trống chƣa sử<br /> 2kha dụng. Diện tích sử dụng đất của nhà máy hiện<br />  (13) tại là 22.9 ha, trong đó diện tích nhà xƣởng 4.2<br /> 3<br /> 3(ln(n)  ) ha, diện tích bãi chứa ống thành phẩm 12 ha.<br /> 4<br /> Trong đó : Khu vực bãi chứa ống có tải trọng khai thác<br /> khp – Hệ số thấm ngang qui đổi của đất trong 3 T/m2. Do đó cần xử lý nền đất yếu khu vực<br /> mô hình dạng phẳng trong vùng không xáo trộn. bãi chứa để đảm bảo tính ổn định của nền trong<br /> quá trình khai thác.<br /> k’hp - Hệ số thấm ngang qui đổi của đất trong<br /> 3.2. Thông số thiết kế của giếng cát xử lý<br /> mô hình dạng phẳng trong vùng xáo trộn.<br /> nền đất yếu<br /> kha – Hệ số thấm ngang của đất của vùng<br /> <br /> Bảng 1: Thông số tính toán giếng cát<br /> Bố trí giếng cát Hình vuông<br /> Khoảng cách giữa các giếng cát (m) 1.5<br /> Bán kính vùng ảnh hƣởng giếng cát : re (m) 0.8475<br /> Bán kính giếng cát : rw (m) 0.2<br /> n = re / rw 4.2375<br /> Hệ số thấm đứng của đất yếu kv (m/ngày) 3.629E-05<br /> <br /> <br /> 54 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> Bảng 2: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất hố khoan BH19:<br /> <br /> Lớp 4 : Sét<br /> Lớp 3 : Sét dẻo thấp đến<br /> dẻo thấp đến dẻo cao,<br /> Lớp 1 : Lớp 2: Bùn dẻo cao xám màu xám<br /> Giếng<br /> STT Tên Ký hiệu Đơn vị Cát đắp Cát san sét trạng nâu, xanh vàng<br /> Cát<br /> lắp thái chảy vàng,trạng thái ,trạng thái<br /> dẻo cứng đến dẻo cứng<br /> nửa cứng đến nửa<br /> cứng<br /> 1 Chiều dày lớp đất m 2.4 3.3 10.6 7.7 13.2<br /> 2 Dung trọng tự nhiên ɣunsat kN/m3 18 18 8.14 16.16 15.35 18<br /> 3 Dung trọng bão hòa ɣsat kN/m<br /> 3<br /> 19 19 14.91 19.98 19.49 20<br /> 4 Modul đàn hồi Eref kN/m<br /> 2<br /> 20000 20000 500 6800 5100 800<br /> 5 Hệ số Poison ν 0.3 0.3 0.35 0.3 0.3 0.3<br /> 6 Lực dính c kN/m3 1 3 5.6 21.5 30.7 1<br /> 7 Góc ma sát trong φ 0<br /> 30 30 3 18.5 18.5 30<br /> 8 Góc giãn nở ψ 0<br /> 0 0 0 0 0 0<br /> Hệ số thấm ngang kx m/ngày 1 1 6.16E-06 3.46E-06 10<br /> 9<br /> Hệ số thấm đứng ky m/ngày 1 1 3.08E-06 1.73E-06 10<br /> 10 Phần tử tiếp xúc R inter 1 1 0.7 0.8 0.8 1<br /> 11 Ứng xử đất Type Drained Drained Undrained Undrained Undrained Drained<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Mặt cắt địa chất công trình<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 55<br /> 3.3. Qui đổi hệ số thấm lớp đất yếu<br /> Bảng 3: Hệ số thấm tƣơng đƣơng lớp đất yếu ( lớp 2) theo Hird<br /> <br /> Vùng xáo trộn kha (m/ngày) ksa (m/ngày) khp (m/ngày)<br /> <br /> s = rs/rw = 1 7.258E-05 3.629E-05 6.972E-05<br /> s = rs/rw = 2 7.258E-05 3.629E-05 3.488E-05<br /> s = rs/rw = 3 7.258E-05 3.629E-05 2.699E-05<br /> s = rs/rw = 4 7.258E-05 3.629E-05 2.326E-05<br /> <br /> Bảng 4: Hệ số thấm tƣơng đƣơng lớp đất yếu (lớp 2) theo Indraratna<br /> <br /> Vùng xáo trộn kha (m/ngày) ksa (m/ngày) α β khp (m/ngày) k'hp (m/ngày)<br /> <br /> s = rs/rw = 1 7.258E-05 3.629E-05 0.38914 0 6.972E-05 0<br /> s = rs/rw = 2 7.258E-05 3.629E-05 0.12846 0.26068 6.972E-05 1.509E-05<br /> s = rs/rw = 3 7.258E-05 3.629E-05 0.02173 0.36741 6.972E-05 1.507E-05<br /> s = rs/rw = 4 7.258E-05 3.629E-05 0.00015 0.38899 6.972E-05 1.357E-05<br /> <br /> 3.4. Mô hình nền xử lý bằng giếng cát trong Plaxis v8.5:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2 : Mô hình nền xử lý bằng giếng cát<br /> <br /> 4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN<br /> 4.1. Độ lún của cả nền theo Hird, Indraratna<br /> và so sánh giữa các phƣơng pháp mô phỏng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Biểu đồ độ lún của nền theo thời gian Hình 4 : Biểu đồ độ lún của nền theo thời gian<br /> theo Hird khi thay đ i vùng xáo trộn theo Indraratna khi đ i vùng xáo trộn<br /> <br /> <br /> 56 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> Hình 8: Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng theo<br /> Indraratna khi thay đ i vùng xáo trộn<br /> Hình 5: So sánh độ lún của nền giữa các phương<br /> pháp mô phỏng khi không có vùng xáo trộn 4.3. Độ cố kết lớp đất yếu (lớp 2) theo các<br /> phƣơng pháp mô phỏng:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6: So sánh độ lún của nền giữa các<br /> phương pháp mô phỏng khi vùng xáo trộn s = 2 Hình 9 : So sánh độ cố kết lớp đất yếu theo các<br /> phương pháp mô phỏng khi s = 1<br /> 4.2. Áp lực nƣớc lỗ rỗng tại điểm giữa lớp<br /> đất yếu (lớp 2) theo Hird, Indraratna:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7: Biểu đồ áp lực nước lỗ rỗng theo Hird Hình 10: So sánh độ cố kết lớp đất yếu theo các<br /> khi thay đ i vùng xáo trộn phương pháp mô phỏng khi s = 3<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 57<br /> 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 2. Khi xét đến vùng xáo trộn kiến nghị dùng<br /> 5.1. Kết luận phƣơng pháp mô phỏng theo Indraratna cho nền<br /> 1. Khi vùng xáo trộn đƣợc mở rộng, nó làm có 1 lớp đất yếu nằm ở trên cùng.<br /> giảm độ lún nền tại cùng thời điểm khi không có<br /> vùng xáo trộn, mức độ tiêu tán áp lực nƣớc lỗ<br /> rỗng trong lớp đất yếu đƣợc xử lý chậm đi, độ TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> cố kết nền đất yếu giảm, làm tăng thời gian thi<br /> công xử lý nền để đạt độ lún yêu cầu. [1]. Trần Quang Hộ, Công trình trên nền đất<br /> 2. Từ kết quả phân tích số và mô phỏng bằng yếu, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM,<br /> plaxis 2D cho thấy khi không xét đến ảnh hƣởng năm 2009. (Tr. 294 – 314 )<br /> của vùng xáo trộn thì phƣơng pháp mô phỏng [2]. Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà xuất<br /> theo Hird hay Indraratna và Redana đều cho kết bản Đại học quốc gia TP.HCM, năm 2010<br /> quả độ lún, độ cố kết gần giống với giải tích. [3]. I. Wayan Redana, Effectiveness of<br /> Khi xét đến vùng xáo trộn thì phƣơng pháp mô vertical drains in soft clay with special<br /> phỏng theo Indraratna cho kết quả độ lún nhỏ reference to smear effect, University of<br /> hơn 5% - 10% so với theo Hird. Khi hoàn thành Wollongong (1999). (Tr 1 - 126)<br /> đợt gia tải, áp lực nƣớc lỗ rỗng ban đầu dùng [4]. C. Rujikiatkamjorn, B. Indraratna, C.<br /> phƣơng pháp mô phỏng theo Indraratna cho kết Jian, Numerical modelling of soft soil stabilized<br /> quả lớn hơn 2% -3% so với theo Hird và by vertical drains, combining surcharge and<br /> Indraratna thể hiện rõ ràng hơn sự tiêu tán áp vacuum preloading for a storage yard,<br /> lực nƣớc lỗ rỗng chậm đi. Độ cố kết nền đất yếu University of Wollongong (2007).<br /> dùng phƣơng pháp mô phỏng theo Indraratna [5]. Parsa-Pajouh A., Fatahi H., Khabbaz B,<br /> gần với giải tích hơn, chênh lệch 3% - 4% so Numerical Analysis to Quantify the Influence of<br /> với giải tích. Smear Zone Characteristics on Preloading<br /> 3. Đây chỉ là các khảo sát thuần túy trên phần Design in Soft Clay, School of Civil and<br /> mềm và chƣa có số liệu đo thực tế kiểm chứng. Environmental Engineering, University of<br /> 5.2. Kiến nghị Technology Sydney (UTS), Sydney, Australia.<br /> 1. Công trình đƣợc nghiên cứu, phân tích [6]. Tuan Anh Tran, Toshiyuki Mitachi,<br /> nhƣng chƣa xét đến sự ảnh hƣởng của cản giếng Finite element modeling of peaty soft ground<br /> cát và sự thay đổi của vùng xáo trộn theo độ preconsolidated by vertical drains under<br /> sâu nên cần mở rộng nghiên cứu vấn đề này. vacuum-surcharge preloading.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Người phản biện: PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƢỜNG<br /> <br /> <br /> 58 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2