Nghiên cứu công thức thực nghiệm mới ước lượng sức chịu tải dọc trục cho cọc khoan nhồi dựa trên dữ liệu thí nghiệm o-cell và chỉ số SPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của bài viết là ứng dụng giải thuật di truyền để giải bài toán tối ưu hóa phát triển công thức thực nghiệm mới. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả thu thập dữ liệu địa chất 20 hố khoan để tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo công thức TCVN 10304:2014; TCXD 205:1998 của Việt Nam và công thức của Shioi và Fukui của Nhật Bản dựa trên thí nghiệm o-cell và chỉ số SPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu công thức thực nghiệm mới ước lượng sức chịu tải dọc trục cho cọc khoan nhồi dựa trên dữ liệu thí nghiệm o-cell và chỉ số SPT

122 NGHIÊN CỨU CÔNG THỨC THỰC NGHIỆM MỚI ƢỚC LƢ NG SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CHO CỌC HOAN NHỒI DỰA TRÊN DỮ LIỆU THÍ NGHIỆM O-CELL V CHỈ SỐ SPT Huỳnh Văn Hiệp1, Phạ Hoàng L 2, Từ Hồng Nhung1*, Huỳnh Hồng3 1 Trường Đại học Trà Vinh; 2Học viên cao học ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông, Trường Đại học Trà Vinh; 3Công ty cổ ph n Tư vấn Xây dựng và Môi trường Duy Thành t nh Trà Vinh *Corresonding author: thnhung@tvu.edu.vn Tó tắt Hiện nay, có nhiều công thức và tiêu chuẩn khác nh u để tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo điều kiện đất nền. Những công thức đ khi áp dụng t nh toán th ờng cho ra các kết quả không giống nhau về sức chịu tải của cọc khoan nhồi. Mục tiêu của bài báo là ứng dụng giải thu t di truyền để giải bài toán tối u h phát triển công thức th c nghiệm mới. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả thu th p dữ liệu địa chất 20 hố kho n để tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi theo công thức TCVN 10304:2014; TCXD 205:1998 của Việt Nam và công thức của Shioi và Fukui của Nh t Bản d a trên thí nghiệm o-cell và chỉ số SPT. Ph ơng pháp xác định sức chịu tải c c hạn của cọc khoan nhồi mới đ ợc đề xuất, sử dụng thu t toán di truyền để tối u hóa các tham số, so sánh giá trị tính toán với giá trị thí nghiệm cho thấy đ ợc mối t ơng quan là cao nhất (R2 = 0,706) so với các ph ơng pháp c ( ,599, , và , 8 ) Từ kết quả tính toán của công thức th c nghiệm mới này, giúp ích cho việc tính toán sức chịu tải nén dọc trục của cọc khoan nhồi cho các công trình với điều kiện địa chất t ơng t . Từ khóa: cọc khoan nhồi; giải thuật di truyền; s c chịu tải dọc trục; o-cell và ch số SPT. 1 ặt vấn đề Ở Việt N m, trong hơn h i th p kỷ qua, cùng với s phát triển kết cấu hạ tầng có quy mô lớn trong các công tr nh gi o thông nh m ng, mố trụ cầu, đ ờng cao tốc, metro,… m ng cọc khoan nhồi đã và đ ng trở thành một trong những giải pháp móng cọc th ờng đ ợc l a chọn nhất do móng cọc khoan nhồi có những u điểm về khả năng chịu tải t ơng đối lớn, độ bền độ ổn định cao. Trong suốt lịch sử của kỹ thu t móng cọc có nhiều ph ơng pháp đã đ ợc phát triển để rút ra các công thức th c nghiệm ớc tính sức chịu tải dọc trục của cọc. D a trên các thông số củ đất và các loại thí nghiệm t ơng ứng đ ợc triển kh i trong các ph ơng pháp đ , ch ng c thể đ ợc phân loại thành hai nhóm. Nhóm thứ nhất bao gồm các ph ơng pháp sử dụng các thông số đất kết hợp với các thí nghiệm xác định l c dính và góc ma sát trong. Trong nh m này, các ph ơng pháp phổ biến nhất trong ứng dụng th c tế đ là ph ơng pháp ớc l ợng sức chịu tải của cọc trong cả đất d nh và đất rời (Burl nd, 973; Meyorhof, 976) và ph ơng pháp đ ợc đề xuất bởi Vijayvergiya và Focht (Vijayvergiya et al., 1972). Nhóm thứ hai bao gồm các ph ơng pháp sử dụng tham số li n qu n đến các thí nghiệm đất tại ch nh CPT, CPTu và SPT. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) (Bazaraa et al., 1986; Briaudi et al., 1988; Decourt, 1995; Meyerhof, 1976; Shioi et al., 1982) và thí nghiệm CPTu (Esl mi et l , 997; Schmertm nn, 978) th ờng đ ợc sử dụng trong thiết kế th c tế. Trong hai nhóm trên thì nhóm thứ h i th ờng đ ợc u ti n sử dụng hơn trong th c tế vì có thể tránh đ ợc l i gây ra bởi s xáo trộn mẫu Hơn nữa các ph ơng pháp này đơn giản, dễ áp dụng. Tuy nhiên, các công thức th c nghiệm này đ ợc thiết l p d a trên dữ liệu thử tải tĩnh cọc để d tính sức chịu tải này vẫn còn hạn chế do độ ch nh xác ch c o, các công thức theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT khi tính toán cho ra các kết quả khác nhau, so sánh kết quả của một số công thức nh Meyerhof, 976; Shioi et l , 982; công thức theo TCVN 10304: 2014 và TCXD 205:1998 cho thấy c độ chênh lệch rõ rệt giữa các kết quả của các công thức tính toán.
. 123 2 Phƣơng ph p nghiên ứu 2.1. Thu thập và tổng h p số liệu Hồ sơ địa chất là chỉ ti u cơ l củ đất, trong đ th chỉ số SPT là bắt buộc, kết quả thử tĩnh củ công tr nh đã đ ợc thu th p và đ ợc đ t tên DS. Bảng đ ợc thu th p và tổng hợp về dữ liệu các cọc nh : chiều dài cọc (m), đ ờng kính cọc (m), chu vi (m), diện tích m t cắt ngang cọc (m2), Nspt trung bình thân cọc và Nspt m i cọc. Bảng 1. Bảng dữ liệu các cọc Chiều dài Đường kính Chu vi Diện tích mặt cắt Nspt trung bình Nspt mũi STT Tên cọc cọc (m) cọc (m) cọc (m) ngang cọc (m2) thân cọc cọc 1 DS-01 18,2 1,20 3,77 1,13 42 87,5 2 DS-02 16,5 0,91 2,87 0,66 13,5 12 3 DS-03 23,2 1,68 5,27 2,21 28,6 49 4 DS-04 7,2 0,76 2,39 0,46 12,5 22 5 DS-05 15,2 1,37 4,31 1,48 17,6 35 6 DS-06 22,3 1,22 3,83 1,17 10 75 7 DS-07 37,5 1,22 3,83 1,17 20,2 75 8 DS-08 42,1 1,22 3,83 1,17 27,5 35 9 DS-09 29,6 1,22 3,83 1,17 25,5 71 10 DS-10 25,0 1,22 3,83 1,17 26,6 16 11 DS-11 19,5 1,22 3,83 1,17 20,5 80 12 DS-12 25,0 1,21 3,80 1,15 20,7 11 13 DS-13 27,4 1,21 3,80 1,15 21,6 13 14 DS-14 55 1,5 4,71 1,77 33 78 15 DS-15 73,5 2 6,28 3,14 21,1 47 16 DS-16 19,5 0,76 2,39 0,46 13 23 17 DS-17 22,91 1,52 4,78 1,81 8,7 11 18 DS-18 22,86 1,52 4,78 1,81 11 13 19 DS-19 44 1,2 3,77 1,13 26,23 21 20 DS-20 15,8 0,45 1,41 0,16 21,6 46,2 ể có dữ liệu chính xác trong nghiên cứu, nhóm tác giả thu th p về sức chịu tải c c hạn đ ợc trình bày trong bảng 2. Bảng 2. Bảng tổng hợp s c ch u tải cực hạn của các cọc theo dữ liệu thí nghiệm o-cell Sức chịu tải STT Tên cọc cực hạn (kN) 1 DS-01 24.200 2 DS-02 3.440 3 DS-03 15.600 4 DS-04 8.880 5 DS-05 12.300
124 Sức chịu tải STT Tên cọc cực hạn (kN) 6 DS-06 10200 7 DS-07 15.150 8 DS-08 14.130 9 DS-09 11.090 10 DS-10 8.750 11 DS-11 4.450 12 DS-12 25.800 13 DS-13 15.124 14 DS-14 28.000 15 DS-15 68.000 16 DS-16 3.402 17 DS-17 8.589 18 DS-18 14.056 19 DS-19 6.979 20 DS-20 3.250 2.2. Công thức tính toán 2.2.1. Công th c TCVN 10301:2014 Sức chịu tải c c hạn của cọc theo công thức TCVN 10304:2014 n Qu  q b  A b  u    f c,i  lc,i  fs,i  ls,i  (1) i 1 Trong đ : qb: c ờng độ sức kháng củ đất d ới m i cọc xác định nh s u: + Khi m i cọc nằm trong đất rời ối với cọc khoan nhồi: qb = 150  Np, với cọc đ ng ho c ép: qb = 300  Np + Khi m i cọc nằm trong đất d nh ối với cọc khoan nhồi: qb = 6  cu, với cọc đ ng ho c ép: qb = 9  cu Np: chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d ph tr n và d ph d ới m i cọc đối với đất cát, nếu Np > 50 thì lấy Np = 50, nếu Ns,i > 50 thì lấy Ns,i = 50 với cọc nhồi c m i cọc t a vào lớp cuội sỏi có Np > 100, nếu có biện pháp tin c y làm sạch m i cọc và ơm vữ xi măng gi c ờng đất d ới m i cọc thì lấy qb = 20 Mpa; Ab: diện tích tiết diện m i cọc (m2); u: chu vi thân cọc (m); fs,i: c ờng độ sức kháng trung nh tr n đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i 10  N s ,i (2) f s ,i  3 Ns,i: chỉ số SPT trong phạm vi lớp đất rời thứ i; fc,i: c ờng độ sức kháng trung nh tr n đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i; fc,i   p  f L  cu ,i (3) αp: hệ số điều chỉnh cho cọc, phụ thuộc vào tỉ lệ sức kháng cắt không thoát n ớc và trị số trung bình của ứng suất hiệu quả thẳng đứng;
. 125 fL: hệ số hiệu chỉnh độ mảnh của cọc, phụ thuộc tỉ số L/d (chiều sâu cọc/đ ờng kính cọc); cu,i: c ờng độ kháng cắt không thoát n ớc củ đất d nh Trong tr ờng hợp không có số liệu sức kháng cắt không thoát n ớc cu lấy cu,i = 6,25  Nc,I; Nc,i: chỉ số SPT trong phạm vi lớp đất dính thứ i; ối với cọc khoan nhồi, c ờng độ sức kháng tr n đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i tính theo công thức ( ), còn c ờng độ sức kháng tr n đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i tính theo công thức (3) với fL = 1; + ls,i: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i; + lc,i: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i; ối với nền đá và nền ít bị nén nh sỏi cuội ở trạng thái ch t, khi trị số NP > 100 có thể lấy qb = MP cho tr ờng hợp cọc đ ng Ri ng đối với cọc khoan nhồi và barrette thì sức kháng m i phụ thuộc chủ yếu vào chất l ợng thi công cọc, nếu có biện pháp tin c y làm sạch m i cọc và ơm vữ xi măng gi c ờng đất d ới m i cọc thì có thể lấy giá trị qb nh tr ờng hợp cọc đ ng 2.2.2 Công th c TCXD 205:1998 (4) Qu  10   Na  Ab  (0, 2  Ns  Ls  Nc  Lc )  u 3 Trong đ : Na: chỉ số SPT củ đất d ới m i cọc; Ns: chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc; Nc: chỉ số SPT của lớp sét bên thân cọc; Ls: chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, m; Lc: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất sét, m; u: chu vi thân cọc, m; α: Hệ số phụ thuộc vào ph ơng pháp thi công cọc: + Cọc bê tông cốt thép thi công bằng ph ơng pháp đ ng α = 3 . + Cọc khoan nhồi α = 5. 2.2.3. Công th c Shioi và Fukui Công thức Shioi và Fukui (1982): n (5) Q u  Q b  Qs  f b  A b  u   f i  Li 1 Trong đ : Qb : sức kháng m i c c hạn (kN); f b : c ờng độ sức kháng m i cọc fb  K  N (6) K: hệ số lấy bằng , đối với lớp cát, K = , 5 đối với lớp sét; 2 Ab : diện tích tiết diện ng ng m i cọc, m ; Qs : sức chịu tải c c hạn do ma sát bên, kN; u: chu vi tiết diện ngang cọc, m; fi : c ờng độ sức kháng trung nh (m sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” tr n th n cọc. fi     N (7)
126 +   0,   1 đối với lớp cát;   0,   5 đối với lớp sét; + Li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ i. 3 ết quả và thảo uận 3.1. Sức chịu tải cọc khoan nhồi theo các công thức và thí nghiệm o-cell Sau khi th c hiện tổng hợp dữ liệu các cọc khoan nhồi, số liệu địa chất từng cọc khoan nhồi, áp dụng các công thức tính toán, khi đ t nh đ ợc sức chịu tải của các công thức theo các cọc khoan nhồi đ ợc thể hiện trong bảng 3. Bảng 3. Bảng tổng hợp s c ch u tải cọc khoan nhồi của các công th c và s c ch u tải cực hạn t eo p ươn p áp t nghiệm o-cell TCVN Shioi & Fukui Sức chịu tải TCXD 205:1998 STT Tên cọc 10304:2014 (kN) cực hạn (kN) (kN) (kN) 1 DS-01 24.200 20.131 43.661 29.253 2 DS-02 3.440 4.292 7.577 4.379 3 DS-03 15.600 25.892 51.161 33.692 4 DS-04 8.880 1.722 3.657 2.581 5 DS-05 12.300 9.148 19.292 13.525 6 DS-06 10.200 7.523 21.668 17.401 7 DS-07 15.150 20.318 42.140 27.637 8 DS-08 14.130 29.243 50.466 28.298 9 DS-09 11.090 20.256 41.340 26.887 10 DS-10 8.750 16.616 28.266 15.534 11 DS-11 4.450 11.762 29.326 21.668 12 DS-12 25.800 12.750 21.538 11.718 13 DS-13 15.124 14.622 24.740 13.491 14 DS-14 28.000 56.770 37.782 63.441 15 DS-15 68.000 54.629 41.637 24.510 16 DS-16 3.402 3.596 2.787 1.656 17 DS-17 8.589 6.167 4.898 2.948 18 DS-18 14.056 7.541 5.940 3.560 19 DS-19 6.979 18.066 12.264 6.726 20 DS-20 3.250 2.710 2.067 1.217 3.2. Ứng dụng giải thuật di truyền để giải bài toán tối ƣu hóa 3.2.1. Giới thiệu về thuật toán di truyền Thu t toán di truyền là một loại thu t toán tối u h , c nghĩ là ch ng đ ợc sử dụng để tìm c c đại ho c c c tiểu của một hàm (Gen et al., 1999). GAs (Genetic Algorithms) là một kỹ thu t của khoa học máy tính nhằm tìm kiếm giải pháp thích hợp cho các bài toán tối u tổ hợp (combinatorial optimization), là một phân ngành của giải thu t tiến hóa, v n dụng các nguyên lý của tiến h nh : di truyền, đột biến, chọn lọc t nhiên, và tr o đổi chéo. Nó sử dụng ngôn ngữ máy t nh để mô phỏng quá trình tiến hoá của một t p hợp
. 127 những đại diện trừu t ợng (gọi là những nhiễm sắc thể), của các giải pháp có thể (gọi là những cá thể) cho bài toán tối u h vấn đề. T p hợp này sẽ tiến triển theo h ớng chọn lọc những giải pháp tốt hơn GAs c ng nh các thu t toán tiến hoá, đều đ ợc hình thành d a trên một quan niệm đ ợc coi là một ti n đề phù hợp với th c tế khách qu n là qu n niệm "Quá trình tiến hoá t nhiên là quá trình hoàn hảo nhất, hợp lý nhất và t n đã m ng t nh tối u" Quá tr nh tiến hoá thể hiện tính tối u ở ch thế hệ sau bao giờ c ng tốt hơn thế hệ tr ớc. Ngày nay, GAs càng trở nên quan trọng, đ c biệt là trong lĩnh v c tối u hóa, một lĩnh v c có nhiều bài toán hấp dẫn, đ ợc ứng dụng nhiều trong th c tiễn nh ng th ờng kh và ch c 3.2.2. Các t nh chất của giải thuật di truyền GAs là kỹ thu t chung, giúp giải quyết vấn đề bằng cách mô phỏng s tiến hóa của con ng ời hay của sinh v t nói chung (d a trên thuyết tiến hóa muôn loài củ D rwin), trong điều kiện qui định sẵn củ môi tr ờng. Mục tiêu của GAs không nhằm đ r lời giải chính xác tối u mà là đ r lời giải t ơng đối tối u Một cá thể trong GAs sẽ biểu diễn một giải pháp của bài toán. Tuy nhiên, không giống với trong t nhiên là một cá thể có nhiều nhiễm sắc thể (NST) mà để giới hạn trong GAs, ta quan niệm một cá thể có một NST Do đ , khái niệm cá thể và NST trong GAs coi nh là t ơng đ ơng Một NST đ ợc tạo thành từ nhiều gen, m i gen có thể có các giá trị khác nh u để quy định một tình trạng nào đ Trong GAs, một gen đ ợc coi nh một phần tử trong chu i NST. Một t p hợp các cá thể có cùng một số đ c điểm nào đấy đ ợc gọi là quần thể. Trong thu t giải di truyền, ta quan niệm quần thể là một t p các lời giải của một bài toán. Baét ñaàu Nhaän caùc tham soá cuûa baøi toaùn Khôûi taïo quaàn theå ban ñaàu Tính giaù trò thích nghi Ñieàu kieän döøng Sinh saûn Lai gheùp Löïa choïn giaûi phaùp toát nhaát Ñoät bieán Keát thuùc Hn Sơ đồ thực hiện giải thuật di truyền đơn ản
128 Trong hình 1, ta thấy giải thu t di truyền đơn giản đ ợc th c hiện qu 4 ớc cơ ản sau: 1. [Bắt đầu ] Nh n các tham số cho thu t toán. 2. [Khởi tạo] Sinh ngẫu nhiên một quần thể gồm n cá thể (là n lời giải cho bài toán). 3. [Quần thể mới] Tạo quần thể mới bằng cách l p lại các ớc s u cho đến khi quần thể mới hoàn thành. [Th ch nghi] Ước l ợng độ thích nghi eval(x) của m i cá thể. [Kiểm tra ] Kiểm tr điều kiện kết thúc giải thu t. [Chọn lọc] Chọn hai cá thể bố mẹ từ quần thể c theo độ thích nghi của chúng (cá thể c độ thích nghi càng cao thì càng có nhiều khả năng đ ợc chọn). [Lai ghép] Với một xác suất l i ghép đ ợc chọn, lai ghép hai cá thể bố mẹ để tạo ra một cá thể mới. [ ột biến] Với một xác suất đột biến đ ợc chọn, biến đổi cá thể mới. 4. [Chọn kết quả] Nếu điều kiện dừng đ ợc thỏa mãn thì thu t toán kết thúc và trả về lời giải tốt nhất trong quần thể hiện tại. GAs có hai loại điều kiện dừng cơ ản (1) d a trên cấu trúc nhiễm sắc thể, kiểm soát số gen đ ợc hội tụ, nếu số gen hội tụ v ợt quá số phần trăm nào đ của tổng số gen, việc tìm kiếm sẽ kết thúc; (2) d a tr n ý nghĩ đ c biệt của một nhiễm sắc thể, đo tiến bộ của giải thu t trong một số thế hệ cho tr ớc, nếu tiến bộ này nhỏ hơn một hằng số ε xác định, kết thúc tìm kiếm. 3.3. Thực hiện giải thuật di truyền để phát triển công thức thực nghiệm mới Một ph ơng pháp mới đ ợc đề suất ể tối u h công thức củ ph ơng pháp t sử dụng thu t toán di truyền M tl để tối u h các hàm đ ợc sử dụng (Huynh et al., 2022). Trong hàm số tối u này các th m số của nghiệm khả năng chịu l c , , ,  là các biến của hàm số tối u Công thức th c nghiệm để d đoán sức chịu tải c c hạn đ ợc định nghĩ nh s u: Q ult    A   B    C    D (8) Trong đ : , , ,  là các biến để tối u h , biến số này là các giá trị không cố định, đ ợc giới hạn trong một khoảng cố định đ ợc trình bày trong bảng 4. Bảng 4. Tóm tắt về biến số Biến Nhỏ nhất Lớn nhất  35 150  200 300  40 80  10 100 A, B, C, D: hằng số cố định đ ợc tr nh ày nh s u: n Qu  q b  A b  u    f c,i  lc,i  fs,i  ls,i  i 1 n n 10 Qu  q b  A p   u   Ns,i  lc,i   u   p  f L  6, 25  N c,i  lc,i i 1 3 i 1 Qu    A   B    C    D n n Với: A  N p,c  A p ; B  N p,s  A p ;C   u  Ns,i  ls,i ; D   u  N c,i  lc,i i 1 i 1
. 129 Trong đ : Np,c, Np,s: chỉ số SPT củ đất tại m i cọc trong đất d nh và đất rời; Ap: diện tích m t cắt ng ng m i cọc, m2; U: chu vi cọc, m; Ns, Nc: lần l ợt là chỉ số SPT củ đất rời và đất dính xung quanh thân cọc; l: chiều dài cọc, m. Bảng 5. Các hằng số được chọn Cọc A B C D Qult 1 0,00 98,96 158,34 0,00 24.200 2 0,00 7,88 38,78 0,00 3.440 3 108,15 0,00 150,62 0,00 15.600 4 0,00 10,03 29,92 0,00 8.880 5 0,00 51,71 0,00 75,84 12.300 6 0,00 87,56 38,30 0,00 10.200 7 0,00 87,56 77,37 0,00 15.150 8 0,00 40,86 105,33 0,00 14.130 9 0,00 82,89 97,67 0,00 11.090 10 0,00 18,68 0,00 101,88 8.750 11 93,40 0,00 78,52 0,00 4.450 12 0,00 12,65 78,69 0,00 25.800 13 0,00 14,95 82,11 0,00 15.124 14 137,84 0,00 155,51 0,00 28.000 15 0,00 147,65 0,00 132,58 68.000 16 10,49 0,00 31,12 0,00 3.402 17 0,00 19,96 0,00 41,54 8.589 18 0,00 23,59 0,00 52,53 14.056 19 0,00 23,75 0,00 98,88 6.979 20 7,35 0,00 0,00 30,54 3.250 Bảng 6. Kết quả về tố ưu các ằng số Biến Nhỏ nhất Lớn nhất Kết quả  35 150 115  200 300 296  40 80 53  10 100 81 Từ công thức th c nghiệm mới đ ợc đề xuất, t đ ợc kết quả d tính sức chịu tải cọc khoan nhồi nh ảng 7.
130 Bảng 7. S c ch u tải cọc khoan nhồi của các công th c và của nhóm tác giả đề xuất TCVN TCXD Sức chịu tải Shioi & Fukui Nhóm tác giả STT Tên cọc 10304:2014 205:1998 cực hạn (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) 1 DS-01 24.200 20.131 43.661 29.253 25.209 2 DS-02 3.440 4.292 7.577 4.379 4.414 3 DS-03 15.600 25.892 51.161 33.692 20.427 4 DS-04 8.880 1.722 3.657 2.581 4.571 5 DS-05 12.300 9.148 19.292 13.525 21.452 6 DS-06 10.200 7.523 21.668 17.401 19.275 7 DS-07 15.150 20.318 42.140 27.637 21.381 8 DS-08 14.130 29.243 50.466 28.298 17.726 9 DS-09 11.090 20.256 41.340 26.887 22.476 10 DS-10 8.750 16.616 28.266 15.534 13.843 11 DS-11 4.450 11.762 29.326 21.668 10.875 12 DS-12 25.800 12.750 21.538 11.718 7.972 13 DS-13 15.124 14.622 24.740 13.491 8.834 14 DS-14 28.000 56.770 37.782 63.441 18.438 15 DS-15 68.000 54.629 41.637 24.510 54.379 16 DS-16 3.402 3.596 2.787 1.656 2.871 17 DS-17 8.589 6.167 4.898 2.948 9.284 18 DS-18 14.056 7.541 5.940 3.560 11.252 19 DS-19 6.979 18.066 12.264 6.726 15.092 20 DS-20 3.250 2.710 2.067 1.217 3.334 3.4. So sánh kết quả tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi của các công thức theo chỉ số SPT và sức chịu tải cực hạn của thí nghiệm o-cell Từ các kết quả t nh toán t đem so sánh các số liệu củ các ph ơng pháp theo hệ số t ơng quan (R) (Andy Field, 2009) giữa đầu ra của các kết quả đ ợc tối u h và khả năng chịu l c đ ợc lấy từ thí nghiệm Osterbeg và sử dụng ph ơng pháp Chin 5 đ ờng kính cọc làm hàm mục tiêu, hiệu suất củ các ph ơng pháp SPT đ ợc đánh giá ằng cách so sánh với vòng bi cuối c ng đ ợc đo năng l c đ ợc xác định bằng ph ơng pháp của Chin kết hợp với tổng dịch chuyển 5 đ ờng kính cọc. Theo dữ liệu thí nghiệm Ocell và áp dụng theo ph ơng pháp ngoại suy Chin ta có sức chịu tải c c hạn theo 5 đ ờng kính dọc trục của cọc (Chin et al., 1970).
. 131 Hình 2. So sánh giữa p ươn p áp TC N 0304:20 4 và p ươn p áp t n ệm o-cell Hình 3. So sánh giữa p ươn p áp TCXD 205: 998 và p ươn p áp t n ệm o-cell
132 Hình 4. So sánh giữa p ươn p áp S o & Fuku và p ươn p áp t n ệm o-cell Hình 5. So sánh giữa p ươn p áp ng dụng giải thuật di truyền của nhóm tác giả và p ươn p áp t n ệm o-cell Hiệu suất củ các ph ơng pháp SPT đ ợc đánh giá ằng cách so sánh với vòng bi cuối cùng đ ợc đo năng l c đ ợc xác định bằng ph ơng pháp th nghiệm o-cell. Các kết quả so sánh đ ợc thể hiện trong từ hình 2 tới hình 5 hệ số t ơng qu n R là th ớc đo thống k đ ợc sử dụng để chỉ ra hiệu suất của m i ph ơng pháp Hình 3 và 4 so sánh giữ ph ơng pháp th nghiệm o-cell với h i ph ơng pháp TCXD 205:1998 và Shioi và Fukui cho thấy s chênh lệch giữa các giá trị đo đ ợc và các giá trị đ ợc d đoán ởi h i TCXD 5: 998 và ph ơng pháp Shioi và Fukui Các điểm dữ liệu là tỷ lệ giữa các giá trị d đoán và giá trị đo đ ợc. Hầu hết các điểm nằm quá chênh lệch so với đ ờng d đoán hoàn hảo (chỉ ra tỷ lệ 1) cho thấy rằng hai công thức tr n đều d đoán ch ch nh xác về khả năng chịu tải dọc trục của cọc cho r độ tin c y thấp. So với ph ơng pháp TCXD 5: 998 và Shioi và Fukui th H nh cho thấy ph ơng pháp TCVN 3 4: 4 c độ ch nh xác c o hơn với hệ số t ơng qu n R2 = ,599 c o hơn so với ph ơng pháp TCXD 5: 998 (R2 = , ) và ph ơng pháp Shioi và Fukui (R2=0,181).
. 133 Tuy nhi n, để tăng độ ch nh xác để d đoán khả năng chịu tải dọc trục của cọc ta cần phải phát triển ph ơng pháp mới hiệu quả hơn H nh 5 cho thấy Ph ơng pháp xác định sức chịu tải c c hạn của cọc khoan nhồi mới đ ợc đề xuất, sử dụng thu t toán di truyền để tối u h các tham số, so sánh giá trị tính toán với giá trị thí nghiệm cho thấy đ ợc mối t ơng qu n là c o nhất (R2 = 0,706) so với các ph ơng pháp c ( ,599, , và , 8 ) 4 ết uận - Kết quả đạt đ ợc đối với công thức theo TCVN 10304:2014 có hệ số t ơng qu n R = 0,599, kết quả này c độ chính xác cao nhất trong 3 ph ơng pháp tr n Do đ công thức mới đ ợc đề xuất có hệ số t ơng qu n t ơng đối c o nh h nh 5 c R = 0,706 các thông số đã đ ợc tối u h nhờ thu t toán di truyền đã t nh toán và giảm bớt những sai lệch và gi p n ng c o độ tin c y trong việc tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc khoan nhồi so với sức chịu tải c c hạn từ thí nghiệm o-cell. - Nghiên cứu này đã áp dụng phép t nh ng ợc bằng thu t toán di truyền để suy r ph ơng pháp SPT, do đ ph ơng pháp lu n thuộc về tính toán mềm. M c dù công thức mới đã đ ợc xác định, nh ng ph ơng pháp điện toán mềm lại không đủ để khám phá ý nghĩ v t lý bằng cách tiến hành một số ph n t ch cơ học chuyên sâu. Ví dụ, định l ợng ảnh h ởng đến một số thông số nh là đ c tính của cọc, đ c t nh cơ học đất ảnh h ởng đến kết quả sức chịu tải của cọc. - Từ kết quả tính toán trên ta thấy tùy th c tế về tải trọng, địa chất và ph ơng pháp t nh mà ta phải chọn cho phù hợp với th c tế khi đ kết quả tính toán sẽ ch nh xác hơn Kết quả nghiên cứu này giúp cho các nhà thiết kế có cái nhìn chung về ph ơng pháp tính sức chịu tải trọng c c hạn củ các ph ơng pháp, từ đ chọn ph ơng pháp t nh toán tối u nhất. - H ớng nghiên cứu tiếp theo sẽ áp dụng cho t p dữ liệu nhiều hơn cho r kết quả khả quan hơn Và kết hợp áp dụng mạng trí tuệ nhân tạo ANN để d tính sức chịu tải cọc khoan nhồi. Tài iệu tha khảo Burland J.F, 1973. Shaft friction of piles in clay. Ground Engineering, Volume 6, issue number 3, pp 30-38. Bazaraa A.R, Kurkur A.R, 1986. N-Values use to predict settlements of piles in Egypt. Use of In Situ Tests in Geotechnical Engineering, ASCE, 462-474. Briaud J.L, Tucker L.M, 1988. Measured and predicted axial response of 98 piles. Journal of Geotechnical engineering, Volume 114, issue 9, 984-1001. Chin, F.K., 1970. Estimation of the ultimate load of piles from tests not carried to failure. In: Proceeding 2nd Southeast Asian Conference on Soil Engineering, Singapore, The Southeast Asia Society of Soil Engineering. Decourt, L., 1995. Prediction of load settlement relationships for foundations on the basis of the SPT-T. In: Ciclo de Conferenci s Inter „„Leon rdo Zeev ert‟‟ UNAM, Mexico, 85-104. Eslami.A, Fellenius.B.H., 1997. Pile capacity by direct CPT and CPTu methods applied to 102 case histories. Canadian Geotechnical Journal, volume 34, issue 6, 886-904. Field, A., 2009. Discovering Statistics Using SPSS. 3rd Edition, Sage Publications Ltd., London. Gen, M. and Cheng, R., 1999. Genetic algorithms and engineering optimization (Vol. 7). John Wiley & Sons. Huynh, V.H, Nguyen, T, D.P, Nguyen, T.S, Huynh, T.M.D, Nguyen, T.C., 2022. A novel direct SPT method to accurately estimate ultimate axial bearing capacity of bored PHC nodular piles with 81 case studies in Vietnam. Soils and Foundations, 62(4), p.101163. Meyerhof. G. G, 1976. Bearing Capacity and Settlement of Pile Foundations. Journal Geotechnical Engineering Division, volume 102, issue 3, 197-228. Schmertmann, John.H., 1978. Guidelines for cone penetration test: performance and design. FHWA-TS- 78-209, Final Report.
134 Shioi Yukitake, Fukui Jiro, 1982. Application of N-value to design of foundations in Japan. In: Proceeding of the second European symposium on penetration testing, 159-116. TCVN 10304:2014- Móng cọc, tiêu chuẩn thiết kế. Tiêu chuẩn Quốc gia, Hà Nội. TCXD 205:1998- Móng cọc, tiêu chuẩn thiết kế. Tiêu chuẩn Xây d ng. Vijayvergiya V.N, Focht John.A, 1972. A new way to predict capacity of piles in clays. In: Proceedings of the 4th offshore technology conference, Houston, 865-874. Research new experimental formula for ultimate axial load-bearing capacity of bored pile based on o-cell test and spt index Huynh Van Hiep1, Pham Hoang Lam2, Tu Hong Nhung1* 1 Travinh University. 2 Master student of Transportation engineering, Travinh University. * Corresponding author: thnhung@tvu.edu.vn Abstract Currently, there are many different formulas and standards to calculate the bearing capacity of bored piles according to soil conditions. Those formulas when applied to the calculation often give different results about the bearing capacity of bored piles. The objective of the paper is to apply genetic algorithms to solve optimization problems and develop new experimental formulas. In this study, the authors collected geological data of 20 boreholes to calculate the bearing capacity of bored piles according to the formula TCVN 10304:2014; TCXD 205:1998 of Vietnam and the formula of Shioi and Fukui of Japan based on o-cell test and SPT index. The newly proposed method of determining the extreme load capacity of bored piles, using genetic algorithms to optimize the parameters, comparing the calculated values with the experimental values shows that the correlation is highest (R2 = 0.706) compared to the old methods (0.599, 0.222 and 0.181). From the calculation results of this new experimental formula, it is helpful to calculate the axial load-bearing capacity of bored piles for works with similar geological conditions. Keywords: bored pile, genetic algorithm, axial load-bearing capacity, o-cell test, SPT index.