Phân tích ảnh hưởng của việc dâng mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

68
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm thương mại Plaxis 3D để phân tích sự thay đổi sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc khi mực nước ngầm dâng cao. Kết quả phân tích cho thấy khi mực nước ngầm dao động, thay đổi các chỉ tiêu cơ học của đất ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc, khi mực nước ngầm dâng cao làm giảm sức chịu tải của cọc. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phân tích ảnh hưởng của việc dâng mực nước ngầm đến sức chịu tải cọc

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA VI C DÂNG M C NƯỚC NG M ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC * LÊ BÁ VINH V CHÍ H N , LIÊN PH ỚC HUY PH ƠN Analyzing the Effects of Increasing Grounwater to the Pile Resistance Abstract: In this paper the finite element method through commercial software Plaxis 3D is applied to analyze the change in load bearing capacity of single pile and pile group when the groundwater level rises. The analysis results show that when the groundwater level fluctuates, changes in soil mechanical parameters affect the load capacity of pile, when the groundwater level rises, the bearing capacity of the pile is reduced. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * ngầm ngay tại thời điểm khảo sát) sẽ không Hiện nay, việc khai thác nƣớc ngầm trong đánh giá hết đƣợc sức chịu tải cọc khi m c các đô thị đang diễn ra với cƣờng độ cao, vào nƣớc ngầm thay đổi. Vì vậy ta cần xem xét thời điểm nhu cầu sử dụng nƣớc sinh hoạt đến sức chịu tải của cọc khi m c nƣớc ngầm của ngƣời dân cao, các giếng khoan hoạt thay đổi. động hết công suất d n đến m c nƣớc ngầm Paul Robert James Morrison. (1994) tại giảm mạnh, vì vậy m c nƣớc ngầm sẽ giao trƣờng đại học London đã chỉ rằng, khi m c động nhiều, ngoài ra những khu v c gần nƣớc ngầm dâng cao thì thành phần ma sát và sông, rạch m c mƣớc ngầm còn ảnh hƣởng ứng suất theo phƣơng đứng sẽ thay đổi, và bởi thủy triều, và m c nƣớc ngầm còn thay chúng có ảnh hƣởng đến sức chịu tải của cọc. đổi theo mùa (mùa mƣa và mùa khô) Việc Để đánh giá một cách chính xác hơn họ đã thay đổi m c nƣớc ngầm nhƣ vậy ảnh hƣởng tiến hành th c hiện các thí nghiệm với địa chất lớn đến một số công trình ngầm, kết cấu là đất sét ở London. ngầm và đặc biệt móng là kết cấu chịu ảnh hƣởng lớn nhất Ngoài ra các biện pháp kiểm Bảng 1. Thông số của mô hình soát, cấp phép c ng nhƣ các quy định về khai thí nghiệm RW6-RW11 thác nƣớc ngầm đã đƣợc áp dụng nhiều nơi trong hoàn cảnh th c tế nƣớc ngầm đang bị khai thác một cách bừa bãi và cạn kiệt Với các chính sách và biện pháp trên, trong tƣơng lai m c nƣớc ngầm sẽ có khuynh hƣớng dâng cao và cân bằng trở lại Với quan điểm thiết kế hiện nay m c nƣớc ngầm sẽ không thay đổi trong suốt vòng đời d án (m c nƣớc * B ô ị Cơ - Nề g h th t Xây d g T g i học Bách h - i học Q c gi Th h ph Hồ Chí Mi h Email: lebavinh@hcmut.edu.vn ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 20
Bảng 2. Thông số của mô hình Từ số liệu thí nghiệm, đƣa ra một số kết luận thí nghiệm RW12-RW16 nhƣ sau: Sức chịu tải theo thành phần ma sát thân cọc sẽ giảm trung bình 10% khi ứng suất hữu hiệu trung bình giảm 36% trên toàn bộ chiều dài cọc ả 3. t quả ủa t iệ RW10 và RW15 Sức chịu tải theo thành phần sức kháng m i Hình 1. Mô hình thí nghiệm sẽ giảm 20% khi ứng suất hữu hiệu tại vị trí m i cọc giảm 39% ả 4. t quả ủa t iệ RW6 và RW7 Hình 2. Sơ ồ hí ghiệ Sau khi lắp đặt xong mô hình, tiến hành cho m c nƣớc ngầm tăng lên, chia làm 3 giai đoạn lần lƣợc là 30%, 60% và cuối cùng là 87% chiều dài cọc, và các đầu đo đƣợc lắp đặt và ghi lại ứng suất tại các vị trí 50mm, 100mm, và 150mm. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 21
2. PHÂN TÍCH ẢNH H ỞN CỦ VIỆC DÂN MỰC N ỚC N ẦM ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦ CỌC 2.1. Phân t ả ở ủa việ d a ự ớ ầ đ sứ ịu tải ọ đ Tác giả sử dụng thông số địa chất ở Quận 2, TP.HCM để phân tích Để xác định chính xác thông số địa chất, tác giả sẽ hiệu chỉnh thông số địa chất thông qua thí nghiệm nén tĩnh . ả 5. T số ọ t H h 3. iề iệ biê ôh h ả 6. T số địa ất H h 4. h i bá ị chấ Khai báo mô hình Plasix 3D cho cọc đơn: H h 5. Thi cô g cọc ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 22
Sgh là độ lún giới hạn trung bình của móng nhà hoặc công trình cần thiết kế và đƣợc quy định trong TCVN 9362:2012 tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình, hoặc trong Phụ Lục E của tiêu chuẩn này ξ là hệ số chuyển tiếp từ độ lún giới hạn trung bình sang độ lún cọc thử tải tĩnh với độ lún quy ƣớc Hệ số ξ lấy bằng 0,2 khi thử cọc với độ lún ổn định quy ƣớc theo quy định trong TCVN 9393:2012. Sức chịu tải cọc trong từng trƣờng hợp m c nƣớc ngầm thay đổi đƣợc xác định nhƣ sau: H h 6. Gi ải ch cọc H h 8. Sức chị ải c c h c c cọc hi c ớc g c -42m H h 7. Mô h h hi h ích Theo tiêu chuẩn TCVN 10304: 2014 Móng Cọc - Tiêu Chuẩn Thiết Kế sức chịu tải cọc đƣợc xác định theo mục 7 3 xác định sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm hiện trƣờng, sức chịu tải c c hạn của cọc Rc,u lấy bằng tải trọng thử cọc ứng với độ lún S đƣợc xác định theo công thức sau : S=ξSgh H h 9. Sức chị ải c c h c c cọc hi Trong đó : c ớc g c -24m ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 23
Sức chịu tải c c hạn của cọc đơn giảm 6 8% khi m c nƣớc ngầm dâng lên từ cao trình -42m đến -24m và giảm 21% khi m c nƣớc ngầm dâng lên từ cao trình -24m đến mặt đất t nhiên 2.2. Phân tích nh hƣ ng c vi c m c nƣ c ng m d ng l n đ n s c ch u t i nh m cọc 2.2.1 Thô g v . Tác giả sử dụng thông số địa chất và cọc nhƣ trên, phân tích cho đài móng có 16 cọc, kích thƣớc đài 7,2x7,2m, chiều cao đài 2m, cọc đƣợc bố trí nhƣ hình 12 H h 10. Sức chị ải c c h c c cọc hi c ớc g c -6m ả 7. ả tổ ợ sứ ịu tải ự ạ ủa ọ t e a độ ự ớ ầ Khi m c nƣớc ngầm dâng cao sẽ làm giảm sức chịu tải của cọc vì khi m c nƣớc ngầm dâng cao ứng suất hữu hiệu giảm, các chỉ tiêu cơ lý, Hình 12. M b gb í cọc g i cƣờng độ đất nền giảm, d n đến giảm sức chịu tải của cọc H h 11. Bi ồq hệ giữ c MNN v ức chị ải cục h c cọc Hình 13. M c b í cọc g i ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 24
Khai báo mô hình Plasix 3D cho nhóm cọc: Hình 17. Gi ải ch i Hình 14. iề iệ biê ôh h Hình 18. Mô h h hi h ích 2.2.2 ế q ả h ích ức chị ải cọc g h cọc: Sức chịu tải cọc 01 trong nhóm cọc cho từng Hình 15. h i bá ị chấ trƣờng hợp m c nƣớc ngầm thay đổi đƣợc xác định nhƣ sau: H h 19. Sức chị ải c cọc 01 hi Hình 16. Thi cô g cọc v i c ớc g c -42m ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 25
H h 20. Sức chị ải c cọc 01 hi c ớc g c -24m H h 23. Sức chị ải cọc 06 v cọc ơ hi c ớc g c -42m H h 21. Sức chị ải c cọc 01 hi c ớc g c -6m Phân tích tƣơng t nhƣ cọc đơn ta thấy khi H h 24. Sức chị ải cọc 15 v cọc ơ m c nƣớc ngầm dâng cao sẽ làm giảm sức chịu hi c ớc g c -42m tải của cọc trong đài Phân tích s thay đổi sức chịu tải của cọc Phân tích tƣơng t cho các cọc còn lại trong đơn và cọc trong nhóm cọc khi m c nƣớc ngầm nhóm cọc, ta sẽ có bảng tổng hợp sức chịu tải dâng lên: các cọc trong nhóm cọc thay đổi theo cao độ m c nƣớc ngầm nhƣ sau: ả 8. ả tổ ợ sứ ịu tải ự ạ ủa ọ đ và ọ tr đài t e a độ ự ớ ầ H h 22. Sức chị ải cọc 01 v cọc ơ hi c ớc g c -42m ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 26
Khi m c nƣớc ngầm thay đổi sức chịu tải của -42m đến -24m và giảm 28 7% khi m c nƣớc ngầm tất cả các cọc trong nhóm cọc thay đổi gần nhƣ dâng lên từ cao trình -24m đến mặt đất t nhiên giống nhau Ở cùng cao trình m c nƣớc ngầm, sức chịu Sức chịu tải c c hạn của cọc trong nhóm cọc tải c c hạn của cọc trong nhóm cọc giảm trung giảm 6 8% khi m c nƣớc ngầm dâng lên từ cao trình bình 36% so với cọc đơn. ả 9. ả tổ ợ sứ ịu tải ự ạ ủa ọ tr đài t e a độ ự ớ ầ 2.3. N ậ x t và t ả uậ nhiên Sức chịu tải c c hạn của cọc trong nhóm Khi thiết kế móng cọc nói riêng và nền móng cọc giảm trung bình 36% so với sức chịu tải c c nói chung, ta cần xác định cao độ m c nƣớc hạn cọc đơn ở cùng cao trình m c nƣớc ngầm ngầm tại vị trí bất lợi nhất có thể xảy ra, đặc biệt Vì vậy, s dâng lên của m c nƣớc ngầm cần những khu v c có m c nƣớc ngầm dao động đƣợc lƣu ý trong quá trình thiết kế, để đảm bảo lớn, những khu v c m c đông dân cƣ m c nƣớc điều kiện làm việc bình thƣờng và kết cấu an ngầm có thể dao động trong ngày, ngoài ra toàn trong suốt vòng đời d án Đối với những những khu v c gần sông, rạch m c mƣớc ngầm công trình quan trọng, xây d ng trên khu v c còn ảnh hƣởng bởi thủy triều và m c nƣớc địa chất có m c nƣớc ngầm nhiều biến động, ta ngầm còn thay đổi theo mùa cần quan trắc m c nƣớc ngầm theo thời gian để Do đó trƣớc khi đi vào thiết kế ngoài h sơ có biện pháp xử lý kịp thời khi m c nƣớc ngầm khảo sát địa chất, ngƣời thiết kế cần thu thập, dâng cao, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình tìm hiểu quá trình biến động của m c nƣớc c ng nhƣ thu thập số liệu làm cơ sở thiết kế cho ngầm trong quá khứ c ng nhƣ d đoán xu các d án tiếp theo hƣớng m c nƣớc ngầm trong tƣơng lai, từ đó ngƣời thiết kế có thể l a chọn cao độ m c nƣớc TÀI LIỆU TH M HẢO ngầm hợp lý, phòng tránh đƣợc những rủi ro cho công trình khi m c nƣớc ngầm dâng lên 1. TCVN 10304:2014 Móng Cọc-Tiêu chuẩn 3. ẾT LUẬN VÀ IẾN N HỊ thiết kế Sức chịu tải c c hạn của cọc khi m c nƣớc 2. TCVN 9393:2012 - Cọc - Phƣơng pháp ngầm dâng lên đƣợc phân tích trong 2 trƣờng thử nghiệm tại hiện trƣờng bằng tải trọng tĩnh hợp là cọc đơn và nhóm cọc đều giảm Trong đó ép dọc trục sức chịu tải c c hạn của cọc trong đài giảm 6 8% 3. Morrison, P.D.J. (1994). Performance of khi m c nƣớc ngầm dâng lên từ cao trình -42m foundations in a rising groundwater đến -24m và giảm trung bình 32% khi m c nƣớc environment. (Unpublished Doctoral thesis, ngầm dâng lên từ cao trình -24m đến mặt đất t City University London). Ng i hả biệ : PGS,TS NGUYỄN HUY PHƢƠNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2021 27