So sánh hai phương án xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn: Đóng cừ tràm và đóng cừ dừa

Chia sẻ: Liễu Yêu Yêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "So sánh hai phương án xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn: Đóng cừ tràm và đóng cừ dừa" sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mô phỏng, phân tích bài toán sức chịu tải cực hạn của nền đất bùn có chiều dày lớn trong hai trường hợp là đóng cừ tràm và đóng cừ dừa. Kết quả bài toán cho thấy kết quả rất tốt: ta chỉ cần sử dụng 4 cây cừ dừa dài 4m đóng trên một mét vuông sẽ có sức chịu tải tương đương với 25 cây cừ tràm đóng trên một mét vuông. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: So sánh hai phương án xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn: Đóng cừ tràm và đóng cừ dừa

SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CÓ CHIỀU DÀY LỚN: ĐÓNG CỪ TRÀM VÀ ĐÓNG CỪ DỪA Đỗ Thị Ngọc Tam1 1. Email: tamdtn@tdmu.edu.vn TÓM TẮT Gia cố nền đất yếu có bề dày lớn bên dưới lớp móng công trình vừa và nhỏ, hay gia cố bờ kè ven sông, hồ bằng phương pháp đóng cừ tràm là giải pháp thông dụng với giá thành rẽ [9]. Nền đất yếu sử dụng cừ tràm đường kính 8cm-10cm, dài 4m đóng 25 cây/m2 gia cố sẽ có cường độ tăng lên 36%-59% [4]. Tuy nhiên, một số địa phương ở miền Tây Nam Bộ như Bến Tre, Cà Mau, Kiên Giang có số lượng cừ dừa phong phú, tuổi thọ sử dụng cao, giá rẽ có thể sử dụng thay thế cừ tràm. Bài báo sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mô phỏng, phân tích bài toán sức chịu tải cực hạn của nền đất bùn có chiều dày lớn trong hai trường hợp là đóng cừ tràm và đóng cừ dừa. Kết quả bài toán cho thấy kết quả rất tốt: ta chỉ cần sử dụng 4 cây cừ dừa dài 4m đóng trên một mét vuông sẽ có sức chịu tải tương đương với 25 cây cừ tràm đóng trên một mét vuông. Nghiên cứu này này mở ra hướng sử dụng vật liệu có sẵn, giá rẽ ở địa phương để xây dựng. Sử dụng cừ dừa trong xây dựng giúp giảm thiểu chi phí xây dựng nhưng công trình vẫn đảm bảo khả năng chịu lực. Từ khóa: Cừ tràm; cừ dừa; xử lý nền đất yếu 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hàng năm, một khối lượng đáng kể thân cây dừa được chặt để trồng mới. Theo thống kê của các địa phương, nhiều tỉnh chặt hạ từ 2000 - 3000 ha dừa, những tỉnh chặt hạ ít khoảng 500 - 1500 ha dừa. Tương đương 137.000 m 3- 247.000m3 gỗ dừa có thể khai thác hàng năm. Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng cây dừa theo các hướng khác nhau đang đặt ra là vấn đề hết sức cấp bách và hết sức cần thiết [8]. Thân dừa có thời gian sử dụng lâu dài trong môi trường ẩm và có đặc tính cơ học cao [8]. Gỗ dừa thường được sử dụng trong những công trình thủy lợi, gia cố bờ kênh, bờ ao [6]. Tuy nhiên, cừ dừa thi công với số lượng ước chừng theo quán tính chứ chưa có cơ sở khoa học hay tính toán cụ Hình 1. Thân dừa được sử dụng làm cừ [7] thể về mức độ hiệu quả của nó. 360
Từ những vấn đề trên tác giả thấy rằng phân tích khả năng chịu lực của nền đất yếu khi sử dụng thân dừa làm cừ gia cố là vấn đề rất cần thiết đồng thời so sánh với phương án cừ tràm để đánh giá mức độ hiệu quả. Do đó, đề tài “So sánh phương án xử lý nền đất yếu có chiều dày lớn: đóng cừ tràm và đóng cừ dừa” là cơ sở khoa học giúp cho sinh viên, kỹ sư trong quá trình thiết kế có cái nhìn tổng quan về 2 phương pháp xử lý nền đất yếu, từ đó đưa ra lựa chọn phù hợp với từng trường hợp thực tế. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.2) để mô phỏng mô hình đất, tải trọng và cừ gia cố đất từ đó ta xác định sức chịu tải cực hạn và chuyển vị của nền. Đất có mối quan hệ phi tuyến cao dưới tác dụng tải trọng. Quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng được mô phỏng dưới nhiều cấp độ phức tạp. Hệ số mô hình gia tăng theo cấp độ phức tạp. Mô hình Mohr-Coulomb được xem là phương pháp xấp xỉ quan hệ thực của đất [5] [10]. Theo mô hình này sức chịu tải tiêu chuẩn trình bày trong tiêu chuẩn 9362:2012 đã được xét thêm điều kiện đồng thời giữa nền và công trình và được gọi là sức chịu tải tính toán theo R II trạng thái giới hạn thứ hai của đất nền [1][2][3]. m m R II = 1 2 ( Ab + BD  ’ + Dc II f II −  II h0 ) (1) k tc II m1 và m2 lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền. ktc là hệ số tin cậy; A, B và D là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong b là cạnh bé (bề rộng) của đáy móng, tính bằng mét (m); h là chiều sâu đặt móng so với cốt qui định bị bạt đi hoặc đắp thêm, tính bằng mét (m);  II' là trị trung bình (theo từng lớp) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên độ sâu đặt móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³);  II có ý nghĩa như trên, nhưng của đất nằm phía dưới đáy móng, tính bằng kilôniutơn trên mét khối (kN/m³); cII là trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng, tính bằng kilôpascan (kPa); ho là chiều sâu đến nền tầng hầm tính bằng mét (m). Khi không có tầng hầm thì lấy ho =0; 3. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH GIA CỐ CHỐNG SẠT LỠ BỜ SÔNG KHU VỰC CỒN LỢI, XÃ THẠNH HẢI, HUYỆN THẠNH PHÚ, TỈNH BẾN TRE. 3.1. Giới thiệu công trình Hồ sơ địa chất công trình gia cố chống sạt lỡ bờ sông khu vực Cồn Lợi, Xã Thạnh Hải, huyện Thạnh Phú, Tỉnh Bến Tre: 361
Lớp 1: Bùn hữu cơ, màu đen, trạng thái chảy, dày 20m. Lớp 2: Sét, màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng, dày 11m Lớp 3: Sét pha, màu vàng, trạng thái dẻo cứng, dày 8m 3.2. phương pháp tiến hành mô phỏng: Xét khả năng chịu tải trọng cực hạn cùa nền đất bùn tự nhiên khi gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2, chiều dài L=4m. Xét khả năng chịu tải trọng cực hạn cùa nền đất bùn tự nhiên khi gia cố bằng cừ dừa, đường kính cừ dừa D=0.25m, khoảng cách 2 cừ dừa d=0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m. 3.3. Mô phỏng bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Plaxis V8.2) 3.3.1. Cấu tạo nền công trình tải tác dụng. Hình 2. Cấu tạo nền 3.3.2. Thông số đất nền: Bảng 1- Bảng thông số đất Đất Bùn hữu cơ Tên lớp đất (trạng thái chảy) Ứng xử Undrained γunsat(kN/m3) 11.3 γsat(kN/m3) 11.9 kx=ky=kz(m/day) 2.5x10-3 c'(kN/m2) 1.5 φ'(độ) 2.4 Ψ(độ) 0 Poisson υ 0.35 Eref(kN/m2) 2000 Rinter 0.9 362
3.3.3. Thông số cừ tràm Bảng 2. Bảng thông số cừ tràm, dài 4m Tên vật liệu Cừ tràm Chiều cao(m) 4 Đường kính trung bình(m) 0,09 Mô men quán tính(m4) 6,08E-05 Diện tích mặt cắt ngang(m2) 0.09 Modul đàn hồi(KN/m2) 100000 EA 9000 EI 6.08E+00 D 0.09 γgỗ (KN/m3) 18 γ đất bùn (KN/m3) 14.8 Trọng lượng kết cấu 0.288 Hệ số poisson 0.3 3.3.4. Thông số cừ dừa Bảng 3. Bảng thông số cừ dừa, dài 4m Tên vật liệu Cừ dừa Chiều cao(m) 4 Đường kính trung bình(m) 0.25 Mô men quán tính(m4) 19.2E-05 Diện tích mặt cắt ngang(m2) 0.0491 Modul đàn hồi(KN/m2) 120000 EA 11000 EI 57.1 D 0.25 γgỗ (KN/m3) 18 γ đất bùn (KN/m3) 14.8 Trọng lượng kết cấu 0.388 Hệ số poisson 0.3 3.3.4. Mô phỏng bằng phần mềm Plaxis V 8.2. 3.3.4.1. Nền đất bùn tự nhiên khi gia cố cừ tràm với mật độ 25 cây/m2, chiều dài L=4m. 363
3.3.4.2. Nền đất bùn tự nhiên khi gia cố bằng cừ dừa, đường kính cừ dừa D=0.25m, khoảng cách 2 cừ dừa d=0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m. 364
3.4. Kết quả mô phỏng tính toán. 3.4.1. Bảng chuyển vị nền theo từng cấp tải trọng. Bảng 4. Bảng chuyển vị nền theo từng cấp tải trọng TẢI TRỌNG TÁC DỤNG (KN/m2) CHUYỂN VỊ (cm) 25 30 40 50 60 70 80 90 GIA CỐ CỪ TRÀM 25 CÂY/M2 (cm) 1.93 2.26 3.6 5.2 6.3 6.5 7.6 11.4 GIA CỐ CỪ DỪA 4 CÂY/M2 (cm) 1.61 1.7 2.0 2.2 2.8 3.2 4.0 4.5 3.4.2 Biểu đồ chuyển vị nền theo từng cấp tải trọng: 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Từ kết quả mô phỏng, tính toán tác giả có nhận xét như sau: - Chuyển vị của nền đất bùn hữu cơ trạng thái chảy khi gia cố bằng cừ tràm với mật độ 25 cây/m2 lớn hơn gia cố bằng cừ dừa (đường kính 0,25m, Khoảng cách 2 cừ dừa 0.5m, chiều dài cừ dừa L=4m). - Chiều dài cừ dừa thực tế có thể lên 6m, điều này làm tăng khả năng chịu tải của nền. Phương pháp xử lý nền bằng cừ dừa có thể giải quyết nhược điểm của phương pháp đóng cừ tràm trong xây dựng nhà thấp tầng hoặc đường giao thông, đê, kè trong vùng đất yếu có chiều dày lớn, đó là khả năng chịu tải trọng tốt hơn, đồng thời tận dụng được nguồn vật liệu sẵn có, giá rẽ ở địa phương. 4.2. Kiến nghị Cần phân tích, phát triển bài toán này trong trường hợp so sánh, có xét đến yếu tố kinh tế và yêu cầu kỹ thuật thi công của từng phương pháp để đưa ra nhận xét tổng quan hơn cho từng phương pháp. 365
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ xây dựng (2012). TCVN 9362:2012 về tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. Viện khoa học công nghệ. 2. Châu Ngọc Ẩn (2012). Cơ học đất. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM. 3. Châu Ngọc Ẩn (2002). Nền Móng. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM. 4. Đỗ Thị Ngọc Tam (2020). Đánh giá sự làm việc của nền đất yếu có chiều dày lớn gia cố bằng cừ tràm. Kiến trúc và xây dựng hướng đến phát triển bền vững ACSD II – 2020. 5. Đỗ Văn Đệ (2011). Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính toán các công trình thủy công. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. 6. https://cutramhuyhoang.com/go-dua 7. https://bancutramgiare.com/bao-gia-ban-cu-dua-gia-re-cung-cap-cu-dua-ben-tre-tai-tphcm.html 8. Lê Văn Trung (2010). Nghiên cứu sử dụng thân cây dừa để sử dụng ván dán làm vật liệu xây dựng tại tỉnh Đồng Nai (Luận văn thạc sĩ). Cơ Sở 2 Trường Đại Học Lâm Nghiệp. Đồng Nai. 9. Lương Quang Tuấn, Nguyễn Hữu Liệu và Bùi Đức Thảo (2005). Đánh giá sức chịu tải trên nền đất yếu. Tập san khoa học Đại học Mở Bán Công TP.HCM , 3(4) -2005. 10. Trần Quang Hộ (2011). Ứng xử của đất và cơ học đất tới hạn. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM. 366