Tương quan sức chống cắt không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén ngang (PMT) ở khu vực Thủ Thiêm, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh

Chia sẻ: ViNeji2711 ViNeji2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của thí nghiệm cắt cánh hiện trường nhằm xác định sức chống cắt của đất trong điều kiện không thoát nước tại hiện trường và độ nhạy của đất ở các độ sâu khác nhau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tương quan sức chống cắt không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén ngang (PMT) ở khu vực Thủ Thiêm, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh

TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT KHÔNG THOÁT NƯỚC TỪ THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (VST) VÀ THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PMT) Ở KHU VỰC THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ BÁ VINH*, BÙI HOÀNG DƢƠNG Corelationship between undrained shear strength from Vane and pressiometer test in the Thu Thiem, Ho Chi minh City Abtract: Shear strength parameters play an important role in the design of soft ground improvement and calculation of stability of foundations. The undrained shear strength can be determined by various methods, so the results will vary. This paper establish the correlation between the undrained shear strength (Su) of soft clay by the vane shear test (VST) and by pre-boring pressuremeter test (PMT). Keywords: Undrained shear strength (Su), Vane shear test (VST), pre- boring pressuremeter test (PMT) 1. GIỚI THIỆU * 2.1. Giới thiệu về thí nghiệm cắt cánh Thí nghiệm nén ngang đƣợc phát minh bởi Mục đích của thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng Kogler từ những năm 1933 nhƣng sau đó nhằm xác định sức chống cắt của đất trong điều không đƣợc ông tiếp tục nghiên cứu phát kiện không thoát nƣớc tại hiện trƣờng và độ nhạy triển. Đến năm 1955, Menard tiến hành thí của đất ở các độ sâu khác nhau. Thí nghiệm đƣợc nghiệm nén ngang trong hố khoan để đo thành tiến hành bằng thiết bị cắt cánh hiện trƣờng loại phần biến dạng ở hiện trƣờng và có thể dùng ZSZ-1 số hiệu 925 của Trung Quốc. Thí nghiệm để tính toán giá trị sức chống cắt của đất. đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn 22 TCN355-06. Trên cơ sở kết quả nén ngang ở khu vực Thủ Công tác thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng Thiêm, Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh (TP. đƣợc tiến hành trong các hố khoan và thực hiện HCM), tiến hành phân tích, xây dựng các tƣơng trong tầng đất yếu. quan sức chống cắt không thoát nƣớc từ thí 2.2. Tính toán sức chống cắt từ thí nghiệm cắt cánh nghiệm nén ngang trong hố khoan (PMT) với Sức kháng cắt Su tính toán theo công thức thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng (VST). Các nhƣ sau: tƣơng quan tìm đƣợc cho phép nhận định đúng Su=10*K*(T-f) (kG/cm2) đắn hơn về sức chống cắt không thoát nƣớc của T - Sức kháng cắt cực đại ở 2 trạng thái tự nền đất cũng nhƣ là một cơ sở phục vụ tính toán nhiên hoặc phá hủy của đất (Lực xoắn P cực đại). thiết kế nền móng hay nghiên cứu. f - Ma sát cực đại của cần dẫn; 2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT TỪ K - Hệ số cánh cắt, tùy thuộc vào đƣờng kính THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH HIỆN cánh sử dụng; TRƯỜNG (VST) * Bộ môn Địa cơ - Nền móng, khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, R: Chiều dài cánh tay đòn –m; Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học uốc Gia d: Đƣờng kính hình chữ thập d=5cm; Thành Phố Hồ Chí Minh Email: lebavinh@hcmut.edu.vn h: Chiều cao cánh cắt: h=10cm. 24 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT TỪ 3.2. Sức chống cắt không thoát nƣớc từ thí THÍ NGHIỆM NÉN NGANG TRONG HỐ nghiệm nén ngang KHOAN (PMT) 3.2.1. Phương pháp áp lực giới hạn 3.1. Giới thiệu về thí nghiệm nén ngang Áp lực giới hạn đƣợc thể hiện dƣới dạng biểu Có nhiều phƣơng pháp thí nghiệm nén ngang thức sau: (Hình 1) nhƣ: pre-boring pressuremeter (PBP:   G  p L   OH  Su1  ln    loại có khoan tạo lỗ trƣớc); the self-boring   Su   pressuremeter (SBP: loại ấn trực tiếp không Trong đó: khoan tạo lỗ) và push-in pressuremeter (PIP). pL- Áp lực giới hạn. OH- Tổng ứng suất tĩnh theo phƣơng ngang Su-Sức chống cắt không thoát nƣớc của đất dính. G- Module cắt Hay sức chống cắt đƣợc xác định bằng công thức: p   OH p *L Su  L hay Su  G Np 1  ln Su G Với: p *L  p L   OH và Np  1 ln Su Năm 1975, Menard đã đề xuất lấy Np=5,5. 3.2.2. Phương pháp Gibson-Anderson Phƣơng pháp Gibson-Anderson (Hình 3) dựa Hình 1. Các phương pháp thí nghiệm nén ngang vào phƣơng trình đƣờng công áp lực nén và sau (Suched Likitlersuang, 2013) khi đạt áp lực dẻo py.  G V  Ở Việt Nam, loại thiết bị thƣờng đƣợc sử  rr  p y  Su. ln  *   Su V  dụng là loại preboring Pressuremeter Test (Hình Trong đó: 2)) của hãng APAGEO (Pháp). Hiện nay thí rr - áp lực nén nghiệm thƣờng đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn py - áp lực dẻo ASTM D4719-00. Su - sức chống cắt không thoát nƣớc G - Module cắt V - số gia thay đổi thể tích V - thể tích thực của buồng Hình 2. Thí nghiệm nén trong hố khoan (nguồn:https://alchetron.com/ Pressuremeter-test) Hình 3. Phương pháp Gibson-Anderson ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 25
Biểu đồ quan hệ giữa rr và ln V/V cho những điểm dữ liệu PMT đã vƣợt qua áp lực dẻo py có dạng đƣờng thẳng và độ dốc của đƣờng cong này chính là Su 3.2.3. Phương pháp Palmer Phƣơng pháp này dựa trên biểu đồ quan hệ áp lực xuyên tâm và biến dạng từ đƣờng cong thí nghiệm nén ngang (Palmer, 1972). Theo biểu đồ đƣờng cong quan hệ biến dạng và áp lực cắt, đỉnh của đƣờng cong này là Su. Phƣơng pháp này không đƣợc đề cập đến đối với Preboring Pressuremeter vì cho rằng giá trị Su quá lớn. Quan hệ giữa pL và Su là chính xác hơn quan hệ giữa py và Su. Các phƣơng pháp đƣợc thảo luận ở trên, cho thấy rằng phƣơng trình p * L cho giá trị phù hợp nhất. Su  Np 4. TƢƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT GIỮA THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (VST) VÀ Hình 4. Biểu đồ phân bố độ ẩm theo độ sâu THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PMT) CHO LỚP SÉT MỀM BÃO HÕA NƢỚC Ở KHU Có thể nhận thấy rằng đất nền của khu vực ở VỰC THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ trạng thái cố kết thƣờng và quá cố kết nhẹ, tức là HỒ CHÍ MINH hệ sô quá cố kết OCR có giá trị từ 1,0 đến 1,36. 4.1. Đặc điểm lớp sét mềm bão hòa nƣớc Càng xuống sâu, ứng suất hữu hiệu do trọng Khu vực bán đảo Thủ Thiêm là vùng đồng lƣợng bản thân càng lớn nên độ chặt của đất có bằng thấp, cấu tạo bởi các trầm tích hiện đại (Q khuynh hƣớng gia tăng theo độ sâu (Hình 5, 6, 7). IV3), thành phần gồm sét, bột cát và thực vật đang phân hủy, nguồn gốc hỗn hợp đầm lầy sông. Đây là vùng đồng bằng ngập triều ven sông Sài Gòn. Địa hình khu vực này tƣơng đối thấp với cao độ trung bình từ +0.5m ÷ +1.5m thƣờng xuyên bị ngập nƣớc và bị chia cắt bởi hệ thống sông lạch, thực vật đầm lầy phát triển mạnh. Tại đây có nhiều sông rạch nhỏ nông xen lẫn các vùng đầm lầy. Đất sét mềm bão hòa nƣớc của khu vực có độ ẩm rất cao (Wtn =86.60%) và hầu nhƣ ở trạng thái rất mềm nên ngoài nƣớc liên kết, trong lỗ rỗng còn có một hàm lƣợng nƣớc tự do. Do đó, khi tính toán các bài toán địa kĩ thuật trong điều kiện nền đất bão hòa nƣớc trọng lƣợng bản thân lớp đất đƣợc xác định thông qua giá trị ứng suất Hình 5. Biểu đồ áp lực tiền cố kết và hữu hiệu (Hình 4). áp lực bản thân theo độ sâu 26 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
từ áp lực giới hạn (pL) và module chống cắt (G/Su) hay đƣợc xác định bằng hằng số nén ngang (Np) theo Menard (1970). Hình 6. Biểu đồ hệ số quá cố kết OCR theo độ sâu Su  vo, Hình 8. Biểu đồ phân bố sức kháng cắt Su(PMT) từ nhiều phương pháp theo độ sâu Từ biểu đồ hình 8 cho thấy kết quả sức chống cắt không thoát nƣớc tính công thức Hình 7. Biểu đồ quan hệ của tỷ số Su theo độ sâu p L  p0 Su  cho kết quả phù hợp với kết quả thí  , G vo 1  ln Từ độ sâu 8m trở xuống, tỷ số độ bền không Su Su nghiệm cắt cánh hiện trƣờng hơn so với các thoát nƣớc ( , ) của thí nghiệm cắt cánh gần  vo phƣơng pháp kia. nhƣ không đổi, phù hợp với biểu đồ OCR hình Các phƣơng trình thực nghiệm về tƣơng quan từ 0m đến 8m: đất cố kết nhẹ; 8m trở xuống: đất giữa sức kháng cắt không thoát nƣớc và áp lực cố kết thƣờng. giới hạn (pL) hoặc áp lực giới hạn ròng (p*L). 4.2. Thiết lập tương quan sức chống cắt giữa Một phƣơng trình thực nghiệm để dự đoán sức thí nghiệm cắt cánh hiện trường (VST) và thí kháng cắt không thoát nƣớc đƣợc Bergado nghiệm nén ngang trong hố khoan (PMT) cho (1986) đề xuất: pL lớp sét mềm bão hòa nước ở khu vực Thủ Su FV  5,9 Thiêm, Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh Trong đó SuFV là sức chống cắt không thoát Sức chống cắt không thoát nƣớc Su nhƣ từ nƣớc từ thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng. phƣơng pháp đồ thị cắt của Palmer (1972), phân Tƣơng quan giữa áp lực giới hạn và thí tích dẻo hoàn toàn nhƣ phƣơng pháp Gibson & nghiệm cắt cánh hiện trƣờng đƣợc thể hiện hình Anderson (Gibson and Anderson, 1961). Sức 9 và hình 10: chống cắt không thoát nƣớc còn đƣợc xác định ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 27
Bảng 1. Tƣơng quan giữa Su(VST) pL Su  5,9 và áp lực giới hạn pL Độ sâu Phƣơng trình tƣơng quan R2 Su(VST )  0,4834 p L 0, 7052 0-8m 0,858 0,834 Su (VST )  0,1953 p L 0 ,8819 8-20m 7 Năm 1975, Menard đề xuất phƣơng trình p *L Su  với Np=5,5 có thể sử dụng để tạo Np mối tƣơng quan giữa sức chống cắt không thoát Hình 9. Tương quan giữa Su và pL theo đề xuất nƣớc với áp lực ròng giới hạn (p*L). Bergado (1986) cho lớp sét mềm ở độ sâu 0 đến 8m Năm 1992, Briaud đã đề xuất một tƣơng quan phi tuyến để xác định sức chống cắt không thoát nƣớc Su  0,67 p *L 0, 75 Su  pL Với Su và p*L đều tính bằng KN/m2 5,9 Ngoài ra, Amar (1972) đã đề xuất phƣơng pháp tính sức chống cắt không thoát nƣớc từ áp lực giới hạn nhƣ sau: p *L p  p0 Su   25  L  25 10 10 Những tƣơng quan này đƣợc vẽ để so sánh số liệu Su từ các phƣơng pháp khác nhau và đƣợc thể hiện ở hình 12 và hình 13: p *L p *L Su   25 Su  10 5,5 Hình 10. Tương quan giữa Su và pL theo đề xuất Bergado (1986) cho lớp sét mềm độ sâu từ 8 đến 20m. Hình 10 và hình 11 cho thấy dữ liệu về sức kháng cắt không thoát nƣớc từ áp lực giới hạn của lớp sét mềm từ thí nghiệm nén ngang theo phƣơng trình trên so với sức kháng cắt từ thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng. Từ biểu đồ cho thấy sức kháng cắt không thoát nƣớc từ thí nghiệm nén ngang tính từ pL cho giá trị cao hơn so với các kết quả từ thí nghiệm cắt cánh hiện Hình 11. Tương quan của sức chống cắt Su trƣờng. Phƣơng trình đề xuất cho đất sét mềm ở và áp lực giới hạn ròng p*L cho đất sét mềm ở khu vực Thủ Thiêm đƣợc thể hiện ở bảng 1: độ sậu 0 đến 8m. 28 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
+ Đối với lớp đất sét quá cố kết trong độ p *L p* Su  L sâu từ 0-8m: Su   25 5,5 Su (VST )  0,4834 p L 10 0 , 7052 + Đối với lớp sét cố kết thƣờng trong độ sâu từ 8-20m: Su (VST )  0,1953 p L 0 ,8819 - Tương quan giữa Su và p*L + Đối với lớp đất sét quá cố kết trong độ sâu từ 0-8m: Su(VST )  3,4738 p *L 0 , 39 + Đối với lớp sét cố kết thƣờng trong độ sâu từ 8-20m: Su  4,9607 p *L 0, 2985 Hình 12. Tương quan của sức chống cắt Su và áp lực giới hạn ròng p*L cho đất sét mềm ở Theo kết quả trong nghiên cứu này, tƣơng quan độ sậu 8 đến 20m. giữa áp lực giới hạn ròng (p*L) từ thí nghiệm nén ngang và thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng cho giá Các phƣơng pháp của Menard (1975), Briaud trị hợp lý. Các phƣơng trình tƣơng quan nhƣ trên (1992) hay Amar (1972) cho phép ta dự đoán có thể đƣợc sử dụng để dự đoán sức chống cắt cho đƣợc giá trị sức chống cắt không thoát nƣớc. lớp sét mềm bão hòa nƣớc ở khu vực Thủ Thiêm, Phƣơng trình của Briaud (1992) cho giá trị Su Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh. gần với giá trị cắt cánh hiên trƣờng hơn so với Menard và Amar. Một đƣờng phù hợp hơn(màu TÀI LIỆU THAM KHẢO đỏ) khi ta phân tích hồi quy đƣợc trình bày ở hình 11 và hình 12 cho lớp đất sét mềm ở khu 1. 22TCN 355-05, Quy trình thí nghiệm cắt vực Thủ Thiêm, Quận 2. Các tƣơng quan đƣợc cánh hiện trƣờng, Bộ Giao Thông Vận Tải, 2005. thể hiện trong bảng 2: 2. ASTM D4719-00, Quy trình thí nghiệm Bảng 2. Tƣơng quan giữa Su(VST) nén ngang trong đất , 2000. và áp lực giới hạn ròng p*L 3. Suched Likitlersuang, J.L (2013), “Geotechnical parameters from pressuremeter Độ sâu Phƣơng trình tƣơng quan R2 tests for MRT Blue Line extention in Bangkok”, Su(VST )  3,4738 p *L 0, 39 0-8m 0,8991 vol. 5, No. 2 (2013) 99-118. Su(VST )  4,9607 p *L 0, 2985 8-20m 0,9275 4. Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam (2018). Báo cáo khảo sát địa chất công trình 5. KẾT LUẬN “Đầu tƣ xây dựng hạ tầng kỹ thuật khu dân cƣ Tƣơng quan sức chống cắt giữa thí nghiệm phía Bắc (bao gồm khu chức năng số 3 và số 4) cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén ngang trong và hoàn thiện đƣờng trục Bắc – Nam (đoạn từ hố khoan (PMT) cho lớp sét mềm bão hòa nƣớc chân cầu Thủ Thiêm 1 đến đƣờng Mai Chí Thọ) ở khu vực Thủ Thiêm, Quận 2 cụ thể nhƣ sau: trong khu đô thị mới Thủ Thiêm theo hình thức - Tương quan giữa Su và pL hợp đồng BT”. Người phản biện: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC MẠNH ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 29