Nghiên cứu tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất nền theo kết quả thí nghiệm trong phòng và thí nghiệm hiện trường (xuyên tĩnh (CPT), cắt cánh (VST), xuyên tiêu chuẩn (SPT) ứng dụng tính toán sức chịu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.7 MB, 403 trang )
Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐỖ THANH HẢI
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ
LÝ CỦA ĐẤT NỀN THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG
PHỊNG VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG ( XUN TĨNH
(CPT), CẮT CÁNH (VST), XUN TIÊU CHUẨN (SPT)) ỨNG DỤNG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC.
Chun ngành : Cơng trình trên đất yếu
Mã số ngành
: 31.10.02
Người hướng dẫn khoa học: TS.Võ Phán
TP.HỒ CHÍ MINH, Năm 2006
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
Tp.HCM, ngày 06 tháng 02 năm 2006
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : ĐỖ THANH HẢI
Ngày tháng năm sinh: 15/05/1981
Chun ngành: CƠNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU
Phái
:
Nơi sinh:
MSHV:
Nam
Nam Định
00904240
I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN
THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG (
XUYÊN TĨNH (CPT), CẮT CÁNH (VST), XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT)) - ỨNG DỤNG
TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. NHIỆM VỤ:
Thiết lập tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất nền theo kết quả thí nghiệm trong
phịng và thí nghiệm hiện trường (xun tĩnh (CPT), cắt cánh (VST), xuyên tiêu chuẩn
(SPT))- Ứng dụng các tương quan để tính tốn gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, và tính
sức chịu tải cọc theo tên đất và trạng thái của đất.
2. NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về địa chất khu vực nghiên cứu và tình hình nghiên cứu tương quan
giữa các kết quả thí nghiệm trong phịng và hiện trường.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết thiết lập tương quan giữa các kết quả thí nghiệm trong phịng và
hiện trường.
Chương 3: Các phương pháp thí nghiệm trong phịng và thiết lập tương quan giữa các chỉ
tiêu cơ lý.
Chương 4: Thiết lập tương quan giữa các kết quả thí nghiệm trong phịng và hiện trường.
Chương 5: Ứng dụng tính tốn một số phương pháp hợp lý gia cố nền đất yếu trong khu vực
khảo sát.
Kết luận và kiến nghị
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
: 06/02/2006
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/07/2006
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
: TS. VÕ PHÁN
CB HƯỚNG DẪN
BM. QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
TS. VÕ PHÁN
TS. VÕ PHÁN
Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua
PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH
Ngày 06 tháng 02 năm 2006
KHOA QUẢN LÝ NGÀNH
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ được hồn thành khơng những nhờ vào nỗ lực của
bản thân tác giả mà cịn nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của q thầy cơ, sự
động viên giúp đỡ của gia đình, đồng nghiệp và bạn bè thân hữu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến thầy TS. Võ Phán đã
giúp đỡ, chỉ dẫn cặn kẽ trong thời gian thực hiện luận văn, giúp cho tác giả
có được những kiến thức quý báu và phương pháp luận, làm nền tảng cho
việc học tập, nghiên cứu về sau..
Xin chân thành cảm quí thầy, cơ ngành Cơng trình trên đất yếu đã
nhiệt tình dạy bảo chúng em trong thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn q thầy, cơ trong bộ mơn Địa Cơ Nền
Móng đã quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tác
giả thực hiện luận văn thạc sĩ này.
Và cuối cùng xin cảm ơn gia đình và các bạn bè thân hữu đã động
viên, giúp đỡ trong thời gian vừa qua.
Chân thành cảm ơn!
Tp.Hồ Chí Minh, Ngày 06 tháng 7 năm 2006
TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT
NỀN THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN
TRƯỜNG ( XUN TĨNH (CPT), CẮT CÁNH (VST), XUYÊN TIÊU CHUẨN
(SPT)) - ỨNG DỤNG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC.
TĨM TẮT:
Dự án Đại lộ Đông Tây là một trong các các dự án giao thơng quan trọng của
thành phố Hồ Chí Minh. Do đó, việc khảo sát địa chất và đưa ra các phương án kiến
nghị cho việc thiết kế các hạng mục cơng trình là rất cần thiết.
Vì thế việc thiết lập các tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý theo kết quả thí
nghiệm trong phịng sẽ giúp các kỹ sư thiết kế có cơ sở để so sánh đối chiếu và kiểm
tra các kết quả thí nghiệm, và chọn ra dữ liệu để thiết kế nền móng.
Các tương quan c=f(e), ϕ =f(e) và E= f(e) trong khoảng chỉ số nhão 0.75
cố nền bằng cọc cát theo quan niệm nén chặt nền đất. Cịn các tương quan giữa sức
kháng cắt khơng thốt nước, mơđun biến dạng giữa các kết quả thí nghiệm trong
phòng và hiện trường giúp cho việc đánh giá các kết quả thí nghiệm một cách nhanh
chóng.
Và việc thiết lập tương quan giữa sức kháng xuyên và chỉ số nhão cũng là cơ sở
cho việc xác định sức chịu tải của cọc theo tên đất và trạng thái của đất.
Cuối cùng, việc ứng dụng phần mềm Plaxis 3D Tunnel để phân tích ổn định và
biến dạng của móng cọc trong q trình thi cơng sẽ giúp các kỹ sư thiết kế có phương
án hợp lý khi thi cơng đóng cọc và thi công cọc khoan nhồi cho mố trụ cầu trong các
hạng mục cơng trình.
SUMMARY OF THESIS
TITLE:
RESEARCH ON CORRELATIONS OF SOIL PROPERTES BETWEEN THE
RESULTS OF LABORATORY TESTS AND IN SITU TESTS ( CONE
PENETRATION TEST (CPT), VANE SHEAR TEST (VST), STANDARD
PENETRATION TEST (SPT))- APPLYING FOR DERTEMINATION OF PILE
BEARING CAPACITY
ABSTRACT:
East-West Highway Project is one of the most important transportation projects
of Ho Chi Minh City. So, it’s needed to have soil investidation and recomandation
design for items of the projects.
Establishing the correlation of soil properties between the result of the
laboratory test and in situ test will help the designer have the fundamental comparative
the result of tests, then choosing the data for designs.
The correlations c = f(e), ϕ = f(e), and E = f(e) in the liquid index 0.75and IL>1 of laboratory tests will be used for improvement of soft soil by sand column
methods upon on compresion theory. And the correlations of undrained shear strength,
deformation modulus between the results of laboratory tests and in situ tests used to
determine the results quickly.
The correlations of liquid index and resistance point have the basic methods for
detemination the bearing capacity of piles upon soil and state of soil.
Lastly, application Plaxis 3D Tunnel for analysis the deformation and
settlement of piles group in all the steps will help the designers have suitable methods
when installing the precast piles and bored piles foundations of abutent of bridge.
MỤC LỤC
Mục lục
Mở đầu........................................................................................................................ 1
Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ TÌNH
HÌNH NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
TRONG PHỊNG VÀ HIỆN TRƯỜNG.
1.1. TỔNG QUAN ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU....................................... 4
1.1.1.Giới thiệu dự án Đại lộ Đông Tây .................................................................. 4
1.1.2.Mặt cắt địa chất khu vực nghiên cứu .............................................................. 4
1.2.TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC TRONG
PHÒNG THÍ NGHIỆM ..........................................................................................8
1.2.1.Trên thế giới................................................................................................... 8
1.2.2.Trong nước....................................................................................................13
1.3.TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ THEO KẾT QUẢ
THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
XUYÊN TIÊU CHUẨN (SPT), XUYÊN TĨNH(CPT),CẮT CÁNH(VST) .......... 16
1.3.1. Trên thế giới.................................................................................................16
1.3.1.1. Tương quan giữa thí nghiệm SPT với các chỉ tiêu cơ lý .........................17
1.3.1.2.Tương quan giữa thí nghiệm CPT với các chỉ tiêu cơ lý ..........................18
1.3.1.3.Tương quan giữa thí nghiệm VST với chỉ tiêu cơ lý ................................19
1.3.2. Trong nước ...............................................................................................19
1.4. NHỮNG TỒN TẠI CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY .................... 20
1.4.1 Về sự tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất trong theo kết quả
thí nghiệm trong phịng và hiện trường ............................................................... 20
1.4.2 Về tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất theo kết quả thí nghiệm
trong phịng và hiện trường- ứng dụng tính sức chịu tải của cọc........................... 21
1.5. NHỮNG NHIỆM VỤ CẦN NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN..................... 21
1.5.1. Thiết lập tương quan giữa các chỉ tiêu vật lý và cơ học của đất
trong phịng thí nghiệm, đó là c=f(e), tgϕ =f(e), Eo = f(e) trong từng
khoảng chỉ số dẻo IL khác nhau và thống kê dung trọng cho các
loại đất trong khu vực nghiên cứu ....................................................................... 21
1.5.2. Nghiên cứu sự tương quan giữa các chỉ tiêu cơ lý của đất theo
kết quả thí nghiệm trong phịng và hiện trường, áp dụng tính tốn
sức chịu tải của cọc dựa theo kết quả thí nghiệm trong phịng và
các phương pháp thí nghiệm hiện trường ........................................................ 22
Chương 2 - CƠ SỞ LÝ THUYỂT THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC KẾT
QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG
2.1. CƠ SỞ THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU
VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA ĐẤT .......................................................................23
2.1.2. Cơ sở chọn loại đất để thiết lập tương quan................................................23
2.1.3. Chọn các trạng thái và số lượng mẫu đất ....................................................23
2.1.4. Cơ sở chọn tổ hợp thống kê........................................................................24
2.2. LIÊN HỆ TƯƠNG QUAN GIỮA E = f(e), c=f(e), ϕ=f(e) THEO
TỪNG KHOẢNG CHỈ SỐ NHÃO IL .................................................................. 25
2.2.1. Chọn cấp áp lực nén để nghiên cứu ........................................................... 25
2.2.2. Cơ sở lý luận để thiết lập tương quan E = f(e, I L), c=f(e), ϕ=f(e)............... 26
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
DÙNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC..........................26
2.3.1. Thí nghiệm rây sàng.................................................................................. 27
2.3.2. Thí nghiệm lắng đọng bằng tỉ trọng kế (hydrometer) ................................ 27
2.3.3. Thí nghiệm nhão dẻo ................................................................................ 28
2.3.4. Thí nghiệm cắt trực tiếo ............................................................................ 28
2.3.5. Thí nghiệm nén ba trục ............................................................................. 28
2.3.6. Thí nghiệm nén cố kết............................................................................... 28
2.4. CƠ SỞ THIẾT LẬP SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU
CƠ LÝ CỦA ĐẤT THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG
VÀ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG .....................................................................28
2.4.1. Sự cần thiết để thiết lập tương quan .......................................................... 28
2.4.2. Cơ sở lý luận lập tương quan đối với Su và E ............................................ 29
2.4.3. Chọn hàm tương quan ............................................................................... 30
2.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT.............................................30
2.5.1. Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (Standard Penetration Test) SPT ................. 30
2.5.2. Thí nghiệm xuyên tĩnh (Cone Penetration Test) CPT. ............................... 31
2.5.3. Thí nghiệm cắt cánh (Vane shear Test) VST. ............................................ 32
2.6. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THIẾT LẬP CÁC TƯƠNG QUAN
THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG......................................34
2.6.1. Các loại sai số thường gặp trong thí nghiệm.............................................. 34
2.6.2. Đánh giá sự phụ thuộc tương quan ............................................................ 34
2.6.3. Xây dựng các công thức thực nghiệm bằng phương pháp
bình phương cực tiểu ........................................................................................... 37
2.6.4. Sử dụng phần mềm Excel để thiết lập các tương quan............................... 39
Chương 3 - CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ THIẾT LẬP
TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ.
3.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÃ TIẾN HÀNH TRONG PHỊNG..... 43
3.1.1. Thí nghiệm xác định độ ẩm (ASTM D2216) ............................................. 43
3.1.2. Thí nghiệm phân tích cỡ hạt (ASTM D422) .............................................. 43
3.1.3
Thí nghiệm xác định tỉ trọng hạt (ASTM D854)........................................ 44
3.1.4. Thí nghiệm xác định giới hạn ATTERBERG (ASTM D4318) .................. 45
3.1.5. Xác định tên và trạng thái đất theo ASTM D2487..................................... 46
3.1.6. Thí nghiệm cắt trực tiếp (Direct Shear Test).............................................. 47
3.1.7. Thí nghiệm nén khơng nở hơng (Consolidation compression test)............. 48
3.1.8. Thí nghiệm nén nở hơng ( Unconfined Compression Test)........................ 51
3.1.9. Thí nghiệm nén ba trục (Triaxial Compression Test)................................ 52
3.2. THỐNG KÊ VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ........................... 56
3.2.1. Phương pháp thống kê theo hệ số biến động v............................................ 57
3.2.2. Địa chất khu vực Đại lộ Đông Tây, và các dặc trưng.................................. 58
3.2.3. Kết quả thống kê cho các lớp đất................................................................ 58
3.3. CÁC TƯƠNG QUAN ĐƯỢC THIẾT LẬP ...................................................... 64
3.3.1. Các tương quan c= f(e), ϕ = f(e) được thiết lập trong
khoảng 0
3.4. NGHIÊN CỨU SO SÁNH c, ϕ CỦA ĐẤT SÉT MỀM (OH)
TRONG THÍ NGHIỆM BA TRỤC THEO CÁC SƠ ĐỒ
KHÁC NHAU ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC TÍNH TỐN KHẢ NĂNG
CHỊU TẢI CỦA NỀN THEO CÁC GIAI ĐỌAN KHÁC NHAU......................... 71
3.4.1. Loại đất và số lượng mẫu thí nghiệm ........................................................ 71
3.4.2. Các đặc trưng vật lý của mẫu đất nghiên cứu ............................................ 72
3.4.3. Các sơ đồ thí nghiệm nén ba trục tiến hành trong phịng thí nghiệm.......... 73
3.4.4. Kết quả thí nghiệm nén ba trục theo các sơ đồ thí nghiệm......................... 74
3.4.5. Nhận xét .................................................................................................... 75
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................... 75
3.5.1. Đánh giá địa chất nghiên cứu ..................................................................... 75
3.5.2.Từ các hệ số biến động thu được của các chỉ tiêu của lớp đất OH ............... 75
3.5.3. Các tương quan c=f (e), ϕ = f(e), E = f(e) trong 2 khoảng
chỉ số nhão 0.75 3.5.4. Tổng kết các thí nghiệm nén ba trục theo 3 sơ đồ cho các mẫu thí nghiệm của
loại đất OH, trạng thái mềm................................................................................. 77
Chương 4 - THIẾT LẬP TƯƠNG QUAN GIỮA KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRONG
PHỊNG VÀ HIỆN TRƯỜNG.
4.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
ĐƯỢC NGHIÊN CỨU ......................................................................................... 78
4.1.1.Phương pháp xuyên tiêu chuẩn (SPT) ......................................................... 78
4.1.2.Thí nghiệm xuyên tĩnh CPT ........................................................................ 79
4.1.3. Thí nghiệm cắt cánh VST........................................................................... 81
4.2. THỐNG KÊ VÀ ĐÁNH GIÁ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG.......... 83
4.2.1.Đánh giá độ phân tán các chỉ tiêu thí nghiệm theo hệ số biến động .............. 83
4.2.2. Phân loại đất theo kết quả thí nghiệm hiện trường. ...................................... 85
4.3. TƯƠNG QUAN GIỮA SỨC CHỐNG CẮT KHƠNG THỐT NƯỚC
Su THEO KẾT QUẢ TN TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG. ...................... 86
4.3.1. Cơ sở lý thuyết tính sức chống cắt khơng thốt nước
Su theo TN trong phịng. ....................................................................................... 87
4.3.2. Kết quả thí nghiệm và thiết lập tương quan giữa sức chống cắt
khơng thốt nước Su của đất sét yếu khu vực Đại lộ Đơng Tây theo
kết quả thí nghiệm trong phịng và kết quả cắt cánh tại hiện trường. ..................... 87
4.3.3. Kết quả thí nghiệm và thiết lập tương quan giữa sức chống cắt
khơng thốt nước Su(UU) của đất sét yếu khu vực Đại lộ Đơng Tây
theo kết quả thí nghiệm trong phịng và kết quả thí nghiệm
xun tĩnh CPT tại hiện trường. ............................................................................ 92
4.4. TƯƠNG QUAN GIỮA MÔĐUN BIẾN DẠNG THEO KẾT QUẢ
THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
XUYÊN TĨNH CPT TẠI HIỆN TRƯỜNG. .................................................................... 97
4.4.1. Lớp 1A: OH, màu xám đen, trạng thái rất mềm........................................... 99
4.4.2. Lớp 1B: OH, màu xám đen, trạng thái mềm ................................................ 99
4.5.TƯƠNG QUAN GIỮA CHỈ SỐ DẺO IL VÀ SỨC KHÁNG
MŨI XUYÊN qc (kPa) TRONG THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CPT. ................ 101
4.5.1. Lớp đất 1A: OH, đất sét hữu cơ, màu xám đen, trạng thái rất mềm............ 103
4.5.2. Lớp đất 1A: OH, đất sét hữu cơ, màu xám đen, trạng thái mềm................. 103
4.6.KẾT LUẬN CHƯƠNG 4.................................................................................. 105
Chương 5 -ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HỢP LÝ ĐỂ GIA
CỐ NỀN ĐẤT YẾU TRONG KHU VỰC KHẢO SÁT
5.1. ỨNG DỤNG TƯƠNG QUAN c = f(e), tgϕ = f(e), E=f(e) ĐÃ
THIẾT LẬP TRONG KHOẢNG CHỈ SỐ NHÃO 0.755.1.1.Xác định hệ số rỗng enc của nền sau khi được nén chặt. ............................... 109
5.1.2. Tính tốn sức chịu tải của đất nền sau khi đạt được hệ số rỗng enc ..................... 110
5.1.3. Xác định diện tích nén chặt và số lượng cọc cát ........................................ 111
5.1.4. Xác định khoảng cách giữa các cọc cát và bố trí cọc cát............................ 112
5.1.5. Xác định độ lún của cơng trình sau khi được nén chặt bằng cọc cát........... 113
5.1.6. Lập bảng tính Excel cho bài toán thiết kế gia cố nền bằng cọc cát............. 113
5.2. ỨNG DỤNG TƯƠNG QUAN c=f(e) và ϕ =f(e) VÀ CHỈ SỐ NHÃO
IL = f(qc) TRONG TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỌC. .................................... 114
5.2.1.Tính sức chịu tải cọc theo thí nghiệm trong phịng. .................................... 115
5.2.2.Tính sức chịu tải cọc theo thí nghiệm hiện trường. ..................................... 119
5.3. LẬP BẢNG TÍNH EXCEL TỰ ĐỘNG CHO VIỆC TÍNH TỐN
SỨC CHỊU TẢI CỌC THEO THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG
VÀ HIỆN TRƯỜNG. ......................................................................................... 120
5.3.1. Nhập dữ liệu.............................................................................................. 120
5.3.2. Kết quả tính tốn ....................................................................................... 120
5.3.3. Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc........................................................ 121
5.3.3.1. Theo tên đất và trạng thái của đất ........................................................... 121
5.3.3.2. Theo các tiêu chuẩn và công thức mục 5.3.2........................................... 122
5.4. KẾT QUẢ ÁP DỤNG TÍNH TỐN CHO CÁC CƠNG TRÌNH
VÀ HẠNG MỤC TRONG DỰ ÁN ĐẠI LỘ ĐƠNG TÂY ................................ 124
5.4.1. Hạng mục tuyến đường An Lạc theo phương án cọc cát........................... .124
5.4.2.Hạng mục cầu Lị Gốm: Tính tốn trụ cầu phía Lị Gốm Đơng................... 127
5.5. PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA MỐ TRỤ
PHÍA ĐƠNG CẦU LỊ GỐM – TUYẾN ĐẠI LỘ ĐÔNG TÂY ......................... 128
5.5.1. Các thông số về vật liệu khai báo trong Plaxis 3DT .................................. 128
5.5.2. Mô phỏng trên Plaxis 3DT ........................................................................ 130
5.5.3. Phân tích kết quả. ...................................................................................... 130
5.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 5................................................................................. 134
Kết luận và kiến nghị .............................................................................................. 135
Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 141
CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
c’
(kPa) :
Lực dính thốt nước
cu
(kPa) :
Lực dính khơng thốt nước
cUU
(kPa) :
Lực dính khơng cố kết- khơng thốt nước
cCU
(kPa) :
Lực dính cố kết- khơng thốt nước
cCD
(kPa) :
Lực dính cố kết- thốt nước
Cv
(cm2/s) :
Hệ số cố kết
CPT
:
Thí nghiệm xuyên tĩnh
d (dx) (cm)
:
Đường kính mũi xuyên
e
:
Hệ số rỗng của đất
Eo
(kPa) :
Mô đun biến dạng của đất
fs
(kPa) :
Lực ma sát đơn vị
F
(m2)
:
Diện tích tiết diện ngang cọc
:
Hệ số an toàn của sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu
FSs, FSp
cường độ FSs = 1.5÷2, FSp = 3
Gs (∆)
:
Tỉ trọng hạt
hx
(cm)
:
Chiều cao mũi xuyên
H
(m)
:
Chiều cao rơi của búa
IL (B)
(%) :
Chỉ số nhão (độ sệt)
IP (PI)
(%) :
Chỉ số dẻo
K
:
Hệ số tương quan
Ko
:
Hệ số áp lực hông
Kc, ai
:
Hệ số phụ thuộc vào loại cọc và tên đất
:
Chiều dài cọc trong phần đất rời và đất dính
M
:
Hệ số phụ thuộc vào phương pháp hạ cọc.
Mw
:
Moment quay trong thí nghiệm cắt cánh
N
:
Chỉ số xuyên tiêu chuẩn
Nkt
:
Hệ số mũi cone trong thí nghiệm xuyên tĩnh
Nc , N q
:
Hệ số sức chịu tải
Ls, Lc
(m)
Ns, Nc
:
Chỉ số SPT trung bình của đất rời và đất dính
OCR
:
Tỉ số ứng suất tiền cố kết
P
(kPa) :
Áp lực nén
qc
(kPa) :
Sức kháng mũi
qt
(kPa) :
Sức kháng tổng mũi côn
(kPa)
Sức kháng xun trung bình lấy trong khoảng 3d phía
−
qc
:
trên và 1d phía dưới mũi cọc.
Qa
(kN)
:
Sức chịu tải cho phép của cọc
Qu (Pgh) (kN)
:
Sức chịu tải cực hạn của cọc
QVL
(kN)
:
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
R
(kPa) :
s
:
S
(kPa) :
Sr
:
Độ bão hịa
SPT
:
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn
:
Chu vi tiết diện ngang cọc
U
(m)
Cường độ của đất nền
Sai số trung bình bình phương
Sức chống cắt
V(Vx) (cm/s) :
Tốc độ (vận tốc) xuyên
VST
:
Thí nghiệm cắt cánh
:
Độ ẩm của đất
WL (LL) (%)
:
Giới hạn nhão
WP (LP) (%)
:
Giới hạn dẻo
Wp
:
Hiệu số trọng lượng cọc và trọng lượng đất do cọc thay
W
(%)
( kN)
thế.
Wc
( kN)
:
Trọng lượng của cọc và mui cọc
W1
(kN)
:
Trọng lượng của cọc dẫn, nếu khơng có thì W1=0
α
(độ)
:
Góc đầu mũi cơn
γ’
(kN/m3) :
Dung trọng đẩy nổi
γd
(kN/m3) :
Dung trọng khô
γs
(kN/m3) :
Dung trọng hạt
γw
(kN/m3) :
Dung trọng tự nhiên
δ
(độ)
λ
:
Góc ma sát giữa đất và mũi xuyên
:
Thông số phụ thuộc vào tốc độ xuyên, loại đất, trạng
thái của đất và một số đặc trưng khác
σ’vo
(kPa)
:
Áp lực có hiệu theo phương thẳng đứng
σvo
(kPa)
:
Ứng suất tổng theo phương thẳng đứng tại mũi côn
τ
(kPa) :
Ứng suất cắt
ϕUU
(độ)
:
Góc ma sát khơng cố kết- khơng thốt nước
ϕCU
(độ)
:
Góc ma sát cố kết- khơng thốt nước
ϕCD
(độ)
:
Góc ma sát cố kết- thoát nước
CÁC BẢNG BIỂU
Chương 1.
1. Bảng 1.1. Trị số lực dính đơn vị c (T/m2), góc ma sát trong ϕ (o) của đất sét ở trầm
tích kỷ thứ tư ( khi 0 ≤ IL ≤ 1 ).
2. Bảng 1.2. Hệ số poison của một số loại đất.
3. Bảng 1.3. Hệ số hiệu chỉnh m cho một số loại đất
4. Bảng 1.4. Tương quan giữa chỉ tiêu cơ lý của đất bồi tích, hồ tích và sườn tích
thuộc kỷ thứ tư.
5. Bảng 1.5. Độ chặt tương đối Dr – N
Chương 2.
6. Bảng 2.1. Tên đất và trạng thái của đất theo TCXD 45-78
7. Bảng 2.2. Tên các loại bùn theo TCXD 45-78
8. Bảng 2.3. Phân loại đất theo ASTM D2487
9. Bảng 2.4: Hệ số biến động cho phép của các đặc trưng.
10. Bảng 2.5. Các tiêu chuẩn thí nghiệm
11. Bảng 2.6. Đánh giá thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT
12. Bảng 2.7. Đánh giá thí nghiệm xuyên tĩnh CPT
13. Bảng 2.8. Đánh giá thí nghiệm VST
Chương 3
14. Bảng 3.1. Các phương pháp thí nghiệm đất trong phòng theo ASTM
15. Bảng 3.2. Biểu mẫu thí nghiệm tỉ trọng hạt
16. Bảng 3.3. Hệ số biến động cho phép của các đặc trưng của đất.
17. Bảng 3.4.Công thức xác định các chỉ tiêu vật lý.
18. Bảng 3.6. Giá trị hệ số biến động v cho các chỉ tiêu cơ học
19. Bảng 3.7. Giá trị hệ số biến động v cho các chỉ tiêu vật lý.
20. Bảng 3.8. Giá trị hệ số biến động v cho các chỉ tiêu cơ học
21. Bảng 3.9. Các tính chất cơ lý của lớp đất lớp đất OH
22. Bảng 3.10. Kết quả thống kê lực dính c (kPa) tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
23. Bảng 3.11. Kết quả thống kê hệ số rỗng tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu cơ
xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
24. Bảng 3.12. Kết quả thống kê góc ma sát trong tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
25. Bảng 3.13. Kết quả thống kê lực dính c (kPa) tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
26. Bảng 3.14. Kết quả thống kê hệ số rỗng tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu cơ
xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
27. Bảng 3.15. Kết quả thống kê góc ma sát trong tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
28. Bảng 3.16. Kết quả thống kê môđun biến dạng E100-200 (kPa) tại các vị trí của lớp OH, đất
sét hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
29. Bảng 3.17 Kết quả thống kê hệ số rỗng e tại các vị trí của lớp OH, đất sét hữu cơ
xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
30. Bảng 3.18. Kết quả xác định các đặc trưng vật lý loại đất OH tại các vị trí.
31. Bảng 3.19. Kết quả các thí nghiệm
32. Bảng 3.20. Thống kê các số liệu nén ba trục theo 3 sơ đồ cho loại đất OH
33. Bảng 3.21. Các tương quan c=f(e) và ϕ = f(e) cho lớp đất OH
34. Bảng 3.22. Các tương quan E=f(e)cho lớp đất OH
Chương 4
35. Bảng 4.1. Hệ số biến động v của các số liệu thí nghiệm
36. Bảng 4.2. Phân loại đất khu vực nghiên cứu
37. Bảng 4.3. So sánh các thí nghiệm
38. Bảng 4.4. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su(DST) của lớp 1A, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
39. Bảng 4.5..Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (UU) của lớp 1A, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
40. Bảng 4.6. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (VST) của lớp 1A, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái rất mềm theo độ sâu (m)
41. Bảng 4.7. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (DST) của lớp 1B, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
42. Bảng 4.8. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (UU) của lớp 1B, đất sét hữu
cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
43. Bảng 4.9. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (VST) của lớp 1B, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
44. Bảng 4.10. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (DST) của lớp 1A, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
45. Bảng 4.11. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (UU) của lớp 1A, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
46. Bảng 4.12. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (VST) của lớp 1A, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
47. Bảng 4.13. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (DST) của lớp 1B, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
48. Bảng 4.14. Kết quả sức chống cắt khơng thốt nước Su (UU) của lớp 1B, đất sét
hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu (m)
49. Bảng 4.15. Giá trị Nkt lớp 1B, đất sét hữu cơ xám đen, trạng thái mềm theo độ sâu
(m)
50. Bảng 4.16. Hệ số hiệu chỉnh α theo loại đất và trạng thái của đất [2]
51. Bảng 4.17. Kết quả tính mơđun biến dạng Eoed (kPa) theo thí nghiệm trong phịng
tại các vị trí khảo sát đất sét hữu cơ xám đen, trạng thái rất mềm tới
mềm, theo độ sâu (m)
52. Bảng 4.18. Kết quả tính mơđun biến dạng ECPT (kPa) theo thí nghiệm xun tĩnh
CPT hiện trường tại các vị trí khảo sát đất sét hữu cơ xám đen, trạng
thái rất mềm tới mềm theo độ sâu (m)
53. Bảng 4.19. Tương quan giữa IL và qc cho đất dính
54. Bảng 4.20. Kết quả xác định chỉ số nhão IL theo thí nghiệm trong phịng tại các vị
trí khảo sát đất sét hữu cơ xám đen, trạng thái rất mềm tới mềm, theo
độ sâu (m)
55. Bảng 4.21. Kết quả xác định sức kháng mũi qc (kPa) theo thí nghiệm xuyên tĩnh
CPT hiện trường tại các vị trí khảo sát đất sét hữu cơ xám đen, trạng
thái rất mềm tới mềm theo độ sâu (m)
56. Bảng 4.22. Phân loại đất theo kết quả thí nghiệm hiện trường
57. Bảng 4.23. Các tương quan Su được thiết lập
58. Bảng 4.24. Các giá trị Nkt thu được của lớp OH
59. Bảng 4.25. Các tương quan môđun biến dạng E giữa kết quả trong phịng và thí
nghiệm xun tĩnh CPT.
60. Bảng 4.26. Các tương quan giữa IL và qc thu được
Chương 5
61. Bảng 5.1. Các đặc trưng vật lý của lớp đất OH
62. Bảng 5.2. Hệ số điều kiện làm việc m
63. Bảng 5.3. Giá trị sức chống mũi qp cho trường hợp đất sét có I L<0.6
64. Bảng 5.4. Giá trị sức chống mũi qp cho trường hợp đất sét có I L>0.6
65. Bảng 5.5. Giá trị ma sát bên qp cho trường hợp đất sét có chỉ số nhão 0.1<
I L<1.0
66. Bảng 5.6. Kết quả tính sức chịu tải cọc theo tên đất và trạng thái của đất
67. Bảng 5.7. Kết quả tính sức chịu tải cho cọc d=0.3m, dài L = 40m
68. Bảng 5.8. Kết quả tính sức chịu tải cho cọc nhồi d=0.8m, dài L = 40m
69. Bảng 5.9. Kết quả tính sức chịu tải thiết kế cho một số loại cọc trong khu vực
nghiên cứu
70. Bảng 5.10. Các đặc trưng của từng lớp đất.
71. Bảng 5.11. Biến dạng và độ lún của nền sau khi thi công như sau:
72. Bảng 5.12. Ứng suất trong nền đất
CÁC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ
Chương 1
1.
Hình 1.1. Bản đồ tuyến Đại lộ Đơng Tây
2.
Hình 1.2. Mặt cắt địa chất một số vị trí.
3.
Hình 1.3. Hình trụ hố khoan vị trí Ngã ba Cát Lái trong khu vực nghiên cứu
4.
Hình 1.4 Các thí nghiệm hiện trường nghiên cứu trong luận văn.
Chương 2
5.
Hình 2.1. Ống mẫu D= 76cm, dài L= 1m
6.
Hình 2.2.Cách lấy mẫu bằng Piston
7.
Hình 2.3. Các bước tiến hành thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn [34 ]
8.
Hình 2.4. Đầu xuyên SPT và mẫu đất được lấy ra.
9.
Hình 2.5. Thí nghiệm xun tĩnh hiện trường [34 ]
10.
Hình 2.6. Các bước tiến hành thí nghiệm cắt cánh hiện trường [34]
11.
Hình 2.7. Chọn hàm tương quan trong Excel
Chương 3
12. Hình 3.1. Máy cắt trực tiếp
13. Hình 3.2. Máy nén cố kết
14. Hình 3.3. Máy nén ba trục
15. Hình 3.4. Sơ đồ tuyến lấy mẫu và hình ảnh thực tế tại vị trí lấy mẫu Ngã ba Cát
Lái
16. Hình 3.5. Lấy mẫu và bảo quản mẫu tại hiện trường.
17. Hình 3.6. Tiến hành thí nghiệm nén ba trục
Chương 4
18. Hình 4.1. Khoan và thí nghiệm SPT hiện trường.
19. Hình 4.2: Mũi xuyên tĩnh
20. Hình 4.3. Xuyên tĩnh tại hiện trường
21. Hình 4.4. Mặt cắt địa chất một số hố khoan khu vực tuyến Đại lộ Đơng Tây
Chương 5
22. Hình 5.1. Khu vực tuyến đường tại An Lạc và các cọc cát được thi cơng thử
nghiệm
23. Hình 5.2. Phương án xử lý bằng cọc cát
24. Hình 5.3. Bố trí lưới tam giác đều
25. Hình 5.4. Vị trí cầu Lị Gốm và hình ảnh thi cơng hiện trường
26. Hình 5.5. Mơ hình 4 cọc khoan nhồi của mố trụ phía Đơng cầu Lị Gốm
27. Hình 5.6. Phân bố áp lực nước lỗ rỗng
28. Hình 5.7. Các điểm dẻo trong nền
29. Hình 5.8. Giá trị nội lực trong cọc biên
30. Hình 5.9. Giá trị nội lực trong cọc giữa
31. Hình 1.10. Chuyển vị đầu cọc
CÁC ĐỒ THỊ
Chương 1.
1. Đồ thị 1.1. Quan hệ giữa độ ẩm W với lực dính c và góc ma sát trong ϕ
2. Đồ thị 1.2.Quan hệ sức chống cắt SpW và độ ẩm W% dưới các cấp áp lực khác
nhau
3. Đồ thị 1.3. Quan hệ giữa sức kháng cắt Su và chỉ số dẻo IP
4. Đồ thị 1.4. Quan hệ giữa tỉ số cu/σ’vc với chỉ số dẻo IP
5. Đồ thị 1.5. Quan hệ giữa tỉ số Su/σ’vo với góc ma sát hữu hiệu ϕ’
6. Đồ thị 1.6. Tương quan giữa độ chặt tương đối và góc nội ma sát của cát
7. Đồ thị 1.7.Tương quan giữa độ chặt tương đối và góc nội ma sát của cát
8. Đồ thị 1.8.Tương quan giữa dung trọng khơ và góc nội ma sát của cát
9. Đồ thị 1.9. Tương qaun giữa góc ma sát ϕ và chỉ số dẻo IP
10. Đồ thị 1.10. Tương quan giữa chỉ tiêu cố kết n với chỉ số dẻo IP ứng với các chỉ số
nhão IL khác nhau.
11. Đồ thị 1.11. Tương quan giữa cường độ tiêu chuẩn với độ chặt tương đối
12. Đồ thị 1.12. Tương quan giữa góc ma sát ϕ’ và tỉ số qc/σ’o
13. Đồ thị 1.13. Tương quan giữa tỉ số Su/pc thí nghiệm cắt cánh với chỉ số dẻo IP
14. Đồ thị 1.14.Tương quan giữa sức kháng xuyên q c và cu cho đất sét dẻo mềm
Chương 3
15. Đồ thị 3.1. Biểu đồ thành phần hạt(ASTM D422) tiêu biểu của lớp sét hữu cơ OH
16. Đồ thị 3.2. Tỉ trọng trung bình của lớp sét yếu tại các vị trí khảo sát
17. Đồ thị 3.3. Biểu đồ xác định giới hạn nhão điển hình của lớp đất OH
18. Đồ thị 3.4. Phân loại đất nghiên cứu
19. Đồ thị 3.5. Biểu đồ thí nghiệm cắt trực tiếp.
20. Đồ thị 3.6. Tính áp lực tiền cố kết σp
21. Đồ thị 3.7.Xác định hệ số cố kết cv theo phương pháp logt
22. Đồ thị 3.8. Kết quả tính Cv theo các cấp áp lực nén nghiên cứu
23. Đồ thị 3.9. Kết quả tính hệ số thấm
24. Đồ thị 3.10. Thí nghiệm nén đơn cho các mẫu tại độ sâu z=4m, tại các vị trí
25. Đồ thị 3.11. Dữ liệu thí nghiệm nén UU
26. Đồ thị 3.12. Kết quả xác định c, ϕ cho đất sét hữu cơ, OH
27. Đồ thị 3.13. Dữ liệu thí nghiệm CU
28. Đồ thị 3.14. Kết quả thí nghiệm CU cho mẫu OH
29. Đồ thị 3.15. Hệ số biến động v của các chỉ tiêu vật lý lớp 1A
30. Đồ thị 3.16. Hệ số biến động v của các đặc trưng cơ học lớp 1A
31. Đồ thị 3.17. Hệ số biến động v của các chỉ tiêu vật lý lớp 1B
32. Đồ thị 3.18. Hệ số biến động v của các đặc trưng cơ học lớp 1B
33. Đồ thị 3.19. Tương quan c=f(e) trong khoảng độ sệt IL>1
34. Đồ thị 3.20. Tương quan ϕ = f(e) trong khoảng độ sệt IL>1
35. Đồ thị 3.21. Tương quan c=f(e) trong khoảng độ sệt 0.75
38. Đồ thị 3.24. Tương quan E = f(e) trong khoảng độ sệt 0.75
Chương 4
40. Đồ thị 4.1. Hệ số biến động v tại các vị trí trong khu vực
41. Đồ thị 4.2.. Tương quan giữa sức chống cắt Su(DST) và Su(UU).
42. Đồ thị 4.3. Tương quan giữa sức chống cắt Su(VST) và Su(UU).
43. Đồ thị 4.4. Tương quan giữa sức chống cắt Su(DST) và Su(UU)
44. Đồ thị 4.5. Tương quan giữa sức chống cắt Su(VST) và Su(UU)
45. Đồ thị 4.6. Giá trị hiệu số (qc-σvo ) theo độ sâu z
46. Đồ thị 4.7. Tương quan giữa sức chống cắt hiệu số (qc-σvo) và S u(UU) lớp 1A
47. Đồ thị 4.8. Giá trị sức chống cắt Su(UU) theo độ sâu z (m)
48. Đồ thị 4.9. Tương quan giữa hiệu số (qc-σvo) (kPa) sức chống cắt Su(UU)
49. Đồ thị 4.10. Giá trị Eoed (kPa) theo độ sâu z(m)
50. Đồ thị 4.11. Giá trị ECPT (kPa) theo độ sâu z(m
51. Đồ thị 4.12. Tương quan giữa kết quả ECPT theo thí nghiệm xuyên tĩnh và Eoed
theo thí nghiệm trong phòng.
52. Đồ thị 4.13. Tương quan giữa kết quả ECPT theo thí nghiệm xuyên tĩnh và Eoed theo
thí nghiệm trong phòng
53. Đồ thị 4.14. Giá trị chỉ số nhão I L theo độ sâu z (m)
54. Đồ thị 4.15. Giá trị sức kháng mũi qc (kPa) theo độ sâu z (m)
55. Đồ thị 4.16. Tương quan giữa chỉ số nhão I L và sức kháng mũi qc cho lớp 1A
56. Đồ thị 4.17. Tương quan giữa chỉ số nhão I L và sức kháng mũi qc cho lớp 1B
57. Đồ thị 4.18. Tương quan giữa chỉ số SPT (N) và cường độ đất nền R đất sét mềm
58.
Đồ thị 4.19. Tương quan giữa chỉ số SPT (N) và cường độ đất nền R đất cát chặt
vừa
Chương 5
59. Đồ thị 5.1. Sức chịu tải cọc theo cho một số kích thước cọc
60. Đồ thị 5.2. Sức chịu tải cọc theo độ sâu của một số loại kích thước cọc
