Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp xi măng đất gia cố mặt nền đến sức chịu tải ngang của cọc - Trần Minh Thái (2020)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM TRẦN MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP XI MĂNG ĐẤT GIA CỐ MẶT NỀN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC ĐỨNG, ỨNG DỤNG CHO ĐẬP TRỤ ĐỠ VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2020 BM24- QT851-04/VAWR BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM TRẦN MINH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP XI MĂNG ĐẤT GIA CỐ MẶT NỀN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI NGANG CỦA CỌC ĐỨNG, ỨNG DỤNG CHO ĐẬP TRỤ ĐỠ VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MÃ SỐ: 9580202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS Nguyễn Vũ Việt 2. TS Trần Đình Hoà HÀ NỘI – NĂM 2020 BM24- QT851-04/VAWR i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả Trần Minh Thái   ii LỜI CẢM ƠN Với tất cả tình cảm của mình, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Vũ Việt, GS.TS Trần Đình Hoà đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình nghiên cứu. Tác giả xin trân trọng cảm ơn Cở sở đào tạo Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Trung và Tây Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho NCS học tập và hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã chia sẻ, động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận án này.

iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1   1. Tính cấp thiết của đề tài 1   2. Mục đích nghiên cứu 2   3. Phương pháp nghiên cứu 2   4.

Đối tượng nghiên cứu 2   5. Phạm vi nghiên cứu 2   6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 3   7. Những đóng góp mới của luận án 3   8.

Bố cục của luận án 3   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRỤ ĐỠ VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIA TĂNG SỨC CHỊU TẢI NGANG CHO MÓNG CỌC TRONG VÙNG ĐẤT YẾU 4   1.1 Tổng quan về Đập trụ đỡ 4   1.1 Giới thiệu công nghệ Đập trụ đỡ 4   1.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng các loại Đập trụ đỡ trên thế giới 5   1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Đập trụ đỡ trong nước 8   1.4 Những vấn đề cần phải được tiếp tục nghiên cứu khi áp dụng Đập trụ đỡ ở ĐBSCL và ở Việt nam 9   1.2 Đánh giá chung địa chất vùng Đồng bằng sông Cửu long đến khả năng làm việc của móng cọc thường xuyên chịu tải trọng ngang 10   1. Phân bố đất yếu ở ĐBSCL 10   1. Tính chất cơ lý của các lớp sét yếu và đất bùn 11   1. Đặc trưng của lớp đất yếu trên bề mặt tầng cọc chịu tải trọng ngang 13   1.

Địa chất nền các công trình Đập trụ đỡ đã xây dựng tại ĐBSCL 15   1. Những điểm lưu ý khi xây dựng Đập trụ đỡ trên nền đất yếu vùng ĐBSCL 16   1. Các giải pháp gia tăng sức chịu tải trọng ngang cho móng cọc Đập trụ đỡ 16   iv 1.1 Giải pháp cọc xiên 18   1. Giải pháp gia cố lớp nền bề mặt 19   1.

Lựa chọn giải pháp nghiên cứu của luận án 25   1.4 Các nghiên cứu về gia cố xi măng đất cho nền đất yếu 25   1.1 Tình hình ứng dụng xi măng đất gia cố nền đất yếu trên thế giới và Việt Nam.2 Các nghiên cứu về cọc xi măng đất ứng dụng gia cố nền đất yếu tại ĐBSCL 27   1.3 Ứng dụng cọc xi măng đất trong gia cố móng cọc tại Nhật Bản 28   1.5 Kết luận chương 1 32   CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA GIẢI PHÁP GIA CỐ NỀN LỚP MẶT 33   2.1 Các yếu tố ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt đến nền móng cọc Đập trụ đỡ 33   2. Sức chịu tải ngang của cọc đơn 33   2. Sức chịu tải đứng và hiện tượng ma sát âm trong cọc 34   2. Áp lực dưới lớp gia cố và độ lún của móng cọc khi có gia cố 34   2.2 Phương pháp tính toán cọc đơn chịu tải trọng ngang 36   2.1 Các phương pháp tính toán cọc đơn đang áp dụng hiện nay 36   2.2 Phân tích và lựa chọn phương pháp tính toán cọc đơn trong phạm vi nghiên cứu 38   2.3 Nội dung phương pháp đường cong quan hệ p~y 40   2.3 Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt theo chiều sâu tới sức chịu tải ngang của cọc đơn và của công trình 42   2.

Cơ sở lý thuyết xác định chiều sâu ảnh hưởng hah lớp bề mặt 42   2.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều sâu lớp gia cố bề mặt đến sức chịu tải ngang của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán 43   2.4 Nghiên cứu phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố bề mặt theo mặt bằng (diện tích gia cố) tới sức chịu tải ngang của cọc đơn và của công trình 53   v 2. Cơ sở lý thuyết xác định kích thước lớp gia cố trên mặt bằng 53   2.2 Nghiên cứu sự ảnh hưởng của diện tích lớp gia cố bề mặt đến sức chịu tải ngang của móng cọc ĐTĐ bằng mô hình toán 55   2.5 Kết luận chương 2 65   CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP GIA CỐ BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ 67   3.1 Giới thiệu chung về nghiên cứu thực nghiệm 67   3.2 Mục tiêu, nội dung và các yêu cầu trong thí nghiệm 67   3. Mục tiêu thí nghiệm 68   3. Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm 68   3.

Phạm vi nghiên cứu thí nghiệm 68   3. Đối tượng nghiên cứu thí nghiệm 68   3. Nội dung nghiên cứu.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm và các thiết bị thí nghiệm 69   3. Xây dựng mô hình thí nghiệm 69   3.

Các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 70   3.4 Các trường hợp và trình tự thí nghiệm 75   3. Các trường hợp thí nghiệm 75   3. Lắp đặt thiết bị và trình tự thí nghiệm 77   3. Kết quả thí nghiệm 78   3.1 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc vuông 78   3.2 Kết quả thí nghiệm đối với các loại cọc tròn 80   3.3 Nhận xét kết quả thí nghiệm 82   3.6 Kiểm tra sức chịu tải ngang của cọc với thông số nền thực tế 83   3.2 Kết quả tính toán SCTN ứng với chuyển vị 25mm 83   3.7 So sánh kết quả thí nghiệm hiện trường với tính toán 85   3.1 So sánh về sức chịu tải ngang của cọc 85   3.2 So sánh về phạm vi ảnh hưởng của lớp gia cố trên mặt bằng 86   3.

Xác định hệ số tỷ lệ của hệ số nền k 87   vi 3.9 Xác định sức chịu tải ngang của cọc trong trường hợp nền gia cố 90   3.10 Kết luận chương 3 91   CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐẬP TRỤ ĐỠ TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ LỚP GIA CỐ BỀ MẶT 93   4. Lựa chọn phương pháp tính sức chịu tải ngang của cọc đơn 93   4. Các yếu tố liên quan đến tính toán móng trụ sau khi gia cố nền 93   4. Hệ số nền và sức chịu tải ngang của cọc đơn.

Hiệu ứng nhóm cọc 94   4. Lựa chọn hệ số nhóm cọc 97   4.3 Quy trình thiết kế móng cọc Đập trụ đỡ trong trường hợp nền gia cố 100   4.4 Áp dụng kết quả nghiên cứu vào tính toán cho công trình thực tế 103   4.1 Giới thiệu về công trình cống Bầu Điền 103   4. Điều kiện địa chất công trình 104   4. Tải trọng và tổ hợp tải trọng 106   4.4 Kết quả tính toán móng cọc trường hợp nền tự nhiên 107   4.5 Tính toán móng cọc trường hợp nền sau khi gia cố bề mặt 113   4.6 Đánh giá hiệu qủa kinh tế và kỹ thuật trong hai trường hợp 115   4.5 Kết luận chương 4 116   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117   Kết luận 117   Những phát hiện mới, kết quả mới của luận án bao gồm 118   Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo 118   DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 120   TÀI LIỆU THAM KHẢO 121   PHỤ LỤC 126   vii DANH MỤC CÁC ĐỊNH NGHĨA, CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 1.

Một số định nghĩa Sức chịu tải : Là khả năng chịu lực lớn nhất của cọc hoặc móng cọc dưới tác dụng của tải trọng trong phạm vi chuyển vị cho phép Sức chịu tải ngang : Là khả năng chịu tải lớn nhất của cọc hoặc móng cọc dưới tác dụng của tải trọng theo phương nằm ngang trong phạm vi chuyển vị ngang cho phép Gia cố : Là việc sử dụng các giải pháp về mặt vật liệu và kết cấu nhằm nâng cao sức chịu lực ngang của cọc và móng cọc theo một yêu cầu được đặt ra Mức độ gia cố : Là mức độ yêu cầu của việc gia cố. Bề mặt móng cọc : Là phần đất trong móng cọc phía đầu cọc Ứng xử của kết : Là tập hợp các phản ứng của nền và cọc dưới tác dụng cấu của tải trọng hoặc tác động. Nó thường được thể hiện thông qua sự phân bố ứng suất - biến dạng, lực - chuyển vị,. theo các trạng thái chịu lực.

Trạng thái giới : Là trạng thái mà kết cấu có đại lượng nghiên cứu đạt tới hạn giá trị giới hạn được giả định trước. Trạng thái giới : Là trạng thái mà sức kháng của kết cấu đạt tới giá trị hạn cường độ lớn nhất Trạng thái giới : Là trạng thái mà biến dạng, chuyển vị,. của kết cấu đạt hạn sử dụng tới giá trị quy định trước Xi măng đất : Là loại cọc đất trộn với xi măng bằng công nghệ trộn sâu viii 2.