Nghiên cứu đặc tính cơ học đất yếu xử lý bằng gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng - Nguyễn Hồng Trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN HỒNG TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN HỒNG TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT YẾU ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 62-58-60-01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.TS NGUYỄN HỮU THÁI 2. TS NGUYỄN TIẾP TÂN HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án Nguyễn Hồng Trường i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các bạn bè đồng nghiệp, Luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu đặc tính cơ học của đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng” đã được hoàn thành. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học, Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường Đại học Thuỷ Lợi đã giúp đỡ tạo điều kiện tốt nhất cho NCS trong thời gian thực hiện Luận án. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Hữu Thái và TS Nguyễn Tiếp Tân là hai Thầy hướng dẫn trực tiếp, hai Thầy đã dành nhiều công sức, trí tuệ đóng góp cho luận án này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS Trịnh Minh Thụ, PGS.TS Hoàng Việt Hùng, GS.

Nguyễn Công Mẫn, PGS.TS Đoàn Thế Tường, PGS.TS Vương Văn Thành, PGS.TS Bùi Văn Trường, TS. Nguyễn Quang Tuấn. Xin cảm ơn các Thầy đã có những đóng góp quý báu cho tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả chân thành cảm ơn các đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận án.

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, chắc chắn luận án không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong các Thầy Cô chỉ bảo, các đồng nghiệp đóng góp ý kiến để tác giả có thể hoàn thiện, tiếp tục nghiên cứu và phát triển đề tài. ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC HÌNH VẼ. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU. xi DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ. xiv MỞ ĐẦU.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Bố cục của luận án. TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU .1 Đặc điểm chung về đất yếu của Việt Nam.1 Khái niệm về đất yếu.2 Đặc điểm địa tầng đất yếu đồng bằng Bắc Bộ .3 Đặc điểm địa tầng đất yếu đồng bằng Nam Bộ.4 Những vấn đề đặt ra khi xây dựng công trình trên nền đất yếu .2 Xử lý nền đất yếu bằng giải pháp thoát nước thẳng đứng .1 Các loại phương tiện thoát nước thẳng đứng.2 Bấc thấm và các thông số dùng trong tính toán bấc thấm.3 Lý thuyết cố kết không gian đối xứng trục.1 Lý thuyết cố kết theo Carrilo (1942).2 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng (Barron, 1948).3 Lý thuyết lực căng đứng cân bằng thích hợp (Hansbo, 1981).4 Phương pháp gia tải trước xử lý nền đất yếu .1 Đặc điểm nén lún của đất yếu .2 Đặc điểm và phạm vi áp dụng phương pháp gia tải trước .3 Nguyên lý tổng quát gia tải trước.4 Lún cố kết sơ cấp dưới tác dụng của tải trọng gia tải trước.5 Xác định tải trọng gia tải và thời gian gia tải .5 Các phương pháp giải bài toán cố kết .1 Phương pháp đồ giải.2 Phương pháp giải tích.3 Phương pháp số .6 Nghiên cứu và ứng dụng giải pháp thoát nước thẳng đứng xử lý nền đất yếu .1 Nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới .2 Nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam.3 Các nghiên cứu về đặc tính cơ học của đất.7 Các thành tựu đã đạt được trong lĩnh vực nghiên cứu .8 Những vấn đề còn tồn tại.1 Những tồn tại trong đánh giá hiệu quả xử lý nền .2 Những tồn tại trong đánh giá các đặc trưng cơ học của đất .3 Những tồn tại trong áp dụng mô hình số tính toán.9 Hướng nghiên cứu của luận án.10 Kết luận Chương 1.

NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NỀN SÉT YẾU ĐƯỢC GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG.3 Các trường hợp thí nghiệm mô hình .4 Thiết kế mô hình vật lý .1 Cấu tạo mô hình.2 Chuẩn bị nền đất trong mô hình vật lý.3 Vật liệu dùng trong MHVL (bấc thấm, vải địa kỹ thuật,.4 Bố trí thiết bị quan trắc trong mô hình vật lý .5 Xác định tải trọng gia tải cho MHVL .6 Tính toán giá trị đo ALNLR .5 Kết quả quan trắc mô hình vật lý .1 Kết quả quan trắc lún tại MHVL .2 Kết quả quan trắc ALNLR tại MHVL .6 Đánh giá hiệu quả xử lý nền đất yếu thông qua độ cố kết.1 Quá trình cố kết của đất dính bão hòa nước .2 Phương pháp xác định độ cố kết theo áp lực nước lỗ rỗng.3 Phương pháp xác định độ cố kết theo số liệu quan trắc lún .7 Đánh giá độ cố kết của nền đất mô hình vật lý.1 Độ cố kết theo phương pháp ALNLR .2 Độ cố kết theo phương pháp dự báo lún.8 Đánh giá độ cố kết dựa trên số liệu quan trắc của một số công trình thực tế .1 Dự án nhà máy nhiệt điện Long Phú 1 .2 Dự án đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai .3 Dự án đường Tân Vũ - Lạch Huyện, Hải Phòng .9 Phân tích nguyên nhân dẫn đến sai khác giữa các phương pháp đánh ĐCK .1 Đối với phương pháp dự báo lún .2 Đối với phương pháp xác định theo áp lực nước lỗ rỗng.10 Đề nghị đánh giá ĐCK tại điểm có ALNLR, độ lún lớn nhất trung bình.11 Kết luận Chương 2. NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT SÉT YẾU.2 Các đặc trưng vật lý của đất .3 Đặc trưng cho khả năng thấm của đất (hệ số thấm) .1 Hệ số thấm theo phương đứng kv .2 Hệ số thấm theo phương ngang kh .4 Đặc trưng biến dạng và các thông số độ bền của đất.1 Thí nghiệm nén ba trục (CU) .2 Kết quả thí nghiệm .5 Đặc trưng khả năng cố kết của đất (hệ số cố kết).1 Hệ số cố kết theo phương đứng Cv .2 Hệ số cố kết theo phương ngang Ch.6 Đặc trưng cố kết trước của đất (áp lực tiền cố kết p) .7 Đặc trưng tính nén lún của đất, chỉ số nén Cc .1 Xác định chỉ số nén Cc từ thí nghiệm nén cố kết.2 Các hàm dự báo chỉ số nén Cc.3 Lựa chọn hàm dự báo phù hợp cho các vùng đồng bằng của Việt Nam .8 Đặc trưng tính nén lún của đất, chỉ số nở Cs .1 Xác định chỉ số nở Cs từ thí nghiệm nén cố kết.2 Chỉ số nở Cs ước lượng theo kinh nghiệm.9 Đặc trưng sức kháng cắt không thoát nước của đất Su.1 Dạng biểu đồ Su theo chiều sâu.2 Xác định trực tiếp Su bằng thí nghiệm hiện trường và trong phòng .3 Các hàm dự tính sức chống cắt không thoát nước của đất được gia tải trước.4 Đánh giá mức độ chính xác của một số hàm dự báo Su.5 Đề xuất công thức tính sức chống cắt không thoát nước của đất được gia tải trước.6 Áp dụng tính toán kiểm nghiệm công thức đề xuất .10 Kết luận Chương 3. LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐẤT PHÙ HỢP CHO PHÂN TÍCH CỐ KẾT THOÁT NƯỚC NỀN SÉT YẾU .2 Các mô hình đất .1 Mô hình đàn hồi (Linear Elastic) .2 Mô hình đàn hồi - dẻo lý tưởng (Mô hình Mohr-Coulomb) .3 Mô hình đàn - dẻo tăng bền (Mô hình Hardening Soil).4 Mô hình đàn - dẻo biến cứng (MH Cam-Clay và Cam - Clay cải tiến) .5 Mô hình đàn - dẻo giảm bền (Mô hình Soft Soil) .3 Nghiên cứu bài toán phẳng cố kết thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm.4 Lựa chọn mô hình đất phù hợp cho phân tích cố kết thoát nước nền sét yếu .1 Các loại đất yếu được nghiên cứu.2 Đặc điểm quan hệ ứng suất - biến dạng của đất sét yếu.3 Nhận định các mô hình đất có thể phù hợp .4 Mô phỏng MHVL bằng phần mềm Plaxis với các mô hình đất .5 Kết quả phân tích cố kết và đề xuất mô hình đất phù hợp .5 Kiểm nghiệm tính toán mô hình đất Cam clay cải tiến với các công trình thực tế .1 Dự án đường Tân Vũ, Lạch Huyện - Hải Phòng .2 Dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai .6 Kết luận Chương 4 .139 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Những kết quả đã đạt được của luận án.

Những đóng góp mới của luận án. Những tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp theo.143 CÁC TÀI LIỆU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 144 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO. KẾT QUẢ QUAN TRẮC MÔ HÌNH VẬT LÝ.

Quan trắc tại các độ sâu 25, 50, 75 cm ở vị trí cách bấc thấm 15 cm. Quan trắc tại các độ sâu 25, 50, 75 cm ở vị trí cách bấc thấm 50 cm. CHỈ SỐ NÉN CC THEO CÁC HÀM DỰ BÁO. Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (MHVL).

Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Cầu Giẽ - Ninh Bình). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Hà Nội - Hải Phòng). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Oriental Landmark). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Nội Bài - Lào Cai).

Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Lạch Huyện- Hải Phòng). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Tam Hòa- Nam Định). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Cầu Kim Cương-Sài Gòn). Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (Long Phú 1, Sóc Trăng) 166 Phụ lục B10.

Chỉ số nén Cc theo các hàm dự báo và TN trực tiếp (LPG lạnh Thị Vải) .