Nghiên cứu phương pháp cố kết chân không xử lý nền đất yếu để xây dựng công trìn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI  PHẠM QUANG ĐÔNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỂ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI  PHẠM QUANG ĐÔNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU ĐỂ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 62-58-60-01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1.TS TRỊNH MINH THỤ 2.TS NGUYỄN CHIẾN HÀ NỘI - 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học do chính tôi thực hiện. Các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận án. Tác giả luận án Phạm Quang Đông ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng đến GS.TS Trịnh Minh Thụ và GS.TS Nguyễn Chiến là hai thầy hƣớng dẫn trực tiếp đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu, khoa Công trình, phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, các thầy giáo tổ bộ môn Địa kỹ thuật - Trƣờng Đại học Thủy lợi, đặc biệt là thầy giáo TS. Hoàng Việt Hùng đã tạo những điều kiện thuận lợi, đóng góp ý kiến quý báu cho tác giả trong quá trình nghiên cứu. Tác giả tỏ lòng biết ơn đến các anh chị em ở công ty FECON và TEINCO đã tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả thu thập tài liệu, số liệu, cung cấp những thông tin cần thiết liên quan đến quá trình nghiên cứu, thực hiện luận án, giúp tác giả khảo sát, tham quan và tiếp cận công trình nơi xử lý nền bằng phƣơng pháp mà tác giả đang nghiên cứu. Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn đến các anh chị em phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật Trƣờng Đại học Thủy lợi, đã tạo những điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên trong quá trình thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm của luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến đơn vị nơi tác giả đang công tác là Trƣờng Cao Đẳng Công Nghệ - Kinh Tế và Thủy lợi Miền Trung, đã tạo những điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, động viên để tác giả yên tâm tập trung nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình. Để hoàn thành đƣợc luận án của mình tác giả nhận đƣợc sự động viên, ủng hộ, chia sẻ kịp thời từ gia đình trong những lúc khó khăn nhất, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chia sẻ những thành công có đƣợc của bản thân đến gia đình. Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên, ủng hộ, chia sẻ trong quá trình tác giả hoàn thành luận án của mình. iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU.

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

Phƣơng pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Những đóng góp mới của luận án. Bố cục của luận án .5 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU VÀ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP.

Nền đất yếu. Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân không. Tình hình ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân không xử lý nền đất yếu trên thế giới. Tình hình nghiên cứu phƣơng pháp cố kết chân không.

Tình hình nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp cố kết chân không xử lý nền đất yếu ở Việt Nam. Lý thuyết phƣơng pháp cố kết chân không. Bài toán cố kết thấm. Phƣơng trình vi phân cơ bản.

Các phƣơng pháp giải bài toán cố kết thấm. Phƣơng pháp dự báo lún. Phƣơng pháp Asaoka. Phƣơng pháp điểm uốn (Inflection point) .32 Kết luận chƣơng 1 .35 Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHƢƠNG PHÁP CỐ KẾT CHÂN KHÔNG XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ.

Mục đích nghiên cứu. Mô hình nghiên cứu. Giới thiệu mô hình. Mẫu đất thí nghiệm.

Thiết bị thí nghiệm. Quy trình thí nghiệm. Chuẩn bị máng thí nghiệm hình hộp và chế bị mẫu. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất trƣớc khi thí nghiệm.

Cắm bấc thấm. Lắp đặt thiết bị quan trắc ALNLR. Tạo lớp mặt thoát nƣớc và lắp đặt thệ thống thu nƣớc. Làm kín mô hình thí nghiệm.

Lắp đặt các đồng hồ đo lún và áp lực chân không. Kết nối và kích hoạt các đầu đo ALNLR. Kết nối hệ thống máy bơm và hoạt động mô hình. Kết quả thực nghiệm các MHVL.

Kết quả thực nghiệm của MHVL1. Kết quả thực nghiệm của MHVL2. Kết quả thực nghiệm của MHVL3. Hiệu quả kỹ thuật của cố kết chân không.

Hiệu quả của xử lý nền đất theo MHVL1. Hiệu quả của xử lý nền đất theo MHVL2. Hiệu quả của xử lý nền đất theo MHVL3 .61 Kết luận chƣơng 2 .64 Chƣơng 3: MÔ HÌNH TÍNH CHO BÀI TOÁN CỐ KẾT CHÂN KHÔNG. Mô hình số tính toán.

Mô phỏng bài toán cố kết chân không. Tính toán ứng dụng cho các MHVL. Kết quả mô hình số của MHVL1. Kết quả mô hình số của MHVL2.

Kết quả mô hình số của MHVL3. So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán các MHVL. So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán của MHVL1. So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán của MHVL2.

So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán của MHVL3. Tính toán kiểm tra cho các công trình thực tế. Công trình Pvtex Đình Vũ – Hải Phòng. Công trình nhiệt điện Duyên Hải 3 – Trà Vinh.

Công trình nhiệt điện Nhơn Trạch 2 – Đồng Nai .90 Kết luận chƣơng 3 .95 Chƣơng 4: XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ CỦA BÀI TOÁN CỐ KẾT CHÂN KHÔNG. Các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất đất yếu tính toán. Đất yếu Duyên Hải – Trà Vinh. Đất yếu Đình Vũ – Hải Phòng.

Đất yếu nhiệt điện Thái Bình. Đất yếu Nhơn Trạch – Đồng Nai. Kết quả tính toán. Độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý là 10 m.

Độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý là 15 m. Độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý là 20 m. Độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý là 25 m. Độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý là 30 m.

Xây dựng mối quan hệ giữa thời gian cố kết (t) với chỉ số dẻo (PI), độ cố kết (U) và chiều dày nền đất yếu xử lý (H). Mối quan hệ giữa thời gian cố kết với chỉ số dẻo và độ cố kết khi chiều dày nền đất yếu xử lý xác định. Mối quan hệ giữa thời gian cố kết với chỉ số dẻo và chiều dày nền đất yếu xử lý khi độ cố kết xác định .106 Kết luận chƣơng 4 .111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.112 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ .114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .115 vii MỤC LỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. Sơ đồ nguyên lý phƣơng pháp MVC [37].

Thi công phƣơng pháp MVC. Sơ đồ nguyên lý phƣơng pháp không có màng kín khí [2]. Thi công không có màng kín khí [3]. Sân bay Suvarnabhumi, Thái Lan [2].

Khu dân cƣ Steiger Eiland Ijburg, Hà Lan [2]. Nhà máy điện nguyên tử Singori, Hàn Quốc [2]. Sơ đồ trạm xử lý nƣớc Pusan, Hàn Quốc [2]. Mô hình tỉ lệ lớn để thí nghiệm cố kết có và không có áp lực chân không.

Nguyên lý gia tải nén trƣớc [13]. Bản chất của cố kết thấm [2]. Nguyên lý cố kết chân không [2]. Độ cố kết U% theo quan hệ và [47].

Phân bố độ cố kết theo hƣớng thoát nƣớc [47]. Quan hệ giữa Uv (Tv) theo Terzaghi [25]. Biểu đồ phân bố độ cố kết Uz (z/Hdr;Tv) [25]. Quan hệ giữa Ur(Tr) theo Barron [21].

Quan hệ giữa F(n) và n [21]. Đƣờng kính chuyển đổi của bấc thấm [38,48,54]. Đƣờng thẳng Asaoka [19]. Hệ số điểm uốn lý thuyết [24].

Hệ số điểm uốn thực nghiệm [24]. Sơ họa mô hình thí nghiệm. Sơ đồ bố trí thiết bị MHVL1. Sơ đồ bố trí thiết bị MHVL2.

Sơ đồ bố trí thiết bị MHVL3. Mẫu đất khu ven biển PVtex Đình Vũ - Hải Phòng. Chế bị mẫu đất nghiên cứu. Biểu đồ biến đổi sức chống cắt không thoát nƣớc (S u) của đất theo độ sâu trƣớc thí nghiệm.

Đầu đo ALNLR kiểu dây rung - Geokon. Sơ đồ cấu tạo đầu đo ALNLR kiểu dây rung. Đầu đọc số liệu - Geokon LC 2x4. Bàn đo lún, đồng hồ đo lún và bộ gá đỡ.

Bấc thấm và hệ thống ống đấu nối. Lắp đặt các thiết bị của máy bơm. Lắp đặt bấc thấm trên mô hình thí nghiệm. Lắp đặt thiết bị quan trắc ALNLR trên mô hình thí nghiệm.

Rải lớp cát vàng và lắp đặt hệ thống thu nƣớc. Làm kín trên mô hình. Lắp đặt các thiết bị quan trắc lún. Cài đặt các thông số của đầu đo ALNLR.

Kết nối hệ thống máy bơm với mô hình. Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm và thời gian của MHVL1. Đƣờng hồi quy tại vị trí cạnh bấc thấm MHVL1. Đƣờng hồi quy tại vị trí giữa 2 bấc thấm MHVL1.

Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của MHVL1. Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm và thời gian của MHVL2. Đƣờng hồi quy tại vị trí cạnh bấc thấm MHVL2. Đƣờng hồi quy tại vị trí giữa 2 bấc thấm MHVL2.

Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của MHVL2. Quan hệ giữa độ lún thực nghiệm và thời gian của MHVL3. Đƣờng hồi quy tại vị trí cách biên phân tố 0,5 m MHVL3. Đƣờng hồi quy tại vị trí cách biên phân tố 1,0 m MHVL3.

Quan hệ giữa ALNLR thực nghiệm và thời gian của MHVL3. Sơ đồ lấy mẫu và cắt cánh sau thí nghiệm. Lấy mẫu và cắt cánh sau thí nghiệm .