Tom tat luan an tien si ky thuat ngo duc trung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM NGÔ ĐỨC TRUNG NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT YẾU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THEO CÁC LỘ TRÌNH ỨNG SUẤT DỠ TẢI TRONG TÍNH TOÁN HỐ ĐÀO SÂU TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9 58 02 11 TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2018 Công trình được hoàn thành tại: VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM Người hướng dẫn khoa học: 1. TRẦN THỊ THANH Phản biện 1: PGS. NGUYỄN MINH TÂM Phản biện 2: PGS.

VÕ NGỌC HÀ Phản biện 3: PGS. DƯƠNG HỒNG THẨM Luận án đã sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá Luận án Tiến sĩ cấp Viện, họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam, số 658 Đại lộ Võ Văn Kiệt, Phường 1, Quận 5, TP. Hồ Chí Minh vào hồi…… giờ……. Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1.

Tính cấp thiết của đề tài Thi công hố đào sâu ở TP. HCM thường gần với các cao ốc, công trình hạ tầng hay dịch vụ công cộng đã có sẵn. Việc giới hạn chuyển vị của tường vây và độ lún bề mặt là rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định của các công trình xung quanh. Thực tế với công trình HĐS, việc thi công hố đào có thể được coi là một bài toán dỡ tải đối với nền đất, việc dỡ tải này làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng trong nền, dẫn đến sự thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất có liên quan đến tính toán ổn định hố đào sâu.

Chính vì lý do đó, việc nghiên cứu sự thay đổi một số đặc trưng cơ lý của đất yếu TP.HCM theo các lộ trình ứng suất dỡ tải trong tính toán hố đào sâu là nhu cầu cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn. Mục tiêu - Làm sáng tỏ sự thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất yếu TP. HCM theo các lộ trình ứng suất dỡ tải mô phỏng trạng thái ứng suất – biến dạng của vùng đất xung quanh hố đào trong tính toán HĐS. - Nghiên cứu đề xuất các thông số và mô hình nền phù hợp cho tính toán chuyển vị và biến dạng có xét đến quá trình dỡ tải của đất nền trong quá trình thi công đào đất.

Nội dung nghiên cứu của luận án - Nghiên cứu mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vùng đất xung quanh hố đào. - Thực hiện thí nghiệm ba trục theo các lộ trình ứng suất dỡ tải mô phỏng trạng thái đất nền xung quanh hố đào trong quá trình thi công đào đất để xác định sự thay đổi của các thông số kháng cắt và mô đun biến dạng cung cấp các tham số đầu vào trong tính toán HĐS. - Từ các kết quả thực nghiệm thu được, xây dựng mối tương quan giữa các tham số từ thí nghiệm ba trục theo lộ trình ứng suất dỡ tải với các thí nghiệm nén ba trục thông thường. - Nghiên cứu sự phụ thuộc của mô đun biến dạng vào trạng thái ứng suất của đất yếu TP.

Thiết lập, hiệu chỉnh các tham số mô hình đã lựa chọn trên cở sở kết quả thí nghiệm. - Mô phỏng bằng FEM với mô hình nền đề xuất và bộ thông số hiệu chỉnh. Áp dụng tính toán cho công trình thực tế theo các mô hình khác nhau và so sánh với quan trắc để kiểm chứng kết quả nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của luận án là trạng thái ứng suất biến dạng của vùng đất xung quanh hố đào.

- Phạm vi nhiên cứu: • Đất loại sét phân bố phổ biến ở TP. HCM nằm ở độ sâu từ 0 đến 30m: lớp bùn sét và lớp sét yếu là hai lớp đất có ảnh hưởng lớn đến HĐS. • Các đặc trưng cơ lý như sức kháng cắt và mô đun biến dạng của đất nền có ảnh hưởng lớn đến chuyển vị và biến dạng của kết cấu chống đỡ thành hồ đào. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: Thu thập, phân tích, tổng hợp, kế thừa các tài liệu, nghiên cứu đã có, các dự án đã thi công trên địa bàn thuộc phạm vi nghiên cứu.

- Phương pháp thực nghiệm: lấy mẫu hiện trường và thực hiện các thí nghiệm trong phòng. - Phương pháp mô phỏng số: áp dụng kết quả nghiên cứu mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn với các mô hình nền và so sánh với dữ liệu quan trắc để kiểm chứng kết quả. Những điểm mới của luận án - Thực hiện các thí nghiệm nén ba trục với các lộ trình ứng suất dỡ tải mô phỏng trạng thái ứng suất biến dạng của vùng đất xung quanh hố đào trong quá trình thi công đào đất. Từ đó nghiên cứu sự thay đổi sức kháng cắt và mô đun biến dạng của đất yếu Tp.

HCM theo các lộ trình ứng suất dỡ tải. - Đề xuất các hệ số điều chỉnh tham số sức kháng cắt và mô đun biến dạng của đất nền theo lộ trình ứng suất dỡ tải trong tính toán HĐS. 2 - Đề xuất hệ số tương quan Eur/E50 và Eoed/E50 trong mô hình Hardening Soil của đất yếu Tp. HCM để tính toán HĐS.

- Đề xuất tham số mũ diễn tả sự phụ thuộc của mô đun biến dạng vào trạng thái ứng suất (tham số m) trong mô hình Hardening Soil của đất yếu Tp. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung vào phương pháp luận nghiên cứu đất xây dựng khu vực, bước đầu làm sáng tỏ quy luật về sự thay đổi các đặc trưng cơ lý của đất sét yếu phổ biến ở Tp. Hồ Chí Minh theo các lộ trình ứng suất dỡ tải trong thiết kế hố đào sâu. - Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và luận chứng để định hướng cho công tác khảo sát, thiết kế hố đào sâu trên nền đất yếu TP.

Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu của luận án cũng có thể dùng để tham khảo trong công tác thiết kế HĐS cho các khu vực có điều kiện đất nền tương tự. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU THEO HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về hố đào sâu Công trình hố đào sâu là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhau. Về phương diện cơ học, thi công hố đào có thể được coi là một bài toán dỡ tải đối với nền đất.

Việc dỡ tải này làm thay đổi trạng thái ứng suất biến dạng trong nền. Sự cân bằng ban đầu bị vi phạm, trạng thái ứng suất thay đổi làm xuất hiện nguy cơ mất ổn định, trước hết là thành hố và sau đó là đáy hố và đất xung quanh. Đào hố móng trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường xây chen phức tạp khác như ở Tp. Hồ Chí Minh rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng hoặc bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình xung quanh.

Do đó, việc nghiên cứu các đặc trưng cơ lý của đất yếu Tp. Hồ Chí Minh trong điều kiện chịu tải đặc biệt của công trình hố đào sâu để tính toán ổn định và biến dạng rất cần thiết tập trung nghiên cứu.2 Đặc điểm đất yếu khu vực Tp. HCM thuộc châu thổ sông Sài Gòn, cấu tạo địa tầng của khu vực này thuộc kỷ Đệ Tứ thời đại Tân Sinh và thời kỳ Tân Cận đại bồi đắp mà thành, tổng cộng phân thành 6 lớp đất tự nhiên. Lớp 1 và lớp 2 gồm bùn lẫn đất dày ước độ sâu 20÷30m, có hàm lượng chất hữu cơ cao, chứa lượng nước cao đạt khoảng 85- 104%, hệ số rỗng e = [1.5], thuộc loại đất yếu có tính nén lún rất cao, chỉ số lỏng IL cao, đạt 1.85, đã cho thấy rõ cấu tạo đất tự nhiên ở vào trạng thái bồi đắp từ các dòng chảy mạnh [12], [40].

Các vùng đất yếu của Tp. HCM tập trung ở: một phần quận Bình Thạnh, quận 6, quận 2, quận 8, quận 7, quận 4, huyện Bình Chánh, huyện Nhà Bè và huyện Cần Giờ.3 Các yếu tố địa kỹ thuật ảnh hưởng đến công trình hố đào sâu Đặc tính của đất; Ứng suất ngang ban đầu trong đất; Kích thước hố móng; Tính chất và quy mô của công trình lân cận; Điều kiện nước dưới đất; Ảnh hưởng do sử dụng biện pháp thi công, trình tự và thời gian thi công…, ảnh hưởng rất lớn đên ổn định và biến dạng hố đào.4 Các hiện tượng thường xảy ra ra khi thi công hố đào sâu - Mất ổn định thành hố đào - Hiện tượng lún bề mặt đất xung quanh hố đào - Hiện tượng bùng nền đáy hồ đào 1.5 Hướng tiếp cận của đề tài và sơ lược các nghiên cứu trước đây liên quan đến trạng thái ứng suất của đất nền quanh hố đào sâu Nhiều nghiên cứu [33], [62] đã phân chia khu vực bị ảnh hưởng bởi quá trình thi công đào đất thành bốn 3 phần, như Hình 1.3 Vùng ảnh hưởng của HĐS và các lộ trình ứng suất Vùng I: khi đào hố móng, chuyển vị ngang của tường chắn sẽ xảy ra và ứng suất ngang giảm dần trong khi ứng suất thẳng đứng không thay đổi. Lộ trình ứng suất như đoạn AC. Vùng II: trong quá trình đào đất, ứng suất thẳng đứng giảm dần và ứng suất ngang tăng do dịch chuyển của tường, cường độ của đất giảm.

Lộ trình ứng suất vùng này thể hiện bằng đoạn AMF. Vùng III: Trong quá trình đào đất lên, ứng suất thẳng đứng giảm liên tục, ứng suất ngang thay đổi một chút, và lộ trình ứng suất được thể hiện bằng đoạn AS. Vùng IV: Ứng suất thẳng đứng về cơ bản là không đổi, có sự thay đổi nhỏ trong ứng suất ngang, trục chính của ứng suất bị lệch do cắt trượt và lộ trình ứng suất vẫn ở gần đoạn AC. Sự thay đổi lộ trình suất của đất trong thực tế là rất phức tạp.