Thạc Sĩ Nghiên cứu gia cố nền đất yếu dưới công trình kho bằng cọc vật liệu rời

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề nghiên cứu
2. Nội dung nghiên cứu
3. Phương pháp nghiên cứu
4. Phạm vi nghiên cứu
CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN CỌC VẬT LIỆU RỜI
(STONE COLUMN)
1.1 Tổng quan về cọc vật liệu rời (Stone column)
1.2 Ứng dụng cọc vật liệu rời trong gia cố nền
1.3 Công nghệ thi công cọc vật liệu rời
1.3.1 Tổng quan kỹ thuật đầm rung sâu
1.3.2 Quá trình đầm rung trong đất rời
1.3.3 Đầm thay thế trong đất rời thành phần hạt mịn cao và trong đất dính
1.3.4 Phương pháp Vibro Replacement (Wet Method)
1.3.5 Phương pháp Vibro Displacement (Dryt Method)
1.3.6 Phương pháp khoan có ống bao (Borehole Method)
1.4 Ưu khuyết điểm ứng dụng
1.4.1 Ưu điểm
1.4.2 Khuyết điểm


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC VẬT LIỆU RỜI GIA CỐ NỀN ĐẤT YẾU
2.1 Tổng quan tính toán và cơ chế làm việc cọc vật liệu rời
2.1.1 Cơ chế phá hoại cọc đơn (single stone column)
2.1.2 Cơ chế phá hoại của nhóm cọc (stone column group)
2.2 Những quan hệ cơ bản
2.2.1 Đường kính tương đương
2.2.2 Tỷ diện tích thay thế
2.2.4 Tỷ số ứng suất lên cọc và đất nền
2.3 Xác định sức chịu tải cọc vật liệu rời
2.3.1 Khả năng chịu tải cọc đơn
2.3.2 Khả năng chịu tải theo nhóm cọc
2.4 Một số công thức tính toán sức chịu tải cọc vật liệu rời
CHƯƠNG 3
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN NỀN GIA CỐ BẰNG CỌC VẬT LIỆU RỜI
3.1 Xác định độ lún theo phương pháp cân bằng
3.2 Xác định độ lún nền sau khi xử lý cọc vật liệu rời theo Priebe
3.3 Xác định độ lún bằng phương pháp Ganular Wall
3.4 Xác định độ lún bằng phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D
3.5 Sự tập trung ứng suất lên cọc vật liệu rời
3.5.1 Tính toán sự phân bố ứng suất lên cọc vật liệu rời bằng phương pháp 3D Foundation
3.5.2 Yếu tố ảnh hưởng sự phân bố ứng suất lên cọc vật liệu rời và lên đất nền
3.6 Độ lún ổn định và cố kết theo thời gian
3.7 Phương pháp xác định độ lún ổn định theo Asaoka theo quan trắc
CHƯƠNG 4
ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY VIFON II LONG AN
4.1 Tổng quan công trình nhà máy Vifon II
4.2 Tổng quan địa chất khu vực nhà máy Vifon II
4.3 Phương pháp thi công
4.4 Thông số đầu vào vật liệu làm cọc vật liệu rời
4.5 Xác định sức chịu tải cọc và độ lún sau gia cố bằng phương pháp giải tích
4.6 Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm Plaxis
4.7 Kết quả quan trắc lún và thí nghiệm thử tĩnh hiện trường
4.8 So sánh kết quả thu được từ tính toán và quan trắc hiện trường
KẾT LUẬN VÀ DỰ KIẾN KẾT QỦA ĐẠT ĐƯỢC

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề nghiên cứu
Như chúng ta đã biết, hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều những nghiên cứu về địa kỹ thuật và đã có những đóng góp to lớn vào sự phát triển của kỹ thuật nền móng. Trong đó, lĩnh vực địa kỹ thuật đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng và có những đóng góp tiến bộ. Kỹ thuật cải tạo, xử lý nền đất yếu là một trong những phạm vi đã được quan tâm và nghiên cứu trong suốt thời gian qua.
Có nhiều biện pháp cải tạo và gia cố nền đất yếu đã được áp dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới bao gồm: gia tải trước kết hợp với hệ thống thoát nước theo phương đứng (giếng cát, bấc thấm .), cọc xi măng đất (deep soil mixing), đầm chặt đất được sử dụng khá phổ biến trong nhiều năm qua và trở nên thực tiễn trong việc lựa chọn phương pháp thiết kế và hiệu quả kinh tế trong ứng dụng cải tạo nền.
Với một mục đích chung cho việc gia cố nền của tất cả các biện pháp kỹ thuật nhằm can thiệp vào môi trường bên trong các lớp đất yếu, tạo nên những biến đổi quá trình tái cấu trúc thành phần hạt đất khi khai thác sử dụng xây dựng công trình. Mặt khác, vai trò của việc gia cố cải tạo nền gồm:
- Tăng khả năng chịu tải của nền đất,
- Giảm biến dạng, tăng tốc độ cố kết nền đất, giảm lún lệch,
- Giảm độ nhạy, hóa lỏng,
- Tăng sức chống cắt của đất.
Do đó, ta thấy rằng cải tạo và xử lý đất yếu trở nên thuận lợi hơn nhờ sự đóng góp của các biện pháp cải tạo từ những thành tựu nghiên cứu. Trong nhiều phương pháp gia cố đất thì cọc vật liệu rời (Stone Column) đã và đang được ứng dụng khá phổ biến từ khi có những cơ sở lý thuyết được kiển chứng từ thực nghiệm đã được nghiên cứu trong nửa thế kỷ qua. Những ứng dụng mạnh mẽ của cọc vật liệu rời như:
- Tăng khả năng chịu tải nền,
- Nền móng chống đỡ công trình dân dụng,
- Ổn định trượt, mái dốc, ổn định nền đường công trình giao thông,
- Giảm đặc tính hóa lỏng của cát
Cọc vật liệu rời cấu tạo gồm đá, sỏi hoặc cát như là một hệ thống thoát nước theo phương đứng khi được cấm vào trong đất và trở nên khả thi hơn và ngày càng giữ vai trò chính trong giai đoạn lựa chọn phương án thiết kế và hiệu quả kinh tế trong xử lý nền móng và tăng khả năng chịu tải của đất yếu.
Với sự phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ hiện nay thì việc thi công cọc vật liệu rời ngày càng trở nên thuận lợi và rút ngắn được thời gian thi công. Trên thế giới có nhiều phương pháp thi công như: phương pháp thay thế bằng rung động (Vibro-Replacement Method) hay còn gọi là phương pháp rung ướt (Wet), phương pháp nén chặt bằng tác động rung (Vibro-Displacement), phương pháp rung khô (Dry). Tùy vào cấu tạo, thành phần hạt của từng lớp đất mà ta chọn phương pháp thi công phù hợp.
Tuy nhiên công nghệ cọc vật liệu rời còn khá mới mẽ trên thị trường Việt Nam, do đó ta cần tập trung nghiên cứu về ứng dụng của cọc vật liệu rời phù hợp cho những công trình ở Việt Nam nói chung và khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói riêng. Đây cũng chính là cơ sở hình thành nên đề tài luận văn này.
2. Nội dung nghiên cứu
- Tập trung nghiên cứu phân tích lý thuyết tính toán cọc vật liệu rời trong gia cố ổn định nền móng công trình.
- Phân tích độ ổn định, biến dạng, sự phân bố ứng suất lên khi gia cố nền bằng cọc vật liệu rời.
- Ứng dụng phần mềm phân tích ổn định, biến dạng và khả năng chịu tải của nền khi gia cố bằng cọc vật liệu rời.
- Ứng dụng tính toán công trình thực tế, công nghệ thi công cọc vật liệu rời khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long.
- Từ đó phân tích, nhận xét và kết luận về việc ứng dụng cọc vật liệu rời trong xử lý gia cố nền áp dụng cho Việt Nam nói chung và khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long nói riêng.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Dự tính độ lún ổn định nền khi gia cố bằng cọc vật liệu rời theo lý thuyết và quan trắc bằng các phương pháp tính toán của Hansbo (1981), Asaoka, tường vật liệu rời, phương pháp cân bằng
- Phân tích ổn định bằng phần mềm Plaxis 2D, 3D.
- So sánh kết quả tính toán và quan trắc hiện trường.
- Lặp biểu đồ quan hệ tương quan giữa các kết quả thu được từ tính toán, quan trắc. Từ đó để có được đánh giá và kiến nghị kết quả đạt được.
4. Phạm vi nghiên cứu
Thời gian thực hiện đề tài ngắn nên tác giả chỉ tập trung phân tích xác định độ lún, ổn định và khả năng chịu tải vùng nền khi gia cố bằng cọc vật liệu rời.
Các số liệu qua trắc công trình còn hạn chế nên kết quả nghiên cứu chỉ đại diện cho khu vực ĐBSCL.