Thạc Sĩ Nghiên cứu tính toán các cơ chế phá hoại tường chắn loại cọc xi măng - đất gia cố hố đào sâu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** VIỆN CƠ HỌC VÀ TIN HỌC ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Cơ học vật thể rắn
LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC
Năm – 2011

MUC LỤC ( Luận văn dài 168 trang chỉ 1 file duy nhất)


MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO . 4
1.1 Sơ lược các giải pháp gia cố hố đào hiện nay thường dùng . 4
1.2 Giới thiệu về cọc ximăng – đất bảo vệ thành hố đào, những sự cố xảy ra trong tính toán và thực tế . 8
1.2.1 Khái niệm và sơ lược lịch sử hình thành cọc ximăng–đất 8
1.2.2 Phạm vi ứng dụng của cọc ximăng – đất 17
1.2.3 Cơ sở lý thuyết cho cọc ximăng - đất 19
1.2.3.1 Chất gia cố . 19
1.2.3.2 Các phản ứng hóa học 20
1.2.3.3 Quá trình nén chặt cơ học 25
1.2.3.4 Quá trình cố kết thấm . 26
1.2.3.5 Quá trình gia tăng cường độ của cọc gia cố và sức kháng cắt của đất nền.
1.3 Ưu, nhược điểm và các giải pháp an toàn khi sử dụng cọc xi măng - đất bảo vệ thành hố đào
1.3.1 Ưu, nhược điểm khi sử dụng cọc ximăng - đất . 29
1.3.2 Đề xuất phương án an toàn khi sử dụng cọc xi măng đất bảo vệ thành hố đào



CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT . 31


2.1 Nội dung và phương pháp tính toán . 31
2.2 Mô hình tính toán tường cọc ximăng – đất không hệ giằng chống (hố đào nông) 32
2.3 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất có hệ giằng chống (hố đào sâu) 36
2.3.1 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất loại neo đơn hoặc chống đơn 36
2.3.2 Mô hình tính toán tường cọc ximăng - đất loại chống nhiều tầng (dùng cho
hố đào sâu - giả định đất đồng nhất) 38


CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU


3.1 Sơ lược về công nghệ thi công cọc ximăng - đất để gia cố hố đào. . 42
3.2 Các bước thiết kế dãy cọc ximăng - đất để gia cố thành hố đào 46
3.2.1 Quy trình thiết kế chung 47
3.2.2 Thiết kế hố đào 50
3.3 Các yếu tố phá hoại tường gia cố hố đào cọc ximăng - đất. 50
3.3.1 Tường bị phá hoại do chuyển vị ngang của khối đất xung quanh cọc trong quá trình thi công
3.3.2 Phá hoại do lớp đất dưới chân tường 57
3.3.3 Phá hoại do moment uốn và lực cắt lớn nhất 60
3.3.4 Phá hoại do trượt đáy chân tường . 61
3.3.5 Phá hoại do hiện tượng trồi đất, trồi nước ở dưới đáy chân tường . 66
3.3.6 Phá hoại do dòng thấm khi hạ mực nước ngầm để thi công . 69


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D


4.1 Giới thiệu chung về plaxis 2D . 73
4.2 Bài toán ví dụ cụ thể . 79
4.2.1 Các yếu tố nghiên cứu . 83
Yếu tố 1: Khảo sát khả năng chịu lực của tường chắn đất theo hai hướng: có neo và không neo bằng phương pháp cổ điển, phần mềm Sap. 2000 và plaxis 2D . 83
Yếu tố 2: Khảo sát sự biến thiên ứng suất của đất nền, chuyển vị theo phương ngang Ux và moment uốn M của tường cọc ximăng - đất không neo khi thay đổi tải trọng ngoài 92
Yếu tố 3: Khảo sát sự biến thiên ứng suất của đất nền, chuyển vị theo phương ngang Ux và moment uốn M của tường cọc ximăng - đất không neo khi thay đổi độ sâu hố đào H(m). 108
Yếu tố 4: Khảo sát sự biến thiên của chuyển vị ngang Ux và moment uốn M của tường cọc ximăng - đất không neo khi thay đổi điều kiện địa chất theo các khu vực (thay đổi lực dính c và góc ma sát ϕ ) bằng Plaxis 2D. . 113
Yếu tố 5: Khảo sát sự biến thiên chuyển vị ngang Ux và moment M của tường cọc ximăng - đất không neo khi thay đổi cao độ mực nước ngầm cho hố đào H=5.0m, tải trọng ngoài q=5kN/m2. 118
Yếu tố 6: Khảo sát sự biến thiên chuyển vị ngang Ux và moment M của tường cọc xi măng - đất không neo khi thay đổi đường kính cọc từ d=0.4m đến d=1.2m . 121
Yếu tố 7 : Khảo sát sự biến thiên chuyển vị ngang Ux và moment M của tường cọc xi măng - đất không neo khi thay đổi hàm lượng ximăng trong đất. 125
Yếu tố 8: Kiểm tra ổn định trượt sâu. 127


CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 150


DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO VÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO
Bảng 1.0 Tóm tắt các công trình sử dụng cọc ximăng - đất tại Việt Nam 19
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU
Bảng 3.0 Các thông số dữ liệu cho quá trình khoan phụt vữa điển hình . 44
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D
Bảng 4.1 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 1 có chiều dày 16.7 (m). . 79
Bảng 4.2 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 2 dày 16 (m) 79
Bảng 4.3 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 3 dày 16 (m) 80
Bảng 4.4 Đặc trưng vật liệu của tường chắn cọc ximăng - đất (kết quả thí nghiệm) hàm lượng ximăng 220 kg/m3 .
Bảng 4.5 Kết quả tính toán giá trị moment cho hệ tường không neo theo lý thuyết . . 83
Bảng 4.6 Kết quả tính toán giá trị moment cho hệ tường có neo tính theo lý thuyết. . 83
Bảng 4.7 Giá trị hệ số nền theo độ sâu của hệ tường có neo tính theo lý thuyết Bowles. .
Bảng 4.8 Giá trị moment theo của hệ tường không neo và có neo tính theo phần mềm Sap 2000. .
Bảng 4. 9 Kết quả tính toán ứng suất σ (kN/m2 ) xx cho bài toán khi tải trọng thay đổi từ q = 0 kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = -2.0 m, D = 9.0 m. 95
Bảng 4.10 Kết quả tính toán ứng suất σ (kN/m2 ) yy cho bài toán khi tải trọng thay đổi từ q = 0 kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = -2.0 m, D = 9.0 m. . 98
Bảng 4.11 Kết quả tính toán ứng suất σ (kN/m2 ) xy cho bài toán khi tải trọng thay đổi từ q = 0 kN/m2 đến q = 30 kN/m2, chiều sâu hố đào H = 2.0 m, D = 9.0 m. 101
Bảng 4.12 Kết quả tính toán chuyển vị ngang Ux cho bài toán khi thay đổi tải trọng ngoài, độ sâu hố đào H = -2.5 m, D = 9.0 m.
Bảng 4.13 Kết quả tính toán ứng suất theo phương xx cho bài toán khi tải trọng q = 0 kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m. 107
Bảng 4.14 Kết quả tính toán ứng suất theo phương yy cho bài toán khi tải trọng q = 0 kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m. 108
Bảng 4.15 Kết quả tính toán ứng suất theo phương xy cho bài toán khi tải trọng q = 0 kN/m2 chiều sâu hố đào thay đổi H = -2.0 m đến -5.0 m, D = 9.0 m. 108
Bảng 4.16 Kết quả tính toán chuyển vị ngang Ux cho bài toán khi độ sâu hố đào thay đổi, tải trọng q = 5 kN/m2, D = 9.0 m.
Bảng 4.17 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ 1 (dày 13.9 m) 113
Bảng 4.18 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ 2 (dày 14.85 m). . 113
Bảng 4.19 Đặc trưng số liệu địa chất lớp đất thứ 3 (dày 20 m). 114
Bảng 4.20 Đặc trưng vật liệu của tường chắn cọc ximăng - đất (kết quả thí nghiệm) hàm lượng ximăng 220kg/m3 Bảng 4.21 Lực dính, góc ma sát trong, mođun đàn hồi đất nền thuộc Tp.HCM và Tp.Cần Thơ. . 117
Bảng 4.22 Kết quả tính toán chuyển vị ngang Ux khi thay đổi cao độ mực nước ngầm . 118
Bảng 4.23 Kết quả tính toán chuyển vị ngang Ux khi thay đổi đường kính cọc . 120
Bảng 4.24 Kết quả tính toán chuyển vị ngang Ux khi thay đổi hàm lượng ximăng. . 123
Bảng 4.25 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O1 . 126
Bảng 4.25 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O1 . 127
Bảng 4.26 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O2 . 128
Bảng 4.26 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O2 . 129
Bảng 4.27 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O3 . 130
Bảng 4.27 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O3 . 131
Bảng 4.28 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O4 . 132
Bảng 4.28 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O4 . 133
Bảng 4.29 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O5 . 134
Bảng 4.29 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt sâu tại tâm O5 . 134
Bảng 4.30 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O1 . 135
Bảng 4.30 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O1 136
Bảng 4.31 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O2 . 138
Bảng 4.31 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O2 139
Bảng 4.32 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O3 . 140
Bảng 4.32 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O3 141
Bảng 4.33 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O4 . 142
Bảng 4.33 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O4 142
Bảng 4.34 Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O5 . 143
Bảng 4.34 (tt) Kết quả tính toán hệ số ổn định trượt cắt qua thân tường tại tâm O5 144
Bảng 4.35 Bảng quả tính toán hệ số ổn định trượt Fs cho hai trương hợp: trượt sâu
dưới chân tường và trượt cắt ngang thân tường. 145


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀOVÀ SỬ DỤNG CỌC XIMĂNG - ĐẤT TRONG CÔNG TÁC BẢO VỆ THÀNHHỐ ĐÀO
Hình 1.1 Gia công hố đào bằng cừ thép hình chữ U 5
Hình 1.2 Chi tiết tường barrette tầng hầm công trình dân dụng . 6
Hình 1.3 Cọc hồi đơn . 7
Hình 1.4 Cọc nhồi tiếp xúc . 7
Hình 1.5 Cọc nhồi các tuyến 8
Hình 1.6 Cần khoan cọc đơn 11
Hình 1.7 Cần khoan 11
Hình 1.8 Thiết bị thi công cọc ximăng - đất . 12
Hình 1.9 Chi tiết cần và lưỡi khoan 12
Hình 1.10 Tường vây cọc ximăng - đất công trình 145 Phan Chu Trinh Tp.Vũng Tàu
Hình 1.11 Cọc tường vây công trình Sài Gòn Pearl Nguyễn Hữu Cảnh Tp.HCM 13
Hình 1.12 Tường vây cọc ximăng - đất có gia cố thép hình 14
Hình 1.13 Các dao trộn điển hình trong công nghệ trộn của Thụy Điển (thông tin công nghệ 1992) .
Hình 1.14 Hình ảnh bánh xe trộn theo công nghệ Geomix 16
Hình 1.15 Hình ảnh thi công tường ximăng - đất theo công nghệ Geomix . 16
Hình 1.16 Công trình tường ngăn thấm ở Phần Lan 16
Hình 1.17 Công trình thi công kè và gia cố hố đào theo công nghệ Geomix ở Thụy Sĩ


CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT


Hình 2.1 Gia cố tường cọc ximăng- đất . 31
Hình 2.2 Mô hình làm việc của tường dạng không giằng chống . 32
Hình 2.3 Mô hình làm việc của tường dạng neo hoặc chống đơn 36
Hình 2.4 Mô hình làm việc của tường giằng chống nhiều tầng . 38
Hình 2.5 Sơ đồ tính toán dầm ngang 40


CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH YẾU TỐ PHÁ HOẠI CHÍNH TƯỜNG CHẮN CỌC XIMĂNG - ĐẤT ĐỂ GIA CỐ HỐ ĐÀO SÂU


Hình 3.1 Chi tiết mũi khoan CN S. 42
Hình 3.2 Chi tiết mũi khoan CN D . 43
Hình 3.3 Lưu đồ công nghệ T . 44
Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn độ cứng của cọc ximăng - đất . 45
Hình 3.5 Sơ đồ thi công cọc ximăng - đất theo công nghệ trộn ướt 45
Hình 3.6 Cọc cát tuyến (secant piles) . 46
Hình 3.7 Ô lưới cọc (Girds or lattices) . 46
Hình 3.8 Cọc khối hình chữ nhật 46
Hình 3.9 Cọc khối cho hố đào tròn 46
Hình 3.10 Tường cọc ximăng - đất có gia cường thép hình . 46
Hình 3.11 Mô hình tường chắn cọc ximăng - đất gia cố thành hố đào 47
Hình 3.12 Các mô hình hoạt động của cần trộn cọc ximăng - đất . 51
Hình 3.13 Mô hình lực tác dụng khi thi công trộn cọc ximăng - đất . 52
Hình 3.14 Mô hình mô phỏng tính toán biến dạng dẻo theo L. M. Kachanôp . 52
Hình 3.15 Chi tiết các hàng cọc của tường chịu ảnh hưởng áp lực ngang do p σ 53
Hình 3.16 Chi tiết mô tả vùng chịu ảnh hưởng trong mô hình cọc cát tuyến hàng đơn.
Hình 3.17 Chi tiết mô tả vùng chịu ảnh hưởng trong mô hình cọc cát tuyến nhiều hàng.
Hình 3.18 Chi tiết làm việc của tường dưới tác dụng của đất nền . 58
Hình 3.19 Mô hình tính toán trường hợp phá hoại do Qmax, Mmax . 60
Hình 3.20 Kiểu trượt tịnh tiến 61
Hình 3.21 Kiểu lật đổ . 61
Hình 3.22 Kiểu trượt nghiêng . 61
Hình 3.23 Kiểu trượt xoay 61
Hình 3.24 Trượt mặt phẳng 62
Hình 3.25 Trượt cung tròn 62
Hình 3.26 Trượt không theo nguyên tắc . 62
Hình 3.27 Trượt hỗn hợp 62
Hình 3.28 Mặt trượt cắt ngang thân tường . 63
Hình 3.29 Mặt trượt qua đáy chân tường . 63
Hình 3.30 Mô hình kiểm tra ổn định tổng thể tường chắn bằng cọc trộn dưới sâu . 66
Hình 3.31 Hiện tượng đất bị trồi 67
Hình 3.32 Mô hình tính toán trồi đất 67
Hình 3.33 Tính toán trồi nước 69
Hình 3.34 Sự cố công trình tòa nhà Pacific Nguyễn Thị Minh Khai Quận 1 70
Hình 3.35 Sự cố công trình cao ốc văn phòng Sài Gòn Residences 71


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC CƠ CHẾ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D


Hình 4.1 Mô hình bài toán phần tử hữu hạn trong Plaxis. . 72
Hình 4.2 Mô hình chia lưới phần tử trong Plaxis . 73
Hình 4.3 Phần tử tam giác 6 nút. 73
Hình 4.4 Mặt cắt hố đào . 78
Hình 4.5 Bố trí cọc cho tường 78
Hình 4.6 Biểu đồ moment cho hệ tường không neo theo lý thuyết . 83
Hình 4.7 Biểu đồ moment cho hệ tường có neo theo lý thuyết 84
Hình 4.8 Biểu đồ phân phối moment cho tường không neo tính bằng Sap.2000. . 85
Hình 4.9 Biểu đồ phân phối moment cho tường có neo Tính bằng Sap.2000 . 86
Hình 4.10 Mô hình tường không neo . 86
Hình 4.11 Biểu đồ phân phối moment tường không neo . 87
Hình 4.12 Mô hình tường có neo q = 10 (kN/m2), D = 9.0(m) 87
Hình 4.13 Biểu đồ phân phối moment tường có neo 88
Hình 4.14 Moment tường không neo . 88
Hình 4.15 Moment tường có neo 88
Hình 4.16 Đặc trưng vật liệu lớp đất thứ 1 . 90
Hình 4.17 Đặc trưng vật liệu lớp đất thứ 2. 91
Hình 4.18 Đặc trưng vật liệu lớp đất thứ 3 . 91
Hình 4.19 Đặc trưng vật liệu tường 92
Hình 4.20 Cân bằng áp lực nước 92
Hình 4.21 Thiết lập giá trị K0 . 92
Hình 4.22 Tồng chuyển vị của tường . 92
Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn quan hệ ứng suất σxx và tải trọng ngoài P (kN/m2). . 95
Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn quan hệ ứng suất σyy và tải trọng ngoài P (kN/m2). . 98
Hình 4.25 Đồ thị biểu diễn quan hệ ứng suất xy σ và tải trọng ngoài P (kN/m2) . 101
Hình 4.26 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên giữa chuyển vị ngang Ux và tải trọng ngoài P, H = -2.5 (m), D = 9.0 (m).
Hình 4.27 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên giữa L/H và (M/H)*100% tải từ 0 kN/m2 đến 25 kN/m2, H = -2.5m
Hình 4.28 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên giữa L/H và (M/H)*100% tải từ 0 kN/m2 đến 25 kN/m2, H = -2.5 m, D = 9.0 (m).
Hình 4.29 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ứng suất σxx và độ sâu hố đào H(m). 107
Hình 4.30 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ứng suất σyy và độ sâu hố đào H(m). 108
Hình 4.31 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ứng suất σxy và độ sâu hố đào H(m) . 109
Hình 4.32 Biểu đồ biểu diễn biến thiên giữa chuyển vị ngang Ux và độ sâu hố đào H (m), q = 5 (kN/m2), D = 9.0 (m). Hình 4.33 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của chuyển vị ngang và moment uốn của tường khi thay đổi độ sâu hố đào từ -2.0(m) đến -5.0(m).
Hình 4.34 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của chuyển vị ngang và moment uốn của tường khi thay điều kiện đại chất (Tp. HCM và Tp.Cần Thơ), H = 3.0 m, q = 10 (kN/m2), D = 9.0 m. 116
Hình 4.35 Biểu đồ biến thiên của chuyển vị ngang Ux khi mực nước ngầm thay đổi. 118
Hình 4.36 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của chuyển vị ngang và moment uốn của tường khi thay đổi độ sâu mực nước ngầm.
Hình 4.37 Đồ thị biểu diễn sự biến thiến của chuyển vị ngang lớn nhất Umaxx khi
đường kính cọc thay đổi. . 121
Hình 4.38 Đồ thị biểu diễn chuyển vị ngang, moment uốn của tường khi thay đổi đường kính cọc. 121
Hình 4.39 Đồ thị biểu diễn biến thiên chuyển vị ngang Ux khi thay đổi hàm lượng ximăng. . 123
Hình 4.40 Đồ thị biểu diễn chuyển vị ngang Ux, moment uốn M của tường khi thay đổi hàm lượng ximăng. 124
Hình 4.41 Sơ đồ tính toán hệ số ổn định trượt cung tròn phân mảnh qua đáy chân tường. . . 125
Hình 4.42 Sơ đồ cung trượt qua chân tường khi thay đổi tâm. 135
Hình 4.43 Sơ đồ tính toán hệ số ổn định trượt cung tròn phân mảnh cắt qua thân tường. . 136
Hình 4.44 Sơ đồ cung trượt cắt qua thân tường khi thay đổi tâm. . 145



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong bối cảnh đất nước đang tiến lên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa với tốc độ nhanh, không chỉ ở các thành phố lớn, các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long ngày càng có nhiều dự án, công trình dân dụng và công nghiệp có quy mô được triển khai xây dựng. Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một quốc gia có nhiều vùng đất yếu, đặc biệt lưu vực Sông Hồng và Sông Mêkông. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp. Thực tế này đòi hỏi con người phải tìm ra và phát triển các công nghệ thích hợp để xử lý nền đất yếu.


Xử lý nền đất yếu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của đất nền, cải thiện một số tính chất cơ lý của nền đất yếu như: Giảm hệ số rỗng, giảm tính nén lún, tăng độ chặt, trị số mođun biến dạng, tăng cường độ chống cắt của đất Cho tới thời điểm hiện nay, đã có nhiều phương pháp gia cố nền đất yếu, đặc biệt là ở những vùng đất yếu Nam Bộ của nước ta, nơi có lớp đất bùn sâu vài chục mét như:
dùng đệm cát, cọc cát, trụ vật liệu rời thoát nước thẳng đứng, cọc xi măng-đất, đất - vôi, cát - xi măng, bấc thấm, bản nhựa .
Trong đó, công nghệ cọc ximăng - đất đã được ứng dụng tại Việt Nam từ năm 1981và được áp dụng hàng loạt cho các công trình nhà ở và công nghiệp ở Việt Nam mang lại hiệu quả kinh tế cao.


Song song với giải pháp sử dụng cọc ximăng - đất để gia cố nền đất yếu, thì vấn đề giải quyết bài toán sử dụng cọc ximăng - đất để gia cố thành hố đào trong quá trình thi công các hạng mục ngầm của các công trình dân dụng, giao thông, công trình thủy như: nhà ở chung cư, cao ốc văn phòng, bãi đậu xe ngầm, đường cầu chui là một vấn đề phức tạp cần phải giải quyết như thế nào để đạt kết quả an toàn, không ô nhiễm môi trường và kinh tế nhất.


Do cơ chế làm việc của loại tường chắn đất gia cố hố đào sâu nói chung tường cọc ximăng - đất nói riêng diễn biến rất phức tạp. Chính vì vậy, vấn đề “Nghiên cứu tính toán các cơ chế phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu” cần được nghiên cứu, giải quyết.


2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Tìm hiểu nguyên nhân và tính toán các cơ chế phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất gia công hố đào sâu. Sử dụng phần mềm plaxis để mô phỏng và phân vùng ứng suất biến dạng cho từng trường hợp bài toán.


3. Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên phương pháp đồ giải H.Blum và phương pháp cân bằng giới hạn Coulumb để tính nội lực của tường.
Thu thập thống kê số liệu các công trình đã có để làm cở sở dữ liệu cho các phương án tính toán.
Tính toán, phân tích dựa trên các phương pháp tính, các phần mềm chuyên dùng. Phân tích, chọn lựa phương án và tiến hành tính toán theo phương án đã lựa chọn.


4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu


Phân tích các cơ chế phá hoại tường cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu cho các vùng đất yếu thuộc hai khu vực thành phố Hồ Chí Minh và thành phố Cần Thơ trên cơ sở tìm hiểu và quan trắc các công trình đã có để tìm hiểu nguyên nhân. Thiết lập nguên lý thiết kế gia cố và đề ra quy trình kỹ thuật thi công cho công để giảm, tránh sự cố có thể xảy ra. 5. Nội dung luận án Nội dung của luận văn là đề xuất giải pháp thiết kế và nguyên lý tính toán tường vây loại cọc ximăng - đất bảo vệ hố đào sâu để tránh phá hoại. Với các nội dung chính sau:


Chương 1: Tổng quan về các giải pháp bảo vệ thành hố đào và sử dụng cọc ximăng - đất trong công tác bảo vệ thành hố đào.
Chương 2: Mô hình và phương pháp tính toán cho tường bảo vệ thành hố đào bằng cọc ximăng - đất.
Chương 3: Phân tích yếu tố phá hoại chính tường chắn cọc ximăng - đất để gia cố hố đào sâu.
Chương 4: Mô phỏng và phân tích các yếu tố phá hoại tường chắn bằng phần mềm Plaxis 2D.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.


6. Hạn chế của đề tài
Nội dung nghiên cứu các yếu tố phá hoại tường chắn loại cọc ximăng - đất trong gia cố hố đào sâu cho tải trọng tĩnh.Bài toán được thực hiện trên cơ sở lý thuyết và tính toán dựa trên các phần mềm hiện có.
Tài liệu tham khảo về nội dung của đề tài còn hạn chế.