Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng xuất, biến dạng nền cọc xi măng - đất công trình cống Hói Đại tỉnh Quảng Bình

3
MỤC LỤC
67T MỞ ĐẦU 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T CHƯƠNG 1 67T . ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỐNG DƯỚI ĐÊ 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T TỈNH QUẢNG BÌNH 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T 1.1. Tổng quan về tình hình xây dựng Đê và Cống dưới Đê tỉnh Quảng Bình 67T Error! Bookma
67T 1.2. Tổng hợp các loại hư hỏng cống dưới để tỉnh Quảng Bình và đánh giá
nguyên nhân 67T .
67T 1.2.1. Tổng hợp các hư hỏng xảy ra ở các cống dưới đê 67T .
67T 1.2.2. Nguyên nhân của những sự cố đã xảy ra 67T .
67T 1.3. Tổng quan về các giải pháp xử lý nền đất yếu cho kết cấu cống dưới đê tỉnh
Quảng Bình 67T . .
67T 1.3.1. Giải pháp xử lý nền bằng cọc tre và cọc tràm 67T .
67T 1.3.2. Gia cường đất yếu bằng cọc tiết diện nhỏ 67T .
67T 1.3.3. Gia tải trước 67T .
67T 1.3.4. Giải pháp công nghệ cọc ximăng-đất để xử lý nền đất yếu của Cống
dưới Đê 67T .
67T 1.3.4.1. Giới thiệu công nghệ Cọc ximăng-đất 67T .
67T 1.3.4.2. Các công trình thực tế đã áp dụng 67T . .
67T 1.4. Kết luận 67T . .
67T CHƯƠNG 2 67T . ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÀI TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG NỀN CỌC
XIMĂNG-ĐẤT 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T 2.1. Các mô hình dùng để phân tích ứng suất, biến dạng 67T .
67T 2.1.1. Mô hình biến dạng tuyến tính 67T . .
67T 2.1.2. Mô hình lý thuyết cân bằng giới hạn 67T .
67T 2.1.3. Mô hình đàn hồi - cân bằng giới hạn 67T .
67T 2.1.4. Mô hình đàn hồi phi tuyến 67T .
67T 2.1.5. Mô hình đàn - dẻo 67T . . 4
67T 2.1.6. Một số mô hình khác 67T . .
67T 2.2. Cơ sở lý thuyết của các phương pháp tính toán 67T .
67T 2.2.1. Phương pháp sai phân hữu hạn 67T . .
67T 2.2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 67T .
67T 2.2.2.1. Nội dung cơ bản của Phương pháp PTHH 67T .
67T 2.2.2.2. Phương trình cơ bản của phương pháp PTHH 67T .
67T 2.2.3. Phương pháp biến phân cục bộ (BPCB) 67T . .
67T 2.3. Kết luận 67T . .
67T CHƯƠNG 3 67T . ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T CÔNG NGHỆ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỌC XI
MĂNG ĐẤT 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T 3.1. Công nghệ và các phương pháp tính toán thiết kế cọc Ximăng-đất 67T Error! Bookmark no
67T 3.1.1. Công nghệ về cọc xi măng đất 67T .
67T 3.1.2. Các phương pháp tính toán thiết kế cọc ximăng-đất 67T .
67T 3.1.2.1. Phương pháp thí nghiệm 67T . .
67T 3.1.2.2. Các phương pháp tính toán cọc XMĐ 67T .
67T 3.1.3. Các phương pháp bố trí cọc xi măng đất để xử lý nền đất yếu 67T Error! Bookmark not
67T 3.1.3.1. Dạng cách đều 67T . .
67T 3.1.3.2. Dạng khung 67T . .
67T 3.2. Lựa chọn phần mềm tính toán 67T .
67T 3.2.1. Giới thiệu phần mềm Plaxis 67T .
67T 3.2.2. Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis 67T . .
67T 3.2.2.1. Lý thuyết về biến dạng 67T .
67T 3.2.2.2. Phương pháp PTHH trong phần mềm Plaxis 67T .
67T 3.2.2.3. Tích phân hàm ẩn của các mô hình đàn dẻo khác nhau 67T Error! Bookmark not de
67T 3.2.2.4. Phương pháp tính lặp toàn bộ 67T . .
67T 3.2.3. Các bước mô hình hoá trong phần mềm Plaxis 67T .
67T 3.3. Kết luận 67T . .
67T CHƯƠNG 4 67T . ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
5
67T TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CÔNG NGHỆ CỌC XIMĂNG-
ĐẤT CHO CỐNG HÓI ĐẠI TỈNH QUẢNG BÌNH 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED
67T 4.1. Giới thiệu vị trí xây dựng công trình 67T .
67T 4.2. Tính toán ứng suất, chuyển vị đáy cống trường hợp không xử lý nền 67T Error! Bookmark
67T 4.2.1. Số liệu địa chất nền cống 67T .
67T 4.2.2. Trường hợp và sơ đồ tính toán 67T .
67T 4.2.3. Cơ sở tính toán. 67T . .
67T 4.2.4. Tính toán ứng suất biến dạng nền cống trường hợp không xử lý 67T Error! Bookmark n
67T 4.2.5.Phân tích lựa chọn phương án xử lý 67T .
67T 4.3. Tính toán xử lý theo phương án chọn 67T . .
67T 4.3.1. Chỉ tiêu cơ lý của cọc XMĐ dự kiến và nền cọc tương đương. 67T Error! Bookmark no
67T 4.3.2. Thông số thân cống dùng cho tính toán 67T .
67T 4.4. Phương pháp tính toán và các bước tính toán xử lý nền đất yếu 67T Error! Bookmark not d
67T 4.4.1.Phương pháp tính toán 67T . .
67T 4.4.2. Các bước tính toán 67T .
67T 4.5. Tính toán và so sánh lựa chọn phương án tối ưu 67T .
67T 4.5.1. Phương án độ sâu khoan phụt cọc xi măng-đất 7m 67T .
67T 4.5.2. Phương án độ sâu thi công cọc 8.5m 67T .
67T 4.5.3. Phương án độ sâu thi công cọc 10m 67T . .
67T 4.5.4. Nhận xét 67T .
67T 4.6. Phân tích và đánh giá kết quả phương án chọn 67T .
67T 4.6.1. Mô hình nền cọc tương đương 67T .
67T 4.6.2. Mô hình nền cọc XMĐ riêng rẽ 67T .
67T 4.6.3. Nhận xét 67T .
67T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T TÀI LIỆU THAM KHẢO 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
67T PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 67T ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.


6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
67TU Hình 1.1 Bản đồ phân vùng Đê và Cống dưới đê tại Quảng Bình U67T Error! Bookmark
not defined.
67TU Hình 1.2 Cống Cửa Hác tại Km3+752.3 Đê Hữu Gianh tại xã Quảng Lộc U67T Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 1.3 Cống Trúc Ly tại Km3+450 Đê Hữu Nhật Lệ huyện Quảng Ninh U67T Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 1.4 Cống Lùng Tréo xã Cam Thuỷ, huyện Lệ Thuỷ U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 1.5 Cống Hói Đại xã An Thủy, huyện Lệ Thủy U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 1.6 Thi công cọc xi măng-đất kiểu trộn cơ khí U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 1.7 Thi công cọc xi măng-đất theo kiểu trộn tia U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 1.8 Hiện trạng cống trước khi sửa chữa U67T .
67TU Hình 1.9 Mực nước thượng lưu cống sau khi sửa chữa U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 1.10 Thi công KPALC cống D10 U67T .
67TU Hình 2.1 Quan hệ ứng suất - biến dạng trong mô hình biến dạng tuyến tính U67T Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 2.2 Quan hệ ứng suất biến dạng trong mô hình lý thuyết cân bằng giới hạn U67T
.
67TU Hình 2.3 Quan hệ ứng suất - biến dạng trong mô hình đàn hồi - cân bằng giới hạn U67T
.
7
67TU Hình 2.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng trong mô hình đàn hồi phi tuyến U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 2.5 Quan hệ ứng suất - biến dạng trong mô hình đàn dẻo lý tưởng U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 2.6 Quan hệ ứng suất - biến dạng trong mô hình đàn dẻo tăng bền U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 2.7 Sơ đồ tính toán theo Phương pháp PTHH U67T .
67TU Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ Jet-grouting U67T .
67TU Hình 3.2 Công nghệ đơn pha U67T .
67TU Hình 3.3 Công nghệ hai pha U67T .
67TU Hình 3.4 Công nghệ ba pha U67T . .
67TU Hình 3.5 Mô tả quá trình thi công tạo tường xi măng U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 3.6 Phạm vi ứng dụng hiệu quả của các loại công nghệ khoan phụt U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 3.7 Các hình thức bố trí cọc XMĐ với mục đích gia cố nền U67T Error! Bookmark
not defined.
67TU Hình 3.8 Bố trí gia cố kiểu khung U67T . .
67TU Hình 4.1 Cống Hói Đại U67T . .
67TU Hình 4.2 Bản vẽ cắt ngang Cống Hói Đại U67T . .
67TU Hình 4.3 Cắt dọc cống Hói Đại U67T . .
67TU Hình 4.4 Sơ đồ tính toán trường hợp không xử lý U67T .
67TU Hình 4.5 Chuyển vị tổng thể trường hợp không xử lý U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 4.6 Chuyển vị theo phương y U67T . .
8
67TU Hình 4.7 Biểu đồ chuyển vị phương thẳng đứng nền cống theo thời gian U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 4.8 Sơ đồ tính toán với độ sâu khoan phụt 7m U67T . .
67TU Hình 4.9 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian U67T .
67TU Hình 4.10 Sơ đồ tính toán với độ sâu khoan phụt 8,5m U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 4.11 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian U67T .
67TU Hình 4.12 Sơ đồ tính toán với độ sâu khoan phụt 10m U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 4.13 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian U67T .
67TU Hình 4.14 Biểu đồ quan hệ ứng suất hiệu quả σ’yy các điểm theo thời gian U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 4.15 Mô hình cọc XMĐ và nền làm việc riêng rẽ U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Hình 4.16 Biểu đồ quan hệ chuyển vị các điểm đặc biệt theo thời gian U67T . Error!
Bookmark not defined.
67TU Hình 4.17 Biểu đồ quan hệ ứng suất các điểm đặc biệt theo thời gian U67T . Error!
Bookmark not defined.


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
67TU Bảng 4.1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp địa chất U67T . .
67TU Bảng 4.2 Kết quả chuyển vị phương y nền cống theo thời gian U67T Error! Bookmark
not defined.
67TU Bảng 4.3 Thông số tính toán của BTCT cống U67T . .
9
67TU Bảng 4.4 Kết quả chuyển vị theo phương y U67T .
67TU Bảng 4.5 Kết quả chuyển vị theo phương y U67T .
67TU Bảng 4.6 Kết quả chuyển vị theo phương y U67T .
67TU Bảng 4.7 Tổng hợp kết quả ứng suất hiệu quả theo thời gian U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Bảng 4.8 Tổng hợp kết quả chuyển vị theo thời gian U67T Error! Bookmark not
defined.
67TU Bảng 4.9 Tổng hợp kết quả ứng suất theo thời gian U67T . .






1
MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết của đề tài
Cống dưới đê là một loại công trình trên đê, sự ổn định và an toàn của cống
gắn liền với sự an toàn của đê. Trong lịch sử đã xảy ra nhiều sự cố cống dưới đê dẫn
đến vỡ đê, đe dọa an toàn về tính mạng và tài sản của nhân dân.
Trong các hư hỏng như lún, nứt, chuyển vị mất ổn định của tường cống, thân
cống, thấm qua nền cống đều có liên quan đến địa chất nền đê. Do cấu tạo địa chất
nền đê khá phức tạp nên nhiều cống dưới đê vốn đã xây dựng đã lâu nay bị xuống
cấp hư hỏng. Các giải pháp trước đây hay được các kỹ sư thiết kế áp dụng bao gồm:
thay thế đất, đắp theo thời gian chờ cố kết, đắp phản áp, cố kết nền bằng bấc thấm,
cọc cát, cọc đá, hút chân không . Tuy nhiên, các giải pháp trên tồn tại những nhược
điểm sau: không tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ, quá trình thi công phụ thuộc
rất nhiều vào thời tiết, thời gian xây dựng kéo dài, giá thành xây dựng cao, không
đảm bảo yêu cầu đặt ra cả về ổn định và tiến độ .
Ngày nay, công nghệ trộn sâu (Deep Mixing) đã được ứng dụng ở nhiều nước
trên Thế giới trong việc xử lý nền đất yếu. Công nghệ trộn sâu tạo ra cột xi măng-
đất đáp ứng được yêu cầu về ổn định, với chiều sâu xử lý nền lớn và hiệu quả, rút
ngắn thời gian thi công, không sinh ra chất thải, mặt bằng thi công hẹp và quá trình
thi công không phụ thuộc vào thời tiết. Với những tính năng ưu việt trên, việc áp
dụng công nghệ trộn sâu vào điều kiện Việt Nam bước đầu đạt được những kết quả
rất khả quan cho việc xử lý nền các công trình dân dụng, giao thông, thủy lợi Tuy
nhiên công nghệ này chưa được áp dụng rộng rãi trong việc xử lý nền đê biển, đê
sông và đặc biệt là vùng đất ở Quảng Bình. Giải pháp công nghệ cọc xi măng - đất
vào xây dựng đê biển, đê sông sẽ tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ, tăng cường
sự ổn định cho công trình, đáp ứng được yêu cầu đặt ra.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu phương pháp tính toán ứng suất, biến dạng phẳng của đất nền

2
dưới đáy cống gia cố bằng cọc xi măng-đất thi công bằng công nghệ Jet-grouting.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ứng suất, biến dạng nền cọc xi măng-đất công trình Cống Hói Đại
tỉnh Quảng Bình.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu ứng suất, biến dạng giới hạn nền cọc xi măng-đất Cống Hói Đại;
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
a. Tiếp cận trên cơ sở đánh giá nhu cầu
Hiện nay nhu cầu xây dựng mới và nâng cấp các tuyến đê ở nước ta nói
chung và Quảng Bình nói riêng là rất lớn. Các công nghệ xử lý nền hiện có chỉ đáp
ứng được một phần. Vì thế việc nghiên cứu giải pháp mới: cọc xi măng-đất để xử lý
nền đất yếu cho đê và kết cấu Cống dưới đê là rất cần thiết.
b. Tiếp cận trên cơ sở đảm bảo các tiêu chuẩn hiện hành
- Các tiêu chuẩn về thiết kế đê, pháp lệnh đê điều, tiêu chuẩn xây dựng Việt
Nam
- Các tiêu chuẩn về ứng suất, biến dạng, vật liệu xây dựng.
c. Tiếp cận với thực tiễn công trình
Mỗi nền đê sẽ có các điều kiện địa chất khác nhau, vì thế sẽ có giải pháp xử
lý khác. Căn cứ vào điều kiện cụ thể tại vị trí công trình mà có biện pháp xử lý nền
thích hợp.
d. Tiếp cận trên cơ sở Hợp tác Quốc tế:
Công nghệ thông tin ngày càng phát triển cho phép tiếp cận nhanh với các
tiến bộ kỹ thuật của thế giới.



3
4.2. Phương pháp nghiên cứu:
a. Phương pháp thu thập thông tin
- Điều tra, thống kế và tổng hợp tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước có
liên quan đến đề tài;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của công nghệ.
b. Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia:
Song song với việc thu thập và tổng hợp thông tin, lấy ý kiến các chuyên gia
để bổ sung cho quá trình nghiên cứu.
c. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình tính toán:
- Lựa chọn phần mềm tính toán;
- Chọn công trình cụ thể để thiết lập mô hình.
5. Kết quả đạt được
- Đề xuất được phương pháp và mô hình tính toán ứng suất, biến dạng của nền
gia cố bằng cọc xi măng-đất;
- Thiết lập quan hệ làm việc giữa nền-cọc-công trình với tải trọng tác dụng
theo thời gian có liên quan tới sự ổn định công trình, phục vụ tới công tác tư vấn
thiết kế và quản lý vận hành;
- Ví dụ điển hình xử lý nền cống Hói Đại – tỉnh Quảng Bình.