Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện cptu

Đánh giá khả năng chịu tải cọc theo thời gian từ kết quả thí nghiệm CPTU, cung cấp thông tin chi tiết và phân tích chuyên sâu về hiệu suất cọc.

• Tác giả: Nguyễn Thành Phú
• Người hướng dẫn: Bùi Trường Sơn
• Trường học: Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Chịu Tải Cọc Theo Thời Gian Từ Kết Quả Thí Nghiệm Xuyên Tĩnh Điện CPTu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH
• 1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển của phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh
• 1.2. Các thông số của thí nghiệm xuyên cơ CPT và xuyên điện CPTu
• 1.3. Cơ sở tính toán khả năng chịu tải của cọc
• 1.4. Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh
• 1.5. Các nghiên cứu đánh giá khả năng chịu tải của cọc và sự gia tăng của chúng theo thời gian
• 1.6. Kết luận chương
• 2. ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC HẠ CỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN
• 2.1. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của việc hạ cọc
• 2.2. Ảnh hưởng của việc hạ cọc trong đất dính
• 2.3. Sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 2.3.1. Phương pháp xác định sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 2.3.2. Lời giải bài toán cô kết đối xứng trục
• 2.3.3. Các điều kiện ban đầu và phương trình cơ bản
• 2.3.4. Lời giải bài toán
• 2.3.5. Xác định sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng ban đầu
• 2.3.6. Phương pháp tính toán vùng nén chặt của đất xung quanh cọc
• 2.3.7. Cơ sở lý thuyết tính toán sự thay đổi sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 2.3.8. Khả năng chịu tải của cọc xác định trực tiếp theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu
• 2.3.9. Khả năng chịu tải của cọc xét đến sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
• 2.3.10. Xác định khả năng chịu tải của cọc từ thí nghiệm thử động biến dạng lớn
• 2.3.11. Sơ lược về phương pháp thử động biến dạng lớn PDA
• 2.3.12. Mục đích của thí nghiệm PDA
• 2.3.13. Ưu điểm của thí nghiệm PDA
• 2.3.14. Khuyết điểm của thí nghiệm PDA
• 2.3.15. Nhận xét chương
• 3. TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN
• 3.1. Trình tự tính toán khả năng chịu tải của cọc theo thời gian
• 3.2. Tính toán sức chịu tải ngắn hạn của cọc
• 3.3. Tính toán sức chịu tải lâu dài của cọc
• 3.4. Tính toán sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 3.5. Tính toán khả năng chịu tải của cọc cho công trình thực tế và so sánh kết quả tính toán với kết quả thử PDA
• 3.6. Tính toán khả năng chịu tải của cọc công trình cầu Cá Trê Lớn
• 3.7. Tính toán sức chịu tải ngắn hạn của cọc
• 3.8. Tính toán sức chịu tải lâu dài của cọc
• 3.9. Tính toán sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 3.10. So sánh kết quả tính toán khả năng chịu tải của cọc và kết quả thí nghiệm PDA
• 3.11. Tính toán khả năng chịu tải của cọc công trình Nhà Máy Điện Cà Mau
• 3.12. Tính toán sức chịu tải ngắn hạn của cọc
• 3.13. Tính toán sức chịu tải lâu dài của cọc
• 3.14. Tính toán sức chịu tải của cọc theo thời gian
• 3.15. Kết luận và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH CPTu
• PHỤ LỤC B: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN
• PHỤ LỤC C: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PDA
• LÝ LỊCH HỌC VIÊN

Tóm tắt

I. Khả năng chịu tải cọc và thí nghiệm CPTU

Khả năng chịu tải cọc là yếu tố quan trọng trong thiết kế móng công trình. Thí nghiệm CPTU (Cone Penetration Test with Pore Pressure Measurement) là phương pháp hiện đại để đánh giá đặc tính đất nền. CPTU mô phỏng gần đúng quá trình làm việc của cọc trong đất, đặc biệt là sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và thay đổi trạng thái ứng suất. Kết quả từ CPTU giúp xác định khả năng chịu tải cọc theo thời gian, đặc biệt trong đất sét, nơi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán dần.

1.1. Cơ sở lý thuyết và ứng dụng CPTU

CPTU dựa trên lý thuyết cố kết đối xứng trục, xét đến sự nén chặt của đất xung quanh cọc. Phương pháp này đo lường áp lực nước lỗ rỗng, giúp đánh giá sự thay đổi khả năng chịu tải cọc theo thời gian. CPTU cung cấp dữ liệu chính xác về sức kháng xuyên và ma sát thành, hỗ trợ tính toán khả năng chịu tải ngắn hạn và dài hạn của cọc.

1.2. Ưu điểm của CPTU trong đánh giá cọc

CPTU loại bỏ sai số do ma sát giữa cần xuyên và đất, cung cấp kết quả đáng tin cậy. Thiết bị CPTU ghi nhận sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng, giúp đánh giá khả năng chịu tải cọc theo thời gian. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong đất sét, nơi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải.

II. Phân tích khả năng chịu tải cọc theo thời gian

Phân tích khả năng chịu tải cọc theo thời gian là quá trình phức tạp, đòi hỏi kết hợp lý thuyết và thực nghiệm. Sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng trong đất sét làm gia tăng ứng suất hữu hiệu, dẫn đến tăng khả năng chịu tải cọc. CPTU cung cấp dữ liệu để tính toán sự thay đổi này, đặc biệt trong giai đoạn ngắn hạn và dài hạn.

2.1. Cơ chế thay đổi khả năng chịu tải

Sau khi thi công, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất sét tiêu tán dần, làm tăng ứng suất hữu hiệu. Quá trình này dẫn đến sự gia tăng khả năng chịu tải cọc theo thời gian. CPTU ghi nhận sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng, giúp đánh giá chính xác sự thay đổi này.

2.2. Phương pháp tính toán khả năng chịu tải

Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải cọc dựa trên kết quả CPTU bao gồm lý thuyết cố kết đối xứng trục và mô hình đàn hồi. Phương pháp này xét đến vùng nén chặt của đất xung quanh cọc, giúp ước lượng khả năng chịu tải theo thời gian một cách chính xác.

III. Ứng dụng thực tế và so sánh kết quả

Kết quả thí nghiệm CPTU được sử dụng để tính toán khả năng chịu tải cọc cho các công trình thực tế. So sánh với kết quả thử nghiệm PDA (Pile Driving Analyzer) cho thấy sự tương đồng cao, khẳng định độ tin cậy của phương pháp CPTU. Các nghiên cứu thực tế tại công trình cầu Cá Trê Lớn và Nhà máy Điện Cà Mau đã chứng minh hiệu quả của phương pháp này.

3.1. So sánh kết quả CPTU và PDA

Kết quả tính toán khả năng chịu tải cọc từ CPTU được so sánh với kết quả thử nghiệm PDA. Sự tương đồng cao giữa hai phương pháp khẳng định độ chính xác của CPTU trong đánh giá khả năng chịu tải cọc theo thời gian.

3.2. Ứng dụng trong công trình thực tế

CPTU được áp dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng, đặc biệt là cầu và nhà máy. Kết quả nghiên cứu tại công trình cầu Cá Trê Lớn và Nhà máy Điện Cà Mau cho thấy CPTU là công cụ hiệu quả để đánh giá khả năng chịu tải cọc theo thời gian.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khả năng chịu tải của cọc là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự ổn định và an toàn của các công trình xây dựng, đặc biệt tại các khu vực có nền đất yếu gần bề mặt. Theo ước tính, trong quá trình thi công cọc, đất nền xung quanh và dưới mũi cọc bị nén ép, dẫn đến sự hình thành áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất sét. Qua thời gian, áp lực này tiêu tán, làm tăng ứng suất hữu hiệu tác dụng lên cọc, từ đó khả năng chịu tải của cọc cũng thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, đa số các phương pháp tính toán hiện nay vẫn coi sức chịu tải của cọc là giá trị không đổi, chưa phản ánh đúng thực tế biến đổi theo thời gian.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian dựa trên kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu, một phương pháp mô phỏng gần đúng quá trình thi công cọc và đo đạc liên tục các thông số đất nền như sức kháng mũi, ma sát thành và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư. Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc theo thời gian, đồng thời so sánh kết quả tính toán với kết quả thực nghiệm từ thí nghiệm động biến dạng lớn PDA.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm các cọc bê tông cốt thép được hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép, với số liệu thu thập từ các thí nghiệm CPTu và PDA tại một số công trình thực tế. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc cung cấp tài liệu tham khảo cho việc kiểm tra và đánh giá khả năng chịu tải của cọc sau thi công, góp phần nâng cao độ chính xác trong thiết kế và thi công móng cọc tại các vùng đất yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết cô kết đối xứng trục: Mô hình này xem xét sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất nền xung quanh cọc theo thời gian, đồng thời tính đến vùng đất bị nén chặt do thi công cọc. Lý thuyết này giúp mô phỏng sự thay đổi ứng suất hữu hiệu và khả năng chịu tải của cọc theo thời gian.

• Mô hình thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu: CPTu đo liên tục sức kháng mũi (q_c), ma sát thành (f_s) và áp lực nước lỗ rỗng (u_p) trong quá trình xuyên, cho phép xác định đặc tính cơ lý của đất nền và sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư.

• Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc từ kết quả CPTu: Nghiên cứu tổng hợp và áp dụng các phương pháp tính toán phổ biến như Schmertmann và Nottingham, De Ruiter và Beringen, Bustamante và Gianselli (LCPC), Meyerhof, Tumay và Fakhroo, Aoki và De Alencar, Price và Wardle, Philipponnat, Penpile, Alsamman, TCVN 205-1998 và Eslami và Fellenius. Các phương pháp này sử dụng các thông số từ CPTu để tính toán sức kháng mũi và ma sát bên đơn vị, từ đó xác định sức chịu tải cực hạn của cọc.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Sức kháng mũi đơn vị (q_c): Lực kháng tại mũi xuyên, phản ánh khả năng chịu tải của đất tại vị trí mũi cọc.

• Sức kháng ma sát bên đơn vị (f_s): Lực ma sát giữa thân cọc và đất nền, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải bên của cọc.

• Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư (u_p): Áp lực nước dư trong đất sét sau thi công, ảnh hưởng đến ứng suất hữu hiệu và khả năng chịu tải của cọc theo thời gian.

• Hệ số an toàn (FS): Hệ số được sử dụng để xác định sức chịu tải cho phép của cọc từ sức chịu tải cực hạn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu và thí nghiệm động biến dạng lớn PDA thu thập tại các công trình thực tế. Cỡ mẫu gồm nhiều cọc bê tông cốt thép được hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép, với chiều dài và đường kính đa dạng.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tổng hợp và phân tích các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc từ kết quả CPTu.

• Xây dựng mô hình tính toán dựa trên lý thuyết cô kết đối xứng trục, kết hợp với dữ liệu tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian từ CPTu.

• Tính toán sức chịu tải của cọc theo thời gian, bao gồm sức chịu tải ngắn hạn và lâu dài.

• So sánh kết quả tính toán với kết quả thực nghiệm từ thí nghiệm PDA để đánh giá độ chính xác và tính ứng dụng của mô hình.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2012, với các bước thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, tính toán và đối chiếu kết quả thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng chịu tải của cọc tăng theo thời gian: Kết quả thí nghiệm CPTu cho thấy áp lực nước lỗ rỗng thặng dư giảm dần theo thời gian, dẫn đến sự gia tăng ứng suất hữu hiệu và sức chịu tải của cọc. Ví dụ, tại một số vị trí thí nghiệm, áp lực nước lỗ rỗng giảm từ khoảng 100 kPa xuống gần bằng áp lực thủy tĩnh trong vòng vài giờ, tương ứng sức chịu tải của cọc tăng lên khoảng 20-30%.

2. Phương pháp tính toán của Bustamante và Gianselli, De Ruiter và Beringen cho kết quả phù hợp nhất: So sánh với kết quả thí nghiệm PDA, các phương pháp này cho sai số trung bình dưới 10%, trong khi các phương pháp khác có sai số lớn hơn 15%. Điều này khẳng định tính ứng dụng cao của các phương pháp dựa trên CPTu trong thực tế.

3. Ảnh hưởng của việc hạ cọc đến sức chịu tải: Việc hạ cọc trong đất sét gây ra sự nén chặt và hình thành áp lực nước lỗ rỗng thặng dư lớn, làm sức chịu tải ban đầu thấp hơn so với sức chịu tải lâu dài. Qua thời gian tiêu tán áp lực nước, sức chịu tải tăng lên đáng kể, có thể tăng từ 1,5 đến 2 lần so với giá trị ban đầu.

4. Sự khác biệt giữa sức chịu tải ngắn hạn và lâu dài: Tính toán cho thấy sức chịu tải ngắn hạn của cọc chỉ đạt khoảng 60-70% sức chịu tải lâu dài, phản ánh rõ ràng ảnh hưởng của quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và sự thay đổi trạng thái ứng suất đất nền.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự gia tăng sức chịu tải theo thời gian là do quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất sét, làm tăng ứng suất hữu hiệu tác dụng lên cọc. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại các khu vực đất yếu như Louisiana (Mỹ) và Gulf (Mexico), nơi mà sức chịu tải của cọc cũng được ghi nhận tăng theo thời gian sau thi công.

Việc sử dụng thí nghiệm CPTu cung cấp dữ liệu liên tục và chính xác về đặc tính đất nền, giúp cải thiện độ tin cậy của các phương pháp tính toán sức chịu tải. So sánh với thí nghiệm PDA, phương pháp CPTu cho phép dự đoán sức chịu tải theo thời gian với sai số thấp, hỗ trợ hiệu quả cho công tác thiết kế và kiểm tra móng cọc.

Biểu đồ tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian và bảng so sánh kết quả tính toán với thí nghiệm PDA minh họa rõ ràng sự phù hợp và tính ứng dụng của mô hình. Tuy nhiên, hạn chế về số liệu và phạm vi nghiên cứu chỉ tập trung vào cọc bê tông cốt thép đóng hoặc ép, chưa mở rộng cho các loại cọc khác như cọc khoan nhồi.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi phương pháp CPTu trong đánh giá sức chịu tải cọc theo thời gian: Các chủ đầu tư và nhà thầu nên sử dụng thí nghiệm CPTu để thu thập dữ liệu thực tế, từ đó tính toán và theo dõi sức chịu tải của cọc trong suốt quá trình thi công và khai thác công trình.

2. Phát triển phần mềm tính toán dựa trên mô hình cô kết đối xứng trục: Xây dựng công cụ hỗ trợ tính toán sức chịu tải theo thời gian, tích hợp các phương pháp tính toán đã được chứng minh hiệu quả, giúp kỹ sư thiết kế và kiểm tra nhanh chóng, chính xác.

3. Mở rộng nghiên cứu cho các loại cọc khác và điều kiện đất nền đa dạng: Tiến hành thí nghiệm và phân tích trên cọc khoan nhồi, cọc thép và các loại cọc khác, cũng như các loại đất không bão hòa và có hiện tượng ma sát âm để hoàn thiện mô hình tính toán.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ kỹ thuật về phương pháp CPTu và tính toán sức chịu tải theo thời gian: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu, hội thảo kỹ thuật nhằm phổ biến kiến thức và kỹ năng áp dụng phương pháp mới trong thực tế xây dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế móng cọc: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán sức chịu tải theo thời gian, giúp thiết kế móng cọc chính xác hơn, giảm thiểu rủi ro công trình.

2. Nhà thầu thi công cọc: Hiểu rõ quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và ảnh hưởng đến sức chịu tải giúp điều chỉnh phương pháp thi công, đảm bảo chất lượng và an toàn.

3. Chuyên gia kiểm định và giám sát công trình: Sử dụng kết quả nghiên cứu để đánh giá khả năng chịu tải thực tế của cọc sau thi công, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý kịp thời.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành địa kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp thí nghiệm CPTu, mô hình cô kết và các phương pháp tính toán sức chịu tải cọc, phục vụ cho nghiên cứu và học tập chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp CPTu có ưu điểm gì so với các phương pháp thí nghiệm khác?
   CPTu cho phép đo liên tục sức kháng mũi, ma sát thành và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, giúp xác định đặc tính đất nền chính xác và theo dõi quá trình tiêu tán áp lực nước theo thời gian, điều mà các phương pháp khác khó thực hiện.

2. Tại sao sức chịu tải của cọc thay đổi theo thời gian?
   Do áp lực nước lỗ rỗng thặng dư hình thành trong đất sét khi thi công cọc sẽ tiêu tán dần theo thời gian, làm tăng ứng suất hữu hiệu và sức chịu tải của cọc, dẫn đến sự thay đổi sức chịu tải theo thời gian.

3. Các phương pháp tính toán nào cho kết quả chính xác nhất?
   Theo nghiên cứu, phương pháp của Bustamante và Gianselli, cũng như De Ruiter và Beringen, dựa trên kết quả CPTu, cho kết quả tính toán sức chịu tải cọc phù hợp nhất với kết quả thí nghiệm thực tế.

4. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các loại cọc khác không?
   Hiện nghiên cứu chủ yếu tập trung vào cọc bê tông cốt thép đóng hoặc ép. Việc áp dụng cho các loại cọc khác như cọc khoan nhồi cần nghiên cứu bổ sung để đảm bảo tính chính xác.

5. Làm thế nào để sử dụng kết quả CPTu trong thiết kế móng cọc?
   Kết quả CPTu cung cấp các thông số cơ lý đất nền và áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian, từ đó áp dụng các phương pháp tính toán đã được chứng minh để xác định sức chịu tải ngắn hạn và lâu dài của cọc, giúp thiết kế móng cọc phù hợp với điều kiện thực tế.

Kết luận

• Khả năng chịu tải của cọc thay đổi theo thời gian do quá trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư trong đất nền, đặc biệt là đất sét.
• Thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu là phương pháp hiệu quả để thu thập dữ liệu liên tục và chính xác về đặc tính đất và áp lực nước lỗ rỗng.
• Các phương pháp tính toán dựa trên CPTu như Bustamante và Gianselli, De Ruiter và Beringen cho kết quả phù hợp nhất với thực tế.
• Việc áp dụng mô hình cô kết đối xứng trục kết hợp với dữ liệu CPTu giúp đánh giá chính xác sức chịu tải của cọc theo thời gian, hỗ trợ thiết kế và kiểm tra móng cọc hiệu quả.
• Nghiên cứu cần được mở rộng cho các loại cọc và điều kiện đất nền đa dạng, đồng thời phát triển công cụ tính toán và đào tạo chuyên môn cho cán bộ kỹ thuật.

Để nâng cao hiệu quả ứng dụng, các nhà nghiên cứu và kỹ sư được khuyến nghị tiếp tục thu thập số liệu thực tế, áp dụng phương pháp CPTu trong các dự án xây dựng, đồng thời phát triển phần mềm hỗ trợ tính toán sức chịu tải theo thời gian.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đại Học Quốc Gia Tp. Hỗ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYÊN THÀNH PHÚ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TÀI CỦA CỌC THEO THỜI GIAN TU KET QUA THÍ NGHIEM XUYEN TINH DIEN CPTu Chuyén nganh: DIA KY THUAT XAY DUNG Mã so: 60. HO CHI MINH, thang 11 nam 2012 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUOC GIA TP. HO CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS.

BÙI TRƯỜNG SƠN Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS VÕ PHÁN Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS HUỲNH NGỌC SANG Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Dai học Bach Khoa, DHQG Tp HCM ngày 09 tháng 0Inăm 2013. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1.

TSKH NGUYEN VĂN THƠ 2. TS HUYNH NGOC SANG 4. BÙI TRƯỜNG SON 5. TRAN TUẦN ANH Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quan lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÓNG TRUONG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG GS. TSKH NGUYÊN VĂN THƠ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -.==n===== ---0O0--- NHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨ Họ và tên học viên: NGUYEN THÀNH PHU MSHV: 11090321 Ngày, tháng, năm sinh: 04-10-1972 Nơi sinh: TIỀN GIANG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60.TEN DE TAI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHIU TAI CUA COC THEO THỜI GIAN TU KET QUA THI NGHIEM XUYEN TINH DIEN CPTu 2. NHIEM VU LUAN VAN: -Tổng quan các phương pháp đánh giá và kết quả nghiên cứu khả năng chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.

-Các kêt quả nghiên cứu về ảnh hưởng của việc hạ cọc và phương pháp xác định sức chiu tai của cọc theo thời gian. - Tính toán kha năng chịu tải của cọc theo thời gian, so sánh với kết quả thực tế. -Kết luận, kiến nghị và hướng nghiên cứu. NGÀY GIAO NHIEM VU: 02-07-2012 4.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 30-11-2012 5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: TS. BÙI TRƯỜNG SƠN. năm 2012 CAN BO HUONG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MON TRƯỞNG KHOA KTXD ĐÀO TẠO TS.

Bùi Trường Sơn PGS. Võ Phán LỜI CÁM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Bùi Trường Sơn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Địa Cơ Nên Móng, những người đã truyền cho tôi các kiến thức quý giá trong quá trình học tập tại trường.

Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên trong lớp Địa Kỹ thuật Xây dựng khóa 2011, những người bạn đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình đã động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi về vật chất lẫn tinh thần trong thời gian học tập tại trường. Do hạn chế về số liệu cũng như thời gian thực hiện, chắc chăn luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn bè để luận văn thêm hoan thiện và có ý nghĩa thực tiễn.

Trân trọng! Học viên Nguyễn Thành Phú TOM TAT ĐÁNH GIÁ KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC THEO THO! GIAN TỪ KET QUA THÍ NGHIEM XUYEN TĨNH ĐIỆN CPTu Thí nghiệm xuyên tinh CPT, đặc biệt là CPTu, mô phỏng gần đúng su làm việc của cọc trong đất. Trong thực tế, do sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng và sự thay đôi trạng thái ứng suất của đất nền xung quanh cọc sau khi thi công nên sức chịu tải của cọc sẽ thay đối theo thời gian. Trên cơ sở lý thuyết có kết thắm đối xứng trục có xét đến sự nén chặt của đất nền xung quanh cọc và sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng kết hợp với kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu, đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian. Kết quả nghiên cứu có thể là tài liệu tham khảo cho việc kiểm tra khả năng chịu tải của cọc sau khi thi công.

ABSTRACT PILE BEARING CAPACITY EVALUATION BY TIME BASED ON THE RESULTS OF THE PIEZOCONE TEST The cone penetration testing (CPT) particularly with the piezocone test (CPTu), simulate the behavion of pile in the ground approximately. In fact, because of the dissipation of excess pore pressure and the change of stress state of soils surrounding the pile after pile installation, the pile bearing capacity will be changed by time. Based on theory of axisymmetric consolidation depending on the wedged subsoil of pile and the dissipation of excess pore preesure combined with the results of the Piezocone test data, evaluated the bearing capacity of pile by time. The research results can become reference materials for checking the pile bearing capacity after contruction.

MỤC LỤC MO TT. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUÁ NGHIÊN CỨU KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC TỪ KET QUA THÍ NGHIỆM XUYVEN in):. Sơ lược về lịch sử phát triển của phương pháp thí nghiệm xuyên tinh. Các thông số của thí nghiệm xuyên co CPT và xuyên điện CPTu.

Cơ sở tính toán khả năng Chiu tải CỦA CỌC. Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc từ kết qua thí nghiệm XUYEN TIM 00. Phuong pháp cua Schmertmann va Nottingham (1978, 1975). Phuong pháp của De Ruiter và Beringen (1 9779).

Phương pháp cua Bustamante và Gianselli (LCPC) (1982). Phương pháp của Meyerhof (1983). Phương pháp của Tumay và Fakhroo (1982). Phương pháp của Aoki và De Alencar (1975).

Phương pháp Price va Wardle (1982). Phương pháp Philipponnat (1980). Phương pháp Penpile ((1'9778). Phương pháp Alsamman (99 Š).

Phương pháp tính toán theo TCVN 205-1998.-GQ TS re 32 1. Phương pháp Eslami và Fellenius (1997). Các nghiên cứu đánh giá kha năng chịu tai của cọc và sự gia tăng của chúng theo thỜi Ø141. Các nghiên cứu về khả năng chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh ¬.

Cơ chế thay đôi khả năng chịu tải của cọc theo thời gian. Kết luận chương .---- + ¿6 1S E123 151515 121215151111 1111151511 1111111101111 Ly 54 CHƯƠNG 2. ANH HUONG CUA VIỆC HẠ COC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHIU TAI CUA COC THEO THOT GIAN. Các kết quả nghiên cứu về anh hưởng của việc ha cọc.

Ảnh hưởng của việc hạ cọc trong đất dính.---- sec vs eEseseeeseseree 56 2. Anh hưởng cua việc ha coc trong GAt LOL eee ecccesesesescececessesscececsevscsceceeseees 64 2. Sức chiu tai của cọc theo thời Gian. Phương pháp xác định sức chịu tải của coc theo thời ø1an.

Lời giải bài toán cố kết đối xứng trục. Các điều kiện ban đầu và phương trình cơ bản. Lời giải bài tOán.- SH HH re 73 2. Xác định sự phân bồ áp lực nước lễ rỗng ban đầu.

Phương pháp tính toán vùng nén chặt của đất xung quanh cọc. Cơ sở ly thuyết tính toán sự thay đôi sức chịu tải của cọc theo thời gian. Kha năng chịu tải của coc xác định trực tiếp theo kết qua thí nghiệm xuyên tĩnh CPTU. Khả năng chịu tải của cọc xét đến sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng.

Xác định khả năng chịu tải của coc từ thi nghiệm thử động biến dạng lớn 2. Sơ lược về phương pháp thử động biến dạng lớn PDA. Mục đích của thí nghiệm P]DA. Ưu điểm của thí nghiệm PDA.----- + 25255 E+EE2EE£E£E+ESEEEEErErrerrreee 94 2.

Khuyết điểm của thí nghiệm PDA. Nhận xét chương .--- Họ re 95 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KHẢ NANG CHIU TAI CUA COC THEO THỜI 61/9. Trình tự tính toán khả năng chịu tải của cọc theo thời ø1an.

Tinh toán sức chiu tải ngan hạn CUA COC .Tinh toán sức chiu tải lâu dài CUa COC. Tinh toán sức chịu tai của cọc theo thời Ø1an. Tính toán khả năng chịu tải của coc cho công trình thực tế va so sánh kết qua tính toán với kết quả thử PDA. Tính toán khả năng chịu tải của cọc công trình cầu Cá Trê Lớn.

Tinh toán sức chiu tải ngắn hạn CUA COC. TS SSnS nha 106 3. Tính toán sức chịu tải lầu đài CUA CỌC. Tinh toán sức chiu tai của cọc theo thời Ø1an.

So sánh kết qua tinh toán kha năng chịu tai của cọc và kết quả thí nghiệm PDA. Tinh toán khả năng chịu tai của cọc công trình Nha May Điện Ca Mau. Tính toán sức chiu tải ngắn hạn CUA COC. TS SSnS nha 124 3.

Tính toán sức chịu tải lầu đài CUA CỌC. Tinh toán sức chiu tai của cọc theo thời Ø1an. So sánh kết qua tinh toán kha năng chịu tai của cọc và kết quả thí nghiệm KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ .- 5-5-5 S223 3 E2 1 E2 E1 12111 te crred 140 TÀI LIEU THAM KHẢO. - 5-5552 322223 E212 5 121211113 1111 xe 142 PHU LUC A: KET QUA THÍ NGHIỆM XUYEN TĨNH CPTu PHU LUC B: KET QUA TINH TOAN KHA NANG CHIU TAI CUA COC THEO THOI GIAN PHU LUC C: KET QUA THI NGHIEM PDA LY LICH HOC VIEN MỞ ĐÀU Tính cấp thiết của đề tài: Trong thực tế xây dựng, móng cọc thường được sử dụng rộng rãi cho các công trình ở khu vực có lớp đất yếu ở gần bể mặt hay các công trình có tải trong lớn.

Trong quá trình thi công cọc, đất nên xung quanh cọc và dưới mũi bị nén ép. Đối với nên đất loại sét, do sự nén ép nên áp lực nước lỗ rỗng thặng dư hình thành trong đất nên. Theo thời gian, sự tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng thặng dư diễn ra đồng thời với sự gia tăng ứng suất hữu hiệu tác dụng lên cọc, đặc biệt trong điều kiện đất nên là đất loại sét. Nhiều kết quả nghiên cứu và ghi nhận thực tế chỉ ra rằng khả năng chịu tải của cọc trong nên đất yếu có xu hướng gia tăng theo thời gian.

Việc đánh giá khả năng chịu tải của cọc thường được thực hiện trên cơ sở sử dụng các đặc trưng cơ lý từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường. Trong đó, thí nghiệm xuyên tinh mô phỏng gan đúng quá trình thi công cọc bang phương pháp đóng hay ép. Tuy nhiên, khả năng chịu tải thường được tính toán và chấp nhận như một giá trị không đổi theo hầu hết các phương pháp tính. Dé phân tích đánh giá khả năng chịu tải của coc ở thời điểm nao đó sau khi thi công, chúng tôi chọn lựa đề tài “Đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo thời gian từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh điện CPTu”.

Mục tiêu của đề tài: Thi nghiệm xuyên tinh điện (CPTu) cho kết quả đáng tin cậy do kiểm soát được sức kháng xuyên và loại trừ các sai số do ma sát giữa cần xuyên và đất nên xung quanh. Trong quá trình xuyên, giá trị 4p lực nước 16 rỗng thang dư được ghi nhận để hiệu chỉnh kết quả sức kháng xuyên.