Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cố kết của nền

Nghiên cứu ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc dựa trên mức độ cố kết nền, phân tích hiệu quả trong thiết kế móng.

• Tác giả: Lê Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Phan
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cố kết của nền
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐỐI VỚI CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Hiện tượng ma sát âm
• 1.3. Nguyên nhân và các trường hợp xuất hiện
• 1.4. Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hưởng của ma sát âm theo quy phạm
• 1.5. Một số sự cố công trình liên quan đến ma sát âm
• 1.6. Ma sát âm trong nhóm cọc
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM TRONG CỌC ĐƠN
• 2.1. Phân tích lún của nền cố kết
• 2.2. Xác định độ lún sơ cấp từ thí nghiệm nén cô kết
• 2.3. Xác định độ lún có kết của nền theo thời gian
• 2.4. Phương trình vi phân cố kết thấm
• 2.5. Lời giải phương trình vi phân cô kết thấm
• 2.6. Bài toán cô kết thấm một chiều, thoát nước hai biên
• 2.7. Bài toán cô kết thấm một chiều, thoát nước một biên
• 2.8. Phân tích sức chịu tải của cọc đơn bằng phương pháp truyền tải trọng
• 2.9. Sức kháng ma sát của cọc
• 2.10. Sức kháng mũi
• 2.11. Sức chịu tải cực hạn
• 2.12. Đường cong truyền tải trọng trong cọc
• 2.13. Phân tích độ lún của cọc đơn
• 2.14. Phân tích ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn
• 3. CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN VÀ SỨC KHÁNG BÊN ĐƠN VỊ CỦA CỌC TỪ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG
• 3.1. Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 3.2. Các thiết bị thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng dọc thân cọc
• 3.3. Xác định biến dạng dọc thân cọc
• 3.4. Xác định nội lực dọc thân cọc
• 3.5. Xác định sức kháng bên đơn vị
• 3.6. Phân tích ngược xác định ma sát bên của cọc từ thí nghiệm thu tĩnh và thu động móng cọc công trình kho lạnh LPG - Thị Vải
• 3.7. Tổng quan về địa chất công trình
• 3.8. Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc
• 3.9. Xác định ma sát bên đơn vị từ các thí nghiệm trong phòng và hiện trường
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG MA SÁT ÂM TRONG CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC THEO MỨC ĐỘ CÔ KẾT CỦA NỀN
• 4.1. Phân tích ảnh hưởng ma sát âm trong cọc đơn bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 4.2. Các mô hình phân tích ứng xử của đất
• 4.3. Các thông số địa chất sử dụng
• 4.4. Phân tích ứng xử của cọc đơn
• 4.5. Phân tích ảnh hưởng ma sát âm đối với cọc đơn công trình IC-Tower
• 4.6. Mô phỏng xác định sức chịu tải của cọc
• 4.7. Mô phỏng phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đối với cọc đơn
• 4.8. Xác định giá trị ma sát âm và vị trí mặt phẳng trung hòa
• 4.9. Mô phỏng phân tích ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho công trình kho lạnh LPG - Thị Vải
• 4.10. Các thông số địa chất
• 4.11. Mô phỏng kiểm tra các thông số địa chất
• 4.12. Mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn theo độ cố kết của nền
• 4.13. Phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đến khả năng chịu tải của cọc đơn theo mức độ cô kết của nền bằng phương pháp giải tích
• 4.14. Quy trình tính toán
• 4.15. Ứng dụng tính toán ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn công trình LPG - Thị Vải
• 4.16. Xác định ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc theo độ cô kết của nền
• 4.17. So sánh kết quả tính toán giải tích và mô phỏng
• 4.18. Mô phỏng xác định ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm cọc công trình kho lạnh LPG - Thị Vải
• 4.19. Mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm 5 cọc
• 4.20. Mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm 9 cọc
• 4.21. Kết quả phân tích
• 4.22. Nhận xét ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cọc
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ảnh hưởng của ma sát âm đến cọc đơn và nhóm cọc

Ma sát âm là hiện tượng phổ biến trong địa kỹ thuật, ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc. Nghiên cứu này tập trung phân tích sự phát triển của ma sát âm theo quá trình cố kết nền, dựa trên phương pháp truyền tải trọng kết hợp lý thuyết cố kết của Terzaghi. Các phương pháp tính toán ma sát âm được chia thành ba nhóm chính: kinh nghiệm, truyền tải trọng và mô phỏng phần tử hữu hạn. Nghiên cứu cũng đề cập đến các sự cố công trình liên quan đến ma sát âm, như hiện tượng cọc bị kéo rời khỏi móng hoặc lún quá mức.

1.1. Hiện tượng ma sát âm và nguyên nhân

Ma sát âm xuất hiện khi đất nền lún nhiều hơn so với cọc, tạo ra lực kéo ngược lên thân cọc. Nguyên nhân chính bao gồm quá trình cố kết nền do tải trọng bề mặt hoặc hạ mực nước ngầm. Hiện tượng này thường xảy ra ở các khu vực có lớp đất yếu như sét, bùn. Các nghiên cứu của Endo (1969) và Fellenius (1969) đã chỉ ra rằng ma sát âm có thể làm giảm đáng kể sức chịu tải cọc đơn và gây ra các sự cố nghiêm trọng cho công trình.

1.2. Các phương pháp nghiên cứu ma sát âm

Các phương pháp nghiên cứu ma sát âm bao gồm: phương pháp kinh nghiệm dựa trên thực nghiệm, phương pháp truyền tải trọng sử dụng lý thuyết của Fellenius và Terzaghi, và phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn. Phương pháp mô phỏng được sử dụng rộng rãi để phân tích tương tác cọc - đất và xác định độ lún nền. Kết quả từ các phương pháp này được so sánh với thí nghiệm nén tĩnh để đánh giá độ tin cậy.

II. Cơ sở lý thuyết phân tích ảnh hưởng ma sát âm

Nghiên cứu sử dụng lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi và phương pháp truyền tải trọng của Fellenius để phân tích ma sát âm. Phương trình vi phân cố kết được giải để xác định độ lún nền theo thời gian. Phương pháp truyền tải trọng giúp xác định sức kháng ma sát và sức kháng mũi của cọc. Kết quả phân tích được kiểm chứng bằng thí nghiệm nén tĩnh và mô phỏng phần tử hữu hạn.

2.1. Lý thuyết cố kết thấm

Lý thuyết cố kết thấm của Terzaghi được áp dụng để tính toán độ lún nền theo thời gian. Phương trình vi phân cố kết được giải cho các trường hợp thoát nước một chiều và hai chiều. Kết quả cho thấy độ lún nền phụ thuộc vào mức độ cố kết và thời gian. Phương pháp này là cơ sở để xác định ma sát âm trong các mô hình phân tích.

2.2. Phương pháp truyền tải trọng

Phương pháp truyền tải trọng của Fellenius được sử dụng để phân tích sức chịu tải cọc đơn. Phương pháp này xác định sức kháng ma sát và sức kháng mũi dựa trên đường cong truyền tải trọng. Kết quả phân tích được so sánh với thí nghiệm nén tĩnh để đánh giá độ chính xác. Phương pháp này cũng được áp dụng để phân tích tương tác cọc - đất trong nhóm cọc.

III. Phân tích ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc

Nghiên cứu sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để mô phỏng ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc. Các mô hình đất được sử dụng bao gồm Mohr-Coulomb và Hardening Soil. Kết quả mô phỏng cho thấy ma sát âm làm giảm đáng kể sức chịu tải của cọc, đặc biệt là trong nhóm cọc. Nghiên cứu cũng xác định hệ số giảm khả năng chịu lực của nhóm cọc do ma sát âm.

3.1. Mô phỏng cọc đơn chịu ma sát âm

Mô phỏng cọc đơn chịu ma sát âm được thực hiện bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation. Các thông số địa chất được sử dụng để mô phỏng tương tác cọc - đất. Kết quả cho thấy ma sát âm làm tăng độ lún nền và giảm sức chịu tải của cọc. Vị trí mặt phẳng trung hòa cũng được xác định để đánh giá ảnh hưởng của ma sát âm.

3.2. Mô phỏng nhóm cọc chịu ma sát âm

Mô phỏng nhóm cọc chịu ma sát âm được thực hiện để phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải của nhóm cọc. Kết quả cho thấy ma sát âm làm giảm khả năng chịu lực của nhóm cọc, đặc biệt là ở các cọc ngoài cùng. Nghiên cứu cũng xác định hệ số giảm khả năng chịu lực của nhóm cọc do ma sát âm.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã xác định được ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cố kết nền. Các phương pháp giải tích và mô phỏng đã được kiểm chứng bằng thí nghiệm nén tĩnh, cho thấy độ tin cậy cao. Nghiên cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu ma sát âm trong thiết kế móng cọc, đặc biệt là ở các khu vực có lớp đất yếu.

4.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu cung cấp các phương pháp tính toán ma sát âm đáng tin cậy, giúp cải thiện thiết kế móng cọc trong các khu vực có lớp đất yếu. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong thực tế để giảm thiểu các sự cố liên quan đến ma sát âm, đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình.

4.2. Hướng phát triển nghiên cứu

Hướng phát triển của nghiên cứu là hoàn thiện lý thuyết tính toán ma sát âm và áp dụng các phương pháp mô phỏng tiên tiến để phân tích tương tác cọc - đất trong các điều kiện địa chất phức tạp. Nghiên cứu cũng đề xuất các biện pháp thiết kế móng cọc hiệu quả để giảm thiểu ảnh hưởng của ma sát âm.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng ma sát âm trong cọc móng được phát hiện từ những năm 1920 và đã trở thành một vấn đề quan trọng trong lĩnh vực địa kỹ thuật xây dựng, đặc biệt đối với các công trình xây dựng trên nền đất yếu như ở TP. Hồ Chí Minh, Đồng bằng Sông Cửu Long và Vũng Tàu. Theo báo cáo ngành, ma sát âm là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra sự cố nền móng, làm giảm sức chịu tải của cọc và gây lún vượt mức cho phép. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cô kết của nền đất, từ đó đề xuất phương pháp tính toán và thiết kế móng cọc phù hợp, giảm thiểu chi phí và tăng độ tin cậy công trình.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các khu vực có nền đất yếu đặc trưng bởi lớp bùn sét dày từ 10 đến 40 mét, với thời gian nghiên cứu từ năm 2012 đến 2013 tại Quận 7, TP. Hồ Chí Minh và khu vực Thi Vải, Vũng Tàu. Nghiên cứu sử dụng số liệu thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng dọc thân cọc, mô phỏng phần tử hữu hạn và phương pháp giải tích dựa trên lý thuyết cô kết thấm Terzaghi và phương pháp truyền tải trọng Fellenius. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của thiết kế móng cọc, đặc biệt trong điều kiện nền đất yếu có sự phát triển ma sát âm theo quá trình cô kết.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng hai lý thuyết chính để phân tích ảnh hưởng của ma sát âm:

1. Lý thuyết cô kết thấm Terzaghi: Mô tả quá trình giảm áp lực nước lỗ rỗng và tăng ứng suất hữu hiệu trong nền đất theo thời gian, từ đó xác định mức độ cô kết và độ lún của nền. Phương trình vi phân cô kết thấm một chiều được sử dụng để mô phỏng sự phân bố áp lực nước lỗ rỗng và độ lún theo thời gian và chiều sâu.

2. Phương pháp truyền tải trọng Fellenius: Phân tích sự phân bố lực dọc thân cọc dựa trên biểu đồ truyền tải trọng, xác định sức kháng ma sát âm và dương, sức kháng mũi, đồng thời xác định vị trí mặt phẳng trung hòa – nơi lực ma sát âm và dương cân bằng.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: ma sát âm (negative skin friction), sức chịu tải cực hạn của cọc, sức kháng ma sát đơn vị, sức kháng mũi, độ lún sơ cấp và độ lún cố kết của nền, mặt phẳng trung hòa, hệ số áp lực ngang của đất, mô hình đất Mohr-Coulomb và Hardening Soil.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm:

• Thí nghiệm nén tĩnh cọc kết hợp đo biến dạng dọc thân cọc tại hiện trường công trình IC-Tower (Quận 7, TP. Hồ Chí Minh) và kho lạnh LPG (Thi Vải, Vũng Tàu).
• Số liệu địa chất khảo sát gồm giới hạn Atterberg, áp lực nước lỗ rỗng, kết quả thí nghiệm SPT.
• Mô phỏng phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation với mô hình đất Mohr-Coulomb và Hardening Soil.

Phương pháp phân tích gồm:

• Phương pháp giải tích kết hợp lý thuyết cô kết thấm Terzaghi và phương pháp truyền tải trọng Fellenius để tính toán ma sát âm theo mức độ cô kết của nền.
• Mô phỏng phần tử hữu hạn để phân tích ứng xử của cọc đơn và nhóm cọc dưới tác động của ma sát âm.
• So sánh kết quả tính toán với kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường để đánh giá độ tin cậy của phương pháp.
• Phân tích ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cọc với các bố trí nhóm 5 và 9 cọc phổ biến.

Quy trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2013, với cỡ mẫu thí nghiệm gồm nhiều cọc đơn và nhóm cọc tại các công trình thực tế. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các công trình có nền đất yếu đặc trưng và có hiện tượng ma sát âm rõ rệt.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phát triển ma sát âm theo mức độ cô kết nền: Kết quả mô phỏng và giải tích cho thấy lực ma sát âm tăng dần theo thời gian và mức độ cô kết của nền đất. Ví dụ, tại mức độ cô kết trung bình 60%, lực ma sát âm đạt khoảng 600 kN trên cọc đơn, tăng lên đến 1100 kN sau 18 tháng quan trắc tại hiện trường.

2. Vị trí mặt phẳng trung hòa xác định chính xác bằng phân tích độ lún: Vị trí mặt phẳng trung hòa – nơi lực ma sát âm và dương cân bằng – trùng khớp với vị trí mà độ lún của nền bắt đầu nhỏ hơn độ lún của cọc. Khoảng cách sai số giữa vị trí giả định và tính toán nhỏ hơn 1 mét, đảm bảo độ chính xác cao trong thiết kế.

3. So sánh kết quả mô phỏng và thí nghiệm: Độ lệch giữa sức chịu tải cực hạn tính toán và thí nghiệm nén tĩnh không vượt quá 10%, chứng tỏ phương pháp giải tích kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn có độ tin cậy cao trong điều kiện địa chất miền Nam Việt Nam.

4. Ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cọc: Hiệu ứng nhóm làm giảm hệ số ma sát âm trung bình trên mỗi cọc từ 85-88% đối với cọc trong nhóm, trong khi các cọc bảo vệ ở ngoài nhóm chỉ chịu khoảng 51% lực kéo xuống. Điều này cho thấy ma sát âm trong nhóm cọc phức tạp và cần được tính toán riêng biệt để tối ưu chi phí thiết kế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ma sát âm là sự chênh lệch độ lún giữa nền đất và cọc do quá trình cô kết đất yếu dưới tải trọng bề mặt hoặc san nền. Khi độ lún nền vượt quá độ lún cọc, lực kéo xuống phát sinh, làm tăng nội lực trong cọc và ảnh hưởng đến sức chịu tải. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu quốc tế như của Endo (1969) và Fellenius (1969), đồng thời bổ sung dữ liệu thực nghiệm tại Việt Nam.

Biểu đồ phân bố lực dọc thân cọc và đường cong truyền tải trọng theo thời gian minh họa rõ sự gia tăng ma sát âm trong quá trình cô kết. So sánh với các nghiên cứu trước, luận văn đã xác định được hệ số ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cọc, góp phần làm rõ các mâu thuẫn trong nghiên cứu trước đây về hiệu ứng nhóm.

Ý nghĩa của kết quả là giúp các kỹ sư thiết kế móng cọc có thể dự báo chính xác lực ma sát âm theo thời gian và mức độ cô kết, từ đó lựa chọn biện pháp thi công và vật liệu phù hợp, giảm thiểu rủi ro và chi phí.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp giải tích kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn để xác định lực ma sát âm trong thiết kế móng cọc, đặc biệt tại các khu vực có nền đất yếu và có hiện tượng cô kết rõ rệt. Thời gian áp dụng: ngay trong các dự án xây dựng mới.

2. Tính toán riêng biệt ma sát âm cho từng cọc trong nhóm để xác định hệ số hiệu chỉnh phù hợp, tránh thiết kế quá mức gây lãng phí chi phí. Chủ thể thực hiện: các kỹ sư thiết kế và tư vấn địa kỹ thuật.

3. Thực hiện thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng dọc thân cọc tại hiện trường để kiểm chứng và hiệu chỉnh mô hình tính toán, nâng cao độ tin cậy của thiết kế. Thời gian: trong giai đoạn khảo sát địa chất công trình.

4. Xây dựng quy trình giám sát và bảo trì nền móng trong quá trình sử dụng công trình nhằm phát hiện sớm các dấu hiệu ảnh hưởng của ma sát âm như biến dạng cọc, lún nền vượt mức. Chủ thể thực hiện: chủ đầu tư và đơn vị quản lý công trình.

5. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho kỹ sư địa kỹ thuật về hiện tượng ma sát âm và các phương pháp tính toán hiện đại, nhằm áp dụng hiệu quả trong thực tế xây dựng. Thời gian: liên tục trong các khóa đào tạo chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế móng cọc: Nắm bắt phương pháp tính toán ma sát âm chính xác, áp dụng vào thiết kế móng cọc cho các công trình trên nền đất yếu, giảm thiểu rủi ro và chi phí.

2. Chuyên gia địa kỹ thuật và tư vấn xây dựng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để đánh giá độ tin cậy của các phương pháp tính toán ma sát âm, từ đó tư vấn giải pháp thi công và xử lý nền móng phù hợp.

3. Nhà quản lý dự án và chủ đầu tư: Hiểu rõ ảnh hưởng của ma sát âm đến tuổi thọ và an toàn công trình, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý và giám sát thi công hiệu quả.

4. Giảng viên và nghiên cứu sinh ngành địa kỹ thuật xây dựng: Tham khảo luận văn để cập nhật kiến thức chuyên sâu về ma sát âm, phương pháp phân tích và mô phỏng hiện đại, phục vụ nghiên cứu và giảng dạy.

Câu hỏi thường gặp

1. Ma sát âm là gì và tại sao nó lại quan trọng trong thiết kế móng cọc?
   Ma sát âm là lực kéo xuống phát sinh khi nền đất lún nhiều hơn cọc do quá trình cô kết. Nó làm giảm sức chịu tải của cọc và có thể gây lún vượt mức, ảnh hưởng đến an toàn công trình. Ví dụ, tại công trình IC-Tower, lực ma sát âm đạt đến 1100 kN sau 18 tháng.

2. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán ma sát âm trong luận văn?
   Luận văn kết hợp phương pháp truyền tải trọng Fellenius và lý thuyết cô kết thấm Terzaghi để tính toán ma sát âm, đồng thời sử dụng mô phỏng phần tử hữu hạn với phần mềm Plaxis 3D Foundation để phân tích ứng xử cọc và nhóm cọc.

3. Làm thế nào để xác định vị trí mặt phẳng trung hòa?
   Mặt phẳng trung hòa là vị trí trong cọc mà lực ma sát âm và dương cân bằng, đồng thời là điểm mà độ lún nền bắt đầu nhỏ hơn độ lún cọc. Vị trí này được xác định bằng cách so sánh phân bố độ lún của cọc và nền theo chiều sâu.

4. Ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm cọc khác gì so với cọc đơn?
   Trong nhóm cọc, ma sát âm có hiệu ứng nhóm làm giảm lực ma sát âm trung bình trên mỗi cọc, ví dụ hiệu ứng nhóm đạt 85-88% đối với cọc trong nhóm và khoảng 51% đối với cọc bảo vệ ngoài nhóm, do đó cần tính toán riêng biệt để tối ưu thiết kế.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các khu vực khác ngoài TP. Hồ Chí Minh và Vũng Tàu không?
   Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các khu vực có nền đất yếu tương tự, đặc biệt là các vùng có lớp bùn sét dày và quá trình cô kết rõ rệt. Tuy nhiên, cần hiệu chỉnh thông số địa chất phù hợp với từng khu vực cụ thể.

Kết luận

• Luận văn đã thiết lập thành công phương pháp giải tích kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn để xác định lực ma sát âm theo mức độ cô kết của nền đất yếu.
• Kết quả mô phỏng và tính toán được kiểm chứng bằng thí nghiệm nén tĩnh hiện trường với sai số dưới 10%, đảm bảo độ tin cậy cao.
• Phân tích ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cọc cho thấy hiệu ứng nhóm làm giảm lực ma sát âm trung bình trên mỗi cọc, góp phần tối ưu chi phí thiết kế.
• Vị trí mặt phẳng trung hòa được xác định chính xác thông qua phân tích độ lún, giúp thiết kế móng cọc hiệu quả hơn.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế, giám sát và đào tạo nhằm ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế xây dựng tại các khu vực nền đất yếu.

Next steps: Áp dụng phương pháp nghiên cứu vào các dự án xây dựng mới, mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng ma sát âm trong các điều kiện địa chất đa dạng và phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế móng cọc.

Các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực địa kỹ thuật nên tiếp cận và áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả và an toàn công trình xây dựng trên nền đất yếu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về ảnh hưởng của ma sát âm đối với cọc đơn va nhóm cọc. - _ Chương 2: Cơ sở lý thuyết phân tích ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc đơn. - _ Chương 3: Xác định sức chịu tải cực hạn và sức kháng bên đơn vi của cọc từ thí nghiệm hiện trường. - _ Chương 4: Phân tích ảnh hưởng ma sát âm trong cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cố kết của nên.

- _ Kết luận và kiến nghỊ. - Tai liệu tham khảo. II- NGÀY GIAO NHIEM VU: 24/06/0213 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/11/2013 V- CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: PGS. năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.

VÕ PHÁN TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS. NGUYÊN MINH TÂM LOI CAM ON Em xin chan thành cam ơn quý Thay Cô trong bộ môn địa co nền móng, quý Thây Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong hai học kỳ qua. Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất. Em xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường Đại học Bách Khoa, Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập.

Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là nhờ phần lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS. Em xin chân thành cảm on PGS. Võ Phan, người Thay đã tận tình hướng dan, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thé, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập va nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các Thay PGS.

Châu Ngọc An, TS. Lê Bá Vinh, TS. Bùi Trường Sơn, TS. Nguyễn Minh Tâm, TS.

Lê Trọng Nghĩa, TS. Đỗ Thanh Hải, TS. Trần Tuấn Anh và các thay cô trong bộ môn day nhiệt huyết và lòng yêu nghè, đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu khoa học, luồn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho em nhiều tư liệu can thiết. Cuối cùng xin bày tỏ lòng ghi ơn và tri ân sâu sắc nhất đến gia đình đã luôn quan tâm, đôn đốc, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện Luận ~ van.

HOC VIEN LE PHUONG TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên để tài: Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc theo mức độ cô kết của nên. Tóm tắt: Ké từ khi được phát hiện (1920), hiện tượng ma sát âm đã thu hút được rất nhiều chuyền gia trong lĩnh vực địa kỹ thuật tham gia nghiên cứu, phân tích và tính toán ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc. Đã có rất nhiều các phương pháp tính toán xác định giá trị ma sát âm cho cọc đơn đã được đề xuất, trong đó có thể phân thành 3 nhóm chính như sau: phương pháp kinh nghiêm, phương pháp truyền tải trọng và phương pháp mô phỏng theo lý thuyết phan tử hữu hạn. Nghiên cứu về ma sát âm trong nhóm cọc chủ yếu tập trung ở phương pháp mô phỏng phan tử hữu hạn, quan trắc thực tế, phương pháp mô phỏng thu nhỏ băng máy quay ly tâm.

Trong luận văn này tác giả tập trung nghiên cứu sự phát triển của ma sát âm theo quá trình cô kết dựa trên phương pháp truyền tải trọng có xét đến mức độ cố kết của nên. Phương pháp này là sự kết hợp của phương pháp truyền tải trọng của Fellenius và ly thuyết có kết thắm của Terzaghi. Đây cũng là cơ sở phân tích xác định ma sát âm của phan mềm phan tử hữu hạn: Plaxis 3D Foundation. So sánh các kết quả phân tích kha năng chịu luc cọc đơn ở một mức độ cô kết của nền với kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc để đánh giá độ tin cậy của phương pháp giải tích và mô phỏng.

Tuy nhiên cọc thường được sử dụng theo nhóm nên nếu chỉ dùng lại ở xác định giá trị ma sát âm cho cọc đơn mà không kể đến sự làm việc chung của nhóm cọc thì chi phí thiết kế công trình sẽ tăng rất cao. Do đó tác giả tiếp tục áp dụng phương pháp mô phỏng để phân tích ảnh hưởng của ma sát âm trong một số nhóm cọc thường được sử dụng từ đó xác định hệ số giảm khả năng chịu lực của nhóm cọc có xét đến ảnh hưởng của ma sát âm. SUMMARY OF THESIS Title: Study on the influence of negative friction for pile capacity with the degree of consolidation. Abstract: Since its discovery (1920s), the negative friction phenomenon has attracted many geotechnical experts to participate in research, analysis and calculate the affect of negative skin in ultimate resistance of single pile and pile group.

Many methods have been proposed to calculate the negative friction force on single piles, which can be classified into 3 groups as follows: empirical methods, load-transfer methods and finite element simulation methods. The study of negative friction for pile groups focused on methods of finite element simulation methods, site observations, simulation methods and geotechnical centrifuge model tests. In this thesis the author focused on the development of negative friction in the process of consolidation based on load transfer method taking into account the degree of consolidation. This method is a combination of load transfer methods of Fellenius and consolidation theory of Terzaghi.

This is also the basis of analyzing the affect of negative friction on piles by finite element software: Plaxis 3D Foundation. Comparation of the results of the analysis of the bearing capacity of single pile at a degree of consolidation with the static compression test results to evaluate reliability of the analytical method and simulation. However, piles are often used in groups, so if only in determining the value of negative friction for single pile without regarding efficiency of pile group, the design cost will increase dramatically. Therefore, the author keep on applying simulation methods to analyze influence of negative friction in pile groups for some group of piles commonly used.

Determine the efficiency factor of pile group base on the analysis results.-á cv 112g TT g2 HT TH HT TT ng. Mục tiêu nghiÊn CỨU. Phương pháp nghiÊn CỨU. Ý nghĩa khoa học của dé tài.---- + + 2E + E2 SEEEEE£E9EEEE E112 21112111 exrk.

Giá trị thực tiễn của đỀ tầi. Phạm vi nghiên cứu của dé tài. TONG QUAN VE ANH HUONG CUA MA SÁT AM DOI VỚI COC DON VA NHOM COC. Giới thiệu Chung.

Hiện tượng ma sát âm. Nguyên nhân va các trường hợp xuất hiện. Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hường của ma sát âm theo quy phạm THƯỚC Í. Một số sự cô công trình liên quan đến ma sát âm:.

Tong hợp các nghiên cứu về ma sát âm. Endo et al (1969). Fellenius and Broms (1969). Các nghiên cứu Khác.

Ma sát âm trong nhÓm CỌC. Xác định sức chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng dọc 00s 2. Vẫn dé xác định sức chịu tải cực hạn của CỌC. Mức độ huy động sức kháng CỦa COC.

CƠ SỞ LÝ THUYET PHAN TÍCH ANH HUONG CUA MA SAT AM TRONG COC ĐƠN. Phân tích lún của nền cỗ kết của nên.--¿--:-5c+2ct+ct+rerktsrtertrrrerrrrrrrree 23 2. Xác đỉnh độ lún sơ cấp từ thí nghiệm nén cô kết. Xác định độ lún sơ cấp theo phương pháp của Janbu.

Xác định độ lún có kết của nền theo thời gian. Phương trình vi phân cố kết thấm. Lời giải phương trình vi phân cô kết thắm. Bài toán cô kết thắm một chiều, thoát nước 2 biên.

Bài toán cô kết thắm một chiều, thoát nước 1 biên. Phân tích sức chịu tải của cọc đơn băng phương pháp truyền tải trọng. Sức kháng ma sát CUa CỌC. Sức kháng mũi.

Sức CHIU tải CUC hạn. Đường cong truyền tải trọng trong CỌC. Phân tích độ lún của cọc đơn. Phân tích ảnh hưởng cua ma sat âm trong cọc OM.--« << ec+sss 35 CHƯƠNG 3.

XÁC ĐỊNH SỨC CHIU TAI CUC HAN VÀ SỨC KHANG BEN DON VỊ CUA COC TỪ THÍ NGHIEM HIEN TRUONG. Xác định sức chịu tải cực han của cọc băng thí nghiệm nén tinh cọc. Các thiết bị thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng dọc thân cọc. Xác định sức chịu tải cực hạn CUA COC.

Xác định biến dạng dọc than CỌC. Xác định nội lực dọc thân COC. Xác định sức kháng bên đơn VỊ. Xac dinh sức chịu tải cực hạn của cọc băng thí nghiệm nén dọc trục tĩnh kết hợp quan trac biên dạng dọc thân cọc công trình IC — 'ÏOWT.

Giới thiệu chung về địa chat dự dn IC - TOWer. Thông số coc thí nghidm. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh đầu cọc. Biến dạng trung bình dọc trục dọc thân cỌC.

Xác định độ cứng EA từ thông số biến dạng thực tế tại hiện trường. Xác định nội lực dọc thân CỌC. Xác định sức kháng bên đơn VỊ. Phan tích ngược xác định ma sát bên của cọc từ thí nghiệm thu tinh và thu động móng cọc cong trình kho lạnh LPG-Thi Vải.

Tong quan về địa chất công trình. Xác định sức chịu tải cực hạn CUA COC. Xác định MS bên đơn vi từ các thí nghiệm trong phòng và hiện trường. PHAN TICH ANH HUONG MA SAT AM TRONG COC DON VA NHÓM COC THEO MUC ĐỘ CO KET CUA NEN.

Phân tích anh hưởng ma sát âm trong coc don bang phương pháp PTHH. Các mô hình phân tích ứng xử của đất. Các thông số địa chất sử dụng. Phần tích ứng xử của COC đơn.

Phân tích ảnh hưởng ma sát âm đối với cọc đơn công trình IC-Tower. Các thông số địa Chat. Mô phỏng xác định sức chịu tải CỦa CỌC. Mô phỏng phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đối với cọc đơn.

Xác định giá trị ma sát âm và vị trí mặt phẳng trung hòa. Mô phỏng phân tích ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm cọc băng phương pháp PTHH cho công trình kho lạnh LPG — “Thị Vải. Các thông số địa chất. Mô phỏng kiểm tra các thông số địa chất.

Mô phỏng ảnh hưởng của MSA trong cọc đơn theo độ cố kết của nên. Phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đến khả năng chịu tải của cọc đơn theo mức độ cô ket của nên băng phương pháp giải tÍCh. Quy trình tính tOán. Ung dụng tinh toán ảnh hưởng của ma sát âm trong cọc don công trình LPG — “Thị Vả I.

Xác định anh hưởng của ma sát âm trong cọc theo độ cô kết của nên. So sánh kết quả tính toán giải tích và mô phỏng. Mô phỏng xác định ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm cọc công trình kho lạnh LPG — Thị VảI. Đặt van dé nghiên CỨU.

Mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm 5 cọc. Mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm trong nhóm 9 cọc. Kết quả phân tích. Nhận xét ảnh hưởng ma sát âm trong nhóm cCỌC.-----<s««es+sss 96 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,.