Bé Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé N«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc Thuû lîi --------------- NguyÔn ThÞ Ngäc H¬ng Nghiªn cøu ¶nh hëng cña cêng ®é chèng c¾t ®Êt kh«ng b·o hßa ®Õn sù æn ®Þnh ®Ëp ®Êt LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Hµ Néi, 2013 Bé Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé N«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc Thuû lîi --------------- NguyÔn ThÞ Ngäc H¬ng Nghiªn cøu ¶nh hëng cña cêng ®é chèng c¾t ®Êt kh«ng b·o hßa ®Õn sù æn ®Þnh ®Ëp ®Êt Chuyªn ngµnh: §Þa kü thuËt X©y dùng M· sè: 62 - 58 - 60 - 01 LuËn ¸n tiÕn sÜ kü thuËt Ngêi híng dÉn khoa häc: 1. TrÞnh Minh Thô 2. NguyÔn C«ng MÉn Hµ Néi, 2013 -i- lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc do chÝnh t«i thùc hiÖn. C¸c kÕt qu¶, sè liÖu nªu trong luËn ¸n lµ trung thùc vµ ch−a ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c.
T¸c gi¶ luËn ¸n NguyÔn ThÞ Ngäc H−¬ng - ii - lêi c¶m ¬n LuËn ¸n “Nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c−êng ®é chèng c¾t ®Êt kh«ng b·o hßa ®Õn sù æn ®Þnh ®Ëp ®Êt” ®−îc thùc hiÖn tõ th¸ng 11 n¨m 2008 vµ hoµn thµnh vµo th¸ng 08 n¨m 2013. T¸c gi¶ xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c nhÊt ®Õn thÇy gi¸o PGS. TrÞnh Minh Thô vµ thÇy gi¸o GS. NguyÔn C«ng MÉn ®· quan t©m gióp ®ì, tËn t×nh h−íng dÉn vµ cung cÊp tµi liÖu tham kh¶o gióp t¸c gi¶ cã ®−îc nh÷ng kiÕn thøc phôc vô cho viÖc hoµn thµnh luËn ¸n nµy.
T¸c gi¶ xin tr©n träng c¶m ¬n c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n §Þa kü thuËt, khoa C«ng tr×nh, phßng §µo t¹o §¹i häc vµ Sau §¹i häc, c¸c nhµ khoa häc tõ c¸c ®¬n vÞ trong vµ ngoµi tr−êng,. ®· cã nh÷ng ®ãng gãp, gióp ®ì quý b¸u cho t¸c gi¶ trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu. T¸c gi¶ xin c¶m ¬n bé m«n §Þa kü thuËt, phßng thÝ nghiÖm §Þa kü thuËt ®· t¹o ®iÒu kiÖn vµ bè trÝ thêi gian ®Ó t¸c gi¶ hoµn thµnh luËn ¸n nghiªn cøu. Cuèi cïng, t¸c gi¶ xin ®−îc göi lêi c¶m ¬n ch©n thµnh tíi c¸c ®ång nghiÖp, b¹n bÌ vµ gia ®×nh ®· ®éng viªn, khuyÕn khÝch, gióp ®ì t¸c gi¶ rÊt nhiÒu trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn ¸n.
Hµ Néi, ngµy 20 th¸ng 08 n¨m 2013 T¸c gi¶ NguyÔn ThÞ Ngäc H−¬ng - iii - Môc lôc Lêi cam ®oan. ii Môc lôc. iii Danh môc c¸c b¶ng biÓu. ix Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ .x Danh môc c¸c ký hiÖu vµ c¸c ch÷ viÕt t¾t.
xvii Më ®Çu. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi. Môc ®Ých nghiªn cøu. §èi t−îng nghiªn cøu vµ ph¹m vi nghiªn cøu.
Néi dung nghiªn cøu. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña luËn ¸n. Nh÷ng ®ãng gãp míi cña luËn ¸n.
Bè côc cña luËn ¸n. Tæng quan c¸c nghiªn cøu vÒ ®Ëp ®Êt vµ ®Êt kh«ng b·o hßa. Tæng quan vÒ ®Ëp ®Êt. Kh¸i qu¸t chung vÒ ®Ëp ®Êt.
C¸c vÊn ®Ò vÒ mÊt æn ®Þnh m¸i ®Êt. Tæng quan vÒ m«i tr−êng ®Êt b·o hßa, kh«ng b·o hoµ. T×nh h×nh nghiªn cøu c¸c ®Æc tr−ng c¬ lý ®Êt kh«ng b·o hoµ trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt Nam. T×nh h×nh nghiªn cøu c¸c ®Æc tr−ng c¬ lý ®Êt kh«ng b·o hßa trªn thÕ giíi.
Tæng quan c¸c nghiªn cøu vÒ c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt. T×nh h×nh nghiªn cøu c¸c ®Æc tr−ng c¬ lý ®Êt kh«ng b·o hßa nãi chung vµ c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hßa nãi riªng ë n−íc ta. KÕt luËn ch−¬ng 1. C¬ së lý thuyÕt ®Êt kh«ng b·o hßa.
C¸c biÕn tr¹ng th¸i øng suÊt trong m«i tr−êng ®Êt. §−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc. C−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hoµ. Ph−¬ng tr×nh c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt b·o hßa.
Ph−¬ng tr×nh c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hßa. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch thÊm trong m«i tr−êng b·o hßa, kh«ng b·o hßa. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc. KÕt luËn ch−¬ng 2.
Nghiªn cøu thùc nghiÖm x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ®Æc tr−ng c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hßa. TÝnh chÊt c¬ b¶n cña ®Êt dïng trong thÝ nghiÖm. ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt – n−íc.
B·o hoµ mÉu vµ ®Üa gèm. ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm. TÝnh to¸n hÖ sè thÊm tõ ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc.
TÝnh to¸n ®−êng cong SWCC b»ng ph−¬ng tr×nh cña Fredlund vµ Xing (1994). X¸c ®Þnh hÖ sè thÊm cña ®Êt tõ SWCC. X¸c ®Þnh c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hßa b»ng thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp.
Qui tr×nh thÝ nghiÖm. Ch−¬ng tr×nh thÝ nghiÖm. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho mÉu ®Çm nÐn Khe C¸t.
KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho mÉu ®Çm nÐn S«ng S¾t 2. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho mÉu ®Çm nÐn S«ng S¾t 3. X¸c ®Þnh c−êng ®é chèng c¾t cña ®Êt kh«ng b·o hßa b»ng thÝ nghiÖm nÐn ba trôc. ThiÕt bÞ ba trôc c¶i tiÕn ®Ó thÝ nghiÖm ®Êt kh«ng b·o hßa.
Qui tr×nh thÝ nghiÖm. Ch−¬ng tr×nh thÝ nghiÖm. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm nÐn ba trôc cè kÕt tho¸t n−íc (CD). KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho mÉu ®Çm nÐn Khe C¸t.
C¸c ®Æc tÝnh c−êng ®é chèng c¾t cña c¸c mÉu ®Êt thÝ nghiÖm 83 3. MÆt bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb më réng. C¸c ®−êng øng suÊt trong thÝ nghiÖm CD mÉu Khe C¸t. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho mÉu ®Çm nÐn S«ng S¾t 3.
C¸c ®Æc tÝnh c−êng ®é chèng c¾t cña c¸c mÉu ®Êt thÝ nghiÖm 92 3. MÆt bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb më réng. C¸c ®−êng øng suÊt trong thÝ nghiÖm CD mÉu S«ng S¾t. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm nÐn ba trôc víi ®é Èm kh«ng ®æi (CW).
C¸c ®Æc tÝnh c−êng ®é chèng c¾t cña c¸c mÉu ®Êt thÝ nghiÖm. ¸p lùc n−íc lç rçng d−. MÆt bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb më réng. C¸c ®−êng øng suÊt trong thÝ nghiÖm CW mÉu S«ng S¾t.
Ph©n tÝch kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. So s¸nh c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. So s¸nh gi÷a kÕt qu¶ thÝ nghiÖm víi kÕt qu¶ tÝnh tõ c«ng thøc thùc nghiÖm ®−îc ®Ò xuÊt bëi Fredlund vµ Vanapalli, 1996. KÕt luËn ch−¬ng 3.
øng dông kÕt qu¶ nghiªn cøu tÝnh to¸n cho mét sè m¸i dèc ë ViÖt Nam. Giíi thiÖu chung vÒ c«ng tr×nh. C«ng tr×nh hå chøa n−íc S«ng S¾t. C«ng tr×nh hå chøa n−íc Khe C¸t.
M¸i dèc tù nhiªn ë Yªn B¸i. Giíi thiÖu phÇn mÒm øng dông. Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i ®Ëp ®Êt c«ng tr×nh S«ng S¾t. TÝnh to¸n thÊm.
Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt kh«ng xÐt ®Õn b. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt b = 1/2 ’. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p lùc dÝnh toµn phÇn.
Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i ®Ëp ®Êt c«ng tr×nh Khe C¸t. TÝnh to¸n thÊm. Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt kh«ng xÐt ®Õn b.
Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt b = 1/2 ’. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p lùc dÝnh toµn phÇn. Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc tù nhiªn ë Yªn B¸i. TÝnh to¸n thÊm.
Ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt kh«ng xÐt ®Õn b. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p gi¶ thiÕt b = 1/2 ’. Ph©n tÝch æn ®Þnh theo ph−¬ng ph¸p lùc dÝnh toµn phÇn.
Ph©n tÝch kÕt qu¶ tÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i ®Êt c«ng tr×nh thùc tÕ. Ph©n tÝch kÕt qu¶ tÝnh to¸n c«ng tr×nh S«ng S¾t. Ph©n tÝch kÕt qu¶ tÝnh to¸n c«ng tr×nh Khe C¸t. Ph©n tÝch kÕt qu¶ tÝnh to¸n m¸i dèc tù nhiªn ë Yªn B¸i.
KÕt luËn ch−¬ng 4 .140 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ .143 Danh môc c«ng tr×nh khoa häc ®· c«ng bè.144 - viii - Tµi liÖu tham kh¶o. HiÖu chuÈn c¸c thiÕt bÞ ®o lùc vµ ®o ¸p lùc n−íc lç rçng trong luËn ¸n .153 Phô lôc II. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc cho c¸c mÉu ®Êt thÝ nghiÖm.157 Phô lôc III. KÕt qu¶ ph©n tÝch hÖ sè thÊm vµ c−êng ®é chèng c¾t cña c¸c mÉu ®Êt thÝ nghiÖm gi¸n tiÕp tõ ®−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc .163 Phô lôc IV.
MÆt bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb më réng lËp tõ c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm theo c¸c ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm kh¸c nhau. KÕt qu¶ ph©n tÝch æn ®Þnh m¸i dèc b»ng bé phÇn mÒm GeoStudio 2004.197 - ix - danh môc c¸c b¶ng biÓu B¶ng 3. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mÉu vËt liÖu ®Çm nÐn. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mÉu ®Êt nguyªn d¹ng t¹i Yªn B¸i.
TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mÉu ®Êt chÕ bÞ. TÝnh chÊt c¬ lý cña c¸c mÉu ®Êt nguyªn d¹ng Yªn B¸i. Ch−¬ng tr×nh c¸c thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp. Ch−¬ng tr×nh c¸c thÝ nghiÖm nÐn ba trôc cè kÕt tho¸t n−íc+khÝ (CD).
Ch−¬ng tr×nh c¸c thÝ nghiÖm nÐn ba trôc ®é Èm kh«ng ®æi (CW). So s¸nh c¸c th«ng sè c−êng ®é chèng c¾t hiÖu qu¶. C¸c chØ tiªu c¬ lý dïng trong m« h×nh tÝnh. C¸c chØ tiªu c¬ lý dïng trong m« h×nh tÝnh.
C¸c chØ tiªu c¬ lý dïng trong m« h×nh tÝnh. KÕt qu¶ tÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i dèc theo 3 ph−¬ng ph¸p. KÕt qu¶ tÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i dèc theo 3 ph−¬ng ph¸p. KÕt qu¶ tÝnh to¸n æn ®Þnh m¸i dèc theo 3 ph−¬ng ph¸p .139 -x- danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ H×nh 1.
Ph©n lo¹i ®Ëp ®Êt theo cÊu t¹o th©n ®Ëp. C¸c d¹ng mÆt ph¸ ho¹i: a) mÆt ph¼ng; b) cung trßn; c) kh«ng theo quy t¾c; d) hçn hîp. S¬ ®å pha chÝnh x¸c vµ ®¬n gi¶n ho¸ cña ®Êt kh«ng b·o hoµ. a) HÖ ®Êt kh«ng b·o hoµ bèn pha chÝnh x¸c; b) S¬ ®å 3 pha ®¬n gi¶n ho¸.
MÆt c¾t ph©n bè ¸p lùc lç rçng trong vïng ®Êt kh«ng b·o hoµ (Fredlund vµ Rahardjo, 1993). C¸c biÕn tr¹ng th¸i øng suÊt cho ®Êt kh«ng b·o hßa. §−êng cong ®Æc tr−ng ®Êt - n−íc (Fredlund vµ Xing, 1994). §−êng bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb cho ®Êt b·o hßa.
S¬ ®å gi¶i thÝch vÒ lùc hót dÝnh - matric suction (N. MÆt bao ph¸ ho¹i Mohr-Coulomb më réng cho ®Êt kh«ng b·o hßa (theo Fredlund vµ Rahardjo, 1993). §−êng bao ph¸ ho¹i cña thÝ nghiÖm c¾t cè kÕt tho¸t n−íc trªn c¸c mÉu ®Êt nguån gèc b¨ng tÝch (Gan vµ nnk. C¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm c¾t trùc tiÕp ë sÐt x¸m Madrid, cã kiÓm so¸t lùc hót dÝnh (theo Escario vµ Saez, 1986).
TÝnh phi tuyÕn trong mÆt bao ph¸ ho¹i theo lùc hót dÝnh cho mÉu ®Êt sÐt Dhanauri ®Çm nÖn cã khèi l−îng ®¬n vÞ thÊp (theo Satija, 1978) .