Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ảnh hưởng của đào sâu trong đất đến ứng xử của cọc lân cận hố đào

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ảnh hưởng của đào sâu trong đất đến ứng xử của cọc lân cận hố đào, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Minh Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Bá Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - Tp.HCM
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Đào Sâu Đến Ứng Xử Của Cọc Lân Cận
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 2. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
• 2.1. GIỚI THIỆU MÓNG CỌC
• 2.1.1. Móng cọc khoan nhồi
• 2.2. ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
• 2.2.1. Cơ sở hình thành phương pháp phân tích
• 2.2.2. Đề xuất phương pháp đánh giá sự thay đổi sức chịu tải hông
• 2.2.3. Phương pháp dựa vào sự thay đổi ứng suất pháp tuyến hữu hiệu mặt bên cọc
• 2.2.4. Phương pháp dựa vào sự thay đổi lực dọc trong cọc
• 2.2.5. Đề xuất phương pháp đánh giá sự thay đổi sức chịu tải mũi dựa vào lực dọc đầu cọc
• 2.3. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH HỐ ĐÀO SÂU
• 2.3.1. Công trình hố đào sâu
• 2.3.2. Tường vây cọc barrette
• 2.4. CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU
• 2.4.1. Phá hoại cắt tổng thể
• 2.4.2. Phá hoại cắt tổng thể tường consol
• 2.5. TƯƠNG TÁC GIỮA HỐ ĐÀO SÂU VỚI NỀN VÀ CÔNG TRÌNH LÂN CẬN
• 2.5.1. Lún và phạm vi ảnh hưởng nền
• 2.5.2. Áp lực ngang của tải bên ngoài hố đào lên tường vây
• 2.5.3. Tương tác giữa hố đào và công trình
• 2.5.4. Ứng xử của móng cọc gần hố đào sâu
• 2.6. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC ĐỀ XUẤT BỞI POULOS VÀ CHEN (1997)
• 2.7. LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐẤT PHÂN TÍCH
• 3. CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO
• 3.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
• 3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC
• 3.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỐ ĐÀO SÂU
• 3.4. CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH
• 3.5. MÔ PHỎNG CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D
• 3.5.1. Hình học của mô hình 3D
• 3.5.2. Vật liệu đất
• 3.5.3. Hệ giằng chống
• 3.5.4. Các bước tính toán
• 3.6. HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH
• 3.6.1. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh
• 3.6.2. Hiệu chỉnh thông số
• 3.7. KẾT QUẢ MÔ HÌNH
• 4. NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU
• 4.1. CHUYỂN VỊ NGANG
• 4.1.1. Tra biểu đồ Poulos và Chen
• 4.1.2. Phân tích phần tử hữu hạn
• 4.1.3. So sánh chuyển vị ngang lớn nhất theo 2 phương pháp tra biểu đồ và Plaxis 3D
• 4.2. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• 4.2.1. Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen
• 4.2.2. Chuyển vị ngang của cọc
• 5. NGHIÊN CỨU NỘI LỰC CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU
• 5.1. Tra biểu đồ Poulos và Chen
• 5.2. Phân tích phần tử hữu hạn
• 5.3. So sánh moment lớn nhất theo 2 phương pháp tra biểu đồ và Plaxis 3D
• 5.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• 5.4.1. Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen
• 5.5. Thay đổi moment trong cọc
• 5.6. Thay đổi lực cắt trong cọc
• 6. NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU
• 6.1. THAY ĐỔI LỰC DỌC TRONG CỌC
• 6.2. KẾT LUẬN CHƯƠNG
• 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 7.1. Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen
• 7.2. Chuyển vị ngang của cọc
• 7.3. Thay đổi moment trong cọc
• 7.4. Thay đổi lực cắt trong cọc
• 7.5. Thay đổi lực dọc trong cọc
• 8. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BẰNG PLAXIS 3D
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của đào sâu đất đến ứng xử của cọc lân cận trong các công trình xây dựng. Đặc biệt, nghiên cứu sẽ làm rõ các yếu tố như chuyển vị của cọc (độ lún và chuyển vị ngang), sự thay đổi nội lực trong cọc (moment, lực cắt), và sự thay đổi sức chịu tải của cọc (sức chịu mũi huy động và ma sát thân huy động). Thông qua việc khảo sát địa chất tại khu vực Phú Hữu, Quận 9, TP. Hồ Chí Minh, nghiên cứu sẽ sử dụng kết quả thí nghiệm nén tĩnh để hiệu chỉnh các thông số mô hình phần tử hữu hạn (Plaxis 3D.v21). Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các yếu tố địa chất và kỹ thuật xây dựng cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận trong quá trình thi công hố đào sâu.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng bao gồm việc sử dụng phần mềm Plaxis 3D để mô phỏng và phân tích các trường hợp cụ thể liên quan đến đào sâu đất. Nghiên cứu sẽ tiến hành phân tích bốn trường hợp, bao gồm hai loại cọc với các kích thước khác nhau và một hố đào với các độ sâu khác nhau. Kết quả sẽ được so sánh giữa các phương pháp khác nhau như phương pháp của Poulos và Chen, nhằm xác định sự thay đổi sức chịu tải của cọc. Các thông số địa chất được nhập vào mô hình sẽ dựa trên kết quả khảo sát thực địa và thí nghiệm nén tĩnh. Điều này cho phép nghiên cứu đánh giá chính xác hơn về tác động môi trường và ứng xử của cọc trong các điều kiện khác nhau.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả từ mô phỏng cho thấy độ lún của cọc phụ thuộc chặt chẽ vào diễn biến đất nền xung quanh cọc. Cụ thể, giá trị chuyển vị ngang, moment và lực cắt trong cọc thay đổi theo chiều sâu đào, đường kính cọc và vị trí của cọc so với hố đào. Kết quả cũng chỉ ra rằng sự suy giảm sức kháng hông ở vùng nền phía trên dẫn đến gia tăng tải trọng lên phần mũi cọc. Nghiên cứu đã xác định cơ chế hình thành ma sát âm và những yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của cọc trong quá trình thi công. Những phát hiện này có thể giúp các kỹ sư và nhà thiết kế đưa ra các giải pháp tối ưu hơn trong việc thi công hố đào sâu mà không ảnh hưởng đến các công trình lân cận.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là trong việc thiết kế và thi công các công trình ở khu vực đô thị. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn cho việc đánh giá sự thay đổi sức chịu tải của cọc khi có đào sâu đất lân cận. Các kỹ sư có thể áp dụng những phát hiện này để cải thiện quy trình thiết kế, từ đó giảm thiểu rủi ro và thiệt hại cho các công trình hiện hữu. Hơn nữa, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc phân tích tương tác giữa hố đào sâu và nền đất, góp phần nâng cao an toàn cho các công trình trong bối cảnh đô thị hóa ngày càng gia tăng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển đô thị nhanh chóng tại các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, việc thi công các công trình cao tầng với nhiều tầng hầm ngày càng phổ biến. Theo ước tính, mật độ xây dựng tại trung tâm thành phố ngày càng tăng, dẫn đến nhu cầu đào sâu trong đất để xây dựng hố đào phục vụ tầng hầm và các công trình ngầm khác. Tuy nhiên, quá trình đào sâu này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến các công trình hiện hữu lân cận, đặc biệt là móng cọc, gây ra các biến dạng và thay đổi nội lực trong cọc, ảnh hưởng đến độ an toàn và khả năng chịu tải của công trình.

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của đào sâu trong đất đến ứng xử của cọc lân cận hố đào sâu tại khu vực Phường Phú Hữu, Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh, nơi có đặc điểm địa chất đất yếu ven sông. Mục tiêu chính là phân tích chuyển vị (độ lún và chuyển vị ngang), sự thay đổi nội lực (moment, lực cắt) và sức chịu tải của cọc trước và sau khi thi công hố đào sâu. Nghiên cứu sử dụng mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 3D.v21 hiệu chỉnh dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc, phân tích bốn trường hợp với hai loại cọc (D400 dài 21.5m và D1000 dài 42m) và hố đào kích thước 40x40m với độ sâu 10m và 22m.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế và thi công hố đào sâu, giúp hạn chế biến dạng và suy giảm sức chịu tải của móng cọc công trình hiện hữu, từ đó nâng cao độ an toàn và hiệu quả thi công trong điều kiện địa chất phức tạp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

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

• Lý thuyết ứng xử móng cọc trong đất yếu: Móng cọc được phân loại theo điều kiện làm việc, bao gồm cọc chống, cọc treo, cọc chịu tải ngang, cọc ma sát âm, cọc chịu nhổ và cọc mố trụ cầu. Cọc khoan nhồi và cọc barrette được nghiên cứu chi tiết do tính phổ biến trong thi công hố đào sâu.

• Mô hình phân tích sức chịu tải cọc: Sức chịu tải cực hạn của cọc được xác định bằng tổng sức kháng cắt mặt bên (Qs) và sức gánh đỡ mũi cọc (Qp), với các phương pháp đánh giá dựa trên sự thay đổi ứng suất pháp tuyến hữu hiệu mặt bên cọc và lực dọc trong cọc.

• Mô hình tương tác hố đào sâu với nền đất và công trình lân cận: Các dạng mất ổn định hố đào sâu như phá hoại cắt tổng thể, phá hoại cắt tường consol, đẩy trồi và cát chảy được xem xét. Lý thuyết về áp lực đất ngang tác động lên tường vây và ảnh hưởng đến chuyển vị, moment trong cọc được áp dụng.

• Phương pháp Poulos và Chen (1997): Phát triển biểu đồ thiết kế dự đoán moment uốn và chuyển vị ngang lớn nhất của cọc đơn do chuyển động đất trong quá trình đào, với các hệ số hiệu chỉnh cho cường độ đất, đường kính cọc, độ sâu đào, độ cứng tường vây và hệ giằng chống.

Các khái niệm chính bao gồm: chuyển vị ngang và đứng của cọc, moment uốn, lực cắt, sức chịu tải mũi và ma sát thân cọc, ma sát âm, ứng suất pháp tuyến hữu hiệu, và các hệ số hiệu chỉnh trong mô hình phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường và dữ liệu khảo sát địa chất khu vực Phường Phú Hữu, Quận 9. Các thông số đất được hiệu chỉnh dựa trên thí nghiệm để nhập vào mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 3D.v21.

Phương pháp phân tích gồm:

• Phân tích chuyển vị cọc: Độ lún được mô phỏng bằng phần tử hữu hạn Plaxis 3D; chuyển vị ngang được đánh giá bằng phương pháp tra biểu đồ Poulos và Chen kết hợp với mô hình phần tử hữu hạn.

• Phân tích nội lực cọc: Moment uốn được tính toán bằng cả hai phương pháp tra biểu đồ và mô hình phần tử hữu hạn; lực cắt được phân tích chủ yếu qua mô hình phần tử hữu hạn.

• Phân tích sức chịu tải cọc: Sử dụng kết quả thí nghiệm nén tĩnh làm cơ sở hiệu chỉnh mô hình Plaxis 3D để xác định sức chịu tải trước và sau khi thi công hố đào sâu.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hai loại cọc với chiều dài và đường kính khác nhau, cùng bốn trường hợp hố đào sâu với các độ sâu 10m và 22m. Phương pháp chọn mẫu dựa trên đặc điểm phổ biến của công trình thực tế tại khu vực nghiên cứu. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2022, bao gồm khảo sát, thí nghiệm, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chuyển vị của cọc phụ thuộc chặt chẽ vào diễn biến đất nền xung quanh: Độ lún cọc tăng theo chiều sâu đào hố, với cọc D400 dài 21.5m có độ lún lớn hơn khi đào sâu 22m so với 10m. Chuyển vị ngang lớn nhất của cọc tăng từ khoảng 5mm lên gần 12mm khi chiều sâu đào tăng gấp đôi, thể hiện sự ảnh hưởng rõ rệt của quá trình đào sâu đến biến dạng cọc.

2. Giá trị moment uốn và lực cắt trong cọc phụ thuộc vào chiều sâu đào, đường kính cọc và vị trí cọc so với hố đào: Moment uốn lớn nhất trong cọc D1000 dài 42m tăng khoảng 30% khi chiều sâu đào tăng từ 10m lên 22m. Lực cắt cũng tăng tương ứng, đặc biệt tại các vị trí gần mép hố đào, cho thấy sự tập trung ứng suất cao tại các vùng này.

3. Sự suy giảm sức kháng hông ở vùng nền phía trên dẫn đến gia tăng tải trọng lên phần mũi cọc: Kết quả mô hình cho thấy sức kháng hông giảm khoảng 15-20% sau khi thi công hố đào sâu, làm tăng tải trọng mũi cọc lên đến 25%, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của móng.

4. Cơ chế hình thành ma sát âm được xác định rõ ràng: Trong vùng đất xung quanh cọc, hiện tượng ma sát âm xuất hiện khi đất lún nhiều hơn cọc, gây ra lực kéo dọc thân cọc. Tỷ lệ cọc xuất hiện ma sát âm chiếm khoảng 40% trong các trường hợp phân tích, đặc biệt với cọc có đường kính nhỏ và vị trí gần hố đào.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các biến dạng và thay đổi nội lực trong cọc là do sự thay đổi ứng suất pháp tuyến hữu hiệu và chuyển vị đất nền xung quanh trong quá trình đào sâu. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với mô hình của Poulos và Chen (1997) nhưng có sự điều chỉnh do đặc điểm địa chất đất yếu ven sông tại Thành phố Hồ Chí Minh.

Việc sử dụng mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 3D cho phép mô phỏng chi tiết hơn các yếu tố ảnh hưởng như độ cứng tường vây, hệ giằng chống và vị trí cọc, giúp dự đoán chính xác hơn ứng xử thực tế của cọc. Biểu đồ chuyển vị ngang, moment và lực cắt được trình bày rõ ràng trong luận văn, minh họa sự khác biệt giữa các trường hợp đào sâu và loại cọc.

Ý nghĩa của kết quả là cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế và thi công hố đào sâu, giảm thiểu rủi ro biến dạng và suy giảm sức chịu tải của móng cọc hiện hữu, góp phần nâng cao an toàn công trình trong điều kiện địa chất phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 3D trong thiết kế hố đào sâu: Khuyến nghị các đơn vị thiết kế sử dụng mô hình này để phân tích chuyển vị và nội lực cọc, nhằm dự báo chính xác ảnh hưởng của đào sâu. Thời gian áp dụng trong giai đoạn thiết kế và chuẩn bị thi công.

2. Tăng cường giám sát biến dạng và nội lực cọc trong quá trình thi công: Lắp đặt cảm biến đo biến dạng dọc thân cọc và inclinometer để theo dõi chuyển vị thực tế, giúp điều chỉnh biện pháp thi công kịp thời. Chủ thể thực hiện là nhà thầu thi công và tư vấn giám sát, trong suốt quá trình thi công.

3. Lựa chọn loại cọc và chiều dài phù hợp với điều kiện địa chất và vị trí hố đào: Ưu tiên sử dụng cọc có đường kính lớn và chiều dài đủ để giảm chuyển vị ngang và tăng sức chịu tải, đặc biệt trong các khu vực có hố đào sâu trên 20m. Thời gian áp dụng trong giai đoạn thiết kế.

4. Thiết kế hệ giằng chống và tường vây có độ cứng cao: Giảm chuyển vị đất nền và ứng suất tập trung lên cọc bằng cách tăng độ cứng hệ giằng và tường vây, đồng thời giảm khoảng cách thanh chống. Chủ thể thực hiện là đơn vị thiết kế và thi công, áp dụng trong giai đoạn thi công.

5. Nghiên cứu bổ sung về ảnh hưởng của ma sát âm và thay đổi sức chịu tải mũi cọc: Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo nhằm hiểu rõ hơn cơ chế ma sát âm và điều chỉnh thiết kế móng cọc phù hợp. Thời gian nghiên cứu trong vòng 1-2 năm tới, do các viện nghiên cứu và trường đại học thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và địa kỹ thuật: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích chi tiết giúp thiết kế móng cọc và hố đào sâu phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp, nâng cao độ chính xác và an toàn công trình.

2. Nhà thầu thi công công trình ngầm và hố đào sâu: Thông tin về ảnh hưởng đào sâu đến cọc giúp nhà thầu lựa chọn biện pháp thi công, giám sát biến dạng và điều chỉnh quy trình nhằm hạn chế rủi ro trong thi công.

3. Chuyên gia giám sát và quản lý dự án xây dựng: Luận văn cung cấp các chỉ số và phương pháp theo dõi chuyển vị, nội lực cọc, giúp giám sát hiệu quả và đảm bảo chất lượng công trình trong quá trình thi công.

4. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng: Tài liệu tham khảo quý giá về mô hình phân tích ứng xử cọc trong điều kiện đào sâu, kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển khoa học trong lĩnh vực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần nghiên cứu ảnh hưởng của đào sâu đến cọc lân cận?
   Việc đào sâu có thể gây biến dạng đất nền và thay đổi nội lực trong cọc, ảnh hưởng đến độ an toàn và khả năng chịu tải của công trình hiện hữu. Nghiên cứu giúp dự báo và giảm thiểu rủi ro này.

2. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích chuyển vị và nội lực cọc?
   Luận văn sử dụng mô hình phần tử hữu hạn Plaxis 3D kết hợp phương pháp tra biểu đồ Poulos và Chen để phân tích chuyển vị ngang, moment và lực cắt trong cọc.

3. Ảnh hưởng của chiều sâu hố đào đến ứng xử cọc như thế nào?
   Chiều sâu hố đào tăng làm chuyển vị ngang, moment uốn và lực cắt trong cọc tăng đáng kể, đồng thời giảm sức kháng hông đất nền, gây tăng tải trọng lên mũi cọc.

4. Ma sát âm là gì và tại sao quan trọng?
   Ma sát âm xảy ra khi đất lún nhiều hơn cọc, tạo lực kéo dọc thân cọc, ảnh hưởng đến độ lún và sức chịu tải. Hiện tượng này cần được tính toán để đảm bảo an toàn móng.

5. Làm thế nào để giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực của đào sâu đến cọc?
   Có thể tăng cường độ cứng tường vây và hệ giằng, lựa chọn cọc phù hợp, giám sát biến dạng thực tế và điều chỉnh thi công kịp thời để hạn chế biến dạng và thay đổi nội lực trong cọc.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích chi tiết ảnh hưởng của đào sâu trong đất đến chuyển vị, nội lực và sức chịu tải của cọc lân cận hố đào sâu tại khu vực đất yếu ven sông Thành phố Hồ Chí Minh.
• Kết quả cho thấy chuyển vị ngang, moment uốn và lực cắt trong cọc tăng theo chiều sâu đào và phụ thuộc vào đặc tính cọc, vị trí cọc so với hố đào.
• Sự suy giảm sức kháng hông đất nền làm tăng tải trọng lên mũi cọc, đồng thời cơ chế ma sát âm được xác định rõ ràng trong quá trình đào sâu.
• Phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 3D kết hợp với phương pháp tra biểu đồ Poulos và Chen là công cụ hiệu quả để dự báo ứng xử cọc trong điều kiện thi công thực tế.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế, thi công và giám sát nhằm giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực, đồng thời khuyến nghị nghiên cứu tiếp theo về ma sát âm và sức chịu tải mũi cọc.

Các bước tiếp theo bao gồm áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế thực tế, triển khai giám sát thi công và mở rộng nghiên cứu trong các điều kiện địa chất khác. Độc giả và chuyên gia được khuyến khích tham khảo và ứng dụng các kết quả này để nâng cao hiệu quả và an toàn công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. TÍNH CẤP THIẾT. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. GIỚI THIỆU MÓNG CỌC.

Móng cọc khoan nhồi. ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC. Cơ sở hình thành phương pháp phân tích. Đề xuất phương pháp đánh giá sự thay đổi sức chịu tải hông.

Phương pháp dựa vào sự thay đổi ứng suất pháp tuyến hữu hiệu mặt bên cọc. Phương pháp dựa vào sự thay đổi lực dọc trong cọc. Đề xuất phương pháp đánh giá sự thay đổi sức chịu tải mũi dựa vào lực dọc đầu cọc. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH HỐ ĐÀO SÂU.

Công trình hố đào sâu. Tường vây cọc barrette. CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU [7]. Phá hoại cắt tổng thể.

Phá hoại cắt tổng thể tường consol. TƯƠNG TÁC GIỮA HỐ ĐÀO SÂU VỚI NỀN VÀ CÔNG TRÌNH LÂN CẬN. Lún và phạm vi ảnh hưởng nền [1]. Áp lực ngang của tải bên ngoài hố đào lên tường vây [7].

Tương tác giữa hố đào và công trình [1]. Ứng xử của móng cọc gần hố đào sâu [1]. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC ĐỀ XUẤT BỞI POULOS VÀ CHEN (1997) [2]. LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐẤT PHÂN TÍCH.

CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT. ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỐ ĐÀO SÂU.

CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH. MÔ PHỎNG CÁC TRƯỜNG HỢP PHÂN TÍCH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D. Hình học của mô hình 3D. Vật liệu đất.

Hệ giằng chống. Các bước tính toán. HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH. Kết quả thí nghiệm nén tĩnh.

Hiệu chỉnh thông số. KẾT QUẢ MÔ HÌNH. NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU. CHUYỂN VỊ NGANG.

Tra biểu đồ Poulos và Chen. Phân tích phần tử hữu hạn. So sánh chuyển vị ngang lớn nhất theo 2 phương pháp tra biểu đồ và Plaxis 3D. KẾT LUẬN CHƯƠNG.

Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen. Chuyển vị ngang của cọc. NGHIÊN CỨU NỘI LỰC CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU. Tra biểu đồ Poulos và Chen.

Phân tích phần tử hữu hạn. So sánh moment lớn nhất theo 2 phương pháp tra biểu đồ và Plaxis 3D. KẾT LUẬN CHƯƠNG. Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen.

Thay đổi moment trong cọc. Thay đổi lực cắt trong cọc. NGHIÊN CỨU SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC LÂN CẬN HỐ ĐÀO SÂU. THAY ĐỔI LỰC DỌC TRONG CỌC.

KẾT LUẬN CHƯƠNG. 153 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Khả năng áp dụng của phương pháp Poulos và chen. Chuyển vị ngang của cọc.

Thay đổi moment trong cọc. Thay đổi lực cắt trong cọc. Thay đổi lực dọc trong cọc. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI.

158 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 160 PHỤ LỤC A: TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BẰNG PLAXIS 3D. 160 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG. 163 -viii- DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Tương tác giữa hố đào và công trình lân cận .2: Vùng hoạt động sau lưng tường .3: Bài toán cơ bản được phân tích bởi Poulos và Chen .4: Các biểu đồ tra hệ số hiệu chỉnh moment và chuyển vị ngang .5: Mặt bằng dự án và vị trí thí nghiệm CPT và Inclinometer .6: Mặt bằng bố trí thí nghiệm CPT và Inclinometer .7: Bố trí Strain gauges và Inclinometer trong cọc .8: Bố trí Strain gauges dọc theo thân cọc và vị trí CPT .9: Sự thay đổi sức kháng mũi trước và sau khi thi công hố đào .10: Chuyển vị ngang của cọc, đất trước và sau khi thi công hố đào .11: Thay đổi moment uốn trước và sau khi thi công hố đào .12: Thay đổi góc xoay trong cọc trước và sau khi thi công hố đào .1: So sánh sự phân bố ứng suất nền đất giữa móng nông và cọc đơn [4] .2: (a) Cọc chống; (b) Cọc treo; (c) Cọc chịu tải ngang; (d) Cọc ma sát âm; (e) Cọc chịu nhổ; (f) Cọc mố, trụ cầu .3: Thi công cọc khoan nhồi.4: Biểu đồ lực dọc trong cọc .5: Nền đất xung quanh cọc ở giai đoạn chịu tải cực hạn [6] .6: Công trình hố đào sâu .7: Trình tự thiết kế và thi công hố đào sâu [8] .8: Trình tự phân tích và thiết kế hố đào sâu [7] .9: Thi công tường vây cọc barrette.10: Tường vây cọc barrette.11: Dạng phá hoại cắt tổng thể: (a) Đẩy vào, (b) Cơ bản .12: Phân tích tường consol theo phương pháp áp lực tổng: (a) Biến dạng của tường, (b) Phân bố thực của áp lực đất ngang, (c) Phân bố lí tưởng của áp lực đất ngang, (d) Phương pháp phân tích đơn giản .13: Phân tích tường consol theo phương pháp áp lực ròng: (a) Biến dạng của tường, (b) Phân bố của áp lực đất ròng .14: Phân tích đẩy trồi .15: Thấm trong đất bên dưới tường.16: Độ lún và khoảng cách ảnh hưởng do đào sâu trong nhiều loại đất Goldberg (1976) .17: Dạng chuyển vị điển hình của tường chắn và mặt đất với các kiểu giằng và cột chống (Clough và O’Rourke, 1990) .18: Các đường bao lún ứng với các loại đất (Clough và O’Rourke, 1990) .19: Áp lực đất ngang gây ra bởi lực tập trung .20: Áp lực đất ngang gây ra bởi tải phân bố theo đường .21: Áp lực đất ngang gây ra bởi tải phân bố theo diện tích .22: Tương tác giữa hố đào và công trình lân cận .23: Vùng hoạt động sau lưng tường .24: Lộ trình ứng suất trong vùng hoạt động của hố đào sâu có tường vây (Puller, 2003) .25: Bài toán cơ bản được phân tích bởi Poulos và Chen .26: Moment uốn cơ bản và chuyển vị ngang cơ bản theo khoảng cách từ tường chắn .27: Các yếu tố hiệu chỉnh cho moment uốn (Poulos và Chen, 1997) .28: Các yếu tố hiệu chỉnh cho chuyển vị ngang (Poulos và Chen, 1997) .29: Mặt dẻo của mô hình Hardening soil [9] .30: Quan hệ ứng suất-biến dạng hyperbol [9] .31: Biểu đồ xác định E50 và Eurref từ thí nghiệm nén 3 trục [9] .32: Biểu đồ xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết [9].1: Vị trí Phường Phú Hữu, Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh .2: Mặt bằng hố khoan khảo sát địa chất .3: Sự phân bố các lớp đất và kết quả SPT .4: Mặt bằng thí nghiệm nén tĩnh cọc và vị trí cọc P1.5: Vị trí các cọc so với hố đào và đánh số cọc .6: Mô hình bài toán trong Plaxis 3D .7: Thông số vật liệu cọc khai báo trong Plaxis 3D .8: Thông số modun cọc khai báo trong Plaxis 3D .9: Thông số tường vây khai báo trong Plaxis 3D .10: Thông số thanh chống H350 khai báo trong Plaxis 3D .11: Thông số thanh chống H400 khai báo trong Plaxis 3D .12: Thông số thanh chống 2H350 khai báo trong Plaxis 3D .13: Thông số thanh chống 2H400 khai báo trong Plaxis 3D .14: Chia lưới bài toán trong Plaxis 3D .15: Bước 0 - Initial phase .16: Bước 1 - Kích hoạt cọc và tải công trình hiện hữu trên cọc .17: Bước 2 - Kích hoạt tường vây.18: Bước 3 - Đào đất và lắp đặt hệ giằng .19: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún .20: Biểu đồ quan hệ thời gian - độ lún .21: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún - thời gian .22: Biểu đồ quan hệ tải trọng độ lún của thí nghiệm nén tĩnh và mô hình Plaxis 3D .23: Kết quả mô hình trong Plaxis 3D .24: Chuyển vị của cọc và tường chắn trong Plaxis 3D .1: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=0.2: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-10.3: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-20.4: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=0.5: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-10.6: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-20.7: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=0.8: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-10.9: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-20.10: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-30.11: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-40.12: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=0.13: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-10.14: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-20.15: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-30.16: Chuyển vị đứng của nền và cọc tại độ sâu z=-40.17: Tổng hợp chuyển vị đứng của nền và cọc – TH1 .18: Tổng hợp chuyển vị đứng của nền và cọc – TH2 .19: Tổng hợp chuyển vị đứng của nền và cọc – TH3 .20: Tổng hợp chuyển vị đứng của nền và cọc – TH4 .21: Chuyển vị ngang của cọc Ux – TH1 .22: Chuyển vị ngang của cọc Uy – TH1 .23: Chuyển vị ngang của tường chắn Uy – TH1 .24: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc Ux – TH1 .25: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc và tường chắn Uy – TH1 .26: Chuyển vị ngang của cọc Ux – TH2 .27: Chuyển vị ngang của cọc Uy – TH2 .28: Chuyển vị ngang của tường chắn Uy – TH2 .29: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc Ux – TH2 .30: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc và tường chắn Uy – TH2 .31: Chuyển vị ngang của cọc Ux – TH3 .32: Chuyển vị ngang của cọc Uy – TH3 .33: Chuyển vị ngang của tường chắn Uy – TH3 .34: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc Ux – TH3 .35: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc và tường chắn Uy – TH3 .36: Chuyển vị ngang của cọc Ux – TH4 .37: Chuyển vị ngang của cọc Uy – TH4 .38: Chuyển vị ngang của tường chắn Uy – TH4 .39: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc Ux – TH4 .40: Tổng hợp chuyển vị ngang của cọc và tường chắn Uy – TH4 .41:Ước lượng giá trị k 'Nc từ kết quả Plaxis 3D .1: Biểu đồ bao moment trong cọc phương X – TH1 .2: Biểu đồ bao moment trong cọc phương Y – TH1 .3: Biểu đồ bao moment trong tường chắn phương Y – TH1.4: Tổng hợp moment trong cọc phương X – TH1 .5: Tổng hợp moment trong cọc và tường chắn phương Y – TH1 .6: Biểu đồ bao moment trong cọc phương X – TH2 .7: Biểu đồ bao moment trong cọc phương Y – TH2 .8: Biểu đồ bao moment trong tường chắn phương Y – TH2.9: Tổng hợp moment trong cọc phương X – TH2 .10: Tổng hợp moment trong cọc và tường chắn phương Y – TH2 .11: Biểu đồ bao moment trong cọc phương X – TH3 .