I. Dòng thấm và ảnh hưởng đến ma sát thân cọc
Dòng thấm là yếu tố chính ảnh hưởng đến ma sát thân cọc trong đất cát. Nghiên cứu chỉ ra rằng dòng thấm hướng lên làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm ứng suất hiệu quả và liên kết giữa các hạt đất. Điều này dẫn đến giảm ma sát thân cọc, làm cọc mất khả năng chịu tải. Mô hình thí nghiệm hố đào sâu được sử dụng để mô phỏng hiện tượng này, với hệ thống 9 cọc đơn xuyên bể và hệ thống bơm tuần hoàn tạo dòng thấm. Kết quả cho thấy dòng thấm làm giảm mạnh ma sát thân cọc, đặc biệt ở các cọc gần tường chắn.
1.1. Cơ chế dòng thấm
Dòng thấm hướng lên trong hố đào sâu làm tăng áp lực nước lỗ rỗng, giảm ứng suất hiệu quả trong đất. Điều này làm giảm liên kết giữa các hạt đất, dẫn đến giảm ma sát thân cọc. Nghiên cứu sử dụng mô hình thí nghiệm với hệ thống bơm tuần hoàn để tạo dòng thấm, kết hợp với hệ thống đo áp lực nước và ma sát thân cọc. Kết quả cho thấy dòng thấm có ảnh hưởng lớn đến ma sát thân cọc, đặc biệt ở các cọc gần tường chắn.
1.2. Ảnh hưởng đến ma sát thân cọc
Dòng thấm làm giảm ma sát thân cọc do giảm ứng suất hiệu quả và liên kết giữa các hạt đất. Nghiên cứu sử dụng mô hình thí nghiệm hố đào sâu để đo lường ma sát thân cọc trong điều kiện có dòng thấm. Kết quả cho thấy ma sát thân cọc giảm mạnh ở các cọc gần tường chắn và giảm dần khi khoảng cách đến tường chắn tăng lên. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát dòng thấm trong thiết kế hố đào sâu.
II. Mô hình thí nghiệm và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng mô hình thí nghiệm hố đào sâu để đánh giá ảnh hưởng của dòng thấm đến ma sát thân cọc trong đất cát. Mô hình bao gồm hệ thống 9 cọc đơn xuyên bể, hệ thống bơm tuần hoàn tạo dòng thấm, và hệ thống đo áp lực nước. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa đo lường trực tiếp ma sát thân cọc và tính toán dựa trên ứng suất hiệu quả và áp lực nước. Kết quả cho thấy sự tương quan cao giữa hai phương pháp, khẳng định độ tin cậy của mô hình thí nghiệm.
2.1. Thiết kế mô hình thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm hố đào sâu được thiết kế với hệ thống 9 cọc đơn xuyên bể, hệ thống bơm tuần hoàn tạo dòng thấm, và hệ thống đo áp lực nước. Mô hình này cho phép đánh giá ảnh hưởng của dòng thấm đến ma sát thân cọc trong đất cát. Các cọc được bố trí sao cho không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nhóm cọc, đảm bảo kết quả nghiên cứu chính xác.
2.2. Phương pháp đo lường và phân tích
Nghiên cứu sử dụng phương pháp đo lường trực tiếp ma sát thân cọc và tính toán dựa trên ứng suất hiệu quả và áp lực nước. Kết quả từ hai phương pháp được so sánh và đánh giá, cho thấy sự tương quan cao. Điều này khẳng định độ tin cậy của mô hình thí nghiệm và phương pháp nghiên cứu. Kết quả cũng cho thấy ảnh hưởng của dòng thấm đến ma sát thân cọc, đặc biệt ở các cọc gần tường chắn.
III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu cho thấy dòng thấm làm giảm mạnh ma sát thân cọc, đặc biệt ở các cọc gần tường chắn. Độ giảm ma sát thân cọc đạt cực đại 91,23% trong trường hợp hố đào có chiều sâu và độ ngàm tường chắn 10 cm, với độ chênh mực nước ngầm 25 cm. Nghiên cứu cũng xây dựng lược đồ thể hiện mối quan hệ giữa khoảng cách cọc đến tường chắn, độ giảm ma sát thân cọc, và hệ số an toàn chống xói ngầm. Lược đồ này là cơ sở tham khảo quan trọng trong thiết kế hố đào sâu ổn định.
3.1. Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm cho thấy dòng thấm làm giảm mạnh ma sát thân cọc, đặc biệt ở các cọc gần tường chắn. Độ giảm ma sát thân cọc đạt cực đại 91,23% trong trường hợp hố đào có chiều sâu và độ ngàm tường chắn 10 cm, với độ chênh mực nước ngầm 25 cm. Kết quả này khẳng định ảnh hưởng lớn của dòng thấm đến ma sát thân cọc trong đất cát.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu xây dựng lược đồ thể hiện mối quan hệ giữa khoảng cách cọc đến tường chắn, độ giảm ma sát thân cọc, và hệ số an toàn chống xói ngầm. Lược đồ này là cơ sở tham khảo quan trọng trong thiết kế hố đào sâu ổn định. Kết quả nghiên cứu cũng giúp cải thiện hiệu quả thiết kế và thi công các công trình ngầm, đảm bảo an toàn và ổn định trong điều kiện có dòng thấm.
