Nghiên cứu công nghệ cố kết hút chân không trong xử lý nền đất yếu tại công trình thủy Đình Vũ, Hải Phòng

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU

1.1. Tổng quan về nền đất yếu

1.2. Các phương pháp xử lý nén đất yếu khi xây dựng công trình

1.2.1. Nhóm các phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học

1.2.1.1. Làm chặt đất bằng đầm rời

1.2.1.2. Làm chặt đất bằng phương pháp đầm rung

1.2.2. Nhóm các phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chấn động và thủy chấn

1.2.2.1. Phương pháp nén chặt đất bằng chấn động

1.2.2.2. Phương pháp nén chặt đất bằng thủy chấn

1.2.3. Nhóm các phương pháp gia cố nén bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứng

1.2.3.1. Phương pháp gia cố bằng giếng cát

1.2.3.2. Phương pháp gia cố bằng bấc thấm (PVD)

1.2.3.3. Phương pháp gia cố nền bằng năng lượng nổ

1.2.3.4. Phương pháp gia cố nền bằng vải địa kỹ thuật và bấc thấm

1.2.4. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng chất kết dính

1.2.4.1. Gia cố nền bằng phương pháp trộn vôi

1.2.4.2. Gia cố nền bằng phương pháp trộn xi măng

1.2.4.3. Gia cố nền bằng phương pháp trộn bitum

1.2.4.4. Gia cố nền bằng keo polyme tổng hợp

1.2.5. Nhóm các phương pháp gia cố nền bằng dung dịch

1.2.5.1. Phương pháp gia cố nén bằng dung dịch vữa xi măng

1.2.5.2. Phương pháp gia cố nén bằng dung dịch silicat

1.2.5.3. Phương pháp gia cố nén bằng nhựa bitum

1.2.6. Nhóm các phương pháp vật lý gia cố nền đất yếu

1.2.6.1. Gia cố nền bằng phương pháp điện thấm

1.2.6.2. Gia cố nền bằng phương pháp điện hóa học

1.2.6.3. Gia cố nền bằng phương pháp nhiệt

1.2.7. Nhóm các phương pháp gia cố nền đất yếu bằng cọc cát, cọc vôi, cọc đất-vôi, cọc đất-xi măng, cọc cát-xi măng-vôi

1.2.7.1. Phương pháp gia cố bằng cọc cát

1.2.7.2. Phương pháp gia cố bằng cọc đất vôi, đất-xi măng, cọc cát-xi măng-vôi

1.3. Phương pháp nén trước

1.4. Phương pháp cổ kết chân không

1.5. Kết luận

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG CỐ KẾT CHÂN KHÔNG

2.1. Nguyên lý xử lý nền đất yếu bằng bơm hút chân không

2.2. Các bước tiến hành gia cố hút chân không

2.3. Sự khác nhau giữa gia tải cổ điển và hút chân không

2.4. Nguyên tắc cơ bản của quá trình gia cố nền bằng công nghệ hút chân không

2.5. Trình tự thi công và bố trí thiết bị

2.6. Lý thuyết về cố kết thấm và các bài toán

2.6.1. Lý thuyết cố kết một hướng theo phương đứng của Terzaghi

2.6.2. Lý thuyết cố kết ba hướng của Biot

2.7. Lời giải cho bài toán cố kết chân không của Indraratna

2.7.1. Trường hợp đối xứng trục

2.7.2. Trường hợp bài toán biến dạng phẳng tương đương

2.8. Lời giải cho bài toán cố kết hút chân không B. Rujikiatkamjorn và L. Sathananthan

2.8.1. Lời giải cho bài toán đối xứng trục

2.8.2. Lời giải cho bài toán phẳng

3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

3.1. Mục tiêu thí nghiệm

3.2. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất cần cải tạo

3.3. Xác định độ lún và độ biến thiên áp lực nước lỗ rỗng tại độ sâu nghiên cứu

3.4. Giới thiệu mô hình vật lý

3.4.1. Mô tả mô hình

3.4.2. Mô tả thiết bị

3.4.2.1. Đầu đo áp lực nước lỗ rỗng (Piezometer)

3.4.2.2. Đầu đọc số liệu (Datalogger)

3.4.2.3. Thiết bị đo biến dạng

3.4.2.4. Màng làm kín khí

3.4.2.5. Bấc thấm và hệ thống ống đầu nối đến máy bơm

3.5. Trình tự thí nghiệm

3.6. Các chỉ tiêu của đất trước khi thí nghiệm

3.7. Kết quả thí nghiệm đo lún và áp lực nước lỗ rỗng với áp lực hút chân không

3.8. Kết quả thí nghiệm về áp lực nước lỗ rỗng

3.9. Kết quả các chỉ tiêu đất sau thí nghiệm

4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG

4.1. Tính toán bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn

4.1.1. Mô hình toán học

4.1.2. Các bước giải bài toán bằng phần mềm SIGMA/W

4.1.3. Xác định điều kiện biên, lưới phần tử hữu hạn cho mô hình tính toán

4.2. Kết quả phân tích cố kết thấm khi gia tải chân không p = 43 kPa trên phần mềm tính toán

4.2.1. Kết quả phân tích áp lực nước lỗ rỗng

4.2.1.1. Đường đẳng áp lực nước lỗ rỗng

4.2.1.2. Đường quan hệ áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian

4.2.2. Kết quả phân tích lún

4.2.2.1. Đường quan hệ lún theo thời gian

4.3. Phân tích đánh giá, so sánh kết quả trên mô hình thí nghiệm vật lý và mô hình phần mềm tính toán

4.3.1. So sánh kết quả đo lún tại 4 vị trí quan trắc

4.3.2. So sánh kết quả đo áp lực nước lỗ rỗng tại 3 vị trí quan trắc

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, việc xây dựng các công trình hạ tầng như đê, cầu, và các công trình thủy lợi là rất cần thiết. Tuy nhiên, nhiều công trình xây dựng trên nền đất yếu gặp phải vấn đề về ổn định, dẫn đến sự cần thiết phải xử lý nền đất yếu để đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình. Các phương pháp truyền thống như nén trước bằng tải trọng trên mặt đất đã không còn đủ hiệu quả trong nhiều trường hợp. Phương pháp cố kết hút chân không đang nổi lên như một giải pháp khả thi, giúp rút ngắn thời gian thi công và cải thiện tính kinh tế cho các công trình. Việc áp dụng công nghệ này tại Đình Vũ, Hải Phòng cho thấy tiềm năng lớn trong xử lý nền đất yếu, đặc biệt là với các công trình thủy lợi.

II. Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài này là làm rõ nguyên lý và quy trình ứng dụng công nghệ cố kết hút chân không trong xử lý nền đất yếu. Đề tài không chỉ nghiên cứu quá trình diễn biến của áp lực nước lỗ rỗng mà còn đánh giá hiệu quả của phương pháp này thông qua các thí nghiệm mô hình. Thông qua việc xác định các chỉ tiêu cơ lý của mẫu đất sau thí nghiệm, đề tài sẽ cung cấp cái nhìn tổng quát về khả năng cải thiện nền đất yếu bằng phương pháp này. Việc này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực xây dựng.

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có trên thế giới và trong nước, từ đó áp dụng cho đối tượng cụ thể là xử lý nền đất yếu tại công trình Đình Vũ, Hải Phòng. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc ứng dụng lý thuyết về cố kết hút chân không và sử dụng phần mềm tính toán hiện đại như Geoslope và Sigma/W để mô phỏng và so sánh kết quả. Cách tiếp cận này giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ này trong thực tiễn.

IV. Tổng quan về xử lý nền đất yếu

Nền đất yếu thường gặp phải nhiều vấn đề như độ lún, thiếu ổn định, và khó khăn trong thi công. Các phương pháp truyền thống như nén trước và gia cố bằng vật liệu địa kỹ thuật đã được áp dụng nhưng vẫn chưa đạt hiệu quả cao. Trong bối cảnh đó, phương pháp cố kết hút chân không nổi lên như một giải pháp ưu việt, giúp cải thiện đáng kể tính ổn định của nền đất. Phương pháp này cho phép rút ngắn thời gian thi công và giảm thiểu chi phí, đồng thời có thể áp dụng trên diện rộng, phù hợp với các công trình ven biển và khu vực có nền đất yếu.

V. Kết luận và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp cố kết hút chân không không chỉ có hiệu quả cao trong việc xử lý nền đất yếu mà còn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và thời gian thi công. Đề tài khuyến nghị cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ này để mở rộng ứng dụng trong các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực có nền đất yếu. Việc áp dụng công nghệ này sẽ góp phần nâng cao tính bền vững và an toàn cho các công trình hạ tầng tại Việt Nam.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu công nghệ cố kết hút chân không cho nền đất yếu tại công trình Đình Vũ, Hải Phòng