Nghiên Cứu Đặc Điểm Địa Kỹ Thuật Khu Vực Thành Phố Hồ Chí Minh Phục Vụ Phát Triển Giao Thông Ngầm

Nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng giao thông ngầm đô thị là vấn đề cấp thiết tại Thành phố Hồ Chí… 189 trang · Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất · 2023.

• Tác giả: Võ Nhật Luân
• Người hướng dẫn: TS Đỗ Minh Toàn
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật địa chất
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Địa Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Phục Vụ Phát Triển Giao Thông Ngầm
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• TRANG PHỤ BÌA
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• Luận điểm bảo vệ
• Các đóng góp khoa học mới của luận án
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài
• Cấu trúc luận án
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỊA KỸ THUẬT PHỤC VỤ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG NGẦM ĐÔ THỊ
• 1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật và công trình giao thông ngầm đô thị
• 1.1.1. Tổng quan về địa kỹ thuật
• 1.1.2. Tổng quan công trình giao thông ngầm đô thị
• 1.1.3. Các phương pháp thi công xây dựng công trình giao thông ngầm đô thị
• 1.1.4. Các vấn đề địa kỹ thuật phát sinh khi thi công xây dựng công trình giao thông ngầm đô thị
• 1.2. Tình hình nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình giao thông ngầm đô thị
• 1.2.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. Chương 2: ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG ĐỊA KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
• 2.1. Đặc điểm môi trường địa chất Thành phố Hồ Chí Minh
• 2.1.1. Đặc điểm địa tầng, địa chất Đệ tứ
• 2.1.2. Đặc điểm tính chất xây dựng của đất đá
• 2.1.3. Đặc điểm hiện tượng địa chất động lực công trình
• 2.1.4. Đặc điểm địa hình, địa mạo
• 2.1.5. Đặc điểm thủy văn, hải văn và địa chất thủy văn
• 2.1.6. Đặc điểm khí độc hại
• 2.2. Đặc điểm hệ thống kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
• 2.2.1. Khái quát chung về hệ thống kỹ thuật của Thành phố Hồ Chí Minh
• 2.2.2. Đánh giá đặc điểm và phân cấp hệ thống kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• 2.3. Phân khu địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh phục vụ xây dựng công trình giao thông ngầm
• 2.3.1. Mục đích và ý nghĩa phân khu địa kỹ thuật
• 2.3.2. Nguyên tắc phân khu địa kỹ thuật
• 2.3.3. Tiêu chí phân khu địa kỹ thuật
• 2.3.4. Phương pháp thành lập sơ đồ phân khu địa kỹ thuật
• 2.3.5. Kết quả phân khu địa kỹ thuật
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. Chương 3: DỰ BÁO CÁC VẤN ĐỀ ĐỊA KỸ THUẬT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNG GIAO THÔNG NGẦM
• 3.1. Khái quát đặc điểm quy mô và công nghệ thi công các công trình giao thông ngầm tại Thành phố
• 3.1.1. Về đặc điểm quy mô công trình giao thông ngầm
• 3.1.2. Về đặc điểm công nghệ thi công các công trình giao thông ngầm
• 3.2. Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật khi thi công công trình giao thông ngầm Thành phố Hồ Chí Minh
• 3.2.1. Phương pháp tính toán và lựa chọn phần mềm tính toán
• 3.2.2. Phân tích lựa chọn các mặt cắt địa kỹ thuật để tính toán
• 3.2.3. Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật khi thi công bằng phương pháp đào mở
• 3.2.4. Phương pháp dự báo lún bề mặt khi thi công hầm bằng công nghệ TBM
• 3.2.5. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến lún bề mặt khi thi công đường hầm bằng công nghệ TBM
• 3.2.5.1. Ảnh hưởng của áp lực gương
• 3.2.5.2. Phân tích ảnh hưởng dạng kết cấu móng công trình đến độ lún bề mặt
• 3.2.5.3. Ảnh hưởng của đường kính hầm
• 3.2.5.4. Ảnh hưởng của chiều sâu đặt hầm đến độ lún bề mặt
• 3.3. Đề xuất các giải pháp ổn định khi thi công xây dựng công trình giao thông ngầm Thành phố Hồ Chí Minh
• 3.3.1. Đối với công trình giao thông ngầm thi công bằng phương pháp đào mở
• 3.3.2. Đối với công trình giao thông ngầm thi công bằng phương pháp đào kín
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Địa Kỹ Thuật Giao Thông Ngầm HCM

Nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng giao thông ngầm đô thị là vấn đề cấp thiết tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM). TP.HCM, một siêu đô thị với hơn 14 triệu dân, đang đối mặt với nhiều thách thức từ quá trình đô thị hóa nhanh chóng, bao gồm ùn tắc giao thông và cạn kiệt quỹ đất. Việc phát triển giao thông ngầm, đặc biệt là hệ thống metro Hồ Chí Minh, là một giải pháp quan trọng để giải quyết những vấn đề này. Tuy nhiên, để quy hoạch và xây dựng các công trình giao thông ngầm hiệu quả, cần có hệ thống dữ liệu đầy đủ và chính xác về đặc điểm địa kỹ thuật của khu vực. Các nghiên cứu địa chất công trình hiện có còn hạn chế, đòi hỏi các nghiên cứu chuyên sâu và có hệ thống hơn. Mục tiêu là đánh giá đặc điểm địa kỹ thuật, dự báo các vấn đề tiềm ẩn và đề xuất các giải pháp ổn định.

1.1. Tầm Quan Trọng của Địa Kỹ Thuật Trong Giao Thông Ngầm

Địa kỹ thuật đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả của các công trình giao thông ngầm. Nó liên quan đến việc nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá, đánh giá sự ổn định của nền đất và dự báo các rủi ro địa chất có thể xảy ra trong quá trình thi công. Các yếu tố như sức chịu tải của đất, độ lún, ổn định công trình và tính chất cơ lý đất cần được xem xét kỹ lưỡng để đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp. Theo nghiên cứu, một đô thị hiện đại cần có tỷ lệ công trình ngầm chiếm khoảng 20-25% tổng số các dạng công trình. Do đó, đầu tư vào nghiên cứu địa kỹ thuật là bước đi quan trọng để phát triển giao thông ngầm bền vững.

1.2. Các Phương Pháp Thi Công Giao Thông Ngầm Phổ Biến

Có nhiều phương pháp thi công giao thông ngầm, bao gồm phương pháp đào hở (cut-and-cover) và phương pháp đào kín (sử dụng máy đào hầm TBM - Tunnel Boring Machine hoặc phương pháp NATM - New Austrian Tunneling Method). Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các điều kiện địa chất và môi trường khác nhau. Phương pháp đào hở thường được sử dụng cho các công trình nằm gần bề mặt, trong khi phương pháp đào kín được áp dụng cho các công trình nằm sâu hơn, hoặc ở những khu vực có mật độ xây dựng cao. Việc lựa chọn phương pháp thi công phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo tiến độ, an toàn và hiệu quả kinh tế của dự án.

II. Phân Tích Môi Trường Địa Kỹ Thuật TP

Phân tích môi trường địa kỹ thuật tại Thành phố Hồ Chí Minh đòi hỏi cách tiếp cận hệ thống, xem xét sự tương tác giữa các yếu tố địa chất, thủy văn, và hệ thống kỹ thuật. Đặc điểm địa tầng, địa mạo, địa hình và sự phân bố của các lớp đất đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng chịu tải và ổn định của nền đất. Nghiên cứu cũng cần tập trung vào đặc điểm thủy văn, bao gồm mực nước ngầm và sự ảnh hưởng của nó đến quá trình thi công. Hơn nữa, việc xem xét hệ thống kỹ thuật hiện hữu và quy hoạch, bao gồm các công trình ngầm khác và các tuyến đường ống, là cần thiết để tránh xung đột và đảm bảo an toàn trong quá trình xây dựng giao thông ngầm.

2.1. Đánh Giá Đặc Điểm Địa Chất và Địa Chất Thủy Văn

Đặc điểm địa chất của TP.HCM phức tạp, với nhiều lớp đất khác nhau, bao gồm đất yếu, đất cát và đất sét. Các lớp đất này có tính chất cơ lý khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và ổn định của nền đất. Khảo sát địa chất chi tiết là cần thiết để xác định sự phân bố và tính chất của các lớp đất. Địa chất thủy văn cũng đóng vai trò quan trọng, vì mực nước ngầm cao có thể gây ra các vấn đề như lún, ổn định công trình, và ảnh hưởng đến quá trình thi công. Các yếu tố như độ ẩm, dung trọng, và hệ số rỗng cần được xem xét cẩn thận.

2.2. Tác Động Của Hệ Thống Kỹ Thuật Đến Giao Thông Ngầm

Hệ thống kỹ thuật hiện hữu và quy hoạch, bao gồm các công trình ngầm khác, các tuyến đường ống và các công trình xây dựng trên mặt đất, có thể ảnh hưởng đến quá trình xây dựng giao thông ngầm. Việc xác định vị trí và đặc điểm của các công trình này là cần thiết để tránh xung đột và đảm bảo an toàn. Các biện pháp như tường vây, tấm tường, và biện pháp gia cố nền có thể được sử dụng để bảo vệ các công trình hiện hữu và đảm bảo sự ổn định của nền đất trong quá trình thi công.

III. Giải Pháp Ổn Định Nền Đất Yếu Tại TP

Nền đất yếu là một thách thức lớn trong xây dựng giao thông ngầm tại Thành phố Hồ Chí Minh. Các giải pháp gia cố nền là cần thiết để tăng cường sức chịu tải của đất và giảm thiểu độ lún. Các phương pháp phổ biến bao gồm sử dụng cọc, tường chắn đất, và biện pháp thoát nước ngầm. Ngoài ra, việc áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến như TBM (Tunnel Boring Machine) và NATM (New Austrian Tunneling Method) cũng giúp giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh và đảm bảo an toàn trong quá trình thi công. Phân tích bài toán ổn định là cực kỳ quan trọng.

3.1. Các Phương Pháp Gia Cố Nền Đất Thường Được Sử Dụng

Cọc là một giải pháp gia cố nền phổ biến, được sử dụng để truyền tải trọng từ công trình xuống các lớp đất sâu hơn và ổn định hơn. Tường chắn đất được sử dụng để giữ ổn định các hố đào và ngăn chặn sạt lở. Biện pháp thoát nước ngầm giúp giảm áp lực nước trong đất, tăng cường sức chịu tải và giảm thiểu độ lún. Việc lựa chọn phương pháp gia cố nền phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm địa chất, yêu cầu kỹ thuật của công trình và điều kiện thi công.

3.2. Ứng Dụng Công Nghệ Thi Công Tiên Tiến TBM NATM

TBM (Tunnel Boring Machine) là một loại máy đào hầm tự động, được sử dụng để đào các đường hầm có đường kính lớn với tốc độ nhanh và độ chính xác cao. NATM (New Austrian Tunneling Method) là một phương pháp đào hầm linh hoạt, cho phép điều chỉnh quá trình thi công theo điều kiện địa chất thực tế. Cả hai công nghệ này đều giúp giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh và đảm bảo an toàn trong quá trình thi công. Đảm bảo an toàn lao động là một yếu tố cực kỳ quan trọng.

IV. Dự Báo Rủi Ro Địa Kỹ Thuật và Giải Pháp Giảm Thiểu

Xây dựng giao thông ngầm luôn tiềm ẩn các rủi ro địa kỹ thuật, bao gồm lún, chuyển vị, và bài toán ổn định. Việc dự báo và đánh giá các rủi ro này là cần thiết để đưa ra các giải pháp giảm thiểu phù hợp. Các phương pháp quan trắc lún và quan trắc chuyển vị được sử dụng để theo dõi sự biến dạng của nền đất và các công trình xung quanh. Phần mềm địa kỹ thuật như PLAXIS, GEO5, và FLAC3D được sử dụng để mô phỏng và phân tích các vấn đề địa kỹ thuật phức tạp.

4.1. Các Rủi Ro Địa Kỹ Thuật Thường Gặp Trong Thi Công Ngầm

Lún là một trong những rủi ro lớn nhất trong xây dựng giao thông ngầm, có thể gây hư hỏng cho các công trình trên mặt đất. Chuyển vị của nền đất cũng có thể gây ra các vấn đề về ổn định cho các công trình ngầm. Các rủi ro khác bao gồm sạt lở đất, bùng nền, và thấm nước. Việc xác định và đánh giá các rủi ro này là bước quan trọng để đưa ra các giải pháp giảm thiểu.

4.2. Sử Dụng Phần Mềm Địa Kỹ Thuật Để Mô Phỏng và Phân Tích

Phần mềm địa kỹ thuật như PLAXIS, GEO5, và FLAC3D cho phép các kỹ sư mô phỏng và phân tích các vấn đề địa kỹ thuật phức tạp, như bài toán ổn định, độ lún, và ứng suất trong đất. Các phần mềm này sử dụng các phương pháp số như FEM (Finite Element Method) để giải quyết các phương trình vi phân mô tả hành vi của đất. Kết quả phân tích giúp các kỹ sư hiểu rõ hơn về các rủi ro tiềm ẩn và đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công tối ưu. Mô hình địa chất và mô hình số là những thành phần quan trọng.

V. Phân Khu Địa Kỹ Thuật TP

Việc phân khu địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh là cần thiết để phục vụ quy hoạch và xây dựng giao thông ngầm. Dựa trên đặc điểm địa chất, thủy văn, và hệ thống kỹ thuật, khu vực nghiên cứu có thể được chia thành các khu vực có điều kiện địa kỹ thuật tương đồng. Điều này giúp các kỹ sư có cái nhìn tổng quan về các thách thức địa kỹ thuật và đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp cho từng khu vực. Mục đích và ý nghĩa của phân khu địa kỹ thuật là rất lớn.

5.1. Tiêu Chí Phân Khu Địa Kỹ Thuật Chi Tiết

Các tiêu chí phân khu địa kỹ thuật bao gồm đặc điểm địa tầng, tính chất cơ lý của đất, mực nước ngầm, độ lún, và sự ổn định của nền đất. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố khác như địa hình, địa mạo, và các công trình kỹ thuật hiện hữu. Ma trận tương tác giữa các yếu tố này giúp xác định các khu vực có điều kiện địa kỹ thuật tương đồng.

5.2. Kết Quả Phân Khu và Ứng Dụng Thực Tế

Kết quả phân khu địa kỹ thuật cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch và thiết kế giao thông ngầm. Các kỹ sư có thể sử dụng thông tin này để lựa chọn phương pháp thi công phù hợp, thiết kế các biện pháp gia cố nền, và dự báo các rủi ro địa kỹ thuật. Việc áp dụng kết quả phân khu địa kỹ thuật giúp giảm thiểu chi phí, tăng cường an toàn, và đảm bảo hiệu quả của các dự án giao thông ngầm.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Địa Kỹ Thuật Cho Giao Thông Ngầm

Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh phục vụ phát triển giao thông ngầm là một lĩnh vực quan trọng, cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà khoa học, kỹ sư, và các cơ quan quản lý để xây dựng một hệ thống dữ liệu địa kỹ thuật đầy đủ và chính xác, phục vụ cho việc quy hoạch, thiết kế, và thi công các công trình giao thông ngầm an toàn và hiệu quả. Cần có những tiêu chuẩn xây dựng và quy chuẩn xây dựng cụ thể.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Địa Kỹ Thuật và Giao Thông Ngầm

Các hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm việc phát triển các phương pháp khảo sát địa chất và địa chất thủy văn tiên tiến, nghiên cứu sâu hơn về tính chất cơ lý của đất, và phát triển các mô hình dự báo rủi ro địa kỹ thuật chính xác hơn. Ngoài ra, cần tập trung vào việc ứng dụng các công nghệ thi công tiên tiến và các giải pháp gia cố nền thân thiện với môi trường.

6.2. Kiến Nghị Để Phát Triển Giao Thông Ngầm Bền Vững tại TP.HCM

Các kiến nghị để phát triển giao thông ngầm bền vững tại TP.HCM bao gồm việc xây dựng một hệ thống dữ liệu địa kỹ thuật mở và dễ dàng truy cập, tăng cường đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực địa kỹ thuật, và khuyến khích sự hợp tác giữa các bên liên quan trong quá trình quy hoạch, thiết kế, và thi công các công trình giao thông ngầm. Cần chú trọng đến tác động môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu đặc điểm địa kỹ thuật khu vực Thành phố Hồ Chí Minh phục vụ phát triển giao thông ngầm" được nghiên cứu sinh Võ Nhật Luân thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đỗ Minh Toàn và PGS.TS Nguyễn Thị Nụ, bảo vệ năm 2023 thuộc ngành Kỹ thuật địa chất (mã số: 9520501).

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng phát triển đô thị tại Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) — một siêu đô thị nằm ở vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích tự nhiên 2.096 km² và quy mô dân số hơn 14 triệu người. Quá trình đô thị hóa nhanh chóng, bùng nổ dân số cùng phương tiện giao thông cá nhân, kết hợp chất lượng dịch vụ vận tải hành khách công cộng hạn chế đã gây quá tải nghiêm trọng lên hạ tầng giao thông đường bộ nội đô, dẫn đến ùn tắc, ngập úng và ô nhiễm môi trường. Trong bối cảnh quỹ đất bề mặt ngày càng cạn kiệt, việc khai thác không gian ngầm (KGN) nói chung và xây dựng các công trình giao thông ngầm (CTGTN) nói riêng trở thành giải pháp tất yếu. Tuy nhiên, đồ án quy hoạch không gian xây dựng ngầm của TP.HCM vẫn chưa được phê duyệt chính thức (trong khi Thành phố Hà Nội đã phê duyệt Quy hoạch chung không gian ngầm đến năm 2030, tầm nhìn 2050 theo Quyết định số 913/QĐ-UBND).

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định cụ thể: các nguồn dữ liệu địa chất, địa chất thủy văn (ĐCTV) và địa chất công trình (ĐCCT) đã công bố trước đây (như bản đồ tỷ lệ 1/50.000 của Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Nam) chỉ nhằm phục vụ mục đích quy hoạch chung hoặc xử lý nền đất yếu cho các công trình xây dựng riêng lẻ trên mặt đất. Chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống, toàn diện và chuyên sâu về môi trường địa kỹ thuật (MTĐKT) gắn liền với mục tiêu quy hoạch, thiết kế và thi công mạng lưới CTGTN dạng tuyến (như các tuyến metro, nhà ga ngầm, hầm chui) trên toàn địa bàn thành phố.

Mục đích nghiên cứu của luận án là đánh giá đặc điểm, phân khu địa kỹ thuật (ĐKT), tính toán dự báo các vấn đề ĐKT phát sinh trong quá trình thi công CTGTN khu vực TP.HCM, trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo ổn định công trình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Môi trường địa kỹ thuật khu vực TP.HCM phục vụ xây dựng CTGTN.
• Phạm vi nội dung: Các đặc điểm ĐKT liên quan trực tiếp đến việc xây dựng CTGTN đô thị (chủ yếu là công trình dạng tuyến).
• Phạm vi không gian: Địa bàn TP.HCM phân bố đến chiều sâu nằm trong vùng tương tác cơ học và thủy văn giữa CTGTN và môi trường địa chất (MTĐC).

Luận điểm bảo vệ của luận án được xác lập gồm hai nội dung chính:

• Luận điểm 1: Căn cứ vào đặc điểm ĐKT trên quan điểm phục vụ xây dựng CTGTN, khu vực nghiên cứu được phân chia thành 02 khu, 04 phụ khu và 12 khoảnh ĐKT. Kết quả phân khu là cơ sở khoa học phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và thi công các CTGTN dạng tuyến tại TP.HCM.
• Luận điểm 2: Khi thi công đường hầm bằng khiên đào TBM, để độ lún giới hạn cho phép không vượt quá 15 mm, trong điều kiện ĐKT như khoảnh II.1 thì chiều sâu đặt hầm tối ưu $\ge 22$ m với đường kính hầm $D \le 6$ m; trong điều kiện ĐKT như khoảnh II.1 thì chiều sâu đặt hầm tối ưu $\ge 15$ m với đường kính hầm $D \le 7,0$ m.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan toàn diện các công trình nghiên cứu ĐKT và CTGTN trong và ngoài nước theo các nhóm nội dung:

Về khái niệm và cấu trúc MTĐKT, tác giả lược khảo các quan điểm của D. Giles (2005), Shahin (2013), Abolfazl Eslami (2020), Sergeev E.M (1979) về MTĐC; ở trong nước có các nghiên cứu của Nguyễn Thanh và nnk (2009) về MTĐKT công trình ngầm, Nguyễn Sỹ Ngọc (2015), Nguyễn Văn Túc và nnk (2020), Phạm Văn Tỵ (2020), Tạ Đức Thịnh (2022). Tác giả tổng hợp MTĐKT gồm ba hợp phần có tương tác hai chiều: MTĐC, hệ thống kỹ thuật (HTKT) và môi trường xung quanh (MTXQ).

Về nghiên cứu MTĐC và điều kiện ĐCTV phục vụ CTGTN: Salma Akter và nnk (2018), J. van Rooy (2001) nhấn mạnh yêu cầu khảo sát ba chiều dọc theo tuyến và mặt cắt ngang công trình; Estanislao Pujades và nnk (2015), Xiaokang Zheng (2020) phân tích vai trò của dòng thấm, áp lực nước ngầm đối với nguy cơ đẩy nổi và mất ổn định hầm. Ở Việt Nam, Nguyễn Thế Phùng và nnk (2004), Đỗ Ngọc Anh và nnk (2018) nghiên cứu phản lực nền Hyperstatic (HRM) và mô hình phần tử hữu hạn (FEM) cho hầm qua nhiều lớp đất đá; Nguyễn Ngọc Dũng (2018), Lê Đầm Ca và nnk (2020), Nguyễn Quang Phích (2020) nghiên cứu áp lực thấm và hạ mực nước ngầm gây lún mặt đất.

Về đặc trưng cơ lý và phân loại đất đá: Anatoliy Grigoryevich và nnk (2019) chỉ ra các chỉ tiêu độ bền, biến dạng và thấm; Terzaghi (1950, 1977) phân loại đất dính và đất hạt rời trong đào hầm; Peck (1969) xây dựng chỉ số ổn định $N_t$ cho đất dính; Terzaghi (1946) phân loại đá; Don U. Deere (1960) đề xuất chỉ số chất lượng đá RQD; Bieniawski (1976) thiết lập hệ thống RMR; Barton (1974) phát triển hệ thống đánh giá chỉ số Q. Tại Việt Nam, Nguyễn Sỹ Ngọc và nnk (2018), Nguyễn Thị Nụ và nnk (2020) nghiên cứu độ mài mòn của cát sỏi đối với thiết bị đào hầm tại tuyến metro Nhổn - ga Hà Nội; Lê Trọng Thắng (2014) hệ thống hóa phương pháp khảo sát ĐCCT.

Về tính toán, dự báo ổn định và lún bề mặt do đào hầm: Attewell và nnk (1982), Rankin (1988), O'Reilly & New (1982) xây dựng công thức lý thuyết dự báo trắc dọc rãnh lún theo phân bố Gauss đảo chiều và dịch chuyển ngang $S_h$; Butchibabua (2019), Takao Kono và nnk (2020), Baolin Hu và nnk (2019), Minoru Kuriki (2020), S. Goodarzi và nnk (2020) nghiên cứu giải pháp kiểm soát chuyển vị tường chắn và cải tạo nền đất yếu. Trong nước, Đoàn Thế Tường (2012) phân tích mối quan hệ giữa tổn thất đất, chiều sâu đặt hầm, đường kính hầm và độ lún mặt đất khi thi công bằng TBM; Nguyễn Văn Hiến (2019) dùng Plaxis 2D mô phỏng biến dạng quanh hầm nông; Phạm Huy Giao và nnk (2020), Đỗ Minh Ngọc và nnk (2020) nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực gương đào; Đỗ Ngọc Thái (2020) mô phỏng 3D bằng Abaqus xác định phạm vi áp lực gương hợp lý $150 \text{ kPa} \le F_g \le 250 \text{ kPa}$.

Tại khu vực TP.HCM, các tài liệu nền tảng gồm đề tài cấp thành phố của Nguyễn Văn Ngà và nnk (2007), dự án biên hội bản đồ của Bùi Trần Vượng và nnk (2010), nghiên cứu ứng suất dỡ tải hố đào sâu của Ngô Đức Trung (2019). Khoảng trống mà luận án lựa chọn giải quyết là xây dựng một hệ thống đánh giá ĐKT tích hợp, lượng hóa ma trận tương tác giữa MTĐC với HTKT, phân vùng ĐKT chuyên dụng cho CTGTN dạng tuyến, đồng thời mô hình hóa số trị 2D/3D nhằm dự báo biến dạng đất nền và công trình lân cận để xác lập các thông số hình học, công nghệ thi công tối ưu cho địa bàn TP.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết của Cơ học đất, Cơ học đá và Địa chất công trình. Khung phân tích trọng tâm là mô hình tương tác hệ thống MTĐKT bao gồm ba hợp phần: MTĐC (địa tầng, tính chất cơ lý đất đá, địa chất thủy văn, địa chất động lực), HTKT (mạng lưới giao thông, cầu, hầm, nhà ga, công trình ngầm, tải trọng công trình bề mặt) và MTXQ.

Trong phân tích ổn định hố đào mở, luận án áp dụng các lý thuyết cân bằng giới hạn và quy định kiểm toán:

• Kiểm tra an toàn dòng thấm theo tiêu chuẩn Nhật Bản: hệ số ổn định chống cát chảy $FOS \ge 1,5$.
• Kiểm tra chống đẩy trồi đáy hố đào do mất cân bằng mô-men: $FOS \ge 1,2$.
• Kiểm tra phá hoại bùng nền do trượt sâu: $FOS \ge 1,5$.
• Kiểm tra bùng nền do áp lực của tầng nước ngầm có áp: $FOS \ge 1,0$.
• Đánh giá chuyển vị tường vây và độ lún đất nền xung quanh hố đào theo tiêu chuẩn DG/TJ08-61-2010.

Đối với phân tích lún bề mặt khi thi công hầm kín bằng khiên đào TBM, luận án sử dụng lý thuyết phân bố biến dạng của Peck, Attewell và Rankin: $$S(y) = S_{max} \exp\left(-\frac{y^2}{2i^2}\right)$$ Trong đó $S_{max} = \frac{V_s}{i \sqrt{2\pi}}$, kết hợp xác định dịch chuyển ngang bề mặt theo O'Reilly & New: $$S_h = \frac{y}{z_0} S$$

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:

• Phương pháp phân tích hệ thống: Đánh giá quan hệ tương tác hai chiều giữa MTĐC và HTKT thông qua ma trận tương tác.
• Phương pháp kế thừa: Tổng hợp, xử lý và phân tích tài liệu địa chất, ĐCCT, ĐCTV lưu trữ từ các dự án điều tra trước đó.
• Phương pháp thực địa: Khảo sát thực tế hướng tuyến, các công trình hiện hữu, loại kết cấu móng và thu thập số liệu quan trắc chuyển vị tại dự án tuyến metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên.
• Phương pháp mô hình số phần tử hữu hạn (FEM): Sử dụng phần mềm chuyên dụng Plaxis 2D và Plaxis 3D với các mô hình ứng xử vật liệu Mohr-Coulomb và Hardening Soil nhằm mô phỏng từng giai đoạn đào mở và đào ngầm TBM.

Cơ sở tài liệu và dữ liệu của luận án:

• Tổng hợp 3.182 hình trụ hố khoan và 39.372 mẫu đất thí nghiệm. Trong đó: 3.027 hố khoan và 39.087 mẫu đất thu thập từ Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Nam; 155 hố khoan và 285 mẫu đất thu thập từ Phân viện KHCN Xây dựng phía Nam cùng các doanh nghiệp xây dựng trên địa bàn.
• Bản đồ địa hình, bản đồ địa chất Đệ tứ, tài liệu địa mạo - tân kiến tạo tỷ lệ 1/50.000 do Liên đoàn Bản đồ miền Nam sao lục năm 2021.
• Tài liệu Thiết kế kỹ thuật dự án xây dựng tuyến Metro số 1 Bến Thành - Suối Tiên do Liên danh Shimizu - Maeda lập năm 2016.
• Báo cáo đề tài khoa học cấp thành phố của Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM do Nguyễn Văn Ngà chủ nhiệm (2007) và dự án biên hội bản đồ do Bùi Trần Vượng chủ nhiệm (2010).

Nguồn dữ liệu thu thập	Số lượng hố khoan (hố)	Số lượng mẫu đất thí nghiệm (mẫu)
Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Nam	3.027	39.087
Phân viện KHCN Xây dựng phía Nam và các đơn vị khác	155	285
Tổng cộng	3.182	39.372

Nội dung chính theo từng chương

Luận án có độ dày 144 trang, 37 bảng biểu, 56 hình vẽ minh họa và 118 tài liệu tham khảo, được tổ chức thành ba chương nội dung chính:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu địa kỹ thuật phục vụ xây dựng công trình giao thông ngầm đô thị

Chương này trình bày cơ sở lý luận về ĐKT công trình ngầm, phân loại CTGTN đô thị theo sơ đồ mặt bằng, kích thước tiết diện (nhỏ $l < 4$ m, trung bình $4 \text{ m} < l < 10$ m, lớn $l > 10$ m) và chiều sâu đặt công trình (nông $H_{nông} \le 10\text{--}12$ m hoặc $5\text{--}15$ m; sâu $H_{sâu} > 10\text{--}12$ m hoặc $> 15$ m). Tác giả so sánh hai nhóm phương pháp thi công chính trong đô thị: đào mở và đào ngầm (TBM, NATM, phương pháp mỏ, phương pháp đặc biệt).

Tác giả hệ thống hóa các vấn đề ĐKT phát sinh theo từng công nghệ thi công:

• Khi đào mở: Mất ổn định thành vách và dịch chuyển ngang của tường chắn gây lún sụt đất nền xung quanh (được phân tích theo các dạng trắc dọc lún lồi và lún lõm); hiện tượng cát chảy vào hố đào do gradient áp lực dòng thấm hoặc qua khe hở cừ ván thép; ngập úng hố đào do nước mặt và nước dưới đất; mất ổn định đáy hố đào do đẩy trồi (mất cân bằng mô-men), trượt sâu và bùng nền dưới áp lực của tầng chứa nước có áp.
• Khi đào kín: Hiện tượng mất mát thể tích đất do giảm áp lực gương hầm, biến dạng hội tụ quanh khiên đào, khoảng hở đuôi khiên trước khi bơm vữa chèn và biến dạng lâu dài, tạo thành rãnh lún bề mặt đất gây ảnh hưởng kết cấu móng công trình bên trên.

STT	Vấn đề ĐKT phát sinh	Phương pháp đào mở	Phương pháp đào kín (TBM)
1	Chuyển vị quá mức của tường chắn đất, đất nền xung quanh hố đào	Có	Có
2	Cát chảy vào hố đào do áp lực dòng thấm hoặc khe hở vách ngăn	Có	Có
3	Nước mặt và nước ngầm chảy vào hố đào	Có	Có
4	Mất ổn định hố đào (đẩy trồi, trượt sâu, bùng nền)	Có	Không
5	Lún sụt mặt đất khi thi công	Không	Có

Tác giả tổng hợp quy định ngưỡng chuyển vị cho phép theo tiêu chuẩn DG/TJ08-61-2010 với 3 cấp bảo vệ công trình: Cấp I có chuyển vị tối đa của tường vây là $0,18%H$ và độ lún mặt đất tối đa $0,14%H$; Cấp II tương ứng là $0,3%H$ và $0,25%H$; Cấp III tương ứng là $0,7%H$ và $0,55%H$ (với $H$ là chiều sâu hố đào).

Chương 2: Đặc điểm môi trường địa kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Chương 2 tập trung phân tích thực trạng các hợp phần của MTĐKT trên địa bàn TP.HCM:

• Đặc điểm MTĐC: Tác giả làm rõ cấu trúc địa tầng trầm tích Đệ tứ, nguồn gốc thạch học, các phức hệ chứa nước, đặc trưng cơ lý đất đá, địa hình, địa mạo và các hiện tượng địa chất động lực công trình (lún sụt, ngập úng, xói lở bờ sông). Chế độ thủy văn chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều bán nhật triều không đều từ sông Sài Gòn, sông Đồng Nai, mạng lưới kênh rạch (kênh Nhiêu Lộc, kênh Tẻ) và sự tồn tại của khí độc hại trong lòng đất.
• Đặc điểm HTKT: Khái quát quy hoạch giao thông tĩnh, mạng lưới cầu, đường bộ, các công trình cao tầng có tầng hầm sâu tại khu vực trung tâm, hiện trạng các hầm đường bộ hiện hữu và quy hoạch 8 tuyến đường sắt đô thị (metro). Riêng tuyến metro số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) được phân tích chi tiết về trắc dọc, mặt cắt ngang đoạn đi ngầm, niên hạn, số tầng và dạng kết cấu móng của các công trình lân cận. Tác giả lập ma trận đánh giá tương tác giữa các yếu tố MTĐC và HTKT.
• Kết quả phân khu ĐKT: Căn cứ vào mục đích, nguyên tắc phân chia hệ thống và tiêu chí ĐKT chuyên dụng cho CTGTN dạng tuyến, lãnh thổ TP.HCM được phân chia thành 02 khu, 04 phụ khu và 12 khoảnh ĐKT:
  • Khu I: Khu vực có cấu tạo địa chất thuận lợi cho xây dựng CTGTN, đất nền có sức chịu tải khá, tầng đất yếu mỏng hoặc không phát triển ở tầng nông.
  • Khu II: Khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, tầng bùn sét yếu phân bố rộng với chiều dày lớn, mực nước ngầm nông, chịu tác động tiêu cực của ngập triều và dòng thấm, chia thành các phụ khu và khoảnh chi tiết (trong đó nổi bật là khoảnh II.1 và khoảnh II.2 dọc theo các tuyến metro quy hoạch khu vực nội đô).

Chương 3: Dự báo các vấn đề địa kỹ thuật và đề xuất giải pháp ổn định khi thi công công trình giao thông ngầm

Chương này sử dụng phương pháp mô hình số phần tử hữu hạn (Plaxis 2D và Plaxis 3D) để giải bài toán cơ học cho các mặt cắt ĐKT điển hình:

• Dự báo khi thi công bằng phương pháp đào mở (áp dụng cho ga ngầm, hầm hở): Phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng của hố đào sâu trong điều kiện địa chất khoảnh II.1 và khoảnh II.2. Mô hình tính toán kiểm chứng khi đào mở thông thường có vách dốc hoặc cừ cắm không đủ sâu, đáy hố đào xuất hiện hiện tượng đẩy trồi, trượt sâu và bùng nền do tầng cát chứa nước áp lực bên dưới. Khi áp dụng giải pháp gia cố nền đáy hố đào bằng cọc xi măng đất (CDM) kết hợp tường cừ có hệ văng chống:
  • Hệ số an toàn tổng thể đạt $FOS = 2,656$ (thỏa mãn yêu cầu ổn định $FOS \ge 1,5$).
  • Chuyển vị lớn nhất của nền đất giảm xuống $U_{max} = 5,09$ cm.
  • Chuyển vị ngang tối đa của tường chắn là $U_{max} = 4,8$ cm.
  • Mô-men uốn lớn nhất xuất hiện trên tường cừ đạt $M_{max} = 147,9 \text{ kN}\cdot\text{m}$.
• Dự báo khi thi công bằng khiên đào TBM: Luận án lập mô hình Plaxis 3D mô phỏng quá trình tiến của máy TBM và vỏ hầm bê tông đúc sẵn, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ lún mặt đất ($S_{max}$):
  • Áp lực gương đào ($F_g$): Khi áp lực gương đào duy trì không đủ sẽ gây trượt sụt gương đào và làm gia tăng đột biến độ lún bề mặt; ngược lại nếu áp lực gương quá lớn sẽ đẩy trồi bề mặt đất.
  • Đường kính đường hầm ($D$): Độ lún bề mặt tỷ lệ thuận với kích thước đường kính hầm đào.
  • Chiều sâu đặt hầm ($H$): Khi tăng chiều sâu hầm, độ lún bề mặt đất giảm rõ rệt và bề rộng rãnh lún mở rộng ra.
  • Dạng kết cấu móng công trình bề mặt: Đánh giá phản ứng biến dạng của công trình móng nông (chịu lún lệch và lún tuyệt đối lớn nhất) so với các công trình móng cọc ma sát và móng cọc chống tựa vào tầng cuội sỏi.
• Đề xuất giải pháp kỹ thuật ổn định:
  • Cho công trình đào mở: Bố trí hệ tường cừ/tường vây có chiều sâu ngàm đủ trong tầng đất tốt; thiết kế hệ văng chống nhiều tầng; gia cố đáy hố móng bằng cọc xi măng đất (CDM) hoặc phụt vữa gia cường; bố trí hệ thống giếng hạ mực nước ngầm nhân tạo chống bùng nền.
  • Cho công trình đào ngầm (TBM): Lựa chọn độ sâu và kích thước hầm theo phân vùng ĐKT; kiểm soát chặt chẽ áp lực cân bằng đất/nước tại gương đào; thực hiện bơm vữa áp lực trám khoảng hở đuôi khiên kịp thời; thiết lập hệ thống quan trắc chuyển vị bề mặt và công trình lân cận để kiểm soát độ lún trong giới hạn cho phép $\le 15$ mm.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

• Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận và phương pháp luận nghiên cứu môi trường địa kỹ thuật phục vụ xây dựng CTGTN đô thị, làm rõ bản chất mối quan hệ tương tác hai chiều giữa MTĐC và HTKT đô thị trong điều kiện địa chất đồng bằng ven biển.
• Xác lập hệ thống tiêu chí ĐKT và phân chia chi tiết lãnh thổ TP.HCM thành 02 khu, 04 phụ khu và 12 khoảnh ĐKT chuyên dụng cho quy hoạch và thi công CTGTN dạng tuyến.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật:

• Lập cơ sở dữ liệu địa kỹ thuật thực nghiệm quy mô lớn với 3.182 hố khoan và 39.372 mẫu đất thí nghiệm, đặc trưng hóa đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý của các phân vị thạch học phục vụ tính toán công trình ngầm.
• Lượng hóa các thông số hình học và công nghệ thi công hầm TBM nhằm kiểm soát độ lún mặt đất $\le 15$ mm: đối với điều kiện ĐKT khoảnh II.1, xác định chiều sâu đặt hầm tối ưu $\ge 22$ m đối với đường kính hầm $D \le 6$ m; chiều sâu đặt hầm tối ưu $\ge 15$ m đối với đường kính hầm $D \le 7,0$ m.
• Xác lập hiệu quả gia cường đáy hố đào sâu bằng cọc xi măng đất (CDM) trong nền bùn sét yếu TP.HCM, chứng minh bằng số liệu mô hình số: đưa hệ số ổn định FOS lên 2,656, khống chế chuyển vị ngang tường chắn ở mức 4,8 cm và chuyển vị nền 5,09 cm.
• Đề xuất các khuyến nghị kỹ thuật cụ thể cho từng khoảnh ĐKT làm căn cứ thiết kế và thi công cho các tuyến đường sắt đô thị trong quy hoạch mạng lưới metro TP.HCM.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

• Phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các CTGTN dạng tuyến (tuyến đường hầm, hầm chui, hố đào nhà ga ngầm), chưa xét đến các tổ hợp không gian ngầm đa chức năng diện tích rộng.
• Phạm vi không gian nghiên cứu bị giới hạn ở tầng địa chất chịu tác động trực tiếp của hầm và móng công trình ngầm (tầng Đệ tứ nông đến trung bình), chưa đi sâu vào cấu trúc tầng móng trước Đệ tứ.
• Số liệu tính toán mô phỏng số 3D tập trung chi tiết vào các mặt cắt địa kỹ thuật điển hình đại diện cho khoảnh II.1 và khoảnh II.2, chưa bao quát hết đặc thù biến dị cục bộ trên toàn tuyến của 8 tuyến metro theo quy hoạch.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiếp tục kiểm chứng và hiệu chỉnh các mô hình dự báo số trị bằng chuỗi số liệu quan trắc chuyển vị thực tế khi thi công các tuyến metro tiếp theo trên địa bàn thành phố.
• Mở rộng nghiên cứu bài toán tương tác giữa mạng lưới công trình ngầm giao thông với các hệ thống hạ tầng ngầm kỹ thuật đô thị đa tầng khác trong điều kiện biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng và lĩnh vực sau:

• Đối với công tác đào tạo và nghiên cứu: Cung cấp tài liệu tham khảo chuyên ngành cho giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học thuộc các ngành Kỹ thuật địa chất, Địa chất công trình, Địa kỹ thuật xây dựng và Xây dựng công trình ngầm đô thị.
• Đối với cơ quan quản lý và quy hoạch đô thị: Cung cấp căn cứ khoa học cho Ban Quản lý Đường sắt Đô thị TP.HCM (MAUR), Sở Quy hoạch - Kiến trúc, Sở Giao thông Vận tải trong việc lập quy hoạch không gian xây dựng ngầm, lựa chọn hướng tuyến và cao độ đặt các tuyến đường hầm metro.
• Đối với các tổ chức tư vấn thiết kế và thi công: Cung cấp nguồn thông số đầu vào đáng tin cậy về các chỉ tiêu cơ lý đất đá, sơ đồ phân khu ĐKT, cùng các giải pháp công nghệ đã được kiểm chứng (như gia cố đáy bằng CDM, duy trì áp lực gương TBM và kiểm soát rãnh lún).

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án phân chia môi trường địa kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh thành bao nhiêu đơn vị và nhằm mục đích gì?
Luận án phân chia lãnh thổ TP.HCM thành 02 khu, 04 phụ khu và 12 khoảnh ĐKT. Việc phân chia này nhằm mục đích làm cơ sở khoa học định hướng cho công tác quy hoạch, khảo sát, thiết kế và lựa chọn công nghệ thi công thích hợp cho các công trình giao thông ngầm dạng tuyến.

2. Khối lượng tài liệu địa kỹ thuật thực tế được tác giả tổng hợp và xử lý trong luận án là bao nhiêu?
Tác giả đã thu thập, tổng hợp và xử lý số liệu từ 3.182 hình trụ hố khoan và 39.372 mẫu đất thí nghiệm. Trong đó gồm 3.027 hố khoan và 39.087 mẫu đất từ Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước miền Nam, cùng 155 hố khoan và 285 mẫu đất từ Phân viện KHCN Xây dựng phía Nam và các đơn vị khác.

3. Để đảm bảo độ lún mặt đất không vượt quá 15 mm khi thi công hầm bằng khiên đào TBM tại khoảnh II.1, chiều sâu đặt hầm tối ưu được xác định như thế nào?
Theo kết quả mô phỏng số của luận án, tại khoảnh II.1, để độ lún bề mặt không vượt quá 15 mm thì chiều sâu đặt hầm tối ưu phải đạt $\ge 22$ m đối với đường kính hầm $D \le 6$ m, và chiều sâu đặt hầm tối ưu $\ge 15$ m đối với đường kính hầm $D \le 7,0$ m.

4. Khi thi công hố đào sâu bằng phương pháp đào mở trong nền đất yếu TP.HCM, giải pháp gia cố cọc xi măng đất (CDM) mang lại hiệu quả như thế nào?
Mô hình tính toán cho thấy khi gia cố đáy hố đào bằng CDM, hệ số ổn định FOS của hố đào đạt 2,656 (vượt ngưỡng yêu cầu 1,5), chuyển vị lớn nhất của nền đất khống chế ở mức 5,09 cm, chuyển vị ngang cực đại của tường chắn đạt 4,8 cm và mô-men uốn lớn nhất của tường cừ là 147,9 kN/m.

5. Luận án sử dụng các phần mềm mô hình số nào để dự báo các vấn đề địa kỹ thuật?
Luận án sử dụng tổ hợp các phần mềm phần tử hữu hạn chuyên dụng gồm Plaxis 2D và Plaxis 3D, ứng dụng các mô hình vật liệu Mohr-Coulomb và Hardening Soil để mô phỏng bài toán đào mở và đào ngầm bằng khiên đào TBM.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Võ Nhật Luân đã giải quyết hệ thống các vấn đề địa kỹ thuật phục vụ phát triển giao thông ngầm tại TP.HCM trên cơ sở xử lý tập dữ liệu thực nghiệm lớn gồm 3.182 hố khoan và 39.372 mẫu đất. Công trình đã xác lập bản đồ phân vùng ĐKT gồm 02 khu, 04 phụ khu, 12 khoảnh và ứng dụng mô hình số 2D/3D lượng hóa rãnh lún TBM cũng như hiệu quả ổn định hố đào của cọc xi măng đất. Đây là tài liệu khoa học có giá trị lý luận và thực tiễn trực tiếp đối với công tác quy hoạch, thiết kế và thi công mạng lưới đường sắt đô thị và công trình ngầm tại TP.HCM.