Nghiên cứu đặc tính cơ học đất yếu xử lý bằng gia tải trước và thoát nước thẳng đứng

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NỀN SÉT YẾU ĐƯỢC GIA TẢI TRƯỚC KẾT HỢP THOÁT NƯỚC THẲNG ĐỨNG

1.1. Các trường hợp thí nghiệm mô hình

1.2. Thiết kế mô hình vật lý

1.2.1. Cấu tạo mô hình

1.2.2. Chuẩn bị nền đất trong mô hình vật lý

1.2.3. Vật liệu dùng trong MHVL (bấc thấm, vải địa kỹ thuật,

1.2.4. Bố trí thiết bị quan trắc trong mô hình vật lý

1.2.5. Xác định tải trọng gia tải cho MHVL

1.2.6. Tính toán giá trị đo ALNLR

1.3. Kết quả quan trắc mô hình vật lý

1.3.1. Kết quả quan trắc lún tại MHVL

1.3.2. Kết quả quan trắc ALNLR tại MHVL

1.4. Đánh giá hiệu quả xử lý nền đất yếu thông qua độ cố kết

1.4.1. Quá trình cố kết của đất dính bão hòa nước

1.4.2. Phương pháp xác định độ cố kết theo áp lực nước lỗ rỗng

1.4.3. Phương pháp xác định độ cố kết theo số liệu quan trắc lún

1.5. Đánh giá độ cố kết của nền đất mô hình vật lý

1.5.1. Độ cố kết theo phương pháp ALNLR

1.5.2. Độ cố kết theo phương pháp dự báo lún

1.6. Đánh giá độ cố kết dựa trên số liệu quan trắc của một số công trình thực tế

1.6.1. Dự án nhà máy nhiệt điện Long Phú 1

1.6.2. Dự án đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai

1.6.3. Dự án đường Tân Vũ - Lạch Huyện, Hải Phòng

1.7. Phân tích nguyên nhân dẫn đến sai khác giữa các phương pháp đánh ĐCK

1.7.1. Đối với phương pháp dự báo lún

1.7.2. Đối với phương pháp xác định theo áp lực nước lỗ rỗng

1.8. Đề nghị đánh giá ĐCK tại điểm có ALNLR, độ lún lớn nhất trung bình

1.9. Kết luận Chương 1

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐẤT SÉT YẾU

2.1. Các đặc trưng vật lý của đất

2.2. Đặc trưng cho khả năng thấm của đất (hệ số thấm)

2.2.1. Hệ số thấm theo phương đứng kv

2.2.2. Hệ số thấm theo phương ngang kh

2.3. Đặc trưng biến dạng và các thông số độ bền của đất

2.3.1. Thí nghiệm nén ba trục (CU)

2.3.2. Kết quả thí nghiệm

2.4. Đặc trưng khả năng cố kết của đất (hệ số cố kết)

2.4.1. Hệ số cố kết theo phương đứng Cv

2.4.2. Hệ số cố kết theo phương ngang Ch

2.5. Đặc trưng cố kết trước của đất (áp lực tiền cố kết σp)

2.6. Đặc trưng tính nén lún của đất, chỉ số nén Cc

2.6.1. Xác định chỉ số nén Cc từ thí nghiệm nén cố kết

2.6.2. Các hàm dự báo chỉ số nén Cc

2.6.3. Lựa chọn hàm dự báo phù hợp cho các vùng đồng bằng của Việt Nam

2.7. Đặc trưng tính nén lún của đất, chỉ số nở Cs

2.7.1. Xác định chỉ số nở Cs từ thí nghiệm nén cố kết

2.7.2. Chỉ số nở Cs ước lượng theo kinh nghiệm

2.8. Đặc trưng sức kháng cắt không thoát nước của đất Su

2.8.1. Dạng biểu đồ Su theo chiều sâu

2.8.2. Xác định trực tiếp Su bằng thí nghiệm hiện trường và trong phòng

2.8.3. Các hàm dự tính sức chống cắt không thoát nước của đất được gia tải trước

2.8.4. Đánh giá mức độ chính xác của một số hàm dự báo Su

2.8.5. Đề xuất công thức tính sức chống cắt không thoát nước của đất được gia tải trước

2.8.6. Áp dụng tính toán kiểm nghiệm công thức đề xuất

2.9. Kết luận Chương 2

3. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN MÔ HÌNH ĐẤT PHÙ HỢP CHO PHÂN TÍCH CỐ KẾT THOÁT NƯỚC NỀN SÉT YẾU

3.1. Các mô hình đất

3.1.1. Mô hình đàn hồi (Linear Elastic)

3.1.2. Mô hình đàn hồi - dẻo lý tưởng (Mô hình Mohr-Coulomb)

3.1.3. Mô hình đàn - dẻo tăng bền (Mô hình Hardening Soil)

3.1.4. Mô hình đàn - dẻo biến cứng (MH Cam-Clay và Cam - Clay cải tiến)

3.1.5. Mô hình đàn - dẻo giảm bền (Mô hình Soft Soil)

3.2. Nghiên cứu bài toán phẳng cố kết thoát nước thẳng đứng bằng bấc thấm

3.3. Lựa chọn mô hình đất phù hợp cho phân tích cố kết thoát nước nền sét yếu

3.3.1. Các loại đất yếu được nghiên cứu

3.3.2. Đặc điểm quan hệ ứng suất - biến dạng của đất sét yếu

3.3.3. Nhận định các mô hình đất có thể phù hợp

3.3.4. Mô phỏng MHVL bằng phần mềm Plaxis với các mô hình đất

3.3.5. Kết quả phân tích cố kết và đề xuất mô hình đất phù hợp

3.4. Kiểm nghiệm tính toán mô hình đất Cam clay cải tiến với các công trình thực tế

3.4.1. Dự án đường Tân Vũ, Lạch Huyện - Hải Phòng

3.4.2. Dự án đường cao tốc Nội Bài – Lào Cai

3.5. Kết luận Chương 3

4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. Những kết quả đã đạt được của luận án

4.2. Những đóng góp mới của luận án

4.3. Những tồn tại và hướng nghiên cứu tiếp theo

CÁC TÀI LIỆU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Đặc tính cơ học của đất yếu

Đặc tính cơ học của đất yếu là yếu tố quan trọng trong việc xử lý nền đất. Đất yếu thường có hệ số rỗng lớn, khả năng chịu tải thấp và biến dạng kéo dài. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các đặc điểm đất như hệ số thấm, độ cố kết và sức kháng cắt. Các thí nghiệm như nén ba trục (CU) và nén cố kết được thực hiện để xác định các thông số này. Kết quả cho thấy, đất yếu có hệ số thấm thấp và độ cố kết chậm, đòi hỏi các biện pháp xử lý hiệu quả.

1.1. Hệ số thấm và độ cố kết

Hệ số thấm (kv, kh) và độ cố kết (Cv, Ch) là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình xử lý đất yếu. Thí nghiệm cho thấy, hệ số thấm theo phương đứng (kv) thường thấp hơn so với phương ngang (kh). Điều này làm chậm quá trình thoát nước và cố kết. Phương pháp xác định độ cố kết dựa trên áp lực nước lỗ rỗng (ALNLR) và dữ liệu lún được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý.

1.2. Sức kháng cắt không thoát nước

Sức kháng cắt không thoát nước (Su) là chỉ số quan trọng trong việc đánh giá độ ổn định của đất yếu. Thí nghiệm cắt cánh và nén ba trục được sử dụng để xác định Su. Kết quả cho thấy, Su tăng lên đáng kể sau khi áp dụng gia tải trước và thoát nước thẳng đứng. Các công thức dự báo Su được đề xuất và kiểm nghiệm trên các dự án thực tế như Long Phú 1 và Tân Vũ.

II. Phương pháp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng

Gia tải trước và thoát nước thẳng đứng là hai phương pháp chính được sử dụng để xử lý đất yếu. Gia tải trước giúp tăng cường độ chịu tải của đất thông qua việc áp dụng tải trọng lớn hơn tải trọng thiết kế. Thoát nước thẳng đứng sử dụng bấc thấm (PVD) để tăng tốc độ thoát nước và rút ngắn thời gian cố kết. Kết hợp hai phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện đặc tính cơ học của đất yếu.

2.1. Nguyên lý gia tải trước

Nguyên lý của gia tải trước là áp dụng tải trọng lớn hơn tải trọng thiết kế để đất đạt được độ cố kết mong muốn. Quá trình này giúp giảm độ lún và tăng cường độ chịu tải của đất. Các thí nghiệm mô hình vật lý (MHVL) được thực hiện để đánh giá hiệu quả của gia tải trước. Kết quả cho thấy, độ lún giảm đáng kể sau khi áp dụng phương pháp này.

2.2. Ứng dụng bấc thấm trong thoát nước thẳng đứng

Bấc thấm (PVD) được sử dụng để tăng tốc độ thoát nước trong đất yếu. Các thông số như đường kính ảnh hưởng (de) và hệ số thấm (kr) được tính toán để thiết kế hệ thống thoát nước hiệu quả. Kết quả từ các dự án thực tế như Long Phú 1 và Tân Vũ cho thấy, việc sử dụng PVD giúp rút ngắn thời gian cố kết và tăng cường độ chịu tải của đất.

III. Nghiên cứu thí nghiệm và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu thí nghiệm và ứng dụng thực tế là phần quan trọng của luận án. Các thí nghiệm mô hình vật lý (MHVL) được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý đất yếu. Kết quả từ các dự án như Long Phú 1, Tân Vũ và Nội Bài - Lào Cai cho thấy, việc kết hợp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện đặc tính cơ học của đất yếu.

3.1. Thí nghiệm mô hình vật lý

Các thí nghiệm MHVL được thiết kế để mô phỏng quá trình xử lý đất yếu bằng gia tải trước và thoát nước thẳng đứng. Kết quả quan trắc lún và ALNLR cho thấy, độ cố kết tăng lên đáng kể sau khi áp dụng các phương pháp này. Các mô hình số như Plaxis được sử dụng để kiểm nghiệm kết quả thí nghiệm.

3.2. Ứng dụng trong các dự án thực tế

Các dự án thực tế như Long Phú 1, Tân Vũ và Nội Bài - Lào Cai được sử dụng để kiểm nghiệm hiệu quả của các phương pháp xử lý đất yếu. Kết quả cho thấy, việc kết hợp gia tải trước và thoát nước thẳng đứng giúp rút ngắn thời gian thi công và tăng cường độ chịu tải của đất. Các công thức dự báo Su và độ cố kết được đề xuất và kiểm nghiệm trên các dự án này.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc tính cơ học của đất yếu được xử lý bằng gia tải trước kết hợp thoát nước thẳng đứng