Nghiên cứu khả năng hóa lỏng đất nền đê Hữu Hồng, Hà Nội dưới tải trọng động đất

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HÓA LỎNG DO ĐỘNG ĐẤT

1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước

1.2. Khái quát về động đất

1.3. Tình hình nghiên cứu hóa lỏng do động đất trên thế giới

1.4. Tình hình nghiên cứu hóa lỏng do động đất tại Việt Nam

1.5. Phân tích, đánh giá các kết quả nghiên cứu đã công bố

1.6. Những vấn đề sẽ được triển khai trong luận án

1.7. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ TÍNH NHẠY HÓA LỎNG VÀ KHẢ NĂNG HÓA LỎNG ĐẤT NỀN ĐÊ HỮU HỒNG

2.1. Khái quát đặc điểm hệ thống đê Hữu Hồng

2.2. Vị trí địa lý

2.3. Lịch sử phát triển

2.4. Địa chất thủy văn

2.5. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng đất nền đê Hữu Hồng

2.5.1. Tính nhạy hóa lỏng của đất và các tiêu chí đánh giá

2.5.2. Đánh giá tính nhạy hóa lỏng đất nền đê Hữu Hồng

2.5.3. Đoạn đê Hữu Hồng nghiên cứu (K73+500 — K74+100)

2.5.4. Đánh giá khả năng hóa lỏng của đất nền đê Hữu Hồng (K73+500 - K74+100) dựa trên số liệu thí nghiệm địa chất hiện trường

2.6. Quy trình đánh giá khả năng hóa lỏng

2.7. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG CỦA ĐẤT NỀN ĐÊ

3.1. Vật liệu và thiết bị thí nghiệm

3.1.1. Thiết bị thí nghiệm

3.2. Quy trình thí nghiệm xác định mô đun Young và hệ số giảm chấn

3.3. Kết quả thí nghiệm

3.3.1. Mô phỏng quan hệ giữa mô đun Young và biến dạng dọc trục của đất cát nền đê Hữu Hồng

3.3.2. Mô phỏng quan hệ giữa hệ số giảm chấn và biến dạng dọc trục của đất cát nền đê Hữu Hồng

3.3.3. Mô phỏng quan hệ giữa mô đun Young và ứng suất cố kết hiệu quả của đất cát nền đê Hữu Hồng

3.4. Xác định đường cong hóa lỏng đất nền đê

3.4.1. Quy trình thí nghiệm xác định đường cong hóa lỏng

3.4.2. Kết quả thí nghiệm

3.4.3. Mô phỏng đường cong hóa lỏng của cát nền đê Hữu Hồng

3.4.4. Mô phỏng biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư của đất cát nền đê Hữu Hồng

3.5. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HÓA LỎNG ĐÊ HỮU HỒNG KHI CHỊU ĐỘNG ĐẤT MẠNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH

4.1. Cơ sở lý thuyết mô phỏng hóa lỏng đê chịu tác dụng của tải trọng động

4.1.1. Phương pháp phần tử hữu hạn

4.1.2. Phần mềm Quake/AW

4.2. Đánh giá khả năng hóa lỏng

4.2.1. Mô phỏng hóa lỏng đê Hữu Hồng (Hà Nội)

4.2.1.1. Các trường hợp tính toán

4.2.1.2. Các hàm đặc trưng trong phân tích động

4.2.1.3. Trình tự tính toán

4.2.2. Kết quả mô phỏng mặt cắt K73+750 đê Hữu Hồng

4.3. Đề xuất giải pháp giảm nhẹ, ngăn chặn hóa lỏng

4.3.1. Làm chặt cát để hóa lỏng

4.3.2. Giếng cuội sỏi, cọc cát

4.3.3. Phụt vữa, trộn sâu (cọc xi măng - đất)

4.3.4. Biện pháp kết cấu

4.3.5. Thay thế đất

4.4. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Những kết quả đạt được

5.2. Những đóng góp mới của luận án

5.3. Tình trạng và hướng phát triển của luận án

TÀI LIỆU KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ TÍNH HỆ SỐ AN TOÀN HÓA LỎNG

PHỤ LỤC CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐÊ HỮU HỒNG

I. Giới thiệu

Nghiên cứu khả năng hóa lỏng đất nền đê Hữu Hồng, Hà Nội dưới tải trọng động đất là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực địa kỹ thuật. Đề tài này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về hiện tượng hóa lỏng mà còn cung cấp các giải pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ công trình trước tác động của động đất. Khả năng hóa lỏng của đất nền có thể dẫn đến những thiệt hại nghiêm trọng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực có địa chất yếu. Theo nghiên cứu, động đất có thể gây ra sự thay đổi đột ngột trong áp lực nước lỗ rỗng, dẫn đến hiện tượng hóa lỏng. Việc đánh giá khả năng này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình hạ tầng. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, việc phân tích và mô phỏng hiện tượng hóa lỏng có thể giúp dự đoán và giảm thiểu thiệt hại do động đất.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Động đất xảy ra thường xuyên trên Trái Đất, tuy nhiên, không phải trận động đất nào cũng gây ra thiệt hại nghiêm trọng. Những trận động đất lớn có thể gây ra thiệt hại nặng nề cho cơ sở hạ tầng và kinh tế. Tại Việt Nam, các trận động đất đã xảy ra trong lịch sử, như trận động đất ở Điện Biên năm 1935 với cường độ 6,75 độ Richter, đã để lại nhiều bài học quý giá. Việc nghiên cứu khả năng hóa lỏng của đất nền đê Hữu Hồng là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng trong khu vực này. Đề tài không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại ứng dụng thực tiễn cao trong việc thiết kế và xây dựng các công trình chịu tải trọng động đất.

II. Tổng quan về nghiên cứu hóa lỏng

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình nghiên cứu hóa lỏng đất do động đất trên thế giới và tại Việt Nam. Hóa lỏng là hiện tượng xảy ra khi đất bị mất sức kháng do áp lực nước lỗ rỗng tăng cao, dẫn đến sự chuyển đổi từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Nghiên cứu cho thấy, hiện tượng này đã được ghi nhận trong nhiều trận động đất lớn trên thế giới, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các công trình. Tại Việt Nam, nghiên cứu về hóa lỏng đất vẫn còn hạn chế, mặc dù có nhiều khu vực có nguy cơ cao. Việc phân tích các kết quả nghiên cứu trước đây giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hóa lỏng của đất, từ đó đưa ra các giải pháp kỹ thuật phù hợp. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các phương pháp mô phỏng hiện đại có thể giúp dự đoán chính xác hơn về khả năng hóa lỏng của đất nền.

2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để hiểu rõ hơn về hiện tượng hóa lỏng đất. Các nghiên cứu này thường tập trung vào việc phân tích các trận động đất lớn và tác động của chúng đến các công trình xây dựng. Các nhà khoa học đã phát triển nhiều phương pháp mô phỏng để dự đoán khả năng hóa lỏng của đất, từ đó đưa ra các biện pháp giảm thiểu thiệt hại. Một số nghiên cứu nổi bật đã chỉ ra rằng, việc áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế và xây dựng có thể giúp tăng cường khả năng chống chịu của công trình trước tác động của động đất. Những kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc bảo vệ các công trình hạ tầng.

III. Đánh giá khả năng hóa lỏng đất nền đê Hữu Hồng

Chương này tập trung vào việc đánh giá khả năng hóa lỏng của đất nền đê Hữu Hồng, Hà Nội. Đánh giá này được thực hiện thông qua các thí nghiệm địa chất và phân tích số liệu thu thập được. Đánh giá khả năng hóa lỏng là một bước quan trọng trong việc xác định mức độ an toàn của công trình trước tác động của động đất. Các tiêu chí đánh giá bao gồm độ ẩm, cấu trúc đất, và áp lực nước lỗ rỗng. Kết quả cho thấy, đất nền đê Hữu Hồng có khả năng hóa lỏng cao trong điều kiện động đất mạnh. Việc xác định các đoạn đê có nguy cơ cao sẽ giúp các nhà thiết kế và kỹ sư đưa ra các giải pháp cải thiện khả năng chống chịu của công trình.

3.1. Phân tích số liệu thí nghiệm

Số liệu thí nghiệm được thu thập từ các mẫu đất tại khu vực nghiên cứu. Các thí nghiệm này bao gồm xác định độ ẩm, cấu trúc hạt, và áp lực nước lỗ rỗng. Kết quả cho thấy, đất nền đê Hữu Hồng có đặc điểm địa chất phức tạp, với nhiều lớp đất khác nhau. Việc phân tích số liệu cho phép xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hóa lỏng của đất. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp mô phỏng để dự đoán khả năng hóa lỏng trong các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy, khả năng hóa lỏng của đất nền đê Hữu Hồng có thể tăng lên đáng kể trong điều kiện động đất mạnh, điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc cải thiện thiết kế và xây dựng các công trình trong khu vực.

IV. Giải pháp ổn định công trình

Chương này đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm ổn định công trình trước nguy cơ hóa lỏng đất. Các giải pháp này bao gồm việc cải thiện cấu trúc đất, sử dụng vật liệu gia cố, và áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế. Giải pháp ổn định không chỉ giúp tăng cường khả năng chống chịu của công trình mà còn giảm thiểu thiệt hại do động đất. Việc áp dụng các biện pháp này cần được thực hiện đồng bộ và có sự phối hợp chặt chẽ giữa các chuyên gia trong lĩnh vực địa kỹ thuật và xây dựng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng các vật liệu địa phương có thể giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả trong việc cải thiện khả năng chống chịu của công trình.

4.1. Các biện pháp kỹ thuật

Các biện pháp kỹ thuật được đề xuất bao gồm việc sử dụng cọc gia cố, làm chặt cát, và áp dụng các công nghệ mới trong thiết kế. Việc sử dụng cọc gia cố có thể giúp tăng cường khả năng chịu tải của đất nền, trong khi làm chặt cát giúp giảm thiểu nguy cơ hóa lỏng. Các công nghệ mới như mô phỏng số và phân tích động lực học cũng được khuyến khích áp dụng để dự đoán chính xác hơn về khả năng hóa lỏng của đất. Những biện pháp này không chỉ giúp bảo vệ công trình mà còn đảm bảo an toàn cho người dân trong khu vực.

Luận án tiến sĩ: Khả năng hóa lỏng của đất nền đê Hữu Hồng, Hà Nội dưới tác động động đất