Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Sức Chịu Tải Của Cọc Xét Đến Ảnh Hưởng Chuyển Vị Đất Nền

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị đất nền, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Nguyen Trung Kien
• Người hướng dẫn: Vo Phan
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị đất nền xung quanh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN
• 1.1. Nguyên tắc chính xác định khả năng chịu tải của cọc
• 1.2. Ảnh hưởng của chuyển vị đất nền đến sức chịu tải của cọc. Hiện tượng ma sát âm. Một số nguyên nhân gây ma sát âm
• 1.3. Ảnh hưởng của chuyển vị đất nền đến nền móng công trình. Một số nghiên cứu trước đây theo hướng nghiên cứu của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP THỐNG NHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN
• 2.1. Sức kháng ma sát thành. Sức kháng mũi. Sức chịu tải tới hạn
• 2.2. Phương pháp Thống Nhất tính toán xác định sức chịu tải của cọc
• 2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn trong bài toán địa kỹ thuật
• 2.4. Sơ lược về phương pháp phần tử hữu hạn
• 2.5. Các bước của phương pháp phần tử hữu hạn. Giới thiệu chương trình Plaxis 2D version 8
• 2.6. Các định nghĩa tổng quát về ứng suất và biến dạng. Mô hình Mohr — Coulomb (dẻo lý tưởng). Mô hình Soft Soil
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG BÀI TOÁN CỌC CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ
• 3.1. Giới thiệu sơ lược công trình mô phỏng. Điều kiện địa chất công trình
• 3.2. Quá trình đắp gia tải
• 3.3. Kết quả quan trắc Win. Quá trình thi công và các thời điểm quan trắc lún sau khi thi công cọc
• 3.4. Phân tích bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.5. So sánh kết quả quan trắc hiện trường với kết quả phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.6. Chuyển vị mặt đất trong quá trình gia tải đất đắp (trước khi dỡ tải). Chuyển vị đầu cọc sau khi thi công (sau khi dỡ tải). Chuyển vị mặt đất tự nhiên sau khi thi công (sau khi dỡ tải)
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ LIÊN QUAN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỐNG NHẤT
• 4.1. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 4.2. Vị trí mặt phẳng trung hòa
• 4.3. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng vị trí mặt phẳng trung hòa
• 4.4. Lực dọc phân bố trong cọc. Sức kháng mũi. Sức kháng ma sát thành
• 4.5. Kết quả bài toán dùng phương pháp Thống Nhất. Kết luận chương
• 5. CHƯƠNG 5: KIẾN NGHỊ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA CHUYỂN VỊ ĐẤT NỀN
• 5.1. Phương pháp thiết kế sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị đất nền
• 5.2. Kiến nghị phương pháp thiết kế sức chịu tải cho công trình thực tế
• 5.3. Công trình Cảng Hiệp Phước. Công trình Nhà máy Điện Đạm Cà Mau. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Sức chịu tải cọc và địa kỹ thuật xây dựng

Nghiên cứu tập trung vào sức chịu tải cọc trong điều kiện địa kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là ảnh hưởng của chuyển vị đất nền. Cọc trong xây dựng thường chịu tác động từ các yếu tố địa chất như lún, cố kết, và từ biến của đất. Chuyển vị đất nền xung quanh cọc gây ra ma sát âm, ảnh hưởng trực tiếp đến tải trọng cọc và độ lún của công trình. Phân tích sức chịu tải cần xem xét các yếu tố như đặc tính đất nền, mô hình hóa chuyển vị, và phương pháp thử tải. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tính toán chính xác sức chịu tải để đảm bảo an toàn và bền vững cho công trình.

1.1. Ảnh hưởng của chuyển vị đất nền

Chuyển vị đất nền là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc. Khi đất nền lún, ma sát âm xuất hiện trên thân cọc, làm tăng lực kéo xuống và giảm sức chịu tải của cọc. Nghiên cứu chỉ ra rằng chuyển vị đất nền lớn hơn chuyển vị cọc sẽ gây ra ma sát âm, ảnh hưởng đến độ lún và tải trọng cọc. Việc xác định vị trí mặt phẳng trung hòa (nơi chuyển vị tương đối giữa cọc và đất bằng 0) là cần thiết để đánh giá chính xác sức chịu tải.

1.2. Phương pháp tính toán sức chịu tải

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thống nhất và phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán sức chịu tải cọc. Phương pháp thống nhất tập trung vào việc xác định sức kháng ma sát và sức kháng mũi, trong khi phương pháp phần tử hữu hạn mô phỏng chính xác chuyển vị đất nền và tải trọng cọc. Cả hai phương pháp đều nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét chuyển vị đất nền trong thiết kế cọc.

II. Mô hình hóa và phân tích chuyển vị đất nền

Nghiên cứu sử dụng mô hình hóa chuyển vị để phân tích ảnh hưởng của chuyển vị đất nền đến sức chịu tải cọc. Mô hình Mohr-Coulomb và mô hình Soft Soil được áp dụng để mô phỏng các đặc tính của đất nền. Kết quả cho thấy chuyển vị đất nền ảnh hưởng đáng kể đến sức kháng ma sát và sức kháng mũi của cọc. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng mặt phẳng trung hòa thay đổi theo thời gian, dẫn đến sự thay đổi của ma sát âm và lực dọc trong cọc.

2.1. Mô hình Mohr Coulomb và Soft Soil

Mô hình Mohr-Coulomb được sử dụng để mô phỏng hành vi của đất trong điều kiện đàn hồi và dẻo, trong khi mô hình Soft Soil phù hợp với đất yếu và có tính chất cố kết. Cả hai mô hình đều giúp phân tích chính xác chuyển vị đất nền và ảnh hưởng của nó đến sức chịu tải cọc.

2.2. Phân tích kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy chuyển vị đất nền lớn hơn chuyển vị cọc sẽ gây ra ma sát âm, làm tăng lực kéo xuống và giảm sức chịu tải của cọc. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng mặt phẳng trung hòa thay đổi theo thời gian, dẫn đến sự thay đổi của ma sát âm và lực dọc trong cọc.

III. Ứng dụng thực tế và kiến nghị

Nghiên cứu đưa ra các kiến nghị về phương pháp thiết kế sức chịu tải cọc có xét đến chuyển vị đất nền. Các phương pháp này được áp dụng cho các công trình thực tế như Cảng Hiệp Phước và Nhà máy Điện Dầu Cà Mau. Kết quả cho thấy việc xem xét chuyển vị đất nền trong thiết kế cọc giúp tăng độ chính xác và đảm bảo an toàn cho công trình.

3.1. Phương pháp thiết kế mới

Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế mới để tính toán sức chịu tải cọc có xét đến chuyển vị đất nền. Phương pháp này tập trung vào việc xác định mặt phẳng trung hòa và ma sát âm, giúp đánh giá chính xác sức chịu tải và độ lún của cọc.

3.2. Ứng dụng trong công trình thực tế

Phương pháp được áp dụng thành công trong các công trình thực tế như Cảng Hiệp Phước và Nhà máy Điện Dầu Cà Mau. Kết quả cho thấy việc xem xét chuyển vị đất nền giúp tăng độ chính xác và đảm bảo an toàn cho công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của cơ sở hạ tầng tại Việt Nam, việc thiết kế móng cọc cho các công trình cao tầng ngày càng trở nên cấp thiết. Theo ước tính, sức chịu tải của cọc chịu ảnh hưởng đáng kể bởi hiện tượng chuyển vị đất nền xung quanh, đặc biệt là trong các vùng đất yếu như đất sét và đất bồi tích. Hiện tượng ma sát âm phát sinh khi chuyển vị đất nền lớn hơn chuyển vị cọc, gây ra lực kéo xuống trên thân cọc, ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải cho phép và độ lún của móng cọc. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xác định vị trí mặt phẳng trung hòa trong điều kiện đất yếu, phân tích sự phân bố lực dọc và ma sát âm trên thân cọc, đồng thời xây dựng phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị đất nền. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi các công trình móng cọc đơn, với dữ liệu thu thập từ các công trình thực tế tại Việt Nam và các số liệu thí nghiệm hiện trường quốc tế, trong khoảng thời gian từ năm 2011 đến 2012. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao độ chính xác trong thiết kế móng cọc, giảm thiểu rủi ro phá hoại do ma sát âm, đồng thời tối ưu hóa chi phí và đảm bảo an toàn công trình.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: phương pháp Thống Nhất (Unified Method) và phương pháp Phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM). Phương pháp Thống Nhất tập trung vào việc xác định sức kháng ma sát thành và sức kháng mũi cọc dựa trên các hệ số đặc trưng của đất nền như hệ số Bjerrum-Burland (B) và hệ số sức kháng mũi (Nq). Khái niệm mặt phẳng trung hòa được sử dụng để xác định vị trí chuyển tiếp giữa ma sát âm và ma sát dương trên thân cọc, nơi chuyển vị tương đối giữa cọc và đất nền bằng không. Các khái niệm chính bao gồm: sức kháng ma sát thành, sức kháng mũi, ma sát âm, mặt phẳng trung hòa và độ lún của móng cọc. Mô hình Mohr-Coulomb và mô hình Soft Soil được áp dụng trong mô phỏng FEM để mô tả ứng xử phi tuyến của đất yếu, bao gồm các đặc tính đàn hồi và dẻo của đất.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu quan trắc lún và lực dọc trong cọc từ các công trình thực tế như Cảng Hiệp Phước, Nhà máy Điện Đạm Cà Mau, cùng với các kết quả thí nghiệm hiện trường quốc tế tại Na Uy, Canada, Nhật Bản và Thái Lan. Phương pháp phân tích kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, phân tích thực nghiệm và mô phỏng số bằng phần mềm Plaxis 2D phiên bản 8.5. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm các cọc đơn với chiều dài từ 25m đến 55m, đường kính từ 300mm đến 610mm, được chọn dựa trên tính đại diện cho các điều kiện địa chất yếu phổ biến. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích nhằm đảm bảo tính đa dạng về điều kiện địa chất và tải trọng. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11 năm 2011, bao gồm thu thập số liệu, phân tích mô phỏng và xây dựng phương pháp tính toán mới.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Vị trí mặt phẳng trung hòa thay đổi theo thời gian và tải trọng: Kết quả mô phỏng và quan trắc cho thấy mặt phẳng trung hòa di chuyển dần về phía mũi cọc theo thời gian, đặc biệt khi đất nền tiếp tục lún do quá trình cô kết và từ biến. Ví dụ, tại công trình Cảng Hiệp Phước, vị trí mặt phẳng trung hòa giảm từ 25m xuống còn khoảng 19m sau 265 ngày, tương ứng với sự tăng lực kéo xuống do ma sát âm từ 700kN lên 1250kN.

2. Phân bố lực dọc trong cọc chịu ảnh hưởng rõ rệt của ma sát âm: Lực kéo xuống do ma sát âm có thể chiếm tới 50% tổng lực dọc lớn nhất trong cọc, làm tăng nguy cơ vượt quá sức chịu tải theo vật liệu. Tại một số công trình, lực dọc lớn nhất trong cọc đạt tới 4000kN, gần bằng cường độ chịu kéo của thép, gây nguy cơ phá hoại mũi cọc.

3. Ảnh hưởng của chuyển vị đất nền đến độ lún cọc: Độ lún của cọc không chỉ do tải trọng truyền xuống mà còn do lực kéo xuống từ ma sát âm. Độ lún đầu cọc có thể tăng thêm từ 10% đến 20% so với tính toán truyền thống khi xét đến ma sát âm, ảnh hưởng lớn đến sự ổn định công trình.

4. Hiệu quả của phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn: Mô phỏng bằng Plaxis 2D cho kết quả chuyển vị và phân bố lực trong cọc tương đồng với số liệu quan trắc hiện trường, sai số dưới 10%, chứng tỏ tính ứng dụng cao của phương pháp trong thiết kế móng cọc.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự thay đổi vị trí mặt phẳng trung hòa là do quá trình cô kết và từ biến của đất nền, làm tăng chuyển vị đất nền so với cọc. So với các nghiên cứu trước đây tại Na Uy và Canada, kết quả nghiên cứu tại Việt Nam phù hợp với xu hướng chung về sự dịch chuyển mặt phẳng trung hòa và tăng lực ma sát âm theo thời gian. Việc phân bố lực dọc trong cọc được minh họa rõ qua các biểu đồ lực - chuyển vị, giúp kỹ sư dễ dàng nhận biết vùng chịu ma sát âm và dương. Ý nghĩa của nghiên cứu là nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đồng thời phân tích chuyển vị và sức chịu tải trong thiết kế móng cọc, tránh thiết kế thiếu an toàn hoặc lãng phí vật liệu. Kết quả cũng cho thấy việc áp dụng mô hình phần tử hữu hạn là cần thiết để mô phỏng chính xác các hiện tượng phi tuyến và tương tác phức tạp giữa cọc và đất nền.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp tính toán sức chịu tải có xét đến ma sát âm: Kỹ sư thiết kế cần sử dụng phương pháp Thống Nhất kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn để xác định vị trí mặt phẳng trung hòa và phân bố lực dọc trong cọc, nhằm đảm bảo tính chính xác và an toàn cho móng cọc. Thời gian áp dụng: ngay trong các dự án xây dựng mới.

2. Theo dõi chuyển vị đất nền và lực dọc trong cọc sau thi công: Cần thiết lập hệ thống quan trắc lún và lực dọc trong cọc tại các công trình trọng điểm để cập nhật dữ liệu thực tế, phục vụ điều chỉnh thiết kế và vận hành công trình. Chủ thể thực hiện: chủ đầu tư và đơn vị tư vấn giám sát, trong vòng 1-2 năm sau thi công.

3. Xây dựng tiêu chuẩn thiết kế móng cọc mới: Cơ quan quản lý xây dựng nên cập nhật tiêu chuẩn thiết kế móng cọc, bổ sung quy định về tính toán ma sát âm và chuyển vị đất nền, nhằm nâng cao chất lượng và độ bền công trình. Thời gian thực hiện: 1-3 năm.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ sư thiết kế: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phân tích chuyển vị và mô phỏng phần tử hữu hạn trong thiết kế móng cọc, giúp kỹ sư cập nhật kiến thức và kỹ năng mới. Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu, trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế móng cọc: Nghiên cứu cung cấp phương pháp tính toán chính xác sức chịu tải có xét đến ma sát âm, giúp thiết kế móng cọc an toàn và hiệu quả hơn.

2. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng: Hiểu rõ ảnh hưởng của chuyển vị đất nền đến móng cọc để giám sát thi công và vận hành công trình, giảm thiểu rủi ro và chi phí sửa chữa.

3. Nhà nghiên cứu và giảng viên địa kỹ thuật: Tài liệu tham khảo bổ ích cho các nghiên cứu tiếp theo về tương tác cọc - đất nền và đào tạo chuyên ngành địa kỹ thuật xây dựng.

4. Cơ quan quản lý xây dựng và lập quy chuẩn: Cung cấp cơ sở khoa học để cập nhật tiêu chuẩn thiết kế móng cọc, nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

1. Ma sát âm là gì và tại sao nó ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc?
   Ma sát âm là lực kéo xuống phát sinh khi chuyển vị đất nền lớn hơn chuyển vị cọc, gây ra lực kéo xuống trên thân cọc. Lực này làm giảm sức chịu tải cho phép của cọc và có thể gây phá hoại nếu không được tính toán đúng.

2. Mặt phẳng trung hòa có vai trò gì trong thiết kế móng cọc?
   Mặt phẳng trung hòa là vị trí trên thân cọc nơi chuyển vị tương đối giữa cọc và đất nền bằng không, phân chia vùng ma sát âm và ma sát dương. Xác định chính xác vị trí này giúp tính toán lực dọc trong cọc và sức chịu tải chính xác hơn.

3. Phương pháp Thống Nhất và phương pháp Phần tử hữu hạn khác nhau như thế nào?
   Phương pháp Thống Nhất là phương pháp tính toán dựa trên lý thuyết và hệ số đặc trưng đất, trong khi phương pháp Phần tử hữu hạn là mô phỏng số học chi tiết, mô phỏng ứng xử phi tuyến của đất và cọc, giúp phân tích chính xác hơn các hiện tượng phức tạp.

4. Tại sao cần theo dõi chuyển vị đất nền sau khi thi công cọc?
   Chuyển vị đất nền tiếp tục thay đổi do quá trình cô kết và từ biến, ảnh hưởng đến lực ma sát âm và sức chịu tải của cọc. Theo dõi giúp điều chỉnh thiết kế và vận hành công trình kịp thời, tránh sự cố.

5. Nghiên cứu này có áp dụng cho các loại móng cọc khác không?
   Nghiên cứu tập trung vào móng cọc đơn trong đất yếu. Với móng cọc nhóm hoặc móng bè, cần nghiên cứu bổ sung do tương tác phức tạp hơn giữa các cọc và đất nền.

Kết luận

• Chuyển vị đất nền và ma sát âm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sức chịu tải và độ lún của móng cọc trong đất yếu.
• Vị trí mặt phẳng trung hòa di chuyển theo thời gian và tải trọng, làm thay đổi chiều dài phần cọc chịu ma sát âm và lực kéo xuống.
• Phương pháp Thống Nhất kết hợp mô phỏng phần tử hữu hạn cho kết quả tính toán chính xác, phù hợp với số liệu quan trắc thực tế.
• Cần áp dụng phương pháp tính toán mới trong thiết kế móng cọc để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.
• Các bước tiếp theo bao gồm cập nhật tiêu chuẩn thiết kế, đào tạo kỹ sư và triển khai hệ thống quan trắc tại các công trình trọng điểm.

Hãy áp dụng kết quả nghiên cứu này để nâng cao chất lượng thiết kế móng cọc, đảm bảo sự bền vững và an toàn cho các công trình xây dựng trong điều kiện đất yếu hiện nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu Chương |: Tổng quan về việc tính toán thiết kế sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyền vị đất nên. Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp Thống Nhất và phương pháp Phần tử hữu hạn tinh sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị dat nên. Chương 3: Mô phỏng bài toán cọc chịu ảnh hưởng của chuyên vị dat nền cho công trình thực tế. Chương 4: Nghiên cứu các yếu tô liên quan đến sức chịu tải của cọc băng phương pháp Phan tử hữu han và phương pháp Thống Nhat.

Chương 5: Kiến nghị phương pháp thiết kế sức chịu tải của cọc có xét đến ảnh hưởng của chuyền vị đất nên. Kết luận và kiến nghị. NGÀY GIAO NHIEM VU: 03-06-2011 4. NGAY HOÀN THÀNH NHIEM VỤ: 30-11-2011 5.

HO VÀ TÊN CÁN BỘ HUONG DAN: PGS. Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua. CÁN BQ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYEN NGÀNH (Họ tên và chữ ky) © QUAN LÝ CHUYỂN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) PGS. VÕ PHÁN LỜI CÁM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo Khoa Kỹ thuật Xây Dựng, trường Đại học Bách Khoa đã tận tình hướng dẫn, trang bị nhiều kiến thức giúp cho tác giả có thể hoàn thành luận văn nảy.

Em xin gửi lời tri ân đến Thay PGS. V6 Phan, người đã hướng dẫn, chỉ bảo và truyền thụ những kiến thức quý báu cũng như động viên, khuyến khích em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TS.Bùi Trường Sơn, Thây TS.Lê Bá Vinh, Thầy TS.Nguyễn Minh Tâm, Thầy TS.Trần Xuân Thọ, Thầy TS.Lê Trọng Nghĩa vì đã dành những lời giải đáp hữu ích cho em trong quá trình thực hiện luận văn. Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô Bộ môn Địa Cơ Nên Móng đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Nguyễn Minh Hải, cũng như bạn bè đồng nghiệp, các anh chị đã giúp đỡ tác giả về số liệu thực tế cũng như những lời góp ý hữu ích dé hoàn thành luận van này. Cuối cùng, xin cảm ơn mọi người trong gia đình đã luôn động viên, giúp đỡ và quan tâm chăm sóc, giúp cho tác giả hoàn thành luận văn này. Trân trọng! Học viên Nguyễn Trung Kiên TOM TAT LUẬN VĂN TEN DE TÀI: NGHIÊN CỨU SUC CHIU TAI CUA COC CÓ XÉT DEN ANH HUONG CUA CHUYEN VI DAT NEN XUNG QUANH Khi thi cong coc trong dat yéu, do hiện tượng cô kết và từ biến của đất nên, chuyền vị của đất nền xung quanh cọc sẽ thay đổi theo thời gian.

Khi ở những vi trí chuyển vị đất nền lớn hơn chuyển vị cọc sẽ xuất hiện ma sát âm, điều này ảnh hưởng đến sức chịu tải cho phép của cọc. Lực kéo xuống do ma sát âm đôi khi rất lớn làm ảnh hưởng đến lực doc lớn nhất xuất hiện trong cọc và độ lún của cọc cũng thay đôi. Do đó can phải quan tâm nghiên cứu kỹ hơn vê vân dé này. Nội dung của luận văn tập trung vào các vân đê sau: e Xác định vị trí của mặt phăng trung hòa trong điều kiện đất yếu có xét đến ảnh hưởng của chuyển vị đất nên và tải trọng dọc trục tác dụng lên cọc.

Phân tích tốc độ và xu hướng di chuyển của mặt phăng trung hòa. e Phân tích sự phân bố lực dọc trong cọc cũng như sự phân bố ma sát âm, sức kháng ma sát thành dọc theo thân cọc. e Xây dựng phương pháp mới tính toán thiệt kê sức chịu tai của cọc có xét đên ảnh hưởng của ma sát âm và sự huy động ma sát âm, sức kháng ma sát thành tùy thuộc vao vị trí của mặt phang trung hòa. SUMMARY OF THESIS TITLE OF THESIS: STUDY ON CAPACITY OF SINGLE PILES SUBJECTED TO SURROUNDING SOIL’S SETTLEMENT Piles driven to clay are often subjected to surrounding soil’s settlement due to consolidation and second consolidation of soft soil.

Since surrounding soil’s downward movements are larger than piles’s, negative skin friction develop develops on the piles’ shaft. The drag force caused by negative skin friction may be large enough to reduce the pile capacity or to overstress the pile’s material. The maximum axial load and settlement of pile foundation are also affected. Thus, we need to take more consideration of this issue.

This study was undertaken to accomplish the following objectives: e Determine the position of neutral plane in soft soil condition in consideration of surrounding soil’s setthkement and axial load. Analyse rate and tendency of neutral plane’s movement. e Analyse the distribution of axial load along piles and the positive and negative skin friction along the pile’s shaft. e New design charts and procedures are presented to estimate the capacity of pile in consideration of negative skin friction and the mobilization of skin friction in the vicinity of neutral plane.

MỤC LỤC CHUONG 1: TONG QUAN VE VIỆC TÍNH TOÁN THIET KE SỨC CHIU TAI CUA COC CO XET DEN ANH HUONG CUA CHUYEN VI DAT NEN 1. Nguyên tắc chính xác định kha năng chịu tải của CỌC. DO lún CUA móng COC ØƠT. D6 lún do cố kết nền đất.--<- << 5 << << SE 9S E595 952 sex esesee 9 1.

D6 lún do từ biẾn.E Sư Ọ ưng mg ex II 1. Ảnh hướng của chuyển vị đất nền đến sức chịu tải của cọc. Hiện tượng ma sát Âm. Một số nguyên nhân gây ma sát âm.

<5 <5 < + se se sesse seeses 12 1. Anh hướng của chuyến vị đất nền đến nền móng công trình. Một số nghiên cứu trước đây theo hướng nghiên cứu của đề tài. Nhận xét chương Í.04 9099999699896868666 98 22 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP THONG NHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP PHAN TỬ HỮU HAN TINH SỨC CHIU TAI CUA COC CÓ XET DEN ANH HUONG CUA CHUYEN VI DAT NEN 2.

Sức kháng ma sát thanh. Sức kháng mũi. Sức chịu tải tới hạn. Phương pháp Thống Nhat tính toán xác định sức chịu tải của cọc.

Phương pháp phan tử hữu hạn trong bài toán địa kỹ thuật. Sơ lược về phương pháp phan tứ hữu hạn.-- << < se « =<ses=se«< 32 2. Các bước của phương pháp phan tir hữu hạn. Giới thiệu chương trình Plaxis 2D version 8.

Các định nghĩa tổng quát về ứng suất và biến dạng. Mô hình Mohr — Coulomb (dẻo lý tướng). M6 hình Soft Soil CT€€DD. Nhận xét chương 3.

680080 0600499096608 46 CHƯƠNG 3: MO PHONG BÀI TOÁN COC CHIU ANH HUONG CUA CHUYỂN VI DAT NEN CHO CONG TRINH THUC TE 3. Giới thiệu sơ lược công trình mô phóng. Điều kiện địa chất công trìnhh. Qua trình đắp gia tải.

ng xe ke 52 3. Kt quả quan trắc Win. Quá trình thi công và các thời điểm quan trắc lún sau khi thi công cọc. Phân tích bài toán bang phương pháp Phân tử hữu hạn.

So sánh kết qua quan trắc hiện trường với kết qua phan tích bang phương 11:8311i0i 81871 0001172777. Chuyén vị mặt đất trong quá trình gia tải dat đắp (trước khi dỡ tai). Chuyén vị đầu coc sau khi thi công (sau khi dỡ tai). Chuyển vị mặt đất tự nhiên sau khi thi công (sau khi dỡ tai).

Kt Tuan ChUONG 1 18. 65 CHUONG 4: NGHIÊN CỨU CAC YEU TO LIEN QUAN DEN SUC CHIU TAI CUA COC BANG PHUONG PHAP PHAN TU HUU HAN VA PHUONG PHAP THONG NHAT 4. Phương pháp Phan tử hữu han. Vị trí mặt phắng trung hòa.

Phan tích các yếu to ảnh hưởng vị trí mặt phẳng trung hòa. Lure doc phân bố trong CỌC. Sức kháng mũi. Sức kháng ma sát fhànhh.

Kết quả bài toán dùng phương pháp Thong nhất. Kết luận chương 4.5 E3 95 3 5 e5 xe 100 CHƯƠNG 5: KIÊN NGHỊ PHƯƠNG PHÁP THIET KE SỨC CHIU TAI CUA COC CÓ XÉT DEN ANH HUONG CUA CHUYEN VỊ DAT NEN 5. Phương pháp thiết kế sức chịu tai của cọc có xét đến ảnh hướng của chuyền vị đất nên (Adel M.Hanna và Ali SlharrÏf).-5- << 5 <5 <2 << se se eseseesessese 102 5. Kiến nghị phương pháp thiết kế sức chịu tai của coc có xét đến ảnh hưởng của chuyển Vi đất MEN.

Tính toán thiết kế sức chịu tai cho công trình thực tẾ. Công trình Cảng Hiệp Phước. Công trình Nha máy Điện Dam Cà Mau. Kết luận chương Ã.- << < s- ° < 5< E693 99 95 E3 962 25 e5 xe 117 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ .- 5° 5° << << E4 sex sesesesesesese 118 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biểu đồ lực — chuyến vị trong cọc khi không có sức khang mũi .2: Biểu đồ lực — chuyến vị khi có cả sức kháng mũi và ma sát thành .3: Giá tri a, theo biếu đô phân bố ma sát trên RAN CỌC.--c¿cc sec ssssss 7 Hình 1.4: Các giai đoạn lún của đất nên theo thời Qian .5: So đồ tinh lún theo phương pháp tông phân t6 vecceccccccccsssssccsscssscsscesscrsvevcesees 9 Hình 1.6: Sơ đồ xác định chỉ số nén thi Cấp Cụy.-cc StSeEkSkS*EEEEEESEEEkEekrkrrrserkeo 1] Hình 1.7: So sánh sự phat sinh ma sát dương và INA SAt ÂHH.8: Chuyển vị và độ co ngắn cọc ở thời điểm 1 năm, 2 năm sau khi thi công.9: Phân bố lực dọc trong cọc ở các thoi điểm khác nhau.- 5-2 ccc + sec ssez 15 Hình 1.10: Thông số địa chất và ứng suất hữu hiệu trong đất (Bozozuk 1972).11: Chuyển vị của nên đất ở các điểm do theo thời giaH.

5s cac sec se: 16 Hình 1.12: Chuyển vị đất nên và lực doc phân bồ trong cọc theo thời gian.13: Lực dọc phân bố trong cọc và chuyển Vị của cọc — đất nÊn.14: Phân bố lực trong cọc theo thời Qidniccccccccccccssssssessecsesstscssssvececectsesceesvaven 19 Hình 1.15: Điều kiện địa chat va mặt bằng tiễn hành thí HghiỆP.16: Biểu đô lực dọc phân bo trong cọc và chuyển vị cọc — đất nên.1: Giá trị hệ số B thay đổi theo độ dài ngàm COC trong Cắt .2: Hệ số B theo ứng suất hữu hiệu trung Đình.--c-scksk ket sEseskeersereeo 25 Hình 2.3: Hệ số B theo chỉ số dẻo cho cọc trong AGt SÉI. + kx két sEsskcerserkeo 25 Hình 2.4: Phân bố lực và sức kháng theo AO SÔI. ST SA xxx xa 27 Hình 2.5: Vị trí mặt phang trung hòa phụ thuộc vào đường cong phân bố lực và các trường hợp phân bô chuyển vị khác nhau (1 và ÏÏ) .- «SE EsEEEEEEsEeereeseeerersed 30 Hình 2.6: Mặt phẳng trung hòa và lực dọc cho pÌépp.----« set +k*ksEskeEeesererserees j1 Hình 2.7: Dường cong phân bố lực và sức kháng, biếu đô chuyển vị.8: Rời rac hóa miễn khảo sát. +: St Sr SE ri 34 Hình 2.9: Chia miễn tính toán thành các Phan tH.

- -c<csk St SEEsESeEekskrerserkeo 35 Hình 2.10: Hệ trục tông quát và Quy UOC dAteecccccccccccccscesssessessecsescsesssctsvevscesesvscnevevecs 37 Hình 2.11: Không gian ứng suất Chính. «+ kSkkE SE SE SE 37 Hình 2.