I. Giới thiệu chung về phương pháp trộn sâu xi măng đất CDM
Phương pháp trộn sâu xi măng đất (CDM) đã phát triển từ những năm 1970 và được sử dụng rộng rãi để cải tạo nền đất yếu trên toàn thế giới. Phương pháp này giúp giảm lún, tăng độ cứng của đất và ổn định nền móng. Tuy nhiên, các cột CDM có xu hướng bị phá hủy từ bên ngoài hoặc bên trong dưới tác dụng của tải trọng. Để cải thiện hiệu quả, một lớp chuyển tải (load transfer layer) thường được thiết kế trên đỉnh các cột CDM, giúp phân bố tải trọng đồng đều và giảm lún không đều.
1.1. Lớp chuyển tải
Lớp chuyển tải thường là lớp trộn nông (SM) hoặc kết hợp với vật liệu địa kỹ thuật, giúp chuyển tải trọng từ kết cấu bên trên xuống nền đất cải tạo. Lớp này có độ cứng cao hơn đất nền, giúp các cột CDM làm việc đồng bộ, tăng tính ổn định của hệ thống. Tuy nhiên, việc sử dụng lớp chuyển tải cũng làm tăng ứng suất tại đỉnh cột, đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ để tránh phá hủy cục bộ.
1.2. Khả năng chịu tải của móng nông trên cột CDM mở rộng đỉnh PF
Các cột CDM truyền thống có hạn chế khi cải tạo nền đất dưới móng nông. Để khắc phục, các cột mở rộng đỉnh (PF) đã được phát triển, giúp tập trung cải tạo vào các lớp đất yếu hơn. Các nghiên cứu ban đầu về cột PF cho thấy chúng có hiệu quả hơn so với cột CDM truyền thống, nhưng vẫn cần phân tích sâu hơn về ứng xử của đất và cột dưới tải trọng.
II. Phương pháp nghiên cứu và kết quả
Nghiên cứu tập trung vào hai mục tiêu chính: (1) ảnh hưởng của độ dày và độ cứng của lớp trộn nông (SM) đến ứng suất và lún của nền đất cải tạo, và (2) ứng xử của đường cong tải trọng-lún của móng nông trên nhóm cột PF và CDM. Phương pháp phân tích số (PLAXIS 2D và 3D) và thí nghiệm thực địa được sử dụng để đánh giá các yếu tố này.
2.1. Ảnh hưởng của lớp trộn nông SM
Kết quả cho thấy, khi độ dày hoặc độ cứng của lớp SM tăng, lún của nền đất giảm và ứng suất tại đỉnh cột tăng. Một phát hiện quan trọng là ứng suất cực đại trong cột CDM thường không nằm ở đỉnh mà ở giữa cột, nơi đất mềm hơn so với lớp SM và lớp chịu tải ở chân cột.
2.2. So sánh cột PF và CDM
Khi chiều dài đỉnh cột PF không đủ lớn, hiệu quả của cột PF so với cột CDM không đáng kể. Độ cứng của cột và lớp SM ảnh hưởng lớn đến đường cong tải trọng-lún. Ứng suất cực đại trong cột PF thường nằm gần đáy phần hình nón, cần lưu ý trong thiết kế để tránh phá hủy cục bộ.
III. Ứng dụng thực tiễn và kết luận
Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về ứng xử của nền đất cải tạo bằng cột CDM và PF, đặc biệt là vai trò của lớp chuyển tải và ảnh hưởng của các thông số thiết kế. Các kết quả phân tích số và thí nghiệm thực địa giúp tối ưu hóa thiết kế, giảm lún và tăng khả năng chịu tải của nền đất. Đây là nguồn tham khảo quan trọng cho các kỹ sư địa kỹ thuật trong các dự án cải tạo nền đất yếu.
3.1. Khuyến nghị
Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về ứng xử của cột PF dưới các điều kiện tải trọng khác nhau, đặc biệt là sử dụng mô hình 3D để phân tích chính xác hơn. Ngoài ra, việc kết hợp các phương pháp phân tích số và thí nghiệm thực địa sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.
