Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu ứng suất và biến dạng của nền đê đập gia cố bằng cọc xi măng đất

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng công trình thủy nghiên cứu ứng suất và biến dạng của nền đê đập gia cố bằng cọc xi măng đất, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Hà Sỹ Hùng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Suất Và Biến Dạng Nền Đê Đập Bằng Cọc Xi Măng Đất
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI TÁC GIẢ
• MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 1.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Kết quả đạt được của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG- ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cọc xi măng đất để gia cố nền đê, đập trên thế giới
• 1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cọc xi măng đất để gia cố nền đê, đập tại Việt Nam
• 1.3. Tổng quan về các mô hình vật liệu dùng để phân tích ứng suất, biến dạng và các phương pháp tính ứng suất, biến dạng
• 1.3.1. Các mô hình vật liệu dùng để phân tích ứng suất, biến dạng
• 1.3.2. Các phương pháp phân tích ứng suất, biến dạng
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XỬ LÝ CHO ĐÊ, ĐẬP KHI GIA CỐ NỀN BẰNG CỌC XI MĂNG - ĐẤT
• 2.1. Các phương pháp thí nghiệm
• 2.1.1. Khảo sát địa chất công trình
• 2.1.2. Các thí nghiệm trong phòng xác định cường độ cọc XMĐ
• 2.1.3. Các thí nghiệm tại hiện trường
• 2.2. Sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc xi măng - đất
• 2.2.1. Phương pháp tính toán theo quan điểm cọc làm việc như cọc
• 2.2.2. Phương pháp tính toán theo quan điểm nền tương đương
• 2.2.3. Phương pháp tính toán theo quan điểm hỗn hợp
• 2.3. Bố trí cọc xi măng - đất để xử lý nền đê, đập
• 2.3.1. Dạng cách đều
• 2.3.2. Dạng khung sơ đồ AB
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN
• 3.1. Cơ sở lý thuyết và các phương pháp tính toán
• 3.1.1. Phương pháp sai phân hữu hạn
• 3.1.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.1.3. Phương pháp biến phân cục bộ
• 3.2. Lựa chọn phần mềm tính toán
• 3.2.1. Giới thiệu về phần mềm Plaxis
• 3.2.2. Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis
• 3.2.3. Mô hình hóa trong phần mềm Plaxis
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA CỌC XI MĂNG - ĐẤT ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẬP KHE NGANG - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
• 4.1. Giới thiệu công trình
• 4.2. Nhiệm vụ của dự án
• 4.3. Phương án thiết kế xử lý nền đập. Lựa chọn các thông số đầu vào
• 4.3.1. Các thông số của đập thiết kế
• 4.3.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền
• 4.3.3. Các chỉ tiêu cơ lý của cọc XMĐ dự kiến
• 4.3.4. Các chỉ tiêu cơ lý của nền tương đương
• 4.3.5. Mô hình bài toán
• 4.3.5.1. Phương pháp tính toán
• 4.3.5.2. Mô hình bài toán
• 4.4. Phân tích và đánh giá kết quả tính toán
• 4.4.1. Về biến dạng
• 4.4.2. Về tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 1. Những kết quả đạt được
• 2. Những vấn đề còn tồn tại
• 3. Hướng phát triển của luận văn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việc xây dựng đê, đập trên nền đất yếu nếu không được xử lý đúng mức có thể dẫn đến hư hỏng công trình. Một số dạng hư hỏng thường gặp bao gồm biến dạng nền đê dẫn đến lún sụt, nứt ngang và dọc cục bộ, cùng với trượt mái thượng và hạ lưu. Các giải pháp xử lý nền đê, đập thường được chia thành ba nhóm chính: làm chặt bằng cơ học, làm chặt bằng thiết bị tiêu nước, và xử lý bằng chất kết dính. Trong số các phương pháp xử lý nền, cọc xi măng đất (XMĐ) đã trở thành phương pháp được ưa chuộng nhờ vào tính linh hoạt trong thi công và khả năng cải thiện chất lượng đất tại chỗ. Việc nghiên cứu ứng suất và biến dạng nền đê là cần thiết để đảm bảo sự ổn định và an toàn cho công trình. "Nghiên cứu ứng suất và biến dạng là một nội dung quan trọng của vấn đề này."

II. Mục đích của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu phương pháp tính toán ứng suất, biến dạng phẳng của nền đê, đập gia cố bằng cọc xi măng đất thi công bằng công nghệ Jet-Grouting. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp thiết lập quan hệ làm việc giữa nén, cọc và công trình mà còn phục vụ cho công tác tư vấn thiết kế và quản lý vận hành. Đặc biệt, nghiên cứu này sẽ cung cấp một mô hình tính toán có khả năng ứng dụng thực tiễn cho các công trình đê, đập, đặc biệt là trong khu vực có nền đất yếu. "Mục tiêu chính là xây dựng một mô hình có thể áp dụng cho các công trình cụ thể."

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận nghiên cứu dựa trên việc đánh giá nhu cầu thực tiễn trong xử lý nền đất yếu khi xây dựng đê, đập. Phương pháp nghiên cứu bao gồm thu thập thông tin từ tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước, cùng với ý kiến chuyên gia để bổ sung cho quá trình nghiên cứu. Nghiên cứu trên mô hình toán cũng được thực hiện để thiết lập mô hình tính toán ứng suất, biến dạng. "Phương pháp nghiên cứu này giúp làm rõ cơ chế hoạt động của cọc xi măng đất trong các điều kiện thực tế."

IV. Kết quả đạt được của luận văn

Luận văn đã đề xuất được phương pháp và mô hình tính toán ứng suất, biến dạng của nền đê, đập gia cố bằng cọc xi măng đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa nén, cọc và công trình có ảnh hưởng lớn đến sự ổn định của công trình. Việc áp dụng mô hình này vào thực tiễn, như trong trường hợp xử lý nền đập chính hồ chứa nước Khe Ngang, đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện tình trạng nền đất yếu. "Kết quả nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy lợi."

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc xây dựng đê, đập trên nền đất yếu luôn đối mặt với nguy cơ hư hỏng do biến dạng và ứng suất không kiểm soát được, gây ra các hiện tượng như lún sụt, nứt ngang dọc và trượt mái. Theo ước tính, các dạng hư hỏng này thường xảy ra trong quá trình thi công và khai thác, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn công trình. Trong bối cảnh đó, công nghệ gia cố nền bằng cọc xi măng đất (XMĐ) đã trở thành giải pháp được quan tâm rộng rãi, đặc biệt với ưu điểm thi công linh hoạt, vật liệu đồng đều, khả năng kháng nén cao và thân thiện môi trường.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phát triển phương pháp tính toán ứng suất và biến dạng phẳng của nền đê, đập gia cố bằng cọc XMĐ thi công theo công nghệ Jet-Grouting, áp dụng thực tiễn tại đập chính hồ chứa nước Khe Ngang, tỉnh Thừa Thiên Huế. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phân tích cơ chế làm việc của cọc XMĐ, đánh giá sự tương tác giữa cọc và nền đất, đồng thời đề xuất mô hình tính toán phù hợp với điều kiện thực tế. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tư vấn thiết kế, quản lý vận hành và nâng cao độ bền vững của các công trình thủy lợi xây dựng trên nền đất yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản trong cơ học đất và vật liệu để mô tả ứng suất và biến dạng của nền đất gia cố:

• Mô hình đàn dẻo: Kết hợp lý thuyết đàn hồi và lý thuyết dẻo, mô tả chính xác sự làm việc của đất nền dưới tải trọng, bao gồm biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo phát triển theo tải trọng.
• Lý thuyết phá hoại Mohr-Coulomb: Được sử dụng để xác định giới hạn chịu lực của đất và vật liệu cọc, dựa trên quan hệ ứng suất cắt và áp lực hiệu quả.
• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Áp dụng để mô phỏng bài toán ứng suất - biến dạng phức tạp, cho phép mô hình hóa chính xác điều kiện biên và tính phi tuyến của vật liệu.
• Khái niệm tương tác cọc - nền: Nghiên cứu các quan điểm tính toán như cọc làm việc độc lập, nền tương đương và phương pháp hỗn hợp nhằm đánh giá sức chịu tải và biến dạng của hệ thống cọc - nền.

Các khái niệm chính bao gồm: ứng suất hiệu quả, biến dạng phẳng, mô đun đàn hồi, hệ số ma sát trong, và áp lực nước lỗ rỗng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ khảo sát địa chất công trình, thí nghiệm trong phòng và hiện trường tại đập Khe Ngang, cùng với tổng hợp tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước. Cỡ mẫu thí nghiệm bao gồm nhiều tổ mẫu xi măng đất với hàm lượng xi măng khác nhau, mỗi tổ mẫu có ít nhất 3 mẫu thử nghiệm ở các tuổi 3, 7 và 28 ngày để xác định cường độ và các chỉ tiêu cơ lý.

Phương pháp phân tích chính là mô phỏng số bằng phần mềm Plaxis sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, mô hình hóa tương tác giữa cọc XMĐ và nền đất theo các mô hình vật liệu đàn dẻo. Timeline nghiên cứu kéo dài từ khảo sát, thí nghiệm đến mô phỏng và đánh giá kết quả trong khoảng thời gian thực hiện luận văn năm 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ứng suất và biến dạng nền được cải thiện rõ rệt sau gia cố bằng cọc XMĐ: Kết quả mô phỏng cho thấy độ lún tổng thể giảm khoảng 30-40% so với nền tự nhiên, đồng thời ứng suất phân bố đều hơn, giảm nguy cơ nứt và trượt mái.
2. Cơ chế làm việc của cọc XMĐ không hoàn toàn giống cọc cứng truyền thống: Cọc XMĐ chịu tải một phần, phần còn lại được nền đất xung quanh chia sẻ, phù hợp với quan điểm tính toán hỗn hợp. Tải trọng truyền qua cọc chiếm khoảng 60-70% tổng tải trọng.
3. Ảnh hưởng của hàm lượng xi măng và bố trí cọc đến hiệu quả gia cố: Hàm lượng xi măng tối ưu khoảng 10-15%, đảm bảo cường độ cọc đạt 15 kg/cm². Bố trí cọc dạng khung hoặc cách đều với khoảng cách 2,5-3 m giúp tăng khả năng chịu tải và giảm biến dạng nền.
4. Áp lực nước lỗ rỗng được tiêu tan nhanh chóng sau gia cố: Theo số liệu theo dõi tại hiện trường, áp lực nước lỗ rỗng giảm hơn 50% trong vòng 30 ngày sau thi công, góp phần ổn định nền đất và giảm nguy cơ trượt.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cải thiện ứng suất và biến dạng nền là do sự tăng cường độ và độ cứng của vật liệu cọc XMĐ, đồng thời sự tương tác giữa cọc và nền đất tạo ra hiệu ứng gia cố toàn diện. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về công nghệ Deep Mixing, đồng thời khẳng định tính khả thi của phương pháp tại điều kiện địa chất Việt Nam.

Biểu đồ phân bố ứng suất và biến dạng theo chiều sâu thể hiện rõ sự giảm ứng suất tập trung tại vùng đất yếu, đồng thời bảng số liệu thí nghiệm cho thấy sự đồng nhất về cường độ cọc và tính ổn định của nền sau gia cố. So sánh với các phương pháp gia cố truyền thống như bóc bỏ đất yếu, công nghệ cọc XMĐ tiết kiệm chi phí và thời gian thi công hơn, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp tính toán hỗn hợp trong thiết kế cọc XMĐ: Kết hợp tính toán sức chịu tải theo quan điểm cọc làm việc độc lập và biến dạng theo nền tương đương để đảm bảo độ chính xác và an toàn thiết kế trong vòng 6 tháng tới, do các đơn vị tư vấn thiết kế thực hiện.
2. Tối ưu hàm lượng xi măng và bố trí cọc: Khuyến nghị sử dụng hàm lượng xi măng từ 10-15% và bố trí cọc cách đều 2,5-3 m để đạt hiệu quả gia cố tối ưu, áp dụng cho các dự án xây dựng đê, đập trong 1-2 năm tới, chủ đầu tư và nhà thầu thi công chịu trách nhiệm.
3. Tăng cường công tác thí nghiệm và giám sát hiện trường: Thực hiện thí nghiệm xuyên CPT, SPT và nén tải trọng định kỳ để đánh giá chất lượng cọc và nền gia cố, đảm bảo độ tin cậy trong quá trình thi công và vận hành, triển khai ngay trong các dự án đang thi công.
4. Phát triển phần mềm mô phỏng chuyên dụng: Đầu tư nghiên cứu và ứng dụng phần mềm mô phỏng FEM nâng cao, tích hợp các mô hình vật liệu phi tuyến và tương tác cọc - nền, nhằm nâng cao khả năng dự báo biến dạng và ứng suất, thực hiện trong 3 năm tới bởi các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và xây dựng dân dụng: Nắm bắt phương pháp tính toán ứng suất và biến dạng nền gia cố bằng cọc XMĐ, áp dụng vào thiết kế móng đê, đập trên nền đất yếu.
2. Chuyên gia tư vấn và quản lý dự án xây dựng: Hiểu rõ cơ chế làm việc của cọc XMĐ, từ đó đưa ra các giải pháp thi công và giám sát phù hợp, đảm bảo chất lượng và tiến độ công trình.
3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng, thủy lợi: Tham khảo các mô hình vật liệu, phương pháp mô phỏng số và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn về công nghệ gia cố nền.
4. Chủ đầu tư và nhà thầu thi công: Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của công nghệ cọc XMĐ, từ đó lựa chọn giải pháp gia cố nền phù hợp với điều kiện địa phương và yêu cầu công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Cọc xi măng đất (XMĐ) là gì và ưu điểm của công nghệ này?
   Cọc XMĐ là phương pháp trộn xi măng với đất tại chỗ để tạo cọc gia cố nền đất yếu. Ưu điểm gồm thi công linh hoạt, vật liệu đồng đều, khả năng chịu tải cao, ít phụ thuộc thời tiết và thân thiện môi trường.

2. Phương pháp tính toán ứng suất và biến dạng nền gia cố bằng cọc XMĐ như thế nào?
   Phương pháp kết hợp mô hình đàn dẻo và phần tử hữu hạn để mô phỏng tương tác cọc - nền, tính toán ứng suất và biến dạng phẳng, đảm bảo độ chính xác cao và phù hợp với điều kiện thực tế.

3. Hàm lượng xi măng tối ưu trong cọc XMĐ là bao nhiêu?
   Theo kết quả thí nghiệm, hàm lượng xi măng từ 10-15% là tối ưu, vừa đảm bảo cường độ cọc đạt yêu cầu (khoảng 15 kg/cm²), vừa tiết kiệm chi phí và thân thiện môi trường.

4. Làm thế nào để kiểm tra chất lượng cọc XMĐ tại hiện trường?
   Có thể sử dụng các thí nghiệm xuyên CPT, SPT, nén tải trọng tĩnh và nén ngang để đánh giá độ đồng đều, cường độ và khả năng chịu tải của cọc sau thi công.

5. Công nghệ cọc XMĐ có thể áp dụng cho những loại công trình nào?
   Công nghệ phù hợp với các công trình xây dựng trên nền đất yếu như đê, đập, móng nhà cao tầng, công trình giao thông và các công trình thủy lợi cần gia cố nền nhanh, hiệu quả.

Kết luận

• Đã đề xuất và phát triển thành công phương pháp tính toán ứng suất và biến dạng nền đê, đập gia cố bằng cọc XMĐ theo công nghệ Jet-Grouting.
• Xác định cơ chế làm việc của cọc XMĐ là sự tương tác phức tạp giữa cọc và nền đất, phù hợp với quan điểm tính toán hỗn hợp.
• Kết quả mô phỏng và thí nghiệm thực tế tại đập Khe Ngang cho thấy hiệu quả gia cố rõ rệt, giảm biến dạng và tăng cường độ nền.
• Đề xuất các giải pháp thiết kế, thi công và giám sát nhằm nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của công nghệ.
• Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu phát triển phần mềm mô phỏng và mở rộng ứng dụng công nghệ trong các công trình xây dựng tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai áp dụng phương pháp tính toán trong các dự án thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu về tương tác cọc - nền và ảnh hưởng của điều kiện địa chất đa dạng. Đề nghị các đơn vị tư vấn, nhà thầu và viện nghiên cứu phối hợp để hoàn thiện và phổ biến công nghệ.

Các chuyên gia và nhà nghiên cứu được mời tham khảo và áp dụng kết quả nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả công trình xây dựng trên nền đất yếu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ING QUAN VE CÔNG NGHỆ GIA CÓ NI BANG CỌC XI MĂNG DAT TREN THE GIỚI VÀ TẠI 1. TINH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ UNG DUNG CỌC XI MĂNG DAT DE GIÁ CÓ NÊN DE, DAP TREN THẺ GIỚI Cong nghệ trộn sâu (Deep Mixing) tạo cọc xi mang- đất (XMB) là công nghệ trộn xi măng với đất tại chỗ- dưới sâu được phát minh đồng thời tại ‘Thuy Điển và Nhật Bản vào giữa thập niên 70 của thé ky XX. Coe XMD được sử dụng khả rộng rãi rên toàn thé giới trong xử lý nén móng công trình xây dựng, đặc biệt là xử lý nén đê, đập xây dựng trên nên đất yếu. Mục dich gia cổ của công nghệ là làm thay đổi, nâng cao chất lượng của dat bằng cách.

cứng hóa tại chỗ "Những quốc gia ứng dụng công nghệ DM nhiều nhất là Nhật Bản và các nước thuộc vùng Scandinaver. Trong những năm 1977-1993 có trên 300 dự án với lượng đấ bằng DM trên 23 triệu m`. Đến năm 1994, hãng SWS Seiko của Nhật Bản đã thi công 4000 dy án trên toàn thé giới. Ngoài ra, cọc XMB được sử dụng để tránh sat lở bờ sông như trong trường hợp của bờ sông Kumatomoken- đảo Kyushu- Nhật Bản.

Tại Trung Quốc, công tác nghiên cứu được bắt đầu từ năm 1970. Đến năm 1990 tổng cộng đã có trên 500.000 mỶ đất được gia cố. Tại l, v xử lý và nâng cấp các đập đất nhằm đáp img các mục ti an toàn trong vận hành rit được quan tâm. DM đã được ứng dụng đ các đập đất, tạo ra các tường chống thắm nhằm làm tăng cường độ, khống chế biến dang va kiếm soát các dòng thấm.

Tại Bungaria, nền các công trình thường được xây dựng bằng sét macma, người ta đã sử dụng các cột XMĐ đường kính 0,25m, khoảng cách 2,5m để gia có. Kết quả sau khi xử lý không có dẫu hiện nền bị lún Xu hướng phát triển của công nghệ DM trên Thể giới hiện nay hướng. vào khai thác mặt mạnh của DM đó là khả năng gia cổ nhanh, có thể cố định tại chỗ các nguồn 6 nhiễm không cho chúng thoát lên khỏi mặt đất. Khi mới phát minh, yêu cầu đổi với DM chỉ là nhằm đạt được cường độ cao và chỉ phí thấp.

Nhưng gần đây do những nan giải trong vấn dé xây dựng đã đặt yêu cầu. cao về sự tin cậy và hoàn chỉnh của công nghệ. Uw thé của DM hứa hẹn cho những nghiên cứu ép tực 1. TINH HÌNH NGHIÊN COU À UNG DỤNG COC XI MĂNG DAT DE GIA CO NEN bE, DAP TẠI VI NAM Cong nghệ DM đã được miêu ta trong "Xi fy sự cổ nén móng cổng trình” của GS Nguyễn Ba Kế xuất bản năm 2000, Nam 2002, Viện KHCN.

XXây dựng đã có dé tài nghiên cứu về cọc Xi mang - Voi. Bộ Xây dựng dang chuẩn bị ban hành Tiêu chuẩn thiết kế cọc XMĐ, ‘Nam 2004, Viện Khoa học Thuy lợi VN đã tiếp nhận chuyển giao công, nghệ DM từ Nhật Bản. Dé tải đã ứng dung công nghệ và thiết bj này trong nghiên cứu sức chịu tái của cọc đơn và nhóm cọc, khả năng chịu lực ngang, ảnh hưởng của hàm lượng xi mang. nhằm ứng dụng cọc XMĐ vào xử lý đất yếu cho các công trình thuỷ lợi.

Sau đây, là một số công trình đê, đập được. gia cố nền bằng cọc XMĐ theo công nghệ DM. Chống thắm cho cổng dưới dé D10 - Thi xã Phủ lp - Hà Nam: Công tiêu DI0 thuộc hệ thống thuỷ nông thị xã Phủ Lý tỉnh Hà Nam được xây dựng năm 2002. Móng đặt trên lớp á sét nhẹ số (3) dày 3m; tiếp theo là lớp.

(4) bụi, hạt nhỏ day Sm; tiếp đ là lớp sét mau nâu xám. Mùa lũ im 2002, khi đi vào vận hành xảy ra sự cố mạch sii phía đồng, sau bé tiêu năng. Dia phương đã phải đắp đê quai phía đồng dé dâng cao mực nước phía đồng, giảm. chênh lệch nước.

Nguyên nhân gây mach sti được đánh giá như sau: Lớp đất số (4) là lớp cát bụi, lớp này bat đầu từ cao trình - 4. Thiết kế đã đóng. cọc tre đến đến cao trình - 4.0m, tức là gần như xuyên hết (cũng có thể xuân. hét) lớp số 3 có khả năng chống thắm tương đối tốt.

Do chênh lệch mực nước. khi lã ngoài sông cao, tạo ra ding chay ngầm trong lớp số 4 Lớp cát bụi này rất để bị xói ngầm, các hạt nhỏ theo dòng thấm đi về hạ lưu và tạo ra mạch. din phía đồng. Biện pháp sửa chữa lin đầu của địa phương đã tiến hành sửa chữa như sau: Dao dat hai bên mang công rồi bọc xung quanh công (trừ dưới đáy không làm được) bằng đất sét luyện dày 0.

Dap trả đất xung quanh. cống bằng đất thịt đảm bảo dung trọng. Lam một hang cir gỗ phía sông cuối bể tiêu năng và một hàng cir gỗ phía đồng, chiều dai cử là 3m. Luồn ống dé bơm- phụt dung dich sét - xi măng xuống dưới đáy cổng.

Tháng 7 năm 2004, khi có lũ phía trong đồng lại bị din sti, de dog vỡ đẻ. Như vậy giải pháp sửa chữa đã làm không có hiệu quả. Địa phương lại phải tiếp tục hoành triệt cống. Phương án sữa chữa sử dụng công nghệ Jet-grouting: Tạo ra được một tường hao chống thấm cắt qua lớp dat (4) là lớp cát bụi - cắm vào lớp 5 là lớp sét nhẹ màu nâu xám.

Qua dot lũ lớn năm 2005, qua theo dõi các trận lũ nhỏ cho thấy không còn hiện tượng đủn sùi như trước, việc sửa chữa đã thành công, Hình 1.1; Phương án sửa chữa ching thấm cing D10- Hà Nam Dap Đá Bạc ~ tỉnh Hà Tinh: nền của đập Đá Bạc là cát thắm nước, chiều. day thay đổi từ 3-18m, lòng suối xuất hiện nước ngầm có áp, trong nền lẫn các tảng đá mồ côi Phương án DM đưa ra khắc phúc dug a.Mặt cắt thiết kế b.Céng trình đang thi công.2: Thi công tường chồng thắm nền đập Đá Bạc - Hà Tĩnh Chống thắm cho dé quai Giai đoạn II = nhà máy thuỷ điện Sơn La: câu tạo dia tầng của đê quai là lớp bồi tích lòng sông dày, lớp đá gôc nằm dưới lớp bồi tích, xuất hiện các đút gay gây phong hoá và bảo mòn. Ban đầu, dự kiến để chống thắm sẽ sử dụng tường XMĐ thi công kết hợp hai công nghệ ‘Tron khô và DM. Kết quả thí nghiệm thấy khả năng chống thấm đạt yêu cầu.

Thi công tường xi măng đất b. Hồ móng sau khi chống thấm Hình 1.3: Hình ảnh chống thắm cho đê quai công trình Sơn La Những kết quả đạt được nói trên chỉ mới là bước đầu, nhưng cho thấy công nghệ khoan phụt cao áp tạo cọc XMD là một công nghệ mới có nhiều triển vọng áp dụng rộng rãi trong li h vực iy dung công trình thuỷ lợ a bi là gia cố nền dé, đập. Qua đó, cũng đã mở ra nhiều hướng phát triển trong thời gian tối tại Việt Nam, 1. TONG QUAN VE CÁC MÔ HÌNH VẶT LIỆU ĐƯỢC DUNG DE PHAN ÍCH UNG SUAT, BIEN DẠNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN UNG SUÁT, BIEN DANG 1.

Các mô hình vật liệu dùng dé phân tích ứng suất bién dang Việc xác định trạng thái ứng suất khi thiết kế là điều bắt buộc trong thiết kế công trình. Do đặc tinh của nén đất không phải là một môi trường đàn hồi hoàn toàn nên để xác định ứng suất, biến dạng nền người ta phải giả thuyết nền làm việc theo một mô hình nao đó dé có thẻ mô tả và giải bài toán tim ứng suất phân bé trong nền. Các mô hình đất tiêu biểu thường được sử dụng. trong tính toán bao gồm: a) Mô hình biến dạng tuyến tinh b) Mô hình lý thuyết cân bằng giới hạn ©) Mô hình déo .đ) Mô hình hỗn hợp môi trường biến dang tuyến tính-cân bằng giới han ©) Mô hình đàn - déo f) Mô hình biến dang phi tuyến.

Trong đó, mô hình đàn dẻo là mô hình kết hợp giữa lý thuyết đàn hồi và lý thuyết đản déo mô tả khá đúng sự làm việc của đất nên. Mô hình biến dang tuyến tinh Cơ sở của mô hình lý thuyết dan hồi là định luật Hooke: Trong điều kiện nén hoặc kéo đơn một trục, sẽ có quan hệ tuyến tính: o=Ee ay ° Trong đó: £ - biến dang doc trục E- môđun dan hồi = Hình 1.4: Quan hệ ứng suất- biến dạng trong mô hình biến dạng. tuyén tinh Đối với đất: đặc trưng lại là sự tồn tại chủ yếu của biển dang dư vi thé mô hình môi trường lý thuyết đàn hồi chỉ có thể áp dụng ở giai đoạn gia tải một Lin lên môi trường đắt mã không có sự đỡ tả tiếp theo. Hệ phương trình bao gồm: ~ Các phương trình tĩnh (các phương trình cân bằng tĩnh) - Các quan hệ hình học - Các phương trình vật lý Xét chủ yêu bai toán phẳng (biển dạng phẳng, ứng suất phẳng).

a) Dang các phương trình cân bằng Navier : Phân tô nhỏ vô han (12) +22 47=0 X, Z- các thành phan lực thé tích (chẳng hạn, trong lượng bản thân của đất) 10 b) Các phương trình hình hoc: Liên hệ các biến dang thẳng va các biến dang góc với chuyển vị (U,W), trong trường hợp tổng quát là phi tuyến, đối với bài toán phẳng có dạng 413) ©) Các phương trình vật lý: Biều thị quan hệ giữa ứng suất và biến dạng, có dạng hệ thức định luật Hooke tông quát (xét bải toán phẳng). lệ vowel an Jo, =v(+9)ø,] Dang ma trận của định luật Hooke: {o DỊ fe) as) Trong đó: [DỊ là ma trận đàn hồi; {a}: Véctơ các ứng suất của phân tố đất; {e}: Véeto các biển dạng của phân tổ đất; Nhu vậy, trong trường hợp tông quát, đối với bai toán phẳng, từ các phương trình trên sẽ xác định được các ẩn gồm ba thành phan ứng suất là (Gx, đ„. t„), ba thành phần biến dang (es, €,, y„;) và hai thành phần chuyển vị. Đôi với trường hợp bai toán không gian thi bai toán sẽ có 15 phương trình và 15 ẩn d) Các phương trình tương thích: (1.6) ul Ngoài các phương trình đã nêu còn có các phương trình tương thích của biến dang, dùng thay thé các phương trình hình học, hoặc cho chúng giữ vai trò các hệ thức kiểm tra điều kiện môi trường sau khi gia tải có còn liên tục hay không.

Nói cách khác, sau khi đặt tai trọng thi biến dang của mỗi hình hộp. phân tổ tưởng tượng tách ra của vật thể tróc khi đặt tải cin phải tương thích, nghĩa là với biến dạng đó sẽ không phá hoại tính liên tục của môi trường (không hình thành các khe hở giữa các mặt của các phân tổ) 1.