Luận văn thạc sĩ về ứng xử của nền đất yếu gia cố bằng trụ đất xi măng cốt cứng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu địa kỹ thuật xây dựng nghiên cứu ứng xử của nền đất yếu gia cố bằng trụ đất xi măng có cốt cứng, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Đồng Văn Phong
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Bá Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Xử Của Nền Đất Yếu Gia Cố Bằng Trụ Đất Xi Măng Có Cốt Cứng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nền đất yếu là một vấn đề nghiêm trọng trong xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực đô thị hóa nhanh chóng. Việc gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng có cốt cứng (SDCM) đã trở thành một giải pháp hiệu quả. Nghiên cứu này nhằm phân tích ứng xử của nền đất yếu khi gia cố bằng phương pháp này, từ đó đề xuất các thông số thiết kế phù hợp. Công trình xây dựng trên nền đất yếu cần được chú trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.

1.1. Bối cảnh và tính cấp thiết

Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng dẫn đến việc xây dựng nhiều công trình trên nền đất yếu. Các khu vực như Nhà Bè, Quận 7, và Đồng bằng Sông Cửu Long thường gặp phải vấn đề này. Việc gia cố nền đất yếu trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Phương pháp gia cố nền đất bằng trụ đất xi măng đã được áp dụng rộng rãi, nhưng vẫn còn nhiều nhược điểm cần khắc phục. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc cải tiến và ứng dụng trụ đất xi măng có cốt cứng để nâng cao hiệu quả gia cố.

II. Tổng quan tình hình nghiên cứu

Nghiên cứu về trụ đất xi măng có cốt cứng đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng trụ SDCM có khả năng chịu tải tốt hơn so với trụ DCM truyền thống. Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này tại Việt Nam vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu hiện tại chủ yếu tập trung vào việc cải thiện chất lượng và khả năng chịu tải của trụ đất xi măng. Cần có thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá ứng xử của nền đất yếu khi gia cố bằng trụ SDCM.

2.1. Phương pháp gia cố nền đất

Phương pháp trụ đất xi măng truyền thống có nhiều nhược điểm như khó kiểm soát chất lượng và khả năng chịu tải thấp. Để khắc phục, trụ đất xi măng có cốt cứng (SDCM) đã được phát triển. Phương pháp này không chỉ cải thiện sức chịu tải mà còn giảm thiểu độ lún. Nghiên cứu cho thấy rằng trụ SDCM có thể chịu tải đứng cao hơn 1.5 lần so với trụ DCM truyền thống, đồng thời giảm độ lún đến 80%. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của phương pháp này trong việc gia cố nền đất yếu.

III. Nghiên cứu ứng xử của nền đất yếu gia cố

Nghiên cứu này sử dụng phần mềm PLAXIS 3D để mô phỏng và phân tích ứng xử của nền đất yếu gia cố bằng trụ SDCM. Các thông số như chiều dài và độ cứng của cọc lõi được khảo sát để đánh giá ảnh hưởng đến sức chịu tải và độ lún của nền. Kết quả cho thấy rằng khi tăng độ cứng cọc lõi, sức chịu tải đứng có thể tăng đến 30% và độ lún giảm đến 2.15 lần so với trụ DCM truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa các thông số thiết kế là rất quan trọng.

3.1. Phân tích ứng xử của trụ SDCM

Ứng xử của trụ SDCM dưới tải trọng đứng và ngang được phân tích kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy rằng sức chịu tải ngang của trụ SDCM có thể cao gấp 6.2 lần so với trụ DCM. Khi tăng độ cứng cọc lõi, sức chịu tải ngang tăng đến 68% trong khi chuyển vị ngang giảm 78%. Điều này cho thấy rằng trụ SDCM không chỉ cải thiện khả năng chịu tải mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công và sử dụng.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng trụ đất xi măng có cốt cứng là một giải pháp hiệu quả cho việc gia cố nền đất yếu. Các thông số thiết kế cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả cao nhất. Cần có thêm nhiều nghiên cứu thực nghiệm để khẳng định tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này trong thực tế. Việc áp dụng trụ SDCM không chỉ giúp cải thiện chất lượng công trình mà còn góp phần vào phát triển bền vững trong xây dựng.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về ứng xử của trụ SDCM trong các điều kiện địa chất khác nhau. Việc khảo sát thực địa và thu thập dữ liệu từ các công trình thực tế sẽ giúp hoàn thiện hơn nữa các mô hình lý thuyết. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm về chi phí và hiệu quả kinh tế của việc áp dụng trụ SDCM trong các dự án xây dựng tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. Bối cảnh và tính cấp thiết của đề tài. Phạm vi nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Tính mới của nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU.

Tổng quan về trụ đất xi măng có cốt cứng. Phương pháp trụ đất xi măng truyền thống. Phương pháp trụ đất xi măng có cốt cứng. Tổng quan về ứng dụng trụ đất xi măng có cốt cứng trong gia cố nền đất yếu.

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA TRỤ ĐẤT XI MĂNG CÓ CỐT CỨNG TRONG NỀN ĐẤT YẾU. Thí nghiệm thử tải hiện trường. Thông số mô phỏng. Thông số hình học.

Thông số vật liệu. Các trường hợp khảo sát thông số. Khảo sát ảnh hưởng chiếm chỗ của cọc lõi lên ứng xử mở rộng của trụ SDCM. Khảo sát ảnh hưởng của vật liệu trụ lên ứng xử của trụ SDCM.

Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện làm việc của trụ. Phân tích và kiểm chứng ứng xử mở rộng của trụ SDCM. Kiểm chứng mô hình PLAXIS 3D. Ảnh hưởng của hiệu ứng mở rộng lên sức chịu tải đứng của trụ SDCM26 2.

Phân tích ảnh hưởng của hiệu ứng mở rộng lên nội lực và dạng phá hoại của trụ SDCM. Phân tích ứng xử của trụ SDCM chịu tải trọng đứng. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến sức chịu tải đứng của trụ SDCM. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến chuyển vị đứng đầu trụ SDCM.

Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến nội lực trong trụ SDCM chịu tải đứng. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến dạng phá hoại của trụ SDCM chịu tải đứng. Phân tích ứng xử của trụ SDCM chịu tải trọng ngang. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến sức chịu tải ngang của trụ SDCM.

Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến chuyển vị ngang của trụ SDCM. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến nội lực trong trụ SDCM chịu tải ngang. Ảnh hưởng của thông số vật liệu đến dạng phá hoại của trụ SDCM chịu tải ngang .69 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA NỀN ĐẤT YẾU GIA CỐ BẰNG TRỤ ĐẤT XI MĂNG CÓ CỐT CỨNG.

Thông số mô phỏng. Thông số hình học. Thông số vật liệu. Phân tích ứng xử của hệ móng bè trên nền đất yếu gia cố bằng trụ SDCM.

Ảnh hưởng của độ cứng cọc lõi đến chuyển vị đứng của hệ móng bè gia cố bằng trụ SDCM. Ảnh hưởng của độ cứng cọc lõi lên sự phân bố tải trọng trong hệ móng bè gia cố bằng trụ SDCM. Ảnh hưởng của độ cứng cọc lõi lên dạng phá hoại của hệ móng bè gia cố bằng trụ SDCM .91 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC .98 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 -x- DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. Tổng hợp thông số vật liệu trong mô hình PLAXIS cho bài toán trụ đơn SDCM.

Tổng hợp thông số khảo sát hiệu ứng mở rộng của trụ SDCM. Tổng hợp thông số khảo sát vật liệu cọc lõi. Tổng hợp thông số khảo sát vật liệu đất xi măng. Kết quả kiểm chứng sức chịu tải đứng trụ SDCM mở rộng.

Kết quả kiểm chứng sức chịu tải ngang trụ SDCM mở rộng. Tổng hợp thông số vật liệu trong mô hình PLAXIS cho bài toán hệ móng bè trên nền trụ SDCM.79 -xi- DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Sơ đồ hai dạng phá hoại trụ DCM truyền thống [5]. Sơ đồ cấu tạo trụ đất xi măng có cốt cứng (SDCM) [5].

Một số dạng cọc lõi khác được dùng cho trụ SDCM [8], [9]. Kết quả nghiên cứu hiệu ứng mở rộng trụ SDCM cùa Han [11]. Sơ đồ thí nghiệm gia cố nền đất đắp bằng trụ SDCM của Phutthananon [13]. Thông số địa chất tại AIT, Bangkok từ các thí nghiệm [4].

Sơ đồ thí nghiệm thử tải đứng của trụ SDCM [4]. Sơ đồ thí nghiệm thử tải ngang của trụ SDCM [4]. Mô hình PLAXIS 3D cho bài toán trụ đơn SDCM. Mô hình vùng chuyển tiếp giữa hai đường kính trụ.

Sơ đồ mô phỏng bài toán gia tải đứng cho trụ SDCM. Sơ đồ mô phỏng bài toán gia tải ngang cho trụ SDCM. Sơ đồ các trường hợp làm việc của trụ SDCM. Phương pháp tiếp tuyến xác định sức chịu tải trụ SDCM.

Kiểm chứng biểu đồ quan hệ nén lún trụ SDCM 0. Kiểm chứng biểu đồ quan hệ nén lún trụ SDCM 0. Kiểm chứng biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị ngang cho trụ SDCM với chiều dài cọc lõi 4. Kiểm chứng biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị ngang cho trụ SDCM với chiều dài cọc lõi 6.

Sức chịu tải đứng của trụ SDCM mở rộng và trụ SDCM không mở rộng. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích cọc lõi lên sự chênh lệch sức chịu tải đứng giữa trụ SDCM mở rộng và trụ SDCM không mở rộng. Nội lực trong trụ SDCM mở rộng và không mở rộng. Dạng phá hoại của trụ SDCM mở rộng và không mở rộng.

Tương quan giữa độ cứng cọc lõi và sức chịu tải đứng của trụ chống SDCM với cọc lõi treo 4. Tương quan giữa độ cứng cọc lõi và sức chịu tải đứng của trụ chống SDCM với cọc lõi xuyên suốt 7. Tương quan giữa cường độ đất xi măng và sức chịu tải đứng của trụ chống SDCM. Tương quan giữa độ cứng cọc lõi và sức chịu tải đứng của trụ treo SDCM với cọc lõi treo 4.

Tương quan giữa độ cứng cọc lõi và sức chịu tải đứng của trụ treo SDCM với cọc lõi xuyên suốt 7. Tương quan giữa cường độ đất xi măng và sức chịu tải đứng của trụ treo SDCM. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ chống SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ chống SDCM với cường độ đất xi măng 900 kPa.

Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ chống SDCM với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ treo SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ treo SDCM với cường độ đất xi măng 900 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị đứng ứng với từng cấp tải của trụ treo SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa.

Biểu đồ lực dọc của trụ chống SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 400 kPa. Biểu đồ lực dọc của trụ chống SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 900 kPa. Biểu đồ lực dọc của trụ chống SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và phần trăm lực dọc trụ chống SDCM do cọc lõi chịu tại mặt cắt đầu cọc.

Biểu đồ lực dọc của trụ treo SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 400 kPa. Biểu đồ lực dọc của trụ treo SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 900 kPa. Biểu đồ lực dọc của trụ treo SDCM và cọc lõi ở cấp tải 200 kN với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và phần trăm lực dọc trụ treo SDCM do cọc lõi chịu tại mặt cắt đầu cọc.

Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM 0.22×4 qu,DCM = 400 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM 0.22×4 qu,DCM = 900 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM0.22×4 qu,DCM =1500 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM 0.22×7 qu,DCM = 400 kPa.

Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM 0.22×7 qu,DCM = 900 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ chống SDCM0.22×7 qu,DCM =1500 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM 0.22×4 qu,DCM = 400 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM 0.22×4 qu,DCM = 900 kPa.

Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM0.22×4 qu,DCM =1500 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM 0.22×7 qu,DCM = 400 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM 0.22×7 qu,DCM = 900 kPa. Ứng suất tại cấp tải phá hoại trụ treo SDCM0.22×7 qu,DCM =1500 kPa.

Tương quan giữa độ cứng lõi và sức chịu tải ngang cực hạn của trụ SDCM. Tương quan giữa độ cứng lõi và sức chịu tải ngang cực hạn của trụ SDCM ứng với chuyển vị ngang giới hạn 10 mm. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị ngang ứng với từng cấp tải của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị ngang ứng với từng cấp tải của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 900 kPa.

Tương quan giữa độ cứng lõi và chuyển vị ngang ứng với từng cấp tải của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Tương quan giữa độ cứng lõi và nội lực tối đa trong trụ SDCM. Tương quan giữa độ cứng lõi và tỷ lệ phân bố nội lực trong cọc lõi. Phá hoại đất nền của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa.

Phá hoại đất nền của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 900 kPa. Phá hoại đất nền của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Phá hoại vật liệu trụ của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 400 kPa. Phá hoại vật liệu trụ của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 900 kPa.

Phá hoại vật liệu trụ của trụ SDCM với cường độ đất xi măng 1500 kPa. Sơ đồ phần tư hệ móng bè trên nền đất yếu gia cố bằng trụ DCM/SDCM. Mặt cắt A-A sơ đồ hệ móng bè trên nền trụ. Mô hình PLAXIS cho bài toán móng bè trên nền gia cố bằng trụ SDCM.

Tương quan giữa độ cứng lõi và độ lún của hệ móng bè trên nền trụ SDCM có cọc lõi dài 2. Tương quan giữa độ cứng lõi và độ lún của hệ móng bè trên nền trụ SDCM có cọc lõi dài 4. Tương quan giữa độ cứng lõi và độ lún của hệ móng bè trên nền trụ SDCM có cọc lõi dài 6. Tương quan giữa độ cứng lõi và độ lún của hệ móng bè trên nền trụ SDCM có cọc lõi dài 8.