I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài
Luận văn tập trung vào phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào. Vấn đề này ngày càng trở nên cấp thiết do sự gia tăng các sự cố liên quan đến cọc bị nghiêng lệch hoặc phá hoại trong quá trình thi công hố đào. Đặc biệt, trong điều kiện đất yếu, chuyển vị ngang của đất có thể gây ra mômen uốn lớn, dẫn đến gãy cọc. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn để hạn chế các sự cố này.
1.1. Sự cố cọc bị nghiêng lệch
Các sự cố cọc bị nghiêng lệch thường xảy ra khi thi công hố đào trong đất yếu. Ví dụ, tại công trình Trạm phân phối xi măng Hiệp Phước, khoảng 80% cọc bị nghiêng lệch do lớp bùn nhão dày 21m. Tương tự, tại cao ốc Phường Thảo Điền, Quận 2, TP.HCM, nhiều cọc bị gãy khúc, gây thiệt hại lớn. Các sự cố này đều có điểm chung là đất yếu gây chuyển vị ngang, tạo mômen uốn vượt quá khả năng chịu lực của cọc.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận văn là phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào, đặc biệt là khi cọc chưa chịu tải trọng dọc trục. Nghiên cứu này nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của chuyển vị đất đến mômen uốn và chuyển vị của cọc, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế và thi công phù hợp.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng và phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc. Phần mềm PLAXIS 3D Foundation được sử dụng để mô hình hóa quá trình thi công hố đào và dự đoán ứng xử của cọc. Các mô hình đất như Mohr-Coulomb và Hardening Soil được áp dụng để mô tả chính xác hành vi của đất yếu.
2.1. Mô hình phần tử hữu hạn
Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để phân tích ứng xử của cọc trong quá trình thi công hố đào. Mô hình này cho phép dự đoán chuyển vị ngang và mômen uốn của cọc, từ đó đánh giá nguy cơ phá hoại. Các thông số đầu vào được lấy từ các thí nghiệm địa kỹ thuật và dữ liệu thực tế.
2.2. Mô hình đất và vật liệu
Các mô hình đất như Mohr-Coulomb và Hardening Soil được sử dụng để mô tả hành vi của đất yếu. Mô hình Hardening Soil đặc biệt phù hợp để mô phỏng sự biến dạng của đất trong quá trình thi công hố đào. Các đặc trưng vật liệu của cọc và tường cừ Larsen cũng được xác định để đảm bảo độ chính xác của mô hình.
III. Phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc
Luận văn tiến hành phân tích ảnh hưởng của hố đào sâu đến cọc trong đất yếu thông qua các mô phỏng trên phần mềm PLAXIS 3D Foundation. Kết quả cho thấy, chuyển vị ngang của đất gây ra mômen uốn lớn trong cọc, đặc biệt khi khoảng cách từ cọc đến tường hố đào nhỏ. Nghiên cứu cũng chỉ ra mối quan hệ giữa chiều sâu tường và chuyển vị của cọc.
3.1. Chuyển vị ngang và mômen uốn của cọc
Kết quả mô phỏng cho thấy, chuyển vị ngang của đất gây ra mômen uốn lớn trong cọc, đặc biệt khi khoảng cách từ cọc đến tường hố đào nhỏ. Điều này làm tăng nguy cơ phá hoại cọc. Biểu đồ chuyển vị và mômen uốn được thiết lập để xác định vùng cọc bị ảnh hưởng.
3.2. Ảnh hưởng của chiều sâu tường
Nghiên cứu chỉ ra mối quan hệ giữa chiều sâu tường và chuyển vị của cọc. Khi chiều sâu tường tăng, chuyển vị ngang của cọc giảm đáng kể. Điều này giúp đưa ra các giải pháp thiết kế tường hố đào phù hợp để hạn chế ảnh hưởng đến cọc.
IV. Kết luận và kiến nghị
Luận văn đã phân tích thành công ảnh hưởng của hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào. Kết quả nghiên cứu cho thấy, chuyển vị ngang của đất gây ra mômen uốn lớn, làm tăng nguy cơ phá hoại cọc. Các giải pháp như tăng chiều sâu tường và kiểm soát khoảng cách cọc đến tường được đề xuất để hạn chế sự cố.
4.1. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu cung cấp các biểu đồ chuyển vị và mômen uốn của cọc, giúp kỹ sư dự đoán và phòng ngừa sự cố. Các giải pháp thiết kế và thi công được đề xuất dựa trên kết quả mô phỏng, giúp tăng độ ổn định của cọc trong quá trình thi công hố đào.
4.2. Hạn chế và hướng phát triển
Luận văn chỉ tập trung vào hố đào được chắn giữ bằng tường cừ Larsen. Các nghiên cứu trong tương lai có thể mở rộng sang các loại tường chắn khác hoặc điều kiện địa chất phức tạp hơn để tăng tính ứng dụng của kết quả nghiên cứu.
