ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -------------------- ĐOÀN NGỌC THI PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CỪ LARSEN TRONG THI CÔNG HỐ ĐÀO TRONG ĐẤT YẾU Ở LÂN CẬN SÔNG ANALYSING AND EVALUATING STABILITY OF STEEL SHEET PILE IN EXCAVATION IN SOFT SOIL NEXT TO THE RIVER SIDE Chuyên ngành : Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 60 58 02 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 12 Năm 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.
BÙI TRƯỜNG SƠN Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC Cán bộ chấm nhận xét 2: GS. NGUYỄN VĂN THƠ Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 01 năm 2020.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm có: 1. Chủ tịch Hội đồng: PGS. Phản biện 1: PGS. NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC 4.
Phản biện 2: GS. Ủy viên: ThS. HOÀNG THẾ THAO Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.
VÕ PHÁN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên Học viên: ĐOÀN NGỌC THI MSHV: 1770391 Ngày, tháng, năm sinh: 22/08/1994 Nơi sinh: Phú Yên Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 02 11 TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY TRONG THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU Ở LÂN CẬN SÔNG I. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Phân tích đánh giá khả năng ổn định tường vây trong thi công hố đào sâu trong đất yếu khu vực lân cận sông. - Mô phỏng đánh giá khả năng ổn định tường vây trong thi công đào sâu trong đất yếu.
- Phân tích một số nguyên nhân bất lợi trong các trường hợp tương tự. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 19/08/2019 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 08/12/2019 IV. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.
Bùi Trường Sơn TP. HCM, ngày 08 tháng 12 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Bùi Trường Sơn PGS. Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, học viên xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS. Bùi Trường Sơn – Người đã truyền cảm hứng, giúp em xây dựng ý tưởng của đề tài, mở ra những hướng đi trên con đường tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học.
Thầy đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt chặng đường vừa qua. Em cũng xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Bộ Môn Địa Cơ Nền Móng, Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình theo học chương trình Cao học. Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè lớp Cao học Địa Kỹ Thuật Xây Dựng K2017 đã động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện Luận án.
Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện Luận án nhưng cũng không sao có thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả mong nhận được sự góp ý của Quý Thầy Cô và bạn bè. HCM, ngày 08 tháng 12 năm 2019 Tác giả ĐOÀN NGỌC THI ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Bùi Trường Sơn. Các kết quả, số liệu trong Luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác.
Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực của luận án. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 12 năm 2019 Tác giả ĐOÀN NGỌC THI iii MỤC LỤC 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 CÁC GIẢI PHÁP THI CÔNG HỐ ĐÀO SÂU LÂN CẬN SÔNG. Giải pháp đê quai ngăn nước. Dùng thùng chụp để làm khô nước trong hố đào.
Phương án cọc ván thép .6 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU. Phương pháp phân tích push-in. Phương pháp phân tích theo phá hoại trồi nền. Mất ổn định do đẩy trồi.
Phương pháp tính chống trồi đáy hố đào sâu khi đồng thời xem xét cả c và φ24 1. Phương pháp tính ổn định chống trồi đáy hố đào theo Goh (1994) .29 NHẬN XÉT CHƯƠNG .36 CÁC DẠNG TẢI TRỌNG VÀ PHÂN LOẠI TẢI TRỌNG. Các dạng tải trọng. Phân loại tải trọng .37 TÍNH TOÁN ĐỐI VỚI TƯỜNG VÂY.
Lý thuyết tính áp lực đất. Tính áp lực đất tĩnh. Lý thuyết áp lực đất Coulomb (1976) .41 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ÁP LỰC LÊN TƯỜNG VÂY. Phương pháp Rankine.
Phương pháp Coulomb. Xét sự cân bằng một điểm. Cơ sở xác định áp lực thủy tĩnh. Kiểm tra ổn định chống chảy thấm của hố đào .55 LỘ TRÌNH ỨNG SUẤT.
Hậu quả của sự thoát nước và sự thay đổi thể tích .59 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS. Tác động của sự thay đổi ứng suất đất nền khi đào sâu. Phân tích ứng suất và biến dạng bằng phần tử hữu hạn – phần mềm plaxis .63 NHẬN XÉT CHƯƠNG .64 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ DỮ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH. Giới thiệu công trình.
Điều kiện địa chất công trình. Hệ thống đê vây hiện hữu. Hiện trạng đê vây .70 v MÔ PHỎNG PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CỪ LARSEN KHI THI CÔNG ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU. Mô tả kết cấu hệ tường vây cừ Larsen.
Sơ đồ kết cấu đê vây. Mô phỏng bài toán Plaxis. Khảo sát chuyển vị tường cừ Larsen qua các quá trình thi công. Số liệu quan trắc chuyển vị trong quá trình thi công ụ tàu .82 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TƯỜNG VÂY CỪ LARSEN KHI THI CÔNG ĐÀO SÂU TRONG ĐẤT YẾU.
Đánh giá ổn định không sử dụng cát lấp giữa các khoang cừ (không đào bỏ đất trong khoang). Đánh giá ổn định tường vây khi không bơm hút. Đánh giá ổn định tường vây khi sử dụng một lớp tường vây cừ Larsen .92 NHẬN XÉT CHƯƠNG .96 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Đê quai đất kết hợp cừ gỗ.2 Thi công hạ thùng chụp trong thi công đào sâu.3 Hệ thống giằng chống trong thi công đào hố móng.4 Thi công cọc ván thép khu vực ngập nước.5 Các loại cọc ván thép chữ Z, U, .6 Hình dạng các loại cừ thép đơn.7 Hình dạng một sổ loại cừ tổ hợp.8 Một số cơ chế phá hoại do mất ổn định tổng thể.9 Phương pháp chống đỡ đầu tự do: (a) Biến dạng của tường chắn và (b) Sự phân bố áp lực đất.10 Phương pháp chống đỡ cố định (a) Biến dạng của tường chắn và (b) Sự phân bố áp lực đất.11 Phân tích push-in bằng phương pháp ứng suất tổng: (a) Sự phân bố tổng áp lực đất và (b) Lực cân bằng của tường chắn như một cơ chế tự do.12 Phương pháp sức chịu tải kiểm tra trồi nền.13 Cơ chế trồi nền trường hợp D B / 2 .14 Phân tích tầng cơ sở bằng phương pháp Terzaghi: (a) D ≥ B/2 và D < B/2.15 Mối liên hệ giữa chiều sâu ngàm tường vây và sự phá hoại bề mặt: (a) Chiều sâu ngàm lớn và (b) Chiều sâu ngàm nhỏ.16 Phân tích khả năng mất ổn định cơ bản bằng phương pháp sức chịu tải âm: .17 Đồ thị tra hệ số chống trượt Nc theo Skempton.18 Phương pháp Bjerrum và Eide’s mở rộng: (a) Nc,s khi cung tròn mặt phá hoại vượt qua 2 lớp đất, (b) Nc,s khi cung tròn mặt phá hoại tiếp xúc mặt trên của lớp đất bên dưới và (c) fd được hiệu chỉnh bề rộng (NAVFAC DM7.19 Vị trí của tâm cung trượt tròn theo phương pháp cung trượt tròn.20 Phân tích cơ sở trượt nền bằng phương pháp cung trượt tròn: (a) Mặt trượt và (b) Lực tác động lên đầu tự do.21 Một số dạng cung trượt khác.22 Cung trượt khi trượt qua đất cứng.23 Cơ chế phát sinh đẩy trồi hố móng.24 Sơ đồ tính toán chống trồi khi xét đồng thời c và φ.25 Quan hệ KL – D/H khi đồng thời kể đến cả c và φ.26 Biểu đồ để tính các thông số theo phương pháp Goh.27 Sơ đồ dòng thấm trong đất bên dưới tường chắn.28 Quan hệ giữa độ xuyên sâu của tường và hệ số an toàn chống hiện tượng cát chảy.29 Sơ đồ phân tích hiện tượng cát chảy.30 Sơ đồ kiểm tra cát chảy đáy hố đào (tiêu chuẩn Eurocode).31 Sơ đồ kiểm cát chảy theo phương pháp Gradient thủy lực tới hạn.32 Sơ đồ kiểm tra cát chảy theo phương pháp Terzaghi .1 Biểu đồ áp lực nước.2 Sơ đồ tính áp lực đất chủ động Coulomb.3 Sơ đồ tính áp lực đất bị động Coulomb.4 Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn.5 Trạng thái chủ động và bị động của Rankine.6 Áp lực đất chủ động .7 Sơ đồ tính áp lực đất chủ động.8 Vòng tròn Mohr và phương trình Coulomb đối với đất rời.9 Sơ đồ hình thành áp suất thủy tĩnh.10 Sơ đồ áp suất chất lỏng lên mặt phẳng.11 Sơ đồ kiểm tra trào ống .12 Sơ đồ kiểm tra cát chảy hố đào .13 Cơ chế đẩy trồi đáy do nước có áp gây ra .14 Quá trình thoát nước tăng bền của đất.15 Xu hướng tăng bền khi đất thoát nước trong không gian ứng suất chính.16 Đường ứng suất của các phần tử đất gần hố đào.1 Mặt bằng bố trí hệ thống tường vây và giằng chống trong quá trình thi công đào sâu ụ tàu 10.2 Mặt cắt ngang đê vây.3 Sơ đồ kết cấu đê vây đầu ụ.4 Sơ đồ tính được mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 2D.5 Chia lưới phần tử hữu hạn.6 Mực nước thiết kế.7 Giá trị chuyển vị sau khi bóc lớp bùn bên trong đê vây.8 Tương quan chuyển vị ngang giữa 3 hàng cừ A,B,C theo độ sâu .9 Giá trị chuyển vị sau khi lấp cát vào trong khoang cừ và gia cố bờ sông.10 Tương quan chuyển vị ngang giữa 3 hàng cừ A,B,C theo độ sâu.11 Giá trị chuyển vị sau khi bơm hút.12 Giá trị ứng suất tổng sau bơm hút.13 Tương quan chuyển vị ngang giữa 3 hàng cừ A,B,C theo độ sâu.14 Số liệu quan trắc chuyển vị ngang tường cừ ngày 17/10/2004 .