Phân Tích Sức Chịu Tải Cọc Trong Nền Hóa Lỏng Do Động Đất - Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Xây Dựng

• Tác giả: Nguyễn Bá Quang Vinh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Võ Phán
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Phân tích sức chịu tải của cọc trong nền hóa lỏng do động đất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HÓA LỎNG
• 1.1. Tình hình nghiên cứu về hóa lỏng
• 1.2. Tình hình nghiên cứu về móng cọc trong nền hóa lỏng
• 1.3. Tình hình nghiên cứu hóa lỏng ở Việt Nam
• 1.4. Khái quát về động đất
• 1.4.1. Định nghĩa và phân loại động đất
• 1.4.2. Nguyên nhân động đất
• 1.4.3. Động đất ở Việt Nam
• 1.4.4. Thiết kế kháng chấn trong tiêu chuẩn Việt Nam
• 1.4.5. Biện pháp cải tạo hạn chế nền bị hóa lỏng
• 1.4.5.1. Mục đích cải tạo nền
• 1.4.5.2. Một số biện pháp cải tạo nền
• 1.5. Ảnh hưởng của hóa lỏng đối với móng cọc một số công trình thực tế
• 1.5.1. Động đất ở Alaska (Mỹ) năm 1964
• 1.5.2. Động đất ở Niigata (Nhật Bản) năm 1964
• 1.5.3. Nhận xét chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VỀ HIỆN TƯỢNG HÓA LỎNG CỦA NỀN DO ĐỘNG ĐẤT
• 2.1. Định nghĩa về hiện tượng hóa lỏng
• 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiện tượng hóa lỏng
• 2.3. Các loại đất có khả năng hóa lỏng
• 2.4. Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo loại trầm tích
• 2.5. Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo từng lớp đất
• 2.6. Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của nền
• 2.7. Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của cát
• 2.8. Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của đất bùn
• 2.9. Nhịp độ gia tăng của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư
• 2.10. Nhận xét chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TRONG NỀN CÁT HÓA LỎNG DO ĐỘNG ĐẤT
• 3.1. Các dạng phá hoại của cọc trong đất hóa lỏng
• 3.2. Cọc bị mất, giảm sức chịu tải
• 3.3. Cọc bị phá hoại trong quá trình lan truyền ngang
• 3.4. Sức chịu tải đứng của cọc trong nền cát hóa lỏng
• 3.4.1. Theo tiêu chuẩn Nhật Bản JRA (2002)
• 3.5. Sức chịu tải ngang của cọc trong quá trình lan truyền ngang
• 3.5.1. Quá trình lan truyền ngang
• 3.5.2. Phương pháp dự đoán tác động của quá trình lan truyền ngang lên cọc
• 3.5.3. Mô hình tương tác cọc-đất
• 3.6. So sánh sức chịu tải của cọc trong các điều kiện không hóa lỏng và hóa lỏng
• 3.6.1. So sánh moment trong thân cọc ở các điều kiện không hóa lỏng và hóa lỏng có xảy ra lan truyền ngang
• 3.7. Nhận xét chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG HÓA LỎNG
• 4.1. Số liệu địa chất
• 4.2. Đánh giá tiềm năng hóa lỏng
• 4.3. Đánh giá tính dễ hóa lỏng
• 4.4. Phân tích sức chịu tải của cọc
• 4.4.1. Phương pháp giải tích
• 4.4.2. Phương pháp mô hình
• 4.4.3. Kết quả tính toán
• 4.5. Phân tích cọc trong quá trình lan truyền ngang
• 4.5.1. Mô hình dự đoán chuyển vị ngang
• 4.5.2. Mô hình dự đoán tải trọng ngang
• 4.5.3. Kết quả tính toán
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ

I. Sức chịu tải cọc trong nền hóa lỏng do động đất

Sức chịu tải cọc là yếu tố quan trọng trong thiết kế móng công trình, đặc biệt trong điều kiện nền hóa lỏng do động đất. Hiện tượng hóa lỏng xảy ra khi đất mất đi độ bền và trở thành dạng lỏng, gây ra sự mất ổn định nghiêm trọng cho công trình. Phân tích sức chịu tải của cọc trong điều kiện này đòi hỏi sự hiểu biết sâu về cơ chế tương tác giữa cọc và đất nền. Các loại cọc như cọc bê tông, cọc khoan nhồi, và cọc ép được nghiên cứu để đánh giá khả năng chịu tải trong điều kiện địa chất công trình phức tạp.

1.1. Cơ chế hóa lỏng và ảnh hưởng đến cọc

Hiện tượng hóa lỏng xảy ra khi áp lực nước lỗ rỗng trong đất tăng lên đột ngột do động đất, làm giảm sức kháng cắt của đất. Điều này dẫn đến sự mất ổn định của nền đất và ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải cọc. Cọc có thể bị mất khả năng chịu tải đứng hoặc chịu tải ngang do sự dịch chuyển của đất nền. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải tốt hơn trong điều kiện này so với cọc ép do tính chất liên kết chặt chẽ với đất nền.

1.2. Phương pháp đánh giá sức chịu tải

Để đánh giá sức chịu tải cọc trong nền hóa lỏng, các phương pháp như phân tích bằng mô hình số và thí nghiệm hiện trường được áp dụng. Phương pháp phân tích sức chịu tải dựa trên tiêu chuẩn Nhật Bản JRA (2002) và tiêu chuẩn Mỹ được sử dụng rộng rãi. Các yếu tố như địa chất công trình, loại đất, và cường độ động đất được xem xét để tính toán chính xác khả năng chịu tải của cọc.

II. Phân tích hiện tượng hóa lỏng và ứng dụng thực tế

Hiện tượng hóa lỏng do động đất là một trong những nguyên nhân chính gây ra thiệt hại lớn cho các công trình xây dựng. Phân tích sức chịu tải của cọc trong điều kiện này không chỉ giúp đánh giá khả năng chịu tải mà còn đề xuất các giải pháp thiết kế phù hợp. Luận văn thạc sĩ xây dựng này tập trung vào việc đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất nền và tính toán sức chịu tải của cọc trong khu vực Thủ Thiêm, TP. Hồ Chí Minh.

2.1. Đánh giá tiềm năng hóa lỏng

Đánh giá tiềm năng hóa lỏng của đất nền được thực hiện thông qua các chỉ số như hệ số an toàn chống hóa lỏng (FS) và chỉ số SPT. Các phương pháp đánh giá dựa trên tiêu chuẩn Việt Nam, Mỹ, và Nhật Bản được áp dụng để xác định khả năng hóa lỏng của đất cát và bùn. Kết quả cho thấy, khu vực Thủ Thiêm có nguy cơ hóa lỏng cao khi xảy ra động đất cấp 7 trở lên.

2.2. Ứng dụng thực tế tại Thủ Thiêm

Trong khu vực Thủ Thiêm, phân tích sức chịu tải của cọc được thực hiện dựa trên dữ liệu địa chất công trình cụ thể. Các mô hình tính toán được xây dựng để dự đoán sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong điều kiện nền hóa lỏng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cọc khoan nhồi có khả năng chịu tải tốt hơn so với cọc ép trong điều kiện này, đồng thời đề xuất các biện pháp cải tạo nền đất để giảm thiểu nguy cơ hóa lỏng.

III. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu phân tích sức chịu tải cọc trong nền hóa lỏng do động đất đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cơ chế tương tác giữa cọc và đất nền trong điều kiện khắc nghiệt. Luận văn thạc sĩ xây dựng này không chỉ đóng góp vào lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn cao, đặc biệt trong việc thiết kế và xây dựng các công trình tại khu vực có nguy cơ hóa lỏng cao như Thủ Thiêm, TP. Hồ Chí Minh.

3.1. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này cung cấp các phương pháp đánh giá và tính toán sức chịu tải cọc trong điều kiện nền hóa lỏng, giúp các kỹ sư xây dựng có cơ sở để thiết kế các công trình an toàn và bền vững. Các kết quả nghiên cứu cũng góp phần vào việc hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế móng cọc trong điều kiện động đất.

3.2. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Để nâng cao hiệu quả của nghiên cứu, cần tiếp tục phát triển các mô hình tính toán chính xác hơn và mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các khu vực có địa chất công trình khác nhau. Ngoài ra, việc kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sẽ giúp đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu hơn cho các công trình trong điều kiện nền hóa lỏng.