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

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật xây dựng phân tích sức chịu tải của cọc trong nền hóa lỏng do động đất, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp

• 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

Mục lục chi tiết

• 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

Tóm tắt

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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng hóa lỏng nền do động đất là một trong những nguyên nhân chính gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là móng cọc trong nền đất yếu. Theo báo cáo của ngành địa chất và động đất, hầu hết các vùng ở Việt Nam đều nằm trong phạm vi có nguy cơ động đất cấp 7 trở lên, với khoảng 95% chiều dài bờ biển nằm trong vùng có động đất từ cấp 7 trở lên. Các trận động đất lớn trên thế giới như động đất Great Kanto (Nhật Bản, 1923), động đất Alaska (Mỹ, 1964), và động đất Miyagi (Nhật Bản, 2011) đã gây ra những thiệt hại nặng nề do hiện tượng hóa lỏng nền đất.

Luận văn thạc sĩ này tập trung phân tích sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong nền đất hóa lỏng do động đất, đồng thời đánh giá tiềm năng hóa lỏng của nền đất cát và bùn tại khu vực Thủ Thiêm, Quận 2, TP. Hồ Chí Minh. Mục tiêu cụ thể gồm tổng hợp và đánh giá tiềm năng hóa lỏng, phân tích các cơ chế phá hoại của cọc trong nền hóa lỏng, và đề xuất phương pháp dự đoán sức chịu tải của cọc trong điều kiện này. Nghiên cứu có phạm vi thời gian từ năm 2013 đến 2015, với ứng dụng thực tế cho địa chất khu vực Thủ Thiêm.

Việc nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ an toàn và hiệu quả thiết kế móng cọc cho các công trình xây dựng tại các vùng có nguy cơ động đất và nền đất yếu, góp phần giảm thiểu thiệt hại do hiện tượng hóa lỏng gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hiện tượng hóa lỏng nền do động đất, bao gồm:

• Lý thuyết hóa lỏng nền đất: Định nghĩa hiện tượng hóa lỏng là sự mất sức kháng cắt của đất rời bão hòa nước do áp lực nước lỗ rỗng tăng đột ngột khi có tải trọng động tác dụng. Các yếu tố ảnh hưởng chính gồm đặc trưng đất nền (độ chặt tương đối, thành phần hạt, độ cô kết), đặc tính động đất (gia tốc, cường độ), và mực nước ngầm.

• Mô hình đánh giá tiềm năng hóa lỏng: Sử dụng hệ số an toàn chống hóa lỏng FS được xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam, Mỹ và Nhật Bản, dựa trên tỷ số ứng suất tuần hoàn (CSR) và sức kháng cắt tuần hoàn (CRR). Các phương pháp đánh giá tính dễ hóa lỏng dựa trên chỉ số SPT hiệu chỉnh, chỉ số dẻo PI, và các hệ số địa chất, lịch sử động đất.

• Mô hình tương tác cọc-đất: Phân tích sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong nền hóa lỏng, bao gồm các dạng phá hoại cọc do mất sức chịu tải, lan truyền ngang trong quá trình động đất, và mô hình đường cong p-y hiệu chỉnh theo mức độ hóa lỏng.

Các khái niệm chính bao gồm: hệ số an toàn chống hóa lỏng (FS), hệ số ứng suất tuần hoàn (CSR), sức kháng cắt tuần hoàn (CRR), chỉ số SPT hiệu chỉnh (N1)60, và mô hình lan truyền ngang trong nền hóa lỏng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến hiện tượng hóa lỏng và sức chịu tải của cọc trong nền hóa lỏng. Dữ liệu địa chất và động đất được thu thập từ khu vực Thủ Thiêm, Quận 2, TP. Hồ Chí Minh.

• Nguồn dữ liệu: Số liệu địa chất gồm thành phần hạt, chỉ số SPT, mực nước ngầm; số liệu động đất gồm gia tốc động đất, cường độ động đất theo thang Richter và thang MSK.

• Phương pháp phân tích: Áp dụng các mô hình lý thuyết để đánh giá tiềm năng hóa lỏng, tính toán hệ số an toàn chống hóa lỏng FS, mô phỏng sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong nền hóa lỏng bằng mô hình tương tác cọc-đất và đường cong p-y hiệu chỉnh.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu địa chất được lấy từ các điểm khoan khảo sát tại khu vực nghiên cứu, đảm bảo đại diện cho điều kiện nền đất thực tế. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tiêu chí đại diện cho các lớp đất có khả năng hóa lỏng.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2015, bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích lý thuyết, mô phỏng và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tiềm năng hóa lỏng nền đất tại Thủ Thiêm: Kết quả đánh giá cho thấy hệ số an toàn chống hóa lỏng FS tại nhiều lớp đất cát và bùn trong khu vực dao động từ khoảng 0,7 đến 1,2, trong đó có khoảng 40% lớp đất có FS < 1, cho thấy tiềm năng hóa lỏng cao khi xảy ra động đất cấp 7 trở lên.

2. Sức chịu tải đứng của cọc trong nền hóa lỏng: Phân tích mô hình cho thấy sức chịu tải đứng của cọc giảm trung bình khoảng 25-35% so với điều kiện nền không hóa lỏng, tùy thuộc vào độ sâu và thành phần đất. Ví dụ, cọc có đường kính 0,6 m tại độ sâu 15 m chịu tải đứng giảm từ 1200 kN xuống còn khoảng 800-900 kN.

3. Sức chịu tải ngang của cọc trong nền hóa lỏng: Quá trình lan truyền ngang trong nền hóa lỏng làm tăng tải trọng ngang lên cọc, gây giảm sức chịu tải ngang khoảng 30-40% so với nền không hóa lỏng. Mô hình tương tác cọc-đất cho thấy moment lớn nhất trong thân cọc tăng lên đáng kể trong điều kiện hóa lỏng.

4. So sánh với các tiêu chuẩn quốc tế: Hệ số an toàn chống hóa lỏng và sức chịu tải cọc tính toán theo tiêu chuẩn Việt Nam tương đương hoặc nghiêng về mức an toàn hơn so với tiêu chuẩn Nhật Bản và Mỹ, phù hợp với điều kiện địa chất và động đất tại Việt Nam.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân giảm sức chịu tải của cọc trong nền hóa lỏng chủ yếu do áp lực nước lỗ rỗng tăng làm giảm ứng suất hữu hiệu, dẫn đến mất sức kháng cắt của đất nền. Quá trình lan truyền ngang làm tăng chuyển vị và moment trong thân cọc, gây nguy cơ phá hoại cọc do uốn và cắt.

So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với các báo cáo về động đất Niigata (Nhật Bản, 1964) và Alaska (Mỹ, 1964), nơi hiện tượng hóa lỏng gây ra thiệt hại lớn cho móng cọc. Việc áp dụng mô hình đường cong p-y hiệu chỉnh và mô hình tương tác cọc-đất giúp dự đoán chính xác hơn sức chịu tải trong điều kiện hóa lỏng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ hệ số an toàn chống hóa lỏng theo độ sâu, biểu đồ so sánh sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong điều kiện hóa lỏng và không hóa lỏng, cũng như bảng tổng hợp các thông số địa chất và động đất tại khu vực nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng thiết kế móng cọc có tính đến ảnh hưởng hóa lỏng: Cần điều chỉnh sức chịu tải đứng và ngang của cọc trong thiết kế móng tại các vùng có tiềm năng hóa lỏng cao, nhằm đảm bảo an toàn kết cấu trong điều kiện động đất cấp 7 trở lên. Thời gian thực hiện: ngay trong các dự án xây dựng mới; Chủ thể: các đơn vị thiết kế và thi công.

2. Sử dụng biện pháp cải tạo nền chống hóa lỏng: Áp dụng các phương pháp như cọc cát đầm chặt, rung đầm chặt, hoặc xử lý hóa học để tăng độ chặt và giảm áp lực nước lỗ rỗng trong nền đất. Mục tiêu giảm tỷ lệ nền có FS < 1 xuống dưới 10% trong vòng 1-2 năm; Chủ thể: nhà thầu xây dựng và chủ đầu tư.

3. Xây dựng bản đồ tiềm năng hóa lỏng chi tiết cho các khu vực đô thị: Tăng cường khảo sát địa chất và đánh giá tiềm năng hóa lỏng để hỗ trợ công tác quy hoạch và thiết kế công trình. Thời gian thực hiện: 3 năm; Chủ thể: cơ quan quản lý địa chất và xây dựng.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức về hóa lỏng và thiết kế móng cọc trong điều kiện động đất: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư xây dựng và quản lý dự án nhằm cập nhật kiến thức và kỹ thuật mới. Thời gian: liên tục hàng năm; Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu và các tổ chức chuyên ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và móng công trình: Nghiên cứu giúp hiểu rõ ảnh hưởng của hóa lỏng đến sức chịu tải cọc, từ đó thiết kế móng an toàn và hiệu quả hơn trong vùng có nguy cơ động đất.

2. Chuyên gia địa chất công trình: Cung cấp cơ sở đánh giá tiềm năng hóa lỏng nền đất, hỗ trợ trong việc khảo sát và phân tích địa chất phục vụ thiết kế và thi công.

3. Nhà quản lý dự án xây dựng và quy hoạch đô thị: Giúp đưa ra các quyết định về lựa chọn vị trí xây dựng, biện pháp cải tạo nền và quy hoạch phù hợp với điều kiện địa chất và rủi ro động đất.

4. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng công trình ngầm: Là tài liệu tham khảo học thuật, cập nhật kiến thức về hiện tượng hóa lỏng và ứng dụng trong thiết kế móng cọc.

Câu hỏi thường gặp

1. Hiện tượng hóa lỏng nền đất là gì?
   Hóa lỏng là hiện tượng mất sức kháng cắt của đất rời bão hòa nước do áp lực nước lỗ rỗng tăng đột ngột khi có tải trọng động tác dụng, làm đất mất ổn định và chuyển sang trạng thái lỏng. Ví dụ điển hình là các trận động đất lớn gây sụt lún và dịch chuyển nền đất.

2. Tại sao sức chịu tải của cọc giảm khi nền bị hóa lỏng?
   Khi nền hóa lỏng, áp lực nước lỗ rỗng tăng làm giảm ứng suất hữu hiệu giữa các hạt đất, dẫn đến mất sức kháng cắt và giảm khả năng chịu tải của đất nền, từ đó làm giảm sức chịu tải đứng và ngang của cọc.

3. Phương pháp nào được sử dụng để đánh giá tiềm năng hóa lỏng?
   Phương pháp phổ biến là tính hệ số an toàn chống hóa lỏng FS dựa trên tỷ số ứng suất tuần hoàn CSR và sức kháng cắt tuần hoàn CRR, kết hợp với chỉ số SPT hiệu chỉnh và các hệ số địa chất, lịch sử động đất theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế.

4. Các biện pháp cải tạo nền chống hóa lỏng hiệu quả là gì?
   Các biện pháp gồm cọc cát đầm chặt, rung đầm chặt, xử lý hóa học như xi măng hóa, và các phương pháp vật lý như phun vữa áp lực cao. Những biện pháp này giúp tăng độ chặt, giảm áp lực nước lỗ rỗng và nâng cao sức chịu tải của nền.

5. Tại sao cần thiết kế móng cọc có tính đến ảnh hưởng hóa lỏng?
   Do hiện tượng hóa lỏng làm giảm sức chịu tải và gây biến dạng lớn cho nền đất, nếu không tính đến sẽ dẫn đến nguy cơ phá hoại móng, mất ổn định công trình khi xảy ra động đất. Thiết kế phù hợp giúp đảm bảo an toàn và bền vững cho công trình.

Kết luận

• Hiện tượng hóa lỏng nền do động đất là nguyên nhân chính gây giảm sức chịu tải và phá hoại móng cọc tại các vùng có nền đất yếu và động đất cấp 7 trở lên.
• Hệ số an toàn chống hóa lỏng FS tại khu vực Thủ Thiêm cho thấy tiềm năng hóa lỏng cao ở nhiều lớp đất cát và bùn.
• Sức chịu tải đứng và ngang của cọc giảm đáng kể trong điều kiện nền hóa lỏng, ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế móng công trình.
• Các biện pháp cải tạo nền và thiết kế móng cọc phù hợp là cần thiết để đảm bảo an toàn kết cấu trong điều kiện động đất.
• Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp luận để đánh giá và thiết kế móng cọc trong nền hóa lỏng, góp phần nâng cao chất lượng công trình xây dựng tại Việt Nam.

Next steps: Triển khai áp dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế và thi công thực tế, đồng thời mở rộng khảo sát và đánh giá tiềm năng hóa lỏng cho các khu vực khác.

Call-to-action: Các kỹ sư, nhà quản lý và chuyên gia địa chất nên tích cực áp dụng các kết quả và khuyến nghị trong luận văn để nâng cao độ an toàn và hiệu quả công trình xây dựng trong vùng có nguy cơ động đất và nền đất yếu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TONG QUAN TINH HÌNH NGHIÊN CỨU HÓA LONG .1 Tinh hình nghiên cứu về hóa 1Ong. Tình hình nghiên cứu về móng cọc trong nên hóa lỏng.3 Tình hình nghiên cứu hóa lỏng ở Việt Nam.4 Khái quát về động đất.1 Định nghĩa và phân loại động đất.---- - 2 555 s+c+£scezscezesree 5 142 Nguyên nhân động đất.------ 5-52 S223 E2 2 E1 E112 1111 re 8 143 Động đất ở Việt Nam.5 Thiết kế kháng chan trong tiêu chuẩn Việt Nam.6 Biên pháp cải tạo hạn chế nền bị hóa lỏng.1 Mục đích cải tạo nên.2 Một số biện pháp cải tạo TỀN. 2G S111 1 5 51815158 1 5151151 se 12 1⁄7 Ảnh hưởng của hóa lỏng đối với móng cọc một số công trình thực té.1 Động dat ở Alaska (Mĩ) năm 1964.72 Động đất ở Niigata (Nhat Ban) năm 1964.8 Nhận xét chương Ì.

re 19 CHƯƠNG2. LY THUYET VE HIEN TƯỢNG HOA LONG CUA NEN DO DONG DAT. Dinh nghĩa về hiện tượng hóa lỏng. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiện tượng hóa lỏng.

Các loại đất có kha năng hóa 16ng. Đánh giá tính dé hóa lỏng theo loại trầm tích. Đánh giá tính dễ hóa lỏng theo từng lớp đất. Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của nên.

_ Đánh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của cát.Danh giá khả năng bắt đầu hóa lỏng của đất bùn. Nhịp độ gia tăng của áp lực nước 16 rỗng thang dư. Nhận xét chương 2. SỨC CHIU TAI CUA CỌC TRONG NEN CAT HÓA LONG DO ĐỘNG DAT — viccccceccssesecscececsevsvscscecscevavscscesseavacacecsevavavaceceevevavacaceceeavavacueesevavaeaes 37 3.

Các dạng phá hoại của cọc trong đất hóa lỏng. Coc bị mất, giảm sức chịu tải. Coc bị phá hoại trong quá trình lan truyền ngang. Sức chịu tai đứng của cọc trong nền cát hóa lỏng.-- Gc c0 S HS SH 11H ren 39 3.

Theo tiêu chuẩn Nhật Bản JRA (2002). Sức chịu tải ngang của cọc trong quá trình lan truyền ngang. Qué trình lan truyền ngang. Phuong pháp dự đoán tác động của quá trình lan truyền ngang lên 2202.

Mô hình tương tác cọc-đất.----- c5: ScSc tt vtrrre re 44 3. So sánh sức chịu tai của cọc trong các điều kiện không hóa lỏng và hóa 0n5Ö. So sánh moment trong thân cọc ở các điều kiện không hóa long và hóa lỏng có xảy ra lan truyỀn ngang. Nhận xét chương Ô.

- cọre 57 CHƯƠNG 4. ĐÁNH GIÁ TIEM NĂNG HOA LỎNG. Số liệu địa chất.----scckTHHHnHH HH Hàng gà 58 4. Đánh giá tiềm năng hóa lỏng.--¿- ¿5 5252 SE SE£E+ESEEEEEEEEEEEEErkrkrrrrree 61 lil 4.

Đánh giá tinh dé hóa lOng. Danh giá tiềm năng hóa lỏng. Phân tích sức CHIU tải CUA CỌC. Phương pháp giải tÍCH.

Phuong pháp mô hình. Kết quả tính toán.---- 5c S+ St SE SEE 2E 2E Eckrrrrrrree 71 4. Phân tích coc trong quá trình lan truyền ngang. Mô hình dự đoán chuyển vị ngang.

Mô hình dự đoán tải trọng ngang. Kết quả tính toán.---¿ + 5+2 SE 2E EEEEEEErkrkerrrrrree 73 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. 8] TAI LIEU THAM KHAOQu. ccccccccccscscecececesecesescecescscscscececcscacsescesescarseaeecesesvacaeeeeees 82 IV DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT a m/s Gia tốc động đất tại mặt đất Cmax m/s” Gia tốc động đất lớn nhất tại mặt đất B m Kích thước cọc Cc kN/m? Luc dinh Ch kN/m? Luc dính hiệu chỉnh theo mức độ hóa lỏng CRR Hệ số sức kháng tuần hoàn CRR jam Hệ số sức kháng tuần hoàn ứng với áp suất latm CSR Hệ số ứng suất tuần hoàn Cự Hệ số hiệu chỉnh đường cong p-y cho đất hóa lỏng d m Duong kinh coc Dr Hệ số chiết giảm thông số đất Dụ m Chuyến vị ngang trung bình của lớp hóa lỏng E kN/m” Modun đàn hồi Eh kN/m? Modun đàn héi hiệu chỉnh theo mức độ hóa lỏng Co Hệ số rỗng ban đầu FC % Tỷ lệ thành phân hạt mịn F.

Hệ số thành phân F, Hệ số địa chất Fy, Hệ số mực nước ngâm F, Hệ số lich sử hóa lỏng Fy Hệ số an toàn chồng hóa lỏng theo TC Việt Nam Fị Hệ số an toàn chống hóa lỏng theo TC Nhật Bản FS, Hệ số an toàn chống hóa lỏng theo TC Mỹ ụ kN/m” Sức kháng hông đơn vị g m/s” Gia tốc trọng trường m Chiêu sâu lớp đất tính toán H, m Bé dày lớp hóa lỏng An, Bé dày lớp không hóa lỏng Tỷ số ứng suất tối đa % Gidi hạn chảy kN.m Moment lớn nhất trong cọc Cường độ động đất theo cường độ sóng mặt Richter Cường độ động đất Số chu kỳ tải tác động Nho) Chỉ số SPT hiệu chỉnh năng lượng N1(60)cs Chỉ số SPT hiệu chỉnh thành phân hạt Ni Số chu kỳ cần để bat dau hóa lỏng Nin Chỉ số SPT chưa hiệu chỉnh PI % Chỉ số dẻo qL kN/m Ap lực ngang trong lớp hóa lỏng ÑNL kN/m Ap lực ngang trong lớp không hóa lỏng Ấp kN/m” Sức kháng mũi đơn vi Q, kN Sức chiu tải cực hạn của cọc R km Khoảng cách từ công trình đến tâm chan Vd Hệ số chiết giảm ứng suất Độ gia tăng áp lưc nước lỗ rỗng % Độ dốc mặt đất (<6%) Hệ số nên Hệ số đánh giá tính nhạy cảm kN/mF Sức kháng cắt không thoát nước Bê dày tương đương lớp hóa lỏng có mặt thoáng Bé dày tương đương lớp hóa lỏng mặt đất dốc Chuyến vị ngang của lớp hóa lỏng % Độ âm % Hệ số mặt thoáng (<20%) kN/mF Ứng suất tổng VI kN/m” Ứng suất có hiệu ban đầu kN/m? Ứng suất có hiệu kN/m° Trọng lượng riêng lớp hóa lỏng YNL kN/m° Trọng lượng riêng lớp không hóa lỏng Ysat kN/m° Trọng lượng riêng lớp đất dưới mực nước ngầm Yunsat kN/m° Trọng lượng riêng lớp đất trên mực nước ngầm ? Góc ma sát trong Pa Góc ma sát giữa cọc và đất Pn Góc ma sát trong hiệu chỉnh theo mức độ hóa lỏng (Toye kN/m? Ứng suất cắt do động đất Te kN/m” Ứng suất cắt trung bình tương đương do dộng dat (CTmacda kN/m? Ứng suất cắt lớn nhất do động đất hiệu chỉnh (Tmax} kN/m? Ứng suất cat lớn nhất do động đất Vil DANH MUC CAC BANG BIEU Bang 1.1: Chuyến đổi tương đương giữa các thang động dat.2: Chuyển đổi từ đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất.3: Các biện pháp hạn chế tác hại của hoá lỏng.1: Đánh giá tính dé hóa lỏng của đất tram tích.2: Hệ số quan sát hóa lỏng.3: Hệ số lịch sử động đất trong quá khứ.-------+5- 2 s+s+sss+x+xecscxez 22 Bảng 2.4: hệ số phân loại địa chat (Youd và Perkins 1987) .5: hệ số chat lượng phân loại. - ¿+ - 252 +52 +E+E+EE£E£EvEzEvkererkrrrrerree 24 Bảng 2.6: hệ số cấp phối .7: hệ số hình S010: 10177 .8: hệ số hàm lượng hạt S€t. -- GG G Qnn n nờ 25 Bảng 2.9: hệ SỐ dẻO.10: hệ số độ ẩm .11: hệ số biên không thoát nước .---- +5 + 2 +s+SS££E+EeE+xvxererxerererree 26 Bảng 2.12: hệ số mực nước ngẰm.- ¿+ - 22 S2 2E+E#EE£E£EvEEEEEEEEEEErErrkrkrrrrkrree 26 Bảng 2.13: Các giá trị của hệ số CM.- ¿+ +52 Sz2E2EE 2x E21 2E EErkrrrrrrree 30 Bảng 2.14: Các hệ số hiệu chỉnh giá tri SPT (Robertson and Wride) .1: Bảng hệ số chiết giảm Deg .5: Bảng giá trị €59 cho đất sét .6: Bảng giá tri Ky của đất Sết. ¿5-5-5 Sn t2 2121111111111 rke 46 Bang 3.7: Hệ số K của đất cát.6: Tính các giá trl Dmax› Dm› Ÿu› Ÿm ---- ------ - 555 111001 nen.9: Bang các thông số đặc trưng vật liệu cho NEN .10: Các thông số về cường độ động đất .11: Ung suất hữu hiệu trong các lớp dat ứng với từng cấp động dat .12: Bảng thông số sức chống cắt hiệu chỉnh ứng với từng cấp động dat theo Ji 0 -.13: Bảng thông số sức chống cắt hiệu chỉnh ứng với từng cấp động đất theo J.14: Sức chịu tải cực hạn của cọc tương ứng với từng cấp động đất.15: Bảng các thông số đặc trưng vật liệu cho nên .16: Bang thông số cường động đất ứng với từng cấp động đất.17: Chuyén vi ngang của lớp hóa lỏng ứng với từng cấp động đất.18: Tải trong ngang tác dung lên cọc ứng với từng cấp động đất.19: Hệ số hiệu chỉnh đường cong p-y Cụ ứng với từng cấp động dat .20: Mô hình tương tác cọc-đất ứng với từng cấp động dat .21: Biéu đồ moment trong cọc ứng từng mô hình tính .22: Giá tri moment lớn nhất trong coc ứng với từng mô hình tính .1: Số liệu địa chất khu vực Thủ Thiêm .2: Bảng thông số động đất ứng với từng cấp động đất.3: Đánh giá tính dé hóa lỏng của lớp đất 1, 3.------ - 555 55cc+csccscs2 62 Bang 4.4: Hệ số an toàn chống hóa lỏng ở cấp động đất VID .5: Hệ số an toàn chống hóa lỏng ở cấp động dat VIII.6: Ứng suất hữu hiệu trong các lớp đất ứng với từng cấp động đất.7: Bang thông số sức chống cắt hiệu chỉnh ứng với từng cấp động đất theo Ji 0 -.8: Bảng thông số sức chống cắt hiệu chỉnh ứng với từng cấp động đất theo JRA 2002 21 .9: Bảng thông số đặc trưng vật liệu ở điều kiện không hóa lỏng.10: Bảng thông số đặc trưng vật liệu hiệu chỉnh theo JRA ứng với từng cấp 011077 ceseseccscscscscscscscscscssscsssvsssssscscscavsvsvecsnsvssssssssssesscessvavevevetensesesesens 69 Bang 4.11: Sức chịu tải cực hạn của cọc tương ứng với từng cấp động đất.12: Chuyển vị ngang của lớp hóa lỏng ứng với từng cấp động đất.13: Tải trọng ngang tác dụng lên cọc ứng với từng cấp động đắt.14: Hệ số hiệu chỉnh đường cong p-y Cụ ứng với từng cấp động dat .15: Mô hình tương tác cọc-đất ứng với từng cấp động dat .16: Biéu đồ moment trong cọc ứng với từng cấp động đất và mô hình tính 75 Bảng 4.17: Giá trị moment lớn nhất trong cọc ứng với từng cấp động đất và mô hình tính.

- - - - - - - + eeccesccsccceccsccscccsccsccsccesccsccsscesccesceescesccsccsscesscscesscesscsceeseeece 77 DANH MỤC CAC ĐỎ THI, HÌNH VE Hình 1.1: Bill) IigiatLL'LTTIT TIT ee ghi 1G theo thịÍ gian.:¡/[ phát sinh COT ¡[TT 'L[f mihh. << << <<++esss II L;IIITIT.4LLL!LT 'trình t-thí công cí LÍ TTT Chỉ: É.6: Kit cl móng clit 569 bLLT 1G do hóa Ling .7: CHAI LTC, nhin toh Ui [Taciù605 trên sông Snow 3. LID Ching móng tòa nhà NHK .-- - G5 HH ng, 18 Hình 1.9: Biindingci[ (I[TTIILTIL'I[7TI TITih kit nth tii tòa nhà NFCH.1: Mô phi ng sUidich chuy hh 1b ee 5-2 2555518 3953511 511 re 20 Hình 2.2: Tính di hóa li ng ciL: [t theo Seed và cling s.3: Tính di hóa ling clit hit min theo Boulanger và Idriss .4: Tính di hóa li ng ciL: [t theo Bray và Sancio (2006).5: Quan hligiL à các f is ¡ng sult gây ra hóa lí ng và N;(60) cho cát si ch và cát bBLEL TG VEL TT TILT My = 7,'.L[LLI TIiT7'LÍnh Chg sult cit lin nhit và hi SỈIgiim Ung suif.7: M:i quan hi Igi: a r, và FS; theo Marcuson và Henes (1990) .1: Cle bi m:fs.cchiutiL'T/TT!LTf hóa Ì' hg .2: Cle ch:¡L ng cla quá trình lan truy ngang.3: Lan truyin ngang trong MULLET CC. c3 11 ve reg 40 Hình 3.4: Lan truyin ngang trong vùng có m/f thoáng .--«--+<<sec+sss 4] Hình 3.