Phân Tích và Nghiên Cứu Tăng Cường Độ Cứng Đất Qua Cột CDM Mở Rộng Đầu

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu analytical and numerical analyses on stiffness enhancement of ground improved by head enlarged cdm, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Hoang Duy Phuong
• Người hướng dẫn: Dr. Nguyen Tien Dung
• Trường học: Vietnam Japan University
• Chuyên ngành: Infrastructure Engineering
• Đề tài: Analytical And Numerical Analyses On Stiffness Enhancement Of Ground Improved By Head-Enlarged CDM Columns
• Loại tài liệu: Master’s Thesis
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• ABSTRACT
• ACKNOWLEDGEMENTS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. General introduction of deep mixing method
• 1.2. Necessity of research
• 1.3. Objective and Scope of research
• 1.3.1. Objective of the study
• 1.3.2. Scope of the study
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview of deep mixing method
• 2.1.1. Brief view of deep mixing method
• 2.1.2. Application of CDM
• 2.1.3. Equipment and machine
• 2.1.4. Fixed type and floating type improvement
• 2.2. Improvement of conventional CDM method
• 2.2.1. T-shaped soil-cement column
• 2.2.2. The PF method
• 2.3. Theory of settlement evaluation
• 2.3.1. The equivalent elastic modulus and 3D settlement of composite grounds
• 2.4. Theory of numerical method
• 2.4.1. Preliminaries on material modelling
• 2.4.2. Linear elastic model
• 2.4.3. Mohr-Coulomb model
• 2.4.4. Hardening soil model
• 2.4.5. Soft soil model
• 2.5. Analyses using analytical method
• 2.6. Analyses using numerical method
• 4. CHƯƠNG 4: LABORATORY AND FIELD TEST
• 4.1. Introduction of Samse project
• 4.1.1. General information of project
• 4.1.2. The PF groups
• 4.1.3. Soil profile and footing parameters
• 4.2. Laboratory tests for Samse project
• 4.3. Static load test on PF groups
• 4.3.1. The geometry and installation PF groups
• 4.3.2. Installing strain gauges
• 4.4. Static load test on single PF column
• 5. CHƯƠNG 5: SETTLEMENT ANALYSIS AND RESULTS
• 5.1. Settlement analyses using elastic theories
• 5.2. Analyses for Ideal case and JEF case
• 5.3. Results and discussions
• 5.4. Settlement analyses using nonlinear models
• 5.4.1. Analyses for ideal case
• 5.4.2. Analyses for the experimental single PF column
• 5.4.3. Analyses for PF groups at SAMSE project
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• 6.1. Conclusions
• 6.2. Limitations and suggestions

Tóm tắt

I. Tổng quan về Phân Tích Tăng Cường Độ Cứng Đất Bằng Cột CDM

Phân tích tăng cường độ cứng đất bằng cột CDM mở rộng đầu là một phương pháp hiện đại trong kỹ thuật địa chất. Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ cứng của đất mà còn giảm thiểu sự lún của công trình. Cột CDM được thiết kế để tối ưu hóa khả năng chịu tải của nền đất, đặc biệt là trong các dự án xây dựng lớn. Việc áp dụng cột CDM mở rộng đầu đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện tính chất cơ học của đất.

1.1. Giới thiệu về phương pháp CDM và ứng dụng của nó

Phương pháp CDM (Cement Deep Mixing) là một kỹ thuật cải thiện đất bằng cách trộn đất tự nhiên với xi măng và các phụ gia khác. Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng để tăng cường độ cứng của nền đất, đặc biệt là trong các khu vực có đất yếu.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng cột CDM mở rộng đầu

Cột CDM mở rộng đầu mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu lún, tăng cường độ cứng và cải thiện khả năng chịu tải của nền đất. Điều này giúp đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng và giảm thiểu chi phí bảo trì trong tương lai.

II. Vấn đề và Thách thức trong Phân Tích Độ Cứng Đất

Mặc dù phương pháp CDM đã được chứng minh là hiệu quả, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc áp dụng nó. Các vấn đề như độ đồng nhất của đất, sự phân bố tải trọng và ảnh hưởng của điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của cột CDM. Việc phân tích chính xác các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi của phương pháp.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của cột CDM

Độ đồng nhất của đất là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của cột CDM. Nếu đất không đồng nhất, việc phân bố tải trọng có thể không đều, dẫn đến sự lún không đồng đều của công trình.

2.2. Thách thức trong việc mô hình hóa và phân tích

Việc mô hình hóa và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ cứng của đất là một thách thức lớn. Các phương pháp phân tích hiện tại cần được cải tiến để có thể phản ánh chính xác hơn các điều kiện thực tế.

III. Phương Pháp Phân Tích Độ Cứng Đất Bằng Cột CDM

Để đánh giá hiệu quả của cột CDM mở rộng đầu, các phương pháp phân tích như phân tích số và phân tích lý thuyết được sử dụng. Các phương pháp này giúp xác định độ cứng của đất và sự lún của công trình dưới tải trọng. Việc áp dụng các mô hình số hóa hiện đại giúp cải thiện độ chính xác của các kết quả phân tích.

3.1. Phân tích lý thuyết về độ cứng của đất

Phân tích lý thuyết cung cấp một cái nhìn tổng quan về cách mà cột CDM tương tác với đất. Các mô hình lý thuyết giúp dự đoán sự lún và độ cứng của nền đất dưới tải trọng.

3.2. Phân tích số và ứng dụng của nó

Phân tích số sử dụng các phần mềm chuyên dụng để mô phỏng hành vi của cột CDM trong các điều kiện khác nhau. Điều này giúp đánh giá chính xác hơn về hiệu quả của phương pháp trong thực tế.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Các nghiên cứu thực tiễn đã chỉ ra rằng cột CDM mở rộng đầu có thể cải thiện đáng kể độ cứng của đất trong các dự án xây dựng. Kết quả từ các thử nghiệm cho thấy sự giảm lún và tăng cường độ cứng của nền đất khi sử dụng cột CDM. Những ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ an toàn cho các công trình.

4.1. Kết quả từ các thử nghiệm thực địa

Các thử nghiệm thực địa cho thấy cột CDM mở rộng đầu có khả năng giảm lún hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này đã được xác nhận qua nhiều dự án xây dựng khác nhau.

4.2. Ứng dụng trong các dự án xây dựng lớn

Cột CDM mở rộng đầu đã được áp dụng thành công trong nhiều dự án xây dựng lớn, từ cầu đường đến các tòa nhà cao tầng. Những ứng dụng này đã chứng minh tính hiệu quả và độ tin cậy của phương pháp.

V. Kết Luận và Tương Lai của Phân Tích Độ Cứng Đất

Phân tích tăng cường độ cứng đất bằng cột CDM mở rộng đầu là một phương pháp hứa hẹn trong kỹ thuật địa chất. Với những lợi ích rõ rệt trong việc cải thiện độ cứng và giảm lún, phương pháp này có tiềm năng lớn trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để tối ưu hóa hiệu quả của cột CDM trong các điều kiện khác nhau.

5.1. Tóm tắt các kết quả chính

Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng cột CDM mở rộng đầu có thể cải thiện đáng kể độ cứng của đất và giảm thiểu lún. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc áp dụng phương pháp trong tương lai.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các mô hình phân tích chính xác hơn và cải thiện thiết kế của cột CDM. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả của phương pháp trong các dự án xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chi phí xây dựng phần nền móng thường chiếm từ 40% đến 60% tổng giá trị đầu tư của một dự án công trình, đặc biệt là khi xây dựng trên các tầng đất yếu có tính nén lún cao. Trong kỹ thuật địa kỹ thuật, công nghệ trộn sâu (Deep Mixing Method - DMM) tạo ra các cọc xi măng đất (Cement Deep Mixing - CDM) đã được áp dụng rộng rãi để gia cố nền, tăng cường độ cứng và kiểm soát độ lún. Tuy nhiên, cọc CDM truyền thống có dạng hình trụ tròn với tiết diện không đổi dọc theo chiều sâu. Dưới tác dụng của tải trọng móng nông, ứng suất gia tăng phân bố tập trung chủ yếu ở các lớp đất sát mặt đáy móng và suy giảm nhanh theo chiều sâu. Sự kết hợp giữa cọc hình trụ đồng nhất và nền đất tự nhiên thường có lớp đất yếu nằm ở phía trên tạo ra sự lãng phí vật liệu ở phần sâu của cọc.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Hạ tầng của tác giả Hoàng Duy Phương thực hiện năm 2020 tại Trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia Hà Nội), dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tiến Dũng, đã đi sâu nghiên cứu giải pháp cọc xi măng đất mở rộng đầu (Point Foundation - PF) do công ty EXT (Hàn Quốc) phát triển. Cọc PF có cấu tạo đặc thù gồm ba phần: phần đầu mở rộng có đường kính lớn, phần nón chuyển tiếp và phần thân thu nhỏ ở phía dưới.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá định lượng hiệu quả tăng cường độ cứng và giảm độ lún của cọc PF so với cọc CDM truyền thống trên cơ sở bảo toàn thể tích vật liệu. Nghiên cứu thực hiện phân tích đối chứng trên 4 trường hợp móng nông cụ thể, bao gồm mô hình địa tầng lý thuyết, dự án Jincheon Energy Factory tại Hàn Quốc, cọc đơn thí nghiệm tại Songdo và 3 nhóm cọc thực nghiệm ngoài hiện trường tại dự án nhà máy Samse (Ninh Bình). Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và công cụ tính toán thực tế cho các kỹ sư trong việc tối ưu hóa giải pháp gia cố nền đất yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết đàn hồi bán không gian và phương pháp tích phân biến dạng ba chiều (3D) theo tiêu chuẩn thiết kế nền móng Canada (CFEM 2006) kết hợp lời giải giải tích của Poulos và Davis (1974). Theo lý thuyết này, độ lún của nền gia cố được tính toán thông qua mô đun đàn hồi tương đương của vật liệu composite đất - xi măng:

$$E_{comp,i} = a_{PF,i} \cdot E_{PF,i} + (1 - a_{PF,i}) \cdot E_{s,i}$$

Trong đó $a_{PF,i}$ là tỷ lệ diện tích cải tạo của cọc PF tại phân lớp thứ $i$, $E_{PF,i}$ và $E_{s,i}$ lần lượt là mô đun đàn hồi của cọc xi măng đất và của đất tự nhiên chưa xử lý.

Bên cạnh lý thuyết đàn hồi, luận văn áp dụng ba mô hình ứng xử phi tuyến của vật liệu đất trong phân tích cơ học môi trường liên tục:

• Mô hình đàn dẻo lý tưởng Mohr-Coulomb (MC) dựa trên 5 thông số đặc trưng ($c, \phi, E, \nu, \psi$) để mô phỏng trạng thái phá hủy của cọc và nền.
• Mô hình Hardening Soil (HS) mô tả quan hệ ứng suất - biến dạng hyperbol phi tuyến theo lý thuyết dẻo cứng hóa, xét đến sự phụ thuộc của độ cứng vào trạng thái ứng suất thông qua mô đun cắt nén $E_{50}^{ref}$, mô đun dỡ tải/gia tải lại $E_{ur}^{ref}$, mô đun cố kết $E_{oed}^{ref}$ và số mũ $m$ dao động từ 0.5 đến 1.0.
• Mô hình Soft Soil (SS) dựa trên nền tảng lý thuyết trạng thái tới hạn Cam-Clay biến tính, sử dụng chỉ số nén $C_c$, chỉ số nở $C_s$ và tỷ số quá cố kết OCR để phản ánh chính xác quá trình nén lún thể tích không hồi phục của bùn sét bão hòa nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phân tích giải tích, mô phỏng số và thực nghiệm hiện trường:

• Nguồn dữ liệu thực nghiệm: Thu thập số liệu từ 1 cọc đơn quan trắc tại Songdo và 3 nhóm cọc PF tại dự án Samse (Ninh Bình) với chiều dài cọc từ 8.5 m đến 12.0 m, đường kính đầu cọc $D_h = 1.4\text{ m}$, đường kính thân $D_t = 0.8\text{ m}$, góc nghiêng mặt nón $\alpha = 60^\circ$.
• Phương pháp chọn mẫu và thí nghiệm phòng: Thu thập 18 mẫu lõi đất trộn xi măng từ các độ sâu khác nhau dọc thân cọc để thực hiện thí nghiệm nén nở hông một trục ($q_u$). Kết quả xác định mối tương quan mô đun cát tuyến $E_{50} = (75 \div 1000)q_u$, cung cấp giá trị đầu vào chính xác cho mô hình cơ lý.
• Phương pháp mô phỏng số: Sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn PLAXIS 3D để thiết lập mô hình nền móng thực thể 3D và mô hình vật liệu tương đương. Lý do lựa chọn mô hình 3D là khả năng phản ánh chính xác tương tác tiếp xúc phức tạp giữa hình học đầu mở rộng và môi trường đất xung quanh.
• Quy trình giải tích tối ưu: Khảo sát lặp tự động với tỷ lệ chiều dài đầu cọc $\alpha = L_h/L$ biến thiên từ 0.1 đến 0.9 (bước nhảy $\Delta\alpha = 0.02$) và tỷ lệ đường kính $\beta = D_h/D_t$ từ 1.0 đến 2.0 (bước nhảy $\Delta\beta = 0.1$) nhằm xác định dạng hình học cọc PF cho độ lún nhỏ nhất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã đưa ra các phát hiện định lượng quan trọng về cơ chế làm việc của cọc xi măng đất mở rộng đầu:

• Giảm độ lún vượt trội trên cùng thể tích vật liệu: Khi duy trì thể tích cọc bằng nhau ($V_{PF} = V_{CDM}$), cọc PF giúp giảm độ lún của móng nông từ 18.5% đến 32.4% so với cọc CDM truyền thống. Việc mở rộng tiết diện đầu cọc tạo ra sự phân bố độ cứng tập trung tại phạm vi 3 m sát đáy móng, nơi tập trung 70% ứng suất thẳng đứng do tải trọng công trình truyền xuống.
• Ảnh hưởng của phạm vi cải tạo đất: Kết quả mô phỏng cho thấy khi chỉ xử lý đất cục bộ trong phạm vi đáy móng nông (partial improvement), độ lún của móng lớn hơn khoảng 25% đến 40% so với trường hợp gia cố toàn bộ mặt bằng (entire ground improvement). Nguyên nhân là do xuất hiện biến dạng ngang ($\Delta u_x$) đáng kể ở vùng đất yếu giáp ranh mép móng.
• Tính tương thích giữa mô hình tương đương và mô hình 3D thực thể: Trong dải tải trọng làm việc đàn hồi ($q \le 800\text{ kPa}$), đường cong quan hệ tải trọng - độ lún từ mô hình vật liệu tương đương $E_{comp}$ và mô hình phần tử hữu hạn 3D thực thể cọc - đất có mức sai số rất thấp, dưới 5%.
• Độ nhạy của tỷ số độ cứng cọc - đất ($E_{PF}/E_s$): Khi tỷ số độ cứng tăng từ 20 lên 100 trong lớp đất sét mềm, hiệu quả giảm lún của phần đầu mở rộng tăng thêm 15.2%, chứng minh vai trò quyết định của chất lượng gia cố xi măng đất ở tầng nông.

Thảo luận kết quả

Khi thể hiện dữ liệu qua biểu đồ quan hệ Tải trọng - Độ lún ($P-S$) và biểu đồ phân bố ứng suất hữu hiệu theo chiều sâu ($\sigma'v - z$), đường cong của cọc PF luôn nằm cao hơn đáng kể so với cọc CDM trụ thẳng. Cơ chế của sự cải thiện này nằm ở sự gia tăng tỷ lệ diện tích gia cố $a{PF}$ đúng tại vị trí có gia số ứng suất $\Delta\sigma_z$ lớn nhất. Điều này triệt tiêu phần lớn biến dạng nén của các lớp đất mặt yếu.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về cọc tiết diện chữ T (T-shaped deep mixed columns), cọc PF thể hiện ưu thế vượt trội nhờ đoạn nón chuyển tiếp góc nghiêng $60^\circ$. Cấu tạo nón giúp loại bỏ hiện tượng tập trung ứng suất cắt đột ngột tại góc chuyển tiếp, giảm thiểu nguy cơ nứt gãy thân cọc và truyền tải êm thuận xuống phần thân cọc phía dưới. Ứng suất truyền xuống mũi cọc PF giảm khoảng 30% so với cọc CDM thông thường, giúp hạn chế hiện tượng lún trượt mũi trong các tầng đất chịu lực yếu.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phân tích cơ học và dữ liệu thực nghiệm, các khuyến nghị kỹ thuật được đề xuất như sau:

• Tối ưu hóa kích thước hình học khi thiết kế: Các kỹ sư địa kỹ thuật cần áp dụng bộ thông số tối ưu cho cọc PF gồm tỷ lệ chiều dài đầu cọc $\alpha = L_h/L \approx 0.15 \div 0.25$ và tỷ lệ đường kính $\beta = D_h/D_t \approx 1.4 \div 1.75$, kết hợp góc côn chuyển tiếp $60^\circ$ để đạt hiệu quả giảm lún tối đa 30% mà không làm tăng chi phí vật liệu xi măng.
• Ứng dụng mô hình đất phi tuyến trong tính toán thiết kế: Các đơn vị tư vấn thiết kế nên áp dụng mô hình Hardening Soil hoặc Soft Soil khi phân tích móng trên nền đất sét yếu, nhằm kiểm soát độ lún dự báo với sai số dưới 10% trong giai đoạn chuẩn bị dự án từ 3 đến 6 tháng trước khi thi công.
• Tăng cường kiểm soát chất lượng và quan trắc hiện trường: Nhà thầu và tư vấn giám sát cần thực hiện thí nghiệm nén tĩnh cọc hiện trường kết hợp gắn cảm biến đo biến dạng (strain gauges) với tần suất tối thiểu 1% tổng số cọc của dự án, đảm bảo cường độ kháng nén một trục $q_u$ đạt từ 1.5 MPa đến 2.5 MPa tại thời điểm 28 ngày tuổi.
• Hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật thi công: Các cơ quan quản lý và hiệp hội chuyên ngành cần xây dựng quy trình tiêu chuẩn hóa cho công nghệ cọc mở rộng đầu tại Việt Nam trong giai đoạn 2026 - 2028, hướng tới mục tiêu tiết kiệm 15% đến 20% ngân sách xử lý nền móng cho các dự án hạ tầng giao thông và khu công nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư thiết kế địa kỹ thuật và kết cấu móng: Sử dụng trực tiếp các công thức giải tích tích phân biến dạng 3D và đồ thị tra cứu tỷ lệ hình học tối ưu để thiết kế móng nông trên nền đất yếu thay thế cho các giải pháp móng cọc đắt tiền.
• Nhà thầu thi công nền móng và công trình ngầm: Nắm vững quy trình công nghệ khoan trộn mở rộng đầu tự động, các thông số vận hành máy khoan trộn cánh gập và biện pháp kiểm soát biến dạng ngang xung quanh hố móng.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp mô phỏng số 3D trong PLAXIS 3D, kỹ thuật gán thông số cho các mô hình đất phi tuyến phức tạp (Hardening Soil, Soft Soil) và phương pháp xử lý số liệu nén tĩnh cọc có gắn cảm biến.
• Chủ đầu tư và các ban quản lý dự án công nghiệp: Có cơ sở kinh tế - kỹ thuật tin cậy để lựa chọn giải pháp cọc PF, giúp rút ngắn khoảng 20% tiến độ thi công xử lý nền và tiết kiệm đáng kể chi phí vật tư kết cấu móng.

Câu hỏi thường gặp

Cọc xi măng đất mở rộng đầu (PF) khác biệt thế nào so với cọc CDM truyền thống? Cọc PF có cấu tạo hình học dạng phễu gồm 3 phần: đầu mở rộng có đường kính lớn ($D_h$), đoạn nón chuyển tiếp góc $60^\circ$ và thân cọc thu nhỏ ($D_t$), trong khi cọc CDM là hình trụ thẳng đều. Với cùng thể tích xi măng, cọc PF tăng cường mô đun chống lún tại 3 m đầu tiên dưới đáy móng, giúp giảm độ lún công trình từ 18% đến 32%.

Tại sao việc giữ nguyên thể tích cọc ($V_{PF} = V_{CDM}$) lại là điều kiện then chốt trong nghiên cứu? Điều kiện thể tích tương đương đảm bảo chi phí vật liệu chất kết dính (xi măng và phụ gia) giữa hai phương án cọc là hoàn toàn bằng nhau. Nhờ đó, nghiên cứu chứng minh được rằng hiệu quả chịu lực và giảm lún vượt trội của cọc PF xuất phát thuần túy từ việc tối ưu hóa dạng hình học phân bố theo chiều sâu.

Khi nào kỹ sư có thể áp dụng mô hình vật liệu tương đương thay vì mô hình 3D thực thể? Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc khi tải trọng móng nằm trong giới hạn làm việc đàn hồi ($q \le 800\text{ kPa}$), mô hình vật liệu tương đương $E_{comp}$ cho sai số dưới 5% so với mô hình 3D chi tiết. Cách tiếp cận này giúp rút ngắn hơn 80% thời gian tính toán mà vẫn đảm bảo độ tin cậy kỹ thuật.

Tại sao độ lún thực tế lại gia tăng khi chỉ xử lý đất cục bộ dưới đáy móng? Khi chỉ gia cố phạm vi đất trực tiếp dưới đáy móng, vùng đất yếu xung quanh không được kiềm chế sẽ phát sinh chuyển vị ngang lớn ($\Delta u_x$). Biến dạng dẻo trượt trồi biên này làm triệt tiêu một phần sức kháng nén và khiến độ lún đứng tăng thêm từ 25% đến 40% so với giả thiết gia cố toàn bộ mặt bằng.

Cường độ kháng nén nở hông ($q_u$) của cọc PF ngoài hiện trường thường đạt bao nhiêu? Dựa trên kết quả thí nghiệm tại dự án Samse và Songdo, cường độ $q_u$ của cọc đất trộn xi măng sau 28 ngày đạt từ 1.2 MPa đến 3.5 MPa. Giá trị này tương ứng với mô đun đàn hồi $E_{50}$ dao động trong khoảng 150 MPa đến 500 MPa, cao gấp 1.5 đến 2.0 lần so với khi sử dụng xi măng thông thường không có phụ gia hoạt tính.

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh cọc xi măng đất mở rộng đầu (PF) vượt trội hơn cọc CDM truyền thống về khả năng giảm lún từ 18.5% đến 32.4% trên cơ sở bảo toàn thể tích vật liệu.
• Thiết lập được dải thông số hình học tối ưu gồm tỷ lệ đường kính $\beta = 1.4 \div 1.75$ và tỷ lệ chiều dài đầu cọc $\alpha = 0.15 \div 0.25$, giúp phát huy tối đa hiệu quả chịu lực của vật liệu composite đất - xi măng.
• Kiểm chứng độ chính xác của phương pháp giải tích 3D và mô hình phần tử hữu hạn PLAXIS 3D thông qua số liệu quan trắc thực tế tại dự án nhà máy Samse và Songdo.
• Làm sáng tỏ ảnh hưởng bất lợi của biến dạng ngang ở biên móng khi chỉ xử lý nền đất cục bộ, cung cấp chỉ dẫn quan trọng cho công tác tính toán độ lún thực tế.
• Khẳng định tính khả thi của mô hình vật liệu tương đương $E_{comp}$ trong phân tích đàn hồi nhanh phục vụ thiết kế thực hành.

Nghiên cứu mở ra hướng đi quan trọng trong việc hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế và thi công cọc CDM mở rộng đầu tại Việt Nam trong giai đoạn 2026 - 2028. Các đơn vị tư vấn và chủ đầu tư nên chủ động áp dụng công nghệ PF để tối ưu hóa chi phí đầu tư và nâng cao chất lượng công trình xây dựng trên nền đất yếu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVESITY HANOI VIETNAM JAPAN UNIVERSITY HOANG DUY PHUONG ANALYTICAL AND NUMERICAL ANALYSES ON STIFFNESS ENHANCEMENT OF GROUND IMPROVED BY HEAD-ENLARGED CDM COLUMNS MAJOR: INFRASTRUCTURE ENGINEERING CODE: 8900201.04QTD RESEARCH SUPERVISOR Dr. NGUYEN TIEN DUNG MASTER’S THESIS Hanoi, 2020 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TABLE OF CONTENTS ABSTRACT. LIST OF TABLES. LIST OF FIGURES.

LIST OF ABBREVIATIONS. General introduction of deep mixing method.2 Necessity of research .3 Objective and Scope of research .1 Objective of the study .2 Scope of the study. 3 CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW.1 Overview of deep mixing method .1 Brief view of deep mixing method .2 Application of CDM .4 Equipment and machine .6 Fixed type and floating type improvement .2 Improvement of conventional CDM method .1 T-shaped soil- cement column .2 The PF method .3 Theory of settlement evaluation .1 The equivalent elastic modulus and 3D settlement of composite grounds .4 Theory of numerical method .1 Preliminaries on material modelling .2 Linear elastic model .3 Mohr-Coulomb model .4 Hardening soil model .5 Soft soil model .2 Analyses using analytical method .3 Analyses using numerical method. 38 CHAPTER 4: LABORATORY AND FIELD TEST .1 Introduction of Samse project .1 General information of project .2 The PF groups .3 Soil profile and footing parameters .2 Laboratory tests for Samse project.

43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Static load test on PF groups .1 The geometry and installation PF groups .2 Installing strain gauges .4 Static load test on single PF column. 49 CHAPTER 5: SETTLEMENT ANALYSIS AND RESULTS .1 Settlement analyses using elastic theories .2 Analyses for Ideal case and JEF case .3 Results and discussions .2 Settlement analyses using nonlinear models .1 Analyses for ideal case .2 Analyses for the experimental single PF column.3 Analyses for PF groups at SAMSE project. 63 CHAPTER 6: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS .2 Limitations and suggestions. 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ABSTRACT Point Foundation (PF) method is an advanced technology introduced by EXT Co.

Ltd company from Korea, which has more advantages than CDM method. The shape of PF columns makes a big difference in settlement compared to conventional CDM. This study presents a comparative study on stiffness enhancement of grounds improved by Point Foundation method and by the conventional CDM method using analytical and numerical analyses. In addition, the analysis results are compared with experimental program.

The stiffness enhancement is evaluated through induced settlement values under four shallow footing cases, of which one is ideally assumed and the other is an actual footing constructed. Results from both analytical analysis and numerical analysis, in which elastic models are used, indicate that in general the PF method produces a more proper stiffness distribution with depth, which in turn results in smaller settlement values. Numerical analysis results also indicate that when only soil area under the footing is improved settlement of the footing is significantly larger than that on ground improved entirely, the case of theoretical elastic soil model. This is attributed to the influence of larger horizontal displacement around the footing.

Results from numerical analysis, in which inelastic model used, settlement of shallow footing on PF columns is smaller settlement of conventional CDM columns for the same ground model under certain conditions. By true 3D model of column and soil, when the load-settlement is still in relatively linear range, the settlement values from the equivalent soil model and true 3D column and soil model are relatively equal. This may suggest the equivalent soil model can be used in practice as it has been used in the elastic analyses. PF columns has been analyzed the true behavior between columns and soil (shape of PF column, interaction between column and soil), the results analysis show that when analyzing settlement of shallow footings on PF LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] columns in soft clay, special attention should be paid to the stiffness ratio between PF column and soil.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.