Xác định hệ số cố kết theo phương ngang của nền sét yếu tại khu vực huyện Nhà Bè bằng phương pháp thí nghiệm hiện trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-----o0o-----

NGUYỄN MINH TÂM

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CỐ KẾT THEO PHƯƠNG NGANG

CỦA NỀN SÉT YẾU TẠI KHU VỰC HUYỆN NHÀ BÈ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TP. Hồ Chí Minh, năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-----o0o-----

NGUYỄN MINH TÂM

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CỐ KẾT THEO PHƯƠNG NGANG

CỦA NỀN SÉT YẾU TẠI KHU VỰC HUYỆN NHÀ BÈ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã số chuyên ngành: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Người hướng dẫn khoa học:

TS. VÕ NGUYỄN PHÚ HUÂN

TP. Hồ Chí Minh, năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là: Nguyễn Minh Tâm

Ngày sinh: 18/10/1988 Nơi sinh: Tân Kiên, Bình Chánh, Tp HCM.

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã học viên: 19A5802011C01

Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho

Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện trường đại học Mở

Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống

thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

(Ghi rõ họ và tên)

Nguyễn Minh Tâm

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Ý KIẾN CHO PHÉP BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Nguyễn Phú Huân

Học viên thực hiện: Nguyễn Minh Tâm Lớp: DCONO19A

Ngày sinh: 18/10/1988 Nơi sinh: Tân Kiên, Bình Chánh, Tp HCM

Tên đề tài: Xác định hệ số cố kết theo phương ngang của nền sét yếu tại khu vực huyện Nhà

Bè bằng phương pháp thí nghiệm hiện trường.

Ý kiến của giáo viên hướng dẫn về việc cho phép học viên Nguyễn Minh Tâm được bảo vệ

luận văn trước Hội đồng:.....................................................................................................................

................................................................................................................................................................

Học viên đã hoàn thành khốilượng luận văn được giao. Đồng ý cho học viên Nguyễn Minh

Tâm được bảo vệ trước hội đồng.......................................................................................................

................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 06.tháng 10 năm 2021

Người nhận xét

Võ Nguyễn Phú Huân

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn “Xác định hệ số cố kết theo phương ngang của nền sét

yếu tại khu vực huyện Nhà Bè bằng phương pháp thí nghiệm hiện trường” là công trình

nghiên cứu của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết tính toán và số

liệu đo đạc thực tiễn dưới sự hướng dẫn của TS. Võ Nguyễn Phú Huân.

Các số liệu, mô hình tính toán và những kết quả trong Luận văn là hoàn toàn trung

thực. Nội dung của bản Luận văn này hoàn toàn tuân theo nội dung của đề cương Luận văn

đã được Hội đồng đánh giá đề cương Luận văn Cao học ngành Xây dựng công trình Dân

dụng và Công nghiệp, Khoa Đào tạo Sau đại học – Trường Đại học Mở thông qua.

Không có sản phẩm nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận

văn này mà không được trích dẫn theo đúng quy định.

Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các

trường đại học hoặc cơ sở đào tạo khác.

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021

Nguyễn Minh Tâm

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi chân thành cám ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Mở Thành phố

Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý Thầy Cô trong Khoa Xây dựng, đã nhiệt tình hướng dẫn

truyền đạt các kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập, quan tâm giúp đỡ và đã tạo

mọi điều kiện tốt nhất trong thời gian tôi học tập tại trường.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Võ Nguyễn Phú Huân. Với sự

tận tụy và nhiệt tình, Thầy đã giúp tôi phát triển các ý tưởng, tìm kiếm các tài liệu thiết

thực để định hướng nghiên cứu của mình được tốt hơn. Ngoài ra tôi cũng không quên gửi

lời cảm ơn đến các tác giả trong tài liệu tham khảo mà tôi đã sử dụng để hoàn thành luận

văn này.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, các cá nhân và anh chị khóa trên đã ủng

hộ động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.

Luận văn thạc sĩ đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không

thể tránh khỏi những thiếu sót, vì thế rất kính mong quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ

sung những kiến thức trên con đường nghiên cứu và học tập sau này.

Xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021

Nguyễn Minh Tâm

iii

TÓM TẮT

Tại Thành phố Hồ Chí Minh có rất nhiều khu vực đất yếu, việc xây dựng

công trình nhà ở hay hạ tầng trên nền đất yếu này gặp phải vấn đề khá lớn. Điều

này gây ảnh hưởng khá lớn đến quá trình phát triển mở rộng khu dân cư cũng

như khu công nghiệp ở Thành phố Hồ Chí Minh. Một tiêu chí được đặt ra là phải

cải thiện nền đất yếu đó để đảm bảo trong quá trình hoạt động khai thác được an

toàn. Biện pháp sử dụng gia tải trước kết hợp với thoát nước theo phương đứng

bằng bấc thấm là một trong những biện pháp được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên

để tính toán tốt phương pháp này, một thông số khá quan trọng ảnh hưởng đến

việc dự đoán mức độ cố kết là hệ số cố kết ngang Ch. Trong luận văn này sẽ tập

trung phân tích làm sao xác định thông số này một cách chính xác nhất thông

qua dữ liệu từ thí nghiệm và quan trắc hiện trường.

Dựa trên dữ liệu có được từ thí nghiệm xuyên tĩnh CPTu, sử dụng phương

pháp CE-CSSM và phương pháp đường biến dạng (Strain Path) cho thấy sự

chính xác và hiệu quả hơn so với phương pháp phân tích truyền thống. Đường

cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng cũng đã được thể hiện phù hợp hơn điều này

giúp tìm được thông số đại diện Ch cho lớp đất đó chính xác hơn. Giá trị Ch tìm

được từ 2 phương pháp trên có giá trị nhỏ hơn từ thí nghiệm 3 trục CU. Để an

toàn, khuyến nghị áp dụng 2 phương pháp trên để tìm thông số Ch từ bộ dữ liệu

xuyên tĩnh CPTu.

Bằng việc sử dụng phương pháp phân tích ngược (Asaoka and

Hyperbolic), thông số Ch thu được khá đáng tin cậy bởi vì nó phản ánh được quá

trình tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng theo khoảng thời gian rất dài. Từ kết quả

nghiên cứu, khuyến nghị nên sử dụng phương pháp phân tích ngược để tìm được

giá trị thông số Ch một cách chính xác nhất. Và nghiên cứu này cũng là tài liệu

tham khảo dành cho những nghiên cứu tương tự khác liên quan ở khu vực này.

iv

ABSTRACT

There are a lot of soft grounds in Ho Chi Minh city, that make a few

problem when expanding and developing infrastructure. Therefore, the first steps

have to improve the soft soil to make strong background for the building that

make avoiding some accident and unstability. Preloading with prefabricated

vertical drains (PVDs) is a popullar improvement method, that were applied in

many big projects is help to increase drainage in the undergound. And the most

importance factor to predict the consolidation process is coefficient horrizontal

of consolidation (Ch) . The thesis is focus how to determine coefficient Ch

exactly by using the data from CPTu test and monitoring in site (back analysis).

Based on the data from CPTU tets, CE-CSMM method and Strain path

method have much more advantage than traditional method. The excess pore

water curve in CE-CSSM method and Strain path method is maked to

accommodate that help to find the typical Ch for soil layer. Ch value in CE￾CSSM and Strain path is smaller than CU test. For safety, CE-CSSM and Strain

path method should be applied to determine Ch in CPTu test.

By using back analysis method (Asaoka and hyperbolic), coefficient Ch

value is so dependalble because it reglect the dissipation procees of excess pore

pressure in long time. This research propose that should be used the back

analysis method to find exactly coefficient Ch. The results of this thesis can be a

guideline for the next relative research about this area.

v

MỤC LỤC

Lời cam đoan ..................................................................................................... i

Lời cảm ơn .................................................................................................... ii

Tóm tắt .................................................................................................. iii

Abstract ................................................................................................... iv

Mục lục .................................................................................................... v

Danh mục các bảng biểu và hình vẽ ................................................................ vii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ............................................................................. 1

1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................ 1

1.2 Mục tiêu của luận văn .......................................................................... 2

1.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................ 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................. 3

1.5 Cấu trúc của luận văn ............................................................................. 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .......................... 4

2.1 Mô hình cố kết ..................................................................................... 4

2.2 Lý thuyết cố kết thấm ngang ............................................................... 5

2.2.1 Trường hợp thoát nước xuyên tâm hướng vào trong ............. 5

2.2.2 Thoát nước xuyên tâm theo chu vi ......................................... 8

2.3 Phương pháp xác định hệ số cố kết theo phương ngang trong phòng

thí nghiệm ................................................................................................... 11

2.4 Phương pháp xác định hệ số cố kết theo phương ngang ngoài hiện

trường ......................................................................................................... 15

2.5 Phân tích dữ liệu từ các thiết bị quan trắc ......................................... 22

2.6 Nhận xét ............................................................................................. 31

CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CỐ KẾT THEO PHƯƠNG NGANG

TỪ THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG .............................................................. 32

3.1 Giới thiệu công trình .......................................................................... 32

vi

3.2 Thiết bị thí nghiệm ............................................................................ 34

3.3 Phương pháp gián tiếp ....................................................................... 42

3.4 Phương pháp Cavity expension-Critical state soil mechanics .......... 47

3.5 Phương pháp đường biến dạng .......................................................... 53

CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH NGƯỢC HỆ SỐ CỐ KẾT THEO PHƯƠNG

NAGNG TỪ KẾT QUẢ QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG ............................ 58

4.1 Thiết bị quan trắc ............................................................................... 58

4.2 Chi tiết các thiết bị quan trắc và phương pháp lắp đặt...................59

4.2.1 Bàn đo lún............................................................................. 59

4.2.2 Mốc quan trắc lún ................................................................. 60

4.2.3 Đo sâu bằng nhện từ ............................................................. 60

4.2.4 Đo áp lực nước lỗ rỗng bằng dây rung ................................. 63

4.3 Số liệu quan trắc ...............................................................................65

4.3.1 Số liệu đo lún mặt.................................................................65

4.3.2 Số liệu đo lún sâu .................................................................67

4.3.3 Số liệu đo áp lực nước lỗ rỗng .............................................. 69

4.4 Phân tích ngược giá trị hệ số cố kết ngang từ kết quả quan trắc ...71

4.4.1 Phương pháp Asaoka ............................................................ 71

4.4.2 Phương pháp Hyperbolic ...................................................... 76

4.4.3 Phân tích ngược giá trị Ch từ kết quả áp lực nước lỗ rỗng ... 82

4.4.4 Nhận xét................................................................................ 83

4.5 Tổng hợp kết quả ............................................................................... 84

4.6 Mô phỏng phần tử hữu hạn ................................................................ 85

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................ 89

5.1 Kết luận .............................................................................................. 89

5.2 Hướng phát triển ................................................................................ 91

Tài liệu tham khảo .............................................................................................. 92

Bài báo công bố ................................................................................................. 94

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Đặc trưng kỹ thuật đầu xuyên và tiêu chuẩn kỹ thuật Memocone

II....................................................................................................38

Bảng 3.2 Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp tính gián tiếp ...................46

Bảng 3.3 Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp CE-CSSM .......................52

Bảng 3.4 Tổng hợp giá trị Ch theo phương pháp Strain path .......................57

Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả tính theo phương pháp Asaoka ........................75

Bảng 4.2 Tổng hợp kết quả tính theo phương pháp Hyperbolic ..................81

Bảng 4.3 Tổng hợp kết quả tính từ quan trắc áp lực nước lỗ rỗng...............82

Bảng 4.4 Tổng hợp các kết quả hệ số cố kết theo phương ngang trong

nghiên cứu.....................................................................................84

Bảng 4.5 Thông số sử dụng trong phần mềm Plaxis 2D..............................86

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-01 Các mặt tiếp giáp của Khu công nghiệp Hiệp Phước .....................1

Hình 2-01 Cố kết 01 trục..................................................................................4

Hình 2-02 Mối quan hệ mức độ cố kết trung bình theo nhân tố thời gian

trường hợp điều kiện biên biến dạng đều và biến dạng tự do khi

n=5...................................................................................................6

Hình 2-03 Hai dạng bố trí lưới thoát nước và hình trụ tương đương...............8

Hình 2-04 Đường cong lý thuyết quan hệ giữa t và U % trường hợp thoát

nước xuyên tâm hướng ra ngoài theo chu vi với tải biến dạng

đều ...................................................................................................9

Hình 2-05 Đường cong lý thuyết quan hệ giữa t và Uv trường hợp thoát

nước xuyên tâm hướng ra ngoài với tải biến dạng tự do ..............10

Hình 2-06 Hộp thấm Rowe Cell........................................................................11

Hình 2-07 Mặt cắt ngang hộp thấm Rowe Cell..............................................12

Hình 2-08 Mô hình thí nghiệm thấm đứng và thấm ngang từ hộp thấm

Rowe Cell......................................................................................13

Hình 2-09 Sự phân bố áp lực nước từ thí nghiệm thấm Rowe Cell......................14

Hình 2-10 Các thành phần chuẩn & lực cắt do tác động bên ngoài của ALNLR

xung quanh đầu cone .......................................................................17

Hình 2-11 Giá trị ALNLR thặng dư với log(t) theo phương pháp CE-CSSM......19

Hình 2-12 Đường cong tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng (Teh & Housby, 1991)……..21

Hình 2-13 Phương pháp Asaoka dùng để tính ngược lại giá trị Ch......................14

Hình 2-14 Phương pháp Hyperbolic theo lý thuyết Terzaghi .............................26

Hình 2-15 Phương pháp Hyperbolic theo số liệu quan trắc hiện trường ..............27