BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM NGUYỄN CÔNG OANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ THÔNG SỐ TRONG THÍ NGHIỆM CỐ KẾT TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG KHƠNG ĐỔI (CRS) VÀO PHÂN TÍCH BÀI TỐN CỐ KẾT CĨ SỬ DỤNG BẤC THẤM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành Mã số : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG : 9.58.02.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH, năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM NGUYỄN CÔNG OANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ THƠNG SỐ TRONG THÍ NGHIỆM CỐ KẾT TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG KHƠNG ĐỔI (CRS) VÀO PHÂN TÍCH BÀI TỐN CỐ KẾT CÓ SỬ DỤNG BẤC THẤM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Chuyên ngành Mã số : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG : 9.58.02.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS TRẦN THỊ THANH - TP HỒ CHÍ MINH, năm 2019 Cơng trình hồn thành VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM Người hướng dẫn khoa học GS TS TRẦN THỊ THANH: ………………………… Chủ tịch hội đồng cấp viện GS TS NGUYỄN QUỐC DŨNG: ………………………… Người phản biện PGS TS NGUYỄN HỒNG NAM: …………………… PGS TS TRẦN TUẤN ANH : …………………… PGS TS HUỲNH NGỌC SANG : …………………… TP HỒ CHÍ MINH, năm 2019 -i- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình khoa học tơi nghiên cứu thực Các kết quả, số liệu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác Một số phần nghiên cứu công bố hội nghị quốc tế chuyên ngành, tuyển tập hội nghị qc tế chun ngành có số ISBN tạp chí chun ngành địa kỹ thuật có số ISSN Tác giả luận án NGUYỄN CÔNG OANH -ii- LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn GS TS Trần Thị Thanh tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận án Tác giả gửi lời cảm ơn đến GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, PGS TS Võ Phán, TS Nguyễn Ngọc Phúc đóng góp ý kiến q báu q trình phát triển nghiên cứu Trân trọng cảm ơn quí lãnh đạo, thầy cô, Ban đào tạo viện khoa học thủy lợi Miền Nam viện khoa học thủy lợi Việt Nam giúp đỡ trình tác giả học tập thực nghiên cứu Sự biết ơn sâu sắc Ban quản lý dự án 85 (PM85), Ban quản lý dự án Hàng Hải (MPMU2), công ty TOA Corporation cho phép giúp đỡ trình làm việc thu thập liệu nghiên cứu đồng nghiệp, TS Suzuki Koji, khích lệ q trình tác giả thực nghiên cứu Tác giả tri ân ủng hộ gia đình hỗ trợ suốt thời gian nhiều năm học tập nghiên cứu để hoàn thành luận án -iii- TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án nghiên cứu kết thí nghiệm CRS mẫu đất nguyên dạng số vùng đất sét yếu Việt Nam để xác định thông số đầu vào cho tốn cố kết có sử dụng lõi thấm đứng việc xử lý đất yếu Ảnh hưởng tốc độ biến dạng thí nghiệm CRS nghiên cứu để sử dụng tốc độ biến dạng hợp lý so sánh kết tính tốn phần mềm CONSOPRO tác giả thiết lập phương trình cải tiến với kết quan trắc trường Nghiên cứu thực cơng trình cụ thể đồng sông Cửu Long đồng sơng Hồng Các cơng trình hầu hết có thí nghiệm CRS mẫu ngun dạng, thí nghiệm IL tương ứng để so sánh Ngồi thí nghiệm trường xun tĩnh, cắt cánh thực cơng trình để bổ sung cho việc xác định thông số đầu vào cho toán sai phân hữu hạn Tác giả đề xuất số mối tương quan đất sét yếu vùng nghiên cứu như: Tương quan số nén với độ ẩm tự nhiên, số dẻo giới hạn chảy đất yếu; Tương quan sức kháng cắt khơng nước so với hệ số cố kết trước OCR; Tương quan áp lực tiền cố kết từ thí nghiệm CRS thí nghiệm IL; Tương quan áp lực tiền cố kết với tốc độ biến dạng thí nghiệm CRS; Tương quan áp lực tiến cố kết so với sức kháng xuyên hiệu dụng… Nghiên cứu cải tiến lời giải có sẵn lập trình tính tốn theo phương pháp sai phân hữu hạn với phần mềm CONSOPRO đăng ký quyền Phần mềm sử dụng để phân tích cố kết cho tốn xử lý đất yếu có khơng có gia tải bơm hút chân khơng vùng nghiên cứu Việt Nam nghiên cứu ảnh hưởng chiều dài bấc thấm lên mức độ cố kết đất yếu theo thời gian Và cuối nghiên cứu thể rõ ràng tính ứng dụng thí nghiệm tốc độ biến dạng khơng đổi CRS vào thực tế xây dựng để rút ngắn thời gian thí nghiệm đảm bảo chất lượng thơng số đầu vào cho tốn -iv- CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN MỞ ĐẦU Nêu cách đặt vấn đề, tính cấp thiết đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, giới hạn phạm vi nghiên cứu, đóng góp nghiên cứu ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỐ KẾT TRONG PHÂN TÍCH BÀI TỐN ĐỊA KỸ THUẬT Tổng hợp tổng quan nghiên cứu nước liên quan đến thí nghiệm cố kết tốc độ biến dạng không đổi Đồng thời nêu sơ cơng trình có sử dụng thí nghiệm CRS luận án đồng thời thể biểu đồ Atteberg tương ứng với đất yếu vùng Đề xuất mối tương quan số nén theo độ ẩm tự nhiên, giới hạn chảy giới hạn dẻo vùng đất nghiên cứu CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT YẾU XÁC ĐỊNH THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÁC NHAU Mơ tả số thơng số đất yếu xác định theo thí nghiệm khác áp lực tiền cố kết, số nén, sức kháng cắt khơng nước tương ứng với thí nghiệm xuyên tĩnh, cắt cánh thí nghiệm nén nở hơng phòng NCS đề xuất số tương quan sức kháng cắt với OCR; mối tương quan áp suất tiền cố kết theo CRS theo IL; ảnh hưởng tốc độ biến dạng lên áp suất tiền cố kết thí nghiệm CRS khu vực nghiên cứu; mối tương quan hệ số cố kết ngang từ thí nghiệm CPTU với hệ số cố kết đứng từ thí nghiệm CRS CHƯƠNG 3: CÁC LỜI GIẢI CHO BÀI TỐN CỐ KẾT BẰNG LÕI THẤM ĐỨNG Mơ tả số lời giải trước liên quan đến tốn cố kết thấm lõi thấm đứng Ngoài tác giả đề xuất mơ hình dựa nghiên cứu trước Suzuki nằm 2004 lập trình phần mềm CONSOPRO CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CÁC BÀI TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CĨ SỬ DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CRS Ở VIỆT NAM -v- Thực tính tốn tương ứng với cơng trình phần mềm CONSOPRO sau so sánh kết tính tốn với kết quan trắc độ lún theo bàn đo lún mặt, thiết bị đo lún sâu, thiết bị đo áp lực nước lỗ rỗng Và xét đến sức kháng cắt khơng nước trước sau xử lý có so sánh với kết tính toán sức kháng cắt từ phần mềm CONSOPRO Ngoải phân tích ảnh hưởng chiều sâu bấc thấm lên trình cố kết thấm khu vực nghiên cứu KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nêu kết luận kiến nghị dựa kết nghiên cứu -vi- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN ÁN iii CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xiii MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỐ KẾT TRONG PHÂN TÍCH BÀI TỐN ĐỊA KỸ THUẬT 1.1 PHÂN BỐ ĐẤT YẾU TRONG KHU VỰC VÀ VIỆT NAM 1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM CRS 1.2.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC 1.2.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 8 10 1.3 10 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ THÍ NGHIỆM CRS 1.4 CƠNG TRÌNH THỰC TẾ CĨ THÍ NGHIỆM CRS TRÊN ĐẤT YẾU 1.4.1 THÍ NGHIỆM CRS 1.4.2 CÁC CƠNG TRÌNH CĨ THÍ NGHIỆM CRS 10 10 14 1.5 21 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÁC LỜI GIẢI CỐ KẾT -vii- 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21 CHƯƠNG MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT YẾU XÁC ĐỊNH BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÁC NHAU 23 2.1 MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT YẾU 2.1.1 SỨC KHÁNG CẮT KHƠNG THỐT NƯỚC 2.1.2 ÁP LỰC TIỀN CỐ KẾT 2.1.3 CÁC CHỈ SỐ NÉN Cc1, Cc2 VÀ Cr CỦA ĐẤT YẾU 23 23 25 28 2.2 THÍ NGHIỆM XUYÊN TĨNH HIỆN TRƯỜNG 2.2.1 ÁP LỰC TIỀN CỐ KẾT THEO SỨC KHÁNG XUYÊN 2.2.2 HỆ SỐ CỐ KẾT NGANG TỪ KẾT QUẢ XUYÊN TĨNH 33 33 35 2.3 36 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG LỜI GIẢI CHO BÀI TOÁN CỐ KẾT BẰNG LÕI THẤM ĐỨNG 38 3.1 LỜI GIẢI BÀI TỐN CỐ KẾT CĨ LÕI THẤM ĐỨNG 3.1.1 LÝ THUYẾT CỦA RENDULIC VÀ CARILLO 3.1.2 LỜI GIẢI CỦA BIOT, M A (1941) 3.1.3 LỜI GIẢI CỦA RENDULIC (1936) 3.1.4 LÝ THUYẾT CỦA BARRON (1948) 3.1.5 LỜI GIẢI GẦN ĐÚNG CỦA YOSHIKUNI VÀ NAKANODE (1974) 3.1.6 PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN HÓA LAMDA CỦA HANSBO (1979, 1997) 3.1.7 LỜI GIẢI CỦA HANSBO (1981, 2011) KỂ ĐẾN ĐỘ XÁO ĐỘNG & SỨC CẢN LÕI THẤM 38 38 39 46 47 48 49 50 3.2 MƠ HÌNH ĐỀ XUẤT CHO BÀI TOÁN NỀN NHIỀU LỚP 51 3.3 PHẦN MỀM CONSOPRO 58 3.4 SO SÁNH LỜI GIẢI HANSBO VỚI KẾT QUẢ TỪ CONSOPRO 64 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 67 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC BÀI TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CĨ SỬ DỤNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CRS Ở VIỆT NAM 69 4.1 CƠNG TRÌNH CẢNG HẢI PHỊNG GIAI ĐOẠN 4.1.1 GIỚI THIỆU 4.1.2 THÔNG SỐ CỦA ĐẤT YẾU 4.1.3 PHÂN TÍCH BÀI TỐN LÚN CỐ KẾT THEO THỜI GIAN 69 69 70 72 4.2 CƠNG TRÌNH CẢNG CONTAINER QUỐC TẾ CÁI MÉP - ODA 4.2.1 GIỚI THIỆU 4.2.2 THƠNG SỐ CỦA ĐẤT YẾU 4.2.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN XỬ LÝ NỀN Ở CÁI MÉP – ODA 76 76 78 81 4.3 90 CƠNG TRÌNH CẢNG SPCT – HIỆP PHƯỚC ... kết hợp gia tải trước sân bay Kansai vịnh Osaka, dự án san lấp mặt quận Isogo, Yokohama, Nhật Bản, đê biển cửa sông Banjarmasin, đảo Kalimantan, Indonesia Gorman, C T 1976 1981 [13], [14] đề... tương quan đất sét yếu vùng nghiên cứu như: Tương quan số nén với độ ẩm tự nhiên, số dẻo giới hạn chảy đất yếu; Tương quan sức kháng cắt khơng nước so với hệ số cố kết trước OCR; Tương quan áp... nghiên cứu -vi- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN ÁN iii CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT