1 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu ứng suất, biến dạng Cọc Xi măng - đất Cơng trình Cống Hói Đại tỉnh Quảng Bình” hồn thành với nỗ lực thân tác giả, giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp, phịng Đào tạo Đại học sau Đại học, khoa cơng trình, mơn Sức bền - kết cấu, môn Địa Kỹ thuật - Trường Đại học Thuỷ lợi Lời đầu tiên, tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: PGS.TS Trịnh Minh Thụ thầy giáo TS Đào Văn Hưng nhiệt tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy, giúp đỡ tác giả trình học tập trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Đề tài mà tác giả nghiên cứu vấn đề khó, trình độ thời gian có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận bảo thầy đóng góp trao đổi chân thành bạn bè, đồng nghiệp Tác giả mong vấn đề tồn phát triển mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Hà nội, ngày….tháng…năm 2012 Tác giả Phạm Xuân Tiến BẢN CAM ĐOAN Tên Phạm Xuân Tiến Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Phạm Xuân Tiến MỤC LỤC MỞ ĐẦU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T CHƯƠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỐNG DƯỚI ĐÊERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T TỈNH QUẢNG BÌNH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng Đê Cống Đê tỉnh Quảng BìnhError! Bookma T T 1.2 Tổng hợp loại hư hỏng cống để tỉnh Quảng Bình đánh giá T nguyên nhân Error! Bookmark not defined T 1.2.1 Tổng hợp hư hỏng xảy cống đêError! Bookmark not defined T T 1.2.2 Nguyên nhân cố xảy Error! Bookmark not defined T T 1.3 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu cho kết cấu cống đê tỉnh T Quảng Bình Error! Bookmark not defined T 1.3.1 Giải pháp xử lý cọc tre cọc tràmError! Bookmark not defined T T 1.3.2 Gia cường đất yếu cọc tiết diện nhỏError! Bookmark not defined T T 1.3.3 Gia tải trước Error! Bookmark not defined T T 1.3.4 Giải pháp công nghệ cọc ximăng-đất để xử lý đất yếu Cống T Đê Error! Bookmark not defined T 1.3.4.1 Giới thiệu công nghệ Cọc ximăng-đấtError! Bookmark not defined T T 1.3.4.2 Các cơng trình thực tế áp dụng Error! Bookmark not defined T T 1.4 Kết luận Error! Bookmark not defined T T CHƯƠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÀI TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG NỀN CỌC T XIMĂNG-ĐẤT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T 2.1 Các mơ hình dùng để phân tích ứng suất, biến dạngError! Bookmark not defined T T 2.1.1 Mơ hình biến dạng tuyến tính Error! Bookmark not defined T T 2.1.2 Mơ hình lý thuyết cân giới hạn Error! Bookmark not defined T T 2.1.3 Mơ hình đàn hồi - cân giới hạn Error! Bookmark not defined T T 2.1.4 Mơ hình đàn hồi phi tuyến Error! Bookmark not defined T T 2.1.5 Mơ hình đàn - dẻo Error! Bookmark not defined T T 2.1.6 Một số mô hình khác Error! Bookmark not defined T T 2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốnError! Bookmark not defined T T 2.2.1 Phương pháp sai phân hữu hạn Error! Bookmark not defined T T 2.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Error! Bookmark not defined T T 2.2.2.1 Nội dung Phương pháp PTHHError! Bookmark not defined T T 2.2.2.2 Phương trình phương pháp PTHHError! Bookmark not defined T T 2.2.3 Phương pháp biến phân cục (BPCB) Error! Bookmark not defined T T 2.3 Kết luận Error! Bookmark not defined T T CHƯƠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T CÔNG NGHỆ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ CỌC XI T MĂNG ĐẤT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T 3.1 Công nghệ phương pháp tính tốn thiết kế cọc Ximăng-đấtError! Bookmark no T T 3.1.1 Công nghệ cọc xi măng đất Error! Bookmark not defined T T 3.1.2 Các phương pháp tính tốn thiết kế cọc ximăng-đấtError! Bookmark not defined T T 3.1.2.1 Phương pháp thí nghiệm Error! Bookmark not defined T T 3.1.2.2 Các phương pháp tính tốn cọc XMĐError! Bookmark not defined T T 3.1.3 Các phương pháp bố trí cọc xi măng đất để xử lý đất yếuError! Bookmark not T T 3.1.3.1 Dạng cách Error! Bookmark not defined T T 3.1.3.2 Dạng khung Error! Bookmark not defined T T 3.2 Lựa chọn phần mềm tính tốn Error! Bookmark not defined T T 3.2.1 Giới thiệu phần mềm Plaxis Error! Bookmark not defined T T 3.2.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis Error! Bookmark not defined T T 3.2.2.1 Lý thuyết biến dạng Error! Bookmark not defined T T 3.2.2.2 Phương pháp PTHH phần mềm PlaxisError! Bookmark not defined T T 3.2.2.3 Tích phân hàm ẩn mơ hình đàn dẻo khác nhauError! Bookmark not de T T 3.2.2.4 Phương pháp tính lặp tồn Error! Bookmark not defined T T 3.2.3 Các bước mô hình hố phần mềm PlaxisError! Bookmark not defined T T 3.3 Kết luận Error! Bookmark not defined T T CHƯƠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CÔNG NGHỆ CỌC XIMĂNGT ĐẤT CHO CỐNG HĨI ĐẠI TỈNH QUẢNG BÌNHERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T 4.1 Giới thiệu vị trí xây dựng cơng trình Error! Bookmark not defined T T 4.2 Tính tốn ứng suất, chuyển vị đáy cống trường hợp không xử lý nềnError! Bookmark T T 4.2.1 Số liệu địa chất cống Error! Bookmark not defined T T 4.2.2 Trường hợp sơ đồ tính tốn Error! Bookmark not defined T T 4.2.3 Cơ sở tính tốn Error! Bookmark not defined T T 4.2.4 Tính tốn ứng suất biến dạng cống trường hợp không xử lýError! Bookmark n T T 4.2.5.Phân tích lựa chọn phương án xử lý Error! Bookmark not defined T T 4.3 Tính tốn xử lý theo phương án chọn Error! Bookmark not defined T T 4.3.1 Chỉ tiêu lý cọc XMĐ dự kiến cọc tương đương.Error! Bookmark no T T 4.3.2 Thơng số thân cống dùng cho tính tốn Error! Bookmark not defined T T 4.4 Phương pháp tính tốn bước tính tốn xử lý đất yếuError! Bookmark not d T T 4.4.1.Phương pháp tính tốn Error! Bookmark not defined T T 4.4.2 Các bước tính tốn Error! Bookmark not defined T T 4.5 Tính tốn so sánh lựa chọn phương án tối ưuError! Bookmark not defined T T 4.5.1 Phương án độ sâu khoan cọc xi măng-đất 7mError! Bookmark not defined T T 4.5.2 Phương án độ sâu thi công cọc 8.5m Error! Bookmark not defined T T 4.5.3 Phương án độ sâu thi công cọc 10m Error! Bookmark not defined T T 4.5.4 Nhận xét Error! Bookmark not defined T T 4.6 Phân tích đánh giá kết phương án chọnError! Bookmark not defined T T 4.6.1 Mơ hình cọc tương đương Error! Bookmark not defined T T 4.6.2 Mơ hình cọc XMĐ riêng rẽ Error! Bookmark not defined T T 4.6.3 Nhận xét Error! Bookmark not defined T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T TÀI LIỆU THAM KHẢO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T PHỤ LỤC TÍNH TỐN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED T T 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ phân vùng Đê Cống đê Quảng BìnhError! Bookmark TU T U not defined Hình 1.2 Cống Cửa Hác Km3+752.3 Đê Hữu Gianh xã Quảng Lộc Error! TU T U Bookmark not defined Hình 1.3 Cống Trúc Ly Km3+450 Đê Hữu Nhật Lệ huyện Quảng Ninh Error! TU T U Bookmark not defined Hình 1.4 Cống Lùng Tréo xã Cam Thuỷ, huyện Lệ ThuỷError! TU T U Bookmark not defined Hình 1.5 Cống Hói Đại xã An Thủy, huyện Lệ ThủyError! TU T U Bookmark not Bookmark not Bookmark not defined Hình 1.6 Thi cơng cọc xi măng-đất kiểu trộn khíError! TU T U defined Hình 1.7 Thi cơng cọc xi măng-đất theo kiểu trộn tiaError! TU T U defined Hình 1.8 Hiện trạng cống trước sửa chữa Error! Bookmark not defined TU T U Hình 1.9 Mực nước thượng lưu cống sau sửa chữaError! TU T U Bookmark not defined Hình 1.10 Thi cơng KPALC cống D10 Error! Bookmark not defined TU T U Hình 2.1 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình biến dạng tuyến tính Error! TU T U Bookmark not defined Hình 2.2 Quan hệ ứng suất biến dạng mơ hình lý thuyết cân giới hạn TU T U Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Quan hệ ứng suất - biến dạng mô hình đàn hồi - cân giới hạn TU T U Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn hồi phi tuyến Error! TU T U Bookmark not defined Hình 2.5 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn dẻo lý tưởng Error! TU T U Bookmark not defined Hình 2.6 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn dẻo tăng bền Error! TU T U Bookmark not defined Hình 2.7 Sơ đồ tính toán theo Phương pháp PTHH Error! Bookmark not defined TU T U Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ Jet-grouting Error! Bookmark not defined TU T U Hình 3.2 Cơng nghệ đơn pha Error! Bookmark not defined TU T U Hình 3.3 Cơng nghệ hai pha Error! Bookmark not defined TU T U Hình 3.4 Công nghệ ba pha Error! Bookmark not defined TU T U Hình 3.5 Mơ tả q trình thi cơng tạo tường xi măngError! TU T U Bookmark not defined Hình 3.6 Phạm vi ứng dụng hiệu loại công nghệ khoan Error! TU T U Bookmark not defined Hình 3.7 Các hình thức bố trí cọc XMĐ với mục đích gia cố nềnError! Bookmark TU T U not defined Hình 3.8 Bố trí gia cố kiểu khung Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.1 Cống Hói Đại Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.2 Bản vẽ cắt ngang Cống Hói Đại Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.3 Cắt dọc cống Hói Đại Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.4 Sơ đồ tính tốn trường hợp khơng xử lý Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.5 Chuyển vị tổng thể trường hợp không xử lýError! TU T U Bookmark not defined Hình 4.6 Chuyển vị theo phương y Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.7 Biểu đồ chuyển vị phương thẳng đứng cống theo thời gian Error! TU T U Bookmark not defined Hình 4.8 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 7m Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.9 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.10 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 8,5mError! TU Bookmark T U not defined Hình 4.11 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.12 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 10mError! TU Bookmark T U not defined Hình 4.13 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian Error! Bookmark not defined TU T U Hình 4.14 Biểu đồ quan hệ ứng suất hiệu σ’yy điểm theo thời gian Error! TU T U Bookmark not defined Hình 4.15 Mơ hình cọc XMĐ làm việc riêng rẽError! TU Bookmark T U not defined Hình 4.16 Biểu đồ quan hệ chuyển vị điểm đặc biệt theo thời gian Error! TU T U Bookmark not defined Hình 4.17 Biểu đồ quan hệ ứng suất điểm đặc biệt theo thời gian Error! TU T U Bookmark not defined DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Chỉ tiêu lý lớp địa chất Error! Bookmark not defined TU T U Bảng 4.2 Kết chuyển vị phương y cống theo thời gianError! TU T U Bookmark not defined Bảng 4.3 Thơng số tính tốn BTCT cống Error! Bookmark not defined TU T U Bảng 4.4 Kết chuyển vị theo phương y Error! Bookmark not defined TU T U Bảng 4.5 Kết chuyển vị theo phương y Error! Bookmark not defined TU T U Bảng 4.6 Kết chuyển vị theo phương y Error! Bookmark not defined TU T U Bảng 4.7 Tổng hợp kết ứng suất hiệu theo thời gianError! Bookmark not TU T U defined Bảng 4.8 Tổng hợp kết chuyển vị theo thời gianError! TU T U Bookmark not defined Bảng 4.9 Tổng hợp kết ứng suất theo thời gian Error! Bookmark not defined TU T U MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Cống đê loại cơng trình đê, ổn định an tồn cống gắn liền với an toàn đê Trong lịch sử xảy nhiều cố cống đê dẫn đến vỡ đê, đe dọa an toàn tính mạng tài sản nhân dân Trong hư hỏng lún, nứt, chuyển vị ổn định tường cống, thân cống, thấm qua cống…đều có liên quan đến địa chất đê Do cấu tạo địa chất đê phức tạp nên nhiều cống đê vốn xây dựng lâu bị xuống cấp hư hỏng Các giải pháp trước hay kỹ sư thiết kế áp dụng bao gồm: thay đất, đắp theo thời gian chờ cố kết, đắp phản áp, cố kết bấc thấm, cọc cát, cọc đá, hút chân không Tuy nhiên, giải pháp tồn nhược điểm sau: không tận dụng nguồn vật liệu chỗ, trình thi cơng phụ thuộc nhiều vào thời tiết, thời gian xây dựng kéo dài, giá thành xây dựng cao, không đảm bảo yêu cầu đặt ổn định tiến độ Ngày nay, công nghệ trộn sâu (Deep Mixing) ứng dụng nhiều nước Thế giới việc xử lý đất yếu Công nghệ trộn sâu tạo cột xi măngđất đáp ứng yêu cầu ổn định, với chiều sâu xử lý lớn hiệu quả, rút ngắn thời gian thi công, không sinh chất thải, mặt thi cơng hẹp q trình thi cơng khơng phụ thuộc vào thời tiết Với tính ưu việt trên, việc áp dụng công nghệ trộn sâu vào điều kiện Việt Nam bước đầu đạt kết khả quan cho việc xử lý cơng trình dân dụng, giao thơng, thủy lợi… Tuy nhiên công nghệ chưa áp dụng rộng rãi việc xử lý đê biển, đê sông đặc biệt vùng đất Quảng Bình Giải pháp cơng nghệ cọc xi măng - đất vào xây dựng đê biển, đê sông tận dụng nguồn vật liệu chỗ, tăng cường ổn định cho cơng trình, đáp ứng yêu cầu đặt Mục đích đề tài Nghiên cứu phương pháp tính tốn ứng suất, biến dạng phẳng đất 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ban Quản lý dự án Thượng Mỹ Trung – Công ty TNHH 1TV KTCTTL Quảng Bình, Hồ sơ thiết kế Cống Hói Đại – giai đoạn vẽ thi công Bộ Xây dựng (1985), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam - Nền công trình thuỷ cơng - TCXDVN4253-86, Hà Nội Bộ Xây dựng (2002), Tiêu chuẩn Xây dựng VN - Các quy định chủ yếu thiết kế cơng trình thuỷ lợi, Hà Nội Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An, Nguyễn Quốc Huy, Công nghệ khoan cao áp xử lý đất yếu, Nhà xuất nông nghiệp năm 2005 Nguyễn Quốc Dũng, Phùng Vĩnh An (2005), Công nghệ trộn sâu tạo cọc xi măng-đất khả ứng dụng để gia cố đê đập, Báo cáo hội thảo kỹ thuật Quốc tế nghiên cứu thực địa xử lý đập – Hội đập lớn Việt Nam Đỗ Văn Đệ (2009), Phần mềm Plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thuỷ cơng, Nhà xuất Xây dựng Phạm Ngọc Khánh (1998), Phương pháp phần tử hữu hạn Đại học Thuỷ lợi Hà Nội Phạm Ngọc Khánh (2002), Lý thuyết đàn hồi Đại học Thuỷ lợi Hà Nội Nguyễn Công Mẫn, Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Trường Tiến, Nguyễn Uyên (2000), Cơ học đất cho đất khơng bão hồ, Nhà xuất giáo dục (bản dịch) 10 Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ để sửa chữa hư hỏng mang cống PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng 11 Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dương (2009), Phân tích kết cấu hầm tường cừ phần mềm Plaxis, Nhà xuất giao thông vận tải 12 Trường Đại học Thuỷ lợi (2009), Giáo trình giới thiệu địa kỹ thuật, Hà Nội 13 Trường Đại học Thuỷ lợi, Giáo trính Cơ học kết cấu, Hà Nội 82 14 Trường Đại học Thuỷ lợi (1998), Giáo trình Nền móng, Nhà xuất nông nghiệp 15 Trường Đại học Thuỷ lợi, Giáo trình Thuỷ Cơng tập 1, 2, Hà Nội 16 R.Whitlow (1996), Cơ học đất (2 tập – dịch), Nhà xuất giáo dục, Hà Nội Tiếng Anh 13 Plaxis Version Referent manual (2002) 14 Foundation analysis and Design: Phân tích thiết kế móng J.Bowles 83 PHỤ LỤC TÍNH TỐN Phụ lục Mơ hình hố trường hợp khơng xử lý cống Hình PL1.1 Sơ đồ chia lưới phần tử điều kiện biên tốn Hình PL1.2 Biến dạng tổng thể cơng trình giai đoạn khai thác vận hành 84 Phụ lục Mơ hình hố trường hợp tương đương Hình PL2.1 Biến dạng tổng thể Hình PL2.2 Chuyển vị theo phương y 85 Hình PL.2.3 Ứng suất tổng Hình PL2.4 Ứng suất hiệu theo phương y 86 Phụ lục Mơ hình hố trường hợp cọc XMĐ làm việc riêng rẽ Hình PL.3.1 Biến dạng tổng thể Hình PL.3.2 Chuyển vị theo phương y Hình PL.3.4 Ứng suất hiệu theo phương y 87 88 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu ứng suất, biến dạng Cọc Xi măng - đất Cơng trình Cống Hói Đại tỉnh Quảng Bình” hoàn thành với nỗ lực thân tác giả, giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, bạn bè đồng nghiệp, phòng Đào tạo Đại học sau Đại học, khoa cơng trình, mơn Sức bền - kết cấu, môn Địa Kỹ thuật - Trường Đại học Thuỷ lợi Lời đầu tiên, tác giả đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo: PGS.TS Trịnh Minh Thụ thầy giáo TS Đào Văn Hưng nhiệt tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy, giúp đỡ tác giả trình học tập trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Đề tài mà tác giả nghiên cứu vấn đề khó, trình độ thời gian có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận bảo thầy đóng góp trao đổi chân thành bạn bè, đồng nghiệp Tác giả mong vấn đề tồn phát triển mức độ nghiên cứu sâu hơn, góp phần đưa kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất Hà nội, ngày….tháng…năm 2012 Tác giả Phạm Xuân Tiến 89 BẢN CAM ĐOAN Tên Phạm Xuân Tiến Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Phạm Xn Tiến 90 MỤC LỤC MỞ ĐẦU T T CHƯƠNG T T TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỐNG DƯỚI ĐÊ T T TỈNH QUẢNG BÌNH T T 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng Đê Cống Đê tỉnh Quảng Bình T T 1.2 Tổng hợp loại hư hỏng cống để tỉnh Quảng Bình đánh giá T nguyên nhân T 1.2.1 Tổng hợp hư hỏng xảy cống đê T T 1.2.2 Nguyên nhân cố xảy T T 1.3 Tổng quan giải pháp xử lý đất yếu cho kết cấu cống đê tỉnh T Quảng Bình 10 T 1.3.1 Giải pháp xử lý cọc tre cọc tràm 10 T T 1.3.2 Gia cường đất yếu cọc tiết diện nhỏ 10 T T 1.3.3 Gia tải trước 11 T T 1.3.4 Giải pháp công nghệ cọc ximăng-đất để xử lý đất yếu Cống T Đê 11 T 1.3.4.1 Giới thiệu công nghệ Cọc ximăng-đất 11 T T 1.3.4.2 Các cơng trình thực tế áp dụng 13 T T 1.4 Kết luận 15 T T CHƯƠNG 17 T T CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BÀI TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG NỀN CỌC T XIMĂNG-ĐẤT 17 T 2.1 Các mơ hình dùng để phân tích ứng suất, biến dạng 17 T T 2.1.1 Mơ hình biến dạng tuyến tính 17 T T 2.1.2 Mơ hình lý thuyết cân giới hạn 19 T T 2.1.3 Mơ hình đàn hồi - cân giới hạn 20 T T 2.1.4 Mơ hình đàn hồi phi tuyến 21 T T 2.1.5 Mơ hình đàn - dẻo 22 T T 91 2.1.6 Một số mơ hình khác 25 T T 2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn 25 T T 2.2.1 Phương pháp sai phân hữu hạn 26 T T 2.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) 27 T T 2.2.2.1 Nội dung Phương pháp PTHH 27 T T 2.2.2.2 Phương trình phương pháp PTHH 28 T T 2.2.3 Phương pháp biến phân cục (BPCB) 33 T T 2.3 Kết luận 34 T T CHƯƠNG 36 T T CƠNG NGHỆ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ CỌC XI T MĂNG ĐẤT 36 T 3.1 Công nghệ phương pháp tính tốn thiết kế cọc Ximăng-đất 36 T T 3.1.1 Công nghệ cọc xi măng đất 36 T T 3.1.2 Các phương pháp tính tốn thiết kế cọc ximăng-đất 41 T T 3.1.2.1 Phương pháp thí nghiệm 41 T T 3.1.2.2 Các phương pháp tính tốn cọc XMĐ 43 T T 3.1.3 Các phương pháp bố trí cọc xi măng đất để xử lý đất yếu 47 T T 3.1.3.1 Dạng cách 47 T T 3.1.3.2 Dạng khung 48 T T 3.2 Lựa chọn phần mềm tính tốn 48 T T 3.2.1 Giới thiệu phần mềm Plaxis 48 T T 3.2.2 Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis 49 T T 3.2.2.1 Lý thuyết biến dạng 49 T T 3.2.2.2 Phương pháp PTHH phần mềm Plaxis 51 T T 3.2.2.3 Tích phân hàm ẩn mơ hình đàn dẻo khác 52 T T 3.2.2.4 Phương pháp tính lặp tồn 53 T T 3.2.3 Các bước mơ hình hố phần mềm Plaxis 54 T T 3.3 Kết luận 55 T T CHƯƠNG 56 T T 92 TÍNH TỐN XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU BẰNG CƠNG NGHỆ CỌC XIMĂNGT ĐẤT CHO CỐNG HĨI ĐẠI TỈNH QUẢNG BÌNH 56 T 4.1 Giới thiệu vị trí xây dựng cơng trình 56 T T 4.2 Tính tốn ứng suất, chuyển vị đáy cống trường hợp không xử lý 60 T T 4.2.1 Số liệu địa chất cống 60 T T 4.2.2 Trường hợp sơ đồ tính tốn 60 T T 4.2.3 Cơ sở tính tốn 62 T T 4.2.4 Tính tốn ứng suất biến dạng cống trường hợp không xử lý 62 T T 4.2.5.Phân tích lựa chọn phương án xử lý 65 T T 4.3 Tính tốn xử lý theo phương án chọn 66 T T 4.3.1 Chỉ tiêu lý cọc XMĐ dự kiến cọc tương đương 66 T T 4.3.2 Thông số thân cống dùng cho tính tốn 66 T T 4.4 Phương pháp tính tốn bước tính tốn xử lý đất yếu 67 T T 4.4.1.Phương pháp tính tốn 67 T T 4.4.2 Các bước tính tốn 67 T T 4.5 Tính tốn so sánh lựa chọn phương án tối ưu 67 T T 4.5.1 Phương án độ sâu khoan cọc xi măng-đất 7m 67 T T 4.5.2 Phương án độ sâu thi công cọc 8.5m 69 T T 4.5.3 Phương án độ sâu thi công cọc 10m 70 T T 4.5.4 Nhận xét 72 T T 4.6 Phân tích đánh giá kết phương án chọn 72 T T 4.6.1 Mơ hình cọc tương đương 72 T T 4.6.2 Mơ hình cọc XMĐ riêng rẽ 75 T T 4.6.3 Nhận xét 78 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 T T PHỤ LỤC TÍNH TỐN 83 T T 93 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ phân vùng Đê Cống đê Quảng Bình TU T U Hình 1.2 Cống Cửa Hác Km3+752.3 Đê Hữu Gianh xã Quảng Lộc TU T U Hình 1.3 Cống Trúc Ly Km3+450 Đê Hữu Nhật Lệ huyện Quảng Ninh TU T U Hình 1.4 Cống Lùng Tréo xã Cam Thuỷ, huyện Lệ Thuỷ TU T U Hình 1.5 Cống Hói Đại xã An Thủy, huyện Lệ Thủy .7 TU T U Hình 1.6 Thi cơng cọc xi măng-đất kiểu trộn khí .12 TU T U Hình 1.7 Thi cơng cọc xi măng-đất theo kiểu trộn tia .12 TU T U Hình 1.8 Hiện trạng cống trước sửa chữa 14 TU T U Hình 1.9 Mực nước thượng lưu cống sau sửa chữa 14 TU T U Hình 1.10 Thi công KPALC cống D10 15 TU T U Hình 2.1 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình biến dạng tuyến tính 17 TU T U Hình 2.2 Quan hệ ứng suất biến dạng mơ hình lý thuyết cân giới hạn 20 TU T U Hình 2.3 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn hồi - cân giới hạn TU T U 21 Hình 2.4 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn hồi phi tuyến .22 TU T U Hình 2.5 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn dẻo lý tưởng 24 TU T U Hình 2.6 Quan hệ ứng suất - biến dạng mơ hình đàn dẻo tăng bền .24 TU T U Hình 2.7 Sơ đồ tính tốn theo Phương pháp PTHH 29 TU T U Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ Jet-grouting 36 TU T U Hình 3.2 Cơng nghệ đơn pha 37 TU T U Hình 3.3 Cơng nghệ hai pha 38 TU T U Hình 3.4 Cơng nghệ ba pha .39 TU T U 94 Hình 3.5 Mơ tả q trình thi cơng tạo tường xi măng .39 TU T U Hình 3.6 Phạm vi ứng dụng hiệu loại công nghệ khoan .40 TU T U Hình 3.7 Các hình thức bố trí cọc XMĐ với mục đích gia cố 48 TU T U Hình 3.8 Bố trí gia cố kiểu khung .48 TU T U Hình 4.1 Cống Hói Đại .56 TU T U Hình 4.2 Bản vẽ cắt ngang Cống Hói Đại .58 TU T U Hình 4.3 Cắt dọc cống Hói Đại 59 TU T U Hình 4.4 Sơ đồ tính tốn trường hợp không xử lý 63 TU T U Hình 4.5 Chuyển vị tổng thể trường hợp không xử lý 63 TU T U Hình 4.6 Chuyển vị theo phương y 64 TU T U Hình 4.7 Biểu đồ chuyển vị phương thẳng đứng cống theo thời gian .64 TU T U Hình 4.8 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 7m .68 TU T U Hình 4.9 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian 68 TU T U Hình 4.10 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 8,5m 69 TU T U Hình 4.11 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian 70 TU T U Hình 4.12 Sơ đồ tính tốn với độ sâu khoan 10m 71 TU T U Hình 4.13 Sơ đồ chuyển vị phương y theo thời gian 71 TU T U Hình 4.14 Biểu đồ quan hệ ứng suất hiệu σ’yy điểm theo thời gian 74 TU T U Hình 4.15 Mơ hình cọc XMĐ làm việc riêng rẽ 75 TU T U Hình 4.16 Biểu đồ quan hệ chuyển vị điểm đặc biệt theo thời gian 75 TU T U Hình 4.17 Biểu đồ quan hệ ứng suất điểm đặc biệt theo thời gian .77 TU T U 95 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Chỉ tiêu lý lớp địa chất .61 TU T U Bảng 4.2 Kết chuyển vị phương y cống theo thời gian 65 TU T U Bảng 4.3 Thơng số tính tốn BTCT cống 66 TU T U Bảng 4.4 Kết chuyển vị theo phương y 69 TU T U Bảng 4.5 Kết chuyển vị theo phương y 70 TU T U Bảng 4.6 Kết chuyển vị theo phương y 72 TU T U Bảng 4.7 Tổng hợp kết ứng suất hiệu theo thời gian 74 TU T U Bảng 4.8 Tổng hợp kết chuyển vị theo thời gian .76 TU T U Bảng 4.9 Tổng hợp kết ứng suất theo thời gian 77 TU T U ... nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu ứng suất, biến dạng cọc xi măng- đất cơng trình Cống Hói Đại tỉnh Quảng Bình 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ứng suất, biến dạng giới hạn cọc xi măng- đất. .. cơng trình, đáp ứng u cầu đặt Mục đích đề tài Nghiên cứu phương pháp tính toán ứng suất, biến dạng phẳng đất đáy cống gia cố cọc xi măng- đất thi công công nghệ Jet-grouting Đối tượng phạm vi nghiên. .. lý cống Hói Đại – tỉnh Quảng Bình 4 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỐNG DƯỚI ĐÊ TỈNH QUẢNG BÌNH 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng Đê Cống Đê tỉnh Quảng Bình Hình 1.1 Bản đồ phân vùng Đê Cống đê Quảng