M ụ c tiêu
Phương pháp phun vữa áp lực cao nhằm tăng cường sức kháng bị động cho đất dưới đáy hố đào, từ đó giảm chuyển vị ngang của tường vây trong quá trình thi công Ngoài ra, việc xây dựng trong môi trường bùn và ngăn chặn thoát nước cũng góp phần giảm thiểu nguyên nhân gây lún đất xung quanh Lún mặt đất ở các công trình lân cận do hạ mực nước ngầm là không đáng kể, và dịch chuyển của mặt đất trong khu vực hố đào có bùn chảy cũng được xem là không đáng lưu tâm.
Cọc xi măng đất sử dụng công nghệ Jet grouting là một giải pháp cải tạo đất phổ biến trong các hố đào trên toàn thế giới, nhờ vào tính dễ sản xuất và thực hiện Tuy nhiên, phương pháp phân tích và thiết kế hiện tại vẫn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và thiếu một quy trình rõ ràng Việc phân tích các vấn đề này thường yêu cầu khối lượng tính toán lớn, do đó, phương pháp Phần tử Hữu Hạn được áp dụng để hỗ trợ.
Kết quả quan trắc thực tế từ công trình sẽ được so sánh với kết quả mô phỏng bằng phương pháp PTHH, nhằm chứng minh tính hợp lý và hiệu quả của mô hình sử dụng cột Jet Grouting để gia cố đất trong hố đào.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của vị trí lắp đặt cột jet grouting, khoảng cách giữa các cột, và tỷ lệ cải thiện mặt đất do các cột tạo ra đến chuyển vị của tường vây Việc hiểu rõ những yếu tố này là cần thiết để tối ưu hóa thiết kế và thi công các công trình có sử dụng công nghệ jet grouting.
Xây dựng các mối quan hệ giữa các phương pháp tính.
Nội dung nghiên cứu
Luận văn này nghiên cứu ứng dụng phương pháp phun vữa áp lực cao nhằm giảm chuyển vị ngang tường vây trong thi công tầng hầm Phương pháp này giúp kiểm soát chuyển vị vượt quá giới hạn cho phép của các tòa nhà liền kề, đảm bảo an toàn cho công trình Cụ thể, một phần đất trong khu vực hố đào được thay thế bằng các cột vữa áp lực cao, từ đó tăng cường sức kháng thụ động của đất và hạn chế chuyển vị ngang hiệu quả Tác giả tập trung vào các nội dung chính liên quan đến phương pháp này và hiệu quả của nó trong thực tiễn xây dựng.
Chương 1 tổng hợp các nghiên cứu từ nhiều tác giả khác nhau, giới thiệu tổng quan về hố đào sâu và kỹ thuật khoan phụt cao áp "JET GROUTING" Tác giả cung cấp cái nhìn tổng thể về vấn đề, đồng thời chỉ ra những hạn chế hiện có để mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo.
Chương 2 tập trung vào việc nghiên cứu và tính toán, trong đó tác giả phân tích sâu sắc các cơ sở lý thuyết nền tảng, từ đó xác định các thông số hợp lý cho mô hình.
Chương 3 trình bày mối tương quan giữa tính toán công trình thực tế và các mô hình phần tử hữu hạn, đồng thời so sánh với kết quả quan trắc thực tế Từ những phân tích này, bài viết rút ra những kết luận quan trọng và đề xuất các giải pháp hiệu quả nhằm nâng cao độ chính xác trong thiết kế và thi công công trình.
• Kết luận và kiến nghị
Phương pháp nghiên cứu
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế và kế thừa các nghiên cứu trước đây, bài viết nghiên cứu giải pháp Jet Grouting nhằm giảm chuyển vị ngang của hố đào sâu Tác giả đã đề xuất phương pháp thiết kế sử dụng phần Tử Hữu Hạn để so sánh kết quả Luận văn sẽ tập trung vào các vấn đề liên quan đến hiệu quả của giải pháp này trong việc cải thiện sự ổn định của hố đào sâu.
Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết tính toán Nghiên cứu lý thuyết về phần tử hữu hạn (FEM)
Mô phỏng bài toán công trình thực tế bằng PTHH sử dụng phần mềm Plaxis
So sánh với quan trắc thực tế công trình
Mô phỏng công trình có sử dụng cột Jet Grouting bằng PTHH (PP RAS) sử dụng phần mềm Plaxis
Mô phỏng Công trình có sử dụng cột Jet Grouting bằng PTHH (PP EMS) sử dụng phần mềm Plaxis
Thu thập, phân tích, tính toán, tổng hợp để xây dựng các mối tương quan
Kết luận và nhận xét
Dự tính kết quả nghiên cứu
Kết quả mô phỏng bằng phương pháp PTHH cho thấy biểu đồ chuyển vị của tường vây, và khi so sánh với kết quả quan trắc, ta nhận thấy rằng chuyển vị của tường vây được gia cố bằng cột Jet Grouting đã giảm Điều này chứng minh tính hiệu quả và kinh tế của phương pháp này.
Xây dựng được biểu đồ mối quan hệ giữa tỷ lệ đất được cải tạo với chuyển vị ngang của tường vây.
G ớ i h ạ n đề tài
Đề tài chỉ mới xét đến mô hình trong Plaxis là mô hình Hardening soil chưa xét đến những mô hình của đất khác
Bài viết chỉ tập trung vào phương pháp gia cố đất trong hố đào bằng các trụ xi măng, mà không đề cập đến các hình thức gia cố khác Các phương pháp này bao gồm kiểu tường, nơi các cột đất được cải thiện kết nối thành một bức tường, và kiểu khối, trong đó đất trong khu vực được cải thiện được thay thế bằng một khối xi măng.
Ý nghĩa đề tài
Giải pháp mới được giới thiệu nhằm bảo vệ các hố đào sâu trong xây dựng tại thành phố, đặc biệt khi các biện pháp chống đỡ hiện tại không đạt hiệu quả cao.
Trong tương lai, tài liệu này sẽ trở thành một nguồn tham khảo quý giá cho các nghiên cứu sâu hơn về mô phỏng và ứng dụng công nghệ Jet-grouting nhằm chống lại chuyển vị ngang trong các hố đào.
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ VỀ HỐ ĐÀO SÂU VÀ KHOAN
Tổng quan các vấn đề về hố đào sâu
1.1.1 Đặc điểm hố đào sâu
Các công trình xây dựng nằm trong khu dân cư đông đúc với giao thông hạn chế, thường là xây chen, nên việc thi công hố đào gặp nhiều khó khăn Do đó, hố đào cần đảm bảo tính ổn định và kiểm soát chuyển vị trong giới hạn cho phép để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến các công trình lân cận.
Công trình ngầm và nền móng hư hỏng chiếm tới hai phần ba sự cố xây dựng, với nhiều nguyên nhân như thiếu hiểu biết, kinh nghiệm và tính chuyên nghiệp của kỹ sư, chủ đầu tư và nhà quản lý Sự sụp đổ của hệ thống chống đỡ đất trong hố đào sâu không chỉ là sự sụp đổ kết cấu mà còn do biến dạng quá mức của đất, đánh giá mực nước ngầm không đầy đủ và độ bền của hệ thống chống đỡ Các nguyên nhân chính dẫn đến sự cố này cần được nhận diện và khắc phục để đảm bảo an toàn trong thi công và sử dụng công trình.
Sai lầm trong khảo sát:
Thiếu các chỉ tiêu đất nền cần thiết:
• Lưu lượng nước và dòng chảy vào hố móng
• Sức kháng cắt không thoát nước và thoát nước
• Hệ số nén lún của nền theo độ sâu với các trạng thái ứng suất và biến dạng khác nhau và điều kiện thoát nước khác nhau
• Tầng chứa nước, mực nước ngầm
• Ảnh hưởng của môi trường
• Ảnh hưởng công trình lân cận
• Ảnh hưởng của tải trọng động
Sai lầm trong thiết kế
Tính lún là một vấn đề nghiêm trọng có thể gây ra thảm họa cho nền móng công trình, như đã xảy ra ở Cầu chui Văn Thánh và ba nhịp dẫn cầu Cần Thơ Ngoài ra, chuyển dịch đất nền và lún mặt đất do xây dựng ngầm trong đô thị cũng tiềm ẩn nguy cơ gây thảm họa lớn.
• Do tính sức chịu tải của nền
• Do tính lưu lượng nước, lưới thấm
• Do tính áp lực ngang của đất
• Do tính khả năng phá hỏng hố đào do đẩy nổi hoặc cát chảy
• Không tính đến lực đẩy nổi (lực đẩy nổi của nước lên tầng hầm)
• Tính lưu lượng nước, lưới thấm, phần mềm…với điều kiện biên và chỉ tiêu đất nền sai
• Tính áp lực ngang của đất không chính xác Không kể đến các trường hợp tải trọng và trạng thái ứng suất khác nhau trong thi công
• Không kể đến khả năng phá hỏng hố đào do đẩy nổi hoặc cát chảy Sai lầm trong thi công
• Lựa chọn công nghệ thi công không đúng
• Lựa chọn sai thiết bị
• Chống thấm không triệt để
• Hạ mức nước ngầm làm nghiêng lún công trình xung quanh
Sai lầm trong quan trắc
• Không quan trắc nuớc ngầm và lưu lượng
• Không quan trắc sự thay đổi của mực nước
• Không quan trắc ứng suất trong các thanh chống ngang
• Không quan trắc một cách đúng đắn độ lún
• Không quan trắc sự làm việc của neo trong đất đá
• Không quan trắc tình trạng các công trình hiện hữu nằm trong vùng ảnh hưởng…
1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của hố đào
Diện tích mặt bằng và độ sâu của hố đào ảnh hưởng lớn đến sự mở rộng và dịch chuyển của đất xung quanh cũng như bên dưới đáy hố Khi có chắn giữ bình thường, đất sẽ dịch chuyển vào hố đào từ 0-25% độ sâu trong đất sét yếu, trong khi ở đất sét cứng hoặc đất cát chặt, mức dịch chuyển chỉ khoảng 0-0.5% độ sâu của hố.
Nước ngầm ảnh hưởng đáng kể đến độ lún của đất trong từng giai đoạn thi công đào đất Quá trình thoát nước giúp giảm áp lực nước ngầm, từ đó tăng cường ứng suất hữu hiệu và gây ra độ lún ở khu vực ngoài biên hố móng.
Khi xây dựng công trình cao tầng trong đô thị, việc thi công tầng hầm thường gặp nhiều khó khăn phức tạp Để đối phó với những thách thức này, cần thiết kế một hệ thống quan trắc đầy đủ nhằm kiểm soát các diễn biến bất lợi cho hố đào và các công trình lân cận Việc phân tích kết quả đo đạt một cách chủ động giúp phát hiện sớm nguy cơ đổ sập của công trình gần hố đào và thực hiện các biện pháp xử lý kịp thời.
1.1.2.4 Tác động của sự thay đổi ứng suất trong nền
Sự thay đổi ứng suất xảy ra ở hai dạng phần tử đất: phần tử ở cạnh hố đào và phần tử ở đáy hố đào
Quá trình đào đất gây ra sự giảm ứng suất tổng theo phương đứng và ngang, dẫn đến biến đổi áp lực đất chủ động trong nền và làm thay đổi cân bằng áp lực nước lỗ rỗng, từ đó ảnh hưởng đến biến dạng của đất.
1.1.2.5 Ứng suất ngang ban đầu trong đất
Trong các vùng đất cao, ứng suất ngang trong đất, giống như trong sét quá cố kết, có giá trị hệ số áp lực đất lớn hơn K0 Điều này dẫn đến biến dạng của đất xung quanh hố đào tăng lên, thậm chí xảy ra ngay cả trong những hố đào nông Đối với đất có tính nén thấp, hệ số áp lực ở trạng thái nghỉ là K0, và biến dạng thường nhỏ hơn.
M ộ t s ố s ự c ố công trình do h ố đ ào sâu trong th ự c t ế đ ã x ả y ra
Tại công trình cao ốc Pacific ở số 43-45-47 Nguyễn Thị Minh Khai, Quận 1, TP.HCM, nước và cát từ bên ngoài đã chảy mạnh vào hố móng qua một lỗ thủng kích thước 0,2x0,7m trên tường chắn dày 100cm Sau khoảng 40 phút thi công đào đất cho tầng hầm, trụ sở Viện Khoa học – Xã hội nằm cạnh đã bị sập.
Tại công trình "Sài Gòn Residences" ở số 11 Thi Sách, Quận 1, TP.HCM, trong quá trình thi công đào đất tầng hầm, đã xảy ra hiện tượng nước phun mạnh từ đáy hố móng Hệ quả là vỉa hè đường Nguyễn Siêu, gần công trường, bị sụp xuống tạo thành một hố sâu gần 2m với kích thước 4x4m, khiến vỉa hè bị võng xuống nghiêm trọng.
Tại công trình "Cao ốc, Lô A, Chung cư Bàu Cát 2", đã xảy ra sạt lở vách hố đào trong quá trình thi công tầng hầm của tòa nhà 15 tầng Vách hố đào được gia cường bằng cọc thép hình nhưng cắm không liên tục, dẫn đến sự cố này.
Một số công trình trên thế giới và Việt Nam
Công trình MR Residential Building (MRRB) tại Thành phố Kaohsiung, Đài Loan, có kết cấu 35 tầng và 6 tầng hầm, với độ sâu 22.3m dành cho bãi đỗ xe Diện tích mặt bằng của dự án là 2240m2 (32mx70m), sử dụng hệ tường vây dày 1m kết hợp với cọc Jet Grouting để cải thiện mặt đất.
Công trình Kon-Her nằm ở Đài Bắc, Đài Loan, bao gồm 15 tầng và 3 tầng hầm Với tường vây dày 600mm, độ sâu cuối cùng của hố đào đạt 12.75m.
Việc xây dựng các tường vây xung quanh hố móng cao ốc trong vùng đất yếu gặp nhiều khó khăn trong việc chống đỡ nước ngầm và có thể dẫn đến biến dạng hố đào Sau sự cố tòa nhà Pacific tại Q1, TP Hồ Chí Minh, các nhà thầu đang tìm kiếm giải pháp an toàn cho thi công hố móng Viện Thủy công đã áp dụng thành công công nghệ Jet-grouting để hỗ trợ xây dựng tầng ngầm, bắt đầu với tòa nhà Vinafood tại Hà Nội, sau đó là Trung tâm Thương mại Chợ Mơ và hiện tại đang thi công tại tòa nhà ViettinBank ở Q1, TP Hồ Chí Minh.
Tổng quan khoan phụt cao áp Jet Grouting
Jet Grouting là kỹ thuật gia cố nền hiệu quả, sử dụng áp lực cao để cắt đất và trộn vữa với đất, tạo ra hỗn hợp soilcrete có cường độ cao và hệ số thấm thấp Phương pháp này linh hoạt, phục vụ nhiều mục đích như gia cường móng công trình, làm tường chống thấm, và kiểm soát chuyển vị trong hố đào hay thi công hầm Tuy nhiên, Jet Grouting yêu cầu kỹ thuật cao trong thiết kế và thi công; bất kỳ sai sót nào có thể dẫn đến chất lượng soilcrete không đảm bảo.
1.4.2 Lịch sử phát triển của Jet Grouting
Kỹ thuật Jet Grouting, được phát minh tại Anh vào thập niên 50, đã được ứng dụng lần đầu tiên ở Nhật Bản vào thập niên 70 Nghiên cứu và phát triển ban đầu dựa trên nguyên lý cắt và xói đất, được thực hiện bởi Yamakado và cộng sự vào khoảng năm 1965 Trong giai đoạn này, Jet Grouting chủ yếu được sử dụng để tạo ra các tường ngăn nước.
Vào đầu những năm 70, kỹ thuật phụt vữa cao áp kết hợp xoay cần được phát triển tại Nhật Bản để giải quyết các vấn đề về kết cấu dạng bản với bề dày và cường độ khác nhau (Essler & Yashida 2004) Đến cuối thập niên 70, các kỹ thuật cơ bản của Jet Grouting đã được phát hiện và áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, đặc biệt là Đức, Ý, Pháp, Singapore và Brazil (Xanthakos et al 1994) Tại Nam Mỹ, Jet Grouting lần đầu tiên được nhắc đến vào năm 1979, và đến năm 1984, một số dự án nhỏ đã sử dụng phương pháp này (Xanthakos et al 1994) Đến năm 1987, Jet Grouting mới được áp dụng tại Mỹ (Choi 2005 từ nguồn Schaefer 1997).
Vào cuối thập niên 80, phương pháp Jet Grouting đã được cải tiến với ý tưởng sử dụng hai tia giao nhau, gọi là Crossjet Grouting, nhằm giảm khả năng cắt của tia vữa áp lực cao Đến đầu thập niên 90, Supperjet Grouting, một phương pháp tiên tiến hơn, đã được phát triển với khả năng gia tăng đường kính cọc Tại Việt Nam, vào tháng 5 năm 2004, nhà thầu Nhật Bản đã lần đầu tiên áp dụng Jet Grouting để sửa chữa khuyết tật cho các cọc nhồi của cầu Thanh Trì ở Hà Nội Cũng trong năm 2004, Viện Khoa học Thủy lợi đã bắt đầu ứng dụng công nghệ Jet Grouting trong đề tài độc lập cấp Nhà nước về nâng cấp và sửa chữa cống dưới đê sông Hồng và sông Thái Bình.
1.4.3 Phạm vi áp dụng Grouting
Kiểm soát mực nước ngầm
Kiểm soát chuyển vị công trình:
+ Hạn chế chuyển vị ngang trong quá trình thi công hố đào hay thi công hầm
+ Chống đỡ cho mặt, vách hầm trong quá trình thi công hay trong quá trình khai thác
+ Làm tăng hệ số ổn định của nền đường, hố đào
+ Ngăn chặn hay hạn chế chuyển vị ngang ở kết cấu cọc, tường chắn + Dùng trong gia cố mái dốc
+ Tránh hiện tượng hóa lỏng của nền
Công nghệ Jet-grouting là giải pháp hiệu quả cho việc chịu tải công trình, đặc biệt là trong các loại đất có tính thấm cao như đất cát và cát bụi Với ưu điểm nổi bật, Jet-grouting đảm bảo tính ổn định và độ bền cho nền móng công trình.
Hình 1.1 Phạm vi ứng dụng của công nghệ khoan phụt
1.4.4 Ưu điểm của Jet Grouting
- Có thể áp dụng cho mọi loại đất khác nhau
- Có thể thi công trong các không gian hạn chế
- Trong thi công ít tạo ra tiếng ồn, chấn động
- Có khả năng vượt qua các chướng ngại bên dưới nền, hay không làm ảnh hưởng đến cáccông trình ngầm
- Có thể thực hiện gia cường và xử lý theo phương xiên, phương đứng, phương ngang, ở trên hay bên dưới mực nước ngầm
- Tốc độ thi công nhanh so với các phương pháp xử lý khác
- Không cần phí duy tu bảo dưỡng cho công trình sau khi xử lý
- Có khả năng tạo ra các kết cấu chống thấm
- Gia cố các công trình ngầm, các công trình đang sử dụng vì gia tăng tải trọng trong quátrình khai thác
- Khả năng kiểm soát chất lượng, tự động hóa
1.4.5 Kết cấu của Jet Grouting
Một tổ hợp các phần tử KPCA liên kết một phần hoặc toàn bộ với nhau Các kết cấu thông dụng nhất là:
- Màng: Có dạng như một bức tường như Hình 1.2a
- Sàn: Có dạng một lớp nằm ngang như Hình 1.2b
- Trần: Được tạo bởi các phần tử nằm ngang như Hình 1.2c
- Khối: Kết cấu ba chiều
Hình 1.2b Bản bêtông đất Hình 1.2c Vòm bêtông đất
1.4.6 Nguyên lý làm việc của Grouting
Công nghệ Jet-grouting hiện nay có 4 dạng phun vữa đặc trưng, cho phép lựa chọn phù hợp với điều kiện đất nền và yêu cầu chất lượng cột xi măng đất Một trong số đó là công nghệ đơn pha (Công nghệ S).
Vữa phun ra với tốc độ 100m/s không chỉ cắt đất mà còn trộn vữa với đất một cách đồng thời, tạo ra cột đất xi măng có độ cứng cao và hạn chế hiện tượng đất trào ngược Cấu tạo đầu khoan bao gồm một hoặc nhiều lỗ phun vữa, có thể được bố trí ngang hàng hoặc lệch hàng với độ lệch góc đều nhau.
Hệ thống phun đơn được thiết kế cho cọc có đường kính tối thiểu, và hiệu quả nhất khi áp dụng cho đất rời hơn là đất dính Đối với đất sỏi sạn, công nghệ Soilcrete S có khả năng tạo ra cọc với đường kính từ 0.6m đến 1.2m, trong khi ở đất cát và cát pha bụi trạng thái rời rạc, đường kính cọc có thể lớn hơn.
Công nghệ hai pha (Công nghệ D) là hệ thống phun vữa kết hợp với không khí, trong đó hỗn hợp vữa đất xi măng được bơm ở áp suất cao với tốc độ 100m/s Tia khí nén bao quanh vòi phun giúp giảm ma sát, cho phép vữa xâm nhập sâu vào đất, tạo ra cột đất xi măng có đường kính lớn Tuy nhiên, dòng khí nén cũng làm giảm độ cứng của cột đất so với phương pháp phun đơn tia và gây ra hiện tượng đất bị trào ngược nhiều hơn.
Đầu khoan được cấu tạo với một hoặc nhiều lỗ phun được bố trí ngang hoặc lệch hàng, có độ lệch góc đều nhau, cho phép phun vữa và khí, trong đó khe phun khí bao quanh lỗ phun vữa Công nghệ Soilcrete D có khả năng tạo ra cọc đất với đường kính vượt quá 1m trong đất cát chặt và chặt vừa, cũng như đường kính trên 1.8m trong đất cát rời So với công nghệ Soilcrete S, Soilcrete D mang lại hiệu quả cao hơn khi áp dụng trong đất dính.
Hình 1.4 Công nghệ hai pha ( Công nghệ D) c) Công nghệ ba pha ( Công nghệ T)
Quá trình phụt ba pha bao gồm vữa, không khí và nước, khác với phụt đơn pha và phụt hai pha, trong đó nước được bơm với áp suất cao kết hợp với dòng khí nén xung quanh vòi nước Phương pháp này giúp đuổi khí ra khỏi cột đất gia cố, trong khi vữa được bơm từ một vòi riêng biệt nằm dưới vòi khí và vòi nước để lấp đầy khoảng trống của khí Phụt ba pha là một giải pháp thay thế hoàn toàn cho đất, với đất bị thay thế sẽ trào ngược lên mặt đất để được thu gom và xử lý.
Đầu khoan được cấu tạo với nhiều lỗ đúp để phun nước và khí đồng thời, cùng với các lỗ đơn thấp hơn để phun vữa Mỗi cặp lỗ phun khí, nước và vữa thường nằm đối xứng qua tâm trục của đầu khoan, với các cặp lỗ được bố trí lệch góc đều nhau Công nghệ Soilcrete T là giải pháp hiệu quả nhất cho đất dính, cho phép tạo ra cọc xi măng đất với đường kính lên tới 3m.
Hình 1.5 Công nghệ ba pha ( công nghệ T ) d) Hệ thống phun đặc biệt (Super Jet Grouting):
Công nghệ Super Jet Grouting sử dụng tia vữa và khí nén phun đồng thời với vận tốc cao, cho phép tạo ra cọc có kích thước từ 3m đến 5m Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý đất nền có diện tích rộng và khối lượng lớn.
Hình 1.6 Công nghệ phun đặc biệt ( Super Jet Grouting ) 1.4.7 Các thông số của Jet Grouting
Trong công tác khoan phụt, cần xác định các thông số quan trọng như đường kính cột đất gia cố, tốc độ thi công, tính chất cơ lý của cột đất mới tạo ra và hiệu quả kinh tế Mỗi thông số này sẽ tương ứng với từng loại đất tại vị trí cụ thể, giúp xác định sơ bộ và tính toán chính xác.
Để đạt được độ chính xác tuyệt đối trong Bảng 1.1, cần thực hiện các thí nghiệm tại chỗ nhằm xác định các thông số phù hợp.
Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật thông dụng ứng với từng dòng phun Jet Grouting
Kiểu khoan phụt 1 pha 2 pha 3 pha
Thông số Đơn vị Min Max Min Max Min Max Áp suất tia vữa Mpa 20 60 30 60 3 7
Lưu lượng vữa l/Phút 40 120 70 150 70 150 Áp suất tia khí Mpa - - 0.6 1.2 0.6 1.2
Lưu lượng khí l/Phút - - 2000 6000 2000 6000 Áp suất tia nước Mpa - - - - 20 50
Lưu lượng nước l/Phút - - - - 70 150 Đường kính lỗ phụt vữa mm 1.5 3 1.5 3 4 8 Đường kính lỗ phụt nước mm - - - - 1.5 3 Đường kính lỗ phụt khí mm - - 1 2 1 2
Tốc độ vòng quanh vòng/phút 10 25 5 10 5 10 tốc độ rút cần cm/phút 10 50 7 30 5 30
1.4.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng Jet Grouting
- Thể tích lưu lượng phun
- Tốc độ rút cần, tốc độ xoay cần
- Ảnh hưởng đất tại hiện trường
1.4.9 Thi công Jet Grouting a) Thiết bị thi công Jet Grouting
Chu trình thi công xử lý đất nền bằng công nghệ jet grouting biểu diễn như Hình 1.7
- Trạm trộn và bơm vữa
- Ống dẫn cao áp nối bơm với máy khoan
- Thiết bị điều khiển áp lực, lưu lượng, thể tích bơm, tốc độ xoay, tốc độ rút cần, chiều sâu khoan
Hình 1.7 Quy trình thi công xử lý đất nền bằng công nghệ Jet Grouting
- Đối với hệ đơn pha: một đường ống chịu áp lực cao dẫn vữa đến đầu phun
- Đối với hệ hai pha: hai đường ống riêng biệt dẫn hai dung dịch ( khí và vữa hoặc nước và vữa ) đến đầu phun
- Đối với hệ ba pha: ba đường ống riêng dẫn dẫn nước áp lực cao, khí nén và vữa đến đầu phun b) Trình tự thi công tươi
Trình tự mà các phần tử Jet Grouting được thi công liên tiếp nhau mà không đợi vữa ở phần giao nhau ninh kết như Hình 1.8
Hình 1.8 Trình tự thi công tươi c) Trình tự thi công khô
Ứng dụng Jet Grouting vào trong hố đào sâu
1.5.1 Chuyển vị tường vây trong hố đào sâu
Hình 1.10 Chuyển vị và biến dạng điển hình của tường trong hố đào sâu so sánh giữa thực tế và tính toán (Chang-Yu Ou, 1996[6])
Clough và O’Rourke (1990) đã chỉ ra rằng độ lún phi kích thước được thể hiện trong Hình 1.11, áp dụng cho các loại đất như cát, sét mềm đến rất cứng, và sét mềm đến dẻo cứng Vùng ảnh hưởng của lún được xác định là 3 lần chiều sâu hố đào đối với các lớp sét cứng, trong khi đối với cát và sét mềm, dẻo cứng, vùng ảnh hưởng này chỉ bằng 2 lần chiều sâu.
Các phương pháp tính độ lún cần xem xét các tác động như hạ mực nước ngầm, đào hố móng sâu và thi công tường vây Những yếu tố này rất quan trọng trong thực tiễn thi công tường vây hiện nay và sẽ được áp dụng trong phương pháp dự đoán bảo toàn chuyển vị.
Hình 1.11 Đường biến dạng đề nghị để đánh giá chuyển vị của đất cạnh hố đào cho các loại đất khác nhau (Clough & Rourke 1990)[6]
Hsieh và Ou (1998) đã xác định hai nguyên nhân chính gây lún trong quá trình thi công hố đào Thứ nhất, loại tường thi công, với độ lún lớn nhất xảy ra tại mép tường, như thể hiện trong Hình 1.12 Thứ hai, sự xuất hiện của vùng trũng, với độ lún lớn nhất diễn ra tại một khoảng cách nhất định từ vị trí tường chống, được mô tả trong Hình 1.13.
Hình 1.12 Dạng tường của biểu đồ chuyển vị (Hsieh & Ou 1998)
Hình 1.14 minh họa kết quả so sánh giữa các tác giả đã nêu và quan trắc thực tế từ chuyển vị của hố đào TNEC, cho thấy sự tương đồng và khác biệt trong dữ liệu.
Hình 1.14 So sánh kết quả chuyển vị mặt nền dự đoán và thực nghiệm trong 3 trường hợp
1.5.2 Ứng dụng cọc Jet Grouting vào trong chuyển vị hố đào
Nhiều tác giả trên thế giới đã nghiên cứu ứng dụng khoan phụt cao áp Jet Grouting trong các hố đào sâu, mang lại hiệu quả tích cực Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều công trình thực tế, với các nghiên cứu đáng chú ý từ Gaba (1990), Lee và Young (1991), Tanaka (1993), Liao và Tsai (1993), Ou và Wu (1996), Uchimaya và Kamon (1998), Young và các cộng sự (1998), cùng với Wong và các cộng sự (1998).
Theo nghiên cứu của Chang – Yu Ou (2006), Jet Grouting được xác định là phương pháp hiệu quả để cải thiện khả năng chống dịch chuyển của tường chắn Các cách sắp xếp phổ biến bao gồm kiểu khối, kiểu cột và kiểu tường, như được minh họa trong Hình 1.15 Sự sắp xếp này giúp tối ưu hóa tính ổn định và độ bền của công trình.
Hình 1.15 Các kiểu cải thiện đất trong hố đào bằng Jet Grouting (a) Dạng khối, (b) Dạng cột, (c) Dạng tường
Dạng khối là phương pháp cải thiện đất hiệu quả trong một khu vực nhất định Quá trình này bao gồm việc thay thế hoàn toàn đất hoặc kết hợp hóa chất với đất đã được xử lý để nâng cao chất lượng đất.
Mô hình cải thiện đất dạng cột tương tự như cọc, với các cột không kết nối với nhau Hình thức bố trí cọc jet grouting có thể được thực hiện đồng đều trên toàn bộ mặt bằng hố đào hoặc dày đặc hơn ở những khu vực gần tường vây.
Dạng tường là cấu trúc kết nối các cột của đất cải thiện, tạo thành một bức tường có trụ chống Loại tường này không chỉ kết nối với tường chắn mà còn tăng cường độ đất phía trước tường Tuy nhiên, nó không làm tăng độ cứng của tường.
Hình 1.16 Gia cường bên dưới hố đào (a) gia cường toàn bộ khu vực, (b) gia cường cục bộ theo vùng
Cọc Jet Grouting được sử dụng kết hợp với tường vây để chống chuyển vị ngang, có thể bố trí theo từng cụm nhóm cọc hoặc trải đều trên toàn bộ thân tường Việc này nhằm tăng ma sát cho thân tường và cải thiện sức chống uốn cho tường vây, góp phần nâng cao hiệu quả công trình.
Hình 1.17 Cọc Jet Grouting kết hợp với tường Barrette theo cừng nhóm cục bộ
Hình 1.18 Cọc Jet Grouting kết hợp với tường Barrette dọc thân tường
Hình 1.19 Cọc jet grouting kết hợp với tường barrette
A R Gaba (1990) [2] Giới thiệu việc sử dụng lớp vữa xi măng dày 3,5m ngay bên dưới đáy hố đào, trong lớp sét biển ở Singapore như Hình 1.20 Tác giả quan trắc thực tế và nhận thấy rằng việc gia cường thêm lớp vữa này vào dưới đáy hố đào làm giảm rất nhiều chuyển vị của tường vây
Hình 1.20 Hố đào sâu có sử dụng lớp Jet Grouting dưới đáy hố đào(Gaba
Wong và các cộng sự (1998) đã thực hiện nghiên cứu về việc gia cường lớp Jet grouting dưới đáy hố móng, như thể hiện trong Hình 1.21, với các chiều dày lớp gia cường khác nhau.
Hình 1.21 Gia cường lớp Jet Grouting dưới đáy hố móng (a): dày 1.5m; (b): dày 3m; (c): dày 6m
Kết quả thu được được thể hiện cụ thể ở Hình 1.22 như sau:
Hình 1.22 Hiệu quả của chiều dày lớp gia cường Jet Grouting đối với chuyển vị tường vây
Cơ chế hoạt động của Jet Grouting đóng vai trò quan trọng trong việc chịu nén hoặc chịu kéo, như minh họa trong Hình 1.23 Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể, phương pháp này có thể giúp giảm thiểu sự chuyển vị của tường vây.
Hình 1.23 (a) Jet Grouting đóng vai trò chịu nén; (b) Jet Grouting đóng vai trò chịu kéo
Wong đưa ra so sánh trong 3 trường hợp như Hình 1.24, Hình 1.25, Hình 1.26
Hình 1.24 Trường hợp 1: không sử dụng Jet Grouting, chuyển vị tường lớn nhất là 361mm
Hình 1.25 Trường hợp 2: Sử dụng Jet grouting dày 3m dưới đáy hố đào, chuyển vị tường lớn nhất là 141mm
Hình 1.26 Trường hợp 3: Sử dụng Jet Grouting dày 3m dưới đáy hố đào kết hợp thêm cọc BTCT, chuyển vị tường lớn nhất là 37mm.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tính đàn hồi của đất
Mô hình này dựa trên định luật Hook về đàn hồi tuyến tính đẳng hướng, với các thông số đầu vào là mô đun đàn hồi E và hệ số Poisson υ Tuy nhiên, ứng dụng của mô hình này trong việc mô phỏng hành vi của đất là rất hạn chế, vì đất được coi là vật liệu đàn hồi dẻo.
Mô hình này chỉ có ý nghĩa trong việc mô phỏng các kết cấu khối cứng trong đất
Các thông số đàn hồi: E, υ có mối quan hệ như hình 2.1
Hình 2.1 Quan hệ giữa các ứng suất và biến dạng chính trong mô hình đàn hồi Định luật hook:
2 x x y y z z xy xy yz yz zx zx
Nguyên lý bi ế n d ạ ng d ẻ o c ủ a đấ t
Phần nghiên cứu này tập trung vào các lý thuyết biến dạng dẻo, nhằm áp dụng một cách hợp lý cho vật liệu đất và mô phỏng hành vi ứng xử của đất trong thực tế Các tiêu chuẩn chảy dẻo như Von Mises, Morh-Coulomb và Druger-Prager được sử dụng để xác định giới hạn đàn hồi của đất.
Năm 1864, Tresca đề xuất đầu tiên tiêu chuẩn dẻo cho kim loại bây giờ được biết đến là tiêu chuẩn Tresca (hay tiêu chuẩn ứng suất cắt cực đại)
Năm 1870, Saint Venant đã áp dụng tiêu chuẩn Tresca để phân tích trạng thái ứng suất của mẫu lăng trụ trong điều kiện biến dạng dẻo với hai phương ứng suất Ông phát triển ứng xử cơ bản của vật liệu dẻo lý tưởng và nhận thấy rằng không tồn tại một mối quan hệ duy nhất giữa trạng thái ứng suất và biến dạng dẻo tổng, mà biến dạng dẻo xảy ra khi phương ứng suất cắt đạt cực đại Từ đó, khái niệm quy luật chảy dẻo hay mặt thế năng dẻo được giới thiệu Sau này, Levy đã mở rộng phương trình của Saint Venant cho trường hợp ba chiều.
Năm 1924, Prandtl tiến một bước quan trọng khi xem xét thành phần đàn hồi của vecteur biến dạng khi thiết lập phương trình cơ bản
Năm 1913, von Mises đã giới thiệu một tiêu chuẩn dẻo mới cho kim loại, giúp cải thiện khả năng giải số so với tiêu chuẩn Tresca Tiêu chuẩn dẻo này được gọi là tiêu chuẩn von Mises, hay còn được biết đến với tên gọi là tiêu chuẩn cắt bát diện hoặc năng lượng biến dạng.
Vào năm 1773, Coulomb đã giới thiệu một tiêu chuẩn phá hủy trong cơ học đất, được coi là tốt nhất cho đến ngày nay Tiêu chuẩn này, xuất hiện trong các tài liệu địa kỹ thuật trước cả tiêu chuẩn Tresca và von Mises cho kim loại, là tiêu chuẩn đầu tiên xem xét ảnh hưởng của ứng suất trung bình lên độ bền của đất rời Nó khẳng định rằng phá hủy xảy ra khi ứng suất cắt và ứng suất pháp tác động lên bất kỳ phần tử nào trong vật thể thỏa mãn phương trình: τ + σ ϕtg + = c 0.
Ph ươ ng pháp ph ầ n t ử h ữ u h ạ n
Ứng xử của đất có thể được mô phỏng với độ chính xác khác nhau thông qua các mô hình đất nền đa dạng trong Plaxis như Linear elastic, Mohr-Coulomb, Soft-Soil, Hardening-Soil và Soft-Soil-Creep Trong số đó, mô hình Mohr-Coulomb được ưa chuộng nhất nhờ vào sự tiện lợi, trong khi mô hình Hardening Soil cũng cung cấp độ chính xác cao Đối với cọc xi măng đất Jet-grouting, mô hình Mohr-Coulomb hoặc Hardening Soil là lựa chọn phù hợp hơn.
Phần tử tiếp xúc trong mô hình tương tác kết cấu đất cho phép sự dịch chuyển tương đối tại bề mặt kết cấu Quy tắc và tiêu chuẩn thường khuyến nghị giảm cường độ của kết cấu đất tại bề mặt tiếp xúc, với hệ số giảm phụ thuộc vào độ nhám của bề mặt Trong phần mềm Plaxis, hệ số giảm này có thể được xác định thông qua thông số Rinter, với giá trị từ 0.01 đến 1 Cụ thể, giá trị Rinter = 1 biểu thị rằng cường độ được huy động hoàn toàn tại bề mặt tiếp xúc trong quá trình mô hình hóa.
Các phần tử cọc Jet Grouting thường có bề mặt gồ ghề và nhám do điều kiện thực tế trong quá trình phun vữa Tuy nhiên, điều này không nhất thiết làm giảm cường độ của kết cấu đất tại bề mặt tiếp xúc Giá trị Rinter được lấy bằng 1 và áp dụng cho tất cả các tính toán liên quan đến phần tử tiếp xúc.
2.3.2 Mô hình Morh-Coulomb cho tính toán PTHH sử dụng plaxis
Trong mô hình đất như vật liệu đàn hồi – dẻo lý tưởng, quá trình làm việc của đất được chia thành hai giai đoạn Giai đoạn đầu, khi độ lệch ứng suất nhỏ, đất hoạt động như vật liệu đàn hồi Giai đoạn tiếp theo diễn ra khi độ lệch ứng suất đạt đến trạng thái giới hạn đàn hồi, tại đây sức kháng cắt của đất giữ nguyên nhưng biến dạng vẫn tiếp tục gia tăng.
Nhiều tác giả đã đề xuất ý tưởng tuyến tính hóa các đoạn cong dựa trên kết quả thí nghiệm thực tế, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc tính toán vi phân giải tích, như thể hiện trong Hình 2.2 Mô hình này hiện đang được nhiều tác giả sử dụng để phân tích đàn dẻo lý tưởng.
Hình 2.2 Ý tưởng ban đầu về mô hình đàn dẻo lý tưởng
Hình 2.3 Phân tố ứng suất và đường bao sức chống cắt Điều kiệnτ α ≤ −c' σ α ' tan 'ϕ phải được đảm bảo với mọi góc α như Hình 2.3.
Biểu thức tương đương: τ*≤ c' cosϕ − s* sinϕ ' (2.2)
Tiêu chuẩn chảy dẻo Mohr – Coulomb và hàm chảy dẻo: τ*≤ c' cosϕ − s* sinϕ ' (2.3)
2 2 xx yy xx xx yy t s s c τ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ ϕ σ σ ϕ
Do đó hàm chảy dẻo Mohr-Coulomb:
(2.5) Ghi chú: Ứng suất nén mang dấu âm và σ 1 ' ≤σ 2 ' ≤σ 3 ' (2.6)
Hình 2.4 Hướng chảy dẻo trong mặt phẳng lệch Hàm chảy dẻo: có thể được diễn tả bằng đường bao trong không gian ứng suất chính
Hình 2.5 Mô phỏng hàm chảy dẻo trong hệ trục không gian các ứng suất chính
Mặt ngưỡng dẻo trong mô hình M-C có hình dạng tháp 6 mặt bên, được cố định trong không gian ứng suất chính Hình dạng này được xác định dựa vào các thông số đầu vào của đất nền và không bị ảnh hưởng bởi biến dạng dẻo.
Hình 2.6 Ðồ thị thể hiện hướng chảy dẻo của phân tố đất
Thế năng biến dạng dẻo Mohr-Coulomb
Các thông số của mô hình Mohr – Coulomb thông thường khi phân tích Plaxis
E Mô đun Young [kN/m 2 ] v Hệ số Poisson [-] c’ Lực dính hữu hiệu [kN/m 2 ] ϕ ' Góc ma sát hữu hiệu [ o ] ψ Góc trương nở [ o ]
Hình 2.7 Biến dạng mẫu đất
Hình 2.8 Xác định E 0 & E 50 từ biểu đồ thí nghiệm nén 3 trục thoát nước
Các thông số đàn hồi khác:
Mô đun biến dạng thể tích
Mô đun nén một trục
Mô đun đàn hồi (mô đun Young) được xác định ứng với áp lực P = 100 kPa, thường được lấy từ thí nghiệm nén ba trục CU thay vì thí nghiệm nén ba trục CD Điều này là do thí nghiệm nén ba trục CU cho giá trị mô đun nhỏ hơn, phù hợp với yêu cầu an toàn trong các công trình hố đào được thi công nhanh chóng Hơn nữa, thí nghiệm ba trục CD tốn nhiều thời gian hơn, dẫn đến việc các hồ sơ khảo sát địa chất ít khi ghi nhận thông số từ thí nghiệm này.
Eoed: mô đun biến dạng ứng với cấp áp lực P = 100 kPa, được xác định từ thí nghiệm nén cố kết Oedometer.s như Hình 2.10
Hình 2.10 Xác định E oed từ thí nghiệm nén cố kết
Các thông số dẻoc’, ϕ ' có mối quan hệ như Hình 2.11.
Hình 2.11 Ðồ thị thể hiện các thông số dẻo
Hình 2.12 Hình ảnh cơ học minh họa bản chất các thông số dẻo
Từ Hình 2.12, có thể thấy ở trạng thái cân bằng giới hạn:
H T= f =Wtan( )φ' hay τ ' f = ( ) σ n ' f tan ( ) φ ' (2.15) Đất dính: τ ' f = ( ) σ n ' f tan ( ) φ ' + c '
Thông số dẻoψ biểu diễn ở Hình 2.13 như sau:
Hình 2.13 minh họa bản chất của góc giãn nở cùng với đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng Hình 2.14 mô tả ứng xử của đất khi chịu tác động cắt.
Hình 2.14 Mối quan hệ vi phân biến dạng cắt của phân tố đất
(a) Mẫu đất ban đầu (b) Biến dạng cắt trực tiếp của mẫu đất loại I (c) Biến dạng cắt trực tiếp của mẫu đất loại II
Mô hình M-C là một phương pháp phân tích đơn giản và nhanh chóng, phù hợp cho nhiều loại đất nền với các ứng dụng đa dạng, đồng thời là mô hình phân tích ứng xử đất phổ biến nhất nhờ vào các thông số đầu vào rõ ràng Tuy nhiên, mô hình này còn tồn tại nhiều hạn chế, như việc sử dụng thông số độ cứng trung bình E không đổi cho mỗi lớp đất, không xem xét sự phụ thuộc của độ cứng E vào lộ trình ứng suất, và giả định rằng ứng xử của đất nền luôn trong miền đàn hồi cho đến khi phá hoại Hơn nữa, mô hình không phân biệt rõ giữa trạng thái đất nền chịu tải và giảm tải, cũng như không có giới hạn cho sự giãn nở của đất nền, thiếu hệ số rỗng tới hạn.
2.3.3 Mô hình hardening soil cho tính toán PTHH sử dụng plaxis Đây là mô hình đàn dẻo tuân theo quy luật hyperbol Mô hình này yêu cầu: mô đun biến dạng thứ cấp E50 để mô phỏng các ứng xử của cát, sỏi và sét quá cố kết Các thông số chính của mô hình này bao gồm:
E 50 ref Mô đun biến dạng ứng với cấp áp lực bằng 50% áp lực của biến dạng phá hoại trong thí nghiệm nén 3 trục như xác định như Hình 2.15
Eoed ref Mô đun biến dạng tiếp tuyến trong thí nghiệm nén 1 trục như Hình 2.16 m Số lũy thừa trong quan hệ ứng suất và biến dạng xác định như
Mô đun biến dạng của đất được xác định dựa trên điều kiện chất tải và dỡ tải, như thể hiện trong Hình 2.22 Lực dính của đất được tính bằng kN/m2, trong khi góc ma sát trong của đất được ký hiệu là ϕ Góc giãn nở ψ được tính bằng công thức ψ = ϕ - 30 độ, và nếu ϕ nhỏ hơn 30 độ, thì ψ sẽ bằng 0.
Hình 2.15 E 0 và E 50 được xác định từ kết quả thí nghiệm nén 3 trục thoát nước tiêu chuẩn
Hình 2.16 Phương pháp xác định Mô đun của đất từ kết quả nén 1 trục
Hình 2.17 Mô phỏng các quan hệ khi xác định Mô đun của đất khi chịu tải
Ve, we hằng số vật liệu
(2.21) Đối với đất sét m ≈ 1.0 Đối với cát m ≈ 0.5
Theo nghiên cứu của Janbu (1963), mối quan hệ giữa mô đun nén một trục và hệ số rỗng của đất sét cố kết thường hoặc cát đã được phân tích thông qua khảo sát và tổng hợp mẫu đất, như thể hiện trong Hình 2.18.
Hình 2.18 Mô đun nén 1 trục của sét cố kết thường trong gia tải ban đầu theo
Từ đó tác giả Janbu (1963) [21] đề xuất xuất ra công thức tính toán:
Hình 2.19 Đồ thị quan hệ e – logσ ' và xác định các trị số m
Sử dụng E 50 để xác định biến dạng dẻo sau khi dẻo:
Hình 2.20 minh họa đường cong hyperbol ứng suất-biến dạng trong gia tải ban đầu của thí nghiệm nén 3 trục thoát nước tiêu chuẩn Đường cong hyperbol này được xấp xỉ theo phương pháp của Kondner (1963) và Duncan (1970), như thể hiện trong Hình 2.21.
Hình 2.21 Đường cong hyperbol xấp xỉ theo Kondner(1963) và Duncan (1970)[21]
Phương trình đường cong hyperbol:
Hình 2.22 Phương pháp xác định E ur
Hình 2.23 Biểu đồ quan hệ giữa E 0 và E ur theo Duncan (1970)
Eur Phụ thuộc kích thước vùng dỡ tải – gia tải lại
Một số thông số của mô hình Hardening Soil được Plaxis mặc định ban đầu
Các thông số này có giá trị như sau:
= = − = (2.28) Các đặc điểm chính của hai mô hình Hardening soil và Morh-Coulomb được chi tiết ngắn gọn trong Bảng 2.1 như sau:
Bảng 2.1 Tổng hợp các nét chính của 2 mô hình MCM và HSM
Mô hình Mô hình đất cứng
Loại mô hình Đàn hồi dẻo, tăng bền dẳng hướng Độ cứng phụ thuộc vào ứng suất theo phương trình mũ
+ Đàn hồi dẻo lý tưởng Độ cứng trung bình, tuy nhiên có thể tùy chọn độ cứng phụ thuộc ứng suất theo phương trình tuyến tính
Các đặc tính cơ bản
Biến dạng dẻo xảy ra do độ lệch ứng suất Biến dạng dẻo xảy ra do ứng suất nén sơ cấp
Có xét đến dở tải thông qua mô đun đàn hồi dở tải
Quan hệ ứng suất-biến dạng xấp xỉ hyperbol
Có xét đến giãn nở của đất cát chặt, sét quá cố kết
Có xét đến giãn nở của đất cát chặt, sét quá cố kết
Tiêu chí phá hoại Mohr - Coloumb Mohr - Coloumb
Trạng thái ứng suất Đẳng hướng Đẳng hướng
Tăng bền Tăng bền đẳng hướng do cắt, do nén Không
Thông số c', ', ,ϕ ψ E 50 ref ,E ur ref ,E oed ref , ,m K v 0 nc , ur c ', ϕ ψ ', , E v ,
Phạm vi áp dụng Cho mọi loại đất Cho mọi loại đất
Thông số đầu vào của đất nền công trình
Theo chương trình Plaxis, thông số E ref (mô hình M-C) cũng như E 50 ref
Mô hình HS sẽ được lấy từ thí nghiệm nén 3 trục thoát nước CD, nhưng nhiều công trình thực tế không thực hiện thí nghiệm này vì nhiều lý do Đối với đất nền loại cát, chỉ số NSPT có ảnh hưởng lớn đến khả năng biến dạng của nền đất, do đó mô đun biến dạng E của đất có thể được tương quan theo chỉ số NSPT như trong Bảng 2.2 Đối với đất sét, giá trị có thể được lấy từ thí nghiệm nén 3 trục UU, CU hoặc từ thí nghiệm cắt cánh hiện trường.
Bảng 2.2 Tương quan giữa mô đun biến dạng E theo N SPT
Tác giả Mô hình phân tích Loại đất Công thức tương quan E(kN/m 2 )
Loại tường chắn và biện pháp đào
Hardening Soil Đất bồi tích (sét pha xen kẹp cát pha trạng thái chặt vừa, chặt)
Tường barrette - có neo (Bottom-up)
Hardening Soil Đất cát bồi tích (cát, cát pha bụi, trạng thái rời đến chặt)
Tường barrette (Semi top- down)
Hardening Soil Đất cát, cát pha bụi, trạng thái rời đến chặt
Hardening Soil Đất bồi tích (sét pha xen kẹp cát pha)
Cọc khoan nhồi vây - có neo (Bottom-up)
Theo Bowles , J E [17] thì E còn được xác định thông qua sức chống cắt không thoát nước S u của đất
• Đối với đất sét nhạy cố kết thường Eu = (200 – 500)Su
• Đối với sét nhạy quá cố kết nhẹ Eu = (750 – 1200)Su
• Đối với sét nhạy quá cố kết nặng Eu = (1500 – 2000)Su
Ngoài ra Bowles, J E [17] cũng kiến nghị hệ số quan hệ giữa Es và Su theo chỉ số dẻo của đất sét như Bảng 2.3
Bảng 2.3 Quan hệ giữa E s và S u
Sét và bùn IP > 30 Es = (100 – 500)Su
Sét pha IP