Sơ Đồ Tính Lún Và Biểu Đồ Thí Nghiệm Nén Lún Tổng Lớp Phân Tố

Hình 2.2: Sơ đồ tính lún và biểu đồ thí nghiệm nén lún tổng lớp phân tố

Khi tính toán lún theo phương pháp tổng lớp phân tố cần chú ý để các điểm sau:

- Cần xác định chiều sâu vùng chịu nén Ha. Nếu bên trong vùng chịu nén có một tầng cứng (ví dụ như đá) thì trị số Ha lấy bằng toàn bộ chiều dày lớp đất ở trên tầng cứng.

- Trường hợp khác, vùng chịu nén được chọn theo điều kiện: 𝜎𝑧 ≤ 0.2.σzbt

+ Trong đó: 𝜎𝑧: ứng suất phụ thêm ở độ sâu Ha kể từ mặt chịu lực nén.

- Trong thực tế, chiều dày lớp đất thường được lấy ℎ𝑖 ≤ 0.4.b (b là chiều rộng mặt tác dụng).

b. Cố kết thấm và tính toán độ lún theo thời gian

Để xác định độ lún của nền đất theo thời gian dưới tác dụng của tải trọng, hiện nay có nhiều phương pháp tính toán khác nhau, xây dựng trên cơ sở những lý thuyết khác nhau về sự cố kết của đất. Tuy nhiên, tất cả những lý thuyết nêu ra chỉ tính gần đúng so với thực tế, bởi vì các giả thiết tính toán cũng như các điều kiện ban đầu, điều kiện giải quyết các bài toán cố kết của đất chưa thỏa mãn được đầy đủ các vấn đề phức tạp xảy ra trong môi trường đất. [8,9]

Hiện tượng lún của nền đất là chỉ do sự giảm thể tích lỗ rỗng dưới tác dụng của lực tác dụng lên nền đất. Nếu đất bão hòa nước, hiện tượng lún của đất chỉ xảy ra khi nước trong các lỗ rỗng phải đồng thời thoát ra ngoài nền đất và người ta gọi đó là quá trình cố kết thấm. Tùy theo việc thoát nước mấy phương mà ta gọi đất cố kết một chiều hay hai và ba chiều. Trong luận văn này, tác giả chọn bài toán cố kết một phương thẳng đứng của Terzaghi – Gerxevanov để xét đến hiện tượng lún.

Khi tính toán độ lún theo thời gian, tác giả sử dụng khái niệm độ cố kết. Theo định nghĩa, độ cố kết Ut là tỷ số giữa độ lún St tại thời điểm đang xét và độ lún ổn định cuối cùng S ứng với thời gian t = ∞ , tức là:

U = 𝑆𝑡

𝑆∞

Hay St

= Ut. S [2.5]

Với các chú ý tại các thời điểm như sau:

+ t = 0, độ cố kết Ut = 0 thì St = 0; và khi t = ∞, độ cố kết Ut = 1 thì St = S.

+ Trong thời gian 0 < t < ∞ thì 0 < Ut < 1 và St < S.

Trong luận văn này, tác giả sử dụng bài toán lún một chiều, và tính toán trên cơ sở lún lý thuyết của Terzaghi.

Khi đó, công thức tính lún tại mọi điểm độ sâu z, và thời điểm t như sau: [8]



4 1 2n 1

 2n 12 

u(z,t) 

p sin

2n 1 2

z . exp 

2 T 

[2.6]





2





2 C

Chuỗi trên hội tụ nhanh nên: U

 1

e 4 v

với T

vt

nhân tố thời

gian.

t 2

v 4 h2

Công thức trên dùng để xác định độ cố kết Ut trong trường hợp nền đất trong khu vực nghiên cứu chịu tác dụng của tải trọng của lớp đất đắp, phân bố đều kín khắp. Trong tính toán cơ học đất quy ước gọi là trường hợp 0. Và nền đất được xem là lớp thấm hai chiều. Nước tự do trong các lỗ rỗng sẽ thoát theo cả hai chiều lên trên và xuống dưới khi gia tải.

2.2.4. Tính toán lún lý thuyết tại khu vực nghiên cứu

a. Bài toán tính lún cục bộ

Để tính toán lún cục bộ, đề tài chọn ra các vị trí đã thực hiện khoan khảo sát địa chất để thực hiện việc tính toán lún. Với tải trọng tác dụng lên nền đất được xác định dựa vào chiều dày lớp đất đắp và tính toán lún bằng phương pháp tổng lớp phân tố. [7]

Bảng 2.4: Các vị trí tính lún được chọn trong bảng sau:

STT

HỐ KHOAN	VỊ TRÍ	TỌA ĐỘ		NĂM KHOAN
HỐ KHOAN	VỊ TRÍ	X	Y	NĂM KHOAN
1	QT1	Dự án đại học Văn Hiến – Bình Chánh	597704.10	1183740.40	11/2017
2	BCA	Khu nhà ở cục V bộ công an – Phước Kiển, Nhà Bè	603,730.8	1,185,007.4	11/2013
3	CT289	UBND Phú Thuận – Hoàng Quốc Việt	607,672.9	1,185,974.7	2/2005
4	H6192	Nhà ở hộ dân – Lê Văn Lương – Nhà Bè	604,409.2	1,182,812.9	2/2015
5	KDC	Khu dân cư xã Nhơn Đức – Nhà Bè	602,904.6	1,181,121.0	9/2011
6	PHA	Khu căn hộ cao cấp Phú Hoàng Anh, X.Phước Kiển	604,369.2	1,184,797.2	7/2006

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 113 trang tài liệu này.

Trong luận văn này, tác giả tiếp cận bài toán lún do tải trọng đất đắp gây nên trong khu vực nghiên cứu. Tải trọng tác dụng được xác định bằng việc khoan khảo sát và xác định chiều sâu lớp đất đắp tại vị trí tính toán. Công thức xác định tải trọng như sau: P = Trọng lượng lớp đất đắp/đơn vị diện tích.

b. Các bước tính toán lún

Tính độ lún S∞ tổng

1. Chọn các thông số tính toán:

- Tiết diện mặt áp lực F: (1 x 1) m2 .

- Các thông số tính toán của lớp đất dựa vào chỉ tiêu cơ lý được xác định tại hố khoan khảo sát địa chất công trình.

2. Xác định áp lực gây lún P = Chiều dày lớp đất đắp x diện tích x trọng lượng riêng.

+ Chiều dày lớp đất đắp được xác định bằng phương pháp khoan quan trắc.

+ Trọng lượng riêng được xác định bằng thí nghiệm cơ lý.

3. Xác định chiều dày của mỗi lớp đất phân tố để vẽ biểu đồ ứng suất nén trong phạm vi chịu nén.

4. Vẽ biểu phân bố ứng suất nén do tải trọng lớp đất đắp và biểu đồ ứng suất do trọng lượng bản thân của đất gây ra.

5. Kiểm tra điều kiện để tính toán độ lún ảnh hưởng trong vùng chịu nén.

6. Tổng hợp độ lún từng lớp đất phân tố và cho kết quả lún.

(Công thức tính toán được áp dụng theo phần lý thuyết bên trên)

Tính độ lún St theo thời gian ứng với biểu đồ ứng suất 0

1. Xác định trị số

Tv 

Cv t h2

2. Tính Ut ứng với các thời gian t = 1 tháng, t = 12 tháng, t = 5 năm, t = 10 năm, t = 20 năm.

3. Tính toán độ lún Ut cho tất cả các điểm quan trắc và khảo sát được chọn.

4. Lập bảng kết quả tính toán quá trình nén lún và vẽ biểu đồ quan hệ S – t của quá trình nén lún cho từng điểm.

c. Bài toán tính lún diện rộng

Về nguyên tắc, bài toán tính lún diện rộng bao gồm các bước tính toán và lập luận như bài toán tính lún cục bộ. Tuy nhiên, vì khi xem xét dưới một không gian rộng lớn và có rất nhiều yếu tố phức tạp chi phối vào kết quả tính toán lún trong đó có sự không đồng nhất về địa chất, tải trọng tác dụng cũng rất khó xác định chính xác. Vì vậy, tác giả chọn một số điều kiện cho bài toán tính lún diện rộng như sau:

1. Phân chia khu vực nghiên cứu thành 04 vùng diện tích nhỏ, bao gồm: xã Phong Phú, xã Bình Hưng; xã Nhơn Đức, xã Phước Lộc; xã Phước Kiển, thị trấn Nhà Bè; phường Tân Phú, phường Phú Mỹ, phường Tân Thuận.

2. Sử dụng mặt cắt địa chất đặc trưng cho vùng nghiên cứu, theo các tuyến xác định. Và các tuyến mặt cắt này mô tả cấu trúc địa chất của mỗi khu vực.

3. Tải trọng xem xét trong bài toán là lớp đất nâng nền, với chiều dày lớp đất dựa trên khảo sát thực tế và chiều dày theo quy hoạch cos nâng nền được phê duyệt.

4. Các điều kiện tính toán như là bài toán tính lún cố kết một phương theo lý thuyết của Terzaghi.

5. Lớp tính toán hay vùng ảnh hưởng lún nằm hoàn toàn trong lớp bùn sét xám xanh đen, trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm. Và chỉ số SPT < 5.

2.3. Phương pháp biên tập bản đồ

Sau khi xác định khu vực nghiên cứu, tác giả đã sử dụng các hình ảnh vệ tinh và bản đồ nền khu vực để số hóa và biên tập khu vực nghiên cứu thành bản đồ hoàn chỉnh.

2.3.1. Sơ đồ khối phương pháp biên tập bản đồ

Tạo trang in

Tạo mũi tên chỉ phương

Các bước biên tập bản đồ:

Đặt tỷ lệ cho bản đồ

Tạo lưới chiếu của bản đồ

Thiết lập và biên tập bảng chú giải

Tạo thước tỷ lệ và tỷ lệ bản đồ

Tạo khung bản đồ

Tạo tiêu đề, nguồn tài liệu

Hình 2.3: Quy trình biên tập bản đồ

2.3.2. Xây dựng mặt cắt địa chất đặc trưng

Mặt cắt địa chất thể hiện cấu trúc địa tầng của các lớp đất trong khu vực nghiên cứu theo mặt phẳng cắt qua (theo một hướng chiếu nhất định) với độ sâu giới hạn bởi các hố khoan thăm dò địa chất công trình. Và trên mặt cắt đó thể hiện các thông tin về cấu trúc địa chất, các điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn,...

Mặt cắt dạng tuyến sẽ đi qua các điểm khảo sát thẳng hàng nhau và theo một hướng nhất định. Với nền cấu trúc địa chất có xu hướng thay đổi từ Tây sang Đông, từ Bắc vào Nam nên tác giả chọn các tuyến mặt cắt như trên bản đồ sau, hình 2.4.

Hình 2.4: Bản đồ vị trí các tuyến mặt cắt

Các tuyến được chọn như sau:

Tuyến 1: QT1 – QT2 – BCA – CT289;

Tuyến 2: KDC – NB1;

Tuyến 3: CT298 – BCA - H6192 - CT823

Tuyến 4: CT289 – H1108 - NB1

Với các tuyến mặt cắt đã chọn sẽ mô phỏng cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu một cách tổng quát. Đồng thời, làm cơ sở tính toán, dự báo lún cho các điểm khảo sát lún nằm trên tuyến mặt cắt mà không có dữ liệu khoan khảo sát. (tham khảo phần nguyên tắc phân loại, xác định lớp đất, địa tầng tại mục 2.4.1, tiểu mục d)

2.4. Phương pháp khoan khảo sát và đo lún bề mặt

2.4.1. Khoan khảo sát địa chất

a. Mục đích

- Xác định địa tầng và đặc điểm địa chất của khu vực khảo sát;

- Lấy các loại mẫu đất, đá thí nghiệm.

b. Thiết bị

Máy khoan được sử dụng là loại khoan xoay chuyên dụng, với các tính năng kỹ thuật:

+ Độ sâu khoan tối đa: 35m;

+ Đường kính khoan tối đa: 110mm;

+ Đường kính cần khoan: 42mm.

c. Phương pháp thực hiện

- Công tác khoan sẽ được thực hiện theo Tiêu chuẩn TCVN 9437: 2012[18]. Mỗi máy khoan sẽ được bố trí đầy đủ nhân lực, trang thiết bị và dụng cụ đầy đủ để hoạt động.

- Đảm bảo giao thông: Thực hiện rào chắn xung quanh phạm vi khảo sát, có biển báo hiệu công trình đang thi công, có đèn báo hiệu theo đúng qui định về đảm bảo an toàn giao thông đường bộ.

- Phương pháp khoan được sử dụng là phương pháp khoan phá mẫu toàn đáy bằng dung dịch tuần hoàn cho tới vị trí cần lấy mẫu bơm sạch mùn khoan dưới đáy hố khoan sau đó lấy mẫu nguyên dạng và mẫu không nguyên dạng.

- Đường kính khoan: Trong đất 130 – 110mm, trong đá 89 – 73mm.

- Trong các địa tầng dễ bị sập lở, dung dịch sét hoặc dung dịch bentonite không giữ được thành hố khoan thì cần phải tiến hành chống chèn.

- Trong quá trình khoan tiến hành theo dòi, đo đạc và ghi chép mô tả đầy đủ vào trong nhật ký về các mặt sau: tên công trình, hạng mục công trình, số hiệu hố khoan, ngày bắt đầu, ngày kết thúc, thời tiết.

Hình trụ lỗ khoan phải bao gồm các thông tin như sau:

+ Tên công trình;

+ Tên cán bộ giám sát và tổ trưởng tổ khoan;

+ Vị trí lỗ khoan: Vị trí và số hiệu lỗ khoan;

+ Thiết bị khoan: Loại máy khoan, đường kính lỗ khoan, chi tiết về chống ống, loại mũi khoan, ống lòi cũng như thiết bị bơm;

+ Tiến trình: Ngày bắt đầu khoan, thời gian bắt đầu và kết thúc lỗ khoan, độ sâu khoan mỗi ngày(m), tên công nhân khoan. Nếu có sự thay đổi mũi khoan bởi bất kỳ lý do nào thì ghi nhận lại độ sâu đó. Các sự cố thiết bị khoan cũng như công tác lấy mẫu. Thời gian tạm dừng cùng với các nguyên nhân;

+ Mô tả chi tiết loại đất đá, màu sắc, kết cấu với đất rời và trạng thái với đất dính;

+ Thí nghiệm hiện trường: Độ sâu thí nghiệm, loại thí nghiệm, kết quả thí nghiệm;

+ Mẫu đất: Độ sâu đầu và cuối mẫu, đường kính, loại ống mẫu, số hiệu mẫu.

d. Cơ sở phân loại đất

Cơ sở phân loại đất được tập hợp từ các TCVN[17,18] trong khảo sát địa chất, thí nghiệm hiện trường, thí nghiệm trong phòng, và các quy định trong việc thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý,... (Đính kèm trong danh mục tài liệu)

Đất dính được phân loại theo chỉ số dẻo và % thành phần hạt như sau :

TÊN ĐẤT

% SÉT	CHỈ SỐ DẺO IP
Sét	> 30	> 17
Á Sét	10 - 30	7 - 17
Á Cát	3 - 10	1 - 7

Đất bùn được phân loại như sau :

- Khi e0 ≥ 1.5 và B > 1 thì được gọi là Bùn sét.

- Khi e0 ≥ 1.0 và B > 1 thì được gọi là Bùn á sét.

- Khi e0 ≥ 0.9 và B > 1 thì được gọi là Bùn á cát.

Tùy theo hàm lượng thực vật, đất có tên phụ như sau:

+ Hàm lượng thực vật ít hơn 10% là đất lẫn thực vật;

+ Hàm lượng thực vật ít hơn 10-60% là đất than bùn hóa;

+ Hàm lượng thực vật lớn hơn 60% là than bùn.

Đất rời được phân loại theo thành phần hạt.

Trạng thái của đất được phân loại theo độ sệt như sau: