Luận văn Nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải – Cái Mép dựa trên kết quả thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU xi

1 Tính cấp thiết của đề tài xi

2 Mục đích xi

3 Nhiệm vụ xi

4 Phương pháp nghiên cứu xi

5 Cơ sở dữ liệu xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1-1

1.1 Lịch sử nghiên cứu 1-1

1.2 Lý thuyết cố kết thấm của K.Terzaghi và phương trình thấm 1-4

1.2.1 Lý thuyết cố kết thấm của K.Terzaghi 1-4

1.2.2 Phương trình thấm 1-7

1.3 Lý thuyết mô hình biến dạng là hằng số (CRS) 1-9

1.3.1 Phương pháp của Smith & Wahls (1969) 1-9

1.3.2 Phương pháp của Wissa (1971) 1-12

1.3.3 Phương pháp của Umehara & Zen(1980) 1-15

1.3.4 Phương pháp của Lee (1981) 1-16

1.4 Tốc độ biến dạng trong thí nghiêm CRS 1-18

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2-20

2.1 Thí nghiệm Oedometer 2-20

2.1.1 Nguyên lý thí nghiệm 2-20

2.1.2 Thiết bị và các bước tiến hành 2-21

2.1.3 Phương pháp xác định các thông số trong thí nghiệm 2-22

Phương pháp Casagrande 2-22

Phương pháp Taylor 2-23

2.1.4 Kết quả thí nghiệm 2-27

2.2 Thí nghiệm tốc độ biến dạng là hằng số (CRS) 2-28

2.2.1 Nguyên lý thí nghiệm 2-28

2.2.2 Thiết bị và các bước tiến hành 2-29

2.2.3 Phương pháp xác định các thông số trong thí nghiệm: 2-30

2.2.4 Kết quả thí nghiệm: 2-32

CHƯƠNG 3: ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẤT YẾU KHU VỰC THỊ VẢI - CÁI MÉP 3-35

3.1 Đặc điểm địa chất khu vực Thị Vải - Cái Mép 3-36

3.2 Mặt cắt và các thông số địa chất khu vực 3-37

3.3 Sưu tập số liệu đặc tính nén lún khu vực Thị vải – Cái Mép 3-44

CHƯƠNG 4: MINH GIẢI KẾT QUẢ 4-46

4.1 Đặc tính nén lún 4-46

4.2 Hệ số cố kết thẳng đứng Cv 4-48

4.3 Ứng suất tiền cố kết: 4-50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4-57

Kết luận 4-57

Kiến nghị 4-57

 

 

doc74 trang | Chia sẻ: maiphuongdc | Ngày: 10/09/2013 | Lượt xem: 4257 | Lượt tải: 21download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu đặc tính nén lún của đất yếu khu vực Thị Vải – Cái Mép dựa trên kết quả thí nghiệm Oedometer và thí nghiệm tốc độ biến dạng không đổi (CRS), để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
% cũng không phải là hiếm trong kết quả nghiên cứu của Gorman và nnk (1978). Đối với những trường hợp này thuyết biến dạng lớn sẽ cho kết quả phù hợp hơn. Phương pháp của Umehara & Zen(1980) [17] Znidarcic (1984) đã thừa nhận rằng Umehara và Zen đã làm phép phân tích dựa trên thuyết cố kết biến dạng hữu hạn được phát triển bởi Mikasa. Công thức chính là: (1.51) Với Với số lượng điều kiện biên phù hợp thì công thức chính này sẽ giải được. Lời giải đó sẽ cho ra những giá trị khác nhau của các thông số không thứ nguyên Cv/rH (với r là tốc độ biến dạng (the rate of deformation), H là chiều cao ban đầu của mẫu). Một chuỗi số của đồ thị đường cong quan hệ tỷ số cố kết với biến dạng và thông số không thứ nguyên Cv/rH được thiết lập. Từ kinh nghiệm mà Wissa đã đề nghị xác định tỷ số F tại hai biên đầu và đáy mẫu là: (1.52) Với đồ thị đã thiết lập, ta sẽ tìm được giá trị thông số không thứ nguyên Cv/rH tương ứng với tỷ số F. Từ thông số này, tỷ số cố kết tại hai biên của mẫu có thể tìm thấy từ đồ thị khác và tìm được cả hệ số cố kết và quan hệ giữa hệ số rỗng - ứng suất có hiệu. Giả thuyết mà Umehara & Zen đưa ra có hạn chế là: hệ số cố kết và chỉ số nén là hằng số trong suốt quá trình thí nghiệm. Kết quả của hai giả thuyết này sinh ra hai đường cong quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất có hiệu riêng biệt. Một đường cong thu được từ biên trên, một đường cong thu được từ biên còn lại. Hình 1.5 mô tả sự phân bố ứng suất trong bài toán của Umehara & Zen. Độ sâu H Biến dạng e Hình 1.5: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Umahara & Zen Phương pháp của Lee (1981) [10] Lee (1981) phân tích bắt nguồn từ công thức toán học chủ đạo (công thức của sự biến thiên độ rỗng n theo thời gian). (1.53) Lee đã giả thuyết Cv là hằng số trong suốt quá trình thí nghiệm và đưa vào thông số không thứ nguyên được định nghĩa là: (1.54) Từ đây có lời giải mới cho giá trị β và ta thấy rằng giá tri β (<0.1). Dựa trên sự nghiên cứu, phân tích quy trình thí nghiệm thì lời giải cho biến dạng hữu hạn là gần xấp xỉ lời giải vi phân biến dạng. Điều này trong phương pháp Wissa đã từng đề nghị. Quy trình này được chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn ổn định và giai đoạn chuyển tiếp. Trong giai đoạn chuyển tiếp, sự tương tự giữa hai thuyết vi phân biến dạng và thuyết giới hạn biến dạng hữu hạn đã được dẫn chứng. Do vậy, phép phân tích chính xác trong đề nghị của Wissa được khuyên dùng. Phân tích trong giai đoạn ổn định được trình bày lại với một sự hiệu chỉnh nhỏ. Để có điều kiện trạng thái ổn định, Wissa đã đề nghị ta cần phải đưa thêm vào đó một vài giả thuyết để ứng dụng vào phép phân tích. Giả thuyết đầu tiên là sự phân bố biến dạng bên trong mẫu có thể xem là xấp xỉ với một hàm parabol. Nhằm cho mục đích đặc biệt là xác định hệ số cố kết Cv thì khi phân tích thuyết vi phân biến dạng ta bỏ qua những lũy thừa bậc cao hơn của β. Khi đó: (1.55) Chỉ có một sự khác biệt trong công thức của Lee và Wissa là Lee đã chỉ rõ H là chiều cao mẫu hiện tại trong khi Wissa đã trình bày H là chiều cao mẫu ban đầu. Điều này là phù hợp với thuyết vi phân biến dạng. Sau khi giá trị Cv và biến dạng trong mẫu được xác định thì quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất có hiệu cũng được làm rõ. Trong khi thảo luận về phép phân tích được đề nghị, Lee nhận ra rõ ràng rằng có thể tìm được những đường cong riêng biệt khi tính toán sự biến đổi của biến dạng và ứng suất là tại biên của mẫu. Biến dạng e Độ sâu H Hình 1.6: Sự phân bố biến dạng bên trong mẫu theo phương pháp Lee Cho đến khi năm 1993, Lee nghiên cứu trên mẫu đất sét trầm tích biển Singapore đã làm sáng tỏ hơn về thông số β bằng một phương pháp mới. Ông đã phát triển thuyết điều kiện biên di động áp lực nước lỗ rỗng và đưa ra thông số β được định nghĩa như sau: Với r: là tốc độ biến dạng. Lee đã đề nghị rằng giá trị đầu vào cao nhất của β là 0,1 nhưng không đề nghị giá trị nhỏ nhất. Bảng 1.2 Bảng tổng hợp các lý thuyết nghiên cứu mô hình CRS Thuyết biến dạng nhỏ Thuyết biến dạng lớn Phương pháp Smith & Wahls (1969) Wissa (1971) Umehara & Zen (1980) Lee (1981) Bắt nguồn Quan hệ e – s’ Dòng thấm qua một phân tố đất Biến thiên độ rỗng theo thời gian. Giả thuyết - Tốc độ biến đổi thể tích là không đổi - quan hệ e là hàm tuyến tính bậc nhất theo thời gian. - Cv là hằng số - mv là hằng số - chỉ số nén là hằng số. Hệ số cố kết và chỉ số nén là hằng số trong suốt quá trình thí nghiệm. Hệ số cố kết là hằng số. Đề suất Tỷ số F Thông số β<0,1 Hạn chế Tính đúng đắng của giả thuyết. - không biết thông số b Sinh ra hai đường cong quan hệ e – s’ tại hai biên. Sinh ra hai đường cong quan hệ e – s’ tại hai biên. Tốc độ biến dạng trong thí nghiêm CRS Cách thức lựa chọn tốc độ biến dạng riêng khi tiến hành thí nghiệm CRS là thủ tục quan trọng nhất để thu được đặc tính nén lún từ đó ta sẽ so sánh với thí nghiệm Oedometer. Tốc độ biến dạng càng tăng thì áp lực nước lỗ rỗng càng tăng. Trạng thái ổn định của thí nghiệm này sẽ không đạt được khi áp lực nước lỗ rỗng tăng quá nhanh. Mặt khác, khi mà tốc độ biến dạng quá chậm sẽ không biểu thị được sự tăng áp lực nước lỗ rỗng và sẽ cho kết quả Cv cao không hợp lí. Nghiên cứu về tốc độ biến dạng, tác giả luận văn này xin dẫn ra các kết quả nghiên cứu được đề xuất, công bố và thừa nhận trên thế giới để bàn luận. 1. Tiêu chuẩn ASTM D4186-82 [8] Theo tiêu chuẩn ASTM D4186-82 thì tốc độ biến dạng được khuyến cáo lựa chọn dựa trên giới hạn chảy (LL) như bảng 1.3. Giới hạn chảy này được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D4318. Bảng 1.3 Bảng tốc độ biến dạng đề nghị của ASTM D4186-82 Giới hạn chảy (LL), ( %) Tốc độ biến dạng (% biến dạng/ phút) <40 0,004 40-60 0,01 60-80 0,004 80-100 0,001 100-120 0,0004 120-140 0,0001 2. Tiêu chuẩn ASTM D4186-06 [3] Theo như tiêu chuẩn ASTM D4186 - 06 thì tốc độ biến dạng nên lựa chọn dựa vào phân loại đất ( hệ thống phân loại đất USCS theo ASTM D2487) như bảng sau: Bảng 1.4 Bảng tốc độ biến dạng đề nghị của ASTM D4186 - 06 Phân loại đất theo USCS (ASTM D2487) Tốc độ biến dạng (%biến dạng/giờ) Tốc độ biến dạng (%biến dạng/phút) MH 10 0,17 CL 1 0,017 CH 0,1 0,0017 3. Tổng hợp kết quả các bài báo được công bố trên thế giới Theo rất nhiều kết quả nghiên cứu thì việc lựa chọn tốc độ biến dạng nên quan tâm đến tỷ số ua/sv . Nhiều nhà nghiên cứu đã đề xuất tỷ số ua/sv như là trong bảng tổng hợp dưới đây (bảng 1.5). Trong đó, lời đề nghị sớm nhất được đề xuất bởi Smith & Wahls đề nghị giá trị lớn nhất tỷ số ua/sv là 0.5. Sau đó các nghiên cứu khác nghiên cứu phát triển thêm. Bảng 1.5 Bảng tổng hợp giá trị của tỷ số Ru kiến nghị của các nhà nghiên cứu Kết quả báo cáo Giá trị đề nghị Smith & Wahls (1969) 0,5, Thí nghiệm trên mẫu đất kaolinite, calcium montmorillonite and messana clay Wissa và nnk. (1971) 0,05, Thí nghiệm trên mẫu trầm tích nhân tạo sét màu xanh Boston Sallfors (1975) 0,1 – 0.5, Thí nghiệm trên mẫu sét Bakebol Gorman và nnk. (1978) 0,3 – 0,5, Thí nghiệm trên mẫu đất Kentucky. Lee K và nnk. (1993) 0.15, Thí nghiệm trên mẫu trầm tích biển sét Singapore, với β < 0.1 ASTM (D4186-82) 0,3, Kiến nghị giới hạn tạm thời cho thí nghiệm CRS. ASTM (D4186-06) 0,15, Kiến nghị giới hạn tạm thời cho thí nghiệm CRS Bảng 1.5 chỉ ra rằng giá trị đề nghi của Smith & Wahls (1969) cho kết quả cao nhất trong các nhà nghiên cứu. Wissa và nnk (1971) đề nghị tỷ số ua/sv là thấp nhất trong tất cả các giá trị công bố. Theo Gorman và nnk ( 1978) kiến nghị rằng cần phải quan tâm sao cho giá trị của áp lực nước lỗ rỗng thặng dư nhỏ nhất xấp xỉ là 7 kpa phải khuếch tán tại đáy mẫu như vậy sẽ nhận được giá trị Cv như mong muốn. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thí nghiệm Oedometer Nguyên lý thí nghiệm Nguyên lý thí nghiệm theo sơ đồ sau: Truyền tải nước Đá thấm đất Đá thấm dao vòng đất Đá thấm Hình 2.1: Mặt cắt mẫu đất trong hộp nén Mẫu đất bão hòa được đặt trong hộp nén như hình 2.1. Tải trọng sẽ truyền qua mẫu lên tấm truyền tải. Nước trong lỗ rỗng sẽ thoát theo hai phương nơi có đặt đá thấm, mẫu sẽ thay đổi thể tích, tương ứng với sự thay đổi độ cao. Ta sẽ đo được độ thay đổi độ cao mẫu . Mỗi cấp chất tải được duy trì trong 24 giờ. Cấp tải đầu tiên được chọn phù hợp với từng loại đất và tùy thuộc vào tải trọng cột đất mà mẫu đất đang phải gánh chịu ngoài hiện trường. Hình 2.2 mô tả một ví dụ về cách chất tải và dỡ tải trong thí nghiệm Oedometer. Hình 2.2: Ví dụ về chất tải và dỡ tải trong thí nghiệm Oedometer Thiết bị và các bước tiến hành Mẫu trong hộp nén Nơi chất tải Cánh tay đòn Hình 2.3: Thiết bị nén cố kết Oedometer Ngoài các thiết bị và dụng cụ phục vụ cho việc xác định các chỉ tiêu vật lý, phải kể đến thiết bị chính phục vụ cho thí nghiệm Oedometer là một giàn cố kết có gắn thiết bị đo chuyển vị tự động (số đọc bằng Vol hoặc mVol), kèm theo hệ thống cánh tay đòn giúp cho việc chuyển đổi tải mà ta chất thành tải trọng lớn hơn nhiều lần tác dụng lên mẫu (hình 2.3, hình 2.4). Kênh đo chuyển vị Hình 2.4: Mẫu đất trong hộp nén Phương pháp xác định các thông số trong thí nghiệm [1] [7] Công trình cần xử lý nền đất yếu đều phải tính lún và ước tính được tốc độ lún, các đặc điểm về nén lún và cố kết đều được xác định từ thí nghiệm nén cố kết. Đây là thí nghiệm trong phòng phổ biến và lâu đời. Tùy theo độ sâu mẫu mà tiến hành chất tải kết hợp dỡ tải cho mẫu thí nghiệm ở các cấp khác nhau. Ở mỗi cấp áp lực ta lấy số đọc chuyển vị trong 24 giờ. Hệ số cố kết theo phương thẳng đứng (Cv) được xác định theo hai phương pháp thông thường: (a) Phương pháp Taylor hay còn gọi là phương pháp . (b) Phương pháp Casagrande hay còn gọi là phương pháp log(t). Phương pháp Casagrande để xác định hệ số Cv tương ứng với độ cố kết 50% và phương pháp Taylor dùng để xác định được hệ số Cv tương ứng với độ cố kết 90%. Phương pháp Casagrande [1] [7] Nếu sử dụng phương pháp Casagrande thì số đọc đồng hồ đo chuyển vị được biểu diễn trên đồ thị và t biểu diễn trên thang tỷ lệ log. Phương pháp Casagrande khá thông dụng và việc xác định Cv như sau: xác định 100% độ cố kết sơ cấp là giao điểm của đường AB và CD (Hình 2.5). Qua đó xác định được độ biến dạng ở d100 , và qua d0 và d100 ta xác định được d50 và qua d50 chiếu lên trục hoành xác định được t50. Hệ số Cv được xác định dựa trên quan hệ sau: (2.1) Trong đó: Tv - hệ số thời gian ứng với cố kết 50%, Tv = 0.197 H – chiều dài đường thấm ứng với cố kết 50%, cm t50 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 50%, phút A D B C Hình 2.5: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Casagrande Phương pháp Taylor Trong phương pháp Taylor, số đọc đồng hồ đo chuyển vị được ghi nhận trong suốt quá trình cố kết và vẽ trên đồ thị theo căn bậc hai thời gian (Hình 2.6). Đoạn đầu của đồ thị là đoạn thẳng cố kết thấm. Kéo dài phần tuyến tính của đoạn đầu đồ thị cắt trục tung tại điểm biến dạng d0.Từ d0 ta dựng một đường thẳng mới có độ dốc gấp 1.15 lần độ dốc của đoạn thẳng cố kết thấm (so với trục tung). Giao điểm của đường thẳng mới dựng như vậy với đường nén theo thời gian sẽ cho ta điểm có độ biến dạng d90 đã cố kết 90%, ứng với nó ta có t90. Từ đó tính ra hệ số cố kết Cv theo công thức sau: (2.2) Trong đó: Tv - hệ số thời gian ứng với cố kết 90%, Tv = 0.848 H90 – chiều dài đường thấm ứng với độ cố kết 90%, cm T90 - thời gian cần thiết để đạt đến độ cố kết 90%, phút Hình 2.6: Xác định hệ số Cv theo phương pháp Taylor Cách xác định s’p: Có nhiều phương pháp xác định ứng suất tiền cố kết s’p (ứng suất có hiệu lớn nhất mà đất từng trãi qua trong quá khứ) nhưng trong nội dung luận văn này chỉ giới thiệu hai phương pháp xác định s’p từ đường cong e - logs’ và chỉ tính toán theo phương pháp Casagrande 1936 (được quy định trong tiêu chuẩn ASTM 2435). Phương pháp a (casagrande): Chọn điểm có độ cong nhỏ nhất trên đường cong cố kết (điểm A trên hình). Vẽ đường ngang AB từ điểm A. Vẽ AC tiếp tuyến với đường cong cố kết tại điểm A. Vẽ đường phân giác AD sao cho góc BAD và DAC bằng nhau. Kéo dài EF của nhánh nén lần đầu đến khi cắt đường phân giác AD, giao điểm giữa chúng là M ứng với ứng suất tiền cố kết. (như hình 2-7) Phương pháp b Kéo dài EF của nhánh nén lần đầu. Kéo dài GH như chỉ trong hình 2-7. Giao điểm N ứng với ứng suất tiền cố kết s’p. E F H B N G M A D C Hình 2.7: Xác định s’p theo phương pháp ( a) và (b) Quá trình nén thứ cấp: trên thực tế trong khi áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tiêu tán cả hai quá trình nén lún sơ cấp và thứ cấp diễn ra đồng thời và nó làm phức tạp cho việc giải thích kết quả thí nghiệm cố kết. Sau này, quá trình nén lún thứ cấp được xem như là không đáng kể trong suốt quá trình nén lún nguyên sinh và nó được định nghĩa là diễn ra sau khi quá trình nén lún nguyên sinh kết thúc. Quá trình nén thứ cấp được sử dụng bởi những biểu thức tương tự như trong quá trình nén sơ cấp, kết quả sự thay đổi hệ số rỗng thứ cấp Des từ thời gian ts đến t được xác định trong công thức sau (Mesriand Godlewski): (2.3) Với Ca là chỉ số nén thứ cấp. Biến dạng dọc trục thứ sinh es tương ứng với Des (2.4) Với Cae là chỉ số nén thứ cấp hiệu chỉnh, quan hệ với Ca theo công thức sau: (2.5) es là hệ số rỗng lúc bắt đầu diễn ra qua trình nén thứ cấp. es có thể cho băng e0 mà không có những lỗi quan trọng Độ lún thứ cấp: (2.6) hs là chiều cao mẫu lúc bắt đầu quá trình nén thứ cấp. Độ dốc của đường cong biểu diễn quan hệ giữa hệ số rỗng và ứng suất có tên là hệ số nén av. (2.7) Nếu kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị biến dạng tương đối và ứng suất có hiệu thì độ dốc của đồ thị được gọi là hệ số biến đổi thể tích. (2.8) Hình 2.8: Xác định av từ đồ thị e - s’ Trên đồ thị hệ số rỗng và ứng suất có hiệu như trên hình 2.8 , độ dốc của đồ thị được gọi là chỉ số nén Cc (2.9) Hình 2.9: Xác định Cc từ đồ thị e - logs’ Nếu kết quả thí nghiệm trên đồ thị biến dạng tương đối và ứng suất có hiệu, độ dốc của đồ thị được gọi là chỉ số nén cải tiến Cce . (2.10) POP (pre-overburden pressure): đối với lớp đất mặt trong quá khứ đã nằm mực dao động mực nước ngầm nên lớp đất này trở nên quá cố kết và ta dùng POP thay cho OCR được định nghĩa như sau: POP = |s’p-s’vo| Hình 2.10: quan hệ giữa ứng suất tiền cố kết và ứng suất hữu hiệu thẳng đứng Kết quả thí nghiệm Nhưng thông tin cần thiết khi báo cáo kết quả thể hiện như ví dụ về mẫu báo cáo sau đây: Thí nghiệm tốc độ biến dạng là hằng số (CRS) Nguyên lý thí nghiệm Mẫu đất được đặt trong hộp nén và sử dụng áp lực ngược trước tiên làm bão hòa mẫu là bắt buộc trong thí nghiệm này. Hình 2.11: Mô hình mẫu dặc trưng cho mô hình CRS Một thiết bị sẽ tạo tốc độ biến dạng theo phương thẳng đứng không đổi và được cài đặt trước bởi người thí nghiệm (hình 2.10). Thiết bị gồm ba kênh đo và lấy số đọc tự động. Ba kênh đo gồm: Kênh đo lực, kênh đo chuyển vị, kênh do áp lực nước lỗ rỗng (hình 2.11). Các kênh đo lấy dữ liệu bằng tín hiệu Vol (hoặc mV). Hệ số calib do nhà sản xuất thiết bị cung cấp cho phép chúng ta tính toán quy đổi từ tín hiệu Vol ra đơn vị tính toán chuẩn của lực, chuyển vị, áp lực nước lỗ rỗng. Hệ thống này được kết hợp với máy tính thông qua card hệ thống điều khiển áp suất buồng và mẫu. Thí nghiệm có thể được điều khiển tự động từ khi bắt đầu cho đến khi kết thúc thí nghiệm. Kênh đo áp lực nước lỗ rỗng Kênh đo chuyển vị Kênh đo lực Hình 2.12: Thiết bị đo trong thí nghiệm CRS Thiết bị và các bước tiến hành Thiết bị và dụng cụ chính được mô tả trong hình 2.12, hình 2.13: Mẫu đất trong dao vòng Nắp trên Hộp nén Giấy thấm Hình 2.13: Dụng cụ cho việc lắp mẫu vào hộp nén Mẫu đất được đặt vừa khít trong dao vòng. Giấy thấm và đá thấm được bọc ở hai đầu của mẫu. Hộp nén sẽ được lắp vào hệ thống thiết bị thí nghiệm CRS sau đó lắp đặt các kênh đo. Công tác bão hòa mẫu bằng cách tăng từng cấp áp lực buồng. Sau đó kiểm tra độ bão hòa mẫu B. Khi độ bão hòa mẫu thỏa điều kiện B > 90% xem như mẫu được bão hòa. Áp lực buồng như trong tiêu chuẩn ASTM D4186-06 khuyến cáo nên nằm trong khoảng từ 35kpa – 140kpa. Cấp tăng áp lực buồng làm bão hòa mẫu sẽ chọn sao cho phù hợp từng mẫu đất. Mẫu trong Hộp nén Máy tính Flowtrac Thiết bị nén Hình 2.14: Thiết bị thí nghiệm CRS Phương pháp xác định các thông số trong thí nghiệm: [3] Phương pháp của ASTM Chọn lọc từ các nghiên cứu như trình bày trong chương 1, ASTM D4186-06 đã đưa ra cách tính các thông số nén lún như sau: Tính ứng suất tổng dọc trục (kpa) (2.11) Biến dạng (%) Tốc độ biến dạng (%/s) (1.12) Tính toán Hàm Fn (không thứ nguyên), một thông số quan trọng đánh giá trạng thái chuyển tiếp trong thí nghiệm CRS. (2.13) Vì công thức tính toán của thí nghiệm này dựa trên giả thuyết của trạng thái ổn định của mẫu. Trạng thái ổn định này được quy ước tương ứng với ứng suất phân bố bên trong mẫu theo quy luật parabol. Vì thế Fn > 0.4 thì công thức toán học áp dụng của tiêu chuẩn này mới cho kết quả gần đúng. Nếu từ F3 trở đi mà F3 < 0.4, thì ta sẽ bỏ qua dữ liệu thí nghiệm của mẫu đó. Nếu Fn > 0.4, ta tiếp tục tính toán ứng suất hữu hiệu trung bình của số đọc thứ n (kpa). (2.14) Hệ số thấm của số đọc thứ n (m/s) (2.15) Hệ số nén thể tích của số đọc thứ n (m2/kN) (2.16) Hệ số cố kết thẳng đứng của số đọc thứ n (m2/s) (2.17) Tỷ số áp lực nước lỗ rỗng (không thứ nguyên) (2.18) Công thức theo phương pháp phi tuyến: Hàm Fn (không thứ nguyên ) (2.19) Ứng suất hữu hiệu trung bình (kpa) (2.20) Hệ số cố kết thẳng đứng (m2/s) (2.21) Hệ số thấm (m/s) (2.22) Trong tiêu chuẩn ASTM D4186-06, quy định và hướng dẫn rất rõ ràng cách tính toán các thông số thí nghiệm. Ttiêu chuẩn này đã dược sửa đổi, bổ sung thay thế cho tiêu chuẩn ASTM D4186-89, quy định rõ ràng chặt chẽ hơn và một phần tổng hợp được các ưu điểm của các phương pháp tính toán của các nhà nghiên cứu như đã giới thiệu trên. Vì thế trong luận văn này tính toán các thông số nén lún trong thí nghiệm CRS chủ yếu dựa trên hướng dẫn của ASTM D4186-89. [3] Cách xác định ứng suất tiền cố kết s’p: [12] Trong thí nghiệm CRS, Juirnarogrit (1996) đã đề nghị một phương pháp gần đúng để xác định ứng suất tiền cố kết. Kết quả chỉ ra rằng giá trị ứng suất hữu hiệu tương ứng với tỷ số áp lực nước lỗ rỗng trên ứng suất hữu hiệu nhỏ nhất chính là giá trị ứng suất tiền cố kết. Hassan (1993) cũng đưa ra quan sát tương tự ứng suất tiền cố kết chính là ứng suất thẳng đứng tương ứng tỷ số áp lực nước lỗ rỗng (trên ứng suất thẳng đứng) nhỏ nhất. Ứng suất tiền cố kết thu được từ phương pháp này cho kết quả khá tốt so với ứng suất tiền cố kết thu được từ đường cong nén lún (phương pháp Casagrande). Vì vậy mà nhiều nhà nghiên cứu đã đề nghị xác định ứng suất tiền cố kết trong thí nghiệm CRS theo phương pháp tỷ số áp lực nước lỗ rỗng trên ứng suất hữu hiệu thẳng đứng nhỏ nhất. Vì công việc tìm s’p theo phương pháp này trở nên vô cùng dể dàng. Biểu đồ này cũng là biểu đồ cần thiết phải vẽ khi báo cáo kết quả thí nghiệm như đồ thị biến dạng -ứng suất hữu hiệu trung bình. Nhưng cũng như các đồ thị biến dạng - ứng suất hữu hiệu trung bình hoặc đồ thị hệ số rỗng - ứng suất hữu hiệu trung bình trong tiêu chuẩn ASTM D4186-06 không hề nói rõ phục vụ cho mục đích gì. Chính vì thế quan điểm của tác giả luận văn này là sẽ xác định s’p từ cả hai đồ thị trên, từ đó so sánh với nhau và so sánh với kết quả từ thí nghiêm Oedometer để rút ra nhận xét riêng. Để kiểm chứng kết luận của các nhà nghiên cứu trên và cũng để nghiên cứu đặc tính nén lún của khu vực Thị Vải – Cái Mép rõ ràng hơn, tin cậy hơn. [11] Kết quả thí nghiệm: [3] Trong báo cáo kết quả thì nghiệm cần cho biết các thông tin sau: Thời gian thí nghiệm, hệ số rỗng, biến dạng dọc trục, áp lực ngược, ứng suất hữu hiệu trung bình dọc trục, hệ số nén thể tích, hệ số thấm, hệ số cố kết, tốc độ biến dạng, tỷ số áp lực nước lỗ rỗng. thông số không thứ nguyên, hàm F. Các biểu đồ cần thiết: Đồ thị hệ số rỗng - ứng suất hữu hiệu trung bình hoặc biểu đồ biến dạng -ứng suất hữu hiệu trung bình. Đồ thị hệ số cố kết – logarit của ứng suất hữu hiệu trung bình. Đồ thị tỷ số áp lực nước lỗ rỗng - ứng suất hữu hiệu trung bình. Đồ thị logarit của hệ số thấm – hệ số rỗng. Sau đây là một ví dụ về mẫu báo cáo. ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CƠ LÝ ĐẤT YẾU KHU VỰC THỊ VẢI - CÁI MÉP Cảng Container Quốc Tế Cái Mép nằm ngay cửa ngõ vùng kinh tế trọng điểm phía nam, tọa lạc tại huyện tân thành tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Cảng là một trong những dự án trọng điểm của ngành hàng hải Việt Nam đã được chính phủ phê duyệt giai đoạn 2006 – 2010. Cảng hoạt động có thể tiếp nhận tàu có trọng tải lớn 160.000 tấn. (xem vị trí của cảng ở hình 1.1) Bà Rịa-Vũng Tàu là một tỉnh ven biển thuộc vùng Đông Nam Bộ. Tỉnh nằm trong vùng Kinh tế trọng điểm phía Nam vùng đô thị Thành Phố Hồ Chí Minh. Trong đó, Khu công nghiệp Cái Mép là một trong 12 khu công nghiệp lớn của tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu.Bà Rịa – Vũng Tàu có ba hệ thống sông chính, Thị Vải, Sông Dinh và Sông Ray. Sông Thị Vải dài 32km (phần chảy qua tỉnh Bà Rịa dài 25km), rộng trung bình 600 -800m , sâu 10 - 40m, hướng chảy của sông gần như song song với quốc lộ 51 rất thuận lợi cho việc xây dựng hệ thống cảng nước sâu đón tàu 30 - 50 nghìn tấn. Bà Rịa Vũng Tàu cũng như các tỉnh trong vùng Đông Nam Bộ có lịch sử kiến tạo địa chất phức tạp, lâu dài Các nhà địa chất cho biết đây là vùng đất thuộc miền uốn nếp chuyển tiếp giữa địa khối Đà Lạt và miền sụt võng của châu thổ sông Cửu Long. Khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu cận xích đạo, chế độ gió mùa, nóng ẩm, quanh năm. Bà Rịa Vũng Tàu có khí hậu ôn hoà, nhiệt độ trung bình hằng năm từ 260C đến 270C. Về cơ bản kiến tạo địa chất, địa hình, thuỷ văn đá khá ổn định như cảnh quan hiện nay. Cảng Container quốc tế cái Mép Sông Thị Vải Bà Rịa – Vũng Tàu Hình 3.1: Vị trí cảng Container Quốc Tế Cái Mép Đặc điểm địa chất khu vực Thị Vải - Cái Mép Khu Thị Vải – Cái Mép cũng có đặc điểm chung về trầm tích, địa hình, địa mạo – tân kiến tạo của khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu. Bà Rịa – Vũng Tàu là nơi có nhiều đặc trưng riêng về địa chất, địa hình - địa mạo, thuộc thềm Mekong cổ. Bề mặt của thềm này được cấu thành bởi các trầm tích thành tạo trong mối tương tác lục địa, biển và khí hậu từ cuối Pleistocen muộn đến nay. Có những dấu ấn của lịch sử hoạt động địa chất chịu tác động trực tiếp của các hoạt động biển tiến, biển thoái trong Đệ tứ, gồm tập trầm tích biển tiến (trầm tích sông và trầm tích biển - đầm lầy) và tập trầm tích biển lùi (các trầm tích biển-sông, biển, biển-gió, biển - đầm lầy và ít bazan); trầm tích hình thành gắn liền với dao động của mực nước biển, chính xác hơn là các chu kỳ biển tiến, biển thoái trong kỷ Đệ tứ. Mở đầu mỗi chu kỳ trầm tích là tập trầm tích biển thoái hạt thô tướng lục địa, ven biển gồm các thành tạo: sông (a), đầm lầy (b), sông-biển (am)…và kết thúc là tập trầm tích biển tiến hạt mịn thuộc các tướng biển-sông (ma), vũng vịnh (mb), biển (m). Hình 3.2 là tổng hợp kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả về địa tầng địa chất khu vực này. Hình 3.2: Sơ đồ đối sánh một số kết quả nghiên cứu địa tầng Holocen ở thềm lục địa Vũng Tàu Địa chất khu vực Thị Vải – Cái Mép thuộc tướng đồng bằng tích tụ ven sông Thị Vải và sông Vàm Gửi. Cấu tạo bởi trầm tích sông , hỗn hợp sông-biển và đầm lầy- sông. Theo bản đồ Địa Chất và khoáng sản tỷ lệ 1/200.000 ( N0 C-48-XII & N0 C48-XVIII) do Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam xuất bản năm 1999 thì tuổi của các trầm tích trong khu vực được xác định từ Holocen đến Pleistocen (aQ, amQ, abQ) theo thứ tự địa tầng từ trên xuống dưới: Trầm tích Holocen chủ yếu là các lớp đất sét, sét pha hữu cơ, lẫn các ổ cát mịn, chứa nhiều mùn thực vật . Màu chủ yếu là xám xanh-xám đen. Trạng thái dẻo chảy-chảy. Trầm tích Pleistocen chủ yếu là các lớp sét , sét bụi sét cát, cát pha, cát màu xám trắng, xám nhạt, đỏ nâu. Phần tiếp giáp các trầm tích Holocence đôi chỗ có chứa vón sỏi vón kết. Xét theo quá trình trầm tích thì khu vực cửa sông là trầm tích châu thổ do phù sa từ thượng nguồn kết hợp với trầm tích ven biển, thậm chí cả trầm tích đầm phá mà tạo ra hình thái rất phức tạp. Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa hình, địa chất khu vực xây dựng cảng khảo sát năm 2007 của công ty Cổ phần tư vấn Thiết Kế Cảng - Kỹ Thuật Biển, địa hình khu vưc xây dựng cảng có thể tóm lược như sau : Địa hình dưới nước: tại vị trí xây dựng cảng nằm trong đoạn cong Tắc Cá Trung có cao độ đáy trung bình từ -10,00m đến -18,00m (hệ cao độ Hòn Dấu). Khu vưc trên bờ: hiện là rừng đước và chà là ngập mặn, cao độ trên bờ thay đổi từ +0,50m đến +1,50m (hệ cao độ Hòn Dấu). Mặt cắt và các thông số địa chất khu vực Công tác khảo sát hiện trường do PortCoast thực hiện tại khu vực Cảng Container quốc tế Cái Mép, Khu Thị Vải – Cái Mép được chia làm hai đợt: đợt một tháng 11 năm 2008 gồm 6 hố khoan (3 hố khoan trên bờ và 3 hố khoan dưới nước) 23 điểm xuyên tĩnh CPTu, 3 điểm thí nghiệm cắt cánh hiện trường. Đợt 2 tháng 7/2009 gồm 8 lỗ khoan trên bờ. Dữ liệu phân tích trong luận văn này chủ yếu dựa trên kết quả của 88 mẫu thí nghiệm chỉ tiêu vật lí, 70 mẫu thí nghiệm tính chất cơ học (trong đó 43 mẫu thí nghiệm cố kết Oedometer, 22 mẫu thí

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docHoang OANH FINAL.doc
  • pdf43.pdf
  • pdfCoefficient of consolidation from the linear.pdf
  • pdfContinuous consolidation tests (CRS).pdf
  • pdfEvaluation of consolidation parame ters in CL tests;.pdf
  • pdfgio han tinh chat crs.pdf
  • pdfLamCheeSiang hoan chinhMFKA2006TTT.pdf