Tài liệu Một mô hình tính lún của móng cọc có xét đến phân bố của ma sát dọc thân cọc.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG DƯƠNG DIỆP THÚY MỘT MÔ HÌNH TÍNH LÚN CỦA MÓNG CỌC CÓ XÉT ĐẾN PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 62580211 LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÀ NỘI, NĂM 2018 I BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG DƯƠNG DIỆP THÚY Mã số: 62131106 MỘT MÔ HÌNH TÍNH LÚN CỦA MÓNG CỌC CÓ XÉT ĐẾN PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 62580211 LUẬN ÁN TIẾN SỸ Người hướng dẫn khoa học 1. PGS. TS. PHẠM QUANG HƯNG 2. TS. LÊ THIẾT TRUNG Hà Nội, năm 2018 II LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả NCS DƯƠNG DIỆP THÚY i LỜI CẢM ƠN Để có được những kết quả nghiên cứu trong luận án này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, các cơ quan hữu quan, doanh nghiệp và gia đình. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Khoa sau đại học, Khoa Xây dựng Cầu Đường, Viện Địa kỹ thuật và Công trình, Khoa Công nghệ thông tin, Bộ môn Cơ học đất và Nền móng, Bộ môn Tin học Xây dựng trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các doanh nghiệp: Công ty Cổ phần Phân bón Dầu khí Cà Mau (PVCFC), Công ty CP An Lạc… đã hỗ trợ số liệu thí nghiệm. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy giáo, các nhà khoa học đã và đang công tác tại Khoa xây dựng Cầu Đường, Hội cơ học đất và Địa kỹ thuật công trình Việt Nam đã có những ý kiến quý báu và thiết thực. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến GS.TS Vũ Công Ngữ, PGS.TS Phạm Quang Hưng, TS. Lê Thiết Trung, TS. Phùng Đức Long, TS. Bùi Minh Đức những người thầy đã luôn tận tình giúp đỡ tác giả về chuyên môn và phương pháp nghiên cứu khoa học, ngay từ những ngày đầu khi tác giả bắt tay vào nghiên cứu và thực hiện luận án tiến sỹ. Bản luận án chắc chắn không tránh được những thiếu sót, tác giả xin được tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để hoàn thiện kết quả nghiên cứu. Tác giả ii MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................. iii CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỈ SỐ ................................................................................. xv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. xviii MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI................................................................................. 1 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 2 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................... 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu.............................................................................. 2 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 2 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.......................................................................... 3 6. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................... 3 7. CẤU TRÚC LUẬN ÁN ................................................................................ 4 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN, MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC CỌC – ĐẤT .......................................................................... 5 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN.............................. 6 1.1.1. Phương pháp thực nghiệm và nửa thực nghiệm ................................. 8 1.1.2. Phương pháp móng quy ước............................................................ 11 1.1.3. Phương pháp sử dụng hệ số tương tác ............................................. 13 1.1.4. Phương pháp số............................................................................... 17 1.1.5. Nhận xét.......................................................................................... 18 1.2. MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC CỌC – ĐẤT .................................................... 20 1.2.1. Tương tác cọc – đất bằng đường cong τ-z và q-z (f-w và q-w) ........ 21 1.2.2. Các đường cong τ-z cho cọc trong đất cát dưới tác dụng của tải trọng nén ............................................................................................ 23 1.2.3. Các đường cong τ-z cho cọc trong đất sét ........................................ 25 1.2.4. Phản lực tại mũi cọc ........................................................................ 27 1.2.5. Nhận xét.......................................................................................... 30 1.3. TÓM LƯỢC CHƯƠNG 1 ........................................................................ 30 iii 2 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH ĐƯỜNG CONG τ-z VÀ q-z VỚI MỘT SỐ LOẠI ĐẤT..................................................................................... 32 2.1. MỘT SỐ ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM ........................................................ 32 2.1.1. Công trình Vietinbank Tower (Bắc Thăng Long – Hà Nội) ............. 32 2.1.2. Công trình Khách Sạn Dầu Khí (Hà Nội) ........................................ 34 2.1.3. Công trình Pearl Phương Nam Towers – Trường Chinh – Thanh Xuân – Hà Nội ................................................................................... 35 2.1.4. Công trình U Silk city – Khu đô thị mới Văn Khê – Hà Đông – Hà Nội ................................................................................................ 35 2.1.5. Công trình Indochina – Xuân Thủy – Cầu Giấy............................... 36 2.1.6. Công trình Pacific Plaza .................................................................. 37 2.1.7. Tham khảo kết quả từ đề tài “Xác định sức kháng ma sát đơn vị thành cọc khoan nhồi và cọc Barette cho một số loại đất điển hình của Hà Nội”........................................................................................ 37 2.2. SO SÁNH MÔ HÌNH τ-z VỚI MỘT SỐ LOẠI ĐẤT Ở HÀ NỘI ............ 37 2.2.1. Đối với một số loại đất sét ở Hà Nội ............................................... 37 2.2.2. Đối với một số loại đất rời ở Hà Nội ............................................... 47 2.3. SO SÁNH ĐƯỜNG CONG q-z VỚI MỘT SỐ LOẠI ĐẤT Ở HÀ NỘI ........................................................................................................ 53 2.4. TÓM LƯỢC CHƯƠNG 2 ........................................................................ 55 3 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC (SDF) .............................................................. 56 3.1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC (SDF) ........................................................ 56 3.1.1. Nguyên lý cơ bản của phương pháp tính lún SDF ........................... 57 3.1.2. Phân tích ảnh hưởng của các tham số đầu vào ................................. 69 3.2. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP SDF ............................................................................................. 74 3.2.1. Cơ sở khoa học, mục đích và lựa chọn ngôn ngữ lập trình ............... 74 3.2.2. Thuật toán chương trình .................................................................. 74 3.2.3. Sơ đồ cây hệ thống của chương trình SeDiF 1.0 .............................. 78 3.2.4. Chức năng và giao diện của chương trình SeDiF 1.0 ....................... 79 iv 3.3. TÓM LƯỢC CHƯƠNG 3 ........................................................................ 85 4 CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH LÚN CỦA PHƯƠNG PHÁP SDF ........................................................................................... 86 4.1. TÍNH TOÁN CÁC TRƯỜNG HỢP GIẢ ĐỊNH NỀN ĐẤT ..................... 86 4.1.1. Mô hình đài cọc và bố trí cọc .......................................................... 86 4.1.2. Các thông số của nền đất ................................................................. 86 4.1.3. Đường cong τ-z và q-z..................................................................... 87 4.1.4. Kết quả tính toán ............................................................................. 88 4.2. KIỂM NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP SDF SO VỚI CÁC MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM THỰC............................................................................. 90 4.2.1. Kết quả thí nghiệm của Yasunori Koizumi ...................................... 90 4.2.2. Kết quả từ mô hình thí nghiệm của O’Neill, M.W. (1982)............... 97 4.2.3. Kết quả từ mô hình thí nghiệm của Phùng Đức Long (1993) ......... 103 4.2.4. Kết quả từ mô hình thí nghiệm của O’Neill (1981)........................ 109 4.2.5. Kết quả từ mô hình thí nghiệm của Vesic (1967)........................... 111 4.3. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP SDF VỚI SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN CỦA MỘT SỐ DỰ ÁN TẠI VIỆT NAM ... 113 4.3.1. Dự án tại Cà Mau .......................................................................... 113 4.3.2. Hạng mục Bồn chứa Amonia (Amonia Storage Tank – S3) ........... 114 4.3.3. Tháp chưng cất – Distillation tower S1.......................................... 117 4.3.4. Máy nén tuần hoàn –Amonia Compressor ..................................... 119 4.3.5. Hạng mục nhà loại bỏ CO2 ........................................................... 121 4.4. DỰ ÁN CHUNG CƯ TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI VĂN GIANG, HƯNG YÊN ..................................................................................................... 125 4.4.1. Giới thiệu dự án và điều kiện địa chất .......................................... 125 4.4.2. Hiệu chỉnh giá trị mô đun biến dạng của các lớp đất..................... 127 4.4.3. Tính lún với Tháp 1 và 3 ............................................................... 129 4.4.4. Tính lún với Tháp 2....................................................................... 133 4.5. TÓM LƯỢC CHƯƠNG 4 ...................................................................... 138 5 KẾT LUẬN..................................................................................................... 140 6 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ........................................ 142 7 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 144 v 8 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ................................................................................. 151 PHỤ LỤC 1: MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH SDF .................................... 152 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ......................................................... 178 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Chương 1 Hình 1-1. Phân bố ứng suất do cọc đơn và do nhóm cọc [38]. ................................. 7 Hình 1-2. Xác định ranh giới của móng khối quy ước theo SP 24.13330.201. ....... 12 Hình 1-3. Xác định ranh giới của móng khối quy ước theo Terzaghi (1948) [82]... 13 Hình 1-4. Một số tương tác được tính toán theo Hain & Lee (1978) [56] ............... 13 Hình 1-5. Tương tác của cọc trong nhóm cọc. ....................................................... 19 Hình 1-6. Cọc chịu tải trọng dọc trục. .................................................................... 22 Hình 1-7. Mô hình một phương của cọc chịu tải trọng dọc trục. ............................ 23 Hình 1-8. Đường cong do Coyle và Sulaiman (1967) [46] đề xuất. ........................ 24 Hình 1-9. Đường cong τ-z trong đất dính (Coyle và Reese 1966). ......................... 26 Hình 1-10. Biểu đồ xác định sức kháng cực hạn theo su. ........................................ 26 Hình 1-11. Đường cong q-z theo API (1993) [36]. ................................................. 28 Hình 1-12. Đường cong q-z theo Zhang & He (2010). ........................................... 30 Chương 2 Hình 2-1. Các đầu đo biến dạng trên cọc thử [16], [21], [22] ................................. 33 Hình 2-2. Ma sát đơn vị huy động cho một số loại đất tại Bắc Thăng Long – HN........................................................................................................ 34 Hình 2-3. Sức kháng mũi đơn vị huy động tại Bắc Thăng Long – Hà Nội.............. 34 Hình 2-4. Các đầu đo biến dạng trên thân cọc thử (Loadtest, 2008) [17], [18]. ..... 35 Hình 2-5. Các đầu đo biến dạng trên thân cọc thử (Loadtest, 2009) [19], [20]. ..... 36 Hình 2-6. So sánh đường cong τ-z theo Coley & Reese và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. .................................... 39 Hình 2-7. So sánh đường cong τ-z theo Aschenbrener & Olson (1984) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. ............ 40 Hình 2-8. So sánh đường cong τ-z theo Heydinger & O’Neill (1986) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng. ................... 41 Hình 2-9. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya (1977) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng (chuyển vị lớn nhất là 5mm)................................................................................... 41 vii Hình 2-10. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya (1977) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng (chuyển vị lớn nhất là 7mm)................................................................................... 42 Hình 2-11. Mối quan hệ giữa chuyển vị/đường kính cọc và ma sát bên/ma sát lớn nhất cho đất sét ở trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng [14]. ............... 43 Hình 2-12. So sánh đường cong τ-z theo Coley & Reese (1966) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm. ........................ 44 Hình 2-13. So sánh đường cong τ-z theo Aschenbrener & Olson (1984) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm. ............. 44 Hình 2-14. So sánh đường cong τ-z theo Heydinger & O’Neill (1986) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm. ............. 45 Hình 2-15. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya (1977) và kết quả thí nghiệm với đất sét ở trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm. ........................ 45 Hình 2-16. Mối quan hệ giữa chuyển vị/đường kính cọc và ma sát bên/ma sát lớn nhất cho đất sét ở trạng thái dẻo chảy đến dẻo mềm [14]. ............... 46 Hình 2-17. Mối quan hệ giữa chuyển vị/đường kính cọc và ma sát bên/ma sát lớn nhất cho đất cát mịn, cát thô lẫn cuội sỏi [14]. ................................ 47 Hình 2-18. Mối quan hệ giữa chuyển vị/đường kính cọc và ma sát bên/ma sát lớn nhất cho cuội sỏi lẫn cát [14]. ......................................................... 48 Hình 2-19. So sánh đường cong τ-z theo API và kết quả thí nghiệm với đất cát. .... 49 Hình 2-20. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya và kết quả thí nghiệm với đất cát. .................................................................................................. 50 Hình 2-21. So sánh đường cong τ-z theo Mosher và kết quả thí nghiệm với đất cát. ........................................................................................................ 50 Hình 2-22. So sánh đường cong τ-z theo API (1993) và kết quả thí nghiệm với đất cát lẫn cuội sỏi. ............................................................................... 51 Hình 2-23. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya [88] và kết quả thí nghiệm với đất cát lẫn cuội sỏi.............................................................. 52 Hình 2-24. So sánh đường cong τ-z theo API và kết quả thí nghiệm với cuội sỏi ... 52 viii Hình 2-25. So sánh đường cong τ-z theo Vijayvergiya (1977) và kết quả thí nghiệm với cuội sỏi. ............................................................................. 53 Hình 2-26. Kết quả thu được từ thí nghiệm tại một số địa điểm ở Hà Nội. ............. 53 Hình 2-27. So sánh đường cong q-z theo API (1993) và số liệu thí nghiệm. .......... 54 Hình 2-28. So sánh đường cong q-z theo Vijayvergiya (1977) và số liệu thí nghiệm.................................................................................................. 54 Hình 2-29. So sánh với Vijayvergiya (1977), điều chỉnh hàm mũ và tỷ số zu/D. .... 55 Chương 3 Hình 3-1. Phân phối lực dọc trong cọc và mô hình 3D của phương pháp SDF. ...... 58 Hình 3-2. Sơ đồ các bước tính toán chính .............................................................. 59 Hình 3-3. Ảnh hưởng của chiều dày đài đến sự phân phối tải lên đầu cọc với trường hợp đài 16 cọc. .......................................................................... 60 Hình 3-4. Tính toán cho đoạn mũi cọc ................................................................... 62 Hình 3-5. Tính toán cho đoạn trên mũi cọc ............................................................ 63 Hình 3-6. Phân phối lực dọc thân cọc. ................................................................... 64 Hình 3-7. Sơ đồ tính ứng suất với lực đặt trong lòng đất theo Mindlin (1936). ...... 66 Hình 3-8. Mô hình tính lún cho nhóm/bè cọc. ........................................................ 67 Hình 3-9. Ứng suất gây lún khi kích thước đoạn cọc thay đổi (L = 6m). ................ 69 Hình 3-10. Ứng suất gây lún khi kích thước đoạn cọc thay đổi (L = 18m). ............ 70 Hình 3-11. Ứng suất gây lún theo độ sâu khi hệ số Poisson thay đổi. ..................... 71 Hình 3-12. Đường cong τ-z theo Mosher và Vijayvergiya. .................................... 72 Hình 3-13. Đường cong q-z theo Mosher và Vijayvergiya. .................................... 73 Hình 3-14. Tính ứng suất theo Mosher và Vijayvergiya. ........................................ 73 Hình 3-15. Thuật toán tổng thể. ............................................................................. 74 Hình 3-16. Thuật toán nhập số liệu và xác định tải trọng lên đầu cọc..................... 75 Hình 3-17. Thuật toán phân phối ma sát và kháng mũi. ......................................... 76 Hình 3-18. Thuật toán tính ứng suất....................................................................... 77 Hình 3-19. Sơ đồ chương trình SDF. ..................................................................... 78 Hình 3-20. Nhập dữ liệu địa chất. ......................................................................... 80 Hình 3-21. Nhập đường cong q-z. ......................................................................... 81 ix Hình 3-22. Nhập đường cong τ-z. ......................................................................... 81 Hình 3-23. Nhập thông tin về cọc. ........................................................................ 82 Hình 3-24. Nhập thông tin đài cọc và phân phối tải lên các cọc. ........................... 83 Hình 3-25. Tính toán ma sát và kháng mũi của các cọc......................................... 83 Hình 3-26. Tính toán ứng suất. ............................................................................. 84 Hình 3-27. Đồ thị ứng suất gây lún. ...................................................................... 84 Hình 3-28. Tính lún của nền đất............................................................................ 85 Chương 4 Hình 4-1. Mặt bằng bố trí cọc (đài 16 cọc). ........................................................... 86 Hình 4-2. Mặt bằng bố trí cọc (đài 6 cọc). ............................................................. 87 Hình 4-3. Các trường hợp nền đất tính toán. .......................................................... 87 Hình 4-4. Ứng suất gây lún tại trọng tâm móng 16 cọc – BT1. .............................. 88 Hình 4-5. Ứng suất gây lún tại trọng tâm móng 6 cọc và nền đồng nhất – BT1. ..... 88 Hình 4-6. Ứng suất gây lún tại trọng tâm móng (16 cọc –BT2). ............................. 88 Hình 4-7. Ứng suất gây lún tại trọng móng đài (6 cọc –BT2)................................. 88 Hình 4-8. Ứng suất gây lún tại trọng tâm móng (16 cọc –BT3). ............................. 89 Hình 4-9. Ứng suất gây lún tại trọng tâm móng (6 cọc –BT3)................................ 89 Hình 4-10. Mặt bằng bố trí cọc và Piezometer. ...................................................... 91 Hình 4-11. Mặt bằng bố trí cọc và thời gian hạ cọc. ............................................... 91 Hình 4-12. Cấu tạo cọc thí nghiệm. ....................................................................... 92 Hình 4-13. Bố trí đầu đo trong cọc......................................................................... 92 Hình 4-14. Bố trí các đầu đo trong nhóm cọc......................................................... 93 Hình 4-15. Mô hình τ-z theo Vijayvergiya (1977) [88]. ......................................... 95 Hình 4-16. Mô hình q-z theo Vijayvergiya (1977). ................................................ 95 Hình 4-17. Phân bố ma sát bên huy động trong cọc. .............................................. 96 Hình 4-18. Phân bố lực dọc trong cọc. ................................................................... 96 Hình 4-19. So sánh kết quả thí nghiệm của Koizumi, kết quả tính của Robert Cairo và kết quả tính theo phương pháp SDF. ....................................... 96 Hình 4-20. Sơ đồ bố trí cọc thí nghiệm. ................................................................. 97 x Hình 4-21. Mặt bằng bố trí cọc và địa chất khu vực thí nghiệm cọc. ...................... 98 Hình 4-22. Sức kháng cắt không thoát nước của nền đất (UU)............................... 98 Hình 4-23. Mặt cắt bố trí các thiết bị đo trong cọc. ................................................ 99 Hình 4-24. Đường cong τ-z theo Vijayvergiya (1977) của các lớp đất. ................ 100 Hình 4-25. Đường cong q-z theo Vijayvergiya (1977). ........................................ 100 Hình 4-26. Ma sát bên huy động trong cọc. ......................................................... 101 Hình 4-27. Phân bố lực dọc trong cọc. ................................................................. 101 Hình 4-28. So sánh kết quả thí nghiệm theo O’Neill và kết quả tính toán theo phương pháp SDF với đài 9 cọc. ......................................................... 102 Hình 4-29. So sánh kết quả thí nghiệm theo O’Neill và kết quả tính toán theo phương pháp SDF với đài 5 cọc. ......................................................... 102 Hình 4-30. So sánh kết quả thí nghiệm theo O’Neill và kết quả tính toán theo phương pháp SDF với đài 4 cọc. ......................................................... 102 Hình 4-31. Mặt bằng bố trí cọc thí nghiệm cho 3 trường hợp. .............................. 104 Hình 4-32. Sơ đồ bố trí thí nghiệm. ..................................................................... 105 Hình 4-33. So sánh kết quả tính toán theo phương pháp SDF và thí nghiệm của Phùng Đức Long trường hợp T1G. ..................................................... 107 Hình 4-34. So sánh kết quả tính toán theo phương pháp SDF và thí nghiệm của Phùng Đức Long trường hợp T2G. ..................................................... 107 Hình 4-35. So sánh kết quả tính toán theo phương pháp SDF và thí nghiệm của Phùng Đức Long trường hợp T3G. ..................................................... 108 Hình 4-36. Mô hình thí nghiệm 9 cọc. ................................................................. 109 Hình 4-37. Phân bố ma sát bên huy động trong cọc. ............................................ 110 Hình 4-38. Phân bố lực dọc trong cọc. ................................................................. 110 Hình 4-39. So sánh kết quả O’Neill (1981) và kết quả tính theo phương pháp SDF .................................................................................................... 110 Hình 4-40. Phân bố ma sát bên huy động trong cọc. ............................................ 112 Hình 4-41. Phân bố lực dọc trong cọc. ................................................................. 112 Hình 4-42. So sánh kết quả thí nghiệm Vesic (1967) và kết quả tính theophương pháp SDF............................................................................................ 112 xi Hình 4-43. Mặt bằng nhà máy (tham khảo trên google earth). ............................. 113 Hình 4-44. Sức kháng cắt không thoát nước. ....................................................... 114 Hình 4-45. Mặt bằng bố trí cọc và hệ thống quan trắc bồn chứa Amonia S3. ....... 115 Hình 4-46. Kết quả quan trắc lún hạng Bồn chứa Amonia S3. ............................. 116 Hình 4-47. Lực dọc trong cọc. ............................................................................. 116 Hình 4-48. Biểu đồ ma sát dọc thân cọc. .............................................................. 116 Hình 4-49. Ứng suất gây lún. ............................................................................... 116 Hình 4-50. Sơ đồ móng và vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc. ................................... 117 Hình 4-51. Kết quả quan trắc lún móng Tháp chưng cất S1. ................................ 118 Hình 4-52. Biểu đồ lực dọc trong cọc. ................................................................. 118 Hình 4-53. Biểu đồ ma sát dọc thân cọc. .............................................................. 118 Hình 4-54. Ứng suất gây lún. ............................................................................... 118 Hình 4-55. Sơ đồ móng và vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc Máy nén tuần hoàn S2. ...................................................................................................... 119 Hình 4-56. Kết quả quan trắc lún móng Máy nén tuần hoàn S2. .......................... 120 Hình 4-57. Biểu đồ lực dọc trong cọc. ................................................................. 120 Hình 4-58. Biểu đồ ma sát dọc thân cọc. .............................................................. 120 Hình 4-59. Ứng suất trong đất. ............................................................................ 120 Hình 4-60. Mặt bằng tổng thể của hạng mục nhà loại bỏ CO2. ............................. 122 Hình 4-61. Thông số hình học của kết cấu bồn chứa. ........................................... 122 Hình 4-62. Mặt bằng cọc Cột ngưng tụ CO4301. ................................................. 122 Hình 4-63. Mặt bằng cọc Cột hấp thụ CO4302. .................................................. 122 Hình 4-64. Mặt bằng Bình tách khí chất lỏng SO4301/SO43. .............................. 122 Hình 4-65. Nội lực và ứng suất trong móng CO4301. .......................................... 123 Hình 4-66. Nội lực và ứng suất trong móng CO4302. .......................................... 123 Hình 4-67. Nội lực và ứng suất trong móng SO4301. .......................................... 124 Hình 4-68. Mặt bằng bố trí các tháp..................................................................... 126 Hình 4-69. Mặt bằng tổng thể các tháp 1, 2, 3 (nguồn từ google earth). ............... 126 Hình 4-70. Mặt bằng bố trí cọc tháp 1 và tháp 3. ................................................. 129 xii Hình 4-71. Mặt bằng bố trí hệ thống quan trắc lún tháp 1 và 3. ............................ 129 Hình 4-72. Kết quả quan trắc lún tháp 1. ............................................................. 130 Hình 4-73. Kết quả quan trắc lún tháp 3. ............................................................. 130 Hình 4-74. Ma sát huy động dọc thân cọc tháp 1. ................................................ 131 Hình 4-75. Đồ thị lực dọc trong cọc tháp 1. ......................................................... 131 Hình 4-76. Ứng suất trong nền đất - tháp 1. ......................................................... 132 Hình 4-77. Đồ thị ma sát huy động dọc thân cọc – tháp 3. ................................... 132 Hình 4-78. Đồ thị phân bố lực dọc trong cọc – tháp 3. ......................................... 132 Hình 4-79. Ứng suất trong nền đất – tháp 3. ........................................................ 132 Hình 4-80. Mặt bằng bố trí cọc tháp 2. ................................................................ 134 Hình 4-81. Đồ thị quan hệ ma sát bên cọc theo độ sâu. ........................................ 135 Hình 4-82. Lực dọc huy động trong cọc............................................................... 135 Hình 4-83. Ứng suất gây lún tại tâm đài. ............................................................. 135 Hình 4-84. Mặt bằng bố trí hệ thống quan trắc lún tháp 2. ................................... 136 Hình 4-85. Quan trắc lún với tháp 2. .................................................................... 137 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1. Một số công thức thực nghiệm xác định tỷ lệ độ lún ξ. ............................ 9 Bảng 1-2. Các phương pháp tính lún cho nhóm cọc sử dụng hệ số tương tác ......... 14 Bảng 1-3. Một số đường cong τ-z cho đất cát ........................................................ 24 Bảng 1-4. Khuyến cáo của API (1993) [36]. .......................................................... 28 Bảng 2-1. Phân loại đất sét theo sức kháng cắt không thoát nước su [43]. .............. 38 Bảng 2-2. Khảo sát chuyển vị lớn nhất với đường kính cọc khác nhau .................. 43 Bảng 2-3. Khảo sát chuyển vị lớn nhất với đường kính cọc khác nhau .................. 46 Bảng 2-4. Khảo sát chuyển vị lớn nhất với đất cát mịn, cát thô lẫn cuội sỏi (khi D thay đổi)............................................................................................ 48 Bảng 2-5. Khảo sát chuyển vị lớn nhất với cuội sỏi lẫn cát (khi D thay đổi) .......... 48 Bảng 4-1. Các mô hình q-z sử dụng cho đất cát. .................................................... 88 Bảng 4-2. Kết quả tính lún cho mô hình 1 (móng 16 cọc). ..................................... 89 xiii Bảng 4-3. Kết quả tính lún cho mô hình 2 (móng 6 cọc). ....................................... 89 Bảng 4-4. Sức kháng cắt không thoát nước theo độ sâu. ........................................ 94 Bảng 4-5. Thông số thí nghiệm ............................................................................ 104 Bảng 4-6. Sức kháng xuyên đầu mũi và ma sát thành đơn vị. .............................. 106 Bảng 4-7. Bảng tính mô đun biến dạng ................................................................ 106 Bảng 4-8. Chỉ tiêu có lý của lớp đất 4. ................................................................. 114 Bảng 4-9. Kết quả tính toán lún. .......................................................................... 117 Bảng 4-10. Kết quả tính toán lún. ........................................................................ 119 Bảng 4-11. Kết quả tính toán lún máy nén tuần hoàn. .......................................... 121 Bảng 4-12. Thông số hình học của các hạng mục. ............................................... 121 Bảng 4-13. Thông số tải trọng ............................................................................. 121 Bảng 4-14. So sánh kết quả tính toán. .................................................................. 124 Bảng 4-15. Thông tin địa chất cho các hố khoan 4, 5, 6. ...................................... 127 Bảng 4-16. Mô đun biến dạng E0. ........................................................................ 127 Bảng 4-17. Mô đun biến dạng của lớp đất 7 và 8. ................................................ 128 Bảng 4-18. Mô đun biến dạng của lớp đất 7 và 8. ................................................ 128 Bảng 4-19. Lựa chọn giá trị mô đun biến dạng. ................................................... 128 Bảng 4-20. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất bên dưới mũi cọc................................. 130 Bảng 4-21. So sánh kết quả tính toán lún tháp 1, 3 và số liệu quan trắc. .............. 133 Bảng 4-22. Thông tin địa chất cho các hố khoan 4, 5, 6. ...................................... 133 Bảng 4-23. Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất bên dưới mũi cọc................................. 134 Bảng 4-24. Thông tin thời gian quan trắc:............................................................ 136 Bảng 4-25. Bảng liệt kê mốc................................................................................ 136 Bảng 4-26. So sánh kết quả tính toán lún tháp 2 và số liệu quan trắc. .................. 137 xiv CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỈ SỐ Ký hiệu Đơn vị A m2 At As Giải thích ý nghĩa Diện tích tiết diện ngang cọc 2 Diện tích chống mũi cọc 2 Diện tích bề mặt tiếp xúc của cọc với đất m m ap Hệ số giảm cường độ al Hệ số chiều dài Bg m Tỷ số của khoảng cách các cọc với đường kính cọc c C Bề rộng của nhóm cọc m Chu vi cọc Cc Hệ số nén đi Cr Hệ số nén lại D m E kN/m2 Đường kính ọc Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc Hệ số an toàn Fs fs, f kN Ma sát đơn vị fn kN Ma sát âm đơn vị fu kN Ma sát bên đơn vị cực hạn kc Độ cứng của đài cọc kg Độ cứng của nhóm cọc If Hệ số ảnh hưởng của chiều dài nhóm cọc ID Độ chặt tương đối L m Chiều dài cọc G kN/m2 Mô đun cắt của đất Gm kN/m2 Mô đun cắt của đất tại giữa cọc Gt kN/m2 Mô đun cắt của đất tại mũi cọc M kN/m2 Mô đun nén của nền đất nr Số của các hàng trong nhóm cọc. n Số lượng cọc trong nhóm xv Giá trị SPT trung bình trong phạm vi chiều sâu N' dưới mũi cọc Hệ số khả năng chịu lực phụ thuộc vào sức kháng mũi đầu cọc Nq P kN Tải trọng Pg kN Tải trọng tác dụng lên nhóm cọc Ps kN Tải trọng tác dụng lên cọc đơn Pgf kN Tải trọng phá hoại của nhóm cọc Psf kN Tải trọng phá hoại của cọc đơn 2 pf kN/m Ptu kN Pou kN pa Áp lực móng Tải trọng mũi cọc phá hoại Tải trọng đầu cọc phá hoại 2 Áp suất không khí 2 Áp lực tiền cố kết kN/m Pc kN/m Qu kN Xác định sức chịu tải cực hạn của cọc Qd kN Tĩnh tải Qa kN Tải trọng thiết kế Ql kN Hoạt tải Qn kN Tải trọng do ma sát âm qc kPa Giá trị xuyên CPT phía dưới mũi cọc qu Sức kháng mũi đơn vị lớn nhất q Sức kháng mũi đơn vị sg mm Độ lún của nhóm cọc s mm Độ lún của cọc đơn ss mm Độ lún đàn hồi của cọc đơn Sức kháng cắt không thoát nước su [s] mm Độ lún cho phép R’s kN Ma sát âm R’’ss kN Ma sát dương Rt kN Sức kháng mũi xvi ro mm Bán kính cọc rm mm Bán kính ảnh hưởng của cọc Bán kính ảnh hưởng của phần tử đài cọc kết hợp rc với cọc w1 mm Chuyển vị của cọc đơn wi mm Độ lún của cọc i wc mm Chuyển vị lớn nhất để ma sát bên đạt giá trị cực đại Số mũ ω ϕi Độ Hàm của góc ma sát trong của đất Φ ∆z Góc ma sát trong của lớp đất mm Chiều dày của lớp đất ξ Tỷ lệ độ lún υ Là hệ số Poisson σz, σ v, kN/m2 Ứng suất gây lún αij Hệ số tương tác giữa cọc i và cọc j β pij Hệ số tương tác giữa cọc và bề mặt đất β aij Hệ số tương tác giữa bề mặt đất và cọc τ0 kN/m2 Ứng suất cắt dọc thân cọc τ kN/m2 Ứng suất cắt trong đất τu Ứng suất cắt lớn nhất ρ Độ đồng nhất của nền đất αs Hệ số tương tác γ kN/m2 Trọng lượng riêng Chú ý: các công thức của các tác giả khác nhau có thể có ký hiệu khác nhau với cùng một ý nghĩa. xvii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích ý nghĩa 3D Ba chiều, viết tắt của từ Three Dimension 2D Hai chiều, viết tắt của từ Two Dimension 3d Ba lần đường kính cọc FEM Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) FDM Phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Diffirent Method) SDF Phương pháp tính lún có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc (Settlement Considering Distribution of Pile Shaft Friction) TCXD Tiêu chuẩn Xây dựng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam NCS Nghiên cứu sinh SP Tiêu chuẩn Nga SP 24.13330.2011 NCKH Nghiên cứu khoa học xviii