MÔ PHỏNG BàI TOáN GIếNG CáT Xử Lý NềN ĐấT YếU
THEO SƠ Đồ BàI TOáN PHẳNG TƯƠNG ĐƯƠNG

NGUYễN THị BíCH HạNH*
NGUYễN HồNG NAM**
Simulation of sand drain problemfor soft soilimprovement/ treatment by using
the equivalent plane model.
Abstract: Simulation of field sand problem by using equivalent plane sketched model
has been applied to a practical work by Hir and others,1992; Indraratna and
Redana 1997. Simulation result showed that using this method could save operation
time, reduced stable land subsidence and residual pore water pressure. Studies on
the parameters indicated that the deeper the sand drain the less stable the
subsidence and residual pore water pressure as well. Also the distance between the
sand drains increased making increasing in stable subsidence and the impact of the
drain's diameter is not reemarkable. Also increasing in smear zone could make the
pore water pressure go up( kx =10ky).
1. ĐặT VấN Đề
Khi xây dựng các công trình thuỷ lợi, giao thông có
kích thước lớn như: cống, trạm bơm, đường, sân bay trên
nền đất yếu thì việc xử lý nền móng là hết sức cần thiết.
Trong những trường hợp như vậy, yêu cầu đặt ra khi thi
công công trình là phải rút ngắn thời gian lún của nền để
sau khi hoàn thành việc xây dựng và đưa công trình vào sử
dụng thì độ lún gây ra tiếp đó không vượt quá giới hạn cho
phép theo quy phạm thiết kế.
Giếng cát là một phương pháp đơn giản xử lý nền
nhưng đạt hiệu qủa về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Đối với bài toán thiết kế giếng cát, hầu hết các
phương pháp tính hiện nay đều dựa vào lời giải bài
toán cố kết thấm của giếng đơn, nhờ các công thức
kinh nghiệm (Barron, 1948; Hansbo, 1981). Tuy

bài toán không gian đối xứng trục về bài toán phẳng
tương đương, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn.
Hird và nnk (1992), Indraratna và Redana (1997) đã
phân tích bài toán biến dạng phẳng tương đương cho
giếng đơn dựa trên lý thuyết của Hansbo (1981).
Độ cố kết trung bình theo phương ngang tại chiều
sâu z trong trường hợp biến dạng phẳng được tính
như sau:
)
8
exp(11
p
hp
o
hp
T
u
u
U
µ
−−=−=
(1)
Trong đó:
u
: áp lực nước lỗ rỗng dư trung bình tại thời
điểm tính toán t;
0
u
: áp lực nước lỗ rỗng dư trung bình tại thời
điểm ban đầu;

k
k
s
n
−+−








+






=
2
4
3
lnln
πµ
(4)
Trong đó:
w
r

hp
U
) là bằng nhau.
h
U
=
hp
U
Nếu bán kính ảnh hưởng của mỗi giếng cát (R)
trong sơ đồ đối xứng trục bằng độ rộng (B) trong sơ
đồ biến dạng phẳng (Hình 1) ta có:
bw = rw; bs = rs.
Địa kỹ thuật số 3-2008
1
D
H
r
w
r
s
R B
b
s
b
w
2B
vïng ®Êt x¸o trén
xung quanh giÕng c¸t
giÕng c¸t
e



=
4
3
lnln3
2
s
k
k
s
n
k
k
s
h
h
hp
(5)
Trường hợp không xét sức cản của giếng và sự
xáo trộn của đất xung quanh giếng ta có công
thức đơn giản dưới đây (Hird và nnk, 1992)
75.0)ln(
67.0
−
=
nk
k
h
hp

3.2. Mô phỏng bài toán
Bài toán cố kết giếng cát xử lý nền đê Quán
Trường được mô phỏng theo sơ đồ bài toán phẳng
tương đương (Hird và nnk, 1992).
Hai trường hợp mô phỏng được xem xét là: công
trình đắp trên nền đất chưa được xử lý và đắp trên
nền được xử lý bằng hệ thống giếng cát.
Đối với trường hợp công trình đắp trên nền được
xử lý bằng hệ thống giếng cát, sự xáo trộn của giếng
do quá trình thi công gây ra cũng được xem xét.
Chú ý rằng sức cản của giếng không được xem
xét trong nghiên cứu này.
Quá trình đắp đê được thực hiện theo từng giai
đoạn (Hình 2, 3). Chiều cao đắp 3.5m, bề rộng
mặt đường 10m và số lớp đất đắp là 4 lớp.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
G® 7
G® 6
G® 5
G® 4
G® 3

G® 6
G® 5
G® 4
G® 3
G® 2
G® 1C¸c giai ®o¹n thi c«ng
PA cäc c¸t: d=30cm, L=150cm
ChiÒu cao ®¾p (m)
Thêi gian ®¾p (ngµy)
Hình 3. Sơ đồ các giai đoạn thi công đê
(trường hợp nền được xử lý bằng giếng cát)
Mô hình vật liệu Mohr-Coulomb được áp dụng đối
với đất nền, đất đắp và giếng cát. Các thông số mô hình
đối với đất nền và đất đắp được thể hiện trong Bảng 2
(nền tự nhiên) và Bảng 3 (nền được xử lý bằng giếng
cát).
Địa kỹ thuật số 3-2008
1
Hình 4. Lưới phần tử hữu hạn
(trường hợp nền tự nhiên)
Hình 5. Lưới phần tử hữu hạn
(trường hợp nền được xử lý bằng giếng cát)
Chú ý rằng vì không có số liệu thí nghiệm hệ số
thấm theo phương ngang kx nên có thể giả thiết
kx=2.5ky, trong đó ky là hệ số thấm theo phương
đứng. Giả thiết góc nở ( = 0, hệ số Poisson ( = 0.35
đối với đất nền và đất đắp.

(m/ngày)
ky
(m/ngày)
E
(kN/m2)
c
(kN/m2)
(
(độ)
( (đ
ộ)
(
1 Đất đắp 17 20 1 1 100000 1 20 0 0.35
Địa kỹ thuật số 3-2008
1
Điểm nghiên cứu
A(0; -7.48m)
Điểm nghiên cứu
A(0; -7.48m)