BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN THÀNH VINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
HIỆN TRƯỜNG ĐỂ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT
NỀN TẠI DỰ FORMOSA, HÀ TĨNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH XDDD&CN

Hà Nội - 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

NGUYỄN THÀNH VINH
KHÓA: 2017 - 2019

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
HIỆN TRƯỜNG ĐỂ XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA ĐẤT
NỀN TẠI DỰ ÁN FORMOSA, HÀ TĨNH
Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN

Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng trong việc tìm tòi, học hỏi nhưng do
năng lực và trình độ còn nhiều hạn chế, thời gian có hạn nên trong luận văn của
mình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong
muốn nhận được sự góp ý chân thành thành và thẳng thắn từ phía thầy cô, các
chuyên gia và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thành Vinh


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu của bản
thân. Các số liệu kết quả trình bày trong luận văn này là đúng sự thật, có nguồn
gốc rõ ràng, và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào.
Hà Nội, ngày ..... tháng ..... năm 2019
Tác giả

Nguyễn Thành Vinh


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các bảng,biểu
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU

2.2.3. Xác định sức chịu tải và mô đun nén lún của đất cát pha ......................... 56
2.2.4. Kết luận ..................................................................................................... 58
2.3. Sử dụng kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn xác định sức chịu tải và mô đun
biến dạng của đất nền ................................................................................................. 59
2.3.1. Xác định sức chịu tải (Ro) của đất loại sét ................................................ 60
2.3.2. Xác định sức chịu tải và mô đun nén lún của đất cát pha ........................ 62
2.3.3. Kết luận ..................................................................................................... 64
CHƯƠNG 3 : MỐI QUAN HỆ CỦA SỨC KHÁNG XUYÊN ĐẦU MŨI (Qc) VỚI
CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT .............................................................................. 66
3.1. Khái quát chung .................................................................................................. 66
3.2. Quan hệ giữa sức kháng xuyên đầu mũi (qc) với các chỉ tiêu cơ lý của đất ....... 67
3.2.1. Đối với đất dính ......................................................................................... 67
3.2.2. Đối với đất cát pha .................................................................................... 72


3.3. Quan hệ giữa sức chịu tải với các chỉ tiêu cơ lý của đất .................................... 77
3.3.1. Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất dính .......................................................... 77
3.2.4. Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất cát pha ..................................................... 79
3.4. Kết luận ............................................................................................................... 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Đơn vị

Giải thích


PIIgh

kPa

Tải trọng giới hạn thứ hai

Pa

kPa

Sức chịu tải cho phép

Eo

kPa

Môđun biến dạng

qult

kPa

Sức chịu tải cực hạn của đất nền

Rf

kPa

Sức chịu tải cho phép của móng nông


Fr

kPa

Tỷ sức kháng xuyên

cu

kPa

Lực dính kết không thoát nưóc.

u

Độ

Góc nội ma sát không thoát nưóc.

c

kPa

Lực dính



Độ

Góc nội ma sát

Chỉ số dẻo.

Is

Độ sệt.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên hình

Trang

Bảng 1.1:

Hệ số hình dạng đáy móng theo Tezaghi

13

Bảng 1.2:

Bảng tra hệ số hiệu chỉnh a theo chiều dài cần khoan

21

Bảng 1.3:

Bảng phân loại độ chặt của đất rời theo trị số xuyên tiêu chuẩn N30



Bảng tra góc ma sát trong của đất rời theo trị số xuyên động

26

Bảng 1.9:

Bảng tra mô đun tổng biến dạng của đất theo trị số xuyên động

26

Bảng 1.10:

Bảng tra sức chịu tải của đất dính theo kết quả xuyên động N10

27

Bảng 1.11:

Bảng tra sức chịu tải của đất rời theo kết quả xuyên động N10

27

Bảng 1.12:

Bảng 1.13:

Bảng 1.14:

Bảng 1.15:

Bảng 2.4:

Công thức thực nghiệm tính sức chịu tải của đất loại sét và đất cát
pha theo kết quả xuyên tĩnh tại dự án Formosa
Công thức thực nghiệm tính mô đun nén lún của đất loại sét và đất
cát pha theo kết quả xuyên tĩnh tại dự án Formosa
Công thức thực nghiệm tính sức chịu tải của đất loại sét và đất cát
pha theo kết quả xuyên tiêu chuẩn tại dự án Formosa

56

59

65

Bảng 3.1:

Giá trị sức chịu tải tiêu chuẩn của đất dính

77

Bảng 3.2:

Bảng các thông số thiết kế của đất nền

79

Bảng 3.3:

So sánh giá trị sức chịu tải tiêu chuẩn tính theo tiêu chuẩn và theo


Hình 1.1:

Các giai đoạn phát triển của đất nền dưới móng

5

Hình 1.2:

Xác định sức chịu tải cực hạn theo hình dạng mặt trượt phẳng

8

Hình 1.3:

Đánh giá sức chịu tải bằng phương pháp mặt trượt trụ tròn

9

Hình 1.4:

Sơ đồ tải trọng xiên trong lời giải của V.V.Sokolovsky

12

Hình 1.5:

Diện tích hữu ích dưới móng chữ nhật chịu tải lệch tâm

15


Hình 2.3:

Biểu đồ phân bố điểm qc ~ Rtc của đất loại sét (qc > 3000kPa)

53

Hình 2.4:

Biểu đồ phân bố điểm qc ~ Es của đất loại sét (0 < qc < 3000)

54

Hình 2.5:

Biểu đồ phân bố điểm qc ~ Es của đất loại sét (qc > 3000)

56

Hình 2.6:

Biểu đồ phân bố điểm qc ~ Rtc của đất cát pha

56

Hình 2.7:

Biểu đồ phân bố điểm qc ~ Es của đất cát pha (0 < H  20m)

57


Hình 3.1:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và h của đất dính (0 < qc  6000kPa)

68

Hình 3.2:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và h của đất dính (qc > 6000kPa)

68

Hình 3.3:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và e (0 < qc  6000 kPa)

69

Hình 3.4:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và e (qc > 6000 kPa)

70

bảng,biểu


Hình 3.5:



Biểu đồ quan hệ giữa qc và e của đất cát pha (qc > 6000kPa)

74

Hình 3.11:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và độ ẩm w của đất cát pha (0 < qc 

75

6000 kPa)
Hình 3.12:

Biểu đồ quan hệ giữa qc và độ ẩm w của đất cát pha (qc > 6000
kPa)

76



1

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Thông thường, trong công tác khảo sát địa kỹ thuật chúng ta thường sử dụng kết
quả thí nghiệm các mẫu đất ở trong phòng để xác định các chỉ tiêu cơ lý, cũng như sức
chịu tải của đất nền. Tuy nhiên, quá trình lấy mẫu lại thường chịu sự tác động từ chính
các thao tác của con người, làm cho mẫu đất không còn giữ được tính nguyên dạng.
Ngoài ra, đối với một số loại đất yếu thì việc lấy được mẫu nguyên dạng cũng rất khó

Đối tượng nghiên cứu: Xác định sức chịu tải của đất nền từ kết quả thí nghiệm
hiện trường.
Phạm vi nghiên cứu: dự án Formosa – thị xã Kỳ Anh – tỉnh Hà Tĩnh.
Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Thông qua việc tổng hợp, phân tích, chỉnh lý các kết quả thí nghiệm hiện
trường đã được thực hiện tại dự án Formosa để tính toán, so sánh các kết quả tính toán
từ các dạng thí nghiệm hiện trường khác nhau nhằm xác định sức chịu tải của đất nền;
- Nghiên cứu, thiết lập công thức kinh nghiệm xác định sức chịu tải của đất nền
từ kết quả thí nghiệm hiện trường tại dự án Formosa;
- So sánh kết quả nghiên cứu với các công thức trong tiêu chuẩn, qui phạm hiện
hành, từ đó kiến nghị sử dụng công thức tính toán sức chịu tải của đất nền cho dự án
Formosa.
Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp và phân tích các tài liệu có liên quan tới lĩnh vực nghiên
cứu;
- Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính toán sức chịu tải của đất nền từ
kết quả thí nghiệm hiện trường;
- Phương pháp thống kê toán học.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài


3

- Ý nghĩa khoa học: góp phần xây dựng công thức tính toán sức chịu tải của đất
nền phù hợp với điều kiện địa chất của từng khu vực.
- Ý nghĩa thực tiễn: góp phần cung cấp số liệu, công thức tính toán sức chịu tải
từ thí nghiệm hiện trường phục vụ cho công tác tính toán, thiết kế nền móng các công
trình xây dựng tại dự án Formosa.
Cấu trúc luận văn
Ngoài các phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo nội dung chính

định. Sức chịu tải cho phép của đất nền là chỉ sức chịu tải khi mà tính ổn định của đất
nền vẫn đủ để đảm bảo an toàn đồng thời biến dạng của công trình vẫn còn nằm trong
phạm vi cho phép. Như vậy, khi tính toán đất nền nhất thiết phải tiến hành kiểm tra sức
chịu tải và dự báo độ lún của nó. Để giải quyết vấn đề này thông thường người ta kết
hợp chặt chẽ ba phương pháp: nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm và quan
trắc thực tế.


5

Dựa trên kết quả nghiên cứu thí nghiệm đất, tác giả Gherxêvanov đã phân tích
quá trình biến dạng của của đất nền dưới móng công trình khi tải trọng tăng dần. Ông
cho rằng quan hệ giữa tải trọng và
độ lún của đất nền phản ánh những

O

PIgh

PIIgh

P

A

diễn biến vật lý xảy ra trong đất
nền. Theo tác giả, có thể chia ra ba

B



bị phá hoại. Khu vực này được giới hạn bởi một mặt trượt. Đồng thời giai đoạn này
cũng là giai đoạn hình thành xong lõi đất dưới đáy móng. Tải trọng tương ứng với lúc
dó gọi là tải trọng giới hạn thứ hai PIIgh.
Giai đoạn III: khi tải trọng P bắt đầu vượt quá trị số giới hạn PIIgh thì độ lún của
móng đột nhiên tăng nhanh. Phần lõi đất dính liền ngay dưới đáy móng cùng di chuyển
với nó xuống phía dưới như một chỉnh thể. Lõi đất có tác dụng như một cái nêm đẩy
đất ra xung quanh và lên phía trên. Cuối cùng, đất bị trượt theo một mặt trượt và trồi ra
ngoài, nền đất hoàn toàn bị phá hoại và mất khả năng chịu tải. Giai đoạn này thường
xảy ra nhanh chóng và thường gọi là giai đoạn đất trồi (giai đoạn đẩy trồi). Hiện tượng
này thường chỉ xảy ra với các móng nông đặt trên nền đất tương đối chặt. Còn đối với
các móng sâu hoặc các móng nông đặt trên nền đất có độ chặt nhỏ thì sự phá hoại của
nền đất thường thể hiện bằng những biến dạng rất lớn, đất không trồi lên mặt và đường
cong S = f (P) cũng không thấy có ba đoạn rõ rệt như thể hiện tại Hình 1.1.
Như vậy, tải trọng giới hạn thứ nhất PIgh đánh dấu sự kết thúc giai đoạn biến
dạng tuyến tính của đất nền. Hay nói cách khác, khi tải trọng tác dụng P < PIgh ta có thể
xem đất nền như một vật thể biến dạng tuyến tính, và được đặc trưng bởi quan hệ
đường thẳng giữa tải trọng và biến dạng. Do đó, có thể áp dụng bài toán lý thuyết đàn
hồi vào việc tính toán đất nền. Tải trọng giới hạn thứ hai PIIgh có thể coi là tải trọng
giới hạn về ổn định. Chỉ cần tải trọng tác dụng vượt quá PIIgh là nền đất bị phá hoại và
hoàn toàn mất khả năng chịu lực. Để biểu diễn cho khả năng làm việc của đất nền, giá
trị này còn được gọi là sức chịu tải cực hạn của đất nền và thường được ký hiệu là Pu.
Trong thực tế, có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu tải cực hạn của đất nền,
ngoài các tính chất của bản thân đất nền nó còn phụ thuộc vào chiều sâu chôn móng, bề
rộng và hình dạng móng. Khi tính toán người ta đề nghị sử dụng sức chịu tải cho phép
Pa để tính toán thiết kế:
Pa=

Pu
Fs

Khi nền bị phá hoại, khối đất sẽ trượt theo một mặt trượt nhất định. Hiện tượng
này đã được nhìn nhận từ lâu nhưng để xác định hình dáng mặt trượt lại là một vấn đề
rất phức tạp. Cho nên trong một thời gian khá dài trước khi có các phương pháp tính


8

toán tương đối chính xác bằng phương pháp số, người ta đã phải giả định trước hình
dạng mặt trượt.
Giả định đơn giản nhất cho rằng mặt trượt có hình dạng gãy khúc như trong
phương pháp của Belzetxki, Gherevanov, Paoker…
Theo Belzetxki, dưới tác dụng của tải trọng giới hạn Pgh, hai khối đất IJK và
JKL sẽ trượt theo các đường IK, KL. Khối IJK trượt xuống phía dưới theo đường IK và
đẩy khối JKL trượt lên phía trên theo đường KL. Xét khối đất IJK ở trạng thái cân bằng
giới hạn chịu tác dụng của hệ lực cho phép ta tìm được giá trị tải trọng giới hạn phản
ánh sức chịu tải cực hạn của khối đất nền dưới móng.

No
b

p

No
F

D

q D

b

các mảnh không có tương tác với nhau. Xét một mảnh đất i nào đó, dưới tác dụng của

No

b
No
F

q D

D

p

O

b

I

L

W1

K

trọng lượng Wi, bao gồm trọng lượng bản thân đất và tải trọng trong phạm vi mảnh đó
truyền xuống nó trượt theo cung tròn.
Hình 1.3 Đánh giá sức chịu tải bằng phương pháp mặt trượt trụ tròn
1.1.2 Phương pháp tính toán dựa trên mức độ phát triển của vùng biến dạng dẻo


 .D

f

 c.cot    .D f

(1.2)

2

1.1.3 Phương pháp tính toán theo lý luận cân bằng giới hạn
Khi tải trọng tăng dần đến một giá trị nhất định thì tại một số diểm trong nền đất
sẽ xảy ra hiện tượng trượt cục bộ trên mặt phẳng chứa ứng suất tiếp cực đại τmax ≥ [τ].
Nếu tải trọng tiếp tục tăng thì hiện tượng trượt cục bộ cũng sẽ phát triển, các mặt trượt
cục bộ sẽ nối tiếp nhau tạo thành những mặt trượt liên tục trong khu vực của nền đất ở
trạng thái cân bằng giới hạn.
Phương pháp tính toán theo lý luận cân bằng giới hạn đã khắc phục nhược điểm
đó, dựa trên việc giải các phương trình vi phân cân bằng tĩnh cùng với điều kiện cân
bằng giới hạn tại một điểm. Người ta tiếp tục xét trạng thái ứng suất của các điểm trong
khu vực trượt, qua đó có thể xác định hình dạng trượt một cách chặt chẽ và tìm ra tải
trọng giới hạn.
(*) Công thức của Prandlt và Reissner:
Prandlt và Reissner đã giải được bài toán cho trường hợp xem đất không có
trọng lượng (γ = 0) và chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng. Tải trọng giới hạn pcr
biểu trưng cho sức chịu tải cực hạn qult của nền đất tính theo công thức Prandtl có dạng
như sau:
qult  ( D f .  c.cot ).

1  sin   .tan 


(1.6)

.x với
q.tan   c

0≤ x ≤b.
Móng đặt trên nền đất dính (c ≠ 0,  ≠ 0): Sức chịu tải cực hạn tính theo công
thức:
qult = pT.c
với pT 

(1.7)

 .x
c

Móng đặt trên đất cát (Df/b < 0,5; c = 0,  ≠ 0)
qult=q.( pT.tanφ + 1)
trong đó :

pT 

(1.8)

.x
q.tan 

Trường hợp tải trọng nghiêng: Khi có tải trọng xiên và phụ tải trên mặt đất, loại
đất có ma sát và lực dính, lời giải của V.V.Sokolovsky nhận được là tổng của tải trọng