Tài liệu Luận văn nghiên cứu ứng dụng sản phẩm địa kỹ thuật tổng hợp trong xử lý nền đường trên nền đất yếu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ------------------------------------------------------------- TRẦN KIM OANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẢN PHẨM ĐỊA KỸ THUẬT TỔNG HỢP TRONG XỬ LÝ NỀN ĐƢỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Long An, năm 2019 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN --------------------------------------TRẦN KIM OANH TRẦN KIM OANH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẢN PHẨM ĐỊA KỸ THUẬT TỔNG HỢP TRONG XỬ LÝ NỀN ĐƢỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng NĂM 2019 Long An – Năm 2019 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ---------------------------------------------------------------- TRẦN KIM OANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SẢN PHẨM ĐỊA KỸ THUẬT TỔNG HỢP TRONG XỬ LÝ NỀN ĐƢỜNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN NGỌC PHÚC Long An, năm 2019 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí khoa học và công trình nào khác. Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ ràng./. Tác giả Trần Kim Oanh 4 LỜI CẢM ƠN Xin cám ơn Thầy TS.Nguyễn Ngọc Phúc, Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu đồng thời, thầy là người đã tận tụy giúp tôi hệ thống hóa lại kiến thức quản lý và định lượng phân tích và hiểu biết thêm về nhiều điều mới trong quá trình nghiên cứu luận văn này. Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô thuộc Phòng đào tạo sau đại học trường Đại Học Kinh tế Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học và nghiên cứu khoa học tại đây. Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Trần Kim Oanh 5 NỘI DUNG TÓM TẮT Hiện nay, các công trình giao thông Huyện Tân Thạnh được đầu tư đưa vào sử dụng hiện nay mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: Đối với đường nhựa thì bị răn nứt, xô dồn mặt đường sau đó bị vở ra tạo thành các lỗ hỏng. Đối với đường đan bê tông xảy ra hiện tượng đan bị nứt kéo dài và bể thành từng mảng. Đối với đường cấp phối, mặt đường bị hỏng theo các đường mòn vệt xe, về lâu dài tạo thành các ổ gà, ổ voi. Tất cả các hiện tượng này gây mất an toàn giao thông và tốn kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm. Cho nên tác giả nghiên cứu ứng dụng sản phẩm địa kỹ thuật tổng hợp trong xử lý nền đường trên nền đất yếu đạt yêu cầu tốt hơn so với việc thi công theo cách truyền thống. Đây là cơ sở khoa học để tham mưu cấp quản lý trong công tác đầu tư xây dựng hệ thống giao thông trên địa bàn huyện Tân Thạnh, tỉnh Long An. 6 ABSTRACT Currently, the traffic works in Tan Thanh district were rapidly damged after has been opened for using. The manifested phenomena things, such as: Asphalt mortar of road surface, be compressed, have a lots of crackings, pile of mortar and holes. In which, the roads with conrete surface have many crackings and make breaking blocks. For gravel roads, the road surface is broken according to the trail tracks, which in the long term form potholes and elephant drives. All these phenomena cause insecurity traffic and cost for repairing every year. Therefore, Studying the application of synthetic geotechnical products for treatment of roadbeds on soft ground is essential . Because this solution is better than the traditional construction. This is a basis scientific researching for advising to managers for constructing of transportation systems in Tan Thanh district, Long An province. 7 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ........................................................................... 12 PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 14 CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ẢNH HƢỞNG ĐẾN PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH LONG AN VÀ HUYỆN TÂN THẠNH ............ 20 1.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội tỉnh Long An ................................................................................................................ 20 1.2. Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Tân Thạnh ........................................ 23 1.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Tân Thạnh ............................................................ 25 1.4. Kết luận chương ......................................................................................................... 26 CHƢƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU ......................................................................................................................... 27 2.1 . Tổng quan về việc xây dựng nền đường trên đất yếu. ............................................... 27 2.2. Các phương án xử lý nền đường trên đất yếu ............................................................. 29 2.3 Tổng quan về vật liệu địa kỹ thuật .............................................................................. 35 2.4 Các ứng dụng cụ thể của vật liệu địa kỹ thuật cho thiết kế đường .............................. 47 2.5 Kết luận chương ........................................................................................................... 48 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU ................................................................. 49 3.1 Sơ lược về sự ổn định của nền đường đất đắp ............................................................. 49 3.2 Sơ lược về sự ổn định của mái dốc ............................................................................. 52 3.2.1. Các dạng mặt trượt trong tính toán ổn định mái dốc ............................................. 56 3.2.2. Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc ........................................................... 64 3.3. Phân tích tính toán ổn định nền đường có sử dụng vật liệu địa kỹ thuật ................... 69 3.4. Tính toán nền có cốt gia cố bằng vải địa kỹ thuật ...................................................... 71 3.5 Tính toán nền đất bằng phương pháp cọc xi măng đất ................................................ 74 3.6. Tính toán lựa chọn phương án ................................................................................... 76 CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN GIA CỐ NỀN CHO CÔNG TRÌNH ĐƢỜNG GIAO THÔNG “ĐƢỜNG CẶP KÊNH BẢY THƢỚC” (ĐƢỜNG TỈNH ĐT.837B) ........................................................................................................................... 77 8 4.1. Đánh giá thực trạng hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ huyện Tân Thạnh, tỉnh Long An ...................................................................................................................... 77 4.2. Hiện trạng tuyến đường cặp kênh Bảy Thước (đường tỉnh ĐT.837B) ....................... 79 4.3. Kiểm tra sức chịu tải của đất nền bên dưới nền đường .............................................. 89 4.4. Kiểm tra sức chịu tải của nền đường khi có gia cố vải địa kỹ thuật tổng hợp ............ 99 4.5. Kiểm tra sức chịu tải của nền đường khi có gia cố cọc xi măng đất ........................ 106 4.6. Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp ............................................ 110 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận ..................................................................................................................... 112 5.2. Kiến nghị ................................................................................................................... 112 5.3. Những hạn chế của luận văn và kiến nghị nghiên cứu tiếp theo .............................. 113 5.3.1. Những hạn chế của luận văn .................................................................................. 113 5.3.2. Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo .............................................................................. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 114 9 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ 1 CĐT Chủ đầu tư 2 BQLDA Ban quản lý dự án 3 UBND Ủy ban nhân dân 4 BQL các CTXD Ban quản lý các công trình xây dựng 5 BCH Bảng câu hỏi 6 CCS Các cộng sự 7 TVTK/GS Tư vấn thiết kế/giám sát. 8 VĐKT Vải Địa Kỹ Thuật 9 LĐKT Lưới Địa kỹ thuật 10 CXMĐ Cọc xi măng đất DANH MỤC VIẾT TẮT TIẾNG ANH STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ 1 AFTA ASEAN Free Trade Area 2 SPSS Statistical Package for the Social Sciences Essential for geotechnical professionals. 2D & 3D finite 3 PLAXIS element software for geotechnical analysis of deformation and stability of soil structures. 4 SLOPE SLOPE /W V.5 là một trong 6 phần mềm Địa kỹ thuật trong bộ GEO –SLOPE 10 DANH MỤC, BẢNG BIỂU BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG Bảng 3.1 Bảng trị số của 1 và  2 66 Bảng 3.2 Phương trình cân bằng khi xét ổn định theo các tác giả. 68 Bảng 3.3 Lực tương tác giữa các phân mảnh theo các tác giả khác nhau 68 Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm cơ lý cho các đặc trưng lớp 1 83 Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm cơ lý cho các đặc trưng lớp 2 83 Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm cơ lý cho các đặc trưng lớp 3 84 Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm cơ lý cho các đặc trưng lớp 4 84 Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm cơ lý cho các đặc trưng lớp 5 85 Bảng 4.6 Các thông số địa chất đất yếu xã Bắc Hòa, huyện Tân Thạnh (nơi thực hiện khoan địa chất) 85 Bảng 4.7 Bảng tra giá trị  o 89 Bảng 4.8 90 Bảng 4.9 Bảng tra giá trị o Tải trọng xe cộ Bảng 4.10 Đặc trưng của lưới địa kỹ thuật theo 1 m chiều rộng 99 Bảng 4.11 Đặc trưng của vải địa kỹ thuật theo 1 m chiều rộng 99 Bảng 4.12 Hệ số an toàn ổn định mái dốc 102 Bảng 4.13 Lực căng trong VĐKT khi mái dốc bị phá hoại 103 Bảng 4.14 Ảnh hưởng của hệ số mái dốc 104 Bảng 4.15 Ảnh hưởng của cường độ và số lớp VĐKT 104 Bảng 4.16 Thông số chỉ tiêu của cọc xi măng đất 107 Bảng 4.17 Bảng 4.18 96 Các thông số của đất dùng trong tính toán biến dạng, phương án cọc XMD, D=600mm, a=1800mm So sánh kinh phí của 2 phương án 11 107 110 DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ĐỒ THỊ VÀ TÊN ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ HÌNH VẼ TRANG Hình 2.1 Sơ đồ xử lý nền bằng đệm cát 30 Hình 2.2 Sự phân bố ứng suất lên cọc cát 31 Hình 2.3 Nền được xử lý bằng giếng cát 32 Hình 2.4 Xử lý nền bằng bấc thấm 33 Hình 2.5 Mô hình xử lý nền bằng cọc đất trộn xi măng 34 Hình 2.6 Vải địa kỹ thuật loại có dệt 36 Hình 2.7 Vải địa kỹ thuật loại không dệt 37 Hình 2.8 Vải địa kỹ thuật loại đan 37 Hình 2.9 Vải địa kỹ thuật loại một trục 38 Hình 2.10 Vải địa kỹ thuật loại hai trục 38 Hình 2.11 Geonet 39 Hình 2.12 Geomembrane (màng địa kỹ thuật) 39 Hình 2.13 Geocell (ô địa kỹ thuật) 40 Hình 2.14 Geocomposite 40 Hình 2.15 Geofoam 41 Hình 2.16 Vải địa kỹ thuật dùng cho đường 47 Hình 2.17 Ứng dụng kết hợp vải không dệt và lưới địa kỹ thuật trong nền đường 48 Hình 3.1 Mô hình đàn dẻo lý tưởng 51 Hình 3.2 Vòng tròn Mohr 52 Hình 3.3 Các dạng trượt lở thường gặp trong tự nhiên 53 Hình 3.4 Phân bố ứng suất tiếp đạt ứng suất giới hạn trên mặt trượt. 55 Hình 3.5 Các hiện tượng mất ổn định nền đường đắp 56 Hình 3.6 Xác định h. số an toàn bằng cách thử đúng dần vòng tròn ma sát 57 Hình 3.7 Phương pháp phân mảnh 58 Hình 3.8 Sơ đồ tính ổn định công trình theo giả thiết mặt trượt cung tròn 60 Hình 3.9 Sơ đồ tính ổn định công trình theo mặt trượt giả định gãy khúc 61 Hình 3.10 Sơ đồ tính toán ổn định công trình theo mặt trượt hỗn hợp 62 12 Hình 3.11 Sơ đồ tính ổn định công trình theo mặt trượt khả thực 63 Hình 3.12 Cách tìm cung trượt nguy hiểm theo Giáo sư W. Fellenius 66 Hình 3.13 Phương pháp cung trượt tròn của Bishop 67 Hình 3.14 Góc dốc của mái dốc theo GS Maslov 69 Hình 3.15 Sơ đồ mặt trượt khả dĩ 70 Hình 3.16 Mặt phá hoại của khối đất đắp 71 Hình 3.17 Sơ đồ tính toán cọc xi măng đất 75 Hình 4.1 Bản đồ huyện Tân Thạnh 77 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình ảnh hiện trạng hư hỏng của đường nhựa trên địa bàn huyện Hình ảnh hiện trạng hư hỏng của đường đan bê tong trên địa bàn huyện 78 78 Hình 4.4 Hình ảnh hiện trạng hư hỏng của đường đường cấp phối đá dăm 79 Hình 4.5 Bản đồ đường tỉnh 837B 79 Hình 4.6 Hiện trạng đường tỉnh 837B 80 Hình 4.7 Mặt cắt hiện trạng đường tỉnh 837B 80 Hình 4.8 Mặt cắt địa chất công trình, khu vực: xã Bắc Hòa, huyện Tân Thạnh, tỉnh Long An 88 Hình 4.9 Sơ đồ xác định tải trọng an toàn 89 Hình 4.10 Sơ đồ phân bố tải trọng hình thang cân 90 Hình 4.11 Sơ đồ tính toán khối đất đắp 92 Hình 4.12 Kết quả biến dạng chảy dẻo của đường ĐT.837B 94 Hình 4.13 Sơ đồ phá hoại của nền đất yếu có h - Xem thêm -