Tài liệu Nghiên cứu giải pháp tường đất có bản mặt bê tông lắp ghép sử dụng lưới địa kỹ thuật gia cường, ứng dụng công trình kè si ma cai lào cai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN THỊ THO NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TƯỜNG ĐẤT CÓ BẢN MẶT BÊ TÔNG LẮP GHÉP SỬ DỤNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT GIA CƯỜNG, ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH KÈ SI MA CAI – LÀO CAI. Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 605.802.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: TS. HOÀNG VIỆT HÙNG Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn “Nghiên cứu giải pháp tường đất có bản mặt bê tông lắp ghép sử dụng lưới địa kỹ thuật gia cường, ứng dụng công trình kè Si Ma Cai - Lào Cai.” học viên đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trường Đại Học Thủy Lợi, đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của TS. Hoàng Việt Hùng. Đến này tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ theo đúng kế hoạch đã đề ra. Mong muốn của học viên là góp phần nhỏ bé vào việc nghiên cứu ứng dụng tường đất có cốt cho các công trình tại Việt Nam nói chung và các công trình thủy lợi nói riêng. Tuy nhiên vì sự hiểu biết của bản thân và thời gian thực hiện luận văn có hạn cùng với sự thiếu thốn về trang thiết bị nên nội dung của luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các thầy, cô để nâng cao sự hiểu biết và có điều kiện phát triển thêm nội dung nghiên cứu của luận văn sau này. Học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến TS. Hoàng Việt Hùng, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình, cung cấp các kiến thức khoa học cho tôi trong suốt thời gian qua. Qua đây tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô giáo trong bộ môn Địa Kỹ Thuật, Khoa công trình, Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy Lợi đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn Thạc sĩ này. Hà nội, ngày…….tháng…….. năm 2015 Học viên Trần Thị Tho LỜI CAM ĐOAN Tôi là Trần Thị Tho, học viên cao học lớp 20C21 - Trường Đại học Thủy lợi. Tôi là tác giả của bài luận văn này, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Trần Thị Tho MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 1.Tính cấp thiết của đề tài. .....................................................................................1 2.Mục đích của đề tài. ............................................................................................1 3.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. ........................................................2 4.Kết quả đạt được. ................................................................................................2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐẤT CÓ CỐT ....................................3 1.1. Lịch sử hình thành...........................................................................................3 1.2. Các loại cốt trong đất và ứng dụng. ................................................................4 1.2.1. Khái quát về đất có cốt.............................................................................4 1.2.2. Vải địa kĩ thuật- Geotextibers: .................................................................4 1.2.3. Lưới địa kỹ thuật - Geogrids ....................................................................6 1.2.4. Màng địa kỹ thuật - Geomembranes ........................................................6 1.2.5. Ứng dụng đất có cốt khi xây dựng công trình đất....................................7 1.3. Công trình đất có cốt lưới (rào) địa kỹ thuật - Geogrids.................................9 1.3.1. Cấu tạo......................................................................................................9 1.3.2. Đặc điểm ................................................................................................12 1.3.3. Cơ chế hoạt động của đất đắp có cốt lưới địa kỹ thuật .........................12 1.3.4. Hiệu quả của việc sử dụng lưới địa kỹ thuật..........................................15 1.4. Ứng dụng lưới Địa kỹ thuật trong xây dựng.................................................15 1.4.1. Ứng dụng của lưới Địa kỹ thuật 1 trục. .................................................15 1.4.2. Ứng dụng của lưới Địa kỹ thuật 2 trục và 3 trục. ..................................18 1.4.3. Ứng dụng lưới Địa kỹ thuật trong điều kiện Việt Nam. ........................19 1.5. Kết luận chương 1 .........................................................................................20 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỐT TRONG ĐẤT. ................21 2.1. Nguyên tắc tính toán cốt trong công trình đất...............................................21 2.1.1. Bài toán về lực neo lớn nhất...................................................................21 2.1.2. Nguyên tắc bố trí cốt địa kĩ thuật..........................................................27 2.2. Cơ chế phá hoại khối đắp có cốt trên nền đất ...............................................30 2.2.1. Các cơ chế tương tác giữa đất và cốt .....................................................30 2.2.2. Cơ chế gia cường đất trong tường chắn và mái dốc ..............................32 2.2.3. Tương tác giữa đất và cốt.......................................................................34 2.2.4. Ảnh hưởng của độ cứng dọc trục của cốt mềm đối với tải trọng ..........35 2.2.5. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất chịu kéo của cốt..........................36 2.3. Các phương pháp tính ổn định khối đắp có cốt ............................................39 2.3.1. Các trạng thái giới hạn về ổn định mái dốc có cốt.................................40 2.3.2. Tính toán sơ bộ chiều cao ổn định của mái dốc khi chưa bố trí cốt ......42 2.3.3. Phương pháp phân mảnh để tính toán mặt trượt tròn trong mái dốc đắp có cốt ................................................................................................................42 2.3.4. Những quy định BS8006:1995 đề xuất..................................................52 2.4. Kết luận chương 2 .........................................................................................63 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CÔNG TRÌNH KÈ SIMACAI - LÀO CAI ...........................................................................................................................64 3.1. Giới thiệu về công trình. ...............................................................................64 3.1.1. Tên dự án................................................................................................66 3.1.2. Mục tiêu của dự án kè Simacai ..............................................................66 3.1.3. Giải pháp kết cấu....................................................................................66 3.2. Phân tích điều kiện ứng dụng – mô phỏng bài toán bằng phần mềm MSEW3.0 .............................................................................................................69 3.2.1. Khả năng mô hình hóa của phần mềm MSEW 3.0................................69 3.2.2. Một số bài toán ứng dụng của chương trình ..........................................75 3.2.3. Các bước thiết lập bài toán.....................................................................76 3.3. Tính toán thiết kế...........................................................................................77 3.3.1. Phương án 1: Tường chắn bằng bê tông cốt thép ..................................77 3.3.2. Phương án 2: Tường chắn có cốt gia cố bằng lưới địa kỹ thuật ............80 3.3.3. Kết quả tính toán cốt cho phương án 2 sử dụng MSEW3.0 : ...............81 3.3.4. Kiểm tra ổn định tường chắn bằng phần mềm RESSA .........................85 3.3.5. Kết luận phương án chọn : .....................................................................89 3.4. Những ưu điểm của phương án 2 so với phương án 1..................................90 3.4.1. Giảm được vật liệu dắt tiền và hiện trường bố trí mặt bằng thi công ....90 3.4.2. Tăng tính ổn định của công trình ...........................................................90 3.4.3. Công nghệ thi công đơn giản .................................................................90 3.4.4. Thời gian và kinh phí thi công giảm ......................................................91 3.5. Kết luận chương 3 .........................................................................................91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................93 1. Những kết quả đạt được ...............................................................................93 2. Tồn tại ..........................................................................................................94 3. Kiến nghị ......................................................................................................94 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................95 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Lưới địa kỹ thuật được để ngoài công trường. ............................10 Hình 1.2: Các loại lưới địa kỹ thuật. ............................................................10 Hình 1.3: Cơ chế “ interlock”.......................................................................13 Hình 1.4: Mô hình hoá cơ chế “ interlock”..................................................13 Hình 1.5: Dàn trải tải trọng khi không dùng lưới. .......................................14 Hình 1.6: Dàn trải tải trọng khi gia cường bằng lưới...................................14 Hình 1.7: Mái dốc sau khi hoàn thiện. .........................................................16 Hình 1.8: Tường chắn có bề mặt là gạch block. ..........................................17 Hình 1.9: Tường chắn có bề mặt là tấm bê tông panel đúc sẵn cao 7.5m Dự án giao lộ Avenue- New Delhi- Ấn Độ........................................................17 Hình 1.10: Trải lưới trên đầm lầy của Anh..................................................18 Hình 1.11: Xe cơ giới vào dễ dàng khi có lưới............................................18 Hình 1.12: Công trình ứng dụng lưới địa kỹ thuật ở Bình Dương. .............19 Hình 1.13: Thi công tường chắn ở khu công nghiệp Tân Cảng Sóng Thần 20 Hình 2.1 : Sơ đồ xác định vị trí mặt trượt khả dĩ .........................................22 Hình 2.2 : Sơ đồ lực tác dụng lên khối trượt ABC theo mô hình tính toán hệ thống neo ......................................................................................................23 Hình 2.3: Sơ đồ xác định lực kéo neo Tkéo ...................................................26 Hình 2.4: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt .............................29 Hình 2.5: Tác dụng của cốt đối với đất........................................................31 Hình 2.6: Cơ chế gia cường tường và mái dốc bằng cốt .............................33 Hình 2.7: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định ngoài ......................40 Hình 2.8: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định nội bộ .....................41 Hình 2.9: Các trạng thái giới hạn phá hoại về ổn định hỗn hợp ..................41 Hình 2.10: Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn để tính ổn định mái đốc trong đất có cốt ......................................................................................43 Hình 2.11. Phương pháp phân mảnh với mặt trượt tròn của Bishop ...........48 Hình 2.12. Sơ đồ tính toán khoảng cách thẳng đứng giữa các lớp cốt ........52 Hình 2.13. Sơ đồ tính toán kiểm tra đứt cốt.................................................60 Hình 2.14. Sơ đồ tính toán kiểm tra tụt cốt..................................................62 Hình 3.1: Sơ đồ phân bố các kiểu trượt lở huyện Si Ma Cai, Lào Cai ........65 Hình 3.2 : Phương án 1 ................................................................................67 Hình 3.3: Phương án 2 .................................................................................68 Hình 3.4: Mô hình tường chắn .....................................................................68 Hình 3.5. Giao diện phần mềm MSEW(3.0)................................................70 Hình 3.6 : Lựa chọn các thông số cho bài toán............................................71 Hình 3.7 : Thông số đầu vào cho bài toán ...................................................72 Hình 3.8 : Thông số hình học và tải trọng ..................................................72 Hình 3.9 : Dữ liệu đất - Soil Data ................................................................73 Hình 3.10 : Reinforcement (Geotextile) - Kiểu lưới + số lớp lưới ..............74 Hình 3.11 : Thông tin của loại lưới sử dụng ................................................74 Hình 3.12: Kích thước khối block bê tông (20x20x30cm) ..........................74 Hình 3.13 : Hệ số ổn định ............................................................................75 Hình 3.14. Mô hình mặt tường đơn giản......................................................75 Hình 3.15. Mô hình mặt tường phức tạp......................................................76 Hình 3.16 : Chia lưới phần tử của phương án 1...........................................78 Hình 3.17 : Kết quả ổn định tổng thể trường hợp không có tải trên đỉnh tường.............................................................................................................78 Hình 3.18 : Kết quả tính toán ổn định trường hợp làm việc bình thường, không có nước ngầm ....................................................................................79 Hình 3.19 : Kết quả tính toán ổn định trường hợp làm việc bình thường, có nước ngầm ....................................................................................................79 Hình 3.20: Sơ đồ tính toán ...........................................................................81 Hình 3.21: Kết quả bố trí chiều dài cốt và khoảng cách giữa các lớp cốt ...82 Hình 3.22: Kết quả ổn định nghiêng lật tường.............................................83 Hình 3.23: Kết quả tính toán ổn định trượt..................................................83 Hình 3.24: Kết quả tính toán độ bền cốt ......................................................84 Hình 3.25: Kết quả tính toán độ bền mối nối...............................................84 Hình 3.26: Kết quả tính toán độ bền kéo tụt cốt ..........................................85 Hình 3.27: Giao diện phần mềm RESSA3.0................................................86 Hình 3.28: Kết quả tính ổn định cho tường phương án 2 ............................86 Hình 3.29: Kết quả tính ổn định cho tường phương án 2 ............................87 Hình 3.30: Vị trí 10 cung trượt điển hình cho tường phương án 2..............87 Hình 3.31: Bảng tổng hợp hệ số an toàn ổn định tổng thể...........................88 Hình 3.32: Phân bố phản lực của đất nền với khối trượt .............................88 Hình 3.33: Kết quả tính ổn định tường phương án 2 ...................................89 DANH MỤC BẲNG BIỂU Bảng 1.1. Những tính chất của rào địa kỹ thuật hai trục Tensar……….. ...11 Bảng 2.1. Trị số góc θ để xác định mặt trượt khả dĩ trong các trường hợp góc mái dốc khác nhau .................................................................................25 Bảng 2.2. Xác định trị số KK với các trường hợp góc dốc...........................27 Bảng 2.3. Các hệ số riêng phần dùng trong thiết kế mái dốc ......................58 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ti Lực neo (hoặc lực kéo) của mỗi lớp cốt T Tổng lực neo R Phản lực của vùng neo C Lực dính G Trọng lượng Tkéo Lực kéo neo Ta Cường độ chịu kéo tính toán của cốt σkéo Cường độ kéo (lớn nhất) tại độ sâu đặt cốt z hay là cường độ áp lực đất tại độ sâu z Kđứt Hệ số an toàn về đứt cốt Ktụt Hệ số an toàn kéo tụt neo h Khoảng cách giữa các lớp cốt z Chiều cao cột đất tính từ mặt đất đến nơi đặt cốt đang xét γ Trọng lượng riêng của đất đắp τneo Cường độ chống kéo tụt neo q Tải trong phân bố trên mặt đất ϕ p, Góc kháng cắt cực đại trong điều kiện ứng suất hữu hiệu. TD Độ bền kéo ( cường độ chịu kéo) thiết kế; Tu Độ bền kéo cực hạn của cốt ( độ bền cơ bản của cốt); fm hệ số vật liệu riêng phần cho cốt TCR Độ bền ( cường độ) kéo đứt từ biến ngoại suy ở cuối tuổi thọ thiết kế; TCS Lực kéo trong ngoại suy dựa trên biến dạng từ biến ở cuối tuổi thọ thiết kế. Tj Lực kéo lớn nhất trong cốt ở mức j trong mái dốc; 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài. Công nghệ sử dụng tường chắn đất có cốt đã được sử dụng phổ biến cho các công trình xây dựng trên thế giới từ những năm 1970. Ở nước ta, công nghệ này còn khá mới mẻ và chỉ mới được sử dụng cho một số công trình vài năm trở lại đây. Ở Việt Nam có hai phương pháp tạo cốt cho tường chắn là phương pháp dùng cốt thép và phương pháp dùng lưới địa kỹ thuật kết hợp vải địa kỹ thuật. Kết cấu tường chắn đất có cốt với nhiều ưu điểm như có thể đạt được chiều cao lớn, đáp ứng tốt khi nền lún không đều hoặc nền yếu, giá thành giảm từ 30% đến 50% so với các giải pháp tường chắn bê tông trọng lực hoặc tường chắn bê tông cốt thép. Hiện nay xu hướng sử dụng kết cấu này trong việc chắn giữ các khối đắp trong xây dựng đang ngày càng nhiều. Mặt khác, trước yêu cầu về sự phát triển mạnh mẽ của các đô thị, mật độ dân cư ngày càng tăng, đòi hỏi hệ thống cở sở hạ tầng đô thị ngày càng phát triển và được nâng cấp. Tuy nhiên, quỹ đất dành cho xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng hạn hẹp. Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ thi công tường chắn đất có cốt trong thi công tường chắn nhằm sử dụng tối ưu quỹ đất, không gian trong đô thị là một vấn đề rất thiết thực và cấp thiết. Hiện nay, đa số các quy trình tính toán, các bảng tính thiết kế đều theo tiêu chuẩn nước ngoài. Kết quả nghiên cứu nhằm phân tích về công nghệ tường đất có cốt sử dụng bản mặt bê tông lắp ghép trong xử lý ổn định công trình đất. Việc thay đổi công nghệ xây dựng để đảm bảo tính kỹ thuật hướng tới giảm giá thành và thân thiện môi trường là vấn đề cấp bách, có tính thực tiễn. 2. Mục đích của đề tài. 2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất có cốt để thiết kế công trình chắn giữ đất thay thế tường chắn truyền thống. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. - Thống kê tài liệu: Thu thập và tổng hợp các tài liệu đã có về vật liệu đất có cốt, các ứng dụng tại Việt Nam và trên thế giới - Tính ứng dụng cho công trình thực tế. - Tổng hợp đánh giá kết quả nghiên cứu và các ứng dụng. 4. Kết quả đạt được. - Nghiên cứu tổng quan về vật liệu đất có cốt; các loại cốt và ứng dụng - Cơ sở lý thuyết khi tính toán khối đắp có cốt và không có cốt - Ứng dụng phần mềm MSEW(3.0) để tính toán cho công trình có liên hệ với tiêu chuẩn Anh BS-8006-1995 - Tiêu chuẩn thực hành về vật liệu đất có cốt dung trong xây dựng - Các kết luận, kiến nghị . 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐẤT CÓ CỐT 1.1. Lịch sử hình thành[2],[3]. Từ lâu đời, đất được sử dụng như một loại vật liệu xây dựng. So với các loại vật liệu khác, đất rất rẻ tiền, sẵn có nhưng lại có các đặc trưng cơ học kém, đặc biệt là không chịu được kéo. Để khắc phục nhược điểm này, ngoài những biện pháp gia cố đất bằng các chất liên kết (vô cơ, hữu cơ, hóa chất), từ năm 1963, Henri Vidal, một kỹ sư cầu đường người Pháp đã đề suất ý tưởng dùng đất có cốt để xây dựng các công trình. Ngày 7-3-1966 ông đã báo cáo trước Hội đồng Cơ học đất và Nền móng nước Pháp và sau đó ông đã giành được bản quyền về phát minh này. Cho đến nay khái niệm về đất có cốt và những ứng dụng của nó trong các công trình xây dựng đã trở nên quen thuộc với các kỹ sư cầu đường, kỹ sư xây dựng ở khắp nơi trên thế giới. Đất có cốt là một loại vật liệu tổ hợp, thực chất vẫn là dùng đất thiên nhiên để xây dựng công trình nhưng trong đất có bố trí các lớp cốt bằng vật liệu chịu lực kéo theo các hướng nhất định. Thông qua sức neo bám (do ma sát, dính và neo bám) giữa đất với vật liệu cốt mà loại vật liệu tổ hợp đất có cốt này có được khả năng chịu kéo (giống như vật liệu bê tông cốt thép có khả năng chịu kéo, trong đó bản thân bê tông chịu kéo kém). Nhờ tiến bộ khoa học công nghệ về vật liệu đất có cốt, bức tường chắn truyền thống đã được thay thế bằng những vật liệu ưu việt hơn mà vẫn đảm bảo được tính năng của tường chắn. Đó là loại tường đất có cốt. Loại tường này đã tạo được bề mặt tường mềm mại, uốn lượn theo địa hình, màu sắc bề mặt tường đa dạng tạo cảm giác êm dịu cho môi trường. Chiều cao tường khá lớn( có chỗ tới 30 m) nhưng nền tường hầu như không phải xử lý. Về công 4 dụng loại tường này vẫn phát huy công dụng như bức tường truyền thống nhưng ưu điểm vượt trội cả về kinh tế, kỹ thuật và mỹ thuật. Từ ngày sợi tổng hợp ra đời, các công trình đất có cốt được xây dựng nhiều hơn vì các lý do sau: - Nhẹ nhất trong các loại công trình vì công trình làm bằng đất tại chỗ. - Mềm nhất vì là công trình đất. - Có thể dùng vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật, sợi tổng hợp để làm cốt thay thế cốt thép không gỉ đắt tiền. 1.2. Các loại cốt trong đất và ứng dụng. 1.2.1. Khái quát về đất có cốt[4] Đất có cốt là loại đất xây dựng có bố trí gia cường thêm bằng vải địa kĩ thuật (Geotextiles), màng địa kĩ thuật (Geomembranes), lưới địa kỹ thuật (Geogrids), lưới thép địa kĩ thuật để tăng cường khả năng ổn định của công trình đất . Đất có cốt không phải là vật liệu hoàn toàn mới mẻ, mà từ xa xưa con người đã dùng toocsi (torchi, Pháp), một loại vật liệu kết hợp đất dính nhão với rơm để làm vật liệu xây dựng . Toocsi, vừa có tính dính bám của đất, vừa có tính bền dai của cốt, nên thường được ưa chuộng làm gạch, làm vách ngăn trong nhà. Sự làm việc đồng thời giữa đất và cốt có thể đem lại hiệu quả cao về kinh tế, vì đã phát huy tối đa sức chịu nén, chịu cắt của đất và sức chịu kéo của cốt. 1.2.2. Vải địa kĩ thuật- Geotextibers[4]: Có nhiều cách phân loại, đây là cách phân loại theo công nghệ chế tạo: 1.2.2.1 Loại vải đan (dệt ) - woven geoxtiles 5 Công nghệ chế tạo loại vải này giống như chế tạo vải may mặc thông thường. Vải gồm một hệ thống sợi dọc (warp) và ngang (wefl) vuông góc với nhau. Sợi dệt vải địa kĩ thuật có thể là sợi kép hoặc sợi đơn có tiết diện tròn hoặc dẹt, đường kính lớn từ 100 ÷ 300μm. Vải dệt gồm sợi dọc căng trên khung dệt và sợi ngang được đưa vào giữa các sợi dọc theo cách dàn. Nói chung thường dùng sợi dọc của vải (warp) bền hơn sợi ngang của vải (wefl). Do đó tính chất của vải là dị hướng. Tính dị hướng rõ rệt hơn nếu độ thưa sít của các sợi dọc và độ sít của các sợi ngang khác nhau. ít loại vải địa kĩ thuật đẳng hướng theo phương dọc và phương ngang. Nếu có loại vải đẳng hướng theo phương dọc và phương ngang thì vải đó có tính dị hướng theo các phương chéo góc. 1.2.2.2. Loại thảm (vải) không dệt - non woven geoxtiles Vải địa kĩ thuật không dệt (thảm): Gồm các sợi vải dàn ( theo cách làm cốt áo bông kép). Sợi vải dàn thành lớp dày mỏng dày từ 0.5 mm đến vài mm với sự sắp xếp sợi vải không theo qui tắc mà theo xác suất tự nhiên hoặc có định hướng theo một phương nào đó có chủ đích. Cũng như lớp bông dàn, lớp sợi dàn thành lớp hầu như không có sức chịu kéo nên rất xộc xệch, thường dùng cho các yêu cầu tầng lọc, phân cách, tiêu nước. Còn dùng để gia cố đất nói chung, hay chính là làm cốt cho đất, là các loại vải địa kĩ thuật dệt, đan và lưới. Loại này ít khi gặp ở các loại vải may mặc. Công nghệ chế tạo loại thảm không dệt gồm 3 giai đoạn: chế tạo sợi, dàn sợi thành thảm, cố định sợi sau khi dàn thành thảm. Theo chiều dài sợi, vải địa kĩ thuật còn được chia làm hai loại, vải sợi ngắn và vải sợi (dài) liên tục. 6 1.2.3. Lưới địa kỹ thuật – Geogrids[4] Lưới ô vuông làm bằng kim loại hoặc vật liệu chất dẻo có tính năng chịu kéo, được đặt nằm ngang trong khối vật liệu đắp. Nhờ có lực kháng bị động của đất đối với các thanh cốt ngang và lực ma sát giữa vật liệu đắp với bề mặt của lưới nên chống lại được sự di chuyển ra phía ngoài của đất có cốt. Có thể dùng lưới thép hoặc lưới sợi thép. Lưới cốt bằng thép được liên kết với tấm mặt tường bê tông xi măng đúc sẵn. Trường hợp, nếu cốt có dạng lưới sợi thép thì có thể uốn cong đoạn ngoài của mỗi lớp cốt để làm mặt tường và cho nối chập vào lớp cốt phía trên hoặc cũng có thể liên kết với tấm bê tông xi măng mặt tường đúc sẵn. Lưới vật liệu tổng hợp cường độ cao có thể được tạo thành bằng phương pháp kéo dãn polyeste hoặc polyetylen mật độ cao. Có thể cuộn lật lưới lên trên để làm vỏ mặt tường hoặc liên kết lưới với tấm mặt tường bê tông xi măng hay liên kết với rọ đá của mặt tường. 1.2.4. Màng địa kỹ thuật – Geomembranes[4] Màng địa kĩ thuật là loại tấm mềm cách khí và cách nước (Hệ số thấm vào khoảng 10-11 ÷ 10-13 cm/s). Các sản phẩm vải địa kĩ thuật nêu trên (vải, thảm, lưới) thường do yêu cầu vận chuyển hay yêu cầu thi công mà chế tạo với chiều rộng từ 5 ÷ 5,5m và chiều dài từ 50 ÷ 200m tuỳ loại và cuốn thành cuộn. Trong ứng dụng, loại vải địa kĩ thật không dệt (thảm) thường dùng cho các yêu cầu tầng lọc, phân cách, tiêu nước. Còn dùng để gia cố đất nói chung, hay chính là làm cốt cho đất, là các loại vải địa kĩ thật dệt, đan và lưới. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà dùng vải dệt, vải đan hay lưới. 7 Một số loại vải, màng, lưới địa kỹ thuật Water-proof Complex Mat Three-dimensional Plant-covering Net Soft Drainpipe Polyester Continuous Filament Needle-Pu Genapping Geotextile Geomembrane Complex Geomembrane Geocell 1.2.5. Ứng dụng đất có cốt khi xây dựng công trình đất [3] Đất được ổn định cơ học bằng cốt là các vật liệu bên ngoài đã được thực hiện từ rất lâu ở nước ta và các nước trên thế giới. Chẳng hạn như rơm thêm vào đất sét để nâng cao chất lượng gạch không nung, trát vách đất có cốt rơm. ở các vùng đầm lầy, cửa sông, đường và đê được đắp trên móng là thân cây và cành cây như quai đê lấn biển trên vùng phù sa non Nga Sơn, Hậu Lộc (Thanh Hoá) Cồn Thoi, Bình Minh (Ninh Bình). Rồi theo thời gian công nghệ 8 đất có cốt được phát triển, đất được gia cường không chỉ bằng rơm, xơ cây, và cây cỏ khác, ..., mà còn bằng thép, và đặc biệt phổ biến gần đây là lưới địa kĩ thật chế tạo từ chất dẻo tổng hợp. Những loại cốt nhân tạo này có khả năng chịu kéo cao và tương tác rất hiệu quả với đất, hình thành một vật liệu tổng hợp bền vững. Kỹ sư Henry Vidal (Pháp) đã nghiên cứu cốt là dải kim loại thép không gỉ được đặt trong đất đắp có chất lượng cao là cát và sỏi để tạo ra sức ma sát cần thiết giữa đất đắp và cốt. Phương pháp này đã được áp dụng lần đầu tiên tại Mỹ năm 1972 trong việc gia cố tường chắn đất tại miền nam bang California. Trong trường hợp đất đắp là đất tại chỗ, tác giả khuyên có thể sử dụng cốt lưới để tăng sức chống kéo tốt hơn. Cũng ở dạng cốt lưới năm 1970, kỹ sư Bill Hifker (Mỹ) đã sáng chế loại lưới dây hàn tạo bởi các dây thép hay thanh thép không gỉ để làm cốt. Sau đó với việc chế tạo lưới chất dẻo bền vững như Tensar và Tenax có khả năng chịu giãn cao và chống được ăn mòn cốt đã làm cho việc sử dụng cốt lưới với đất đắp ma sát dính phát triển. 1.2.5.1. Trong xây dựng dân dụng Tường chắn đất có cốt; gia cố mái dốc có cốt ; gia cường nền đất có cốt. 1.2.5.2. Trong giao thông Nền đường có gia cố cốt; sân bay; đường sắt; cầu cảng… 1.2.5.3. Trong thủy lợi Kênh mương, công trình biển, đập hoặc các công trình giữ nước… 9 1.2.5.4. Khả năng ứng dụng công nghệ phần mềm vào tính toán vật liệu đất cốt Khả năng ứng dụng phần mềm để tính toán vật liệu đất có cốt phổ biến như GEOSLOPE, PLAXIS, MSEW. 1.3. Công trình đất có cốt lưới (rào) địa kỹ thuật - Geogrids. 1.3.1. Cấu tạo[11] Lưới địa kỹ thuật được sản xuất đầu tiên năm 1978 tại Anh, bởi công ty Netlon (và hiện giờ là tập đoàn Tensar International). Sau đó đến Stabilenka của Hà Lan. Lưới địa kỹ thuật giống như tờ bìa dày có lỗ, có thể cuộn tròn lại. Kích thước lỗ có thể thay đổi tuỳ theo loại lưới địa kỹ thuật rộng vừa đủ để cài chặt với đất, sỏi xung quanh. Lưới địa kỹ thuật được làm bằng chất polypropylen (PP), polyester (PE) hay bọc bằng polyetylen-teretalat (PET) vói phương pháp ép và dãn dọc. Vật liệu dùng làm lưới địa kỹ thuật có sức chịu kéo đứt rất lớn 40.000 psi (so với sắt là 36.000 psi). Các lưới địa kỹ thuật thường làm bằng chất liệu polyetylen có tỷ trọng cao HDPE (high density polyethylen) giúp cho lưới bền vững dưới các tác động của môi trường, tia cực tím. Do đó, điều kiện bảo quản sản phẩm rất dễ dàng, có thể để ngoài công trường mà không cần phải che chắn.