- Trang Chủ
- Môi trường
- Tương quan sức chống cắt không thoát nước từ thí nghiệm cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén ngang (PMT) ở khu vực Thủ Thiêm, quận 2, thành phố Hồ Chí Minh
Xem mẫu
- TƯƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT KHÔNG THOÁT NƯỚC
TỪ THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (VST) VÀ THÍ NGHIỆM NÉN
NGANG (PMT) Ở KHU VỰC THỦ THIÊM, QUẬN 2,
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LÊ BÁ VINH*, BÙI HOÀNG DƢƠNG
Corelationship between undrained shear strength from Vane and
pressiometer test in the Thu Thiem, Ho Chi minh City
Abtract: Shear strength parameters play an important role in the design of
soft ground improvement and calculation of stability of foundations. The
undrained shear strength can be determined by various methods, so the
results will vary. This paper establish the correlation between the
undrained shear strength (Su) of soft clay by the vane shear test (VST) and
by pre-boring pressuremeter test (PMT).
Keywords: Undrained shear strength (Su), Vane shear test (VST), pre-
boring pressuremeter test (PMT)
1. GIỚI THIỆU * 2.1. Giới thiệu về thí nghiệm cắt cánh
Thí nghiệm nén ngang đƣợc phát minh bởi Mục đích của thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng
Kogler từ những năm 1933 nhƣng sau đó nhằm xác định sức chống cắt của đất trong điều
không đƣợc ông tiếp tục nghiên cứu phát kiện không thoát nƣớc tại hiện trƣờng và độ nhạy
triển. Đến năm 1955, Menard tiến hành thí của đất ở các độ sâu khác nhau. Thí nghiệm đƣợc
nghiệm nén ngang trong hố khoan để đo thành tiến hành bằng thiết bị cắt cánh hiện trƣờng loại
phần biến dạng ở hiện trƣờng và có thể dùng ZSZ-1 số hiệu 925 của Trung Quốc. Thí nghiệm
để tính toán giá trị sức chống cắt của đất. đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn 22 TCN355-06.
Trên cơ sở kết quả nén ngang ở khu vực Thủ Công tác thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng
Thiêm, Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh (TP. đƣợc tiến hành trong các hố khoan và thực hiện
HCM), tiến hành phân tích, xây dựng các tƣơng trong tầng đất yếu.
quan sức chống cắt không thoát nƣớc từ thí 2.2. Tính toán sức chống cắt từ thí nghiệm
cắt cánh
nghiệm nén ngang trong hố khoan (PMT) với
Sức kháng cắt Su tính toán theo công thức
thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng (VST). Các
nhƣ sau:
tƣơng quan tìm đƣợc cho phép nhận định đúng
Su=10*K*(T-f) (kG/cm2)
đắn hơn về sức chống cắt không thoát nƣớc của
T - Sức kháng cắt cực đại ở 2 trạng thái tự
nền đất cũng nhƣ là một cơ sở phục vụ tính toán
nhiên hoặc phá hủy của đất (Lực xoắn P cực đại).
thiết kế nền móng hay nghiên cứu.
f - Ma sát cực đại của cần dẫn;
2. XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT TỪ K - Hệ số cánh cắt, tùy thuộc vào đƣờng kính
THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH HIỆN cánh sử dụng;
TRƯỜNG (VST)
*
Bộ môn Địa cơ - Nền móng, khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, R: Chiều dài cánh tay đòn –m;
Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học uốc Gia d: Đƣờng kính hình chữ thập d=5cm;
Thành Phố Hồ Chí Minh
Email: lebavinh@hcmut.edu.vn h: Chiều cao cánh cắt: h=10cm.
24 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
- 3. XÁC ĐỊNH SỨC CHỐNG CẮT TỪ 3.2. Sức chống cắt không thoát nƣớc từ thí
THÍ NGHIỆM NÉN NGANG TRONG HỐ nghiệm nén ngang
KHOAN (PMT) 3.2.1. Phương pháp áp lực giới hạn
3.1. Giới thiệu về thí nghiệm nén ngang Áp lực giới hạn đƣợc thể hiện dƣới dạng biểu
Có nhiều phƣơng pháp thí nghiệm nén ngang thức sau:
(Hình 1) nhƣ: pre-boring pressuremeter (PBP: G
p L OH Su1 ln
loại có khoan tạo lỗ trƣớc); the self-boring Su
pressuremeter (SBP: loại ấn trực tiếp không Trong đó:
khoan tạo lỗ) và push-in pressuremeter (PIP). pL- Áp lực giới hạn.
OH- Tổng ứng suất tĩnh theo phƣơng ngang
Su-Sức chống cắt không thoát nƣớc của đất dính.
G- Module cắt
Hay sức chống cắt đƣợc xác định bằng công thức:
p OH p *L
Su L hay Su
G Np
1 ln
Su
G
Với: p *L p L OH và Np 1 ln
Su
Năm 1975, Menard đã đề xuất lấy Np=5,5.
3.2.2. Phương pháp Gibson-Anderson
Phƣơng pháp Gibson-Anderson (Hình 3) dựa
Hình 1. Các phương pháp thí nghiệm nén ngang vào phƣơng trình đƣờng công áp lực nén và sau
(Suched Likitlersuang, 2013) khi đạt áp lực dẻo py.
G V
Ở Việt Nam, loại thiết bị thƣờng đƣợc sử rr p y Su. ln *
Su V
dụng là loại preboring Pressuremeter Test (Hình Trong đó:
2)) của hãng APAGEO (Pháp). Hiện nay thí rr - áp lực nén
nghiệm thƣờng đƣợc thực hiện theo tiêu chuẩn py - áp lực dẻo
ASTM D4719-00. Su - sức chống cắt không thoát nƣớc
G - Module cắt
V - số gia thay đổi thể tích
V - thể tích thực của buồng
Hình 2. Thí nghiệm nén trong hố khoan
(nguồn:https://alchetron.com/
Pressuremeter-test) Hình 3. Phương pháp Gibson-Anderson
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 25
- Biểu đồ quan hệ giữa rr và ln V/V cho
những điểm dữ liệu PMT đã vƣợt qua áp lực
dẻo py có dạng đƣờng thẳng và độ dốc của
đƣờng cong này chính là Su
3.2.3. Phương pháp Palmer
Phƣơng pháp này dựa trên biểu đồ quan hệ
áp lực xuyên tâm và biến dạng từ đƣờng cong
thí nghiệm nén ngang (Palmer, 1972). Theo biểu
đồ đƣờng cong quan hệ biến dạng và áp lực cắt,
đỉnh của đƣờng cong này là Su. Phƣơng pháp
này không đƣợc đề cập đến đối với Preboring
Pressuremeter vì cho rằng giá trị Su quá lớn.
Quan hệ giữa pL và Su là chính xác hơn quan
hệ giữa py và Su. Các phƣơng pháp đƣợc thảo
luận ở trên, cho thấy rằng phƣơng trình
p * L cho giá trị phù hợp nhất.
Su
Np
4. TƢƠNG QUAN SỨC CHỐNG CẮT
GIỮA THÍ NGHIỆM CẮT CÁNH (VST) VÀ Hình 4. Biểu đồ phân bố độ ẩm theo độ sâu
THÍ NGHIỆM NÉN NGANG (PMT) CHO
LỚP SÉT MỀM BÃO HÕA NƢỚC Ở KHU Có thể nhận thấy rằng đất nền của khu vực ở
VỰC THỦ THIÊM, QUẬN 2, THÀNH PHỐ trạng thái cố kết thƣờng và quá cố kết nhẹ, tức là
HỒ CHÍ MINH hệ sô quá cố kết OCR có giá trị từ 1,0 đến 1,36.
4.1. Đặc điểm lớp sét mềm bão hòa nƣớc Càng xuống sâu, ứng suất hữu hiệu do trọng
Khu vực bán đảo Thủ Thiêm là vùng đồng lƣợng bản thân càng lớn nên độ chặt của đất có
bằng thấp, cấu tạo bởi các trầm tích hiện đại (Q khuynh hƣớng gia tăng theo độ sâu (Hình 5, 6, 7).
IV3), thành phần gồm sét, bột cát và thực vật
đang phân hủy, nguồn gốc hỗn hợp đầm lầy
sông. Đây là vùng đồng bằng ngập triều ven
sông Sài Gòn. Địa hình khu vực này tƣơng đối
thấp với cao độ trung bình từ +0.5m ÷ +1.5m
thƣờng xuyên bị ngập nƣớc và bị chia cắt bởi hệ
thống sông lạch, thực vật đầm lầy phát triển
mạnh. Tại đây có nhiều sông rạch nhỏ nông xen
lẫn các vùng đầm lầy.
Đất sét mềm bão hòa nƣớc của khu vực có độ
ẩm rất cao (Wtn =86.60%) và hầu nhƣ ở trạng
thái rất mềm nên ngoài nƣớc liên kết, trong lỗ
rỗng còn có một hàm lƣợng nƣớc tự do. Do đó,
khi tính toán các bài toán địa kĩ thuật trong điều
kiện nền đất bão hòa nƣớc trọng lƣợng bản thân
lớp đất đƣợc xác định thông qua giá trị ứng suất Hình 5. Biểu đồ áp lực tiền cố kết và
hữu hiệu (Hình 4). áp lực bản thân theo độ sâu
26 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
- từ áp lực giới hạn (pL) và module chống cắt
(G/Su) hay đƣợc xác định bằng hằng số nén
ngang (Np) theo Menard (1970).
Hình 6. Biểu đồ hệ số quá cố kết OCR theo độ sâu
Su
vo,
Hình 8. Biểu đồ phân bố sức kháng cắt
Su(PMT) từ nhiều phương pháp theo độ sâu
Từ biểu đồ hình 8 cho thấy kết quả sức chống
cắt không thoát nƣớc tính công thức
Hình 7. Biểu đồ quan hệ của tỷ số
Su
theo độ sâu p L p0
Su cho kết quả phù hợp với kết quả thí
,
G
vo
1 ln
Từ độ sâu 8m trở xuống, tỷ số độ bền không Su
Su nghiệm cắt cánh hiện trƣờng hơn so với các
thoát nƣớc ( , ) của thí nghiệm cắt cánh gần
vo phƣơng pháp kia.
nhƣ không đổi, phù hợp với biểu đồ OCR hình Các phƣơng trình thực nghiệm về tƣơng quan
từ 0m đến 8m: đất cố kết nhẹ; 8m trở xuống: đất giữa sức kháng cắt không thoát nƣớc và áp lực
cố kết thƣờng. giới hạn (pL) hoặc áp lực giới hạn ròng (p*L).
4.2. Thiết lập tương quan sức chống cắt giữa Một phƣơng trình thực nghiệm để dự đoán sức
thí nghiệm cắt cánh hiện trường (VST) và thí kháng cắt không thoát nƣớc đƣợc Bergado
nghiệm nén ngang trong hố khoan (PMT) cho (1986) đề xuất:
pL
lớp sét mềm bão hòa nước ở khu vực Thủ Su FV
5,9
Thiêm, Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh
Trong đó SuFV là sức chống cắt không thoát
Sức chống cắt không thoát nƣớc Su nhƣ từ
nƣớc từ thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng.
phƣơng pháp đồ thị cắt của Palmer (1972), phân
Tƣơng quan giữa áp lực giới hạn và thí
tích dẻo hoàn toàn nhƣ phƣơng pháp Gibson &
nghiệm cắt cánh hiện trƣờng đƣợc thể hiện hình
Anderson (Gibson and Anderson, 1961). Sức
9 và hình 10:
chống cắt không thoát nƣớc còn đƣợc xác định
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 27
- Bảng 1. Tƣơng quan giữa Su(VST)
pL
Su
5,9 và áp lực giới hạn pL
Độ sâu Phƣơng trình tƣơng quan R2
Su(VST ) 0,4834 p L
0, 7052
0-8m 0,858
0,834
Su (VST ) 0,1953 p L
0 ,8819
8-20m
7
Năm 1975, Menard đề xuất phƣơng trình
p *L
Su với Np=5,5 có thể sử dụng để tạo
Np
mối tƣơng quan giữa sức chống cắt không thoát
Hình 9. Tương quan giữa Su và pL theo đề xuất nƣớc với áp lực ròng giới hạn (p*L).
Bergado (1986) cho lớp sét mềm ở độ sâu 0 đến 8m Năm 1992, Briaud đã đề xuất một tƣơng
quan phi tuyến để xác định sức chống cắt không
thoát nƣớc Su 0,67 p *L
0, 75
Su
pL
Với Su và p*L đều tính bằng KN/m2
5,9
Ngoài ra, Amar (1972) đã đề xuất phƣơng
pháp tính sức chống cắt không thoát nƣớc từ áp
lực giới hạn nhƣ sau:
p *L p p0
Su 25 L 25
10 10
Những tƣơng quan này đƣợc vẽ để so sánh số
liệu Su từ các phƣơng pháp khác nhau và đƣợc
thể hiện ở hình 12 và hình 13:
p *L p *L
Su 25 Su
10 5,5
Hình 10. Tương quan giữa Su và pL theo
đề xuất Bergado (1986) cho lớp sét mềm
độ sâu từ 8 đến 20m.
Hình 10 và hình 11 cho thấy dữ liệu về sức
kháng cắt không thoát nƣớc từ áp lực giới hạn
của lớp sét mềm từ thí nghiệm nén ngang theo
phƣơng trình trên so với sức kháng cắt từ thí
nghiệm cắt cánh hiện trƣờng. Từ biểu đồ cho
thấy sức kháng cắt không thoát nƣớc từ thí
nghiệm nén ngang tính từ pL cho giá trị cao hơn
so với các kết quả từ thí nghiệm cắt cánh hiện Hình 11. Tương quan của sức chống cắt Su
trƣờng. Phƣơng trình đề xuất cho đất sét mềm ở và áp lực giới hạn ròng p*L cho đất sét mềm ở
khu vực Thủ Thiêm đƣợc thể hiện ở bảng 1: độ sậu 0 đến 8m.
28 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020
- + Đối với lớp đất sét quá cố kết trong độ
p *L
p*
Su L sâu từ 0-8m:
Su 25 5,5
Su (VST ) 0,4834 p L
10 0 , 7052
+ Đối với lớp sét cố kết thƣờng trong độ sâu
từ 8-20m:
Su (VST ) 0,1953 p L
0 ,8819
- Tương quan giữa Su và p*L
+ Đối với lớp đất sét quá cố kết trong độ
sâu từ 0-8m:
Su(VST ) 3,4738 p *L
0 , 39
+ Đối với lớp sét cố kết thƣờng trong độ sâu
từ 8-20m:
Su 4,9607 p *L
0, 2985
Hình 12. Tương quan của sức chống cắt Su
và áp lực giới hạn ròng p*L cho đất sét mềm ở Theo kết quả trong nghiên cứu này, tƣơng quan
độ sậu 8 đến 20m. giữa áp lực giới hạn ròng (p*L) từ thí nghiệm nén
ngang và thí nghiệm cắt cánh hiện trƣờng cho giá
Các phƣơng pháp của Menard (1975), Briaud trị hợp lý. Các phƣơng trình tƣơng quan nhƣ trên
(1992) hay Amar (1972) cho phép ta dự đoán có thể đƣợc sử dụng để dự đoán sức chống cắt cho
đƣợc giá trị sức chống cắt không thoát nƣớc. lớp sét mềm bão hòa nƣớc ở khu vực Thủ Thiêm,
Phƣơng trình của Briaud (1992) cho giá trị Su Quận 2, thành phố Hồ Chí Minh.
gần với giá trị cắt cánh hiên trƣờng hơn so với
Menard và Amar. Một đƣờng phù hợp hơn(màu TÀI LIỆU THAM KHẢO
đỏ) khi ta phân tích hồi quy đƣợc trình bày ở
hình 11 và hình 12 cho lớp đất sét mềm ở khu 1. 22TCN 355-05, Quy trình thí nghiệm cắt
vực Thủ Thiêm, Quận 2. Các tƣơng quan đƣợc cánh hiện trƣờng, Bộ Giao Thông Vận Tải, 2005.
thể hiện trong bảng 2: 2. ASTM D4719-00, Quy trình thí nghiệm
Bảng 2. Tƣơng quan giữa Su(VST) nén ngang trong đất , 2000.
và áp lực giới hạn ròng p*L 3. Suched Likitlersuang, J.L (2013),
“Geotechnical parameters from pressuremeter
Độ sâu Phƣơng trình tƣơng quan R2 tests for MRT Blue Line extention in Bangkok”,
Su(VST ) 3,4738 p *L
0, 39
0-8m 0,8991 vol. 5, No. 2 (2013) 99-118.
Su(VST ) 4,9607 p *L
0, 2985
8-20m 0,9275 4. Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam
(2018). Báo cáo khảo sát địa chất công trình
5. KẾT LUẬN “Đầu tƣ xây dựng hạ tầng kỹ thuật khu dân cƣ
Tƣơng quan sức chống cắt giữa thí nghiệm phía Bắc (bao gồm khu chức năng số 3 và số 4)
cắt cánh (VST) và thí nghiệm nén ngang trong và hoàn thiện đƣờng trục Bắc – Nam (đoạn từ
hố khoan (PMT) cho lớp sét mềm bão hòa nƣớc chân cầu Thủ Thiêm 1 đến đƣờng Mai Chí Thọ)
ở khu vực Thủ Thiêm, Quận 2 cụ thể nhƣ sau: trong khu đô thị mới Thủ Thiêm theo hình thức
- Tương quan giữa Su và pL hợp đồng BT”.
Người phản biện: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC MẠNH
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 29
nguon tai.lieu . vn
