info@luanan.net.vn
Luận án DOC

Luận án Một phương pháp tính toán trạng thái ứng suất biến dạng của nền đất yếu gia cố bằng cọc đất xi măng trong xây dựng công trình giao thông

Năm2015
Lĩnh vựcCông nghệ kỹ thuật
Ngôn ngữTiếng Việt, Tiếng Anh

Mô tả tài liệu

Tên luận án:

Nghiên cứu về ứng suất, ứng suất giới hạn và chuyển vị của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng

Ngành:

Không có thông tin ngành học được cung cấp cụ thể trong văn bản.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu về ứng suất, ứng suất giới hạn và chuyển vị của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng, nhằm khắc phục những khó khăn hiện hữu tại Việt Nam như thiếu tiêu chuẩn trong nước và sự phân tán về cường độ cọc thi công. Mục tiêu chính là xây dựng mô hình bài toán xác định trạng thái ứng suất, ứng suất giới hạn và chuyển vị của nền đất gia cố, từ đó đánh giá sự thay đổi trạng thái ứng suất – biến dạng, hỗ trợ kỹ sư trong thiết kế xử lý đất yếu nền đường đảm bảo độ bền trượt và độ lún cho phép. Đối tượng nghiên cứu là nền đất yếu gia cố bằng cọc đất xi măng chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng từ các công trình giao thông, với phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạng thái ứng suất, ứng suất giới hạn và biến dạng (chuyển vị bề mặt) của nền hỗn hợp dưới nền đường đắp.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp thực tiễn gia cố và lý thuyết cơ học đất để xây dựng mô hình bài toán lý thuyết, sử dụng phương pháp Sai phân Hữu hạn (SPHH) và Phương pháp Phần tử Hữu hạn (PTHH), được lập trình bằng ngôn ngữ Matlab. Các kết quả tính toán được kiểm chứng độ tin cậy thông qua bài toán lý thuyết và thí nghiệm hiện trường.

Chương 1 tổng quan về đặc điểm đất yếu ở Việt Nam và các biện pháp xử lý, đi sâu vào phương pháp gia cố bằng cọc đất xi măng, phân tích công nghệ trộn sâu, tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới và tại Việt Nam. Luận án nhận định việc gia cố bằng cọc đất xi măng là giải pháp kinh tế kỹ thuật hiệu quả cho các loại đất yếu như bùn sét, sét yếu có tầng sâu, khả năng thấm kém. Tuy nhiên, quá trình hình thành cọc đất xi măng phức tạp dẫn đến tính chất cơ lý và cường độ cọc phân tán, đòi hỏi phải thực nghiệm hoặc áp dụng công thức kinh nghiệm. Hướng nghiên cứu của luận án tập trung vào trạng thái ứng suất (Chương 2), ứng suất giới hạn (Chương 3) và chuyển vị (Chương 4).

Chương 2 trình bày nghiên cứu trạng thái ứng suất của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng, dựa trên cơ sở lý thuyết cân bằng tĩnh học và nguyên lý biến phân, xem cọc chỉ chịu nén như nền đất. Tác giả vận dụng phân tích ổn định trượt cắt theo cực tiểu của ứng suất tiếp lớn nhất (min τmax) để xác định trạng thái ứng suất. Bài toán được xây dựng cho cọc đơn và nhóm cọc trong nửa mặt phẳng vô hạn, giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn và lập trình Matlab (chương trình HU1 và HU2). Kết quả khảo sát cho thấy nền đất gia cố hình thành hai vùng bền theo chiều sâu: vùng dọc theo chiều dài cọc (z ≤ Lc) có độ bền cắt tăng tuyến tính, hình thành cột tăng bền rộng 2Dc; vùng dưới mũi cọc (z > Lc) độ bền do đất dưới mũi đảm nhận và ổn định dần. Luận án khuyến nghị chiều dài cọc tối thiểu 3m cho nền đường ô tô và 6m cho nền đường sân bay để đi qua vùng đất kém bền. Đối với nhóm cọc, việc bố trí khoảng cách hợp lý (Sc=2Dc) giúp cải thiện độ bền trượt của đất yếu giữa các cọc.

Chương 3 tiếp tục nghiên cứu cường độ giới hạn của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng. Luận án phân tích các hạn chế của việc xem đất phá hoại đàn dẻo hoặc chỉ dùng lý thuyết cân bằng giới hạn. Tác giả đề xuất phương pháp phân tích giới hạn kết hợp với bài toán ứng suất (Chương 2) để xác định trạng thái ứng suất giới hạn của hệ nền - cọc mà không làm biến đổi thể tích. Bài toán được xây dựng để tìm cường độ lực ngoài lớn nhất (max p) làm hệ chảy dẻo, thỏa mãn các điều kiện ràng buộc như cân bằng ứng suất, điều kiện bền Mohr-Coulomb, và khả năng chảy dẻo của mọi điểm trong hệ. Phương pháp sai phân hữu hạn và chương trình Matlab (HU3) được sử dụng để giải bài toán này.

Mục lục chi tiết:

  • Phần mở đầu
  • Chương 1: Tổng quan về gia cố nền đất yếu bằng cọc đất xi măng
  • Chương 2: Nghiên cứu trạng thái ứng suất của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng
    • 2.1. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu ứng suất của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng
    • 2.2. Xây dựng mô hình bài toán xác định trạng thái ứng suất của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng theo cực tiểu của ứng suất tiếp lớn nhất
    • 2.3. Giải bài toán bằng phương pháp sai phân hữu hạn
    • 2.4. Khảo sát kiểm nghiệm bài toán
    • 2.5. Gia cố nền đất yếu bằng cọc đơn đất xi măng
    • 2.6. Gia cố nền đất yếu bằng nhóm cọc đất xi măng
    • 2.7. Kết luận chương
  • Chương 3: Nghiên cứu cường độ giới hạn của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng
    • 3.1. Xây dựng và giải bài toán xác định cường độ giới hạn của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng theo cực tiểu của ứng suất tiếp lớn nhất
      • 3.1.1. Cơ sở xây dựng bài toán
      • 3.1.2. Xây dựng và giải bài toán xác định cường độ giới hạn của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng
    • 3.2. Kiểm chứng k...
  • Chương 4: Nghiên cứu chuyển vị của nền đất gia cố bằng cọc đất xi măng
  • Kết luận và kiến nghị
  • Danh mục các công trình khoa học đã công bố: Liệt kê 6 bài báo được đăng trên Tạp chí Cầu đường Việt Nam và Tạp chí GTVT.
  • Tài liệu tham khảo: Liệt kê 54 tài liệu tiếng Việt, 10 tài liệu tiếng Anh, 1 tài liệu tiếng Nga để hoàn thành luận án.
  • Phụ lục: Gồm 14 phụ lục trình bày các chương trình tính toán, các bảng biểu tính chất cơ học của đất và các số liệu kết quả thí nghiệm hiện trường trong khuôn khổ luận án.

Tài liệu liên quan