Đánh giá ảnh hưởng ma sát âm do thay đổi tải trọng tác dụng đến vị trí mặt phẳng trung hòa của cọc trong đất yếu

rong bài báo này, tác giả đánh giá sự phân bố vị trí mặt phẳng trung hòa khi xét ảnh hưởng ma sát âm lên cọc trong đất yếu do thay đổi tải trọng tác dụng, cụ thể là thay đổi chiều cao đất đắp tôn nền từ 1,7 m đến 3,0 m.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá ảnh hưởng ma sát âm do thay đổi tải trọng tác dụng đến vị trí mặt phẳng trung hòa của cọc trong đất yếu TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG MA SÁT ÂM DO THAY ĐỔI TẢI TRỌNG TÁC DỤNG ĐẾN VỊ TRÍ MẶT PHẲNG TRUNG HÒA CỦA CỌC TRONG ĐẤT YẾU EVALUATION THE NEGATIVE SKIN FRICTION EFFECTS DUE TO SURCHARGE LOAD ON THE NEUTRAL PLANE LOCATION OF SINGLE PILE IN SOFT SOIL PGS. TS.Võ Phán, KS. Tô Lê Hương Trường Đại học Bách Khoa – TP.HCM TÓM TẮT Trong bài báo này, tác giả đánh giá sự phân bố vị trí mặt phẳng trung hòa khi xét ảnh hưởng ma sát âm lên cọc trong đất yếu do thay đổi tải trọng tác dụng, cụ thể là thay đổi chiều cao đất đắp tôn nền từ 1,7 m đến 3,0 m. Vị trí mặt phẳng trung hòa được xác định theo ba phương pháp: Phương pháp đơn giản của W.H.Ting, Phương pháp Thống nhất của Fellenius và Phương pháp mô phỏng bằng phần mềm PLAXIS 2D v8.5. Cả ba phương pháp đều cho thấy khi tăng chiều cao đất đắp thì độ sâu mặt phẳng trung hòa càng lớn, nghĩa là có xu hướng phát triển về phía mũi cọc. Tuy vậy, giữa kết quả tính từ Plaxis và các phương pháp còn lại có sự chênh lệch khá lớn về độ sâu mặt phẳng trung hòa ứng với cùng một chiều cao tải đắp. So sánh các kết quả tính của PLAXIS ở các giai đoạn khác nhau, tác giả nhận thấy với cùng một thời gian cố kết, chiều cao đất đắp tăng cũng làm cho vị trí mặt phẳng trung hòa tăng lên nhưng mức độ tăng không đáng kể. ABSTRACT This paper aims to evaluate the negative skin friction effects on the neutral plane location of single pile in soft soil due to surcharge loading, which is changing the height of fill embankment from 1.7 to 3.0 meters. The location of neutral plane is calculated by three different methods: Simple method (W. H. Ting), the Unified method (B. H. Fellenius) and Numerical model analyzing with software PLAXIS 2D v8.5. All methods show the results that when increasing height of the fill embankment, the neautral plane is larger, which means neutral plane location is closer to the pile toe. However, with the same height of fill embankment, there is a large difference from results of PLAXIS and the other. From the comparison of neutral plane location in different phase in PLAXIS, it also shows that with the same time of consolidation, the depth of neutral plane increases slightly with the height of fill embankment. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Đối với các công trình xây dựng trên đất yếu, giải pháp móng cọc luôn được ưu tiên hàng đầu vì tính hiệu quả và kinh tế. Tuy nhiên, đối với những khu vực có các tầng đất chưa kết thúc cố kết, việc đặt móng cọc vào trong địa tầng như vậy sẽ cần xét đến 414 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 hiện tượng ma sát âm. Ma sát âm là hiện tượng đất xung quanh cọc lún nhanh hơn cọc, từ đó sinh ra lực dọc kéo cọc đi xuống, làm ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc. Có nhiều nguyên nhân gây ra ma sát âm, một trong những nguyên nhân đó là chiều cao đắp nền quá lớn. Trong thực tế, trường hợp này có thể gặp ở các công trình được xây trên một khu đất trũng, được cải tạo lại từ vùng đầm lầy, ao hồ. Do đặc trưng trũng của địa hình và tránh ảnh hưởng của mực nước ngầm dâng lên khi triều cường, cần thiết phải tôn nền lên cao, ít nhất là ngang bằng mặt đất tự nhiên hoặc cao hơn (xem Hình 1). Tuy nhiên, chiều cao tôn nền càng lớn thì cũng hình thành một tải đắp đủ lớn để làm đất nền bên dưới tiếp tục cố kết, và như vậy, sinh ra ma sát âm ảnh hưởng đến cọc và móng cọc của công trình. Mức độ ảnh hưởng này nhiều hay ít phụ thuộc vào phạm vi ảnh hưởng của ma sát âm, thường được đánh giá thông qua vị trí mặt phẳng trung hòa. Do đó, trong bài báo này, tác giả sẽ tiến hành khảo sát vị trí mặt phẳng trung hòa khi cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm do thay đổi tải tác dụng, mà cụ thể là thay đổi chiều cao đắp tôn nền. Hình 1. Ma sát âm do chiều cao đắp tôn nền lớn. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp lý thuyết: Tìm hiểu một số cách tính toán theo phương pháp giải tích để xác định vị trí mặt phẳng trung hòa trong cọc khi xảy ra hiện tượng ma sát âm. - Phương pháp mô phỏng: Ứng dụng phần mềm PLAXIS 2D v.8.5 để mô phỏng ảnh hưởng hiện tượng ma sát âm do sự thay đổi tải trọng tác dụng đối với cọc trong đất yếu. Thông qua kết quả mô phỏng, xác định độ sâu mặt phẳng trung hòa trong cọc. 3. KHÁI QUÁT VỀ MA SÁT ÂM VÀ MẶT PHẲNG TRUNG HÒA 3.1 . Khái quát về ma sát âm Khi cọc được đóng trong nền đất tốt đã cố kết xong, tải trọng hướng xuống VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 415 TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2016 truyền vào móng cọc sẽ hình thành trong đất những lực để cân bằng lại với tải trọng này. Các lực này chủ yếu là lực ma sát bên thân cọc, thường theo chiều hướng lên (trong trường hợp cọc treo) và có thêm sức kháng mũi cọc (nếu trường hợp cọc chống trong nền đất cứng). Ma sát bên thân cọc trong trường hợp này gọi là ma sát dương. Trường hợp cọc được xây dựng trong khu vực đất yếu chưa cố kết xong, do nhiều nguyên nhân khác nhau (nâng hạ mực nước ngầm, lớp đất đắp san nền quá dày,...), các lớp đất yếu dần dần cố kết lại, dẫn đến chuyển động lún xuống của đất và hình thành lực ma sát bên thân cọc theo chiều hướng đi xuống, cùng chiều tải trọng tác dụng lên cọc. Lực ma sát như vậy gọi là lực ma sát âm. Ma sát âm là hiện tượng lớp đất yếu xung quanh thân cọc lún nhanh hơn tốc độ lún của cọc. Vì thế, ma sát âm xảy ra không những không tạo lự ...