Luân văn Ứng dụng lưới địa kỹ thuật trong thiết kế tường chắn có cốt cho công trình đường dẫn đầu cầu kênh nước mặn huyện Cần Đước, tỉnh Long An

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT & DẦU KHÍ BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT ------------------O0O------------------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU KÊNH NƯỚC MẶN - HUYỆN CẦN ĐƯỚC, TỈNH LONG AN SVTH : Đặng Quý Tân MSSV : 30504235 GVHD : TS. Nguyễn Đình Tứ KS. Đặng Trung Chính TP. HCM, tháng 1/2010 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN ii LỜI CÁM ƠN Bốn năm rưỡi ngồi trên ghế giảng đường đại học là một thời gian cực kỳ quan trọng đối với mỗi sinh viên. Bởi vì trong thời gian này, mỗi sinh viên phải tự nổ lực phấn đấu học thật tốt, đồng thời cũng phải than gia tốt các phong trong Đoàn Hội…cùng với sự nổ lực của mình, thì sự giúp đỡ về nhiều mặt của ba mẹ, thầy cô, bạn bè…là rất quan trọng đối với bản thân sinh viên trong việc đón nhận những kiến thức chuẩn bị cho hành trang bước vào đời. Và giai đoạn này là lúc sinh viên tổng kết lại toàn bộ kiến thức đã học thông qua luận văn tốt nghiệp này. Sinh viên không thể thực hiện được luận văn tốt nghiệp của mình nếu không có sự giúp đỡ của ba mẹ, thầy cô, bạn bè. Hãy cho sinh viên được gửi những lời cám ơn xuất phát từ chính đáy long của mình:  Con xin cám ơn ba mẹ, ba mẹ đã sinh con ra, nuôi dưỡng con và tạo điều kiện cho con học thành tài. Con mong ba mẹ hãy nhận những lời cám ơn sâu sắc nhất của con.  Em xin cám ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật Địa chất và Dầu khí nói chung và bộ môn Địa kỹ thuật nói riêng đã truyền thụ những kiến thức vô cùng quý báu cho nghề nghiệp sau này của em.  Em xin cám ơn thầy Tiến sĩ Nguyễn Đình Tứ và anh Đặng Trung Chính đã nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.  Và cuối cùng, tôi xin cám ơn các bạn trong lớp 305KT đã giúp đỡ, chia sẻ, động viên trong những lúc thất bại cũng như thành công. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN iii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ....................................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................................... iii DANH SÁCH BẢNG BIỂU ............................................................................................... vii TÓM TẮT LUẬN VĂN ....................................................................................................... x CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TỈNH LONG AN ................................................................. 1 1.1. Vị trí địa lý.................................................................................................................. 1 1.2. Địa hình. ..................................................................................................................... 1 1.3. Khí hậu ....................................................................................................................... 2 1.3.1. Nhiệt độ ................................................................................................................. 2 1.3.2. Độ ẩm .................................................................................................................... 2 1.3.4. Lượng mưa ............................................................................................................ 2 1.3.4 Lượng bốc hơi ....................................................................................................... 3 1.4. Diện tích ..................................................................................................................... 3 1.5. Cơ sở hạ tầng. ............................................................................................................. 3 1.6. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu. ....................................................................... 5 1.6.1. Đặc điểm địa chất công trình khu vực. ................................................................... 5 1.6.2. Đặc điểm địa chất thủy văn. ................................................................................... 9 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT .................................................... 10 2.1. Lịch sử phát triển. ..................................................................................................... 10 2.2. Cấu tạo và đặc điểm. ................................................................................................. 10 2.2.1. Cấu tạo. ............................................................................................................... 10 2.2.2. Đặc điểm.............................................................................................................. 12 2.3. Cơ chế hoạt động. ..................................................................................................... 12 2.3.1. Cơ chế interlock. .................................................................................................. 12 2.3.2. Phân bố tải trọng. ................................................................................................ 14 2.4. Hiệu quả của việc sử dụng lưới địa kỹ thuật. ............................................................. 15 2.4.1. Giảm độ dày lớp vật liệu. ..................................................................................... 15 2.4.2. Tăng vòng đời công trình. .................................................................................... 15 2.4.3. Tăng khả năng chịu lực. ....................................................................................... 15 2.4.4. Kiểm soát lún chênh lệch. .................................................................................... 16 2.5. Ứng dụng lưới Địa kỹ thuật trong xây dựng. ............................................................. 16 2.5.1. Ứng dụng của lưới Địa kỹ thuật 1 trục. ................................................................ 16 2.5.2. Ứng dụng của lưới Địa kỹ thuật 2 trục và 3 trục................................................... 19 2.5.3. Ứng dụng lưới Địa kỹ thuật trong điều kiện Việt Nam. ......................................... 21 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 25 3.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 25 3.2. Xác định thông số cơ bản .......................................................................................... 26 3.2.1. Hệ số áp lực của đất ........................................................................................... 26 3.2.2. Thông số tường: ................................................................................................... 26 3.3. Kiểm toán ổn định bên ngoài ..................................................................................... 26 3.3.1. Kiểm định an toàn trượt ngang bên ngoài: ........................................................... 26 3.3.2. Kiểm định an toàn ổn định lật bên ngoài: ............................................................. 27 3.3.3. Kiểm định sức chịu tải của đất nền: ..................................................................... 28 3.3.4. Kiểm định trượt tổng thể: ..................................................................................... 29 3.4. Kiểm toán ổn định bên trong ..................................................................................... 29 3.4.1. Kiểm toán kéo đứt lưới ......................................................................................... 29 3.4.2. Kiểm toán kéo tuột lưới ........................................................................................ 31 3.4.3. Kiểm toán mối nối ................................................................................................ 31 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN iv 3.5. Sử dụng phần mềm MSEW thiết kế.......................................................................... 32 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT TRONG THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG DẪN ĐẦU CẦU KÊNH NƯỚC MẶN ............... 40 4.1. Quy mô hạng mục thiết kế. ....................................................................................... 40 4.2. Giới thiệu dự án ........................................................................................................ 40 4.2.1. Phương án 1: Tường chắn bằng bê tông cốt thép. ................................................ 41 4.2.2. Phương án 2:Tường chắn có cốt gia cố bằng lưới địa kỹ thuật, bề mặt gạch block BOSTD .......................................................................................................................... 42 4.2.3. So sánh hai phương án thiết kế. ............................................................................ 43 4.3. Tính toán chi tiết. ...................................................................................................... 46 4.4. Tính toán thiết kế nhánh phải .................................................................................... 48 4.4.1. Chiều cao thiết kế 4.6m ........................................................................................ 48 4.4.2. Chiều cao thiết kế 4.0m ........................................................................................ 53 4.4.3. Chiều cao thiết kế 3.0m ........................................................................................ 58 4.5. Tính toán thiết kế nhánh trái. ..................................................................................... 62 4.5.1. Chiều cao thiết kế 4.4 m ....................................................................................... 62 4.5.2. Chiều cao thiết kế 3.8 m ....................................................................................... 67 4.5.3. Chiều cao thiết kế 2.8 m ....................................................................................... 71 4.6. Yêu cầu vật liệu. ....................................................................................................... 76 4.6.1. Lưới địa kỹ thuật 1 trục ....................................................................................... 76 4.6.2. Vật liệu tự nhiên ................................................................................................... 77 4.6.3. Vải địa kỹ thuật .................................................................................................... 78 4.6.4. Yêu cầu thi công. .................................................................................................. 78 4.7. Biện pháp thi công. ................................................................................................... 81 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 87 PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 88 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN v DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ vị trí tỉnh Long ........................................................................................... 2 Hình 2-1: Lưới địa kỹ thuật. ................................................................................................. 11 Hình 2-2: Lưới địa kỹ thuật được để ngoài công trường ...................................................... 11 Hình 2-3: Các loại lưới địa kỹ thuật ..................................................................................... 12 Hình 2-4: Cơ chế “ interlock” .............................................................................................. 13 Hình 2-5: Mô hình hoá cơ chế “ interlock” ........................................................................... 13 Hình 2-6: Mô hình hoá cơ chế “ interlock” .......................................................................... 13 Hình 2-7: Mô hình hoá cơ chế “ interlock” .......................................................................... 14 Hình 2-8: Dàn trải tải trọng khi không dùng lưới .................................................................. 14 Hình 2-9: Dàn trải tải trọng khi gia cường bằng lưới. ........................................................... 15 Hình 2-10: Mặt cắt ngang mái dốc. ..................................................................................... 16 Hình 2-11: Thi công mái dốc ở Trung Quốc. ........................................................................ 17 Hình 2-12: Mái dốc sau khi hoàn thiện ở Trung Quốc. ......................................................... 17 Hình 2-13: Thi công mái dốc tạo giải pháp xanh ở Hàn Quốc. ............................................. 18 Hình 2-14: Tường chắn có bề mặt là gạch block Dự án ở Trung Quốc. ................................ 18 Hình 2-15: Tường chắn có bề mặt là tấm bê tông panel đúc sẵn cao 7.5m Dự án giao lộ Avenue- New Delhi- Ấn Độ. ................................................................................................ 19 Hình 2-16: Tải lưới trên đầm lầy của Anh. ........................................................................... 19 Hình 2-17: Xe cơ giới không vào được khi không có lưới. ................................................... 20 Hình 2-18: Xe cơ giới vào dễ dàng khi có lưới. ................................................................... 20 Hình 2-19: Hạng mục đường băng sân bay Riga - Latvia. ..................................................... 21 Hình 2-20: Công trình ứng dụng lưới địa kỹ thuật ở Bình Dương. ....................................... 22 Hình 2-21: Công trình ứng dụng lưới địa kỹ thuật ở Hải Phòng. .......................................... 23 Hình 2-22: Thi công tường chắn ở khu công nghiệp Tân Cảng Sóng Thần. .......................... 24 Hình 3-1: Cấu trúc tường chắn có cốt. ................................................................................. 25 Hình 3-2:Biến dạng trượt ngang. ......................................................................................... 27 Hình 3-3: Biến dạng lật. ...................................................................................................... 27 Hình 3-4: Nền chịu tải. ......................................................................................................... 28 Hình 3-5: Trượt tổng thể ...................................................................................................... 29 Hình 3-6: Kéo đứt lưới ......................................................................................................... 30 Hình 3-7: Kéo tuột lưới ........................................................................................................ 31 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN vi Hình 3-8: Cửa sổ quản lý phần mềm MSEW ........................................................................ 32 Hình 3-9: Thông số bề mặt tường ......................................................................................... 32 Hình 3-10: Tính toán thông số mối nối ................................................................................. 33 Hình 3-11: Sức bền mối nối ................................................................................................. 33 Hình 3-12: Thông số đất ...................................................................................................... 34 Hình 3-13: Nhập thông số của 3 loại đất............................................................................... 34 Hình 3-14: Nhập số loại lưới sử dụng – loại vật liệu ............................................................. 35 Hình 3-15: Nhập thông số kỹ thuật của lưới ......................................................................... 35 Hình 3-16: Kết quả chiều cao, dài, loại lưới ......................................................................... 36 Hình 3-17: Bảng hiệu chỉnh thong số đầu vào ...................................................................... 36 Hình 3-18: Tính toán thong số đất gia cố theo loại lưới sử dụng ........................................... 37 Hình 3-19: Tính toán áp lực đất ............................................................................................ 37 Hình 3-20: Xác định áp lực đất............................................................................................. 38 Hình 3-21: Cửa sổ quản lý phần mềm .................................................................................. 38 Hình 3-22: Kết quả kiểm định các hệ số an toàn ................................................................... 39 Hình 3-23: Kết quả tính toán chi tiết áp lực lưới ................................................................... 39 Hình 4-1: Hiện trạng hiện hữu .............................................................................................. 40 Hình 4-2. Phương án tường bê tông cốt thép ........................................................................ 41 Hình 4-3: Phương án tường chắn có cốt ............................................................................... 42 Hình 4-4: Bề mặt tường các phương án thiết kế .................................................................... 43 Hình 4-5: Thi công các phương án ...................................................................................... 46 Hình 4-6: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 4,6m. ........................................................................... 50 Hình 4-7: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 4m. .............................................................................. 54 Hình 4-8: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 3m. .............................................................................. 59 Hình 4-9: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 4,4m. ........................................................................... 63 Hình 4-10: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 3,8m. ......................................................................... 68 Hình 4-11: Sơ đồ bố trí lưới ở độ cao 2,8m. ......................................................................... 72 Hình 4-12: Hình dạng và thông số kỹ thuật của lưới ĐKT 1 trục .......................................... 76 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ SVTH: ĐẶNG QUÝ TÂN vii DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1-1. Chỉ tiêu cơ lý của phụ lớp 2 ................................................................................. 6 Bảng 1-2. Chỉ tiêu cơ lý của lớp 3 ........................................................................................ 7 Bảng 1-3. Chỉ tiêu cơ lý của lớp 4 ........................................................................................ 8 Bảng 1-4. Chỉ tiêu cơ lý của lớp 5 ........................................................................................ 9 Bảng 4-1: So sánh tổng hợp hai phương án thiết kế ............................................................. 44 Bảng 4-2: Phân chia chiều cao tường chắn từng nhánh ........................................................ 46 Bảng 4-3: Bố trí lưới cho nhánh phải ................................................................................... 47 Bảng 4-4: Bố trí lưới cho nhánh trái .................................................................................... 48 Bảng 4-5: Thông số địa chất của từng loại đất cho chiều cao 4,6m ...................................... 49 Bảng 4-6: Cách bố trí lưới cho chiều cao 4,6m .................................................................... 49 Bảng