BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI *** LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA MÁI HỐ MÓNG KHÔNG GIA CỐ Học viên cao học : Nguyễn Ngọc Hưng Lớp : CH18C11 Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy Mã số : 60 – 58 – 40 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG CƯỜNG BỘ MÔN QUẢN LÝ: BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố” đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu trong bản đề cương đã được phê duyệt. Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa công trình, Trường Đại học Thuỷ lợi và toàn thể các thầy, cô giáo đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn này. Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Nguyễn Quang Cường đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Sở Nông nghiệp và PTNT Hà Nội đã giúp đỡ trong việc thu thập tài liệu nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Ban quản lý dự án Đầu tư và Xây dựng - nơi tác giả đang công tác cùng những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã khích lệ, ủng hộ, động viên về mọi mặt cho tác giả hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn, chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo và cán bộ đồng nghiệp đối với bản luận văn. Hà Nội, Ngày tháng 8 năm 2013. HỌC VIÊN Nguyễn Ngọc Hưng BẢN CAM ĐOAN Họ và tên học viên: NGUYỄN NGỌC HƯNG Lớp cao học: CH 18C11 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, tính toán là trung thực. Trong quá trình làm luận văn tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Tôi không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Khoa và Nhà trường. Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2013 Học viên Nguyễn Ngọc Hưng MỤC LỤC 56TDANH MỤC BẢNG BIỂU56T 6 56TDANH MỤC HÌNH VẼ56T 7 56TPHẦN MỞ ĐẦU56T 1 56TCHƯƠNG 1.56T 56TTỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THIẾT KẾ VÀ XỬ LÝ HỐ MÓNG56T 3 56T1.1.56T 56TPhân loại hố móng công trình56T 4 56T1.2.56T 56TĐặc điểm của hố móng56T 9 56T1.3.56T 56TTổng quan công tác thiết kế và xử lý hố móng đào mở không gia cố56T 11 56T1.3.1. Tình hình ứng dụng hố móng không gia cố trong xây dựng các công trình thủy lợi (hố móng nông): 56T 15 56T1.3.2.56T 56TƯu, nhược điểm và các sự cố thường gặp của hình thức hố móng không gia cố: 56T 17 56TCHƯƠNG 2.56T 56TPHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI HỐ MÓNG56T 19 56T2.1.56T 56TCơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái hố móng56T 19 56T2.1.1.56T 56TĐánh giá ổn định mái dốc56T 19 56T2.1.2.56T 56TTính toán ổn định mái dốc sử dụng lý thuyết cân bằng giới hạn lực và moment 56T 43 56T2.2.56T 56TGiới thiệu phần mềm tính toán ổn định Geo-Slope56T 49 56T2.2.1.56T 56TTổng quan về Geo-Slope56T 49 56T2.2.2.56T 56TCác phương pháp tính toán56T 50 56T2.2.3.56T 56TCách đưa dữ liệu ban đầu vào phần mềm Geo-Slope56T 51 56TCHƯƠNG 3.56T 56TQUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ ỔN ĐỊNH MÁI HỐ MÓNG VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG56T 56 56T3.1.56T 56TTổng quan về phương pháp quy hoạch thực nghiệm56T 56 56T3.1.1.56T 56TNhững khái niệm cơ bản của qui hoạch thực nghiệm56T 57 56T3.1.2.56T 56TCác nguyên tắc cơ bản của qui hoạch thực nghiệm56T 61 56T3.1.3.56T 56TPhương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp 156T 63 56T3.2.56T 56TLựa chọn các tham số và thiết lập các phương án tính toán56T 67 56T3.3.56T 56TXây dựng quan hệ giữa hệ số ổn định và các nhân tố ảnh hưởng56T 78 56TCHƯƠNG 4.56T 56TTÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH HỐ MÓNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM BÌNH PHÚ………….56T 84 56T4.1.56T 56TGiới thiệu tổng quan về trạm bơm Bình Phú56T 84 56T4.1.1.56T 56TGiới thiệu chung về Dự án.56T 84 56T4.1.2.56T 56TMục tiêu và nhiệm vụ của Dự án56T 88 56T4.2.56T 56T. Áp dụng hàm hồi qui thực nghiệm để tính toán kiểm tra ổn định mái hố móng trạm bơm Bình Phú 56T 89 56T4.3.56T 56TTính toán ổn định hố móng trạm bơm tiêu Bình Phú bằng phần mềm GeoSlope 56T 91 DANH MỤC BẢNG BIỂU 56TUBảng 1-1.U56T 56TUĐộ dốc lớn nhất của vách hố móng, vách hào không có gia cốU56T 13 56TUBảng 1-2.U56T 56TUĐộ dốc lớn nhất của vách hố móng có độ sâu <=5m (không có gia cố)U56T 13 56TUBảng 1-3.U56T 56TUĐộ dốc theo loại đất, trạng thái đấtU56T 14 56TUBảng 1-4.U56T 56TUĐộ dốc của vách đáU56T 14 56TUBảng 2-1.U56T 56TUCác thông số cường độ chống cắt của đấtU56T 38 56TUBảng 2-2.U56T 56TUTổng hợp các thành phần đã biết trong việc xác định hệ số an toànU56T 45 56TUBảng 2-3.U56T 56TUTổng hợp các thành phần chưa biết trong việc xác định hệ số an toànU56T 46 56TUBảng 3-1.U56T 56TUBảng sơ đồ các phương án tính toánU56T 68 56TUBảng 3-2.U56T 56TUBảng kế quả các phương án tính toánU56T 80 56TUBảng 4-1.U56T 56TUBảng chỉ tiêu cơ lý đất hố móng trạm bơm Bình PhúU56T 93 DANH MỤC HÌNH VẼ 56TUHình 1-1.U56T 56TUThi công hố móng nông có phủ màng ngăn nướcU56T 5 56TUHình 1-2.U56T 56TUHố móng nông của móng trạm bơm đào giật cấpU56T 5 56TUHình 1-3.U56T 56TUThi công móng cọc đóng, épU56T 6 56TUHình 1-4.U56T 56TUThi công móng cọc khoan nhồiU56T 6 56TUHình 1-5.U56T 56TUHố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ văng chống chữ HU56T 7 56TUHình 1-6.U56T 56TUHố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ thang ngang chốngU56T 8 56TUHình 1-7.U56T 56TUCác loại neo dùng với tường cừ: (a) neo bản hay dầm, (b) neo giằng, (c) neo cọc đứng, (d) neo dầm cọc xiên chống đỡ U56T 8 56TUHình 1-8.U56T 56TUHố móng cống tiêu tự chảyU56T 9 56TUHình 1-9.U56T 56TUSự thay đổi ứng suất khi thi công mái dốcU56T 11 56TUHình 1-10.U56T 56TUHố móng trạm bơm Đào Xá, huyện Phú XuyênU56T 15 56TUHình 1-11.U56T 56TUHố móng cống tiêu tự chảy xã Hoàng Long, huyện Phú XuyênU56T 15 56TUHình 1-12.U56T 56TUHố móng trạm bơm Nhân Hiền, huyện Thường TínU56T 15 56TUHình 1-13.U56T 56TUHố móng bể hút trạm bơm Đoàn Xá, huyện Ứng HòaU56T 16 56TUHình 1-14.U56T 56TUMóng cống xả qua đê trạm bơm Cao Bộ, huyện Thanh OaiU56T 16 56TUHình 1-15.U56T 56TUHố móng trạm bơm Bình Phú, huyện Thạch ThấtU56T 17 56TUHình 2-1.U56T 56TUCác lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc không thoát nướcU56T 20 56TUHình 2-2.U56T 56TUCác lực tác dụng lên lăng thể trượt ở mái dốc thoát nướcU56T 21 56TUHình 2-3.U56T 56TUCác dạng mặt phá hoạiU56T 24 56TUHình 2-4.U56T 56TUCác cung trượt có bán kính và cung khác nhauU56T 25 56TUHình 2-5.U56T 56TUPhân tích ứng suất tổng phi(u) = 0U56T 25 56TUHình 2-6.U56T 56TUẢnh hưởng của khe nứt căng trong phân tích ứng suất tổngU56T 26 56TUHình 2-7.U56T 56TUPhương pháp phân mảnhU56T 26 56TUHình 2-8.U56T 56TUMảnh đơn giản hóa của BishopU56T 29 56TUHình 2-9.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng tại dòng thấm ổn địnhU56T 31 56TUHình 2-10.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng sau khi hạ nhanh mực nước ngầmU56T 32 56TUHình 2-11.U56T 56TUÁp lực nước lỗ rỗng sau khi hạ nhanh mực nước ngầmU56T 32 56TUHình 2-12.U56T 56TUBiểu đồ giá trị U56T u r 33 56TUHình 2-13.U56T 56TUDùng nêm để phân tích mái dốcU56T 34 56TUHình 2-14.U56T 56TUHiệu chỉnh hệ số an toàn cho trượt không theo cung trònU56T 35 56TUHình 2.14 cho thấy một nêm điển hình ở trên một phần của mặt trượt AB. Các lực tác dụng lên nêm gồm có: U56T 35 56TUHình 2-15.U56T 56TUThành phần của lực dính phát sinh của một số góc U56T b ϕ 56TU khác nhauU56T 37 56TUHình 2-16.U56T 56TUQuan hệ giữa hệ số an toàn và lực hút dính ở một mái dốc đơn giảnU56T 38 56TUHình 2-17.U56T 56TUMặt cắt A-A nghiên cứu của mái dốcU56T 38 56TUHình 2-18.U56T 56TULực hút dính đo ở hiện trường trong năm 1980 (theo Sweeny 1982)U56T 39 56TUHình 2-19.U56T 56TUMặt cắt của một mái dốc đứng trong đất tàn tíchU56T 40 56TUHình 2-20.U56T 56TUHệ số an toàn theo tỉ số U56T b ϕ 56TU, U56T ' ϕ 56TU trong các điêu kiện thấm khác nhauU56T 41 56TUHình 2-21.U56T 56TUHệ số an toàn tương ứng với thời gian trôi qua kể từ khi bắt đầu mưaU56T 42 56TUHình 2-22.U56T 56TUCác dạng mặt trượt giới hạn của mái dốcU56T 42 56TUHình 2-23.U56T 56TUCác lực tác động lên cột đất trong 1 khối trượt với mặt trượt trònU56T 45 56TUHình 3-1.U56T 56TUBảng tổng hợp kết quả tính toánU56T 77 56TUHình 4-1.U56T 56TUSơ đồ mở móng trạm bơmU56T 91 56TUHình 4-2.U56T 56TUSơ đồ tính toánU56T 95 56TUHình 4-3.U56T 56TUHệ số ổn định mái hố móng K = 1,602U56T 95 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Móng của hầu hết các công trình thường nằm dưới mặt đất từ vài mét đến hàng chục mét. Việc đào đất đá đến cao trình đặt móng là công việc đầu tiên khi thi công xây dựng của bất kỳ công trình nào. Khi đào móng, chuyển đi một khối lượng đất đá, con người đã phá vỡ cân bằng tự nhiên của môi trường đất đá, nước dưới đất nên đã xảy ra một loạt các hiện tượng gây trở ngại đến công tác đào móng như: Đất đá ở thành hố móng trượt lở, di chuyển vào hố móng, đất ở đáy hố bị đẩy trồi, nước dưới đất, cát chảy vào hố móng, vùng đất xung quanh hố móng chuyển vị làm cho các công trình ở lân cận lún sụt, nứt nẻ…gây khó khăn cho công tác thi công, giảm các chỉ tiêu xây dựng của đất nền hoặc gây mất ổn định cho các công trình lân cận. Đề tài "Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố" nhằm phân tích, nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của thành vách hố móng, đưa ra quan hệ về mặt định lượng giữa hệ số ổn định mái hố móng và các nhân tố ảnh hưởng, giúp người thiết kế và thi công có thể đưa ra các giải pháp thiết kế hố móng tối ưu, tránh những sự cố xảy ra trong quá trình thi công và nâng cao hiệu quả kinh tế trong xây dựng công trình. 2. Mục đích của đề tài - Giới thiệu tổng quan các loại hố móng và công tác tính toán thiết kế hố móng; - Phân tích ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng của các biện pháp ổn định hố móng; - Phân tích, tìm ra quy luật tác động của các nhân tố khác nhau đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố; 2 - Xây dựng quan hệ giữa hệ số ổn định mái hố móng và các nhân tố ảnh hưởng dưới dạng hàm số và dạng đồ thị, giúp xác định nhanh hệ số ổn định của mái hố móng trong quá trình thiết kế. 3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu - Phân tích, tổng hợp các thành tựu trong nước và trên thế giới trong lĩnh vực thiết kế và xử lý hố móng các công trình xây dựng; - Sử dụng các công cụ tính toán hiện đại để tính toán, phân tích ổn định của mái hố móng; - Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để xây dựng quy luật ảnh hưởng của các nhân tố đến sự ổn định của mái hố móng. 4. Kết quả đạt được - Đánh giá tổng quan về ưu, nhược điểm và những tồn tại trong lĩnh vực tính toán và xử lý hố móng các công trình xây dựng; - Phân tích quy luật ảnh hưởng của các nhân tố khác nhau đến sự ổn định của hố móng, từ đó đưa ra các khuyến cáo cho công tác thiết kế và xử lý hố móng; - Xây dựng công cụ dạng hàm số và dạng đồ thị giúp xác định nhanh chóng hệ số ổn định của mái hố móng, tạo thuận lợi cho công tác thiết kế, thi công và quản lý xây dựng công trình. [...]... trên mái hố móng 18 + Mái hố móng không gia cố dễ bị ảnh hưởng tác động xấu của thời tiết làm xói mái hố móng và các phương tiện thi công phía trên mái hố móng - Sự cố thường gặp của hố móng không gia cố: + Trong những công trình nêu tại mục 1.3.1 trên, ta có thể thấy sự cố khi mái hố móng của cống tiêu tự chảy trạm bơm Đào Xá huyện Phú Xuyên, TP Hà Nội bị nứt tạo một vết nứt rộng dọc mái hố móng. .. sâu 21m Khối lượng đất đắp, đá và đá đào hố móng trong phạm vi 6,4ha là 11,6 triệu m3 P P + Hố móng có kết cấu gia cố và hố móng không có kết cấu gia cố: - Móng có kết cấu gia cố: là loại móng hố đào cần phải có kết cấu nhằm gia cố đất ở mái hố móng để làm ổn định của mái đào hố móng, ngăn chặn các hiện tượng đất mái đào hố móng bị sạt trượt hoặc bị phình ra Loại móng này thường áp dụng trong xây dựng... không cần kết cấu gia cố đất ở mái hố móng mà mái hố móng vẫn giữ được ổn định Hình 1-8 Hố móng cống tiêu tự chảy 1.2 Đặc điểm của hố móng Hố móng có các đặc điểm như sau: Hố móng là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan đến tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi vùng khác nhau thì đặc điểm của hố móng cũng khác nhau Hố móng là một khoa... định vị hố móng, đào đất hố móng, bảo vệ đáy và thành hố móng, làm khô hố móng, dọn nền và xây móng Căn cứ vào điều kiện địa chất công trình, điều kiện hiện trường, phương pháp thi công đào hố có thể chia loại đào không có gia cố và loại đào có gia cố Công tác của loại đào không có gia cố gồm có: hạ nước ngầm, đào đất, gia cố nền và giữ mái dốc Công tác của loại đào có gia cố gồm có: đặt hệ thống gia. .. cố thường gặp của hình thức hố móng không gia cố: - Ưu điểm: + Về kinh tế, kỹ thuật: kỹ thuật thi công hố móng không gia cố đơn giản không yêu cầu kết cấu gia cố phức tạp, dễ thi công có thể sử dụng cả nhân công thủ công và máy móc thiết bị nên làm giảm thời gian thi công hố móng và giảm giá thành thi công hố móng + Về tính phổ biến áp dụng: hố móng không gia cố phù hợp với nhiều loại hố móng công trình,... thống gia cố, hạ nước ngầm, đào đất, gia cố nền, quan trắc và bảo vệ xung quanh hố móng Ta có thể phân loại hố móng công trình thành một số loại như sau: - Móng nông - Móng sâu - Móng có kết cấu gia cố và không có kết cấu gia cố + Móng nông: là loại móng có độ sâu hố móng Hm nhỏ, ảnh hưởng của đất trên đáy móng tới các mặt tiếp xúc là nhỏ Trong Cơ học đất, hố móng có bề rộng là b, độ sâu hố móng là Hm... vài nguyên nhân của sự cố hố móng không gia cố này là do: - Đơn vị thi công chất tải đất lên thành của mái hố móng - Máy móc thiết bị thi công vận nguyên vật liệu, phế thải đi lại xung quanh hố móng gây lực động xung quanh hố móng và làm nứt mái hố móng KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Công tác thiết kế và xử lý hố móng là một công tác phức tạp, vì hố móng chịu tác động của rất nhiều yếu tố tác động ngoại cảnh, thời... như sau: + Hố móng có kết cấu gia cố bằng cọc chống + Hố móng có kết cấu gia cố bằng cọc neo Hình 1-5 Hố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ văng chống chữ H 8 Hình 1-6 Hố móng sử dụng cọc cừ thép và hệ thang ngang chống Hình 1-7 Các loại neo dùng với tường cừ: (a) neo bản hay dầm, (b) neo giằng, (c) neo cọc đứng, (d) neo dầm cọc xiên chống đỡ 9 - Móng không có kết cấu gia cố: là loại móng hố móng không cần... việc của 5 đất nền, khi chịu tải trọng nếu không tính đến ma sát hông của đất ở xung quanh với móng thì đó là móng nông và ngược lại Một số loại móng nông thường gặp: Móng đơn (móng đơn đúng tâm, lệch tâm, móng chân vịt), móng băng dưới tường, móng băng dưới cột (móng băng một phương, móng băng giao thoa), móng bè… Hình 1-1 Thi công hố móng nông có phủ màng ngăn nước Hình 1-2 Hố móng nông của móng. .. phổ biến hiện nay với những nơi có nền địa chất tốt, những nơi có mặt bằng thi công không quá chật hẹp và những công trình có quy mô nhỏ - Nhược điểm: + Do mái hố móng không được gia cố nên hố móng không gia cố không áp dụng được ở những nơi có nền địa chất yếu, những nơi có mực nước ngầm cao + Do hố móng không gia cố thường phải mở mái hố đào, nên không áp dụng được những nơi có mặt bằng thi công . dựng của đất nền hoặc gây mất ổn định cho các công trình lân cận. Đề tài " ;Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của mái hố móng không gia cố& quot; nhằm phân tích, nghiên cứu. phân tích, nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của thành vách hố móng, đưa ra quan hệ về mặt định lượng giữa hệ số ổn định mái hố móng và các nhân tố ảnh hưởng, giúp người thiết kế. móng không cần kết cấu gia cố đất ở mái hố móng mà mái hố móng vẫn giữ được ổn định. Hình 1-8. Hố móng cống tiêu tự chảy 1.2. Đặc điểm của hố móng Hố móng có các đặc điểm như sau: Hố móng