Đang tải... (xem toàn văn)
Phần đầu của Luận văn sẽ đi vào nghiên cứu tìm hiểu về việc lan truyền động trong đất với các thông số động và các thí nghiệm mà hiện nay trên thế giới đang dùng để xác định các thông số này. Phần này chỉ mang tính tìm hiểu lý thuyết là chính.Phần tiếp theo sẽ đi vào thí nghiệm xác định các thông số động có thể được bằng các thiết bị thí nghiệm trong phòng. Thiết bị thí nghiệm cụ thể là máy cắt trực tiếp và máy nén 3 trục và các thông số thí nghiệm được chủ yếu là E và G. Mẫu đất dùng làm thí nghiệm trong đề tài là đất cát và đất sét yếu ở thành phố Hồ Chí Minh
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** LÊ TRỌNG NGHĨA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI ĐỘNG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2003 LỜI CẢM ƠN Hơn 2 năm trôi qua, là khoảng thời gian đủ dài mà em đã theo học cao học ngành Công trình trên đất yếu tại Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Hôm nay, em đã kết thúc tất cả các môn và hoàn thành Luân văn Thạc só này là phần lớn nhờ sự giảng dạy và hướng dẫn nhiệt tình và đầy lương tâm trách nhiệm của các Thầy Cô phụ trách môn học của Ngành. Cuối cùng em đã hoàn thành Luận văn Thạc só với đề tài: Nghiên cứu và Thí nghiệm xác đònh các đặc trưng động của đất phục vụ cho việc thiết kế các công trình chòu tải động. Luận văn này sự tổng kết các kiến thức đã học và sự nổ lực của bản thân trong việc nghiên cứu một đề tài khoa tương đối mới đồng thời cũng là nền tảng để em em nghiên cứu tiếp sau này. Với tấm lòng một Kỹ sư và Học viên cao học sắp thành Thạc só, em xin được gởi lời nói của mình: • Sự kính trọng, và cảm ơn sâu sắc đến Thầy CHÂU NGỌC ẨN và Thầy VÕ PHÁN đã hướng em làm đề tài trong suốt 7 tháng qua. Sự hướng dẫn nhiệt tình và rất chuẩn mực của hai Thầy đã mởû ra và tạo cho em hướng đi mới trong việc tìm tòi và nghiên cứu một vấn đề khoa học. Không chỉ thế, hai Thầy còn không ngừng dẫn dắt em trong công tác chuyên môn ở Trường. • Sự kính trọng và biết ơn cao cả đến Thầy LÊ BÁ LƯƠNG, chủ nhiêm ngành Công trình trên đất yếu, dã truyền đạt hết kiến thức của người cho chúng em trong tất cả các môn học Thầy phụ trách. Đồng thời cảm ơn Thầy đã tham gia chấm phản biện cho em Luận văn Thạc só này. • Sự kính trọng và biết ơn cao cả đến Thầy NGUYỄN VĂN THƠ đã nhiệt tình truyền đạt cho chúng em kiến thức của người trong các môn học Thầy phụ trách. Đồng thời cảm ơn Thầy đã tham gia chấm phản biện cho em Luận văn Thạc só này. • Cảm ơn Bộ môn Đòa cơ Nền-Móng, quý Thầy Cô và các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn cũng như trong Khoa Kỹ thuật Xây dựng đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt Luận văn Thạc só này. • Cảm ơn Phòng Đào tạo sau Đại học và Trường Đại học Bách Khoa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn tất khoá học này. • Và cuối cùng niềm động viên tinh thần lớn nhất để tôi hoàn thành tốt Luận văn Thạc só này là gia đình, đặc biệt là Ba Mẹ, đã không ngại khó khăn nuôi dưỡng và luôn hy vọng kết quả thành tích học tập ở tôi. Con xin chân thành cảm ơn Ba Mẹ, gia đình đã giúp đở con hoàn thành khóa học, và Luận văn Thạc só này là món quà cao q nhất mà con xin tặng cho gia đình. Với khả năng và sự hiểu biết của tôi hiện tại chắc chắn sẽ không tránh được những sai lầm nhất đònh xin quý Thầy và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn cho tôi trong việc hoàn thiện hơn nữa vốn kiến thức của mình. Trân trọng kính chào! Lê Trọng Nghóa TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU VÀ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG CỦA ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH CHỊU TẢI ĐỘNG TÓM TẮT Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, việc tính toán các công trình xét đến tính chòu tải động của đất nền bên dưới là rất ít. Nó chỉ được quan tâm chỉ ở các công trình mang tính quan trọng như nhà máy năng lượng hạt nhân, nhà máy điện,…một phần là do các thiết bò thí nghiệm để xác đònh các thông số động còn chưa phổ biến, và các đề tài nghiên cứu về đất chòu tải động còn ít. Do đó mục đích của đề tài là đi vào nghiên cứu xác đònh các thông số cần thiết để tính toán nền chòu các tải động. Phần đầu của Luận văn sẽ đi vào nghiên cứu tìm hiểu về việc lan truyền động trong đất vớiø các thông số động và các thí nghiệm mà hiện nay trên thế giới đang dùng để xác đònh các thông số này. Phần này chỉ mang tính tìm hiểu lý thuyết là chính. Phần tiếp theo sẽ đi vào thí nghiệm xác đònh các thông số động có thể được bằng các thiết bò thí nghiệm trong phòng. Thiết bò thí nghiệm cụ thể là máy cắt trực tiếp và máy nén 3 trục và các thông số thí nghiệm được chủ yếu là E và G. Mẫu đất dùng làm thí nghiệm trong đề tài là đất cát và đất sét yếu ở thành phố Hồ Chí Minh. Trong phần kết luận của luận văn sẽ đưa ra các nhận xét về việc lựa chọn thí nghiệm động và phân tích các thông số thu được từ các thí nghiệm. Ngoài ra tác giả cũng đưa ra các mặt hạn chế của các thí nghiệm và hướng nghiên cứu tiếp. Đề tài chỉ mang tính chất lý thuyết và các thí nghiệm chỉ mang tính chất nền tảng cho việc nghiên cứu tiếp sau này. SUMMARY OF THESIS THEME OF THESIS STUDY AND DETERMINE THE COEFFICIENTS OF SOIL DYNAMIC TO APPLY FOR COMPUTING THE WORKS UNDER DYNAMIC LOADING ABSTRACT In Vietnam condition, it is unusual to consider to capacity of soil under dynamic loading on calculating the works. It is only concern on nuclear power or electricity power constructions because of no popular of dynamic soil test equipments and the scarce in the field of soil dynamic research. Therefore, the main purpose of thesis is study and determines the coefficients of soil dynamic to apply for computing the works under dynamic loading. In the first part of the thesis, it is the research of properties of stress wave through the soil medium and the tests is used to determine these properties. In the next part of the thesis, the ordinary laboratory tests are used to determine the coefficients of soil dynamic. That tests include direct shear test and triaxial test and the determined coefficients of soil dynamic is only E and G. The tested soil specimens are loose sand and silt clay in Ho Chi Minh City. Conclusion of the thesis, the coefficients of soil dynamic results of the above tests are analyzed and made comments. Beside that, author has analyzed limit concern of the tests and proposed continuous research forward. It is only the thesis reference and foundation for the next research. MỤC LỤC PHẦN-I TỔNG QUAN 1 CHƯƠNG-1 TỔNG QUAN 1 1.1- ĐỘNG TRONG ĐẤT NỀN 1 1.2- KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA ĐẤT DƯỚI TẢI TUẦN HOÀN BẰNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 3 CHƯƠNG-2 TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG VÀ ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA ĐẤT 20 2.1- TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG 20 2.2- ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA ĐẤT NỀN 33 PHẦN-II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN 48 CHƯƠNG-3 NGHIÊN CỨU CÁC THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐỘNG 48 3.1- CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG 48 3.2- THÍ NGHIỆM NGOÀI HIỆN TRƯỜNG 64 3.3- SỰ TƯƠNG QUAN CỦA MUN CHỐNG CẮT VÀ TỶ SỐ GIẢM CHẤN VỚI CÁC THÔNG SỐ KHÁC 82 CHƯƠNG-4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CỦA ĐẤT TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 92 4.1- CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ĐẤT THÍ NGHIỆM 92 4.2- THÍ NGHIỆM CẮT TRỰC TIẾP 93 4.3- THÍ NGHIỆM BA TRỤC 95 PHẦN-III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 CHƯƠNG-5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 5.1- KẾT LUẬN 96 5.2- KIẾN NGHỊ 98 CHÖÔNG-1 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1/-BRAJA.M.DAS. Priciples of soil dynamics.PWS-KENT Puplishing Company 2/-G.N.PANDE AND O.C.ZIENKIWICZ. Soil mechanis transient and cyclic loads and constitutive relation and numerical treatment.JOHN WILEY & SONS 3/-KAMESWARA RAO.Vibrationanalysis and foudation dynamics. WHEELER PUBLISHING 4/-Proceedings of Dynamics of soils and earth-quake engineering VII. 5/-The US Deparment of Defense Hand-book.Soil dynamics and special design aspects 6/-WILLIAM.T.THOMSON.Theory of vibration with applications.Prentice -Hall international company editions 1.1- TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ và tên : LÊ TRỌNG NGHĨA Sinh ngày : 28-2-1979 TẠI TIỀN GIANG Đòa chỉ liên lạc : BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG Số điện thoại : 088636822 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1996-2001: HỌC TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH – KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG – CHUYÊN NGÀNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP 2001-2003: HỌC VIÊN CAO HỌC TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Từ 2001 đến nay: CÔNG TÁC VÀ HỌC TẬP TẠI TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH. PHẦN-I TỔNG QUAN CHƯƠNG-1 TỔNG QUAN 1.1- ĐỘNG TRONG ĐẤT NỀN Trong quá trình phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hoá hiện đại hoá thì các công trình xây dựng ở Việt Nam đòi hỏi phải có sự đáp ứng cao hơn. Các nhà máy điện, nhà máy sản xuất,… với các cổ máy hoạt động thường xuyên gây ra các dao chấn động lan truyền trong đất nền. Đi sâu hơn nữa, xét đến các móng công trình nhà cao tầng chòu các tải xung gió, hay các dàn khoan dầu, đê đập chòu các tác dụng động của sóng thì các ảnh hưởng động này đều truyền xuống nền đất bên dưới công trình. Ứng xử của đất dưới tải trọng tónh là đề tài phức tạp đã lôi cuốn nhiều nổ lực nghiên cứu trong suốt nhiều thập niên qua và mãi cho đến ngày nay. Tất nhiên khó khăn của vấn đề là vì đây là vật liệu tự nhiên hai pha. Trong những năm gần đây phản ứng của móng công trình dưới tải trọng động gây ra bởi động đất, hay các tải trọng lặp chậm hơn gây cho công trình biển hay các công trình ngoài khơi bởi tác động của sóng biển. Điều đó làm tăng sự phức tạp của mối quan hệ giữa sự thiết lặp các công thức và các luật lệ cơ bản. Hiện nay các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết tiến triển trên lónh vực này là vô cùng lớn đến nổi mà các kỹ sư thực hành cảm thấy khó cho phép để phát triển ứng dụng và có rất ít sự chỉ dẫn khi đưa vào thực tiển tính toán công trình. Như vậy, trong quá trình tính toán các công trình như trên ta phải xét đến sự thay đổi của đất trong cả quá trình chòu tải động. Ngoài các yếu tố động trên thì động đất cũng là yếu tố gây ra sự thay đổi khả năng chòu tải của công trình. Mối nguy hiểm của động đất gay ra cho các công trình thì không thể lường trước được, nó có thể gây ra sự phá hoại của công trình thông qua sự phá hoại của kết cấu nền bên dưới làm giảm sức chòu tải của đất nền và có thể dẫn đến sự hoá loãng của toàn bộ nền bên dùi nên chúng ta phải nghiên cứu để một phần nào đó kiểm soát được mối đe dọa này. Bên cạnh đó, sự hoá lỏng của đất do tải động đất hay tính tự hoá lỏng của nó cũng gây ra sự phá hoại cho công trình Các hình ảnh minh họa dưới đây cho thấy sự phá hoại của kết cấu công trình do động đất và phá hoại nền bên dưới do sự hoá lỏng. Hình 1: Ảnh hưởng động đất làm nhà lún và nghiêng. Hình 2: Lớp nhựa đường phía sau bờ kè bò phá hoại do sự hoá lỏng của nền đất bên dưới ở Cảng Taichung (29/09/1999) [...]... rung của De Alba, Seed và Chan và được thí nghiệm không thoát nước để áp lực nước lỗ rỗng có thể sinh ra, thì các hiệu ứng thấm qua màng cần lại được xem xét CÁC KHÓ KHĂN VỀ THÍ NGHIỆM VÀ CHUẨN BỊ MẪU Chúng ta đã thảo luận các vấn đề liên quan đến các thiết bò thường dùng cho các thí nghiệm tải tuần hoàn đất nh hưởng quan trọng của các vấn đề này là những mẫu đất không thể được hành xử chính xác như... của vật liệu Thật cần thiết, theo Sangrey, Pollard và Egan, để thực hiện các thí nghiệm từ biến và chùng ứng suất song song với các thí nghiệm tuần hoàn để các ảnh hưởng khác nhau của thời gian và của tải tuần hoàn được chỉ ra rõ ràng hơn CHƯƠNG-2 TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG VÀ ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA ĐẤT 2.1- TÁC NHÂN GÂY ĐỘNG 2.1.1- SÓNG ỨNG SUẤT TRONG MÔI TRƯỜNG ĐÀN HỒI VÔ HẠN 2.1.1.1- PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA... sức chống xiên và sức chống hoá lỏng của vỉa cát CHUYÊN BIỆT HOÁ CHO VIỆC THÍ NGHIỆM CHU KỲ Từ những vấn đề được thảo luận cho đến nay, thật dễ dàng thiết lập nên một sự chuyên biệt cho việc đánh giá các kết quả báo cáo của việc thí nghòêm theo chu kỳ (tuần hoàn) Bằng chứng là một sự xem xét tỉ mỉ phải: nhận thức các khó khăn liên quan đến các thiết bò thí nghiệm và nổ lực giải quyết các khó khăn này... đều và cả mô phỏng phản ứng của đất, kết quả của các thí nghiệm tuần hoàn chòu chi phối rất nhiều bởi sự thay đổi thủ thuật thí nghiệm Bất cứ sự xem xét nào thì kết quả việc khảo sát ứng xử của đất trong phòng thí nghiệm dưới tải trọng tuần hoàn phải bắt đầu bằng việc xem xét thiết bò và thủ thuật thí nghiệm được dùng để khảo sát ứng xử này - Một lónh vực vẫn đang được nghiên cứu để có được sự hiểu biết... lỏng của cát Tải trọng được áp dụng theo một khối lượng bên trong được đặt trên đỉnh mẫu cát (hình 1.11b) Vì vậy, lộ trình cắt thực tế được áp dụng lại phụ thuộc vào các đặc trưng động của toàn hệ Họ cho thấy rằng cho đến khi số chu kỳ gây hoá lỏng, thì các kết quả được hiệu chỉnh từ thí nghiệm bàn rung rất phù hợp với kết quả của các thí nghiệm cắt đơn trên mẫu nhỏ Đây là một kết quả hơi khác thường Các. .. lệ thích hợp) Trong thí nghiệm đó moment xoắn và tải dọc trục (và nội áp suất, ngoại áp suất tương đương) cùng được đặt vào theo cách sao trục ứng suất chính được di trình trùng với trục dò hướng của mẫu trong suốt thí nghiệm Người ta ngầm giả thuyết rằng (theo hình 1.2 a và b), ứng xử của một phân tố đất phụ thuộc vào áp suất hữu hiệu Điều này được minh chứng cho ứng xử của đất chòu gia tải chậm và. .. theo các góc hướng trở vào Quỹ tích dẽo q Quỹ tích dẽo v p (b) (c) ε Hình 1.7 Ứng xử của đất có xét tính dò hướng Các ý tưởng phía sau việc thí nghiệm lộ trình ứng suất cho ta thấy rằng nên cố gắng hết sức áp dụng vào các thí nghiệm trong phòng những lộ trình tương ứng với các phân tố xem xét ngoài hiện trường Như chúng ta đã biết, điều này có lẽ không thể được với các thiết bò thí nghiệm đơn giản của. .. chúng ta đang sẵn có Trong các trường hợp như thế việc thí nghiệm lại đảm đương một vai trò hơi khác: không cần gắn điều chỉnh mỗi giai đoạn của mỗi thí nghiệm bằng cách so sánh với các lộ trình ứng suất- biến dạng hiện trường phức tạp -mà mỗi thí nghiệm cùng cấp thông tin trên một vùng ứng xử của đất và có lẽ không có thí nghiệm, trong thực hành, tương ứng đặc biệt dành cho các ước lượng hiện trường... thường Các thí nghiệm hoá lỏng được bàn luận sâu hơn dưới đây: rõ ràng là ứng xử hoá lỏng đặc biệt nhạy với sai sót và một số sai sót sinh ra trong cả hai thiết bò thí nghiệm Dự đònh của chúng ta là tập trung vào các thí nghiệm đơn giản trong phòng, nhưng rõ ràng bàn rung cũng được dùng cho các khảo sát sâu hơn ứng xử của đất dưới tải trọng chu kỳ Một thiết bò giống như thế, được Finn, Emery và Gupta... lại là một thiết bò cắt đơn: một mẫu đất cát được gia tải bởi áp suất không khí và được chứa trong một thùng cứng và được rung theo chương trình sẵn có Tuy nhiên, thật ra để cho điều gì đó diễn ra trong mẫu này thì hiện tượng phân bố không đều phải xuất hiện trong các bài toán từ biến khá phức tạp Việc sử dụng kết của thí nghiệm cắt đơn và nỗ lực liên hệ kết quả thí nghiệm cắt đơn với các thí nghiệm khác . Puplishing Company 2/-G.N.PANDE AND O.C.ZIENKIWICZ. Soil mechanis transient and cyclic loads and constitutive relation and numerical treatment.JOHN WILEY & SONS 3/-KAMESWARA RAO.Vibrationanalysis and. above tests are analyzed and made comments. Beside that, author has analyzed limit concern of the tests and proposed continuous research forward. It is only the thesis reference and foundation. That tests include direct shear test and triaxial test and the determined coefficients of soil dynamic is only E and G. The tested soil specimens are loose sand and silt clay in Ho Chi Minh City. Conclusion