Mô phỏng số 3D nền đường đắp trên nền đất yếu gia cố

Sơ đồ nền đường đắp trên đất yếu gia cố bằng cọc đá dăm bọc vải ĐKT

Kỹ thuật gia cố đất yếu bằng cọc vật liệu rời nói chung và cọc đá dăm nói riêng đã được sử dụng rộng rãi trong gia cố nền đất yếu nhờ có một số ưu việt như giảm tổng độ lún và độ lún lệch, đẩy nhanh quá trình lún cố kết, thi công đơn giản. Trên thực tế, khi các cọc đá dăm được thi công trong lớp đất rất yếu chịu tải trọng tương đối lớn, sức chịu tải của cọc bị giảm đi do biến dạng ngang lớn. Nghiên cứu của McKenna và nnk (1975) đã chỉ ra, khi các lớp đất xung quanh cọc đá dăm không đủ cường độ để ổn định thành bên sẽ dẫn đến hiện tượng các cọc bị nở ngang và đất yếu xâm nhập vào khe giữa các hạt cốt liệu, dẫn đến giảm khả năng chịu tải của các cọc. Kỹ thuật gia cố đất yếu bằng cọc đá dăm chỉ giới hạn để cải tạo đất yếu có lực dính không thoát nước đơn vị cu hay su lớn hơn 15 kN/m2. Nghiên cứu của van Impe và Silence (1986) nhận ra rằng cần thiết phải cải tạo tính chất của cọc đá dăm bằng vải ĐKT.

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sử dụng vải ĐKT bọc cọc đá dăm trong gia cố nền đất yếu mang lại một số hiệu quả: (i) hạn chế khả năng phá hoại theo phương bán kính của cọc; (ii) vải ĐKT không cho bùn đất xâm nhập vào bên trong cọc. Ngoài ra, vải ĐKT còn có tác dụng thoát nước và ngăn chặn sự di chuyển lên trên của các hạt đất đường kính nhỏ; (iii) giúp cho việc kiểm soát chất lượng của cọc được dễ dàng hơn; (iv) nhờ đảm bảo khả năng thoát nước đứng và ngang, cọc đá dăm bọc vải ĐKT không ảnh hưởng đến các cao độ mực nước ngầm, mang lại hiệu quả về môi trường và tự nhiên (Alexiew và Raithel, 2015).

Nguyên lý làm việc của nền đắp trên đất yếu gia cố bằng cọc đá dăm bọc vải ĐKT tương tự như nguyên lý làm việc của nền đắp trên nền đất yếu gia cố bằng cọc cứng. Nhờ sức kháng cắt của vật liệu đắp và độ cứng của cọc lớn hơn độ cứng của đất yếu, ứng suất truyền xuống đầu cọc lớn hơn nhiều lần so với ứng suất truyền xuống nền đất yếu (khoảng 6 đến 14 lần theo Liu và nnk., 2007), hay còn gọi là hiệu ứng vòm. Do đó, ứng suất tác dụng lên nền đất yếu giảm đi, dẫn đến độ lún của nền đường và nền đất yếu giảm đi.

Bài báo sử dụng mô hình số 3D để phân tích nền đường đắp trên đất yếu gia cố bằng cọc đá dăm bọc vải ĐKT. Số liệu dự án trong nghiên cứu được lấy trong dự án đường giao thông vùng ven biển, tuyến đường Tân Vũ - Lạch Huyện. Kết quả nghiên cứu số phân tích độ lún của nền đường, cơ chế truyền ứng suất bên trong nền đắp và biến dạng nở hông của cọc. Ngoài ra, ảnh hưởng của mật độ gia cố và độ cứng của vải ĐKT đến độ lún của nền đường cũng được làm rõ. Tác giả: TS. PHẠM VĂN HÙNG - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, TS. ĐÀO PHÚC LÂM - Trường Đại học Công nghệ giao thông vận tải

Nội dung bài khoa học tại đây