Vải địa kỹ thuật gia cường khối đắp trên nền đất yếu

Xin chào các bạn trở lại với trang thông tin Vải địa kỹ thuật và môi trường với các ứng dụng của Hưng Phú được giới thiệu trên trang thông tin www.vaidiakythuat.info. Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi cố gắng giới thiệu đến các bạn cùng quý khách hàng quan tâm chuyên sâu vào vấn đề nghiên cứu, không phải là một kiến thức “thường thức” nữa, mà là một nghiên cứu.

Bài nghiên cứu đã được chi sẽ bởi 03 tác giả, Ngô Văn Linh, Trịnh Minh Thụ, Hoàng Việt Hùng đều công tác tại Trường Đại Học Thủy Lợi. Vải địa kỹ thuật gia cường, hay còn gọi là Vải địa kỹ thuật cường độ cao, có độ giãn dài thấp.

Cường độ chịu kéo của loại vải dệt này lên đến hàng trăm kN/m, do đó các kỹ sư thường sử dụng chúng trong những môi trường cực kỳ khắc nghiệt và có nền móng địa tầng vô cùng bất ổn, đê biển.

Vải địa kỹ thuật cường độ cao Hưng Phú cung cấp, được nhập khẩu từ Hàn Quốc. Với số lượng rất lớn từ nhà cung cấp hàng đầu Châu Á. Vải địa kỹ thuật cường độ cao JM50 có lực kéo đứt lên đến 500kN/m.

Quy cách của vải địa kỹ thuật cường độ cao theo cuộn khổ 5,3m. lực kéo đứt hai chiều bằng nhau là 500kN/m. Quy cách theo cuộn khổ 3,5m là vải địa kỹ thuật cường độ cao theo hai chiều khác nhau JM20 500/50kN/m.

Phương pháp đắp cốt vải địa kỹ thuật cường độ cao

Dùng vải địa kỹ thuật cường độ cao là một trong những phương pháp phổ biến và hiệu quả để gia cường khối đắp, đặc biệt là xây dựng đê biển, hoặc đường, cũng như tường chắn trọng lực. Trong đê biển, đặc biệt khi đê được xây dựng trên nền đất yếu như khu vực Tây Nam Bộ.

Cần chú ý nền đê để đảm bảo độ ổn định tổng thể và độ lún khi đê được đắp và đầm trên mặt. Nhưng đồng thời, khối thân đê cũng cần phải được xử lý để sao cho có độ mềm vừa phải để đảm bảo không hư hỏng do lún không đều hoặc bị mất ổn định.

Theo Krystian W, Pilarczyk, trong năm cơ chế phá hoại vĩ mô của công trình chắn nước nói chung, hay đê biển nói riêng, sự mất ổn định tổng thể là cơ chế phổ biến nhất.  Phương pháp sử dụng vải địa kỹ thuật gia cường làm gia tăng đáng kể hệ số ổn định cho mái dốc và giảm thiểu  độ lún so với dạng công trình khác do không làm tăng tải trọng công trình.

Tuy nhiên, trong thiết kế lựa chọn được bước cốt cũng như chiều dài cốt hợp lý là khá khó khăn.

Để có thể giúp các kỹ sư nhanh chóng lựa chọn các thông số thiết kế cốt vải địa kỹ thuật, cũng đồng thời có sự đánh giá và nhìn tổng quan hơn về các nhân tố ảnh hưởng đến sự ổn định của đê biển sử dụng vải địa kỹ thuật cường độ cao, tác giả đã lập những đường cong thực nghiệm để xác định các thông số thiết kế cốt địa kỹ thuật trong khối đắp.

Phương pháp tiếp cận, cơ sở lý thuyết dùng vải địa kỹ thuật  cường độ cao trong ứng dụng

Mái dốc, khối đắp được thiết kế dựa trên những tính toán ổn định, hai phương pháp chủ yếu để tính toán hiện nay là phương pháp cân bằng giới hạn (CBGH) và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH).

Rowe và Soderman đã đánh giá thông qua thí nghiệm rằng tính toán theo CBGH và PTHH cho kết quả không chênh lệch nhau nhiều. Việc nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt theo phương pháp CBGH đến nay đã đạt một số kết quả khá hoàn chỉnh về lý thuyết và thực nghiệm.

Trong bài báo này giới thiệu phương pháp phân mảnh của Bishop tính toán ổn định một mái dốc có cốt như hình 1.

Thỏi trượt thứ i với có chiều rộng thỏi bi và góc nghiêng đáy thỏi là αi, ffs – hệ số riêng phần áp dụng cho trọng lượng đơn vị của đất (tra bảng); fq – hệ số tải trọng riêng phần áp dụng cho ngoại tải (tra bảng);

qi- cường độ tải trọng trung bình tác dụng lên thỏi i (ngoại tải pi=qibi ); Wi- trọng lượng bản thân của thỏi i (Wi =bihi; ui – áp lực nước lỗ rỗng trung bình tác dụng lên mặt trượt (lực nước lỗ rỗng trên thỏi có chiều dài li, Ui =uili); fms – các hệ số riêng phần áp dụng cho tgφ’p và c’.

là tổng nội lực phân bố trong các lớp cốt được gia cường, cũng là tổng giá trị lực kéo cần thiết của cốt được bố trí trong mái dốc.

Để đảm bảo trạng thái giới hạn không xảy ra thì phải chống lại được lực gây trượt lớn nhất trên mặt phá hoại. Trên cơ sở các lực có liên quan đến áp lực đất lên các công trình tường chắn.

Tổng nội lực phân bố trong các lớp cốt gia cường có thể lấy theo các dạng: một là lấy là lực đẩy không đổi theo chiều sâu, như tính toán trong tường chắn có cốt;

hai là lấy là lực đẩy phân bố bởi hệ số đẩy K thay đổi với các chuyển vị ngang; ba là lấy là lực đẩy tương ứng với lực đẩy của đất ở trạng thái tĩnh.

Ứng dụng của vải địa kỹ thuật gia cường trong bài toán

Bài toán nghiên cứu cần lựa chọn sao cho có tính chất đại biểu cho vùng đê biển Việt Nam. Mặt cắt tính toán: Chiều cao của đê 4.8m, chiều rộng đỉnh đê 6m, hệ số mái m=3.0. Hoạt tải trên đỉnh đê q = 20 kN/m2. Mặt cắt địa chất: Do nền đê biển thường gặp những lớp nền khá dày, cũng để đơn giản bài toán, chọn nền có một lớp đồng nhất. Đặc trưng đất nền: Lấy bao quát từ đất đắp cũng như nền đất là cát cho đến bùn sét yếu với chỉ tiêu cơ lý như bảng 2. Đặc trưng cốt gia cường: Sử dụng loại vải địa kỹ thuật gia cường GML 10 của hãng POLYESTER DAEYOUN (Hàn quốc). Các chỉ tiêu cường độ dùng trong tính toán theo bảng 1. Bước cốt lấy bằng bội số của chiều dầy lớp đất đắp, điển hình ở Việt Nam là 0,3m.

 

Các đồ thị đều thể hiện những đường đẳng Fs gần như song song, có khoảng cách tương đối đều nhau. Như vậy có thể coi sự tăng của hệ số ổn định Fs là đồng đều. Điều này có nghĩa, với những trường hợp đất nền có thông số lẻ, có thể nội suy để tìm ra được trị số Fs thuận tiện hơn.

Một số kết quả khác do khối lượng tính toán lớn nên không thể trình bầy trong nội dung bài báo cáo. b. Những đường đẳng FS = 1,2. Mục đích phần này là sao cho ứng với một loại nền nhất định đã biết, tìm loại đất đắp và lựa chọn bước cốt nhanh chóng và hợp lý nhất.

Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển 14 TCN 130-2002 với công trình bằng đất cấp II, hệ số an toàn trong điều kiện sử dụng bất thường [K] =1,1 nên trong nghiên cứu này tác giả đã lập ra những đường đẳng Fs =1,2 để việc lựa chọn thiên an toàn.

Cách lập: tổng hợp tất các trường hợp từ phần a lấy ra những đường đẳng Fs = 1,2, lập những biểu đồ thể hiện sự thay đổi của chỉ tiêu đất đắp, thông số bước cốt với các chỉ tiêu của đất nền. Cách biểu diễn các hình là tương tự mục (a), với trục đứng là Cnền, trục ngang là nền. Những kết quả được thể hiện từ hình sau:

 

 

Cách tra hình: Với một thông số φnền, C nền nào đó của nền sẽ xác định được một vị trí trên hình. Những đường nằm dưới vị trí vừa tìm được sẽ ứng với đường có thông số đất đắp là φđắp và
bước cốt Sv sử dụng an toàn cho loại nền đó.

LỜI KẾT

Để thuận tiện cho việc sử dụng vải địa kỹ thuật cường độ cao gia cố mái dốc, tác giả đã lập đường cong thực nghiệm biểu thị quan hệ giữa tính chất cơ lý của đất đắp cũng như đất nền với bước cốt và hệ số ổn định.

Kết quả này khá hữu ích cho việc dùng tham khảo để thiết kế sơ bộ hoặc sử lý các điểm sạt trượt mái cũng như cải tạo đê dùng cốt địa kỹ thuật. Kết quả của bài báo cáo này có thể làm cơ sở bước đầu cho các nghiên cứu rộng hơn và sâu hơn, cũng có thể làm tài liệu tham khảo dùng để gia cố các công trình gia cố bằng vải địa kỹ thuật.

Vải địa kỹ thuật gia cường là một loại vải địa kỹ thuật dệt, có sợi được làm từ Polyester hoặc Polypropylen thông dụng nhất là các sản phẩm Cracking từ dầu mỏ.

Các cấu trúc của chúng được công nghệ dệt ngày nay có thể đáp ứng mọi nhu cầu của các công trình gia cố hạ tầng đất yếu, các phương pháp xử lý nền móng hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng ngày càng cấp bách và tần suất càng lớn.

Hưng Phú cung cấp và am hiểu các vấn đề nội tại của chuyên nghành Địa kỹ thuật môi sinh từ kinh nghiệm thi công, thí nghiệm vải, các ứng dụng của chúng ngoài thực địa từ hơn 15 năm qua. Quý khách hàng hoặc các bạn muốn tham khảo thêm thông tin, hãy đăng ký một email từ website này của chúng tôi để được nhận thêm thông tin mới từ các Chuyên gia và các dự án.

Hưng Phú cung cấp và sản xuất chuyên về Rọ đá, thảm đá, và đặc biệt lưới thép xoắn kép thay thế lưới địa kỹ thuật cốt sợi thủy tinh phải nhập khẩu tốn kém và phức tạp.

Trân trọng cám ơn bạn đã theo dõi.