bÁo cÁo tỔng kẾt ĐỀ tÀi khoa hỌc cÔng nghỆ hỘi thẢo … · 2020. 5. 21. · bÁo...

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

CẤP TRƯỜNG NĂM 2017

TS. NGUYỄN ĐỨC MẠNH

[email protected]

PHỐI HỢP GIỮA CÔNG TY CPTV CẢNG – KỸ THUẬT BIỂN

& BỘ MÔN XD CẢNG - ĐƯỜNG THỦY, ĐHXD

HỘI THẢO KHOA HỌC

ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VÀ TIÊU CHUẨN MỚI TRONG

KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC CÔNG TRÌNH CẢNG

CHUYÊN ĐỀ

HÓA LỎNG NỀN ĐẤT DO TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG

TP. HỒ CHÍ MINH, 25/12/2017

mailto:[email protected]

NỘI DUNG BÁO CÁO

2

1. TỔNG QUAN VỀ HÓA LỎNG CỦA ĐẤT

2. HÓA LỎNG DO TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG

3. HÓA LỎNG DO SÓNG ĐỐI VỚI ĐÊ CHẮN SÓNG

4. SỰ CỐ ĐÊ CHẮN SÓNG THÙNG CHÌM DO HÓA LỎNG

1. TỔNG QUAN VỀ HÓA LỎNG

31.1. ĐỊNH NGHĨA VỀ HÓA LỎNG

Hóa lỏng là hiện tượng mà khi đất bão hòa hoặc bão hòa mộtphần mất khả năng chịu lực, và ứng xử như một chất lỏng


4

Sand boils – cát chảyMa sát âm – cọc bị phá hoại

Sụt lún bến cảng Sự cố đập đất do hóa lỏng

1.2. HẬU QUẢ CỦA HÓA LỎNG NỀN ĐẤT


5

Hóa lỏng xuất hiện khi mà ứng suất hữu hiệu trong đấtbiến mất:

1.3. NGUYÊN NHÂN GÂY RA HÓA LỎNG

ഥ𝒑=0

- Với tải đơn: thay đổi ứng suất đột ngột – sự tăng lên củatải hoặc mất khối gia cố ở chân của một đê kiểu đất đắp

- Tải trọng lặp: lặp lại của các điều kiện ứng suất – do tảitrọng sóng hoặc động đất


6

▪ Hóa lỏng dư hoặc hóa lỏng tích lũy (residual liquefaction)▪ Hóa lỏng tức thời (momentary liquefaction)

Đê chắn sóng thùng chìm Đường ống dẫn dưới biển

2.1. TỔNG QUAN HÓA LỎNG DO SÓNG


72.1. TỔNG QUAN HÓA LỎNG DO SÓNG

- Chỉ số lặp của ứng suất cắt (chỉ số giữa ứngsuất cắt và ứng suất hữu hiệu trung bình)

- Chu kỳ sóng- Số lượng sóng

Loại đất có khả năng hóa lỏng

Khả năng hóa lỏng của đất phụ thuộc vào:


8

▪ Điều kiện xuất hiện hóa lỏng:

ത𝑃 : áp lực nước lỗ rỗng trong đất

𝝈𝟎′ : ứng sất hữu hiệu ban đầu trong đất

2.2. HÓA LỎNG DƯ



Quá trình phát triển của hóa lỏng dư



Sự gia tăng áp lực nước lỗ rỗng (Summer et al, 2006)



Sự nén lại của đất sau khi hóa lỏng



Sự biến mất của áp lực nước lỗ rỗng gia tăng –khi có hóa lỏng xảy ra - (Summer et al, 2006)



Sự biến mất của áp lực nước lỗ rỗng gia tăngkhi không có hóa lỏng - Summer et al (2006)



Mô hình toán – quá trình hóa lỏng dư

Mô hình Giải thích mô hình

Đất là cứng, nước lỗ rỗng là không nén

được (lý thuyết lọc)

Phương trình Laplace của vận tốc u,

Không kể đến lỗ rỗng và hệ số thấm của đất

Đất là cứng, nước lỗ rỗng là nén được Phương trình khuyếch tán của u

Nước không nén

Đất ứng xử như vật liệu đàn hồi (elastic

soil skeleton), trong điều kiện không thoát

nước

Áp lực nước lỗ rỗng là thông số quan trọng

Không kể đến ứng xử đàn hồi – dẻo của đất

Đất là vật liệu đàn hồi, nước là nén được

(kiểu gần đúng Biot)

Ứng suất hữu hiệu trọng đất là không phù

hợp


15

ẢNH HƯỞNG MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA ĐẤT

E = 4500 kPa

Thí nghiệm Summer (2006)Mô hình toán


16

Thí nghiệm Summer (2006)

Mô hình toán




17

▪ Điều kiện xuất hiện hóa lỏng:

2.3. HÓA LỎNG TỨC THỜI


18

▪ Hóa lỏng tức thời không xuất hiện đối với đất bão hòa hoàn

toàn (Summer, 2004);

▪ Hóa lỏng có thể xảy ra đối với một đất bão hòa không hoàn

toàn (trong đất có bao gồm cả không khí/gas)

2.3. HÓA LỎNG TỨC THỜI

19

LỰC TÁC DỤNG CỦA SÓNG LÊN THÙNG CHÌM


3.1. KIỂU HÓA LỎNG DƯ

20

Pb =2.9 kN/m2

Chiềudày

Dung trọng đẩy

nổi

Mô đun kháng cắt Hệ số thấm Hệ số rỗng

(m) (kN/m3) (kN/m2) (m/s) -

30 8.5 6600 4.5E-05 0.3

- Cao độ mặt đáy biển CDd 0.00 [m]

- Chiều cao sóng đến Hi 3.00 [m]

- Chu kỳ sóng T 3.00 [s]

- Độ sâu mực nước d 11.00 [m]

- Chiều cao thùng chìm Hkc 15.00 [m]

- Chiều rộng thùng chìm Bkc 12.50 [m]

- Chiều dài 1 thùng Lkc 33.00 [m]



21

SỰ THAY ĐỔI ÁP LỰC NƯỚC LỖ RỖNG THEO CHIỀU SÂU



22

Ngưỡng hóa lỏng

ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU CAO SÓNG



23

Ngưỡng hóa lỏng

ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU CAO SÓNG



24

PHÂN LOẠI KIỂU PHÁ HOẠI DO HÓA LỎNG DƯ(GROOT ET AL. 2006)



d: chiều dày lớp trênđáy biển;G: mô đun kháng cắtcủa đất;k: hệ số thấm của đất;: dung trọng riêng củanước biển

25

HÓA LỎNG TỨC THỜI ĐỐI VỚI ĐÊ CHẮN SÓNG (JENG ET AL. 2012)


3.2. KIỂU HÓA LỎNG TỨC THỜI

26

THEO TÀI LIỆU CỦA PUZRIN ET AL (2010)


4.1. THÔNG TIN CÔNG TRÌNH

ĐÊ CHẮN SÓNG, CẢNG BARCELONA, TÂY BAN NHA

27


4.2. QUÁ TRÌNH XẢY RA SỰ CỐ

Hoàn thànhnạo vét

11/2000 10/5/2001

Xong lớpđệm đá

10/2001

Thi công xongthùng 1,2,3,4

10/11/2001

Bão xảy ra

11/11/2001

Sự cố

Tmax = 9sHmax = 4m (trong 1h)N=250-250 sóng

28


4.2. QUÁ TRÌNH XẢY RA SỰ CỐ

Thể tích thùng nằm trong đất: 240 m3/m

Thể tích đất thay đổi trước và sau bão: 220 m3/m

29


4.3. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT

30


4.4. PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN

PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT NỀN

HỆ SỐ AN TOÀN CHỐNG PHÁ HOẠI NỀNXÉT KHI CÓ BÃO

FS = 1.1

31



PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG HÓA LỎNG

ỨNG SUẤT ’v ỨNG SUẤT xz

32




TỈ SỐ xz /’v VÙNG HÓA LỎNG CỦA ĐẤT

Vùng hóa lỏng

33




FS = 1.36FS = 1.82

FS = 1.22

FS = 1.1 (khi bão – phân tích tĩnh)FS = 1.11

FS = 0.63 (khi bão – phân tích hóa lỏng)

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

34

1. Nền đất có thể bị hóa lỏng do tác động của sóng: hóa lỏng dư và hóa lỏng

tạm thời;

2. Hóa lỏng dư xảy ra khi áp lực nước lỗ rỗng gia tăng đến giá trị lớn hơn

ứng suất hữu hiệu ban đầu của đất. Quá trình hóa lỏng bao gồm: gia tăng

áp lực nước, hóa lỏng đất, đất bị nén lại, áp lực nước lỗ rỗng gia tăng

biến mất.

3. Hóa lỏng tạm thời: khi đất chịu tác động của vùng bụng sóng đi qua.

Kiểu hóa lỏng này chỉ xảy ra trong thời gian ngắn

4. Hóa lỏng là nguyên nhân gây ra sự cố thùng chìm khi chịu tác động của

một tải trọng sóng có chiều cao đủ lớn và thời gian tác động đủ dài;

5. Nên xem xét hóa lỏng trong công tác thiết kế công trình.

bÁo cÁo tỔng kẾt ĐỀ tÀi khoa hỌc cÔng nghỆ hỘi thẢo … · 2020. 5. 21. · bÁo...

Documents