Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định hàm lượng xi măng soilcrete hiện trường tạo bởi jet grouting

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 48 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG XI MĂNG SOILCRETE HIỆN TRƯỜNG TẠO BỞI JET GROUTING LÝ DUYÊN HỒNG NHUNG, TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG* A method to determine the field cement content of a soilcrete column by Jet Grouting Abstract:Cement content of field soilcrete columns, Ac, created by Jet Grouting remains further research because precisely unknown soilcrete column diameter. The paper deale with A method to determine the cement content

pdf9 trang | Chia sẻ: huongnhu95 | Ngày: 24/08/2021 | Lượt xem: 217 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu đề xuất phương pháp xác định hàm lượng xi măng soilcrete hiện trường tạo bởi jet grouting, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
t in a soilcrete column by Jet Grouting based on relationship between Cement content and compressive strength qu of a soilcrete column by Jet Grouting. In the method, Cement content was determined by laboratory tests of two soilcrete samples taken from the two pilot soilcrete columns at Tam Bang and Vam Dinh bridge. The soilcrete specimens in the laboratory and the field were carried out unconfined compressive strength tests at the same curing time. The results indicate that (1) variation of Acwith qu can be applied by the equation ofqu = -4x10 -6 Ac 2 + 0.0075Ac – 1.4039 with reliability of 92%, (2) Ac in the 1-m top soilcrete column at Tam Bang bridge was 330-476 kg/m 3 . Keywords: Jet Grouting; soilcrete; cement content; column diameter; unconfined compressive strength 1. GIỚI THIỆU CHUNG * Công nghệ Jet Grouting (JG) phun đơn tạo cọc soilcrete trong đất bằng cách phun vữa với áp lực từ 20-60 MPa mà không sử dụng thêm nƣớc hay khí, tạo cọc có đƣờng kính từ 0.6-1.2 m [1, 2]. Dòng bùn thải đi lên mặt đất đƣợc duy trì giúp cân bằng áp lực phụt trong đất nên JG sử dụng nhiều vữa hơn các công nghệ đất trộn xi măng khác. Hàm lƣợng xi măng trong soilcrete tạo bởi JG thƣờng đƣợc xác định khi biết thể tích cọc soilcrete, thể tích vữa bơm vào, thể tích bùn trào ngƣợc, và tỉ số thay thế đất [3]. Tuy nhiên, đƣờng kính cọc JG thƣờng không đồng đều do * Khoa KTXD, Trường Đại Học Bách Khoa TP. HCM Email: tnhhung@hcmut.edu.vn áp lực phun vữa và lực dính của đất thay đổi theo độ sâu. Đƣờng kính cọc JG rất khó xác định và là thông số cần đƣợc nghiên cứu [1, 4]. Nghiên cứu này nhằm xác định hàm lƣợng xi măng trong soilcrete tạo bởi JG ở cọc thử Vàm Đinh (VĐ) và Tám Bang (TB) tại Đồng Tháp thông qua thí nghiệm trong phòng. Soilcrete trong phòng đƣợc chế tạo từ đất khu vực hai cọc thử với hàm lƣợng xi măng, Ac, từ 300 ÷ 900 kg/m 3 và đƣợc nén nở hông tự do (UCS) để xác định cƣờng độ qu. Dựa vào mối quan hệ giữa qu và Ac của soilcrete trong phòng, hàm lƣợng xi măng, Ac, của soilcrete cọc thử VĐ và TB đƣợc xác định thông qua cƣờng độ qu. 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thí nghiệm trong phòng đƣợc áp dụng để đối chiếu kết quả hiện trƣờng. Soilcrete trong phòng ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 49 đƣợc chế tạo cùng loại đất và tỉ lệ w:c với soilcrete hiện trƣờng. Với hàm lƣợng xi măng, Ac, từ 300 ÷ 900kg/m 3 , soilcrete trong phòng đƣợc nén xác định cƣờng độ qu. Dựa vào quy luật giữa qu và Ac của soilcrete trong phòng, các mẫu soilcrete hiện trƣờng có cƣờng độ qu sẽ đƣợc xác định Ac tƣơng ứng. 2.1. Tiêu chuẩn áp dụng Soilcrete trong phòng đƣợc chế tạo tuân theo tiêu chuẩn TCVN 9403-2012 và TCVN 9906- 2014. Thí nghiệm nén UCS soilcrete tuân theo tiêu chuẩn TCVN 9403-2012, ASTM D2166 và ASTM D1633. 2.2. Vật liệu và thiết bị Vật liệu chế tạo soilcrete trong phòng gồm đất sét và bùn sét lấy ở độ sâu tƣơng ứng 1 m đầu tiên cọc thử VĐ và TB với các chỉ tiêu cơ lý đƣợc thể hiện trong Bảng 1, xi măng Portland hỗn hợp PCB40 (TCVN 6260-2009) và nƣớc sạch (TCVN 4506-2012). Dụng cụ đúc mẫu gồm máy trộn, khuôn đúc mẫu hình trụ tròn chiều cao 120 mm và đƣờng kính trong là 56 mm, v.v. (Hình 1). Thiết bị nén mẫu đợt 1 làmáy nén 3 trục TSZ30-2,0, nén đợt 2 là máy nén một trục có lực nén tối đa 31,4 kN, tốc độ gia tải có thể điều chỉnh nhỏ hơn 1 mm/phút và 2 đồng hồ đo chuyển vị đứng có sai số ±0.01 mm. Bảng 1. Một số chỉ tiêu cơ lý của đất thí nghiệm (LAS-XD 475) Chỉ tiêu cơ lý Vàm Đinh Tám Bang Mô tả Đất sét Bùn sét Độ sâu, (m) 1,5-2,5 1-2 Trọng lƣợng riêng tự nhiên, γw(kN/m 3 ) 18,24 16,46 Giới hạn chảy, PL (%) 42,1 50,6 Giới hạn dẻo, PI (%) 18,2 20 Cƣờng độ nén nở hông tự do, qu (kN/m 2 ) 117,91 56,06 Độ pH - 6,5 Hàm lƣợng bụi và sét, (%) 94,6 92,4 Hàm lƣợng hữu cơ, (%) - 6,13 Hình 1. Máy trộn, que trộn, âu trộn và khuôn đúc mẫu ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 50 2.3. Trình tự thực hiện 2.3.1. Chế tạo soilcrete trong phòng Mẫu đất lấy từ hiện trƣờng đƣợc xác định độ ẩm (ASTM D2216 và TCVN 4196-2012) và đo độ pH. Mỗi 1 mẻ trộn gồm 3 mẫu ứng với 1 hàm lƣợng xi măngtừ 300÷900 kg/m3. Hàm lƣợng xi măng, Ac (kg/m 3 ), trong soilcrete là tỉ số giữa khối lƣợng xi măng khô, mc (kg), và thể tích đất tự nhiênđƣợc gia cố, Vs (m 3), tính theo Công thức (1) [5, 6, 7].Dựa vào Ac, khối lƣợng đất, xi măng và nƣớc đƣợc tính toán cho 1 mẻ trộn. s c c V m A  (1) Vữa đƣợc trộn theo tỉ lệ w:c giống với JG hiện trƣờng là 1,5:1. Hỗn hợp đất và vữa đƣợc trộn đều bằng tay trong đợt đúc mẫu lần 1 và trộn bằng máy trong đợt đúc mẫu lần 2 với thời gian trộn không quá 10 phút. Hỗn hợp sau khi trộn đƣợc cho vào khuôn thành 3 lớp và đầm mỗi lớp để loại bỏ bọt khí. Thời gian đúc mẫu không vƣợt quá 60 phút. Soilcrete sau khi đóng khuôn đƣợc bảo dƣỡng trong thùng chứa ngập nƣớc, tháo khuôn sau 3 ngày tuổi và tiếp tục bảo dƣỡng đến khi nén[8, 9] (Hình 2). Hình 2. Mẫu soilcrete sau khi đóng khuôn và bảo dưỡng 2.3.2. Thí nghiệm nén nở hông tự do (UCS) Soilcrete đƣợc làm phẳng 2 đầu, xác định đƣờng kính, chiều cao, khối lƣợng từng mẫu và đƣợc nén theo trình tự sau [8, 10, 11]: (1) Đặt mẫu ở tâm bàn nén dƣới. Lắp đặt và điều chỉnh đồng hồ đo chuyển vị đứng về “0” (Hình 3). Gia tải với tốc độ nén nhỏ hơn 1 mm/phút, giữ nguyên tốc độ nén và không tăng lực đột ngột. (2) Ứng với 10 vạch của đồng hồ chuyển vị bên trái, ghi lại số đọc của đồng hồ bên phải và số đọc lực nén tƣơng ứng. Nén mẫu đếnkhi phá hoại(Hình 4). (3) Tính toán ứng suất, biến dạng và vẽ biểu đồ ứng suất-biến dạng của mẫu. Giá trị ứng suất nén lớn nhất tại thời điểm phá hoại là cƣờng độ nén nở hông tự do, qu, và biến dạng tƣơng ứng là biến dạng lúc phá hoại, εf. Mô đun đàn hồi cát tuyến E50=qu50/ε50, qu50 - giá trị ứng suất tại 50% qu, ε50 - biến dạng tuơng ứng với qu50. Hình 3. Soilcrete được lắp đặt trước khi nén ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 51 Hình 4. Mẫu soilcrete sau khi phá hoại 2.3.3. Đường kính cọc soilcrete Đƣờng kính cọc soilcrete tạo bởi JG, Dcol, xác định dựa vào phƣơng trình cân bằng khối lƣợng [4] theo Công thức (2): colssp gspg col L V D )( )4(      (2) trong đó:ρs, ρg, ρsp- khối lƣợng riêng của đất tự nhiên, vữa và bùn thải (kg/m3); Vg - thể tích vữa bơm vào cọc (m3); Lcol - chiều dài cọc soilcrete (m). 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đất bùn sét và đất sét ở độ sâu tƣơng ứng 1 mét đầu cọc thử TB và VĐ có độ ẩm lần lƣợt là 57,2% và 36,5%. Độ pH của đất bùn sét TB đo đƣợc là 6,5, đất sét VĐ không đo độ pH. Thí nghiệm đúc mẫu lần 1 gồm 42 mẫu soilcrete từ đất tại khu vực cọc thử TB (21 mẫu) và VĐ (21 mẫu), lần 2 gồm 42 mẫu (21 mẫu TBvà 21 mẫu VĐ) với 7 hàm lƣợng Ac từ 300 ÷ 900 kg/m 3 đất. Một vài mẫu soilcrete bị khuyết tật rỗ bề mặt xung quanh do công tác tạo mẫu nên đƣợc loại bỏ. 3.1. Soilcrete chế tạo trong phòng từ đất khu vực cọc thử TB 3.1.1. Cường độ nén nở hông tự do, qu Cƣờng độ qucủa soilcrete chế tạo trong phòng lần 1 và lần 2 chênh lệch nhau vì soilcrete chế tạo lần 1 đƣợc trộn bằng tay trong khi lần 2 đƣợc trộn bằng máy (Hình 5). Ở Ac = 300 kg/m 3 và 400 kg/m 3, cƣờng độ qu của soilcrete lần 1 cao hơn lần 2 vì soilcrete khi đóng khuôn đầm nén nhiều hơn quy định [5]. Khi Ac tăng từ 600 ÷ 900 kg/m 3, lƣợng vữa trộn soilcrete tăng, hỗn hợp đất và vữa không đồng nhất khi trộn bằng taylàm cƣờng độ qu của soilcreteđúc lần 1 giảm so với soilcrete đúc lần 2. Vì vậy, cƣờng độ qu đƣợc tập trung thảo luận ở các mẫu soilcrete chế tạo lần 2. Các mẫu soilcrete chế tạo trong phòng lần 2 ở tuổi 54 ngày với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 có qu tăng từ 0,4-2,3 MPa (Hình 5), cao hơn qu đất chƣa gia cố và cƣờng độ qu hầu nhƣ đều tăng theo Ac, phù hợp [5, 7, 12]. Khi tăng Ac, lƣợng xi măng tham gia phản ứng thủy hóa sẽ tăng lên, lƣợng ion Ca++ giải phóng ra nhiều hơn, độ pH tăng lên làm tăng phản ứng trao đổi ion của các hạt sét mang điện tích âm và các sản phẩm tạo thành (nhƣ C-S-H và C-A-H) tăng lên góp phần hình thành cấu trúc và cƣờng độ soilcrete [5, 6, 7]. Với Actừ 300 ÷ 600 kg/m 3, việc tăng Ac lên 100 kg/m 3 làm qu của soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 tăng lên khoảng 0,5 MPa. Tuy nhiên, soilcrete tại Ac= 700 kg/m 3 có qu bị giảm so với soilcrete tại Ac= 600 kg/m 3, ở các mẫu soilcrete chế tạo lần 1 cũng xảy ra tƣơng tự. Khi Ac tăng từ 300 ÷ 600 kg/m 3, hỗn hợp xi măng đất đƣợc đầm nén bằng que đầm, với Ac= 700 ÷ 900 kg/m 3, hỗn hợp xi măng đất trở nên sệt hơn nên đƣợc đầm rung bằng máy và lực đầm nén tác dụng lên mẫu bị giảm đi dẫn đến cƣờng độ bị sụt giảm. Ngoài ra, việc gõ khuôn xuống bàn để giảm bọt khí trong quá trình tạo mẫu làm mật độ và cƣờng độ qu soilcrete giảm [5]. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 52 Cƣờng độ qu của soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 tăng khi Ac tăng từ 700 ÷ 900 kg/m 3 nhƣng tăng chậm hơn so với soilcrete có Ac từ 300 ÷ 600 kg/m 3. Khi tăng Ac thêm 100 kg/m 3, cƣờng độ qu tăng lần lƣợt 2, 1,5, 1,4 lần với soilcrete có Ac = 300 ÷ 600 kg/m 3 và tăng lần lƣợt 1,2, 1,1 lần với soilcrete có Ac = 700 ÷ 900 kg/m 3 . Khi Ac tăng, độ ẩm của soilcrete tăng lên và lƣợng nƣớc dƣ sau phản ứng thủy hóa trong soilcrete làm giảm khả năng tăng cƣờng độ qu[6, 7]. Hình 5. Quan hệ giữa cường độ qu và hàm lượng xi măng, Ac 3.1.2. Biến dạng lúc phá hoại, εf Biến dạng lúc phá hoại, εf, của soilcrete chế tạo trong phòng với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 ở tuổi 54 ngày dao động từ 0.5-1.2% (Hình 6), nhỏ hơn [12]. εf giảm khi qu tăng [6, 7] đối với các mẫu có qu< 1 MPa. qu của các mẫu soilcrete lớn hơn 1 MPa có biến dạng εf tăng khi qu tăng nhƣng εf tăng không đáng kể và dao động từ 0,7-1,2%, gần với [13] (εf = 0.5-1% khi qu < 1 MPa). εf tăng có thể vì mặt tiếp xúc giữa đầu mẫu và bàn nén có chênh lệch dẫn đến mẫu bị biến dạng cục bộ trƣớc khi đạt cƣờng độ đỉnh và phá hoại hoàn toàn [7]. εf của soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 giảm khi Ac tăng từ 300 ÷ 500 kg/m 3, phù hợp [7]. Soilcrete chế tạo trong phòng và hiện trƣờng có εf không quá khác biệt, đều nhỏ hơn 1,5%, ngoại trừ một số mẫu soilcrete hiện trƣờng có εf lớn. Hình 6. Quan hệ giữa cường độ qu và biến dạng lúc phá hoại, εf 3.1.3. Mô đun đàn hồi cát tuyến, E50 Mô đun đàn hồi cát tuyến, E50, của soilcrete chế tạo trong phòng với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 ở tuổi 54 ngày dao động từ 68-319,4 MPa và E50 = 104-248qu (Hình 7). E50 gần với giá trị E50 = 100-300 qu khi qu< 2 MPa [6, 7]. Với Ac = 300 ÷ 400 kg/m 3, soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 có E50 = 146-248qu, gần với [12] và cao hơn [13]. VớiAc = 300 ÷ 500 kg/m 3 , soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 có E50 tăng khi hàm lƣợng xi măng, Ac, tăng. Hình7. uan hệ giữa cường độ qu và mô đun đàn hồi cát tuyến, E50 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 53 3.1.4. Hàm lượng xi măng của soilcrete a. Xác định Ac thông qua qu Dựa vào kết quả cƣờng độ qu của soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 từ đất khu vực cọc thử TB tăng khi Actăng từ 300 ÷ 900 kg/m 3 , hàm lƣợng xi măng Ac trong các mẫu soilcrete hiện trƣờng ở mét đầu tiên của cọc thử TB đƣợc xác định thông qua Phƣơng trình qu= -4x10 -6 Ac 2 + 0.0075Ac – 1.4039 với độ tin cậy 92%. Các mẫu soilcrete ở mét đầu tiên cọc thử có qu= 0.64 MPa, 0.68 MPa, 1.16 MPa, 1.26 MPa lần lƣợt có Ac= 330 kg/m 3 , 339 kg/m 3 , 450 kg/m 3 , 476 kg/m 3 . Accủa soilcrete ở 1 mét đầu cọc thử TB dao động từ 330-476 kg/m3. So với các nghiên cứu soilcrete chế tạo trong phòng trƣớc đây từ đất bùn sét ở tuổi 60 ngày, soilcrete từ đất An Giang ởAc = 300 kg/m 3 có qu= 1.2 MPa, Ac = 350 kg/m 3 có qu= 1.5 MPa [12], soilcrete từ đất Đồng Tháp với Ac = 300 kg/m 3 có qu= 0.75 MPa, Ac = 350 kg/m 3 có qu= 0.8 MPa [12], kết quả Actrong soilcrete của cọc thử TB là hợp lý vì thí nghiệm sử dụng vữa có tỉ lệ w:c = 1.5: 1 cao hơn so với hai nghiên cứu trƣớc là 0.7. Đƣờng kính cọc xác định thông qua đào lộ đầu cọc thử TB là 1 m. Cọc thiết kế có đƣờng kính 1 m không đổi trong lớp bùn sét. Khối lƣợng riêng của soilcrete hiện trƣờng sau khi thi công bằngkhối lƣợng riêng của soilcrete khoan từ hiện trƣờng. Ac trung bình của soilcrete trong 1 mét cọc đƣợc lấy bằng giá trị trung bình Accủa các mẫu soilcrete khoan đƣợc trong cùng 1 mét cọc. Khối lƣợng riêng trung bình của soilcrete trong 1 mét cọc đƣợc lấy bằng giá trị trung bình khối lƣợng riêng của các mẫu khoan đƣợc trong cùng 1 mét cọc. Khối lƣợng xi măng trong 1 m3 đất tự nhiên, khối lƣợng vữa và khối lƣợng soilcrete tạo thành đƣợc xác định dựa vào Ac. Thể tích soilcrete tạo thành đƣợc xác định dựa vào khối lƣợng riêng của soilcrete khoan đƣợc từ hiện trƣờng. Khối lƣợng xi măng thực tế nằm trong cọc soilcrete đƣợc xác định dựa vào thể tích của 1 m cọc soilcrete thực tế. Kết quả hàm lƣợng xi măng, Ac, và khối lƣợng xi măng trong 1 mét cọc thử TB đƣợc trình bày ở Bảng 2. Cọc thử TB có chiều dài 12 m, khối lƣợng xi măng trong 10 m đầu tiên của cọc ƣớc lƣợng là 2020 kg. Đoạn cọc từ -10 m đến -12 m cọc tiêu thụ khoảng 400 kg xi măng khô. Vì vậy, khối lƣợng xi măng khô ƣớc lƣợng nằm trong cọc là 2420 kg. Khối lƣợng xi măng khô bơm tạo cọc thực tế là 3140 kg (5.75 m 3 vữa) nên khối lƣợng xi măng thất thoát ƣớc lƣợng là 720 kg (1.32 m3 vữa). b. Xác định đường kính cọc soilcrete tạo bởi JG Khối lƣợng riêng soilcrete, ρsoilcrete, giả thiết bằng với khối lƣợng riêng bùn thải, ρspoil. Khối lƣợng riêng của soilcreteđƣợc lấy bằng giá trị trung bình khối lƣợng riêng soilcretekhoan từ cọc thử TB. Dựa vào thể tích vữa bơm vào cọc, Vg = 5.75 m 3, chiều dài cọc, Lcol = 12 m, đƣờng kính cọc soilcrete, Dcol,xác định theo Công thức (2) là 0.8 m. Ac của soilcrete trong cọc bằng khối lƣợng xi măng bơm vào cọc trên thể tích đất ban đầu. Ac trung bình đƣợc lấy bằng giá trị trung bình Ac của soilcrete trong cọc từ Bảng 2 (Ac = 514 kg/m 3). Thể tích đất ban đầu Vsoil = 3140/514 = 6.1 m 3 là thể tích soilcrete thực tế. Đƣờng kính cọc soilcrete tính toán đƣợc bằng 0.8 m, gần với đƣờng kính cọc tính theo[4] và nhỏ hơn 20% so với đƣờng kính xác định ở hiện trƣờng tại mét đầu tiên của cọc thử TB. Tuy nhiên, bên cạnh các mẫu soilcrete khoan từ cọc thử đƣợc nén UCS có những mẫu soilcrete mềm hơn, Ac thấp hơn nên Ac trung bình trong cọc soilcrete có thể thấp hơn 514 kg/m3. Với khối lƣợng xi măng bơm vào cọc không đổi, đƣờng kính cọc có thể sẽ lớn hơn 0.8 m. Kết quả cho thấy việc xác định đƣờng kính cọc soilcrete tạo bởi JG thông qua Ac là một phƣơng pháp tin cậy trong trƣờng hợp không xác định đƣợc ρsoilcretehay ρspoil tại hiện trƣờng. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 54 Bảng 2. Hàm lƣợng xi măng, Ac, của soilcrete và khối lƣợng xi măng trong cọc thử TB Chiều dài 1 m cọc soilcrete theo độ sâu, (m) Hàm lƣợng xi măng, Ac, (kg/m 3 ) Khối lƣợng xi măng thực tế trong 1 mét cọc soilcrete, (kg) 1-2 399 178 2-3 490 189 3-4 485 194 4-5 466 192 5-6 515 202 6-7 466 191 7-8 542 211 8-9 537 212 9-10 575 217 10-11 667 235 Tổng: 2020 kg 3.2. Soilcretechế tạo trong phòng từ đất khu vực cọc thử VĐ 3.2.1. Cường độ nén nở hông tự do, qu Cƣờng độ qu của soilcrete chế tạo trong phòng ở tuổi 117 ngày từ đất VĐ ở đợt đúc mẫu lần 1 trong cùng 1 hàm lƣợng xi măng chênh lệch nhau và qu thay đổi không theo quy luật khi tăng Ac từ 300 ÷ 900 kg/m 3 (Hình 8). Ởđợt đúc mẫu lần 1, hỗn hợp đất và vữa đƣợc trộn bằng tay nên đất sét dẻo không đƣợc trộn đều với vữa làm ảnh hƣởng đến qu. Hình 8. Quan hệ giữa cường độ qu và hàm lượng xi măng, Ac Soilcrete chế tạo trong phòng ở lần 2 có qu = 1,7-4,3 MPa, phù hợp [12, 13]. VớiAc = 500 ÷ 700 kg/m 3, cƣờng độ qucủa soilcrete giảm vì hỗn hợp đất và vữa ở dạng sệt, soilcrete đƣợc đầm rung bằng máy và không chịu lực đầm tay nhƣ các mẫu soilcreteở Ac thấp hơn, giống với việc sụt giảm cƣờng độ ở một số mẫu TB. Với Ac = 700 ÷ 900 kg/m 3 , qucủa soilcrete tăng theo Ac. 3.2.2. Biến dạng lúc phá hoại, εf Soilcrete chế tạo trong phòng từ đất VĐ với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 ở lần 1 có εf = 0.7-1.3% và ở lần 2 có εf = 0.39-1.46% (Hình 9), nhỏ hơn [12]. Soilcrete trong phòng có εf tăng khi qutăng, ngƣợc với kết quả của [5, 7], có thể vì mặt tiếp xúc giữa 2 đầu mẫu và bàn nén không bằng phẳng dẫn đến mẫu bị biến dạng cục bộ trƣớc khi đạt cƣờng độ đỉnh và phá hoại hoàn toàn [7]. Ở qu gần nhau, soilcrete trong phòng có εf nhỏ hơn soilcrete hiện trƣờng vì các mẫu hiện trƣờng có chiều dài ngắn hơn 2 lần đƣờng kính nên biến dạng đo đƣợc lớn nhƣ đã giải thích ở các mẫu soilcrete trong phòng TB. ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 55 Hình 9. Quan hệ giữa cường độ qu và biến dạng lúc phá hoại, εf 3.2.3. Mô đun đàn hồi cát tuyến, E50 Mô đun đàn hồi cát tuyến, E50, của soilcrete tạo ra trong phòng với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 ở lần 1 có E50 = 321-523 MPa và tỉ số E50/qu = 88- 143, soilcrete ở lần 2 có E50 = 371-836 MPa và E50/qu =134-263 (Hình 10). Tỉ số E50/qu của soilcrete chế tạo trong phòng lần 1 nhỏ hơn lần 2 vì εf của soilcrete lần 1 lớn hơn soilcrete lần 2. Đa số các mẫu soilcrete chế tạo trong phòng lần 2 có E50 tăng theo qu, phù hợp [5, 7].Một số mẫu soilcrete hiện trƣờng có qugần với qu của soilcrete trong phòng nhƣng có E50thấp hơn E50 trong phòng vì soilcrete hiện trƣờng có εf lớn. Với Ac = 700 ÷ 900 kg/m 3, soilcrete chế tạo trong phòng lần 2 có E50 tăng khi Ac tăng, phù hợp [14] vì qu của soilcrete tăng theo Ac. Hình 10. uan hệ giữa cường độ qu và mô đun đàn hồi cát tuyến, E50 3.2.4. Hàm lượng xi măng của soilcrete Các mẫu soilcrete trong phòng với Ac = 300 ÷ 900 kg/m 3 có qu thay đổi không theo quy luật với Ac (Hình 11). qu trong phòng hầu hết đều cao hơn qu hiện trƣờng nhƣng soilcrete ở Ac = 300 kg/m 3 và Ac = 700 kg/m 3 có qu tƣơng đƣơng nhau. Việc trộn mẫu đất sét không đồng nhất với vữa và quá trình đúc mẫu không loại bỏ hết bọt khí làm ảnh hƣởng đến cƣờng độ qu. Kết quả cho thấy quá trình đúc mẫu soilcrete có ảnh hƣởng đến độ tăng qu mặc dù Ac tăng. Vì vậy, Ac trong soilcrete từ cọc thử VĐ chƣa thể xác định. 4. KẾT LUẬN Soilcrete trong phòng từ đất khu vực cọc thử TB và cọc thử VĐ đã đƣợc chế tạo với hàm lƣợng xi măng, Ac, từ 300 ÷ 900 kg/m 3, tỉ lệ w:c là 1,5:1 giống với JG hiện trƣờng. Soilcrete trong phòng đƣợc nén nở hông tự do để xác định cƣờng độ nén nở hông tự do, qu, biến dạng lúc phá hoại, εf, mô đun đàn hồi cát tuyến, E50, ở tuổi 54 ngày cho mẫu TB và 117 ngày cho mẫu VĐ. Dựa vào mối quan hệ giữa Acvà qu của soilcrete trong phòng, các mẫu soilcrete hiện trƣờng khoan từ cọc thử đƣợc đối chiếu với soilcrete trong phòng để xác định Ac. Khối lƣợng xi măng trong cọc thử JG đƣợc xác định khi biết khối lƣợng xi măng bơm vào cọc và đƣờng kính cọc từ đào lộ đầu cọc hiện trƣờng.Đƣờng kính cọc JG đƣợc xác định khi biết khối lƣợng xi măng bơm vào cọc và hàm lƣợng xi măng, Ac, của soilcrete. Một số kết luận rút ra đƣợc nhƣ sau: (1) Soilcrete trong phòng từ đất bùn sét TB với Ac từ 300 ÷ 900 kg/m 3có cƣờng độ qu từ 0,4- 2,3 MPa, mô đun đàn hồi cát tuyến E50 = 104- 248qu, biến dạng lúc phá hoại nhỏ, εf= 0,5-1,2%. (2) Soilcrete trong phòng từ đất bùn sét TB có cƣờng độ qu tăng khi Actăng từ 300 ÷ 900 kg/m 3 theo Phƣơngtrình qu = -4x10 -6 Ac 2 + 0,0075Ac - 1,4039 với độ tin cậy 92%. (3) Hàm lƣợng xi măng, Ac của soilcrete trong 1 mét đầu cọc thử TB là 330-476 kg/m3, ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2 - 2020 56 khối lƣợng xi măng ƣớc lƣợng trong cọc thử TB là 2420 kg và đƣờng kính cọc thử TB tính toán thông qua Ac đạt 0,8 m. (4) Soilcrete trong phòng từ đất sét VĐ với Ac từ 300 ÷ 900 kg/m 3 có cƣờng độ qu từ 1,7 - 4,3 MPa, E50 = 134-263qu, εf = 0,39 - 1,46%, cƣờng độ qu thay đổi không theo quy luật khi tăng Ac nên chƣa xác định đƣợc hàm lƣợng xi măng, Ac, trong cọc thử VĐ. LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu này đƣợc thực hiện dƣới sự tài trợ kinh phí của Sở KHCN tỉnh Đồng Tháp qua hợp đồng số 108/2015/ĐT-KHCN, sự tài trợ của công ty An Bình, và sự hỗ trợ pháp lý-trang thiết bị của trƣờng Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP HCM. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trần Nguyễn Hoàng Hùng. Công nghệ xói trộn vữa cao áp (Jet grouting). TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam: Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. HCM, 2016, 368 trang. [2]. Hayward Baker Inc. “Jet Grouting.” Internet: 8 p., 2019. [3]. G.K. Burke. “Jet Grouting systems: advantages and disadvantages,” Geosupport 2004, ASCE Geotechical Special Publication, pp. 875-886, 2004. [4]. D. Ribeiro and R. Cardoso. “A review on models for the prediction of the diameter of jet grouting columns,” Journal European Journal of Environmental and Civil Engineering, Vol. 21, Issue 6, 29 p., 2017. [5]. M. Kitazume and M. Terashi. The Deep mixing method. UK: CRC Press: Balkema Book, 2013, 405 p. [6]. Jie Han. Principles and Practices of Ground Improvement. Canada, Johnn Willey & Sons, Inc., 2015, 435 pp. [7]. Trần Nguyễn Hoàng Hùng. Công nghệ đất trộn xi măng (SCM) gia cố nền đất yếu. TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam: Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. HCM, 2019, 547 trang. [8]. Bộ Xây Dựng. “Quy trình gia cố nền đất yếu - Phƣơng pháp trụ đất xi măng.” TCVN 9403:2012, 42 trang, 2012. [9]. Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn. “Công trình thủy lợi – Cọc xi măng đất thi công theo phƣơng pháp Jet grouting – Yêu cầu thiết kế thi công và nghiệm thu cho xử lý nền đất yếu.” TCVN 9906:2014, 26 trang, 2014. [10]. American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil.” ASTM D 2166, 6 p., 2000. [11]. American Society for Testing and Materials. “Standard Test Method for Compressive Strength of Molded soil-cement cylinders.” ASTM D 1633-96, 3 p., 1996. [12]. Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Applying Soil Cement Mixing Technology to reinforce earth levees to project rice fields against annual floods in the Mekong delta, Vietnam”, HCMUT, HCM, Vietnam, Tech. Rep. HCMUT CRI 1031 – 1401, 2015. [13]. Quách Hồng Chƣơng, Trần Nguyễn Hoàng Hùng, Hà Hoan Hỷ, và Phạm Quốc Thiện. “Ứng xử soilcrete trong phòng tạo ra từ đất ở cầu Tám Bang và Vàm Đinh mô phỏng công nghệ Jet grouting,” Tạp chí Địa Kỹ Thuật, Số 2, trang 42-51, 2016. [14]. Trần Nguyễn Hoàng Hùng. “Báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ đất trộn xi măng – trộn khô trộn nông xây dƣng đƣờng giao thông nông thôn ở An Giang”, HCMUT, HCM, Vietnam, Tech. Rep. HT.2012.3, 2013. Người phản biện: PGS.TS ĐOÀN THẾ TƢỜNG

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_de_xuat_phuong_phap_xac_dinh_ham_luong_xi_mang_so.pdf
Tài liệu liên quan