Microsoft Word - NCS Nguyen Cong Oanh_TOM TAT luan an_October2018B GIÁO DC VÀ ÀO TO B NÔNG NGHIP VÀ PHÁT TRIN NÔNG THÔN
VIN KHOA HC THY LI VIT NAM
VIN KHOA HC THY LI MIN NAM
NCS NGUYN CÔNG OANH
NGHIÊN CU NG DNG MT S THÔNG S
TRONG THÍ NGHIM C KT TC BIN DNG KHÔNG I (CRS) VÀO PHÂN TÍCH BÀI TOÁN C KT CÓ S DNG BC THM TRONG IU KIN
VIT NAM
Chuyên ngành : a k thut Xây dng Mã s : 9.58.02.11
TÓM TT LUN ÁN TIN S K THUT
Thành ph H Chí Minh – Nm 2019
Công trình c hoàn thành ti:
VIN KHOA HC THY LI MIN NAM
Ngi hng dn khoa hc: GS. TS. TRN TH THANH
Phn bin 1: PGS. TS. Nguyn Hng Nam
Phn bin 2: PGS. TS. Trn Tun Anh
Phn bin 3: PGS. TS. Hunh Ngc Sang
Lun án s c bo v ti Hi ng ánh giá lun án cp Vin, hp
ti: VIN KHOA HC THY LI VIT NAM, s 658 Võ Vn Kit;
Phng 1; Qun 5; Tp. H Chí Minh
Vào hi ……. gi …… phút Ngày …… tháng …… nm ……
Có th tìm hiu lun án ti:
- Th vin QUC GIA VIT NAM
- Th vin VIN KHOA HC THY LI MIN NAM
- Th vin VIN KHOA HC THY LI VIT NAM
-1-
M U
1. T VN Phng pháp thí nghim c kt theo s tc bin dng không i
(CRS), có mt s u im nht nh so vi phng pháp gia ti tng cp IL (truyn thng). Các u im có th k n là: thí nghim nhanh hn (t 1-2 ngày cho mt thí nghim bao gm c công tác chun b) so vi phng pháp truyn thng (mi cp ti là 24h) và vì th thi gian th nghim mt mu t sét yu có th lên n hn 7 ngày i vi phng pháp gia ti tng cp truyn thng; d liu c thu thp t kt qu thí nghim CRS mt cách liên tc do ó ng quan h e-logp’ s là ng liên tc so vi s thí nghim truyn thng có các im ri rc theo cp gia ti.
Mc dù u im ca thí nghim CRS khá rõ ràng nh trình bày Hình A- 1 trên kt qu thí nghim CRS so sánh vi kt qu thí nghim IL do tác gi tng hp t chính nghiên cu này cho các mu nguyên dng cùng sâu ly mu tiêu biu cho t sét yu Vit Nam, nhng n nay vn cha có nghiên cu ng dng kt qu thí nghim CRS vào các công trình Vit Nam.
Vì vy tác gi nghiên cu kh nng ng dng kt qu thí nghim CRS trên mu nguyên dng xác nh thông s u vào cho bài toán phân tích c kt thông qua s liu quan trc hin trng ti các công trình x lý nn t yu Vit Nam và các vn cha c xét n trong tiêu chun Vit Nam kt hp xut mô hình ci tin cho bài toán c kt có s dng lõi thm ng.
Hình A- 1 Kt qu thí nghim tiêu biu ca t sét yu cho mt s vùng Vit Nam
H Ö
sè r
çn g,
C¸i MÐp HiÖp Ph­íc Cµ MauH¶i Phßng
GL. +3.50 GL. +4.49 GL. +2.85 GL. +2.80
CRS IL
102
103
104
'v (kPa) 'v (kPa) 'v (kPa) 101 102 103 101 102 103 101 102 103
-2-
2. TÍNH CP THIT CA TÀI lún ca nn c tính toán theo các tiêu chun hin hành là qui i
tng ng v mt lp, dn n s kém chính xác ca bài toán. Các tiêu chun hin hành ca Vit Nam cng không nêu các cách xác
nh lún cui cùng ngoài phng pháp c Asaoka, 1978 xut [1], phng pháp hi qui t kt qu quan trc theo các tiêu chun hin hành ca Vit Nam TCVN 9842-2013 [42], TCVN 9355-2012 [41] và 22 TCN262-2000 [39]. Mc dù các công trình cng ã dùng n các phng pháp này tuy nhiên vn ch có th xác nh c lún cui cùng không chính xác cn thit. Các li gii nêu trong tiêu chun hin hành di dng nn qui v mt lp tng ng vi các c trng c kt thm tng ng. Tiêu chun hin hành ca Vit Nam TCVN 4200-2012 [40] ch có qui nh v phng pháp thí nghim c kt gia ti tng cp xác nh các c trng nén lún ca t trong phòng thí nghim.
Cha có tiêu chun c ban hành v vic áp dng s thí nghim c kt tc bin dng không i (CRS) trong các qui trình chính thc ã c cp nht ca Vit Nam. Cho n hin nay có mt s nghiên cu ca Umehara, 1983 [45], Suzuki, 2004 [37], Suzuki, 2008 [36], ào Th Vân Trâm, 2013 [10] và Suzuki & Nguyn Công Oanh, 2013 [35] v vic áp dng trc tip kt qu thí nghim CRS vào thc t xây dng, tuy nhiên nghiên cu này ch gii hn mt s công trình thc t c tính toán nm Nht Bn và áp dng vào h ào sâu khu vc Th Vi, Vit Nam. 3. MC TIÊU NGHIÊN CU S dng kt qu thí nghim CRS xác nh thông s u vào (Cc1, Cc2, Cr, ’c, cv(NC), ch(NC), cv(OC), ch(OC), e0) cho bài toán phân tích c kt có dùng bc thm (PVD) trong iu kin t sét yu Vit Nam. Phân tích bài toán bc thm có chiu dài thay i nh hn chiu dày lp t yu bng chng trình theo phng pháp sai phân hu hn FDM. Thit lp c mt s tng quan cho t sét yu Vit Nam. Lp chng trình bng phng pháp sai phân hu hn (FDM) cho nn nhiu lp phân tích bài toán c kt có s dng bc thm (PVD). 4. I TNG NGHIÊN CU t sét trm tích Holocene yu mt s công trình cng và nhà máy trong khu vc ng bng sông Cu Long và sông Hng. Thí nghim CRS, IL và các thí nghim hin trng thông dng có s dng trong công tác kho sát a k thut phc v x lý nn t yu. Các công có s dng bc thm kt hp gia ti trc bng ti trng p/chân không. 5. GII HN PHM VI NGHIÊN CU
Trong gii hn ca nghiên cu này, tác gi
-3-
Không nghiên cu v mt ch to hay hiu chnh thit b thí nghim, không a ra s thí nghim mi. Mà ch tp trung vào nghiên cu ng dng phng pháp thí nghim có sn vào các công trình trong iu kin Vit Nam Không nghiên cu phn t bin trong phm vi lun án này. Không s dng phn mm thng mi trong lun án so sánh. 6. NHNG ÓNG GÓP MI CA LUN ÁN Lp các mi tng quan cho t sét yu mt s khu vc nghiên cu - H s c kt cv(CRS) có so sánh vi giá tr ch(CPTu) t thí nghim CPTu
tiêu tán áp lc nc l rng. - Áp lc tin c kt theo kt qu thí nghim CRS và IL. - Áp lc tin c kt theo thí nghim CRS các tc khác nhau. - Áp lc tin c kt vi kt qu thí nghim xuyên tnh CPTu - T s sc kháng ct không thoát nc (su/’v) vi OCR. Xác nh thông s u vào (Cc1, Cc2, Cr, ’c, cv(NC), ch(NC), cv(OC), ch(OC), e0) cho bài toán t kt qu thí nghim c kt tc bin dng không i CRS. Ci tin li gii hin có và xut mô hình ci tin nhiu lp cho bài toán c kt có s dng lõi thm ng và phát trin phn mm CONSOPRO. 7. Ý NGHA KHOA HC&THC TIN
Ý NGHA KHOA HC Xác lp phng trình c kt thm i vi lõi thm ng (VD) cho nn nhiu lp có s bin thiên các thông s nh ch s nén, n, h s c kt theo trng thái c kt trc (OC) và c kt thng (NC) trong quá trình x lý. Ý NGHA THC TIN ng dng thí nghim CRS vào thc t sn xut và s dng mô hình nn nhiu lp gim thiu sai s v lún sau thi công. CU TRÚC CA LUN ÁN M u Chng 1: Tng quan v s dng kt qu thí nghim c kt trong phân tích bài toán a k thut Chng 2: Mt s thông s ca t yu xác nh theo các phng pháp thí nghim khác nhau Chng 3: Các li gii cho bài toán c kt bng lõi thm ng Chng 4: Phân tích các bài toán x lý nn t yu có s dng kt qu thí nghim CRS vit nam Kt lun và kin ngh Các công trình khoa hc ã công b Tài liu tham kho
-4-
CHNG 1 TNG QUAN V S DNG KT QU THÍ NGHIM C
KT TRONG PHÂN TÍCH BÀI TOÁN A K THUT 1.1 PHÂN B T YU TRONG KHU VC VÀ VIT NAM 1.2 LCH S NGHIÊN CU THÍ NGHIM CRS 1.2.1 KT QU NGHIÊN CU NGOÀI NC
Crawford, 1964 [9] v phng pháp thí nghim mi tit kim thi gian so vi thí nghim gia ti tng cp truyn thng, tip ó n Byrne, 1969 [6], Smith, 1969 [33] và Wissa, 1971 [48] ã a ra c s lý thuyt cho thí nghim CRS. Hin nay tiêu chun v phng pháp thí nghim thc hin theo ASTM D4186-2012 [2] và JIS A1227-2009 [18].
Umehara, 1975 [47], Umehara,1979 [46] xác nh các thông s c kt cho t sét yu có k n nh hng ca trng lng bn thân mu; Leroueil, 1983 [22], [23] ã nghiên cu nh hng ca tc bin dng lên áp lc tin c kt ’c (’y) trên nhiu loi thí nghim khác nhau trong ó có thí nghim CRS. 1.2.2 KT QU NGHIÊN CU TRONG NC
Cha có mt nghiên cu ng dng trc tip kt qu CRS vào các bài toán c kt thm. 1.3 CÁC KT QU NGHIÊN CU V THÍ NGHIM CRS 1.4 CÔNG TRÌNH THC T CÓ THÍ NGHIM CRS TRÊN T YU 1.4.1 THÍ NGHIM CRS 1.4.2 CÁC CÔNG TRÌNH CÓ THÍ NGHIM CRS
Hình 1-1 Biu Atteberg cho t yu ca mt s vùng Vit Nam
C hØ
s è
dÎ o
(P I)
Giíi h¹n ch¶y (LL)
A-line: PI=0.73(LL-20)C¸i MÐp HiÖp Ph­íc H¶i Phßng Cµ Mau Long An ThÞ V¶i B×nh Ch¸nh
U-line: PI=0.9(LL-8)
MH hay OH
ML hay OL
CL
CH
CL-ML
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 0
10
20
30
40
50
60
70
-5-
Hình 1-2 Bn Vit Nam và v trí các vùng t yu nghiên cu
H¶i Phßng
Hoµng Sa ( ViÖt
Tr­ ên
-6-
Hình 1-3 Mi quan h gia ch s nén vi m, gii hn chy & ch s do 1.5 LCH S PHÁT TRIN CÁC LI GII C KT 1.6 KT LUN CHNG 1 1. Mc dù nhiu tác gi ã công b kt qu thí nghim CRS nhiu khu vc khác nhau, nhng vic áp dng trc tip kt qu CRS vào các tính toán phân tích trong thc hành thì rt ít. Các ng dng CRS vào tính toán thc hành thng không c xut do có các ý kin rng không th ng dng trc tip kt qu thí nghim CRS vào tính toán thc hành.. 2. Hn na, trong iu kin Vit Nam hin nay cha có nghiên cu toàn din có th ng dng loi thí nghim này vào vic xác nh các thông s cn thit trong công tác thit k thc hành x lý nn bng lõi thm ng. Do ó cn nghiên cu a vào ng dng thc tin ti Vit Nam. 3. Các li gii hin ti cha mô t c thc t nn t yu phân lp vi các ch tiêu nén lún và thm khác nhau i vi tng phn lp và h s c kt thay i trong quá trình c kt. CHNG 2 THÔNG S CA T YU XÁC NH THEO CÁC
PHNG PHÁP THÍ NGHIM KHÁC NHAU
2.1 MT S THÔNG S C TRNG CA T YU 2.1.1 SC KHÁNG CT KHÔNG THOÁT NC
2.1.2 ÁP LC TIN C KT Áp lc tin c kt theo chiu sâu lp t yu i vi nhiu loi thí
nghim khác nhau nh CRS, IL, và CPTU. Giá tr POP i vi các công trình ang nghiên cu dao ng t 20 kPa cho Cà Mau n 60 kPa cho Th Vi. iu này có ngha là t trm tích sét yu Holocene ca Vit Nam trong t nhiên luôn trng thái c kt trc. Nhn thy rng khi OCR=1.0 thì sc kháng ct không thoát nc ca mu t trng thái c kt thng
wL (%)
C C
2
wn (%)
C¸i MÐp HiÖp Ph­íc H¶i Phßng Cµ Mau
CC2=0.015wn-0.250
R2=0.65
1
2
3
4
PI (%)
C C
1
2
3
4
wL (%)
PI (%)
-7-
có giá tr là sun/’v0=0.22, và sc kháng ct này tng ln hn sc kháng ct giai on c kt thng khi OCR tng lên.
Hình 2-1 Tng quan h gia sc kháng ct không thoát nc và OCR
Hình 2-2 Tng quan áp lc tin c kt t thí nghim CRS và IL
s u f/
OCR
C i MÐp-V.Tµu Nhµ BÌ-HCM Chïa VÏ-H¶i Phßng Cµ Mau ThÞ V¶i-V.Tµu CÇn Giuéc-Long An B×nh Ch¸nh-HCM §a Ph­íc-HCM
suf/'v0=0.22(OCR)1.26
R2=0.85
AB C D E
§ é
y=1.05x
y=1.25x
C¸i MÐp HiÖp Ph­íc H¶i Phßng Cµ Mau
Hoµng Sa (ViÖt Nam)
50
100
150
200
250
300
350
-8-
2.1.3 CÁC CH S NÉN Cc1, Cc2 VÀ Cr CA T YU
Hình 2-3 D liu thí nghim CRS trên t sét yu Vit Nam
Hình 2-4 nh hng tc bin dng lên áp lc tin c kt
Hình 2-4 th hin mi quan h ca ng cong e-log(’v) và log(cv)-
log(’v) theo các tc bin dng bin thiên t 0.020 %/phút, 0.056 %/phút, 0.112 %/phút, 0.200 %/phút và 0.400 %/phút. Kt qu thí nghim
H Ö
sè r
çn g,
'v (kPa)
'v (kPa)
CRS (0.020%) CRS (0.056%) CRS (0.112%) CRS (0.200%) CRS (0.400%)
101 102 103 104 101
102
103
104
' c/
Tèc ®é biÕn d¹ng, (1/min)
CRS sÐt yÕu ViÖt Nam Serge Leroueil, 1996 SÐt yÕu ISOGO
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 0.6
1.2
1.8
2.4
-9-
trên mu nguyên dng cho thy rng h s c kt cv tin v tim cn giá tr là hng s nh giá tr trng thái c kt thng cv(NC). 2.2 THÍ NGHIM XUYÊN TNH HIN TRNG 2.2.1 ÁP LC TIN C KT THEO SC KHÁNG XUYÊN 2.2.2 H S C KT NGANG T KT QU XUYÊN TNH
Houlsby & Teh, 1987 [17] công b phng pháp xác nh ch50 theo
50
CPTUh
Hình 2-5 Tng quan gia h s c kt CRS cv(CRS) và theo CPTU ch(CPTU) 2.3 KT LUN CHNG 2 1. t yu trm tích Holocene Vit Nam luôn trng thái c kt trc vi h s c kt trc OCR > 1.20 i vi các mu t nguyên dng có bin dng n áp lc hu hiu hin trng bé hn 6.0 % i vi các trng hp ang xét. Áp lc tin c kt ln hn áp lc hu hiu a tng t 20 kPa n 60 kPa. 2. Tc bin dng s dng trong thí nghim không làm nh hng n h s c kt, tuy nhiên vi tc càng cao thì áp lc tin c kt càng cao. t trm tích yu Holocene Vit Nam cho áp lc tin c kt tc 0.40 %/phút có h s gp 1.80 ln giá tr có c tc 0.02 %/phút.
c h 50
(b)
0 5 10 15 20 25 0
10 20 30 40 50 60
c h 50
(c)
0 5 10 15 20 25 0
4
8
12
16
20
(a)
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
1 10 100 1000 10000
-10-
3. Thí nghim CRS tc bin dng 0.02 %/phút cho giá tr áp lc tin c kt ln hn giá tr có c t thí nghim gia ti tng cp i vi t yu Vit Nam, trung bình là 16 %. 4. Mi quan h gia áp lc tin c kt vi sc kháng xuyên qNET có c t thí nghim xuyên tnh có o áp lc nc l rng theo ’c = (qT-v0)/3. 5. Mi quan h gia h s c kt ngang ch(CPTU) t thí nghim xuyên tnh có o tiêu tán áp lc nc l rng và h s c kt cv(CRS) t thí nghim c kt tc bin dng không i theo các phng trình sau vi ch(CRS)=3cv(CRS)
70.2067.2 )(
CRSh
CPTUh
CHNG 3 CÁC LI GII CHO BÀI TOÁN C KT BNG LÕI THM NG
3.1 LI GII BÀI TOÁN C KT CÓ LÕI THM NG 6. Mô t tng quan mt s li gii trc ó ca Rendulic, 1936 [32], Carrilo, 1942 [7], Barron, 1948 [3], Yoshikuni, 1974 [49], Hansbo, 1979 [13], Hansbo, 1981 [15], Hansbo, 1997 [12], Hansbo, 2011 [16], Onoue, 1988 [31], [30], Zeng, 1989 [50]… 3.2 MÔ HÌNH XUT CHO NN NHIU LP
Hình 3-1 Mô hình do tác gi xut cho bài toán c kt có lõi thm ng
M« h×nh ph©n tè ®¬n vÞ cña PVD
Líp-1
Líp-i
Líp-n
Rêi r¹c hãa H­íng t©m: Nri
Theo ®é s©u: Nvi
§­êng kÝnh PVD
-12-
3.4 LI GII HANSBO VI KT QU T CONSOPRO
Hình 3-2 là tóm tt s khi ca phn mm CONSOPRO và Hình 3-3 mô t kt qu so sánh gia tính toán c kt bng phn mm CONSOPRO vi thông s u vào t CRS và IL vi kt qu tính toán theo phng pháp vi lp t có c trng h s c kt tng ng theo li gii ca Hansbo, 1981 [15].
Hình 3-3 So sánh gia li gii ca Hansbo, 1981 [15] và CONSOPRO [24]
cµ mau
SF(CRS)=188cm
SF(IL)=240cm
t (ngµy)
cv(ave.)=26cm2/d dw=5cm L­íi tam gi¸c D=150cm De=157.5cm LPVD=3500cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
% )
cv(ave.)=94cm2/d dw=5cm L­íi tam gi¸c D=110cm De=115.5cm LPVD=1400cm CONSOPRO: cv(OC)=40cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
t (ngµy)
cv(ave.)=45cm2/d dw=5cm L­íi vu«ng D=100cm De=113cm LPVD=1660cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
)
HANSBO ch / cv =2.0 ch / cv =1.5 ch / cv =1.0 ch / cv =0.7 ch / cv =0.5 'c (IL) Quan tr¾c
cv(ave.)=24cm2/d dw=5cm L­íi vu«ng D=120cm De=135.6cm LPVD=3650cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
0
20
40
60
80
100
-13-
3.5 KT LUN CHNG 3 1. Li gii gii tích cho nn nhiu lp qui v mt lp tng ng không k n s bin thiên ch s nén cng nh h s c kt theo trng thái OC và NC theo Hansbo khó hoc không th mô t úng ng x ca nn t yu di ti trng. Phng pháp ci tin da trên li gii trc ó xét n s bin thiên ch s nén lún, h s c kt theo phng ng và phng ngang thay i trong quá trình c kt, trng thái c kt trc (OC) và trng thái c kt thng (NC) trong sut quá trình c kt ca nn t mô t y quá trình c kt ca nn, và có u th hn li gii gii tích ch s dng mt giá tr duy nht h s c kt trong sut quá trình phân tích bài toán. 2. T s cv(OC)/cv(NC) = 40 cho khu vc Hi Phòng và là 10 cho các khu vc còn li. T s ch/cv tng ng cho các khu vc Cái Mép (Bà Ra Vng Tàu), Hip Phc (TP. HCM), Hi Phòng và Cà Mau là 3.0. 3. Phn mm CONSOPRO, 2015 [24] s dng phng pháp sai phân hu hn (FDM) phát trin da trên phng pháp ci tin cho kt qu khá tin cy khi so sánh vi s liu quan trc tiêu biu và so vi li gii gii tích theo Hansbo. CHNG 4 PHÂN TÍCH CÁC BÀI TOÁN X LÝ NN T YU CÓ S
DNG KT QU THÍ NGHIM CRS VIT NAM
4.1 CÔNG TRÌNH CNG HI PHÒNG GIAI ON 2
4.1.1 GII THIU 4.1.2 THÔNG S CA T YU
4.1.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN LÚN C KT THEO THI GIAN
Hình 4-1 Kt qu quan trc và phân tích bng CONSOPRO vi bàn o lún mt cng Hi Phòng
C ao
(m )
GL. +1.90, PLOT-6, P-10, PVD 110 cm l­íi tam gi¸c
2
4
6
8
10
§ é
0
40
80
120
160
GL. +1.90, PLOT-6, P-16, PVD 110 cm l­íi tam gi¸c
Thêi gian (ngµy)
(t = 0 : 28/Jan/2005)
-14-
4.2 CÔNG TRÌNH CNG CONTAINER QUC T CÁI MÉP - ODA
4.2.1 GII THIU
Hình 4-2 Mt bng b trí h khoan, xuyên tnh, và thit b Cái Mép
Hình 4-3 Mt ct gia ti, phân lp t yu và thit b quan trc Cái Mép
LOT-01(22,600 m 2)
B ¾c
§«ng (m)
Khu XLN Biªn ph©n khu Bµn ®o lón - SS Extensometers - E Piezometers - P Stand Pipes - SP TB ®o ¸p lùc ®Êt - EPC LÊy mÉu nguyªn d¹ng - TCM14 GiÕng b¬m - PW CPTu (Tr­íc XLN) - CPTu
LOT-06-1 (10,358 m 2
)LOT-06-2(A) (14,724 m 2)
LOT-06-2(B) (5,382 m 2)
LOT-07-1 (15,537 m 2)
LOT-07-2 (7,887 m 2)
S« ng
T hÞ
V ¶i
H ­í
ng R
a Bi
1.1618
1.162
1.1622
1.1624
1.1626
(m )
Cao ®é nÒn ®¾p vµ bè trÝ thiÕt bÞ quan tr¾c
Gia t¶i 10 líp = 5m
§o lón s©u §o ¸p lùc n­íc lç rçng §o ¸p lùc ®Êt §o mùc n­íc ngÇm Bµn ®o lón
San lÊp & Líp c¸t tho¸t n­íc (2.20+1.00m)
Extesometer (§o lón s©u)
Piezometer (§o ¸p lùc n­íc lç rçng)
Bµn ®o lón
-30.00
-5.00
+5.00
+2.00
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
-15-
4.2.2 THÔNG S CA T YU 4.2.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN X LÝ NN CÁI MÉP – ODA
Hình 4-3 cho thy bàn ó lún mt (SS) và thit b o áp lc t gia ti c lp t cao +5.00 m, ging quan trc mc nc (SP) có cao áy ging + 0.00 m, thit b o áp lc nc l rng bng dây rung lp t các khu vc LOT-01 (E3, P3, EPC3, SP3) và LOT-07-1(E8, P8, EPC8, SP8) theo các cao -0.5 m; -10 m; -20 m và -30 m. Thit b o lún sâu có bàn lún t tính lp t cao +5.00 m còn các nhn t c lp các cao ln lt là -5.00 m, -15.00 m và -25.00 m.
Hình 4-4 Kt qu tính toán bng CONSOPRO và quan trc cho
Extensometers và Piezometers cng Cái Mép
C ao
Lot-1, E3, PVD 1.2m
Extensometers: Quan tr¾c hiÖn tr­êng CONSOPRO; (t=0 : 01/Jan/2009)
Cao ®é nÒn ban ®Çu +3.5m.4
8
0
50
100
0
50
100
0
50
100
-15m ®Õn -25m
Lot-1, P03, PVD 1.2m
Pieometers: Quan tr¾c hiÖn tr­êng CONSOPRO; (t=0 : 01/Jan/2009)
Cao ®é nÒn ban ®Çu +3.5m. 2
4
6
8
10
20
40
60
80
-20.0m +0kPa
4.3 CÔNG TRÌNH CNG SPCT – HIP PHC 4.3.1 GII THIU
Hình 4-5 Mt bng phân khu cng SPCT 4.3.2 THÔNG S CA T YU
Hình 4-6 Sc kháng xuyên Phase 1-1, Phase 1-4, Phase 1-5 và Phase 2-2
Phase 1-1 (26,223 m2)
Phase 1-2 (32,373 m2)
Phase 1-3 (26,486 m2)
Phase 1-4 (33,710 m2)
§«ng (m)
Biªn xö lý nÒn Biªn ph©n khu Bµn ®o lón - SP §o lón s©u - E §o ¸p lùc n­íc lç rçng - P GiÕng quan tr¾c - OB LÊy mÉu nguyªn d¹ng - USD01 CPTu hß s¬ thÇu VST hå s¬ thÇu
Phase 2-2 (35,079 m2)
USD-01
S«ng Soµi R¹p H­íng Ra BiÓn
610000 610200 610400 610600 610800 611000 1.1762
1.1763
1.1764
1.1765
1.1766
1.1767
1.1768
CPTu-08 CPTu-10
-17-
4.3.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN X LÝ NN SPCT – HIP PHC
Hình 4-7 Mt ct in hình phân lp t yu và thit b cng SPCT
Hình 4-8 Kt qu CONSOPRO & quan trc cho Extensometers Phase 1-1
C ao
)
Gia t¶i vµ bè trÝ thiÕt bÞ quan tr¾c
Gia t¶i 10 líp = 5m
§o lón s©u; §o ¸p lùc n­íc lç rçng
Bµn ®o lón; GiÕng quan tr¾c
§¾p ban ®Çu & C¸t tho t n­íc (1.65+1.00=2.65m)
Extesometer (§o lón s©u)Piezometer (§o ¸p lùc n­íc lç rçng)
Bµn ®o lón
L íp
c ¸t
ë P
ha se
1 -5
-40
-30
-20
-10
0
E01+E01C
Extensometer Phase 1-1: Quan tr¾c hiÖn tr­êng TÝnh to¸n b»ng CONSOPRO
4
6
8
10
-18-
Hình 4-9 Kt qu CONSOPRO và quan trc cho Piezometer Phase 1-1
4.4 CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY KHÍ - CÀ MAU
4.4.1 GII THIU
Hình 4-10 Mt bng b trí kho sát và thit b quan trc Cà Mau
E .L
Phase 1-1: P01
Piezometers: Quan tr¾c hiÖn tr­êng TÝnh to¸n b»ng CONSOPRO
4
6
8
20
40
-20m -20 kPa
0 240 480 720
Settl. Plate - P Ext. - EX Piez. - PZ Lç khoan, CPTu, FVT (Tr­íc xö lý) Lç khoan, CPTu, FVT (Sau xö lý) CPTu (Sau xö lý) Vac. gauge - VG
P-13 P-18
CPTu-4 CPTu-5
.
Hình 4-11 Thông s vt lý và c kt ca nn t yu Cà Mau
4.4.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN X LÝ NN NHÀ MÁY KHÍ CÀ MAU
Hình 4-12 CONSOPRO và quan trc Extensometer Cà Mau Hình 4-12 th hin kt qu lún tính toán phù hp vi lún quan trc.
LL, PL & wc (%)
(a) (b) (c) (d) (e)
§¾p c¸t ban ®Çu §¾p c t ban ®Çu §¾p c¸t ban ®Çu §¾p c¸t ban ®Çu§¾p c¸t ban ®Çu
(f)
Gia t¶i Gia t¶i Gia t¶i Gia t¶i Gia t¶i Gia t¶i
-25
-20
-15
-10
-5
0
v0'+20 kPa
.L . (
m )
EX-04
Quan tr¾c hiÖn tr­êng TÝnh to¸n b»ng CONSOPRO
0
2
4
Below -13m
Hình 4-13 CONSOPRO và quan trc Piezometer Cà Mau
Hình 4-14 Gia tng sc kháng ct công trình khí Cà Mau
4.5 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN CHIU DÀI BC THM THAY I Bài toán c thc hin vi chiu dài bc thm ln lt là 1.00H;
0.82H; 0.71H; 0.59H và 0.47H trong ó H là chiu dày lp t yu bng phn mm sai phân hu hn CONSOPRO.
E .L
PZ-04 PZ-05 PZ-06
Quan tr¾c hiÖn tr­êng TÝnh to¸n b»ng CONSOPRO
0
2
0 40 80
-15.43m
® é
(m )
(qT - v0)/16 (CPTu-01, tr­íc xö lý nÒn.) (qT - v0)/16 (CPTu, Sau xö lý nÒn) FVT-01 (Tr­íc xö lý nÒn) FVT-02 (Sau xö lý nÒn) Torvane (Sau xö lý nÒn)
Søc kh¸ng c¾t kh«ng tho¸t n­íc su (kPa)
Gia t¶i
CPTu-02 CPTu-03 CPTu-04 CPTu-05 -25
-20
-15
-10
-5
0
-21-
4.5.1 THÔNG S U VÀO CA BÀI TOÁN 4.5.2 KT QU PHÂN TÍCH BÀI TOÁN CHIU DÀI PVD THAY I
Hình 4-15 Kt qu phân tích bài toán bc thm có chiu dài thay i
C ao
10
§ é
ló n,
c m
SS-06 (+20cm) CONSOPRO SF(1.00H)=411 cm CONSOPRO SF(0.82H)=411 cm CONSOPRO SF(0.71H)=405 cm CONSOPRO SF(0.51H)=384 cm CONSOPRO SF(0.47H)=348 cm
(t = 0 : 1/Jan/2009)
C¸i MÐp - ODA; H=5.0 m; PVD=1.2m; l­íi vu«ng
(a)
0
100
200
300
400
HiÖp Ph­íc (SPCT)
E01C (+120cm) CONSOPRO SF(1.00H)=370 cm CONSOPRO SF(0.82H)=370 cm CONSOPRO SF(0.71H)=363 cm CONSOPRO SF(0.51H)=355 cm CONSOPRO SF(0.47H)=310 cm
(t = 0 : 4/Nov/2006)
HiÖp Ph­íc (SPCT); H=5.0 m; PVD=1.5m; l­íi tam gi¸c
(b)
C ao
ló n,
c m
PLOT6-P8 (+20cm) CONSOPRO SF(1.00H)=133 cm CONSOPRO SF(0.82H)=133 cm CONSOPRO SF(0.71H)=132 cm CONSOPRO SF(0.51H)=130 cm CONSOPRO SF(0.47H)=126 cm
(t = 0 : 28/Jan/2005)
H¶i Phßng; H=4.5 m; PVD=1.1m; l­íi tam gi¸c
(e)
0
50
100
150
200
Thêi gian, ngµy
SSP-013 (+25cm) SSP-014 (+25cm) SSP-017 (+25cm) SSP-018 (+25cm) SSP-019 (+25cm) SS-04 (+20cm) SS-06 (+20cm) CONSOPRO (SS)
(t = 0 : 13/Jun/2015)
Ch©n kh«ng 70 kPa; H=1.5m; PVD=1.0m; l­íi vu«ng
CONSOPRO SF(1.00H)=178 cm CONSOPRO SF(0.82H)=171 cm CONSOPRO SF(0.71H)=161 cm CONSOPRO SF(0.51H)=144 cm CONSOPRO SF(0.47H)=127 cm
Ch©n kh«ng 70 kPa; H=1.5m; PVD=1.0m; l­íi vu«ng
(c)
0
50
100
150
200
Thêi gian, ngµy
CONSOPRO SF(1.00H)=186 cm CONSOPRO SF(0.82H)=178 cm CONSOPRO SF(0.71H)=168 cm CONSOPRO SF(0.59H)=152 cm CONSOPRO SF(0.47H)=144 cm
(t = 0 : 13/Jun/2015)
SSP-015 (+20cm) SSP-016 (+25cm) SSP-020 (+20cm) SS-05 (+20cm) CONSOPRO (SS)
(d)
0 120 240 360 480 600 720
Cµ Mau, Khu-2a Cµ Mau Khu-2b Cµ Mau (bËc 3) C i MÐp C i MÐp (bËc 3) HiÖp Ph­íc HiÖp Ph­íc (bËc 3) H¶i Phßng (Líp ®Êt yÕu) H¶i Phßng (bËc 3) H¶i Phßng (2 líp) Hai Phong (bËc 3)
S L /S
(f)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
-22-
Vic phân tích bài toán c kt có chiu dài bc thm thay i tìm mi quan h gia lún và chiu dài bc thm i vi các công trình là cng Cái Mép – ODA, cng SPCT – Hip Phc, cng Hi Phòng giai on 2 và nhà máy khí Cà Mau.. Kt qu phân tích c kt cho các trng hp bc thm có chiu dài ln lt là 0.82, 0.71, 0.59 và 0.47 ln chiu dày vùng nén lún cng c th hin trên cùng biu lún theo thi gian trên Hình 4-15 (a) n Hình 4-15 (e). lún cui cùng ca nn t khi chu ti trng theo thi gian gim dn theo chiu dài bc thm. iu này có th kt lun rng phn nn t yu phía di bc thm c kt 1 chiu chm dn n lún cui cùng ph thuc ch yu vào chiu sâu cm bc thm so vi chiu dày vùng nén lún. công trình khí Cà Mau, i vi bài toán thit k không nht thit phi cm bc thm sâu xung toán b lp t yu.
cùng thi im d ti t=176 ngày, c kt i vi trng hp chiu sâu cm bc thm L=0.59H t 90.00 %, ã m bo yêu cu tiêu chun hin hành ra. Trng hp cm bc thm sâu hn nh L=0.71H, 0.82H và L=1.00H c kt t c trên 95 %. Trong mt s trng hp thì iu này là không cn thit và không tit kim. 4.6 KT LUN CHNG 4 1. H s c kt thm theo phng ngang hin trng ch=3cv(CRS); h s c kt trng thái c kt trc (OC) gp 10 ln h s c kt theo phng ngang trng thái c kt thng (NC) hay cv(OC) = 10cv(NC) hay ch(OC) = 10ch(NC). i vi t sét yu Hi Phòng giá tr này là ch(OC) = 40ch(NC). 2. Vi thông s u vào t kt qu thí nghim c kt tc bin dng không i CRS tc bin dng 0.02 %/phút, ng x ca nn t yu theo lún mt tng, lún sâu, tiêu tán áp lc nc l rng thng d, áp lc t và sc kháng ct không thoát nc tng ng vi các giá tr thí nghim hin trng và quan trc hin trng i vi nn t yu trm tích Holocene Vit Nam. 3. Chiu dài bc thm trong mt s trng hp có th rút ngn tit kim mà vn gi c lún d yêu cu tng ng vi thi gian cho vn hành ca công trình. Vi c kt yêu cu là > 90 % thì chiu dài bc thp có th ch cn t 70 % chiu dày vùng nén lún. 4. Khi trng thái nn t càng c kt trc thì vic gim chiu dài bc thm càng mang li hiu qu cao. KT LUN VÀ KIN NGH
1. KT LUN 1. Mt s mi tng quan c thit lp cho t sét yu nh sau
a. Cc2 = 0.015wn-0.25; Cc2 = 0.018wL-0.50 và Cc2 = 0.025PI-0.20
b. 3
OCR
CPTUhc
CRShc
CPTUhc
d. ’c(0.4%) = 1.80’c(0.02%) e. ’c(CRS) = 1.16’c(IL) f. su/’v0 = 0.22(OCR)1.26
2. t yu trm tích Holocene Vit Nam luôn trng thái c kt trc vi h s c kt trc OCR > 1.20 i vi các mu t nguyên dng có bin dng n áp lc hu hiu hin trng bé hn 6.0 % i vi trm tích yu Holocene cho các công trình nghiên cu Vit Nam. Áp lc tin c kt ln hn áp lc hu hiu a tng t 20 kPa n 60 kPa. 3. Tc bin dng s dng trong thí nghim không làm nh hng n h s c kt. t trm tích yu Holocene Vit Nam cho áp lc tin c kt tc 0.40 %/phút có h s gp 1.80 ln giá tr có c tc 0.02 %/phút. 4. Thí nghim CRS tc bin dng 0.02 %/phút cho giá tr áp lc tin c kt ln hn giá tr có c t thí nghim gia ti tng cp i vi t yu Vit Nam trung bình là 16 %. Tuy nhiên các thông s u vào cho bài toán c kt có s dng lõi thm ng xác nh t kt qu thí nghim CRS cho kt qu phân tích c kt bng phng pháp sai phân hu hn theo mô hình ci tin phù hp vi s liu quan trc hin trng da theo lún mt tng, lún sâu, tiêu tán áp lc nc l rng thng d, áp lc t và sc kháng ct không thoát nc. 5. Phng pháp c xut có xét n s bin thiên ch s nén lún, h s c kt theo phng ng và phng ngang thay i trong quá trình c kt, trng thái c kt trc (OC) và trng thái c kt thng (NC) trong sut quá trình c kt ca nn t mô t y quá trình c kt ca nn, và có u th hn li gii gii tích ch s dng mt giá tr duy nht h s c kt trong sut quá trình phân tích bài toán. 6. T s cv(OC)/cv(NC) = 40 cho khu vc Hi Phòng và là 10 cho các khu vc còn li. T s ch/cv(CRS) tng ng cho các khu vc Cái Mép (Bà Ra Vng Tàu), Hip Phc (TP. HCM), Hi Phòng và Cà Mau là 3.0. 7. Vi c kt yêu cu là > 90 % thì chiu dài bc thm có th ch cn t 70 % chiu dày vùng nén lún. Do ó, chiu dài bc thm trong mt s trng hp có th rút ngn tit kim mà vn gi c lún d yêu cu tng ng vi thi gian cho vn hành ca công trình.
2. KIN NGH 1. S dng phng pháp ly mu bng ng mu Piston m bo tính nguyên dng ca mu t yu, và a vào tiêu chun hin hành ng dng vào thc tin sn xut trong ngành a k thut xây dng.
-24-
2. Cp nht vào tiêu chun hin hành và ng dng thí nghim CRS vào thc tin cho bài toán x lý nn t yu bng có s dng lõi thm ng trong iu kin t sét yu Vit Nam. 3. Nghiên cu b sung phn t bin vào phn mm CONSOPRO.
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HC Ã CÔNG B 1. Giy chng nhn bn quyn phn mm CONSOPRO ng ký ti cc bn quyn tác gi. 2. Nguyn Công Oanh, Trn Th Thanh, ng dng thí nhim c kt tc bin dng không i vào phân tích c kt vi chiu dài bc thm thay i. Tp chí a K Thut Vit Nam – S 4 nm 2016. ISSN-0868-279X, pp. 33-41. 3. Nguyn Công Oanh, Trn Th Thanh và ào Th Vân Trâm, Xác nh c trng t sét yu Vit Nam theo thí nghim c kt tc bin dng không i s dng trong phân tích bài c kt thm. Tp chí a K Thut Vit Nam – S 1 nm 2017. ISSN-0868-279X, pp. 50-60. 4. Nguyen, C.O. and T.T. Tran, Consolidation Analysis of Vietnam Soft Marine Clay by Finite Difference Method with Application of Constant Rate of Strain Consolidation Test. The fifth International Conference on Geotechnique, Construction Material and Environment. OSAKA, Japan, Nov. 16-18 2015. ISBN: 978-4-9905958-4-5 C3051. pp. 271-276. 5. Nguyen, C.O., T.T. Tran, and T.V.T. Dao, Finite Difference Analysis of a Case Study of Vacuum Preloading in Southern Vietnam. The sixth International Conference on Geotechnique, Construction Materials and Environment, BANGKOK, Thailand, Nov. 14-16, 2016, ISBN: 978-4- 9905958-6-9 C3051. pp. 308-313. The Best Paper Award.
MINISTRY OF EDUCATION MINISTRY OF ARGRICULTURE AND RURAL DEVELOPMENT
VIETNAM ACADEMY FOR WATER RESOURCES
SOUTHERN INSTITUTE OF WATER RESOURCE RESEARCH
NGUYEN CONG OANH
RESEARCH ON APPLICATION OF SOME PARAMETERS FROM CONSTANT RATE OF STRAIN CONSOLIDATION TEST (CRS) IN THE ANALYSIS OF CONSOLIDATION ASSISTED BY PREFABRICATED
VERTICAL DRAINS IN VIETNAM
THESIS SUMMARY
The research has been completed at:
SOUTHERN INSTITUTE OF WATER RESOURCE RESEARCH, VIETNAM
Supervisor: PROF. DR. TRAN THI THANH
Reviewer 1: Associate Prof. Dr. Nguyen Hong Nam
Reviewer 2: Associate Prof. Dr. Tran Tuan Anh
Reviewer 3: Associate Prof. Dr. Huynh Ngoc Sang
The thesis will be defended at the assement committee at Southern
Institute of water resource research, Vietnam, 658 Vo Van Kiet street;
Ward 1; District 5; Ho Chi Minh City
At ……., Date …….Month ……Year …….
- Vietnam National Library
- Library at Vietnam Academy for Water Resources
-1-
INTRODUCTION
1. PROBLEM Constant rate of strain (CRS) consolidation test has some advantages
over the incrementatl loading (IL) method. These advantages are: it takes only 1 to 2 days for a CRS test while it takes almost 7 to 10 days for IL ones; therefore, the testing time can be reduced considerably; testing data are collected and recorded automatically and continuously so the e-logp’ curves are also continuos while data from (IL) tests consist of single testing points following the loading increments.
Although CRS scheme has clear advantages as shown in Figure A- 1 which shows a typical comparative results of both the CRS and IL schemes for undisturbed samples in good quality for some of Vietnam clays, there has been no research on application of the CRS into construction projects in Vietnam.
Therefore, this study is aimed at the application and determination of input parameters from CRS tests on undisturbed samples for consolidation analysis with comparison of the monitoring data for some projects in Vietnam and other issues which are not clearly designated in the current Vietnamese codes and standards as well as the proposal of the new multi- layer model for consolidation assisted with prefabricated vertical drains.
Figure A- 1 Typical comparative results of both the CRS and IL in Vietnam
2. RESEARCH NECESSITY Ground settlement based on the methods shown in the current
standards is calculated with the equivalent single layer of the soft ground, which results in less accuracy of the settlement results.
V oi
d R
at io
GL. +3.50 GL. +4.49 GL. +2.85 GL. +2.80
CRS IL
102
103
104
'v (kPa) 'v (kPa) 'v (kPa) 101 102 103 101 102 103 101 102 103
-2-
Current Vietnamese codes and standards do not designate other method except the method proposed by Asaoka, 1978 [1], regression analysis based on monitoring data as indicated in TCVN 9842-2013 [42], TCVN 9355-2012 [41] and 22 TCN262-2000 [39]. Although these methods have been widely utilized, the final settlement has been determined with acceptable accuracy. The analytical solutions in these standards are based on the equivalent single layer model with equivalent input parameters. TCVN 4200-2012 [40] has only mentioned the incremental loading consolidation test method.
No current Vietnamese standards designate the constant rate of strain consolidation scheme for laboratory testing. There have been few research such as Umehara, 1983 [45], Suzuki, 2004 [37], Suzuki, 2008 [36], Dao Thi Van Tram, 2013 [10] và Suzuki & Nguyen Cong Oanh, 2013 [35] on the application of CRS into routine construction projects; however, the research had been limited to some projects in Japan and deep excavation in Thi Vai, Vietnam. 3. RESEARCH PURPOSES Application of CRS testing data in determination of input parameters (Cc1, Cc2, Cr, ’c, cv(NC), ch(NC), cv(OC), ch(OC), e0) for the consolidation analsysis assisted with prefabricated vertical drains in Vietnam and simulation of the problems with varied PVD length by finite difference method (FDM). Establishment of some correlations for Vietnamese soft clays. Development of a finite difference code for multi-layer models in consolidation analysis assisted with prefabricated vertical drains. 4. RESEARCH OBJECTS Soft Holocene deposits in Cuu Long and Hong River Deltas. Consolidation tests under CRS and IL schemes as well as common field testing used in the investigation of the soft ground for soil treatment. Construction projects on soft ground with application of prefabricated vertical drain assisted with surcharge/vacuum. 5. RESEARCH BOUNDARY
Within the research, the followings are NOT considered Development and/or modification of the testing equipments, proposal of the new testing schemes. Only focus in the application of CRS testing results in Vietnam is considered. Secondary compression with viscous behavior. Utilization of the commericial softwares in ordre to comparare with the results from CONSOPRO software. 6. NEW FINDINGS OF THE RESEARCH Establishment of some correlationn for Vietnamese soft clays
-3-
- Coefficient of consolidation cv(CRS) from CRS and ch(CPTu) from piezocone dissipation. - Pre-consolidaiton pressure from both CRS and IL tests. - Pre-consolidation pressure from CRS test with different strain rate. - Pre-consolidation pressure from Cone Penetration Test with pore water
pressure measurement. Undrained shear strength ratio (su/’v) vs OCR. Determination of input parameters (Cc1, Cc2, Cr, ’c, cv(NC), ch(NC), cv(OC), ch(OC), e0) for the analysis of consolidation from constant rate of strain consolidation test results. Proposal of the newly modified multi-layer consolidation model for the analysis of consolidation assisted with prefabricated vertical drains and development of the software CONSOPRO. 7. SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONTRIBUTION
SCIENTIFIC CONTRIBUTION Development of the new multi-layer model for consolidation analysis assisted with prefabricated vertical drains (PVD) and consideration of varied input parameters such as compression indices, coefficient of consolidation in the OC and NC state during the soil improvement period. PRACTICAL CONTRIBUTION Application of constant rate of strain consolidation tests in routine design and construction of soft ground improvement with utilization of multi-layer soil model in order to reduce error in post- construction settlement. THESIS STRUCTURE Declaration - Thanking Table of figures, tables, notation and acronym Introduction Chapter 1: Literature review on application of consolidation tests in geotechnical problem analysis Chapter 2: Some of the parameters determined by different testing methods Chapter 3: Analytical solutions for consolidation problems assisted with prefabricated vertical drains Chapter 4: Consolidation analysis of ground improvement with application of constant rate of strain consolidation tests in Vietnam Conclusions and Recommendations Publication References
-4-
CONSOLIDATION TESTS IN GEOTECHNICAL ANALYSIS 1.1 SOFT GROUND DISTRIBUTIOIN WITHIN THE REGION AND
VIETNAM 1.2 HISTORICAL DEVELOPMENT OF CRS TESTING METHOD 1.2.1 INTERNATIONAL RESEARCH RESULTS
Crawford, 1964 [9] presented a new method in order to save the testing time compared to traditional incremental loading method, then Byrne, 1969 [6], Smith, 1969 [33] và Wissa, 1971 [48] had proposed the theoretical background for the constant rate of strain consolidation test. There has come to the the standards for CRS testing such as ASTM D4186-2012 [2] and JIS A1227-2009 [18].
Umehara, 1975 [47], Umehara,1979 [46] had proposed the method of determination of the input parameters of which the consideration of sample unit weight effects had been included; Leroueil, 1983 [22], [23] had studied the rate effects on the pre-consolidation pressures ’c (’y) under different testing schemes including CRS. 1.2.2 RESEARCH RESULTS IN VIETNAM
No research on direct application of CRS into routine design in Vietnam for consolidation problems. 1.3 RESEARCH RESULTS ON CRS TESTING METHOD 1.4 PROJECTS WITH CRS TESTING IN VIETNAM 1.4.1 CRS TESTING METHOD 1.4.2 PROJECTS WITH CRS TESTING IN VIETNAM
Figure 1-1 Atterberg chart for Vietnamese soft clays
P la
st ic
ity I
nd ex
Liquid Limit (LL)
A-line: PI=0.73(LL-20)Cai Mep Hiep Phuoc Hai Phong Ca Mau Long An Thi Vai Binh Chanh
U-line: PI=0.9(LL-8)
MH hay OH
ML hay OL
CL
CH
CL-ML
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 0
10
20
30
40
50
60
70
-5-
Hai Phong
-6-
Figure 1-3 Correlation of compression indices, liquid limit and plastic index 1.5 HISTORICAL CONSOLIDATION SOLUTION DEVELOPMENT 1.6 CONCLUSSIONS FOR CHAPTER 1 1. Although there had been many researchers publishing the CRS data for several areas, the application of the CRS testing results into the consolidation analysis had been limited. Even some of the conclusion on some studied soils had been stated that the CRS should not be implemented directly into the practical routine design. 2. Moreover, in Vietnam there has not been much overall researches on application of the CRS testing method in order to determine the input parameters into the practical design of ground improvement issisted with prefabricated vertical drains; therefore, it would be much necessary to study this kind of testing method and apply the input parameters from the test into practical routine design and construction in Vietnam. 3. Current analytical solutions have not been able to simulate the actual multi-layer soft soil condition with different and varied input parameters such as compression indices, coefficient of consolidation during the consolidation period. CHAPTER 2 SOME OF THE PARAMETERS DETERMINED BY
DIFFERENT TESTING METHODS
2.1 SOME TYPICAL PARAMETERS OF SOFT SOILS 2.1.1 UNDRAINED SHEAR STRENTH
2.1.2 PRECONSOLIDATION PRESSURE Pre-consolidation pressure which is varied vs depth can be determined
by various kind of testing methods such as CRS, IL and CPTU. The value of POP for the investigated sites is ranging from 20 kPa in Ca Mau to 60 kPa in Thi Vai. This confirms the Hollocene deposits in Vietnam are in
wL (%)
C C
2
wn (%)
C¸i MÐp HiÖp Ph­íc H¶i Phßng Cµ Mau
CC2=0.015wn-0.250
R2=0.65
1
2
3
4
PI (%)
C C
1
2
3
4
wL (%)
PI (%)
-7-
over-consolidated state. It reveals that as long as OCR is equal 1.0, the undrained strength at normally consolidated state is specified as sun/’v0=0.22, and the undrained shear strength increases in relation to the increase in OCR.
Figure 2-1 Correlation between undrained shear strength with OCR
Figure 2-2 Correlation of pre-consolidation pressure for both CRS and IL
s u f/
OCR
C i MÐp-V.Tµu Nhµ BÌ-HCM Chïa VÏ-H¶i Phßng Cµ Mau ThÞ V¶i-V.Tµu CÇn Giuéc-Long An B×nh Ch¸nh-HCM §a Ph­íc-HCM
suf/'v0=0.22(OCR)1.26
R2=0.85
AB C D E
§ é
Hoang Sa (Vietnam)
50
100
150
200
250
300
350
-8-
2.1.3 COMPRESSION INDICES Cc1, Cc2 AND Cr OF SOFT SOILS
Figure 2-3 CRS testing data on Vietnamese soft clays
Figure 2-4 Strain rate effect on pre-consolidation pressure
Figure 2-4 plots the test results through e-log(’v) and log(cv)-log(’v) with related to different strain rate ranging from 0.020 %/min., 0.056 %/min., 0.112 %/min., 0.200 %/min. và 0.400 %/min. The test results on
H Ö
sè r
çn g,
'v (kPa)
'v (kPa)
CRS (0.020%) CRS (0.056%) CRS (0.112%) CRS (0.200%) CRS (0.400%)
(b)
102
103
104
' c/
(c)
1.2
1.8
2.4
-9-
undisturbed samples shows that consolidation coefficient cv comes to a constant value which is equal to that at NC state dispite of the strain rate. 2.2 PIEZOCONE PENETRATION TEST 2.2.1 PRE-CONSOLIDATION PRESSURE VS CONE RESISTANCE 2.2.2 HORIZONTAL CONSOLIDATION COEFFICIENT BY CPTU
Houlsby & Teh, 1987 [17] proposed the formula in order to determine
ch50 based on the dissipation phase of the piezocone testing as the below
50
CPTUh
Figure 2-5 Correlation of coefficient of consoliation by CPTU and CRS 2.3 CONCLUSSIONS FOR CHAPTER 2 1. Vietnamese soft Holocene deposit is always in over-consolidated state with OCR > 1.20 for the undisturbed samples with the strain of 6.0 % from zero to effective over-burdened stress. The pre-consolidation pressure is larger than the effective over-burdened stress by 20 kPa to 60 kPa. 2. Strain rate does not affect the coefficient of consolidation at normally consolidated state; however, the more strain rate is, the larger pre- consolidation pressure is. The pre-consolidation pressure at 0.40 %/min. is 1.80 times larger than that at 0.02 %/min. for Vietnamese soft Holocene.
c h 50
0 5 10 15 20 25 0
10 20 30 40 50 60
c h 50
0 5 10 15 20 25 0
4
8
12
16
20
1 10 100 1000 10000
-10-
3. Pre-consolidation pressure from CRS tests at 0.02 %/min. is larger than that from IL tests by average of 16 %. 4. The correlation between pre-consolidation pressure and NET cone resistance is ’c = (qT-v0)/3. 5. Correlation between horizontal consolidation coefficient ch(CPTU) from piezocone testing and vertical consolidation coefficient cv(CRS) from CRS follows the the formulation as ch(CRS)=3cv(CRS) and
70.2067.2 )(
CHAPTER 3 ANALYTICAL SOLUTION FOR CONSOLIDATION ASSISTED BY PREFABRICATED VERTICAL DRAIN 3.1 SOLUTION FOR CONSOLIDATION ASSISTED BY PVD
Litterature review of some analytical solution such Rendulic, 1936 [32], Carrilo, 1942 [7], Barron, 1948 [3], Yoshikuni, 1974 [49], Hansbo, 1979 [13], Hansbo, 1981 [15], Hansbo, 1997 [12], Hansbo, 2011 [16], Onoue, 1988 [31], [30], Zeng, 1989 [50]… 3.2 PROPOSED MULTI-LAYER MODEL IN THIS STUDY
Figure 3-1 Proposed multi-layer model for consolidation assisted by PVD
Unit cell model of vertical drain
Layer-1
Layer-i
Layer-n
-12-
3.4 COMPARISION BETWEEN HANSBO AND CONSOPRO
Figure 3-2 summaries the block diagram of CONSOPRO software and Figure 3-3 plots the comparative results of consolidation analysis between CONSOPRO and Hansbo, 1981 [15] with the input parameters determined from CRS and IL. Equivalent single layer is applied for Hansbo case.
Figure 3-3 Comparative results for Hansbo, 1981 [15] and CONSOPRO [24]
cµ mau
SF(CRS)=188cm
SF(IL)=240cm
t (ngµy)
cv(ave.)=26cm2/d dw=5cm L­íi tam gi¸c D=150cm De=157.5cm LPVD=3500cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
% )
cv(ave.)=94cm2/d dw=5cm L­íi tam gi¸c D=110cm De=115.5cm LPVD=1400cm CONSOPRO: cv(OC)=40cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
t (ngµy)
cv(ave.)=45cm2/d dw=5cm L­íi vu«ng D=100cm De=113cm LPVD=1660cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
% )
HANSBO ch / cv =2.0 ch / cv =1.5 ch / cv =1.0 ch / cv =0.7 ch / cv =0.5 'c (IL) Quan tr¾c
cv(ave.)=24cm2/d dw=5cm L­íi vu«ng D=120cm De=135.6cm LPVD=3650cm CONSOPRO: cv(OC)=10cv(NC)
ch / cv=3.0 (CRS; 0.02%/phót)
10 100 1000
0
20
40
60
80
100
-13-
3.5 CONCLUSION FOR CHAPTER 3 1. Hansbo solution with sigle equivalent layer cannot estimate the settlement behavior of soft soils under load correctly. During the period of consolidation the state of soft soils changes from over-consolidated state (OC) to normally consolidated state (NC); therefore, average input paramters used for the consolidation of soft soils can lead to considerable difference compared to field measurement. The proposed multi-layer model considering the variation in compression indices, coefficient of consolidation in OC and NC state can have the capability to simulate the process of soft ground consolidation and has certain advantages over the equivalent single layer model proposed by Hansbo. 2. It is found that cv(OC)/cv(NC) = 40 for Hai Phong and 10 for remainng investigated areas. The ratio ch/cv is 3.0 for Cai Mep (Baria, Vung Tau), Hiep Phuoc (TP. HCM), Hai Phong and Ca Mau. 3. CONSOPRO, 2015 [24] has been developed using multi-layer model and FDM method shows reliable results over the analytical solution with single layer proposed by Hansbo. CHAPTER 4 CONSOLIDATION ANALSYSIS WITH APPLICATION OF
CRS TEST RESULTS IN VIETNAM
4.1 HAI PHONG CONTAINER TERMINAL, PHASE 2
4.1.1 INTRODUCTION 4.1.2 INPUT PARAMETERS
4.1.3 CONSOLIDATION ANALYSIS
Figure 4-1 Comparative results between CONSOPRO and monitored data on settlement plates at Hai Phong container terminal
Fi ll
E le
va ti
2
4
6
8
10
0
40
80
120
160
t (days)
-14-
4.2.1 INTRODUCTION
Figure 4-2 Layout of boreholes, cone penetration tests and instrumentation
Figure 4-3 Typical cross section of surcharge, sub-layers and instrumentation
LOT-01(22,600 m 2)
Easting (m)
GI Area LOT Boundary Settlement Plates - SS Extensometers - E Piezometers - P Stand Pipes - SP Earth Pressure Cell - EPC Undisturbed Samples - TCM14 Pumping Wells - PW CPTu (Beofore SI) - CPTu
LOT-06-1 (10,358 m 2)LOT-06-2(A)
1.1618
1.162
1.1622
1.1624
1.1626
Extensometer
Piezometer
Extesometer
Piezometer
4.2.2 INPUT PARAMETERS 4.2.3 CONSOLIDATION ANALYSIS FOR CAI MEP ODA
Figure 4-3 shows the settlement plates (SS) and earth pressure cell are installed at +5.00 m, stand pipes (SP) with the lowest point at + 0.00 m, vibrating wire pressure transducer for LOT-01 (E3, P3, EPC3, SP3) and LOT-07-1(E8, P8, EPC8, SP8) at the elevation -0.5 m; -10 m; -20 m và - 30 m respectively from top to bottom. Magnetic extensometers are installed at +5.00 m for plates and -5.00 m, -15.00 m và -25.00 m for spiders.
Figure 4-4 Comparative results between CONSOPRO and monitored data on
Extensometers and Piezometers
Initial ground elevation is +3.5m. 4
8
0
50
100
0
50
100
0
50
100
-15m to -25m
2
4
6
8
10
20
40
60
80
-20.0m +0kPa
4.3 SAIGON PREMIER CONTAINER TERMINAL – HIEP PHUOC 4.3.1 INTRODUCTION
Figure 4-5 Layout of Saigon Premier Container Terminal 4.3.2 INPUT PARAMETERS
Figure 4-6 NET cone resistance at Phase 1-1, Phase 1-4, Phase 1-5 and Phase 2-2
Phase 1-1 (26,223 m2)
Phase 1-2 (32,373 m2)
Phase 1-3 (26,486 m2)
Phase 1-4 (33,710 m2)
Easting (m)
Ground Improvement Boundary Phase Boundary Settlement Plates - SP Extensometers - E Piezometers - P Observation Wells - OB Undisturbed samples - USD01 CPTu Tender VST TenderPhase 2-2
(35,079 m2)
610000 610200 610400 610600 610800 611000 1.1762
1.1763
1.1764
1.1765
1.1766
1.1767
1.1768
4.3.3 CONSOLIDATION ANALSYSIS FOR SPCT HIEP PHUOC
Figure 4-7 Typical cross section of sub-layers and instrumentation at SPCT
Figure 4-8 Comparative results between CONSOPRO and monitored data for Extensometers at Phase 1-1
C ha
rt D
at um
E le
va ti
Extensometer; Piezometer
ExtesometerPiezometer
4
6
8
10
-18-
Figure 4-9 CONSOPRO and monitored data for Piezometers at Phase 1-1, 1-2
E .L
4
6
8
10
20
40
-20m -20 kPa
20
-20m -29 kPa
4.4.1 INTRODUCTION
Figure 4-10 Layout of investigation and instrumentation at Ca Mau
4.4.2 INPUT PARAMETERS
Figure 4-11 Phisical and consolidation parameters
Settl. Plate - P Ext. - EX Piez. - PZ Borehole, CPTu, FVT (Before vac. preloading) Borehole, CPTu, FVT (After vac. preloading) CPTu (After vac. preloading) Vac. gauge - VG
P-13 P-18
CPTu-4 CPTu-5
e n et ra ti on
Soft clay
Reclamation Fill Reclamation Fill Reclamation Fill Reclamation FillReclamation Fill
(f)
-25
-20
-15
-10
-5
0
4.4.3 CONSOLIDATION ANALYSIS FOR CA MAU PLANT
Figure 4-12 CONSOPRO and monitored data for Extensometer at Ca Mau Figure 4-12 plots the comparative results between CONSOPRO and
monitored data for Extensometers at Ca Mau.
Figure 4-13 CONSOPRO and monitored data for Piezometer at Ca Mau
E .L
0
2
4
Below -13m
t (day)
0
2
4
0 40 80
-15.43m
Figure 4-14 Strength gain after ground improvement in Ca Mau
4.5 CONSOLIDATION WITH VARIATION OF PVD LENGTH The consolidation analysis is performed by CONSOPRO with
consideration of varied PVD length of 1.00H; 0.82H; 0.71H; 0.59H and 0.47H, where H is the thickness of soft clay deposit under load. 4.5.1 INPUT PARAMETES 4.5.2 CONSOLIDATION RESULTS WITH VARIED PVD LENGTH
E
on (
m )
(qT - v0)/16 (CPTu-01, before vac. pre.) (qT - v0)/16 (CPTu, after vac. pre.) FVT-01 (before vac. pre.) FVT-02 (After vac. pre.) Torvane (after vac. pre.)
su (kPa)
Surcharge fill
-20
-15
-10
-5
0
-22-
Figure 4-15 Analysis results with consideration of variation of PVD length
C ao
10 §
m
SS-06 (+20cm) CONSOPRO SF(1.00H)=411 cm CONSOPRO SF(0.82H)=411 cm CONSOPRO SF(0.71H)=405 cm CONSOPRO SF(0.51H)=384 cm CONSOPRO SF(0.47H)=348 cm
(t = 0 : 1/Jan/2009)
Cai Mep - ODA; H=5.0 m; PVD=1.2m; l­íi vu«ng
(a)
0
100
200
300
400
SPCT (Hiep Phuoc)
E01C (+120cm) CONSOPRO SF(1.00H)=370 cm CONSOPRO SF(0.82H)=370 cm CONSOPRO SF(0.71H)=363 cm CONSOPRO SF(0.51H)=355 cm CONSOPRO SF(0.47H)=310 cm
(t = 0 : 4/Nov/2006)
SPCT (Hiep Phuoc); H=5.0 m; PVD=1.5m; l­íi tam gi¸c
(b)
C ao
ló n,
c m
PLOT6-P8 (+20cm) CONSOPRO SF(1.00H)=133 cm CONSOPRO SF(0.82H)=133 cm CONSOPRO SF(0.71H)=132 cm CONSOPRO SF(0.51H)=130 cm CONSOPRO SF(0.47H)=126 cm
(t = 0 : 28/Jan/2005)
Hai Phong 2; H=4.5 m; PVD=1.1m; l­íi tam gi¸c
(e)
0
50
100
150
200
Thêi gian, ngµy
SSP-013 (+25cm) SSP-014 (+25cm) SSP-017 (+25cm) SSP-018 (+25cm) SSP-019 (+25cm) SS-04 (+20cm) SS-06 (+20cm) CONSOPRO (SS)
(t = 0 : 13/Jun/2015)
Ch©n kh«ng 70 kPa; H=1.5m; PVD=1.0m; l­íi vu«ng
CONSOPRO SF(1.00H)=178 cm CONSOPRO SF(0.82H)=171 cm CONSOPRO SF(0.71H)=161 cm CONSOPRO SF(0.51H)=144 cm CONSOPRO SF(0.47H)=127 cm
Ch©n kh«ng 70 kPa; H=1.5m; PVD=1.0m; l­íi vu«ng
(c)
0
50
100
150
200
Thêi gian, ngµy
CONSOPRO SF(1.00H)=186 cm CONSOPRO SF(0.82H)=178 cm CONSOPRO SF(0.71H)=168 cm CONSOPRO SF(0.59H)=152 cm CONSOPRO SF(0.47H)=144 cm
(t = 0 : 13/Jun/2015)
SSP-015 (+20cm) SSP-016 (+25cm) SSP-020 (+20cm) SS-05 (+20cm) CONSOPRO (SS)
(d)
0 120 240 360 480 600 720
Ca Mau Zone-2a Ca Mau Zone-2b Ca Mau (bËc 3) Cai Mep Cai Mep (bËc 3) SPCT SPCT (bËc 3) Hai Phong (Líp ®Êt yÕu) Hai Phong (bËc 3) Hai Phong (2 líp) Hai Phong (bËc 3)
S L /S
(f)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
-23-
The consolidation analysis with consideration variatioin in PVD length is carried out in order to investigate the relation between settlement and PVD length for Cai Mep ODA international container terminal, Saigon Premier container terminal, Hai Phong container terminal, phase 2 and Ca Mau gass processing plant. The results are plotted for the cases of 0.82, 0.71, 0.59 và 0.47 times the soft clay thickness on the same graphs from Figure 4-15 (a) to Figure 4-15 (e). The final settlement of the soft ground under loading decreases with relation to the reduction in PVD length. This confirms that the clay layer under the PVD tips is consolidated under one- dimensional condition, resulted in the final settlement of the soft ground is dependent on the PVD length. In conclusion, it is not necessary to drive PVD to the full thickness of the soft clay in order to achieve the target degree of consolidation. 4.6 CONCLUSION FOR CHAPTER 4 1. Field horizontal coefficient of consolidation is ch=3cv(CRS); coefficient of consolidation at OC state is 10 times larger than that at NC state or cv(OC) = 10cv(NC) and ch(OC) = 10ch(NC). For Hai Phong case, it is ch(OC) = 40ch(NC). 2. The input parameters for Vietnamese soft Hollocene deposits from CRS tests at strain rata of 0.02 %/min. can provide good argreement in the consolidation analsyis for surface settlement, multi-layer settlement, dissipation of excess pore water pressure, and strength gain. 3. PVD length is some cases can be reduced to 70 % of the soft clay thickness; however, the target degree of consolidation more than 90 % can still be achieved. 4. As long as the soft clay deposit is in OC state, the reduction in PVD length can be economically effective. CONCLUSION AND RECOMMENDATION
1. CONCLUSION 1. Some correlation for Vietnamese Hollocene deposits are founded
a. Cc2 = 0.015wn-0.25; Cc2 = 0.018wL-0.50 và Cc2 = 0.025PI-0.20
b. 3
OCR
CPTUhc
CRShc
CPTUhc
d. ’c(0.4%) = 1.80’c(0.02%) e. ’c(CRS) = 1.16’c(IL) f. su/’v0 = 0.22(OCR)1.26
2. Vietnamese soft Holocene deposit is always in over-consolidated state with OCR > 1.20 for the undisturbed samples with the strain of 6.0 % from
-24-
zero to effective over-burdened stress. The pre-consolidation pressure is larger than the effective over-burdened stress by 20 kPa to 60 kPa. 3. Strain rate does not affect the coefficient of consolidation at normally consolidated state; however, the more strain rate is, the larger pre- consolidation pressure is. The pre-consolidation pressure at 0.40 %/min. is 1.80 times larger than that at 0.02 %/min. for Vietnamese soft Holocene. 4. The input parameters for Vietnamese soft Hollocene deposits from CRS tests at strain rata of 0.02 %/min. can provide good argreement in the consolidation analsyis for surface settlement, multi-layer settlement, dissipation of excess pore water pressure, and strength gain. 5. The proposed model with the consideration of variation of input parameters such as compression indices, horizontal and vertical coefficient of consolidation in both OC and NC state can simulate full behavior of the soft soil deposits and has advantages over the single layer model with average input parameters. 6. Field horizontal coefficient of consolidation is ch=3cv(CRS); coefficient of consolidation at OC state is 10 times larger than that at NC state or cv(OC) = 10cv(NC) and ch(OC) = 10ch(NC). For Hai Phong case, it is ch(OC) = 40ch(NC). 7. PVD length is some cases can be reduced to 70 % of the soft clay thickness; however, the target degree of consolidation more than 90 % can still be achieved.
2. RECOMMENDATION 1. Application of Piston sampler should be used in routine geotechnical investigation for the retrieving of the undisturbed samples of soft Hollocene. 2. Issuance of Vietnamese standard for constant rate of strain consolidation testing method and application of the method into construction practice for Vietnamese soft clays. 3. Supplement of creep part into CONSOPRO software.
-25-
PUBLICATION