Phân tích các phương pháp xác định áp lực nước đẩy nổi trong đất bùn sét tại Quận 2, TP. Hồ Chí Minh

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 27 PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƯỚC ĐẨY NỔI TRONG ĐẤT BÙN SÉT TẠI QUẬN 2, TP. HỒ CHÍ MINH LÊ BÁ VINH * HOÀNG LONG HẢI HOÀNG THẾ THAO Analysis of methods to determine buoyancy pressure in soft soils in District 2, Ho Chi Minh City Abstract: The East Saigon area, especially District 2, is currently a highly developed area of the real estate market in Ho Chi Minh City in terms of both transport infrastructure and new residential areas. However, according to many geotechnical investigations, the geological structure in District 2 has a thick layer of soft soil on average 15-30m. The monitoring results using Piezometer and Standpipe method showed that there was buoyancy force in soft soil. This observation data is consistent with the results of the analysis using a finite element method. Research results show that from the start of water rebound, the buoyancy pressure will increase over time, along with the dissipation of the excess pore pressure. This process is positively correlated with each other. The buoyancy force increased rapidly in the beginning and tended to increase slowly in the following years. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * Quan điểm thiết kế kết cấu hiện nay đối với các dự án có tầng hầm đƣợc xây dựng trong vùng đất bùn sét, chia làm 2 hƣớng: Một là xem cao độ mực nƣớc ngầm nằm bên dƣới lớp đất bùn sét, tức bỏ qua tác động của áp lực nƣớc đẩy nổi lên sàn hầm. Quan điểm này gây ra thiếu an toàn trong thiết kế, dẫn đến thực tế đã xảy ra các sự cố nứt sàn hầm do áp lực nƣớc đẩy nổi làm phát sinh ứng suất kéo ở thớ trên của sàn. Hai là xem cao độ mực nƣớc ngầm nằm ngay tại mặt đất, tức kể đến ảnh hƣởng của áp lực lỗ rỗng lên sàn hầm. Quan điểm này quá thiên về an toàn trong thiết kế, dẫn đến chi phí xây dựng tăng, gây phí phạm. * Bộ môn Địa cơ - Nền móng, khoa K Thuật Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh Email: lebavinh@hcmut.edu.vn H. B. Seed, I. M. Idriss, and I. Arango (1983) đã nghiên cứu về tác động của hóa lỏng đến áp lực nƣớc lỗ rỗng trong đất cát. Theo đó, áp lực nƣớc lỗ rỗng gia tăng đột ngột khi xảy ra hiện tƣợng hóa lỏng trong đất cát. Ji-wen Zhang et al (2019) đã đƣa ra mô hình thí nghiệm trong phòng để khảo sát lực đẩy nổi tác động lên kết cấu ngầm trong điều kiện xuất hiện dòng chảy. Kết quả nghiên cứu cho thấy lực đẩy nổi khi xuất hiện dòng chảy lớn hơn trƣờng hợp nƣớc tĩnh. Trong nghiên cứu này, tác giả thực hiện các phƣơng pháp quan trắc thực nghiệm và phƣơng pháp phần tử hữu hạn để xác định áp lực nƣớc đẩy nổi trong đất bùn sét. Mục đích là để phân tích kết quả của các phƣơng pháp thực nghiệm với nhau cũng nhƣ so sánh với phƣơng pháp phần tử hữu hạn (PLAXIS). Để từ đó khẳng định sự tồn tại áp lực nƣớc đẩy nổi trong đất bùn sét tại ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 28 Quận 2, TP. Hồ Chí Minh, làm cơ sở để có phƣơng án thiết kế kết cấu hợp lý cho sàn hầm trong khu vực này. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƢỚC ĐẨY NỔI 2.1. Phƣơng pháp Piezometer Phƣơng pháp quan trắc bằng đầu đo Piezometer nhằm xác định trực tiếp áp lực đẩy nổi của nƣớc tự do trong lớp đất bùn sét tại vị trí thí nghiệm. Hình 1: Đầu đo Piezometer (GK-4500S) Đầu đo sử dụng một màng chắn áp lực (diaphragm) gắn với một dây rung (vibrating wire). Áp lực nƣớc tác động vào mặt ngoài của màng chắn này gây nên dịch chuyển của tấm màng và làm thay đổi sức căng cũng nhƣ tần số của dây rung. Sự thay đổi này sẽ đƣợc truyền đến đầu đọc để ghi nhận thông tin. Một lớp đá thấm đƣợc gắn vào đầu đầu đo để chỉ cho phép dòng nƣớc đi qua và ngăn cản các hạt đất đi vào bên trong. Khi đầu đo đƣợc hạ xuống nƣớc, áp lực nƣớc sẽ ép vào bộ lọc ở đầu đầu đo, nén không khí trong không gian giữa đá lọc và màng ngăn. Sau một thời gian, không khí này sẽ hòa tan vào nƣớc, làm đầy bộ lọc và không gian bên trên hoàn toàn bằng nƣớc. Do đó, để có đƣợc kế quả chính xác, cần bảo hòa đầu đo trƣớc khi lắp đặt. Hình 2: Giếng quan trắc bằng phương pháp Piezometer Hãng Geokon đƣa ra công thức xác định áp lực nƣớc đẩy nổi khi sử dụng thiết bị GK-4500S nhƣ sau: P = G(R1-R0)+K(T1-T0), kPa (1) Trong đó: G - hệ số hiệu chuẩn tuyến tính (Linear Gage Factor) của thiết bị trên 1 đơn vị đo tính bằng (kPa/digit); K - hệ số điều chỉnh nhiệt độ (Thermal Factor) tính bằng kPa/0C; R0 - số đọc ―Initial Zero Reading‖ đƣợc cung cấp trong giấy Certificate of Quality & Conformity bởi nhà sản xuất; K0 - số đọc ―Initial Zero Temperature‖ đƣợc cung cấp trong giấy Certificate of Quality & Conformity bởi nhà sản xuất; R1 - số đọc tần số trên đầu đọc GK – 404 tại thời điểm đo; K1 - số đọc nhiệt độ trên đầu đọc GK – 404 tại thời điểm đo. 2.2. Phƣơng pháp Standpipe Phƣơng pháp quan trắc bằng giếng Standpipe nhằm xác định cao độ mực nƣớc tự nhiên trong ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 29 đất bùn sét để từ đó xác định áp lực đẩy nổi thông qua việc tính toán áp lực do độ chênh cột nƣớc gây ra thế năng thủy tĩnh. Hình 3: Thước đo mực nước ngầm Yamayo WL50 Khoan, lắp đặt 01 giếng quan trắc SP2 có độ sâu 9,5m. Sử dụng thƣớc đo mực nƣớc ngầm Yamayo WL50 - Nhật Bản, độ chia mặt thƣớc 1cm, sử dụng đầu đo Stainless đƣờng kính 19mm. Hình 4: Giếng quan trắc bằng phương pháp Standpipe Áp lực nƣớc đẩy nổi trong trƣờng hợp không xuất hiện dòng chảy, xác định theo công thức: P = w(hw – hz), kPa (2) Trong đó: w - là trọng lƣợng riêng của nƣớc (10kN/m 3 ); hw - là cao độ mực nƣớc ngầm (m); hz - là cao độ tại vị trí thí nghiệm (m); 2.3. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phƣơng pháp phần tử hữu hạn nhằm xác định áp lực nƣớc đẩy nổi thông qua mô phỏng tổng thể công trình, gồm nền đất và kết cấu bằng phần mềm PLAXIS. PLAXIS sử dụng lý thuyết ―groundwater flow‖ làm nền tảng cho các công thức phần tử hữu hạn liên quan đến dòng chảy của nƣớc trong đất. Áp lực nƣớc đẩy nổi đƣợc định nghĩa: Pactive = Seff.Pwater (3) Pwater = Psteady + Pexcess (4) Trong đó: Psteady - là áp lực thủy tĩnh; Pexcess - là áp lực thặng dƣ bị ảnh hƣởng bởi sự thay đổi ứng suất do gia tải hoặc dở tải, do sự thay đổi của điều kiện thủy lực cũng nhƣ quá trình cố kết. Seff – là độ bão hòa có hiệu trong mô hình Van Genuchten (1980). 3. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƢỚC ĐẨY NỔI TRONG ĐẤT BÙN SÉT TẠI QUẬN 2, TP. HỒ CHÍ MINH Công trình đƣợc sử dụng trong quan trắc tọa lạc tại phƣờng An Lợi Đông, Quận 2, TP.HCM. Quy mô xây dựng gồm 2 tầng hầm, 4 tầng lầu, tầng kỹ thuật và tầng mái. Hoàn thành phần thô vào cuối năm 2015. Hình 1: Mặt bằng tổng thể hầm 2 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 30 Hình 2: Mặt cắt tổng thể công trình Hình 3: Mặt cắt địa chất điển hình Trong đó, lớp 1: Đất san lấp; lớp 2a: Bùn sét màu xám xanh, xám đen, trạng thái chảy; lớp 2c: Cát pha sét màu xám xanh, trạng thái rời; lớp 2b: Bùn sét xánh xanh, xám đen, trạng thái chảy – dẻo chảy; lớp 4: Cát pha bụi sét màu xám xanh, xám đen, trạng thái chặt vừa; lớp 5: Sét dẻo cao màu nâu vàng, trạng thái cứng. Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo. Cũng nhƣ các tỉnh ở Nam bộ, đặc điểm chung của khí hậu-thời tiết TP.HCM là nhiệt độ cao đều trong năm và có hai mùa mƣa - khô rõ ràng làm tác động chi phối môi trƣờng cảnh quan sâu sắc, đặc biệt là mực nƣớc dƣới đất. Mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Do đó, để có đánh giá về áp lực nƣớc trong trƣờng hợp bất lợi nhất, tác giả lựa chọn mùa mƣa để thực hiện công tác quan trắc. 3.1. Xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng phƣơng pháp Piezometer Căn cứ vào bản vẽ của công trình, tác giả lựa chọn 04 vị trí đo áp lực nƣớc lỗ rỗng tại đáy sàn hầm 2 (cao độ -8,2m so với sàn Trệt) nhƣ sau: Hình 4: Mặt bằng bố trí 04 vị trí quan trắc áp lực nước đẩy nổi tại tầng hầm 2 Hình 5: Mặt cắt chi tiết giếng quan trắc Piezometer Thời gian quan trắc diễn ra vào mùa mƣa từ tháng 09÷12/2019. Trích lƣợt kết quả quan trắc đƣợc trình bày trong bảng 1. Bảng 1: Trích lƣợt kết quả quan trắc theo phƣơng pháp Piezometer Vị trí Thời gian quan trắc Số đọc tần số (R1) Số đọc nhiệt độ (T1) Áp lực nƣớc lỗ rỗng P (kPa) 2 13-Sep 8354,4 27,2 43,4 4 13-Sep 8644,3 27,3 43,5 4 2-Oct 8651,3 27,2 42,4 2 7-Oct 8354 27 43,4 4 7-Oct 8644,6 26,9 43,4 1 2 3 4 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 31 Vị trí Thời gian quan trắc Số đọc tần số (R1) Số đọc nhiệt độ (T1) Áp lực nƣớc lỗ rỗng P (kPa) 1 9-Oct 8400,9 27,2 38,3 4 9-Oct 8680,1 27,1 38,0 1 12-Oct 8407,3 27,3 37,6 4 12-Oct 8685 27,2 37,2 3 21-Oct 8694,5 27,4 35,8 1 23-Oct 8442,2 27,1 33,8 3 23-Oct 8712,5 27,6 33,1 1 25-Oct 8445,9 27,2 33,4 3 25-Oct 8715,4 27,6 32,6 1 28-Oct 8450,5 27,2 32,9 3 28-Oct 8718,6 27,6 32,1 1 30-Oct 8393,2 27 39,1 3 30-Oct 8677,1 27,6 38,5 1 31-Oct 8391,1 26,9 39,4 3 31-Oct 8674,5 27,5 38,9 2 9-Nov 8453,1 27,3 32,6 3 9-Nov 8717,6 26,7 32,3 2 3-Dec 8370,2 26,5 41,7 3 3-Dec 8657,4 26,5 41,4 2 5-Dec 8369 26,6 41,8 3 5-Dec 8656,2 26,6 41,6 2 7-Dec 8368,1 26,7 41,9 3 7-Dec 8655,3 26,7 41,8 Hình 10: Áp lực nước đẩy nổi theo phương pháp Piezometer tại cao độ thí nghiệm (-8,2m) Kết luận: Với phƣơng pháp Piezometer, áp lực nƣớc đẩy nổi bên trong tƣờng hầm có giá trị dao động từ 30,4 kPa đến 46,8 kPa, trung bình đạt 39.1kPa tại độ sâu thí nghiệm. 3.2. Xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng phƣơng pháp Standpipe Tác giả lựa chọn vị trí trên mặt bằng xung quanh ranh tầng hầm để tiến hành quan trắc cao độ mực nƣớc ngầm bằng giếng Standpipe (SP2). Những vị trí này nằm gần 04 vị trí quan trắc áp lực đẩy nổi bằng đầu đo Piezometer. Hình 11: Mặt bằng bố trí giếng Standpipe quan trắc mực nước ngầm Sau khi quá trình lắp đặt giếng SP2 hoàn tất, tiến hành công tác xác định chênh cao giữa đỉnh ống và sàn tầng Trệt bằng phƣơng pháp đo cao hình học từ giữa, sử dụng máy thủy bình đặt khoảng giữa 2 điểm, mia dựng tại 2 điểm. Quy ƣớc cao độ sàn Trệt là ±0.000m. Chênh cao giữa đỉnh giếng SP2 với sàn Trệt là -0,300m. Thời gian quan trắc diễn ra vào mùa mƣa từ tháng 10÷12/2019. Kết quả quan trắc đƣợc trình bày trong bảng 2. Bảng 2: Kết quả quan trắc theo phƣơng pháp Standpipe Thời gian quan trắc Cao độ mực nƣớc so với cao độ đỉnh giếng (m) Áp lực nƣớc tại cao độ thí nghiệm P (kPa) Chu kỳ 7-Oct -2.492 53,0 1 9-Oct -2.516 52,8 2 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 32 Thời gian quan trắc Cao độ mực nƣớc so với cao độ đỉnh giếng (m) Áp lực nƣớc tại cao độ thí nghiệm P (kPa) Chu kỳ 12-Oct -2.540 52,5 3 15-Oct -2.556 52,4 4 19-Oct -2.596 52,0 5 21-Oct -2.616 51,8 6 23-Oct -2.640 51,5 7 25-Oct -2.662 51,3 8 28-Oct -2.695 51,0 9 30-Oct -2.722 50,7 10 31-Oct -2.725 50,7 11 2-Nov -2.740 50,6 12 5-Nov -2.777 50,2 13 7-Nov -2.798 50,0 14 9-Nov -2.810 49,9 15 11-Nov -2.816 49,8 16 13-Nov -2.816 49,8 17 15-Nov -2.814 49,8 18 19-Nov -2.814 49,8 19 21-Nov -2.814 49,8 20 23-Nov -2.812 49,9 21 25-Nov -2.812 49,9 22 27-Nov -2.814 49,8 23 29-Nov -2.812 49,9 24 3-Dec -2.812 49,9 25 5-Dec -2.812 49,9 26 7-Dec -2.812 49,9 27 Hình 12: Cao độ mực nước ngầm theo chu kỳ Hình 13: Áp lực nước đẩy nổi theo phương pháp Standpipe tại cao độ thí nghiệm (-8,2m) Kết luận: Với phƣơng pháp Standpipe, áp lực nƣớc đẩy nổi bên ngoài tƣờng hầm có giá trị dao động từ 49,8 kPa đến 53,0 kPa, trung bình đạt 50,7 kPa tại độ sâu thí nghiệm. 3.3. Phân tích kết quả quan trắc của 02 phƣơng pháp thực nghiệm Xác định áp lực đẩy nổi bằng đầu đo Piezometer là phƣơng pháp cho kết quả trực tiếp ngay tại vị trí thí nghiệm. Xác định áp lực đẩy nổi bằng cao độ mực nƣớc ngầm thông qua công tác quan trắc mực nƣớc dƣới đất sử dụng giếng Standpipe là phƣơng pháp cho kết quả bán gián tiếp thông qua việc tính toán áp lực do độ chênh cột áp nƣớc gây ra thế năng h. Hình 14: Sơ đồ bố trí 02 phương pháp quan trắc áp lực nước tại hiện trường Có thể thấy, giá trị áp lực nƣớc đo đƣợc từ phƣơng pháp Piezometer nhỏ hơn phƣơng pháp ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 33 Standpipe. Điều này đƣợc lý giải nhƣ sau: Trong quá trình thi công phần ngầm, các giếng bơm giữ vai trò hạ thấp cao độ mực nƣớc ngầm, phục vụ công tác đào đất và thi công kết cấu tầng hầm. Khi thi công xong, các giếng bơm này sẽ ngừng hoạt động, nƣớc đƣợc trả về trạng thái tự nhiên, điều này gây ra sự chuyển dịch nƣớc tự do trong lỗ rỗng của đất từ nơi có áp lực cao hơn (bên ngoài tƣờng hầm) đến nơi có áp lực thấp hơn (bên trong tƣờng hầm), sự thấm này kết thúc khi áp lực nƣớc đƣợc trả về trạng thái cân bằng. Vì hệ số thấm trong lớp bùn sét là rất nhỏ nên cần một khoảng thời gian rất dài cho quá trình thấm xảy ra hoàn tất để đạt đến trạng thái cân bằng áp lực nƣớc lỗ rỗng bên trong và ngoài tƣờng hầm công trình. 3.4. Xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn Cao độ mực nƣớc ngầm vào mùa mƣa đƣợc tác giả quan trắc từ tháng 10-12.2019 tại mục 3.2, giá trị trung bình là -2.000m so với mặt đất tự nhiên. Áp lực nƣớc đo đƣợc bằng phƣơng pháp Piezometer là áp lực nƣớc tổng, nghĩa là tổng của áp lực nƣớc thủy tĩnh (Psteady) và áp lực nƣớc thặng dƣ (Pexcess). Theo công thức (3 và (4) thì PLAXIS gọi áp lực này là Pactive. Áp lực nƣớc thủy tĩnh xác định theo wh, áp lực nƣớc thặng dƣ xác định từ Kwv/n (v là biến dạng thể tích). Công trình đƣợc thi công hoàn tất vào cuối năm 2015, do đó thời gian chạy bài toán cố kết đến thời điểm hiện tại là 4 năm (1460 ngày). Trình tự khai báo các Phase trong PLAXIS nhƣ sau: Phase 1: Thi công cọc và tƣờng vây (Plastic analysic). Phase 2: Hạ mực nƣớc ngầm, đào đất và thi công phần ngầm công trình (Plastic analysic). Phase 3: Cố kết cho giai đoạn thi công phần ngầm: 6 tháng (Consolidation analysic). Phase 4: Trả nƣớc về cao độ ban đầu, thi công phần thân, cố kết 4 năm (Consolidation analysic). Bảng 3: Bảng thống số vật liệu sử dụng trong PLAXIS Hardening Soil Soft Soil Hardening Soil Soft Soil Hardening Soil Soft Soil Drained Undrained (A) Drained Undrained (A) Drained Undrained (A) unsat (kN/m 3 ) 17.36 14.75 18.75 15.74 19.46 20.12 sat (kN/m 3 ) 18 15.04 19.33 16.05 20 20.63 einit 0.5 2.181 0.802 1.667 0.682 0.602 E50 ref (kN/m 2 ) 1000 2000 30000 Eoed ref (kN/m 2 ) 1000 2000 30000 Eur ref (kN/m 2 ) 3000 6000 90000 CC 1.39 0.92 0.23 Cs 0.09 0.05 0.06 c' (kN/m2) 5 7.35 7.5 6.59 6.4 58.67 ' Deg 15 23.65 24.28 24.93 26.38 28.52 y Deg 0 0 0 0 0 0 Model Van Genuchten Van Genuchten Van Genuchten Van Genuchten Van Genuchten kz (m/day) 1 0.00063 0.108 0.000998 0.5996 0.000216 kx,y (m/day) 1 0.00126 0.108 0.001996 0.5996 0.000431 Lớp đất Thông số Mô hình Ứng xử 2b 4 51 2a 2c Phân tích với PLAXIS 3D: Hình 15: Mô phỏng trong PLAXIS 3D Hình 16: Áp lực nước Pactive sau 4 năm cố kết (bên ngoài tường hầm: 50 kPa, bên trong tường hầm trung bình đạt 44 kPa) ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 34 Phân tích với PLAXIS 2D: Vì công trình sử dụng móng cọc, đáy đài và sàn hầm đặt trong tầng đất bùn sét có sức chịu tải rất nhỏ, nên có thể xem toàn bộ tải trọng công trình truyền xuống cọc đi vào lớp đất tốt bên dƣới. Do đó, về cơ bản có thể bỏ qua ảnh hƣởng của tải trọng công trình trong mô hình PLAXIS 2D. Hình 17: Mô phỏng trong PLAXIS 2D Xét mặt cắt A-A đi qua đáy sàn hầm 2, tại cao độ -7.000m so với mặt đất tự nhiên. Hình 18: Áp lực nước Pexcess sau 4 năm cố kết tại mặt cắt A-A Nhƣ vậy, sau 4 năm cố kết, tồn tại áp lực nƣớc lỗ rỗng thặng dƣ (Pexcess) có chiều có chiều ngƣợc với áp lực thủy tĩnh (Psteady), cùng với đó cũng cho thấy có sự tƣơng giao giữa độ gia tăng áp lực đẩy nổi và độ tiêu tán áp lực thặng dƣ theo thời gian. Khi áp lực thặng dƣ bị tiêu tán hết, áp lực đẩy nổi (Pactive) sẽ bằng áp lực thủy tĩnh. Hình 19: Áp lực nước Pactive sau 4 năm cố kết tại mặt cắt A-A (bên ngoài tường hầm: 50 kPa, bên trong tường hầm trung bình đạt 41.45 kPa) Kết luận: Với phƣơng pháp phần tử hữu hạn, áp lực nƣớc đẩy nổi bên trong tƣờng hầm có giá trị dao động từ 41.45 kPa (PLAXIS 2D) đến 44 kPa (PLAXIS 3D), bên ngoài tƣờng hầm là 50 kPa. 3.5. Nhận xét và thảo luận Phƣơng pháp xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng PLAXIS cho kết quả tƣơng đối phù hợp với 02 phƣơng pháp thực nghiệm (Piezometer và Standpipe). Khi phân tích bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn, có thể giải thích thêm cho sự khác biệt giữa kết quả của hai phƣơng pháp thực nghiệm nhƣ sau: phƣơng pháp Standpipe cho kết quả là áp lực thủy tĩnh (Psteady). Trong khi ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2020 35 đó phƣơng pháp Piezometer là áp lực nƣớc tổng (Pactive), có xét đến giá trị thặng dƣ chƣa đƣợc tiêu tán hết tại thời điểm quan trắc (sau 4 năm). Trình tự thi công phần ngầm, đặc biệt là quá trình trả nƣớc nhƣ đã phân tích ở trên, gây ra áp lực nƣớc thặng dƣ có chiều ngƣợc với áp lực thủy tĩnh. Điều này đã đƣợc chứng minh thông qua mô phỏng PLAXIS ở trên. Vì vậy, áp lực nƣớc đo đƣợc từ phƣơng pháp Piezometer có phần nhỏ hơn phƣơng pháp Standpipe vì áp lực nƣớc thặng dƣ tại thời điểm đo chƣa đƣợc tiêu tán hết. 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Phƣơng pháp xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng đầu đo Piezometer cho kết quả trực tiếp ngay tại vị trí thí nghiệm, giá trị thu đƣợc là áp lực nƣớc tổng (bao gồm áp lực nƣớc thủy tĩnh và áp lực nƣớc thặng dƣ). Phƣơng pháp xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng giếng Standpipe cho kết quả bán gián tiếp thông qua việc tính toán áp lực do độ chênh cột áp nƣớc gây ra thế năng thủy tĩnh h, giá trị thu đƣợc là áp lực thủy tĩnh. Phƣơng pháp xác định áp lực nƣớc đẩy nổi bằng PLAXIS cho kết quả tƣơng đối phù hợp với 02 phƣơng pháp thực nghiệm (Piezometer và Standpipe). Đối với các công trình có tầng hầm thi công trong đất bùn sét, biện pháp thi công thƣờng sử dụng giếng bơm để hạ mực nƣớc ngầm bên trong hố đào nhằm phục vụ cho công tác đào đất, sau khi thi công xong phần ngầm các giếng bơm này sẽ ngừng hoạt động. Khi ấy áp lực nƣớc đẩy nổi sẽ tăng trở lại. Trong đất dính đặc biệt là bùn sét, quá trình gia tăng áp lực nƣớc đẩy nổi cần một khoảng thời gian tƣơng đối dài. Tính từ thời điểm bắt đầu trả nƣớc (giếng bơm ngừng hoạt động), áp lực nƣớc đẩy nổi sẽ gia tăng theo thời gian, cùng với đó là sự tiêu tán áp lực nƣớc lỗ rỗng thặng dƣ. Qúa trình này có sự tƣơng quan đồng biến với nhau. Nói cách khác, quá trình trả nƣớc hình thành chênh lệch áp lực nƣớc giữa trong và ngoài tƣờng hầm gây ra sự chuyển dịch nƣớc tự do trong lỗ rỗng của đất từ nơi có áp lực cao hơn đến nới có áp lực thấp hơn, sự thấm này kết thúc khi áp lực nƣớc trong và ngoài tƣờng hầm đƣợc trả về trạng thái cân bằng. Tóm lại, thông qua các phƣơng pháp thực nghiệm cũng nhƣ mô phỏng, khẳng định rằng tồn tại áp lực nƣớc đẩy nổi trong đất bùn sét tại khu vực Quận 2, TP. Hồ Chí Minh. Tác động của áp lực đẩy nổi đối với dầm sàn tầng hầm vô cùng nguy hiểm vì làm đổi thớ căng của moment, do đó phải đƣợc xét đến trong thiết kế kết cấu để tính toán bố trí cốt thép hợp lý. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, ―Cơ học đất‖, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2016. [2] H. B. Seed, I. M. Idriss, and I. Arango, ―Evaluation of liquefaction potential using feld performance data,‖ Journal of Geotechnical Engineering, 1983. [3] Ji-wen Zhang et al, ―Buoyancy Force Acting on Underground Structures considering Seepage of Confined Water‖, Hindawi, 2019 [4] Instruction Manual Model 4500 series Vabrating Wire Piezometer, Geokon, 2019 [5] PLAXIS 2D Reference Manual 2019 [6] PLAXIS 3D Reference Manual 2019 Người phản biện: PGS,TS. ĐẬU VĂN NGỌ