Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm đến khả năng chịu tải dọc trục và độ lún của nhóm cọc thẳng đứng

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN 
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM 
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM 
BẠCH VŨ HOÀNG LAN 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG 
NHÓM ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC 
VÀ ĐỘ LÚN CỦA NHÓM CỌC THẲNG ĐỨNG 
Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng 
Mã số: 62.58.02.11 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
1. PGS. TS. TÔ VĂN LẬN 
2. GS. NGUYỂN CÔNG MẪN 
Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2017
 -ii- 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực 
hiện. Các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai 
công bố trong bất kỳ công trình nào khác. 
Tác giả luận án 
Bạch Vũ Hoàng Lan 
 -iii- 
LỜI CẢM ƠN 
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Tô Văn Lận và GS. 
Nguyễn Công Mẫn là hai thầy trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình 
thực hiện đề tài nghiên cứu. Xin tri ân các thầy – những người đã dành 
nhiều tâm sức, trí tuệ và sự động viên, hỗ trợ để em hoàn thành luận án kịp 
tiến độ. 
Em trân trọng gửi lời cảm ơn tới GS. TSKH. Nguyễn Văn Thơ, GS. TS. 
Trần Thị Thanh, PGS. TS. Võ Phán và PGS.TS. Tô Văn Thanh đã cho em 
những góp ý rất quí báu trong suốt quá trình thực hiện luận án. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Đức Vinh, TS. Nguyễn Ngọc Phúc 
và TS. Phan Tá Lệ đã có nhiều sự giúp đỡ về trang thiết bị và các chỉ dẫn 
rất thiết thực trong quá trình nghiên cứu của tác giả. 
Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học thủy lợi, Ban giám 
hiệu trường ĐH Kiến trúc Tp HCM, Phòng nghiên cứu khoa học công 
nghệ; phòng thí nghiệm trường ĐH Kiến trúc; Công ty Hoàng Vinh; Công 
ty Phú Nguyên và Công ty CIC  đã có những hỗ trợ, giúp đỡ quý báu cho 
tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu. 
Cuối cùng tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình và các đồng nghiệp đã luôn 
sát cánh, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành nghiên cứu. 
 -iv- 
MỤC LỤC 
 Trang 
Lời cam đoan ... ii 
Lời cảm ơn ... iii 
Mục lục  iv 
Danh mục các bảng biểu ...... vii 
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ... viii 
Danh mục các ký hiệu .. xi 
MỞ ĐẦU . 1 
1. Lý do lựa chọn đề tài  1 
2. Mục đích nghiên cứu  3 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  3 
4. Nội dung nghiên cứu  4 
5. Phương pháp nghiên cứu ...... 4 
6. Những đóng góp mới của luận án . 5 
7. Cấu trúc của luận án . 6 
Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA 
NHÓM CỌC .. 
9 
1.1. KHÁI QUÁT VỀ HIỆU ỨNG NHÓM . 9 
1.2. CÁC NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ HIỆU ỨNG NHÓM . 11 
1.2.1. Công thức xác định hệ số nhóm ... 12 
1.2.2. Công thức xác định tỷ số độ lún ... 14 
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ HIỆU ỨNG NHÓM 15 
1.3.1. Phân tích kết quả nghiên cứu  16 
1.3.2. Nhận xét  20 
1.4. QUY ĐỊNH VỀ HIỆU ỨNG NHÓM TRONG CÁC TIÊU 
CHUẨN VIỆT NAM  
21 
1.4.1. Theo TCXD 205: 1998 . 21 
1.4.2. Theo TCVN 10304: 2014 . 21 
1.4.3. Theo 22 TCN 272: 05 ... 22 
1.4.4. Nhận xét về cách xác định hiệu ứng nhóm theo quy phạm .. 22 
1.5. NHẬN XÉT CHƯƠNG 1  23 
Chương 2: NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG NHÓM BẰNG CÁC THÍ 
NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ 
TỶ LỆ NHỎ  
24 
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 24 
 -v- 
2.1.1. Qui trình gia tải nén tĩnh nhóm cọc 24 
2.1.2. Phân tích kết quả nén tĩnh cọc 24 
2.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ CHO THÍ 
NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC . 
27 
2.2.1. Mở đầu .. 27 
2.2.2. Ưu nhược điểm của mô hình vật lý tỷ lệ .. 28 
2.2.3. Lập phương trình xác định sery thí nghiệm .. 28 
2.2.4. Cơ sở lý thuyết về hiệu ứng tỷ lệ trong thí nghiệm cọc  30 
2.2.5. Vật liệu cọc ... 31 
2.2.6. Kích thước thùng đất trong thí nghiệm  33 
2.2.7. Thiết bị cho thí nghiệm nén tĩnh cọc trong phòng . 39 
2.3. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ 
LỆ NHỎ TRONG PHÒNG .. 
43 
2.3.1. Qui mô các thí nghiệm trong phòng . 43 
2.3.2. Chế bị đất cho thí nghiệm ..... 44 
2.3.3. Kết quả thí nghiệm ... 46 
2.3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm  49 
2.4. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ 
LỆ NHỎ TẠI HIỆN TRƯỜNG  
58 
2.4.1. Kích thước cọc trong mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ . 59 
2.4.2. Quy mô các thí nghiệm cọc tại hiện trường .. 60 
2.4.3. Cấu tạo cọc và đài cọc . 61 
2.4.4. Hệ thống đo đạc và gia tải ... 62 
2.4.5. Thí nghiệm nén tĩnh cọc .. 64 
2.4.6. Kết quả thí nghiệm ... 66 
2.4.7. Phân tích kết quả thí nghiệm ... 67 
2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 . 72 
Chương 3: ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG VIỆC PHÂN 
TÍCH HIỆU ỨNG NHÓM CỌC THẲNG ĐỨNG CHỊU 
TẢI TRỌNG NÉN ĐÚNG TÂM ... 
74 
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 74 
3.1.1. Khái niệm cơ bản về hệ số tương tác  74 
3.1.2. Hệ số tương tác giữa các cọc  76 
3.2. ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG PHÂN TÍCH HIỆU 
ỨNG NHÓM CỌC ... 
78 
3.2.1. Thiết lập bài toán .. 78 
 -vi- 
3.2.2. Phân tích hiệu ứng nhóm cọc  81 
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 . 86 
Chương 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG PHÂN TÍCH 
HIỆU ỨNG NHÓM CỌC  
88 
4.1. MỞ ĐẦU ... 88 
4.1.1. Mục đích của bài toán mô phỏng phương pháp số .. 88 
4.1.2. Mô hình vật liệu của Plasix-3D .... 88 
4.2. MÔ PHỎNG SỐ CHO CÁC THÍ NGHIỆN NÉN TĨNH CỌC .. 90 
4.2.1. Số liệu về nền đất và hệ cọc – đài cọc ..... 90 
4.2.2. Kết quả tính toán ... 93 
4.3. PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN . 104 
4.3.1. Hiệu ứng nhóm . 104 
4.3.2. Xấp xỉ tỷ số độ lún bằng các hàm mũ ....... 107 
4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4.. 108 
Chương 5: CÁC ĐỀ XUẤT .. 109 
5.1 ĐỀ XUẤT CÁC XÁC ĐỊNH TỶ SỐ ĐỘ LÚN .. 109 
5.1.1 Công thức của Fleming và cộng sự .. 109 
5.1.2 So sánh giá trị tỷ số độ lún ... 110 
5.1.3 Đề xuất công thức tính số mũ  .. 111 
5.1.4 Kết quả tính toán và so sánh  113 
5.2 ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH TÍNH TOÁN THAY ĐỔI CHIỀU DÀI 
CỌC ĐỂ CẢI THIỆN SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÓM CỌC . 
114 
5.2.1 Đặt vấn đề . 114 
5.2.2 Cơ sở lý thuyết .. 116 
5.2.3 Đề xuất phương pháp tính  118 
5.2.4 Trình tự tính toán .. 120 
5.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5 . 122 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 123 
KẾT LUẬN ...... 123 
KIẾN NGHỊ ...... 124 
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN .. 125 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ . 126 
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 128 
PHỤ LỤC ... 133 
 -vii- 
DANH MỤC BẢNG BIỂU 
 Trang 
CHƯƠNG 2 
Bảng 2.1. Các đại lượng nghiên cứu  29 
Bảng 2.2. Phạm vi bề rộng (B) và chiều sâu (h) của vùng ảnh hưởng xung 
quanh cọc đơn và nhóm cọc  
36 
Bảng 2.3 Bảng tổng hợp một số thí nghiệm cọc trên mô hình vật lý tỷ lệ 
trong phòng thí nghiệm . 
37 
Bảng 2.4. Tổng số thí nghiệm nén tĩnh trên mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ . 43 
Bảng 2.5. Sức chịu tải cực hạn (Qult) và sức chịu tải cho phép của cọc đơn; 
Hệ số nhóm và tỷ số độ lún của các nhóm cọc  
49 
Bảng 2.6. Hiệu suất sử dụng của cọc trong các nhóm 4 cọc .. 57 
Bảng 2.7. Hiệu suất sử dụng của cọc trong các nhóm 6 cọc .. 58 
Bảng 2.8. Hiệu suất sử dụng của cọc trong các nhóm 9 cọc .. 58 
Bảng 2.9. Quy mô các thí nghiệm cọc tại hiện trường . 60 
Bảng 2.10 Số liệu nén tĩnh cọc tại hiện trường ... 65 
Bảng 2.11 Hệ số nhóm và tỷ số độ lún của các nhóm cọc .. 66 
Bảng 2.12 Hiệu suất sử dụng của các cọc trong nhóm N9 và N16A . . 70 
CHƯƠNG 3 
Bảng 3.1. Kết quả tính toán tỷ số độ lún (RS) của các nhóm 4 cọc . 84 
Bảng 3.2. Kết quả tính toán tỷ số độ lún (RS) của các nhóm 6 cọc . 84 
Bảng 3.3. Kết quả tính toán tỷ số độ lún (RS) của các nhóm 9 cọc . 85 
Bảng 3.4. Kết quả tính toán tỷ số độ lún (RS) của các nhóm 16 cọc ... 85 
CHƯƠNG 4 
Bảng 4.1. Thông số của nền đất .. 90 
Bảng 4.2. Thông số của cọc và đài... 92 
Bảng 4.3. Giá trị Tải trọng – Độ lún của ba loại chiều dài cọc đơn  94 
Bảng 4.4. Giá trị Hệ số nhóm và tỷ số độ lún của các nhóm cọc  99 
CHƯƠNG 5 
Bảng 5.1. Ảnh hưởng của tỷ số S/d đến sự biến thiên của số mũ  ... 112 
Bảng 5.2. Ảnh hưởng của tỷ số L/d đến sự biến thiên của số mũ  ... 112 
Bảng 5.3. Hệ số nhóm và phân phối lực cho các cọc của nhóm 9 cọc ... 117 
Bảng 5.4. Tính toán thay đổi chiều dài cọc cho nhóm 12 cọc  121 
Bảng 5.5. Tính toán thay đổi chiều dài cọc cho nhóm 36 cọc  121 
 -viii- 
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ 
MỞ ĐẦU Trang 
Hình 1. Phân vùng khu vực đất yếu ở khu vực Tp. Hồ Chí Minh . 2 
CHƯƠNG 1 
Hình 1.1. 
Hình 1.1. 
Vùng phân bố ứng suất xung quanh cọc đơn và hiện tượng 
chồng ứng suất do hiệu ứng nhóm .... 
 9 
Hình 1.2. Phân loại nhóm cọc theo Viggiani và Randolph (1996)  10 
Hình 1.3. Xác định hệ số nhóm cọc theo nguyên tắc của Feld (1943) . 12 
Hình 1.4. Hệ số nhóm theo thí nghiệm của Barden (1970) và các tác giả 
khác trong nền sét cứng  
 16 
Hình 1.5. Hệ số nhóm theo thí nghiệm của Barden (1970) và các tác giả 
khác trong nền sét yếu .. 
 16 
Hình 1.6. Tỷ số độ lún theo thí nghiệm của Barden (1970) và các tác giả 
khác trên nhóm 3x3 cọc với chiều dài cọc L=20d . 
 18 
Hình 1.7. Hệ số nhóm theo thí nghiệm của G.Dai và các tác giả khác .. 19 
Hình 1.8. Tỷ số độ lún theo thí nghiệm của G. Dai và các tác giả khác  20 
CHƯƠNG 2 
Hình 2.1. Mặt bằng các nhóm cọc sử dụng trong thí nghiệm ... 32 
Hình 2.2. Vùng ứng suất phân bố xung quanh cọc đơn và nhóm cọc . 35 
Hình 2.3. Phạm vi vùng ảnh hưởng do biến dạng của nhóm 9 cọc  36 
Hình 2.4. Chi tiết cấu tạo hệ khung và thùng chứa đất  40 
Hình 2.5. Các cao trình lắp đặt strain gauge dọc theo thân cọc và chi tiết 
nhóm cọc – đài cọc  
 41 
Hình 2.6. Thiết bị sử dụng cho hệ gia tải và đo lường tải trọng .. 42 
Hình 2.7. Các đồng hồ đo chuyển vị và đồng hồ đo áp lực . 42 
Hình 2.8. Vị trí các cọc có lắp đặt strain gauge trong các thí nghiệm . 43 
Hình 2.9. Lắp đặt các thiết bị cho thí nghiệm nén tĩnh cọc trong phòng 44 
Hình 2.10. Các giai đoạn chế bị đất bằng phương pháp đầm nén  45 
Hình 2.11. Biểu đồ Tải trọng – Thời gian của các cọc đơn ... 46 
Hình 2.12. Biểu đồ Độ lún –Tải trọng của các cọc đơn . 46 
Hình 2.13. Biểu đồ Biến dạng- Tải trọng của các cọc đơn  47 
Hình 2.14. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và các nhóm 4 cọc 48 
Hình 2.15. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và các nhóm 6 cọc 48 
Hình 2.16. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và các nhóm 9 cọc 49 
Hình 2.17. Biểu đồ hệ số nhóm – tỷ số S/d của các nhóm cọc .. 50 
Hình 2.18. Biểu đồ hệ số nhóm – Tải TB của cọc trong các nhóm cọc . 51 
Hình 2.19. Biểu đồ Tỷ số độ lún – tỷ số S/d của các nhóm cọc . 52 
Hình 2.20. Đồ thị (fs)
TB
 – Độ lún (U) và qp – Độ lún (U) của các nhóm 4 
cọc có tỷ số S/d=3 ... 
52 
Hình 2.21. Đồ thị Sức kháng bên đơn vị TB (fs)
TB
 – Độ lún (U) của các 
cọc trong nhóm 6 cọc có tỷ số L/d=30 .. 
 54 
Hình 2.22. Đồ thị Sức kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) của các cọc 
trong nhóm 6 cọc có tỷ số L/d=30 . 
54 
 -ix- 
Hình 2.23. Đồ thị Sức kháng bên đơn vị TB (fs)
TB
 – Độ lún (U) của các 
cọc trong nhóm 9 cọc có tỷ số L/d=30 .. 
55 
Hình 2.24. Đồ thị Sức kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) của các cọc 
trong nhóm 9 cọc có tỷ số L/d=30 . 
55 
Hình 2.25. Biểu đồ : Lực phân phối vào từng cọc – Độ lún (U) trong các 
nhóm 9 cọc có tỷ số L/d=30 ...... 
56 
Hình 2.26. Biểu đồ quan hệ tỷ lệ của lực phân phối vào từng cọc trên tải 
trọng trung bình của cọc (ri) trong nhóm theo tỷ số S/d .. 
 59 
Hình 2.27. Mặt bằng nhóm 16 cọc (N16B) có thay đổi chiều dài cọc 60 
Hình 2.28. Mặt bằng định vị các thí nghiệm tại hiện trường . 60 
Hình 2.29. Cao trình lắp đặt strain gauge cho các loại chiều dài cọc .. 61 
Hình 2.30. Chi tiết cọc và các mối nối cọc  61 
Hình 2.31. Sơ đồ hệ gia tải của thí nghiệm nén tĩnh cọc .. 62 
Hình 2.32. Thi công ép cọc và lắp đặt đài cọc  63 
Hình 2.33. Load cell (50kN), thiết bị đo chuyển vị điện tử và đầu đọc 63 
Hình 2.34. Bản đồ vị trí khu vực thí nghiệm nén tĩnh cọc . 64 
Hình 2.35. Lắp đặt các thiết bị đo đạc cho thí nghiệm nén tĩnh . 65 
Hình 2.36. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các nhóm cọc tại hiện trường .. 66 
Hình 2.37. Biểu đồ Hệ số nhóm và tỷ số độ lún của các nhóm cọc theo số 
lượng cọc trong nhóm  
67 
Hình 2.38. Biểu đồ biến dạng dọc trục, sức kháng bên của từng đoạn cọc 
và sức kháng mũi đơn vị của cọc đơn (Đ1) .. 
68 
Hình 2.39. Biểu đồ biến dạng dọc trục, sức kháng bên của từng đoạn cọc 
và sức kháng mũi đơn vị của cọc trong nhóm 4 cọc (N4) 
69 
Hình 2.40. Biểu đồ sức kháng bên và sức kháng mũi đơn vị theo độ lún 
của các vị trí cọc khác nhau trong nhóm 9 cọc (N9) . 
70 
Hình 2.41. Biểu đồ sức kháng bên và sức kháng mũi đơn vị theo độ lún 
của các vị trí cọc trong nhóm 16 cọc cùng chiều dài (N16A) ... 
70 
Hình 2.42. Biểu đồ biểu diễn sự phân phối lực vào các vị trí cọc khác 
nhau trong các nhóm cọc N9; N16A và N16B ..... 
71 
Hình 2.43. Biểu đồ sức kháng bên và sức kháng mũi đơn vị theo độ lún 
của các vị trí cọc trong nhóm 16 cọc khác chiều dài (N16B)  
71 
CHƯƠNG 3 
Hình 3.1. Các ghi chú về kích thước hình học trong bài toán của Mindlin 74 
Hình 3.2. Cách dạng phân bố mô đun đàn hồi của nền đất theo chiều sâu 77 
Hình 3.3. Sơ đồ xác định hệ số tương tác giữa hai cọc  77 
Hình 3.4. Mặt bằng nhóm cọc . 79 
Hình 3.5. Biểu đồ tỷ lệ lực phân phối vào cọc theo tỷ số S/d của các 
nhóm cọc  
83 
Hình 3.6. Biểu đồ RS – n của các nhóm cọc có tỷ số S/d=3 .. 86 
Hình 3.7. Biểu đồ RS – n của các nhóm cọc có tỷ số S/d=4 .. 86 
Hình 3.8. Biểu đồ RS – n của các nhóm cọc có tỷ số S/d=5 .. 86 
Hình 3.9. Biểu đồ RS – n của các nhóm cọc có tỷ số S/d=6 .. 86 
CHƯƠNG 4 
 -x- 
Hình 4.1. Quan hệ lôgarít giữa biến dạng thể tích và ứng suất nén đẳng 
hướng . 
89 
Hình 4.2. Đặc trưng của đường biến dạng tổng của mô hình Soft Soil 
trong mặt phẳng ứng suất chính .... 
89 
Hình 4.3. Mô phỏng bài toán nén tĩnh cọc đơn bằng Plaxis-3D .. 93 
Hình 4.4. Biểu đồ Tải trọng – Độ lún của các cọc đơn . 95 
Hình 4.5. Biểu đồ truyền tải dọc trục theo từng cấp tải của các cọc đơn 95 
Hình 4.6. Biểu đồ phân bố sức kháng bên đơn vị dọc thân cọc đơn ứng 
với từng cấp tải của các cọc đơn .. 
96 
Hình 4.7. Biểu đồ phân bố sức kháng bên , sức kháng mũi của các cọc 
đơn theo độ lún của cọc . 
96 
Hình 4.8. Mô phỏng bài toán nén tĩnh nhóm 4 cọc bằng Plaxis-3D  97 
Hình 4.9. Đồ thị Tải trọng - Độ lún của các nhóm 4 cọc .. 98 
Hình 4.10. Đồ thị Tải trọng - Độ lún của các nhóm 6 cọc .. 98 
Hình 4.11. Đồ thị Tải trọng - Độ lún của các nhóm 9 cọc .. 98 
Hình 4.12. Đồ thị Tải trọng - Độ lún của các nhóm 16 cọc .... 99 
Hình 4.13. Biểu đồ Tỷ lệ lực phân phối vào cọc – Tỷ số S/d của nhóm cọc 100 
Hình 4.14. Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún của các nhóm cọc có 
tỷ số L/d=20 .. 
101 
Hình 4.15. Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún của các nhóm cọc có 
tỷ số L/d=25 .. 
102 
Hình 4.16. Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún của các nhóm cọc có 
tỷ số L/d=30 .. 
103 
Hình 4.17. Biểu đồ Hệ số nhóm – Tỷ số S/d của các nhóm cọc tính bằng 
thí nghiệm trên mô hình vật lý tỷ lệ và Plaxis-3D .... 
105 
Hình 4.18. Biểu đồ Tỷ số độ lún – Tỷ số S/d của các nhóm cọc tính bằng 
lý thuyết; thí nghiệm trên mô hình vật lý tỷ lệ và Plaxis-3D 
106 
Hình 4.19. Tỷ số độ lún (RS) trong các nhóm cọc có tỷ số S/d=3 .. 107 
Hình 4.20. Tỷ số độ lún (RS) trong các nhóm cọc có tỷ số S/d=4 . 107 
Hình 4.21. Tỷ số độ lún (RS) trong các nhóm cọc có tỷ s ... hiều dài các 
cọc trong nhóm. 
-123- 
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 
KẾT LUẬN 
Việc nghiên cứu hiệu ứng nhóm trong các nhóm cọc thẳng đứng, có đài 
cứng, chịu lực nén dọc trục làm việc trong nền đất sét yếu khu vực Nam Sài 
gòn giúp làm rõ ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm để ứng xử của nhóm cọc. Từ 
kết quả nghiên cứu, luận án có các kết luận sau: 
1. Phân tích sự truyền tải của nhóm cọc đài cứng, cho thấy hiệu ứng nhóm 
làm cho lực phân phối không đồng đều vào các cọc và giảm dần theo thứ 
tự: cọc góc, cọc biên và cọc giữa – điều này là kết quả của sự suy giảm 
sức kháng thành và sức kháng mũi của các cọc trong nhóm. Trong phạm 
vi các nhóm cọc nghiên cứu, hiệu suất sử dụng của cọc giữa chỉ chiếm từ 
[0.3÷ 0.57] so với cọc đơn, dẫn đến giảm khả năng chịu lực của nhóm cọc. 
2. Giá trị cực đại của sức kháng thành đơn vị (fS) và sức kháng mũi đơn vị 
(qp) của các cọc trong nhóm thu được từ kết quả nghiên cứu, đều có trị số 
nhỏ hơn so với đại lượng tương ứng của cọc đơn và không phải là một 
hằng số, điều này cho thấy giá trị của các đại lượng này phụ thuộc vào tác 
dụng tương hỗ giữa hệ cọc – đất khi nhóm cọc chịu lực. 
3. Kết quả xác định hệ số nhóm theo thí nghiệm và theo công thức của 
Converse – Labbare có sự phù hợp về qui luật. Tuy nhiên ở các nhóm có 
nhiều cọc kết quả tính hệ số nhóm từ thí nghiệm cho giá trị nhỏ hơn khi 
tính toán theo công thức, sai số của giá trị hệ số nhóm giữa 2 phương pháp 
xác định biến thiên trong khoảng [0.1% đến 18.4%], cho thấy các thông số 
như: chiều dài cọc và đặc điểm nền đất cần được xét đến khi phân tích 
hiệu ứng nhóm cọc. 
4. Kết quả tính tỷ số độ lún (RS) từ thí nghiệm và công thức của Randolph và 
Clancy cho kết quả tương đồng về xu hướng. Tuy nhiên kết quả tính RS từ 
-124- 
thí nghiệm khi nhóm cọc làm việc trong nền sét yếu có giá trị nhỏ hơn so 
với đại lượng tương ứng xác định bằng công thức khi ta gia tăng khoảng 
cách cọc. Sai số của tỷ số độ lún được tính theo hai phương pháp biến 
thiên trong khoảng [0.09% ÷12.4%]. 
5. Với các nhóm cọc thẳng đứng, có đài cọc cứng, chịu nén đúng tâm việc 
thay đổi chiều dài của cọc trong nhóm bằng cách tăng chiều dài của các 
cọc giữa giúp cho lực phân phối vào các vị trí cọc trong nhóm đồng đều 
hơn và sự làm việc của nhóm cọc được cải thiện. 
KIẾN NGHỊ 
Từ các kết quả nghiên cứu phân tích hiệu ứng nhóm của các nhóm cọc 
thẳng đứng, có đài cọc cứng, làm việc trong nền sét yếu khu vực Nam Sài 
gòn, tác giả có những kiến nghị sau: 
1. Trong móng cọc đài cứng sự phân phối lực vào các vị trí cọc là không 
bằng nhau, tỷ lệ lực tác dụng vào các cọc góc là khá lớn so với các cọc 
khác (tỷ lệ lực phân phối cho cọc góc trong nhóm 16 cọc là [1.50÷1.38]). 
Do vậy, giá trị hệ số nhóm cọc cần phải được xét đến khi tính toán kiểm 
tra khả năng chịu lực của từng cọc trong nhóm, ngay cả khi lực tác dụng 
vào cọc tính theo công thức (4) quy định ở mục 7.1.13 của TCVN 
10304:2012 [12], chưa đạt tới sức chịu tải cho phép của cọc. 
2. Khi thiết kế móng cọc ép làm việc trong nền sét yếu từ kết quả thí nghiệm 
nén tĩnh cọc đơn, cần tham khảo công thức tính tỷ số độ lún của Fleming 
và cộng sự (1985) với số mũ  được xác định bởi biểu thức đề xuất (5.2), 
để ước tính độ lún của nhóm cọc. Đối với các nhóm có nhiều cọc, việc lựa 
chọn độ lún giới hạn khi nén tĩnh cọc đơn bằng 10% đường kính cọc hoặc 
-125- 
[Ugh]≤40mm [10] đôi khi chưa đảm bảo độ lún tổng thể của móng cọc khi 
chịu lực. 
3. Với các nhóm cọc thẳng đứng, có đài cọc cứng, chịu tải nén đúng tâm, có 
thể sử dụng đề xuất của tác giả về việc thay đổi chiều dài cọc để cải thiện 
khả năng chịu lực cho nhóm cọc. 
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN 
Hướng phát triển của luận án cũng chính là những tồn tại, hạn chế mà 
trong khuôn khổ và điều kiện của nghiên cứu, tác giả chưa xem xét đến, vì 
vậy cần được phát triển tiếp theo như: 
1. Nghiên cứu về hiệu ứng nhóm khi móng cọc làm việc trong nền đất nhiều 
lớp: cọc được cắm xuyên qua lớp đất sét yếu, có mũi cọc nằm trong lớp 
đất tốt. 
2. Ảnh hưởng của vật liệu cọc đến hiệu ứng nhóm cọc. 
3. Hiệu ứng nhóm trong móng cọc có đài cọc mềm và tiếp xúc với nền đất. 
-126- 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 
Bài báo tiếng Việt 
1. Bạch Vũ Hoàng Lan (2011). “Một số vấn đề về tính toán sức chịu tải của 
nhóm cọc”; Tạp chí địa Kỹ thuật số 3/2011. 
2. Bạch Vũ Hoàng Lan (2012). “Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài cọc và 
cấu trúc địa tầng đến qui luật phân bố ứng suất của nền đất tại mặt phẳng 
mũi cọc bê tông cốt thép đúc sẵn”; Tạp chí địa Kỹ thuật; Số 3/2012. 
Trang: 21-26 
3. Bạch Vũ Hoàng Lan (2014). “Vùng phân bố ứng suất theo phương thẳng 
đứng của nền đất xung quanh cọc đơn và nhóm cọc” ; Tạp chí Xây dựng, 
Số 2/2014. Trang: 124-127 
4. Bạch Vũ Hoàng Lan (2015). “Sử dụng hệ số tương tác trong phân tích 
hiệu ứng nhóm của móng cọc chịu tải thẳng đứng”; Tuyển tập NCKH Viện 
Khoa học Thủy lợi miền Nam, 2015. Trang: 293-302 
5. Bạch Vũ Hoàng Lan; Trần Thị Trâm (2016). “Nghiên cứu hiệu ứng nhóm 
cọc bằng các thí nghiệm nén tĩnh trên mô hình vật lý tỷ lệ”. Tạp chí Xây 
dựng; Số 6/2016. Trang: 191-194 
6. Bạch Vũ Hoàng Lan; Nguyễn Minh Hải (2016). “Phân tích thí nghiệm nén 
tĩnh cọc của công trình Hotel Des Art Saigon”. Tuyển tập Hội thảo giao 
thông với phát triển bền vững lần thứ 2 (TISDC 2016);. NXB Xây dựng 
ISBN 978-604-82-1808-6. 
Bài báo tiếng Anh 
7. L.H. Viet; N. M. Hai; B. V. H. Lan; T. T. Quang. Field Vane Shear Test 
for Thi Vai International Port, Vietnam. Proceedings of the 2nd National 
Conference on Transport Infrastructure with Sustainable Development. 
Construction Publisher ISBN 978-604-82-1808-6. 
-127- 
8. Bach V. H. L.; Nguyen M. H., Puppala A. J. and Nguyen C. M., (2016). 
“Comparing the response of static loading tests on two model pile groups 
in soft clay”. Proceedings of the 69th Canadian Geotechnical 
Conference, Vancouver, October 2-5; Paper No. 3678, 8 p. 
9. Nguyen Minh Hai; Puppala A.J.; Patil U.; Bach Vu Hoang Lan (2016). 
“Problems of cycled head- down pile load tests in soft soil region”. The 3rd 
International Conference on “Geotechnics for Sustainable Infrastructure 
Development”. Hanoi, Vietnam. ISBN 978-604-82-0013-8 
Đề tài nghiên cứu khoa học 
10. Bạch Vũ Hoàng Lan (2015). “Xây dựng mô hình thí nghiệm vật lý để 
nghiên cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc”. Đề tài NCKH trường 
ĐH Kiến Trúc Tp. Hồ Chí Minh. Mã số: XD03-NCKH15. 
-128- 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Tiếng Việt 
[1]. Lê Quí An, Nguyễn Công Mẫn, Hoàng Văn Tân (1993). Tính toán nền móng 
theo trạng thái giới hạn, Tủ sách ĐH Kiến Trúc 
[2]. Châu Ngọc Ẩn; Bùi Trường Sơn; Lê Thị Ngọc Lan (2004). “Đặc điểm biến 
dạng của nền đất yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh và đồng bằng sông 
Cửu Long trên cơ sở mô hình Cam Clay”. Hội nghị khoa học công nghệ - Đại 
học Bách Khoa Tp. HCM; trang 685 – 689. 
[3]. Trịnh Việt Cường; Đoàn Nguyên Quyền (2016). “Dự báo quan hệ Tải trọng – 
Độ lún của cọc từ kết quả nén tĩnh cọc tiết diện thu nhỏ”. Tạp chí KHKT Xây 
dựng, số 1/2016 
[4]. Phan Dũng (2011). “Cách tính toán nhóm cọc chịu lực thẳng đứng có xét đến 
tương tác giữa các cọc”; Tạp chí Biển và Bờ; Số tháng 11+12/2011. 
[5]. Nguyễn Đức Hạnh; Lê Thị Hồng Vân (2006). “Mô hình vật lý trong địa kỹ 
thuật”. BM Địa kỹ thuật, ĐH Giao thông vận tải – Hà nội. 
[6]. Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2003). Lý thuyết thí nghiệm mô hình 
công trình thủy. NXB Xây dựng. 205 trang 
[7]. Bạch Vũ Hoàng Lan (2015). Xây dựng mô hình thí nghiệm vật lý để nghiên 
cứu sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc. Đề tài NCKH trường ĐH Kiến 
Trúc Tp. Hồ Chí Minh. 
[8]. Shamsher P., Hari D.S. (1999). Móng Cọc Trong Thực Tế Xây Dựng, NXB 
Xây Dựng. Hà nội 
[9]. TCVN 9362: 2012 (2012). Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. NXB 
Xây dựng, Hà nội. 
[10]. TCXD 205: 1998 (1998). Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế 
[11]. TCVN 9393: 2012 (2012). Cọc – Phương pháp thử hiện trường bằng tải 
trọng tĩnh ép dọc trục. NXB Xây dựng, Hà nội. 
[12]. TCVN 10304: 2014 (2014). Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế. NXB Xây dựng, 
Hà nội. 
[13]. TCVN 4201: 2012 (2012). Đất xây dựng – Phương pháp xác định độ chặt 
tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm. NXB Xây dựng, Hà nội. 
[14]. 22TCN 272-05 (2005). Tiêu chuẩn thiết kế cầu. NXB Xây dựng, Hà nội. 
-129- 
[15]. TCVN 8728: 2012 (2012). Đất xây dựng công trình thủy lợi – Phương pháp 
xác định độ ẩm của đất tại hiện trường. NXB Xây dựng, Hà nội 
[16]. TCVN 8729: 2012 (2012). Đất xây dựng công trình thủy lợi – Phương pháp 
xác định khối lượng thể tích của đất tại hiện trường. NXB Xây dựng, Hà nội 
[17]. Mai Di Tám (2012). “Góc nhìn cận cảnh về đất yếu ở thành phố Hồ Chí 
Minh và vùng châu thổ sông Cửu long miền nam Việt nam cho việc xây dựng 
các công trình”. 
ca-n-ca-nh-ve-da-t-ye-u-o-tha-nh-pho-ho-chi-minh-va-vu-ng-chau-tho-song-
cuu-long-mie-n-nam-vie-t-nam---cho-vie-c-xay-du-ng-ca-c-cong-tri-nh.aspx 
Tiếng Anh 
[18]. Adejumo T.W. et al (2013). “Modelingof axially loaded pile group settlement 
in soft compressive clay”; International Journal Of Remote Sensing & 
Geoscience 
[19]. Barden L. và Monckon M. F. (1970). “Test on model plie group in soft and 
stiff clay”; Geotechnicque, Vol. 20, issue 1 ; page 94 – 96 
[20]. Bajad S.P., Sahu R.B.; (2008) “An Experiment Study on the Behaviour of 
Vertically Loaded Piled Raft on Solf Clay”. International Association for 
Computer Methods and Advances in Geomechanics (IACMAG), India; page 
84 – 91 
[21]. Bowles. J. E (1997). Foundation analysis and Design; Mc. Raw. Hill 
[22]. Chow, Y.K., and Thevendran, V. (1987). Optimisation of Pile Groups, 
Computers and Geotechnics, Vol. 4, No. 1, pp. 43-58. 
[23]. Dai G. (2012); “Load test on full scale bored pile groups”; Geotech. J. No 49; 
page 1293 – 1308; 
[24]. Fleming K.; Weltman A.; Randolph M.; Elson K. (2009). Piling Engineering. 
3
rd
 edition; Taylor & Francis. 397p. 
[25]. Fellenius B.H. (2016). Basis of Foundation and design. Electronic editor. 
www.Fellenius.net , 453P 
[26]. Fellenius B.H. (2016). “The Unified Design of Piled Foundation”. Geotech 
Ha noi. 
-130- 
[27]. Fioravante V. (2002) 2014;On the shaft friction modelling of non- 
displacement piles in sand”; Soil and Foudations, Vol. 42, No 2; page 23-33; 
[28]. Garnier J.; Gaudin C.; Springman S.M.; Ciligan P.J.; Gooding D., Konig D.; 
Kutter B.; Philips R.; Randolph M.F. and Thorel L. (2007). “Catalogue of 
scaling laws and similitude questions in Geotechnical cetrifuge modeling”. 
ISSMGE - TC2 – Physiscal Modelling in Geotechnics; pp 1-23 
[29]. Giraldo J.; Rayhani M.T. (2014); “Load tranfer of Hollow Fiber-Reinforced 
Polyme (FRP) piles in soft clay”; Transportation Geotechnics 1; page 63-73 
[30]. Goto S.; Aoyama S.; Liu B.; Towhata I.; Takita A.; Renzo A.A.;(2013) 
“Model loading test in large soil tank on group behaviour of piles”; 
Proceedings of the 18
th
 International Conference on Soil Mechanics and 
Geotechnical Engineering, Paris. 
[31]. Harris H.G.; Sabnis G.H. (1999). Structural Modeling and Experimental 
technique. Second Editor, CRC Press LLC. Florida. 
[32]. Helmy M. (2002). Modeling Pile Group Efficiency in Cohesionless Soil 
Using Artificial Neural Network. Thesis for the Degree of Master of Applied 
Science at Concordia University, Canada. 143P 
[33]. Horikoshi K., Randolph M. F. (1997). “On the definition of raft – soil 
stiffness ratio for rectangular rafts”; Geotechnicque, Vol.47; No 5; page 1055 
– 1061; 
[34]. Itoh A. & Yamagata K.(1998). “Vertical loading test of model group piles 
(Part 3: Influence of pile spacing)”; Proceedings of Annual Conference AIJ, 
Structural; 
[35]. Jaymin D. Patil (2014). “An experiment investigation on behaviour of piled 
raft foundation”; International Journal of Geomatics and Geosciences; 
Volume 5. 
[36]. Kishida H. (1963), Stress distribution of model piles in sand; Japanese 
Society of soil Mechanics and Foundation. Vol. 4; 
[37]. Kishida H.; Usesugi M.( 1987); “Test of the interface betwwen sand and steel 
in simple shear apparatus”; Geotechnicque 37; No 1; page 45-52; 
[38]. Koizumi Y. and Ito K. (1967). “Field tests with regard to pile driving and 
bearing behaviour of piled foundation“. Soils and Foundations, Vol.7, No. 3, 
pp 30-53 
-131- 
[39]. Liew S.S., Gue S.S., Tan Y.C., (2002). “Design and instrumentation results 
of a reinforcement concrete piled raft supporting 2500-ton oil storage tank on 
very soft alluvium deposits”. Proceedings of the ninth international 
conference on piling and deep foundations, Nice, France, pp. 263–9. 
[40]. Mahmouud A. Q. (2013); “Behavior of Experiment Model of piled raft 
foundation on clayey soils” Eng. & Tech. Journal; Volume 31; Part A; No 
20; 
[41]. Mindlin R.D. (1936). “Force at a Point in the interior of Semi- infinite 
Solid”; Physis 05/1936; trang 195 – 202. 
[42]. Nguyen Đuc Hanh (2005). Statnamic Testing of Pile in Clay; PhD thesis; 
The University of Sheffield. UK. 
[43]. Padfield, C.J. and Sharrock, M.J. (1983). “Settlement of Structures on Clay 
Soil”, Construction Industry Research and Information Institute, Special 
Publication 27, CIRIA Ed., London. 
[44]. Pender M.J. (1993). Aseismic Pile Foundation Design Analysis. Bullentin of 
the New Zealand National Society for Earthquake Engineering. Vol 26, No.1. 
112P 
[45]. Plaxis 3D-2013, Material Model and Scientific Manual, Plaxis bv P.O. Box 
572, 2600 AN DELFT, Netherlands. 
[46]. Pham Van Long (2013). “Design and Performance of Soft Ground 
Improvement using PVD with and without Vacuum Consolidation”. 
Geomechanic Engineering Journal of the SEAGS &AGSSEA; Vol.44, No.4; 
ISSN 0046-5828. pp 36-51. 
[47]. Poulos H.G.; Davis E.H. (1980). Pile Foundation Analysis and Design ; New 
York, Jonh Wiley; 
[48]. Randolph M.F & Wroth C.P (1979). An analysis of the vertical deformation 
of pile groups. Geotechnique 29, N
o
. 4 (p. 423 - 439), 
[49]. Sayed S.M và Bakeer, R.M (1992). “Efficiency formular for pile groups”; 
Jouranl of Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol 118(2). 
[50]. Tan, Y. C., Chow, C.M. & Gue, S.S.,(2004b). “A Design Approach for Piled 
Raft with Short Friction Piles for Low Rise Buildings on Very Soft Clay”, 
Proceedings 15th SEAGC, Bangkok, Thailand, pp 171-176. 
-132- 
[51]. Tan, Y.C., Chow, C.M. & Gue, S.S., (2005). “Piled raft with Different Pile 
Length for Medium-Rise Buildings on Very Soft Clay”, Proc. 16th Int. Conf. 
on Soil Mechanics & Geotechnical Engineering, Osaka, Japan, 3, 2045-2048. 
[52]. Thomas Whitaker (1957). “Experiments with model piles in groups”; 
Geotechnique, Vol. 7, Issue 4 page 147 - 167 
[53]. Tomlinson M.J (1994). Pile Design and Construction Practice, 4th edition E 
& FN Spon 
[54]. Vesic A.S. (1967). A study of bearing capacity of Deef Foundation. Project 
B-139; Georogia Inst. Of Tech. 
[55]. Viggiani C., Mandolini A. & Russo G. (2012). Piles and Pile Foundaton; 
Spon Press; London. 258P.