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

ị đất theo phương pháp đầm nén 
tại độ ẩm tự nhiên, dựa trên nguyên tắc: Tại một độ ẩm xác định, mẫu đất khi 
đầm nén sẽ đạt được độ chặt nhất định [13]. Chế bị đất bằng phương pháp 
đầm nén, cần biết chính xác độ ẩm của mẫu đất và trọng lượng thể tích của 
đất tương ứng. Mẫu đất được xem như chế bị xong khi đầm nén đặt tới trọng 
lượng thể tích tương ứng với độ ẩm của ban đầu của mẫu đất. 
 Các giai đoạn chế bị (Hình 2.10): 
 Đất sét trạng thái dẻo mềm được lấy tại hiện trường ở độ sâu từ 2.0m đến 
2.5m, được bảo quản trong bao để giữ nguyên độ ẩm của đất [15]. 
 Đất được đưa vào thùng với chiều dày mỗi lớp từ 25cm đến 30cm, sử 
dụng tấm nén và kích thủy lực để nén đất với áp lực nén bằng với ứng 
suất bản thân của nền đất, để khối đất giảm bớt thể tích lỗ rỗng. 
Hình 2.9. Lắp đặt các thiết bị đo cho thí nghiệm nén tĩnh cọc 
CỌC: 
320mm 
-45- 
 Tiến hành đầm nén đất bằng chày Proctor tiêu chuẩn, với số lượng từ 30-
35 chày cho một vị trí. Sử dụng dao vòng [16] và cân điện tử để kiểm tra 
khối lượng thể tích của đất sau chế bị. Trong quá trình gia công có thể 
phun nước lên bề mặt để tránh cho đất bị giảm độ ẩm. 
 Tiếp tục tiến hành tương tự với từng lớp đất cho đến khi chế bị đủ lượng 
đất cần thiết trong thùng thí nghiệm. 
 Phủ một lớp vải địa kỹ thuật không dệt lên bề mặt của đất trong thùng, 
phun nước giữ ẩm thường xuyên để duy trì độ ẩm của đất chế bị. 
Lớp sét yếu tại khu vực Nam Sài gòn thường có trạng thái từ dẻo mềm 
đến dẻo chảy, nên việc chế bị bằng phương pháp đầm nén gặp khó khăn. Do 
vậy, đối với đất chế bị trong thùng thí nghiệm, tác giả lựa chọn đất ở trạng 
Đất lấy từ hiện trường 
Nén trước bằng tấm 
nén + Kích thủy lực 
Đầm nén đất bằng 
chày Proctor 

Hình 2.10. Các giai đoạn chế bị đất bằng phương pháp đầm nén 
 
Dao vòng và cân 
điện tử 
 
Xác định khối lượng 
thể tích của đất 
-46- 
thái dẻo mềm có độ ẩm trong khoảng W=[49÷52]%; có dung trọng tự nhiên 
=[15.6÷16.1] kN/m3. Các số liệu thí nghiệm về chỉ tiêu cơ lý của các mẫu 
đất sét sau khi chế bị được thể hiện trong Phụ lục 2.4. 
2.3.3 Kết quả thí nghiệm 
2.3.3.1 Kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn 
Các thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn được thực hiện với từ 6-8 cấp tăng và 
giảm tải ứng với mỗi loại chiều dài cọc. Mỗi cấp tải có biên độ là P=20N, 
được thể hiện qua biểu đồ Tải trọng – thời gian Hình 2.11 và Phụ lục 2.6. 
Hình 2.12 là các biểu đồ Tải trọng – Độ lún của ba loại chiều dài cọc đơn. 
Kết quả thí nghiệm cho thấy các cọc bị nén tụt tại các cấp tải, sắp xếp với 
chiều dài cọc tăng dần là: 120N, 140 N và 160 N, ứng với chuyển vị của các 
cọc từ 11 mm đến 12.5 mm. Giá trị sức chịu tải cực hạn qui ước của 3 loại 
chiều dài cọc xác định tại độ lún giới hạn [U]=8 mm, lần lượt là: 98 N, 118 N 
và 139 N. 
Hình 2.11. Biểu đồ Tải trọng – 
Thời gian của các cọc đơn 
T 
Hình 2.12. Biểu đồ Độ lún – 
Tải trọng của các cọc đơn 
-47- 
Kết quả đo biến dạng của các cọc đơn được ghi nhận từ các strain gauge 
(Hình 2.13), cho thấy cả giai đoạn gia và giảm tải trọng, đường biến dạng của 
cọc trùng với nhau, vì thế trong thân cọc không tồn tại các biến dạng dư. Đồ 
thị của các strain gauge GL-0 ở đầu cọc (trên mặt đất) có dạng tuyến tính, cho 
thấy vật liệu cọc làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Biến dạng tại các strain 
gauge nằm dưới mặt đất: GL-1, GL-2, GL-3 và GL-4 không còn tuyến tính 
nữa, do ảnh hưởng bởi ma sát giữa cọc và đất. 
2.3.3.2 Kết quả thí nghiệm nén tĩnh các nhóm cọc 
Các đồ thị từ Hình 2.14 đến 2.16 là các quan hệ giữa Độ lún - Tải trọng 
của các nhóm 4 cọc, 6 cọc và 9 cọc có các tỷ số chiều dài trên đường kính 
cọc: L/d=20; 25; 30 và tỷ số giữa khoảng cách và đường kính cọc S/d=3; 4; 5 
và 6. Các đồ thị này được đối chiếu với kết quả thí nghiệm của cọc đơn có 
cùng tỷ số L/d. Trong đó, trục tung phía bên phải là các cấp tải của cọc đơn, 
trục tung bên trái là các cấp tải trọng nén tác dụng vào các nhóm ứng với số 
lượng cọc trong nhóm. Sức chịu tải cực hạn qui ước của nhóm cọc được xác 
Hình 2.13. Biểu đồ Biến dạng- Tải trọng của các cọc đơn 
(a). Tỷ số L/d=20 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=30 
-48- 
định ứng với độ lún giới hạn là [U]=8 mm. Số liệu các thí nghiệm nén tĩnh 
kết hợp đo biến dạng của cọc ở trong phòng được thể hiện trong Phụ lục 2.6. 
Hình 2.14. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và các nhóm 4 cọc 
Hình 2.15. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và nhóm 6 cọc 
(a). Tỷ số L/d=20 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=30 
(a). Tỷ số L/d=20 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=30 
-49- 
2.3.4 Phân tích kết quả thí nghiệm 
2.3.4.1 Hiệu ứng nhóm cọc 
Bảng 2.5: Sức chịu tải cực hạn qui ước (Qult) của cọc đơn; Hệ số nhóm () 
và tỷ số độ lún (RS) của các nhóm cọc thí nghiệm 
Tỷ số 
L/d 
Tỷ số 
S/d 
Cọc đơn Nhóm 4 cọc Nhóm 6 cọc Nhóm 9 cọc 
Qult (N)  RS  RS  RS 
L
/d
=
2
0
 3 98 0.91 1.61 0.80 1.95 0.67 2.29 
4 98 0.93 1.52 0.84 1.76 0.71 2.10 
5 98 0.95 1.39 0.87 1.55 0.75 1.81 
6 98 0.96 1.27 0.895 1.42 0.78 1.62 
L
/d
=
2
5
 3 118 0.89 1.73 0.72 2.11 0.64 2.49 
4 118 0.91 1.62 0.76 1.91 0.68 2.21 
5 118 0.92 1.50 0.81 1.66 0.72 1.89 
6 118 0.935 1.39 0.85 1.51 0.75 1.71 
L
/d
=
3
0
 3 139 0.86 1.81 0.69 2.19 0.62 2.61 
4 139 0.89 1.69 0.73 2.01 0.66 2.32 
5 139 0.91 1.56 0.77 1.79 0.69 1.97 
6 139 0.94 1.46 0.82 1.58 0.73 1.76 
Hình 2.16. Biểu đồ Độ lún - Tải trọng của các cọc đơn và nhóm 9 cọc 
(a). Tỷ số L/d=20 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=30 
-50- 
Từ kết quả nén tĩnh cọc đơn và các nhóm cọc, ta xác định giá trị của hệ 
số nhóm () và tỷ số độ lún (RS) của các nhóm cọc theo công thức (2.2) và 
(2.3), số liệu tính toán được trình bày ở Bảng 2.5. 
a. Hệ số nhóm cọc () 
Hình 2.17. là các biểu đồ quan hệ giữa hệ số nhóm và tỷ số S/d của các 
nhóm cọc từ kết quả thí nghiệm, các giá trị của hệ số nhóm được đối chiếu 
với giá trị tương ứng tính bằng công thức Converse – Labarre, cho thấy: 
 Các biểu đồ Hệ số nhóm () – Tỷ số S/d, tính bằng công thức và kết quả 
thí nghiệm đều có cùng xu hướng: hệ số nhóm tăng khi ta tăng khoảng 
cách cọc. Sai số giữa kết quả tính hệ số nhóm từ hai phương pháp từ 0.1% 
đến 18.4%. Khi số lượng cọc tăng giá trị hệ số nhóm xác định theo thí 
nghiệm nhỏ hơn so tính bằng công thức. 
 Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng tỷ lệ chiều dài trên đường kính cọc 
(L/d) thì hệ số nhóm () giảm, tuy nhiên ảnh hưởng của chiều dài cọc 
chưa được xét đến trong công thức hệ số nhóm của Converse – Labarre. 
Hình 2.17. Biểu đồ Hệ số nhóm () – Tỷ số S/d của các nhóm cọc 
-51- 
b. Tỷ số độ lún (RS) 
Hình 2.18. là các đồ thị của tỷ số độ lún (RS) theo tỷ số S/d. Giá trị của 
tỷ số độ lún (RS) được đối chiếu với giá trị tương ứng tính từ công thức 
Randolph và Clancy (đường màu đỏ), cho thấy: Tỷ số độ lún xác định theo 
thí nghiệm và lý thuyết có cùng quy luật, tuy nhiên khi tăng khoảng cách cọc 
giá trị RS từ công thức nhỏ hơn so với kết quả thí nghiệm. Sai số của tỷ số độ 
lún RS giữa hai phương pháp nằm trong khoảng [0.09% ÷12.4%]. 
2.3.4.2 Phân tích kết quả đo biến dạng cọc 
a. Cọc đơn 
Hình 2.19 thể hiện các giá trị của sức kháng bên đơn vị (fS) và sức 
kháng mũi đơn vị (qp) theo độ lún ứng với ba loại chiều dài cọc, cho thấy: 
 Càng xuống sâu thì ma sát huy động giữa cọc và đất tăng lên, thể hiện 
qua sức kháng bên đơn vị ở đoạn mũi cọc (GL1 – GL2) có giá trị lớn hơn 
đoạn đầu cọc (GL0 – GL1) trong cả ba loại chiều dài cọc. 
 Trong giai đoạn đầu thí nghiệm, sức kháng mũi đơn vị (qp) có giá trị khá 
nhỏ, giá trị này tăng nhanh khi sức kháng bên đơn vị của cọc đạt tới giá 
Hình 2.18. Biểu đồ Tỷ số độ lún (RS) – Tỷ số S/d của các nhóm cọc 
-52- 
trị lớn nhất, ứng với độ lún đầu cọc trong khoảng 8-9cm, điều này phù 
hợp với các kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc của Fellenius [25]. 
b. Các nhóm cọc 
Hình 2.20. Đồ thị Sức kháng thành đơn vị TB (fs)
TB
 – Độ lún (U) và Sức 
kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) của các nhóm 4 cọc có tỷ số S/d=3 
 (a). Tỷ số L/d=30 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=20 
Hình 2.19. Đồ thị quan hệ giữa sức kháng bên đơn vị (fS) và sức kháng 
mũi đơn vị (qp) theo độ lún (U) của cọc đơn 
 (a). Tỷ số L/d=30 (b). Tỷ số L/d=25 (c). Tỷ số L/d=20 
-53- 
Sự biến thiên của giá trị sức kháng bên đơn vị trung bình (fS)
TB
 và sức 
kháng mũi đơn vị (qp) đơn vị theo độ lún (U) của cọc trong nhóm 4 cọc có tỷ 
số S/d=3 ứng với các tỷ số L/d=30; 25 và 20 được biểu diễn bằng các đồ thị 
trên Hình 2.20 (các đồ thị tương ứng của các nhóm 4 cọc còn lại được trình 
bày ở Phụ lục 2.6.2) cho thấy: Giá trị cực đại của sức kháng thành đơn vị (fS) 
và sức kháng mũi đơn vị (qp) của cọc trong nhóm nhỏ hơn so với đại lượng 
tương ứng của cọc đơn, tỷ lệ chiều dài trên đường kính cọc (L/d) không gây 
ảnh hưởng đáng kể đến giá trị sức kháng thành và sức kháng mũi của cọc. 
Hình 2.21 đến Hình 2.24 là các đồ thị biểu diễn sức kháng bên đơn vị TB 
(fs)
TB
 – Độ lún (U) và sức kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) của các vị trí 
cọc trong các nhóm 6 cọc và 9 cọc có tỷ số L/d=30 và các tỷ số S/d=3; 4; 5 
và 6, từ kết quả phân tích ta nhận thấy: 
− Giá trị lớn nhất của sức kháng bên đơn vị (fs) và sức kháng mũi đơn vị 
(qp) của các cọc trong nhóm đều nhỏ hơn so với giá trị tương ứng của cọc 
đơn và sắp xếp theo thứ tự giảm dần là: cọc góc; cọc biên; cọc giữa. Cho 
thấy thành phần ma sát huy động và sức chống mũi của cọc không phải là 
một hằng số, mà thay đổi phụ thuộc tác dụng tương hỗ giữa hệ cọc – đất. 
Các cọc giữa chịu ảnh hưởng tương hỗ nhiều nhất với các cọc xung 
quanh, nên cường độ các sức kháng của các cọc này suy giảm đáng kể so 
với các cọc khác, điều này phù hợp với quan niệm của Feld (1943) khi 
phân tích hiệu ứng nhóm. 
 Ở giai đầu của thí nghiệm nén tĩnh, khi độ lún của nhóm cọc nhỏ, giá trị 
sức kháng thành và sức kháng mũi đơn vị của các vị trí cọc xấp xỉ nhau, 
sự chênh lệch về giá trị giữa các sức kháng của từng vị trí cọc xuất hiện 
khi nhóm cọc chịu tác dụng ở các cấp tải trọng lớn. 
-54- 
 Cường độ của sức kháng thành (fS), sức kháng mũi đơn vị (qp) của các 
cọc trong nhóm, nhất là các cọc giữa tăng nhanh khi ta tăng khoảng cách 
cọc và giảm số lượng cọc trong nhóm. Khi này các cọc có xu hướng làm 
việc độc lập hơn và sự chênh lệch về độ lớn của thành phần sức kháng 
thành và sức kháng mũi giữa các cọc trong nhóm giảm xuống. 
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 
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 
 (a). Tỷ số S/d=3 (b). Tỷ số S/d=4 (c). Tỷ số S/d=5 (d). Tỷ số S/d=6 
 (a). Tỷ số S/d=3 (b). Tỷ số S/d=4 (c). Tỷ số S/d=5 (d). Tỷ số S/d=6 
-55- 
Các đồ thị sức kháng bên đơn vị TB (fs)
TB
 – Độ lún (U) và sức kháng mũi 
đơn vị (qp) – Độ lún (U) của cọc trong các nhóm 6 và 9 cọc có tỷ số L/d=20; 
25 với các tỷ số S/d=3;4;5 và 6 được trình bày trong Phụ lục 2.6.3 và 2.6.4. 
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 
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 
 (a). Tỷ số S/d=3 (b). Tỷ số S/d=4 (c). Tỷ số S/d=5 (d). Tỷ số S/d=6 
 (a). Tỷ số S/d=3 (b). Tỷ số S/d=4 (c). Tỷ số S/d=5 (d). Tỷ số S/d=6 
-56- 
Hình 2.25. biểu diễn giá trị lực phân phối vào từng vị trí cọc theo độ lún 
(U) của nhóm cọc trong nhóm 9 cọc có tỷ số L/d=30, ta nhận thấy các biểu 
đồ này có qui luật khá tương đồng với các biểu đồ Sức kháng bên đơn vị TB 
(fs)
TB
 – Độ lún (U) trên Hình 2.23, điều này cho thấy việc suy giảm sức kháng 
thành của cọc dẫn đến sự phân phối lực không đồng đều vào các cọc trong 
nhóm. Khi tăng khoảng cách cọc (hay tỷ số S/d) thì lực phân phối vào cọc 
trong nhóm có xu hướng đồng đều hơn. 
Kết quả tính tỷ lệ lực phân phối cho cọc (Hình 2.26) và hiệu suất sử dụng 
của các vị trí cọc trong các nhóm cọc nghiên cứu thể hiện trên Bảng 2.6 đến 
2.8), cho thấy: 
 Hiệu ứng nhóm trong nhóm cọc đài cứng làm lực phân phối không đồng 
đều vào các cọc trong nhóm, dẫn đến suy giảm khả năng làm việc của cọc 
so với cọc đơn. Hiệu suất làm việc của cọc trong nhóm đều có giá trị nhỏ 
hơn một (1) và giảm dần theo vị trí: cọc góc, cọc biên và cọc giữa. Trong 
 (a). Tỷ số S/d=3 (b). Tỷ số S/d=4 (c). Tỷ số S/d=5 (d). Tỷ số S/d=6 
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 
-57- 
các nhóm 9 cọc, hiệu suất làm việc của: cọc góc [0.73÷0.85]; cọc biên 
[0.58÷0.77] và cọc giữa là [0.32÷0.56]. 
 Số lượng cọc, tỷ số S/d và L/d đều là thông số có ảnh hưởng đến hiệu ứng 
nhóm cọc. Khi giảm số lượng cọc, giảm tỷ số L/d và tăng tỷ số S/d lực 
phân phối cho các cọc đồng đều hơn và hiệu suất sử dụng của cọc tăng. 
Bảng 2.6. Hiệu suất sử dụng cọc trong các nhóm 4 cọc 
Tỷ số 
L/d 
Tải trọng cực hạn 
của cọc đơn (N) 
Hiệu suất sử dụng cọc 
Tỷ số S/d 
S/d=3 S/d=4 S/d=5 S/d=6 
20 98 0.898 0.918 0.944 0.969 
25 118 0.889 0.911 0.932 0.953 
30 139 0.871 0.892 0.906 0.935 
Hình 2.26. Biểu đồ quan hệ tỷ lệ của lực phân phối vào từng vị trí cọc 
trên tải trọng trung bình của cọc (ri) trong nhóm theo tỷ số S/d 
-58- 
Bảng 2.7. Hiệu suất sử dụng của các vị trí cọc trong các nhóm 6 cọc 
Tỷ số 
S/d 
Hiệu suất sử dụng cọc 
Tỷ số L/d=20 Tỷ số L/d=25 Tỷ số L/d=30 
Cọc góc Cọc biên Cọc góc Cọc biên Cọc góc Cọc biên 
S/d= 3 0.78 0.65 0.77 0.64 0.76 0.62 
S/d= 4 0.82 0.70 0.79 0.67 0.78 0.65 
S/d= 5 0.84 0.74 0.82 0.72 0.81 0.70 
S/d= 6 0.88 0.81 0.86 0.78 0.84 0.76 
Bảng 2.8. Hiệu suất sử dụng của các cọc trong nhóm 9 cọc 
Tỷ số 
S/d 
Hiệu suất sử dụng cọc 
Tỷ số L/d=20 Tỷ số L/d=25 Tỷ số L/d=30 
Cọc 
góc 
Cọc 
biên 
Cọc 
giữa 
Cọc 
góc 
Cọc 
biên 
Cọc 
giữa 
Cọc 
góc 
Cọc 
biên 
Cọc 
giữa 
S/d= 3 0.74 0.60 0.36 0.74 0.59 0.34 0.73 0.58 0.35 
S/d= 4 0.79 0.66 0.42 0.77 0.63 0.40 0.76 0.63 0.38 
S/d= 5 0.83 0.70 0.47 0.81 0.68 0.45 0.80 0.66 0.42 
S/d= 6 0.85 0.77 0.56 0.84 0.75 0.52 0.82 0.73 0.50 
2.4 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ 
NHỎ TẠI HIỆN TRƯỜNG 
Ở mục 2.3, luận án đã trình bày các kết quả phân tích hiệu ứng nhóm cọc 
dựa trên các thí nghiệm nén tĩnh cọc trên mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ trong 
phòng. Các thí nghiệm với nền đất chế bị, có nhược điểm là không thể mô 
phỏng chính xác tính chất của nền đất và áp lực địa tầng của nền. Do vậy, 
việc thực hiện thêm các thí nghiệm kiểm chứng tại hiện trường với mô hình 
vật lý có tỷ lệ lớn hơn, sẽ giúp kết quả nghiên cứu được chặt chẽ và thuyết 
phục hơn. 
-59- 
Kết quả phân tích hiệu ứng nhóm trong các nhóm cọc đài cứng, cho thấy 
sự suy giảm cường độ sức kháng thành và sức kháng mũi của các cọc giữa, 
làm cho lực phân phối vào các cọc này khá bé so với các vị trí cọc khác. Để 
cải thiện khả năng làm việc của cọc giữa ta có thể kéo dài các cọc này, giúp 
sự phân phối lực vào cọc trong nhóm đồng đều hơn, phương pháp này đã 
được các tác giả như: Liew và cộng sự (2002) [39], Tan và cộng sự [50] ứng 
dụng vào các công trình cụ thể, bước đầu cho thấy hiệu quả của việc thay đổi 
chiều dài cọc trong nhóm. Để kiểm chứng hiệu quả của việc thay đổi chiều 
dài cọc, ta tiến hành thí nghiệm nén tĩnh thêm một nhóm gồm 16 cọc, có 
chiều dài cọc khác nhau – nhóm N16B (Hình 2.27), với tổng chiều dài của 
các cọc trong hai nhóm N16A và N16B (Bảng 2.9) là bằng nhau. 
2.4.1 Kích thước cọc trong mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ 
Các thí nghiệm nén tĩnh nhóm cọc tại hiện trường nếu tiến hành trên tỷ lệ 
lớn hoặc tỷ lệ thật, thì tồn tại một số khó khăn và sai số sau: 
 Cần sử dụng hệ đối trọng lớn, tương đương với 120% tải trọng phá hoại 
của nhóm cọc. Nhiều đối trọng và các thiết bị thi công cơ giới đi kèm sẽ 
dẫn đến chi phí thí nghiệm vượt quá khả năng của nghiên cứu sinh. 
 Hệ phản lực với khối lượng đối trọng lớn sẽ gây áp lực lên nền đất yếu 
xung quanh nhóm cọc, làm thay đổi ứng suất của lớp đất phía trên bề 
mặt, dẫn đến các sai lệch kết quả khi thí nghiệm nén tĩnh cọc. 
 Sử dụng cọc với tỷ lệ lớn khó đáp ứng giả thiết của đề tài nghiên cứu hiệu 
ứng nhóm của các nhóm cọc làm việc trong nền sét đồng nhất. 
Do vậy, trong phạm vi nghiên cứu tác giả thực hiện thí nghiệm trên các 
mô hình cọc tỷ lệ nhỏ, đường kính cọc d=60mm; đảm bảo được các yêu cầu: 
 Tiết diện cọc không quá lớn để giảm chi phí của các công đoạn: ép cọc; 
nhổ cọc và gia tải nén tĩnh các nhóm cọc. 
-60- 
 Cọc có đường kính đủ lớn để các strain gauge được lắp trong thân cọc, 
đảm bảo các thiết bị này không bị hư hỏng trong quá trình thí nghiệm. 
2.4.2 Quy mô các thí nghiệm tại hiện trường 
Số lượng và mặt bằng định vị của các thí nghiệm nén tĩnh cọc trên mô 
hình vật lý tỷ lệ nhỏ tại hiện trường với các nhóm cọc có tỷ số L/d =30 và 
S/d=3, được thể hiện trong Hình 2.28 và Bảng 2.9 
Bảng 2.9. Quy mô các nhóm cọc trong thí nghiệm tại hiện trường 
Ký 
hiệu 
Số lượng 
cọc 
Chiều dài cọc 
(mm) 
Tỷ số 
S/d 
Tỷ số 
L/d 
Đ1 1 1800 - 30 
N4 4 1800 3 30 
N9 9 1800 3 30 
N16A 16 1800 3 30 
N16B 16 
Cọc góc Cọc biên Cọc giữa 
3 - 
1500 1800 2100 
Hình 2.27. Mặt bằng bố trí cọc trong 
nhóm khác chiều dài cọc - N16B 
6
0
0
0
6
0
0
0
6000 7000 
NHÓM N4 NHÓM N9 
CỌC ĐƠN 
NHÓM N16A NHÓM N16B 
Hình 2.28. Mặt bằng định 
vị các TN tại hiện trường 
Cọc 2.1m 
Cọc 1.8m 
Cọc 1.5m 
180 180 180 
1
8
0
1
8
0
1
8
0
Các cọc có gắn strain gauge 
-61- 
2.4.3 Cấu tạo cọc và đài cọc 
Trong mỗi nhóm có tối đa ba vị trí cọc được gắn các thiết bị đo biến dạng 
(strain gauge): cọc góc; cọc biên và cọc giữa. Mỗi cọc có chiều dài cọc 
L=1800mm, đều được lắp 1 strain gauge ở cao trình trên mặt đất (GL-0) và 3 
strain gauge (GL-1 đến GL-3) ở các cao trình dưới đất (Hình 2.29.). 
Cọc thí nghiệm có đường kính d=60 mm, làm bằng các ống thép có thành 
dày 5mm, giúp cọc có đủ độ cứng khi ép cọc và gia công mối nối giữa các 
đoạn cọc. Thép cọc có mô đun đàn hồi E=225GPa ; xác định bằng thí nghiệm 
kéo mẫu thép (Phụ lục 2.3). Để lắp đặt các strain gauge bên trong, cọc mẫu 
được thiết kế thành từng đoạn nối lại với nhau bằng mối nối ren (Hình 2.30). 
Chiều dài của từng cọc sẽ được cộng thêm 0.3m so với chiều dài phần 
cọc nằm trong đất. Đoạn cọc dài 0.3m này sẽ đảm bảo điều kiện đài cọc 
1
5
0
0
1
8
0
0
Strain gauge 
gages 
Cọc: 1.5m 
3
0
0
2
1
0
0
Cọc:1.8m Cọc: 2.1m 
GL-0 
GL-1 
GL-2 
GL-3 
GL-4 
2
0
0
6
7
0
9
0
0
3
0
0
3
0
0
Hình 2.30. Chi tiết cọc và 
các mối nối cọc 
Hình 2.29. Cao trình lắp đặt strain 
gauge cho các loại chiều dài cọc 
-62- 
không tiếp xúc với mặt đất; trừ hao độ lún của cọc (nhóm cọc) khi thí nghiệm 
nén tĩnh và lắp đặt strain gauge GL-0. 
Với mục tiêu giảm chi phí máy thi công, đài cọc cấu tạo bằng các bản 
thép có kích thước 800 x 800 x 25 (mm) và một bản 500 x 500 x 15 (mm) 
liên kết với nhau bằng các bu lông và được đặt cố định trên đầu nhóm cọc. 
2.4.4 Hệ thống gia tải và đo đạc 
Hệ đối trọng (Hình 2.31) được thiết kế chịu tải trọng nén lớn nhất dự kiến 
là 40kN, sử dụng bằng các bao cát có trọng lượng từ 35kg/bao đến 40kg/bao. 
Theo quy định, độ vồng của dầm chính không lớn hơn 1/200 chiều dài 
dầm. Với dầm chính dài 5m, độ võng cho phép là 2.5cm, được thiết kế bằng 
tổ hợp hai thép I-150. Hệ thống 6 dầm phụ làm bằng thép I-100, với khoảng 
cách 0.5m giữa các dầm. Chiều dài các dầm chính và phụ của hệ phản lực có 
độ dài là 5m, để phản lực phát sinh tại các gối tựa không ảnh hưởng đến sự 
làm việc của nhóm cọc. 
300 5
0
0
1
8
0
0
Đối trọng là các bao cát 
5000 
Dầm phụ (I100) 
Nhóm cọc 
Kích thủy lực 
Đồng hồ đo chuyển vị 
Hệ dầm chính ghép 
bởi hai thép I150 
Hình 2.31. Sơ đồ hệ gia tải cho thí nghiệm nén tĩnh nhóm cọc 
Hệ dầm chuẩn 
-63- 
Để đảm bảo chính xác khoảng cách giữa các cọc trong nhóm, khi thi 
công ép cọc ta sử dụng thiết bị định vị cọc (Hình 2.32.). Thiết bị được chế tạo 
bằng một bản thép dày 25mm và các ống thép có đường kính ngoài là 67mm, 
đường kính trong