Dự đoán chuyển vị tường chắn hố đào có xét tới ứng xử biến dạng nhỏ của đất

Mục đích của nghiên cứu này là mô hình 1 công trình hố móng sâu thực tế tại khu vực Hà Nội sử dụng phần mềm PLAXIS 3D để phân tích lại chuyển vị tường theo các giai đoạn đào khi xét tới biến dạng nhỏ của đất. Mô hình đất HSSMALL (mô hình tăng bền kết hợp ứng xử trong biến dạng nhỏ của đất) sẽ được áp dụng. Kết quả tính toán sẽ được so sánh với số liệu đo nghiêng thực tế tại công trường.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 DỰ ĐOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO CÓ XÉT TỚI ỨNG XỬ BIẾN DẠNG NHỎ CỦA ĐẤT Đỗ Tuấn Nghĩa Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi, email: dotuannghia@tlu.edu.vn Các hố đào sâu cơng trình ngầm ngày có quy mơ ngày gia tăng diện tích chiều sâu đào Chuyển vị tường chắn hố đào cần kiểm soát chặt chẽ q trình thi cơng Về bản, chuyển vị tường bị chi phối chiều sâu đào ứng xử đất sau tường, yếu tố sau khó dự đốn Do đặc điểm thành tạo, độ cứng đất thường lớn phạm vi biến dạng nhỏ (chẳng hạn biến dạng cắt s = 10-6  10-3) giảm đáng kể biến dạng lớn (s  10-3) Điều dẫn tới chuyển vị tường khác đáng kể ứng xử biến dạng nhỏ đất không xét đến (Lim nnk, 2010) Atkinson Sallfors (1991) tiến hành phân loại biến dạng đất toán địa kỹ thuật Hình quan hệ biến dạng cắt tỷ số mô đun biến dạng cắt đất (G) Dựa vào hình 1, ta thấy toán tường chắn nằm phần lớn phạm vi biến dạng nhỏ đất Như vậy, để dự đoán xác chuyển vị tường chắn hố đào, ứng xử biến dạng nhỏ đất cần xét đến Tuy nhiên, nghiên cứu vấn đề chưa đề cập nhiều nghiên cứu nay, đặc biệt với đất Hà Nội Mục đích nghiên cứu mơ hình cơng trình hố móng sâu thực tế khu vực Hà Nội sử dụng phần mềm PLAXIS 3D để phân tích lại chuyển vị tường theo giai đoạn đào xét tới biến dạng nhỏ đất Mơ hình đất HSSMALL (mơ hình tăng bền kết hợp ứng xử biến dạng nhỏ đất) áp dụng Kết tính toán so sánh với số liệu đo nghiêng thực tế công trường Mô đun biến dạng cắt G/G0 GIỚI THIỆU CHUNG Tường chắn Móng Biến dạng nhỏ Hầm Biến dạng nhỏ TN đất truyền thống Biến dạng lớn Biến dạng cắt s Các phương pháp động Đầu đo cục Hình Ứng xử đất tốn địa kỹ thuật thí nghiệm đo HỐ ĐÀO SÂU TRONG NGHIÊN CỨU Hố đào nghiên cứu cơng trình nằm quận Long Biên Cơng trình có dạng hình chữ nhật, kích thước 8064m hình Hình mặt cắt tiêu biểu hố đào, cao độ mặt đất tự nhiên 0.8m, chiều sâu đào lớn 10.8m thực theo giai đoạn đào tương ứng với cốt -3.8m, -6.9m, -11.6m Để hạn chế chuyển vị đất đào sâu, hệ tường chắn bê tông cốt thép dày 0.6m, dài 19.2m tầng neo cốt -3.8m -6.9m Các neo bố trí cách 2.0m mặt bằng, chiều dài bầu neo 10m, chiều dài tự 8.0m 7.0m cho neo tầng Lực căng trước neo 330 kN Điều kiện địa chất khu vực xây dựng mơ tả (hình 3) Theo đó, lớp đất lấp dày 0.5m (lớp 1) Bên lớp sét pha màu nâu hồng, xám ghi, xám vàng (lớp 2), trạng thái dẻo cứng dày 6.9m với PI = 15.3%, W = 27.9%, tn = 19.2kN/m3 c = 19.3kN/m2,   12.50 , N SPT   13 153 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-3869-8 Đây lớp có ảnh hưởng lớn tới chuyển vị tường chắn hố đào Bên lớp lớp cát hạt trung xám đen, xám vàng, kết cấu chặn vừa (lớp 3) Lớp dày với Gs = 2.66, emin = 0.776, emax = 1.253, NSPT = 26 Bên lớp tầng đất cứng Mực nước ngầm khu vực xây dựng xác định cốt -8.8m 80m ICL11 ICL10 ICL3 ICL4 ICL5 Phạm vi phân tích ICL6 ICL8 ICL9 10m ICL12 ICL7 Hình Mặt hố đào điểm đo nghiêng EL-0.8m EL-1.3m Lớp 1, đất lấp Lớp 2, sét pha dẻo cứng 8m EL.-3.8m EL.-6.9m MNN EL-8.2m EL-8.8m Thông số đầu vào đất tổng hợp ref ref bảng Trong đó, E50  Eoed  64m ICL2 MƠ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN ref Eur ref ; E50  4000 N SPT  kPa  với lớp E ref ref ref ref  Eoed  ur ; E50  2000 N SPT  kPa  E50 với lớp theo nghiên cứu Hsiung nnk (2018) Sức kháng cắt khơng nước lớp xác định theo số dẻo PI Góc ma sát lớp lấy theo NSPT Mơ đun kháng cắt G0 xác định dựa theo hệ số rỗng e lớp đất vào kết nghiên cứu Jamiolkowski nnk (1991) Thông số  0.7 ước lượng theo hướng dẫn sổ tay hướng dẫn PLAXIS, (  0.7 104   104 với đa số loại đất) Mô đun đàn hồi tường chắn 3.3107 kN/m2 độ cứng dây neo EA = 105 kN/m2 10m ICL1 dạng nhỏ Các thông số cho biến dạng nhỏ đất gồm mô đun kháng cắt biến dạng nhỏ (G0) ngưỡng biến dạng cắt (0.7) 7m EL.-11.6m 10m Bảng Thông số đầu vào đất 10m 350 350 Thông số Đơn vị Ứng xử Lớp 3, cát hạt trung chặt vừa Tường BTCT D600 EL-20.0m Hình Mặt cắt hố đào trụ địa chất MƠ HÌNH HSSMALL CỦA ĐẤT Mơ hình HSSMALL phát triển từ mơ hình tăng bền (HS) (Schanz, 1998) có bổ sung ứng xử đất biến dạng nhỏ So với mơ hình hyperbol cổ điển, mơ hình HSSMALL có nhiều cải tiến như: (1) Sử dụng lý thuyết độ dẻo thay cho lý thuyết đàn hồi; (2) Xét tới biến dạng nở đất (dilatancy); (3) Sử dụng mũ dẻo để mô ứng xử đất chịu ứng suất nén dạng khối; (4) Xét tới độ cứng đất phụ thuộc thông số phạm vi biến 154 Lớp Khơng nước 19.2 Lớp Thoát nước 17.5 unsat kN/m3 sat Eref50 Erefoed Erefur pref kN/m3 19.5 19.5 kN/m2 kN/m2 kN/m2 kN/m2 4.5E4 2.3E4 1.4E5 100 0.2 5.2E4 5.2E4 1.6E5 100 0.2 kN/m độ 17.7 0.5 35 độ 6E4 1.5E-4 7E4 1.5E-4 ur m c   G0 0.7 2 kN/m Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Do tính đối xứng, 1/4 hố đào mơ phân tích (hình 4) Trong đó, bề rộng chiều dài mơ hình 100m, chiều dày mơ hình 42m Neo Tường chắn 42m Chiều sâu đào Hình Mơ hình PTHH hố đào sâu KẾT LUẬN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình tổng hợp chuyển vị tường theo giai đoạn đào gồm giai đoạn (cốt -3.8m), giai đoạn (cốt -6.9m), giai đoạn (cốt -11.6m) Kết hình cho thấy chiều sâu đào thay đổi, chuyển vị lớn tường tăng dần từ 1.0 tới 3.0 cm áp lực đất lên tường phát triển Tại giai đoạn 1, công tác neo chưa thực nên chuyển vị tường có dạng cơng xơn với giá trị lớn đỉnh tường (1.0 cm) Tại giai đoạn 3, hàng neo xây dựng, chuyển vị tường chuyển sang biến dạng lồi với giá trị lớn tương ứng cốt đào -6.9m -11.6m Chuyển vị ngang tường (mm) 10 20 30 40 Chiều sâu (m) 10 12 14 16 18 20 22 giai đoạn giai đoạn giai đoạn quan trắc (giai đoạn 3) Hình Chuyển vị tường giai đoạn đào Thông số chuyển vị tường tại trạm đo nghiêng ICL2 giai đoạn tổng hợp Hình để kiểm chứng Kết chuyển vị tường mơn hình phù hợp với quan trắc hình dạng độ lớn chuyển vị tường Như vậy, mơ hình HSSMALL mơ phù hợp ứng xử đất Cụ thể, chuyển vị tường phát triển từ mặt đất tự nhiên tới cốt đáy đào (-11.6m) giảm dần chân tường Tác dụng ngàm chặt chân tường lớp thể rõ Kết nghiên cứu cho thấy ứng xử đất phạm vi biến dạng nhỏ (s = 10-6  10-3) kể tới phân tích, kết chuyển vị tường phù hợp với kết quan trắc Ứng xử đất mô tả thông số phần mềm mô đun kháng cắt biến dạng nhỏ (G0) ngưỡng biến dạng cắt (0.7) G0 xác định từ hệ số rỗng đất theo Jamiolkowski nnk (1991) 0.7 lựa chọn khoảng 10-4   10-4 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Atkinson, J.H., Salfors, G (1991) Experimental determination of soil properties In Proc.10th ECSMFE, 3, 915-956 [2] Hsiung, B.C.B., Yang, K.H., Aila, W., Ge, L (2018) Evaluation of the wall deformations of a deep excavation in Central Jakarta using three-dimensional modeling Tunnelling and underground space technology, 72, 84-96 [3] Jamiolkowski, M., Leroueil, S., Lo Presti, D (1991) Theme lecture: Design parameters from theory to practice Proc Geo-coast, 1-41 [4] Lim, A., Ou, C.Y., Hsieh, P.G (2010) Evaluation of clay constitutive models for analysis of deep excavation under drained conditions Journal of GeoEngineering, 5(1), 9-20 155 ... cho thấy ứng xử đất phạm vi biến dạng nhỏ (s = 10-6  10-3) kể tới phân tích, kết chuyển vị tường phù hợp với kết quan trắc Ứng xử đất mô tả thông số phần mềm mô đun kháng cắt biến dạng nhỏ (G0)... Mô đun đàn hồi tường chắn 3.3107 kN/m2 độ cứng dây neo EA = 105 kN/m2 10m ICL1 dạng nhỏ Các thông số cho biến dạng nhỏ đất gồm mô đun kháng cắt biến dạng nhỏ (G0) ngưỡng biến dạng cắt (0.7)... đất lên tường phát triển Tại giai đoạn 1, công tác neo chưa thực nên chuyển vị tường có dạng cơng xơn với giá trị lớn đỉnh tường (1.0 cm) Tại giai đoạn 3, hàng neo xây dựng, chuyển vị tường chuyển