Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài chất dính kết đến biến dạng và lực dọc trục trong thân neo

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài chất dính kết đến biến dạng và lực dọc trục trong thân neo trình bày các nội dung: Chất dính kết thân neo với thành lỗ khoan; Sự chịu lực của neo dính kết toàn thân và dính kết đầu neo; Mô phỏng ảnh hưởng chiều dài chất dính kết đến đặc tính cơ học của thân neo.

NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI CHẤT DÍNH KẾT ĐẾN BIẾN DẠNG VÀ LỰC DỌC TRỤC TRONG THÂN NEO Đào Viết Đoàn Trường Đại học Mỏ - Địa chất Email: daovietdoan@gmail.com TĨM TẮT Chiều dài chất dính kết có ảnh hưởng đến chịu lực dịch chuyển dọc trục thân neo Có thể sử dụng mơ hình số để tiến hành phân tích ảnh hưởng chiều dài chất dính kết đến chịu lực dịch chuyển dọc theo thân neo Mơ hình số xây dựng để nghiên cứu có kích thước lưới (chiều dài×rộng×cao=6 m×0,6 m×4 m), lắp đặt neo vào mơ hình với kích thước đệm 150×150 mm Mơ ảnh hưởng chiều dài chất dính kết 0,8m 2,4m đến đặc trưng học thân neo Kết nghiên cứu cho thấy rõ ảnh hưởng chiều dài chất dính kết đến biên dạng lực dọc trục thân neo Kết nghiên cứu giúp cho đơn vị thiết kế thi cơng có sở để lựa chọn chiều dài chất dính kết Từ khóa: kết cấu neo, neo dính kết, chất dính kết, lực dọc trục thân neo ĐẶT VẤN ĐỀ Neo dính kết chống giữ đường lị neo sử dụng chất dính kết vữa xi măng chất dẻo hóa học để liên kết thân neo với thành lỗ khoan Chất dính kết tạo lực dính kết giữ thân neo với thành lỗ khoan giúp thân neo chịu lực kéo Các chất dính kết đóng thành dạng thỏi có đường kính chiều dài phù hợp với đường kính thân neo, đường kính chiều dài lỗ khoan neo Dựa vào hình thức liên kết thân neo với thành lỗ khoan phân neo dính kết thành: neo dính kết tồn thân; neo tăng thêm chiều dài chất dính kết; neo dính kết đầu neo Neo dính kết tồn thân thường sử dụng chất dính kết vữa xi măng Loại có ưu điểm vữa xi măng bao bọc hết phần thân thép, tránh cho cốt thép bị han gỉ môi trường ẩm ướt Nhược điểm thời gian đông kết chậm, khó đơng kết khối đá có ngậm nước Neo dính kết đầu neo neo tăng thêm chiều dài chất dính kết thường sử dụng loại chất dẻo hóa học làm chất dính kết Hai loại neo có ưu điểm thời gian đông kết nhanh sau vài chục giây, chịu lực tối đa theo thiết kế sau lắp đặt, có nhược điểm phần thân thép không bao bọc chất dẻo bị han gỉ mơi trường có nước thời gian dài, nhiên nhược điểm khắc phục nhờ sử dụng cốt neo nhựa PC thủy tinh Hiện nay, chưa có nhiều tài liệu công bố nghiên cứu lực dọc trục thân neo chiều dài đoạn chất dính kết thân neo khác Chính cần thiết phải làm thí nghiệm thực tế trường, phịng thí nghiệm sử dụng phần mềm mơ số để so sánh chịu lực dọc trục thân neo chiều dài chất dính kết thay đổi để từ có sở lựa chọn chiều dài chất dính kết cho phù hợp NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Chất dính kết thân neo với thành lỗ khoan Chất dính kết thân neo với thành lỗ khoan thường sử dụng vữa xi măng thể Hình H.1 thỏi dính kết chất dẻo (thỏi chất dẻo) thể Hình H.2 H.1 Thỏi chất dính kết vữa xi măng CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 11 XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI Bảng Đặc tính kỹ thuật thỏi vữa xi măng dính tốc độ nhanh Giá trị Các tham số Thỏi chất dính kết vữa xi măng sử dụng xi măng Portland làm vật liệu có thêm số chất phụ gia sử dụng loại xi măng đặc chủng kèm theo chất độn Dựa vào quy cách thỏi bê tơng sử dụng giấy để đóng thành thỏi Trước đưa vào lỗ khoan neo ngâm vào nước, sau thỏi xi măng hút nước khoảng thời gian quy định đưa thỏi vữa xi măng vào lỗ khoan, thỏi vữa xi măng đơng kết bên lỗ khoan dính kết thân neo với thành lỗ khoan Có nhiều loại thỏi vữa xi măng, dựa vào vật liệu (thỏi vật liệu hỗn hợp thỏi đơn vật liệu), dựa vào kết cấu (thỏi vữa xi măng đặc thỏi vữa xi măng rỗng giữa) Khi thi công thỏi vữa xi măng, sử dụng đầu neo đưa thỏi vào đáy lỗ khoan, thỏi vữa xi măng ninh kết trương nở dính kết thân neo với thành lỗ khoan Đặc tính kỹ thuật thỏi vữa xi măng dính kết thể Bảng Bảng [1] Bảng Đặc tính kỹ thuật thỏi vữa xi măng dính kết Các tham số Giá trị Loại tốc độ Loại tốc trung bình độ chậm Thời gian đơng kết 5÷10 10÷20 30÷60 4h MPa 30 25 - 24h MPa - - 35 3d MPa 50 40 - 28d MPa - - 50 % 0,08 0,08 0,08 Cường độ kháng nén H.2 Thỏi chất dính kết chất dẻo Đơn vị Tỷ lệ trương nở theo phương đứng (3d) Thỏi chất dẻo hóa học đóng túi nilon, thông thường túi nilon chia làm ngăn ngăn đựng chất dính kết ngăn đựng chất độn phân bố dọc theo chiều dài thỏi chất dẻo Khi chất dính kết chất độn đảo trộn với tạo chất dính kết liên kết thân neo với thành lỗ khoan, tùy thuộc vào thời gian đông kết, thỏi chất dẻo quy ước có mầu sắc khác vàng, đỏ, xanh, trắng, xanh cây, quy cách thỏi chất dẻo theo thời gian đông kết thể Bảng [2] Bảng Quy cách thỏi chất dẻo theo thời gian đông kết Thời gian Thời gian ổn đông kết định sau (s) dính kết (s) Mã hiệu Tốc độ dính kết CKa Tốc độ siêu nhanh 8÷25 10÷30 Vàng CK Tốc độ siêu nhanh 8÷40 10÷60 Đỏ K Tốc độ nhanh 41÷90 90÷180 Xanh Z Tốc độ trung bình 90÷180 480 Trắng M Chậm > 180 480 Xanh Màu sắc Loại d 25 Loại d 30 Loại d 35 Đường kính (mm) 25 30 35 Chiều dài (mm) 220÷240 220÷240 220÷240 Tùy thuộc vào loại neo (neo thường hay neo cáp, tùy thuộc vào đường kính lỗ khoan) đường kính chiều dài thỏi chất dẻo khác thể Bảng [2] Khối lượng (g) ≥ 190 ≥ 275 ≥ 370 Bảng Tương quan đường kính chiều dài thỏi chất dẻo Thời gian hút nước (s) 50±5 70±7 90±9 Thích hợp với đường kính lỗ khoan (mm) 26÷32 32÷38 38÷45 12 CƠNG NGHIỆP MỎ, SỐ - 2022 Đường kính thỏi chất dẻo, mm Chiều dài thỏi chất dẻo, mm Kiến nghị sử dụng đường kính lỗ khoan, mm 35 28 23 300÷500 300÷1000 300÷1000 40÷44 32÷36 27÷30 NGHIÊN CỨU VÀ TRAO ĐỔI XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ Tùy thuộc vào loại thân neo mà độ bám dính thân neo với chất dính kết khác nhau, có hai loại thân thép loại có gờ loại thân thép trịn trơn Thơng thường sử dụng thân thép có gờ, lực bám dính chất dẻo với thân thép thể Bảng [2] Bảng Lực bám dính chất dẻo với cốt neo Loại chất dẻo 22 mm 20 mm Thân neo thép gờ σ ≥ 335 MPa 18 mm 16 mm 22 mm 20 mm Thân neo thép tròn σ ≥ 335 MPa 18 mm 16 mm CKa CK K Z > 125 kN > 105 kN > 85 kN > 75 kN > 90 kN > 70 kN > 60 kN > 50 kN M Ngoài chất dính kết cần đạt số đặc tính học khác thể Bảng [2] Bảng Đặc tính học số tham số khác thỏi chất dẻo Tính Đơn vị Giá trị Cường độ kháng nén (22±1)oC MPa ≥ 60 Cường độ kháng cắt MPa ≥ 35 Cường độ dính kết MPa > 16 thép gờ Dung trọng g/cm3 1,9÷2,2 Mơ dun đàn hồi MPa > 1,6 × 104 Nhiệt độ bảo quản oC 20 ÷ 25 Thời gian sử dụng tháng