Giáo trình tin học chuyên ngành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BỘ MÔN XÂY DỰNG MỎ VÀ CƠNG TRÌNH NGẦM GIÁO TRÌNH TIN HỌC CHUYÊN NGÀNH Quảng Ninh – 2020 CHƯƠNG1 ỨNG DỤNG AUTOCAD TRONG THIẾT KẾ BẢN VẼ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Giới thiệu CAD CAD chữ viết tắt Computer-Aided Design Computer-Aided Drafting (nghĩa vẽ thiết kế có trợ giúp máy tính) Sử dụng phần mền CAD vẽ thiết kế vẽ chiều (2D), thiết kế mơ hình ba chiều (3D), mơ động học, động lực học tính tốn thiết kế phương pháp số Các phần mềm CAD có đặc điểm sau: Chính xác, xuất lao động cao dễ dàng trao đổi liệu với phần mềm khác Hiện giới có hàng ngàn phần mềm CAD, phần mền thiết kế máy tính cá nhân phổ biến AutoCAD 1.1.2 Phần mềm AutoCAD AutoCAD phần mềm hãng Autodesk dùng để thực vẽ kỹ thuật ngành: Xây dựng, Cơ khí, Kiến trúc, ĐIện, Bản đồ… Bản vẽ thực tay thực vẽ AutoCAD Từ xuất vào năm 1982, đến phần mềm có phiên : AutoCADR10,11,12,13,14, 2000, 2002, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009, 2010, 2012, 2014 Auto :Tù ®éng CAD: Là thiết kế có trợ giúp máy tính R: Release: Là phiên Học AutoCAD giúp trau dồi kỹ làm việc công nghiệp Nếu học AutoCAD phần mềm thiết sở cho việc tiếp thu phần mềm CAD khác Các đặc điểm trình bày AUtoCAD trở thành tiêu chuẩn công nghiệp cho tập tin trao đổi liệu phần mềm CAD Trong chương trình học đề cập tới phần mềm AutoCADR2007, lệnh phiên tương đồng với phiên khác 1.2 Sự khác vẽ máy vẽ tay Bản vẽ vẽ tay thực AutoCAD Ngồi sử dụng phần mềm AutoCAD cho khả năng: Chính xác, xuất lao động cao dễ dàng trao đổi liệu với phần mềm khác 1.3 Khởi động thoát khỏi AutoCAD Để sử dụng phần mềm AutoCAD 2007 cần phải cài phần mềm ứng dụng náy tính Khi cài đặt xong hình máy tính có biểu tượng phần mềm hình 1.1 Để khởi động có cách sau: - Kích đúp chuột trái vào biểu tượng AutoCAD 2007 (hình 1.1) - Vào Start/program chọn tên phần mềm AutoCAD 2007 (hình 1.2) Hình 1.2 Khi hình xuất cửa sổ (hình 1.3) Hình 1.3 Và mơi trường làm việc phần mềm AutoCAD Nếu muốn mở vẽ tiêu chuẩn hóa (bản vẽ mẫu)(khi máy tính có vẽ máy) vào mục File/open chọn vẽ mẫu có file lưu trữ 1.4 Khái niệm vẽ mẫu Cách dùng vẽ mẫu có sẵn Bản vẽ mẫu vẽ lập sẵn theo kích cỡ tiêu chuẩn, có vẽ mẫu A4, A3, A2, A1, A0 đứng ngang, cho khí cho xây dựng Để sử dụng vẽ mẫu dùng cho vẽ thiết kế, máy cần có sẵn vẽ mẫu (hoặc lấy từ máy khác) đặt thư mục, thông thường đặt thư mục templace AutoCAD 1.5 Giao diện hình Khi mở vẽ để tiến hành vẽ, giao diện hình 1.4 Hình 1.4 1.6 Các phím chức Để thực số lệnh nhanh chóng, ta dùng phím tổ hợp phím để thực chức với tệp vẽ Một số phím tổ phím thơng dụng: F1: Bật thư mục HEPL F2: Chuyển đổi cửa sổ hành máy tính F3 Ctrl+F: Tắt chế độ truy bắt điểm thường trú F7 Ctrl+ G: Tắt mở chế độ lưới F8 Ctrl+ L: Tắt mở chế độ OTHOHO vẽ đường thẳng thẳng đứng nằm ngang F9 Ctrl+ B: Tắt mở chế độ SNAP Ctrl+ 0: Dọn hình Ctrl+C: Sao chép đối tượng Ctrl+N: Mở vẽ Ctrl+O: Mở vẽ có sẵn Ctrl+ S: Thực lệnh SAVE Ctrl+V: Dán đối tượng COPY Ctrl+Z: Thực lệnh UNDO Ctrl+Y: Thực lệnh REDO 1.7 Các công cụ thường dùng Để thao tác nhanh nhập lệnh, thường chọn lệnh từ cơng cụ Có công cụ thường dùng: 1.7.1 Thanh Standard: 1.7.2 Thanh Draw: Dùng để thực vẽ đường, hình phẳng 1.7.3 Thanh Modify: Dùng để chỉnh sửa hình vẽ 1.7.4 Thanh properties: Dùng để thay đổi tính chất đường nét vẽ 1.7.5 Cách lấy cố định công cụ Khi mở vẽ mới, cơng cụ có giao diện cửa sổ làm việc AutoCAD hình 1.5: Hình 1.5 Các cơng cụ tắt khỏi hình di chuyển đến vị trí giao diện Để lấy cơng cụ ta đưa trỏ vào khu vực đặt cơng cụ hình, click chuột phải, đánh dấu tick tên công cụ cần lấy làm dấu tích để tắt cơng cụ đó, hình 1.5 Hình 1.5 Để di chuyển cơng cụ đến vị trí khác, đưa trỏ tới vị trí có hai ngạch đầu công cụ, nhấn giữ chuột trái rê cơng cụ đến vị trí thích hợp hình giao diện 1.8 Các loại toạ độ 1.8.1 Tọa độ Đê-các : Tọa độ tuyệt đối: tọa độ điểm so với gốc O(0,0) Tọa độ tơng đối: tọa độ điểm với gốc tọa độ điểm trớc Để nhập số liệu trước hết phải nhập dấu @, sau nhập tọa độ điểm VD: @X ,Y 1.8.2 Tọa độ cực : Tọa độ cực tuyệt đối: gốc tọa độ O(0,0) Tọa độ gồm: độ lớn bán kính véctơ R độ lớn góc : R<  Tọa độ cực tương đối: gốc tọa độ vị trí trỏ hành Tọa độ gồm: @R’< α’ 1.9 Cách nhập lệnh cấu trúc chung lệnh 1.9.1 Các phương pháp nhập lệnh - Có phương pháp nhâp lệnh: + Type in: Nhập lệnh từ bàn phím (Keyboard) đánh vào cửa sổ lệnh + Pull-down menu: Gọi lệnh từ danh mục kéo xuống từ menu + Toolbar: Gọi lệnh từ nút lệnh công cụ - Cách nhập liệu: có cách + Nhập từ bàn phím: gõ tọa độ vào dòng lệnh + Nhập thiết bị chỉ: dùng chuột di chuyển Pick vào vị trí cần thiết (dùng công cụ truy bắt điểm) 1.9.2 Cấu trúc lệnh Tên lệnh / Lệnh 1/Lệnh 2/Lệnh 3/ < Lệnh mặc định> Mỗi lệnh cách thức cụ thể để thực lệnh vẽ Tên lệnh tiếng Anh (Có thể có tên viết tắt) LINE : Để vẽ đoạn thẳng Lệnh tắt là: L CIRCLE : Để vẽ đường tròn Lệnh tắt là: C RECTANG :Vẽ hình chữ nhật Lệnh tắt là: REC ZOOM : Phóng to, thu nhỏ Lệnh tắt là: Z ERASE :Xoá đối tợng vẽLệnh tắt là: E MOVE : Di chuyển đối tợng vẽLệnh tắt là: M PAN : Dịch chuyển hìnhLệnh tắt là: P UNDO : Huỷ bỏ lệnh thực hiệnLệnh tắt là: U Ví dụ: Dùng lệnh vẽ đường trịn: CIRCLE - Trong CIRCLE tên lệnh; 3P/2P/TTR lệnh - : Là lệnh mặc định - CIRCLE: Tên lệnh vẽ đường tròn - Việc vẽ thực theo cách cách: + 3P- đường tròn qua điểm + 2P- đường tròn qua điểm đoạn thẳng đường kính + TTR- tiếp xúc với đường có bán kính cho trước + Nếu khơng lựa chọn lệnh lệch nhận mặc định 1.10 Cách dùng lệnh LINE, CIRCLE lệnh ARC 1.10.1 Lệnh LINE - Dùng để vẽ đoạn thẳng - Có cách để thực lệnh LINE + Cách 1: Dùng lệnh dòng lệnh + Cách 2: Gọi lệnh từ menu + Cách 3: Gọi lệnh từ nút lệnh công cụ 1.10.2 Lệnh CIRCLE - Dùng để vẽ đường trịn - Có cách để thực lệnh vẽ đường tròn + Cách 1: Dùng lệnh dòng lệnh CIRCLE/lựa chọn lệnh (3P/2P/TTR/TTT/CR) + Cách 2: Dùng menu + Cách 3: Dùng lệnh tạo công cụ 1.10.3 Lệnh ARC - Dùng vẽ cung trịn - Có cách gọi lệnh vẽ cung tròn sau + Cách 1: Gọi từ dòng lệnh + Cách 2: Gọi lệnh từ menu + Cách 3: Gọi lệnh từ nút lệnh công cụ 1.11 Cách lưu vẽ - Lệnh SAVE SAVEAS lệnh QUIT, EXIT 1.11.1 Lệnh SAVE - Lệnh SAVE để lưu lại vẽ máy tính cho việc thao tác tiếp tục sau - Lệnh SAVE thực cách sau + Cách 1: Dùng phím chức Ctrl+ S + Cách 2: Gọi lệnh từ menu + Cách 3: Dùng nút lệnh Khi có cửa sổ xuất Ta lựa chọn thư mục để chứa vẽ lưu vào khung Save in Đặt tên cho vẽ dòng File name, nhấn nút SAVE 1.11.2 Lệnh SAVEAS Giống lệnh SAVE, lệnh SAVEAS thực để tạo nhiều vẽ khác từ vẽ có cách đổi tên vẽ lệnh SAVEAS 1.11.3 Lệnh CLOSE Để thoát cửa số làm việc phần mềm, ta dùng lệnh CLOSE menu dùng nút CLOSE góc bên phải cửa sổ làm việc 1.11.4 Lệnh QUIT Nhập số nút cơng trình 100 chọn Chọn: Mesh  Discretize Mô hình rời rạc hố trạng thái cho biết số phần tử rời rạc tạo ra: Discretizations: Excavation=130, External=56 Chú ý: Số phần tử rời rạc cơng trình 130 nhập 100 hộp thoại Mesh Setup Phụ thuộc vào hình dạng cơng trình, thuật tốn rời rạc khơng phải cho bạn xác số nút cơng trình mà bạn nhập vào hộp thoại Mesh Setup Người sử dụng tạo phần tử rời rạc Chọn: Mesh  Custom Discretize Select Segments to Discretize [enter=done, esc=quit]:  sử dụng chuột để chọn đoạn kí hiệu “10” hình 6-1 Nhấp chuột phải chọn Done nhấn Enter  Hộp thoại xuất cho phép người sử dụng nhập số phần tử rời rạc cho đoạn chọn Mặc định thơng số 10, số muốn trường hợp này, chi cần chọn OK 10 10 10 Như đoạn mà người sử dụng chọn rời rạc thành 10 phần tử Có thể áp dụng theo bước để rời rạc hoá cho đoạn bên đường hầm Chọn: Mesh  Custom Discretize Select Segments to Discretize [enter=done, esc=quit]:  sử dụng chuột để chọn đoạn kí hiệu “5” bên đường hầm hình 6-1 Nhấp chuột phải chọn Done nhấn Enter  Trong hộp thoại Custom Discretize, nhập vào ô số phần tử rời rạc chọn OK Tạo lưới Chọn Mesh thực đơn Mesh, lưới tạo cho mơ hình sở phần tử rời rạc tạo Chọn: Mesh  Mesh Trên trạng thái cho biết tổng số nút p hần tử lưới: ELEMENTS = 1901 NODES = 990 Điều kiện biên Theo mặc định, lưới tạo ra, tất nút đường biên ngồi cố định, có nghĩa biến dạng đường biên Khi mơ hình cho mặt đất, bề mặt mặt tự Do phải sử dụng lựa chọn Free trình đơn Restraints Chọn: Restraints  Free Select segments to free [enter=done, esc=quit]:  sử dụng chuột để chọn đoạn kí hiệu “5” bên đường hầm hình 6-1 Sau nhấn chuột phải chọn Done Selection nhấn Enter  Phía bên trái phải biên cố định theo phương trục X (di chuyển tự theo phương trục Y) biên cố định theo phương trục Y (di chuyển tự theo phương trục X) Hình 5.24 Điều kiện chuyển vị biên ngồi mơ hình tính Chọn: Restraints  Restrain X Select segments to restrain in the X direction [enter=done, esc=quit]: sử dụng chuột để chọn biên phải trái biên ngồi Sau nhấn chuột phải chọn Done Selection nhấn Enter Chọn: Restraints  Restrain Y Select segments to restrain in the Y direction [enter=done, esc=quit]: sử dụng chuột để chọn biên biên ngồi Sau nhấn chuột phải chọn Done Selection nhấn Enter Những nút góc trượt được, chúng phải cố định lại Chọn: Restraints  Restrain X, Y Nhấn chuột phải chọn Boundary Node từ trình đơn để thay đổi từ cố định đường biên sang cố định nút biên Chọn góc thấp bên trái (-10, -8) góc thấp bên phải (15, -8) đường biên Biểu tượng tam giác cố định thay biểu tượng trượt vị trí Chọn Escape nhấn chuột phải chọn Cancel Sau sử dụng điều kiện giới hạn biến dạng biên ngoài, người sử dụng nên kiểm tra lại điều kiện sử dụng cho nút phải xác Lực tác dụng phân bố bề mặt Thêm điều kiện lực tác dụng phân bố mặt đất cho đường hầm Chọn: Loading  Tractions  Horizontal/Vertical Trong hộp thoại nhập Vertical Traction = 0.2 MN/m chọn Stage traction checkbox Chọn OK Tải trọng áp dụng cho giai đoạn trình phân tích khơng tồn giai đoạn Hệ số tải trọng có nghĩa độ lớn giá trị nhập vào hộp tho ại Traction Configuration Hệ số tải trọng cho phép tăng giảm độ lớn tải trọng giai đoạn khác Chọn vị trí mặt đất có tải trọng tác dụng: Select segments to add traction [enter=done, esc=quit]:  sử dụng chuột để chọn vị trí đường biên xác bên đường hầm Nhấp phải chuột chọn Done Selection nhấn Enter  Xem tải trọng phân bố Để xem tải trọng phân bố, chọn Stage tab Vì áp dụng tải trọng phân bố giai đoạn nên nên giai đoạn Kích thước hiển thị tải trọng thay đổi hộp thoại Display Options Chọn lại Stage tab Trường ứng suất Ở sử dụng trường ứng suất ứng suất trọng lực Chọn: Loading  Field Stress Đối với trường ứng suất trọng trường, sử dụng tỉ số ứng suất ngang/đứng = 0,5 Khi chọn Show Ground Elevation checkbox, mặt đất vẽ đường thẳng đứt nằm ngang Có thể bật tắt đường thẳng trình đơn View Các đặc tính Chọn: Properties  Define Materials Nhập thơng số hình Chọn: Properties  Assign Properties Đường hầm đào giai đoạn đường hào thi công giai đoạn theo bước sau: Chọn Stage tab (ở phía bên trái cửa sổ) Chọn nút “Excavate” hộp thoại Assign Nhấn chuột trái vào phía đường hầm Các phần tử bên đường hầm biến mất, có nghĩa đường hầm đào Chọn Stage tab Nhấn chuột trái vào bên đường hào hình chữ nhật Các phần tử bên đường hào biến mất, có nghĩa đường hào đào Đóng hộp thoại Assign lại Có thể sử dụng Stage tab để xem giai đoạn mơ hình, gán đặc tính vật liệu kết cấu gia cố Như kết thúc phần tạo mơ hình, mơ hình xuất hình vẽ sau: Hình 5.25 Mơ hình cơng trình ngầm đào gần mặt đất PHASE2 5.4.2.4.2 Tính tốn Trước tiến hành tính tốn, ghi file lại tên gọi surf1.fea Chọn: File  Save Chạy chương trình tính tốn: Chọn: File  Compute Chương trình PHASE2 COMPUTE tiến hành tính tốn Khi kết thúc xem kết chương trình INTERPRET 5.4.2.4.3 Biểu diễn kết Để xem kết tính tốn: Chọn: File  Interpret Chương trình PHASE2 INTERPRET bắt đầu chạy Xem Sigma1: Bạn xem đường đồng mức Sigma1 giai đoạn thứ Bật quỹ đạo thành phần ứng suất lên cách chọn nút Stress Trajectories cơng cụ Display Bạn thấy kết ảnh hưởng trường ứng suất trọng trường đường đồng mức Sigma1 Thành phần ứng suất th ẳng đứng quan sát theo trục quỹ đạo ứng suất - ý tỉ số ứng suất ngang/đứng = 0,5 Xem đường đồng mức ứng suất giai đoạn cách chọn Stage tab bên trái cửa sổ Hình 5.26 Đường đồng mức Sigma1 quỹ đạo thành phần ứng suất Tắt hiển thị quỹ đạo ứng suất cách chọn lại nút Stress Trajectories công cụ Display Xem kết giai đoạn cửa sổ theo bước sau: Chọn: Window  New Window Chọn: Window  Tile Horizontally Chọn Stage tab cửa sổ Stage tab cửa sổ so sánh đường đồng mức Chọn Stage tab cửa sổ so sánh đường đồng mức Stage Stage Chọn Stage tab so sánh đường đồng mức Stage Stage3 Hệ số an toàn Thay đổi kiểu liệu cho tất cửa sổ sang Strength Factor lặp lại từ bước đến bước Nhấn chuột phải chọn Contour Options trình đơn bật cho cửa sổ Thay đổi Format sang Custom, Number = chọn Apply Khi kết thúc, chọn biểu tượng mũi tên góc bên phải hộp thoại Contour Options để hộp thoại Trên sở đường đồng mức hệ số độ bền giai đoạn 3, chứng tỏ đường hầm bị sập đổ khơng có vỏ chống Nên nhớ tốn phân tích mơi trường đàn hồi, ý vùng phá huỷ khối đá xung quanh đường hầm đường hầm với đường hào (đường đồng mức có hệ số an tồn < 1) Chú ý đến phá huỷ kéo mặt đất Chúng ta nhập đ ộ bền kéo vật liệu Phá huỷ kéo xảy PHASE2 Sigma3 < ứng suất kéo tiêu chuẩn phá huỷ sử dụng Chọn Stage tab va thay đổi kiểu liệu sang Sigma3 Hộp thoại Contour Options hình, chọn biểu tượng hộp thoại để xuống Nhập giá trị Maximum Contour Range = chọn Done Chú ý vùng đường đồng mức Sigma3 < tuơng ứng với vùng “chịu kéo” đường đồng mức hệ số an tồn Hình 5.27 Miền đồng mức hệ số an toàn giai đoạn Biến dạng Chúng ta xem xét biến dạng: Chọn: Xem đường đồng mức biến dạng giai đoạn cách chọn Stage tab Biến dạng lớn công cụ vị trí xuất mơ hình Ở giai đoạn biến dạng lớn khoảng 3mm xuất phía đường hầm Biến dạng lớn giai đoạn khoảng 4,5mm xuất bên trái đường hào Biến dạng lớn giai đoạn khoảng 17mm xuất bên tải trọng phân bố tác dụng Tắt hiển thị đường đồng mức xem biến dạng đường biên lưới với hệ số tỉ lệ 100 Nhấp chuột phải chọn Contour Options Trong hộp thoại Contour Options đặt Modes = Off chọn Done Nhấp phải chuột chọn Display Options Trong hộp thoại Display Options chọn Deform Mesh Deform Boundaries nhập hệ số tỉ lệ = 100 Chọn Done Chọn Zoom Excavation Chọn Stage tab Hình 5.28a Biến dạng lưới đường biên giai đoạn Chọn Stage tab Hình 5.28b Biến dạng lưới đường biên giai đoạn Biến dạng biên đường hào quan sát thấy rõ Đường hầm có xu hướng biến dạng phía bên phải Chọn Stage tab Biến dạng chịu ảnh hưởng lực phân bố tác dụng Biến dạng lớn xảy bên lực tác dụng Đường hầm bị biến dạng xuống phía Hình 5.28c Biến dạng lưới đường biên giai đoạn Kiểm tra liệu Chương trình PHASE cho phép người sử dụng kiểm tra liệu vị trí khối đá giá trị từ đường đồng mức Những giá trị trực tiếp mơ hình Có thể kiểm tra liệu điểm, đoạn thẳng đường thẳng sau: Chọn: Query  Add Material Query Sử dụng lựa chọn bắt điểm trường hợp cách nhấp chuột phải chọn Vertex Snap Sử dụng chuột để chọn điểm (4.5, 4) góc bên trái đường hào Sử dụng chuột để chọn điểm (4.5, -1) góc bên trái đường hào Nhấp chuột phải chọn Done Bạn thấy hộp thoại xuất sau: Chúng ta sử dụng giá trị mặc định, cần chọn OK Bạn thấy 10 giá trị dọc theo đường biên trái đường hào, sử dụng mặc định 10 vị trí hộp thoại Specify Query locations Những giá trị tương ứng với giai đoạn loại liệu xem Chọn Stage tab quan sát thay đổi giá trị Chọn kiểu liệu khác (Sigma1, hệ số độ bền ) quan sát thay đổi giá trị Biểu đồ liệu Nhấp chuột phải chọn Graph Data Nhấp chuột phải lên liệu (tại vị trí dọc theo biên trái đường hào) chọn Graph Data từ thực đơn bật lên Biểu đồ tổng chuyển vị vẽ Chú ý biểu đồ có 10 điểm (số vị trí liệu) Có thể thay đổi số điểm để tạo đồ thị trơn Đóng đồ thị lại tiến hành thay đổi liệu cho đồ thị Thay đổi liệu Để thay đổi liệu tiến hành sau: Nhấp chuột phải lên liệu chọn Edit từ thực đơn bật lên Bạn thấy hộp thoại Specify Query Locations xuất trở lại Bây nhập số vị trí 50 tắt hộp kiểm tra “Display queried values” Chọn OK Chú ý, chọn 50 vị trí liệu, số lượng khơng thể đọc khơng phóng to, tắt chúng Làm lại bước vẽ đồ thị liệu phần trước (biểu đồ liệu) để biểu đồ Đóng cửa sổ đồ thị lại cách chọn X góc phải cửa sổ Đồ thị liệu giai đoạn khác Chẳng hạn muốn biểu diễn so sánh chuyển vị biên trái đường hào giai đoạn (trước sau có tải trọng tác dụng mặt đất), tiến hành sau: Chắc chắn bạn xem tổng chuyển vị giai đoạn 2 Chọn: Query  Write Query File Bạn phải chọn liệu để ghi file Nhấp chuột trái lên liệu (bất kỳ điểm biên trái đường hào), sau nhấp chuột phải chọn Write Selected Hộp thoại Save As xuất hiện, ghi liệu tên file “trench1” Bạn thấy hộp thoại khác xuất hi ện, cho phép ghi thơng tin thích cho file Nhập vào “second stage displacement”, chọn Add Comment Chọn Stage tab Chọn: Graph  Graph Material Queries Chọn liệu chuột trái, biểu diễn liệu giai đoạn Nhấp chuột phải chọn Add From File 10 Trong hộp thoại Open File, mở file “trench1” mà ghi lại bước 4, biểu diễn liệu giai đoạn 11 Bạn thấy hộp thoại thông tin cho biết liệu đọc Chọn OK 12 Nhấp chuột phải chọn Graph Selected Biểu đồ xuất hình 4.29 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng tải trọng mặt đất trường hợp trước sau có tải trọng đến chuyển vị thành hào Đường cong bên biểu diễn kết giai đoạn đường cong bên biể u diễn kết giai đoạn Độ chênh lệch lớn khoảng 3mm vị trí khoảng 3,3m bên mặt đất Hình 5.29 Chuyển vị thành hào trước sau có tải trọng bề mặt tác dụng Giá trị trục tiêu đề thay đổi cách nhấp chuột phải biểu đồ chọn Chart Properties 5.4.2.5 Tính tốn đường hầm đào khối đá có khe nứt Mơ hình bao gồm đường hầm tiết diện ngang hình trịn có bán kính 2,5m thi cơng gần với mặt phá huỷ (khe nứt) có vị trí cách 3,5m bên đường hầm Khối đá giả thiết đàn hồi, khe nứt có khả trượt, biểu diễn ảnh hưởng mặt khe nứt đến phân bố ứng suất đàn hồi gần cơng trình ngầm 5.4.2.5.1 Xây dựng mơ hình tính Bắt đầu chạy chương trình PHASE2 MODEL cách chọn từ trình đơn Start: Start  Program  Rocscience  Phase2  Phase2 Xác định giới hạn miền làm việc Chọn: View  Limits Nhập toạ độ sau vào hộp thoại Set Limits: Vẽ đường biên Trước tiên tạo đường hầm tròn sau: Chọn: Boundaries  Add Excavation Enter vertex [a=arc, esc=quit]: a Number of segments in arc : 32 Enter first arc point [esc=quit]: 2.5 Enter second arc point [u=undo, esc=quit]: 2.5 Enter third arc point [u=undo, esc=quit]: c Bằng cách nhập “c” vào sau dấu nhắc, cung tròn đóng kín lại tạo thành đường trịn với đường kính xác định khoảng cách điểm thứ thứ 2, trường hợp 5m Chọn: Boundaries  Add External Trong hộp thoại nhập Expansion Factor = chọn OK, đường biên tự động tạo Tạo khe nứt mơ hình: Chọn: Boundaries  Add Joint Enter vertex [esc=quit]: -30 3.5 Enter vertex [u=undo, esc=quit]: 30 3.5 Enter vertex [enter=done, u=undo, esc=quit]: Enter Chú ý, điểm xác định khe nứt thực tế nằm ngồi đường biên ngồi, chương trình PHASE2 tự động xác định giao điểm Đây ưu điểm chương trình PHASE2 người sử dụng khơng biết xác giao điểm đường thẳng Chia lưới Chọn: Mesh  Discretize Chương trình tự động rời rạc hố tồn biên mơ hình Tổng số phần tử rời rạc trạng thái: Discretizations: Excavation=64, External=90, Joint=64 Số phần tử rời rạc đường hầm 64 lần số đoạn nhập vào đường hầm Do đó, đoạn đường hầm có phần tử tạo lưới Số phần tử rời rạc dựa thông số tạo lưới hộp thoại Mesh Setup Chọn: Mesh  Mesh Số phần tử hữu hạn lưới tạo ra, trạng thái cho biết số lượng phần tử số nút lưới: ELEMENTS = 2928 NODES = 1606 Điều kiện biên Trong ví dụ sử dụng tất các điều kiện biên mặc định (chuyển vị 0), người sử dụng khơng phải định nghĩa điều kiện biên Trường ứng suất Sử dụng trường ứng suất mặc định cho mơ hình, trường ứng suất thuỷ tĩnh số với Sigma1 = Sigma3 = SigmaZ = 10 MPa Các đặc tính Các đặc tính khối đá khe nứt phải nhập vào Chọn: Properties  Define Materials Với tab thứ hộp thoại Define Material Properties, nhập thơng số đặc tính (chỉ cần nhập hệ số Poisson = 0.25, cịn thơng số khác khơng cần thay đổi) Như đặc tính khối đá nhập vào, làm tương tự cho đặc tính khe nứt Chọn: Properties  Define Joint Với tab thứ hộp thoại Define Joint Properties, nhập thơng số hình vẽ Mơ hình tạo có dạng hình vẽ 4.30 Hình 5.30 Mơ hình khe nứt PHASE2 5.4.2.5.2 Tính tốn Trước tiến hành phân tích mơ hình ghi file có tên joint.fea Chọn: File  Save Hộp thoại Save As xuất cho phép bạn ghi file lại Chọn: File  Compute Chương trình PHASE2 COMPUTE tiến hành tính tốn Khi kết thúc xem kết chương trình INTERPRET 5.4.2.5.3 Biểu diễn kết Để xem kết phân tích tiến hành sau: Chọn: File  Interpret Trước tiên phóng to mơ hình xem xét rõ ràng Chọn: View  Zoom  Zoom Excavation Quan sát ảnh hưởng khe nứt đến đường đồng mức Sigma1 Chú ý không liên tục đường đồng mức bên khe nứt Ảnh hưởng khe nứt làm lệch tập trung ứng suất vùng đường hầm khe nứt Xem đường đồng mức hệ số an toàn Chọn: Data  Strength Factor Chú ý không liên tục đường đồng mức bên khe nứt Xem đường đồng mức biến dạng Chọn: Data  Total Displacement Những đường đồng mức biến dạng không xuất gián đoạn Tuy nhiên, thay đổi kiểu đường đồng mức xem điều xảy Nhấp chuột phải chọn Contour Options Trong hộp thoại Contour Options, thay đổi Format từ AutoFormat  DOS chọn Done Bây quan sát tính không liên tục đường đồng mức biến dạng Đây điểm quan trọng - xuất đường đồng mức bị thay đổi sử dụng Contour Options khác Kiểu đường đồng mức, khoảng giá trị số khoảng chia ảnh hưởng đến biểu diễn liệu Miền phá huỷ khe nứt Chúng ta đặt câu hỏi: đâu nguyên nhân ảnh hưởng đến đường đồng mức vùng lân cận với khe nứt? Chúng ta có câu trả lời xem phần tử khe nứt bị phá huỷ Trước tiên bật cửa sổ Sigma1 lên, sau chọn nút Yield Joints công cụ Display Các phần tử khe nứt phá huỷ làm bật màu đỏ mơ hình, số lượng phần tử phá huỷ trạng thái: 15 Yield Joint Elements Chúng ta quan sát thấy vùng phá huỷ xung quanh khe nứt chia làm phần, phần trái phần phải đường hầm Bây thấy rõ trượt không đàn hồi dọc theo khe nứt nguyên nhân gây không liên tục đường đồng mức khe nứt Tương tự xem đường đồng mức hệ số an toàn biến dạng, ý vùng khe nứt trượt tương ứng với vùng không liên tục đường đồng mức Nên nhớ, định nghĩa đặc tính khe nứt cho phép khe nứt trượt sử dụng tiêu chuẩn trượt Mohr - Coulomb với góc ma sát 20 Nhấp chuột phải chọn Display Options Trong hộp thoại Display Options chọn Discretization sau chọn Done Khi đó, đếm số phần tử khe nứt phá huỷ 15 (7 bên trái bên phải) Tắt hiển thị Discretization hộp thoại Display Options Vẽ biểu đồ thông số khe nứt Biểu đồ ứng suất pháp, ứng suất tiếp, bisến dạng theo phương pháp tuyến chuyển vị theo phương tiếp tuyến khe nứt vẽ cách dễ dàng sử dụng chức Graph Joint Data chương trình PHASE2 Chọn: Graph  Graph Joint Data Khi có khe nứt chọn để mơ hình Hộp thoại Graph Joint Data xuất sau: nứt Chọn Create Plot, để vẽ biểu đồ thành phần ứng suất pháp dọc theo khe Hình 5.31 Biểu đồ ứng suất pháp dọc theo khe nứt Lưu ý số cuối đường cong Nếu bật lại cửa sổ xem mô hình, thấy số khe nứt Điều có mục đích: Nếu có nhiều khe nứt mơ hình, số số ID khe nứt Nhận biết điểm cuối khe nứt tương ứng với điểm cuối đường cong đồ thị Lặp lại bước để vẽ đồ thị thành phần ứng suất tiếp dọc theo khe nứt (trong hộp thoại Graph Joint Data, chọn kiểu liệu để vẽ biểu đồ Shear Stress chọn Create Plot) ... học khối đá Nếu liệu đầu vào khối đá chương trình tính số khơng đáng tin cậy kết phân tích khơng đáng tin cậy giới hạn nhiều Phiên tiêu chuẩn phá hủy Hoek - Brown sử dụng để xây dựng chương trình. .. ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ROCLAB XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ HỌC CỦA KHỐI ĐÁ 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CHƯƠNG TRÌNH ROCLAB Một trở ngại thường gặp phải lĩnh vực tính tốn, thiết kế cơng trình ngầm phương... tích đá xung quanh cơng trình 3.3 Cơ sở lý thuyết chương trình UNWEDGE Xung quanh cơng trình ngầm, ln tồn khe nứt Điều kiện để hình thành khối đá sập đổ, trượt lở vào công trình phải có hệ khe nứt