Luân văn này ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, đánh giá ảnh hưởng của chiều sâu, bề dày tường vây, khoảng cách các thanh chống theo phương ngang và lực kích trước trong các hệ chống
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
- ∞0∞ -
NGUYỄN THÀNH TRUNG
YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU THI CÔNG
THEO BIỆN PHÁP BOTTOM-UP
TẠI KHU VỰC QUẬN TÂN BÌNH
TP HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG
TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
- ∞0∞ -
NGUYỄN THÀNH TRUNG
YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU THI CÔNG
THEO BIỆN PHÁP BOTTOM-UP
TẠI KHU VỰC QUẬN TÂN BÌNH
TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023
Trang 3Tôi tên là: Nguyễn Thành Trung
Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho
Thư viện trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường Đại học Mở
Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống
thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh
Trang 4Độc lập - Tụ do - Hạnh phúc
Ý KIÉN CHO PHÉP BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC sĩ
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thanh Danh
Tên đề tài: Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo
biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh.
Ý kiến của giáo viên hướng dẫn về việc cho phép học viên Nguyễn Thành Trung được bảo
vệ luận văn trước Hội đồng:
rttDXí .V ÍẴ n .Ng ệ.o Tb õh h T/T.I.U ú cGT ko.õTo Th ôn h Lu Ổ.Ù y.ấưi c ÍÙ.Q h.ac xz ộ í kkoi Lit fS.'Uj vxL cuh Lư ơ n ẽtkú QỖÙJ .ct£ Í7ữ. h.3 í xteng .b.aẳ
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2023
Người nhận xét
TS Trần Thanh Danh
Trang 5LUẬN VĂN THẠC SĨ I NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan rằng luận văn “Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu
thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh”
là bài nghiên cứu của chính tôi
Ngoại trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tôi cam đoan rằng toàn phần hay những phần nhỏ của luận văn này chưa từng được công bố hoặc sử dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khác
Không có sản phẩm/nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận văn này
mà không được trích dẫn theo đúng quy định
Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các trường Đại học hoặc cơ sở đào tạo khác
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023
Nguyễn Thành Trung
Trang 6LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập tại trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh và trong quá
trình nghiên cứu “Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo
biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh” bản thân học
viên đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của quý Thầy (Cô), các Cán bộ phụ trách Khoa Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh
Trước tiên xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, quý Thầy (Cô), các Cán bộ phụ trách Khoa Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để học viên có thể hoàn thành chương trình học tập và luận văn này
Xin gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Trần Thanh Danh, đã hỗ trợ, định hướng, hướng dẫn tận tình trong quá trình học tập và cũng như trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn
Bên cạnh đó xin gửi lời cảm ơn đến các tác giả, các nhà nghiên cứu khoa học trước đây
đã nghiên cứu, công bố các kết quả nghiên cứu liên quan đến đề tài này Từ đó học viên có nguồn tài liệu tham khảo, trích dẫn phục vụ cho quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn
Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã quan tâm, ủng hộ, động viên và xin cảm
ơn các đồng nghiệp, các bạn học viên cao học đã cùng giúp đỡ nhau hoàn thành chương trình học tập
Với giới hạn nghiên cứu và học tập còn nhiều hạn chế, nội dung của đề tài rộng lớn, phức tạp, vì vậy luận văn sẽ không thể tránh khỏi những khiếm khuyết và thiếu sót Tác giả rất mong sẽ nhận được các ý kiến nhận xét từ quý Thầy (Cô), quý đọc giả, để đề tài được hoàn thiện hơn và có thể góp phần mang lại ý nghĩa thực tiễn
Xin trân trọng cảm ơn!
Nguyễn Thành Trung
Trang 7LUẬN VĂN THẠC SĨ III NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị và ổn định hố đào, hiện nay đang được các nhà nghiên cứu khoa học rất quan tâm, tuy nhiên đến thời điểm hiện tại chưa có nhiều đề tài
nghiên cứu về “Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo
biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh” Luân văn này
ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, đánh giá ảnh hưởng của chiều sâu, bề dày tường vây, khoảng cách các thanh chống theo phương ngang và lực kích trước trong các hệ chống đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu
Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy chiều sâu, bề dày của tường vây là những yếu tố có nhiều ảnh hưởng đến chuyển vị và ổn định tổng thể của tường vây hố đào Khoảng cách các thanh chống theo phương ngang và lực kích trước trong các hệ chống ảnh hưởng rất lớn đến độ cứng tổng thể của tường vây và chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu
Từ khoá: Chuyển vị, chiều sâu, bề dày, tường vây, khoảng cách thanh chống, lực kích trước trong các hệ chống ngang
Trang 8ABSTRACT
Currently, the land fund in big cities is becoming increasingly limited, leading to an increase in the demand for underground space exploitation These underground spaces include basements of high-rise buildings, underground traffic works such as subway tunnels, underground stations The construction of deep excavation of these underground works is very complicated, there are many risks related to displacement and overall stability of the excavation
The factors affecting the displacement and stability of the deep excavation are currently
of great interest to researchers, however up to now, there have not been many research topics on "Factors affecting the displacement of deep excavation diaphragm walls constructed according to the Bottom-up method in Tan Binh District area, Ho Chi Minh City" The thesis uses the finite element method to evaluate the effect of diaphragm wall depth, thickness, the struts spacing in the horizontal and the magnitude of preloads in the support systems on displacement of diaphragm wall of deep excavation
From the research results, it is shown that the depth and thickness of the diaphragm wall are factors that have a lot of influence on the overall displacement and stability of the excavation diaphragm wall The struts spacing in the horizontal and the magnitude of preloads in the support systems greatly affect the overall stiffness of the diaphragm wall and the lateral displacement of the deep excavation diaphragm wall
Keywords: Displacement, depth, thickness, diaphragm wall, spacing of struts; preloads
of struts
Trang 9LUẬN VĂN THẠC SĨ V NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT III ABSTRACT IV MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH VIII DANH MỤC BẢNG X DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT X
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3
a) Ảnh hưởng của chiều sâu tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây 3
b) Ảnh hưởng của bề dày tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây 3
c) Ảnh hưởng của khoảng cách các thanh chống ngang của tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây 3
d) Ảnh hưởng của lực kích trước trong các hệ chống ngang của tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây 3
Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4
TƯỜNG VÂY BARRETTE 4
Giới thiệu về tường Barrette 4
Ứng dụng của tường Barrette 4
Ưu và nhược điểm của tường vây Barrette 4
a) Ưu điểm 4
b) Nhược điểm 5
HỆ CHỐNG NGANG SHORING (HỆ KẾT CẤU CHẮN GIỮ) 5
Giới thiệu về hệ chống ngang (hệ Shoring) 5
Ưu và nhược điểm của hệ chống ngang (hệ Shoring) 5
a) Ưu điểm 5
b) Nhược điểm 6
Trang 10TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY 6
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19
LÝ THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT RANKINE 19
Lý thuyết cân bằng giới hạn đất 19
Áp lực chủ động Rankine 19
Áp lực bị động Rankine 20
LÝ THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT COULOMB 21
Áp lực đất chủ động Coulomb 21
Áp lực đất bị động Coulomb 22
MÔ HÌNH TĂNG BỀN HARDENING SOIL (HS) 23
Đặc điểm đất nền trong mô hình Hardening Soil 23
Các thông số của mô hình Hardening Soil 25
CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU TRONG MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN 27
Đặc điểm của vật liệu đất nền 27
Dung trọng bão hoà và dung trọng không bão hoà 28
Hệ số thấm 28
Thông số độ cứng đất nền 29
CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 30
Vị trí xây dựng công trình 31
Thông số thiết kế phần hầm công trình 32
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG 34
Đặc điểm thuỷ văn 34
Đặc điểm địa chất tại khu vực công trình xây dựng 35
Thông số đất nền 37
Số liệu quan trắc chuyển vị tường vây 38
Biện pháp thi công phần hầm công trình 39
MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN - MẶT CẮT C1 - C1 42
Thông số đặc trưng hình học của tường vây 42
Thông số hệ giằng chống ngang (Shoring) 43
Phụ tải mặt đất tại khu vực lân cận hố đào 44
Thông số địa chất 45
Trang 11LUẬN VĂN THẠC SĨ VII NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mô hình tính toán - Plaxis 2D v20 46
a) Bước 1 46
b) Bước 2 46
c) Bước 3 47
d) Bước 4 47
e) Bước 5 48
Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 48
CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50
MÔ PHỎNG TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU 50
Kết quả của mô hình phần tử hữu hạn 50
Biểu đồ chuyển vị - moment - lực cắt 52
Biểu đồ chuyển vị của tường vây 53
Nhận xét 54
ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU SÂU TƯỜNG VÂY ĐẾN CHUYỂN VỊ NGANG CỦA TƯỜNG VÂY 54
ẢNH HƯỞNG CỦA BỀ DÀY TƯỜNG VÂY ĐẾN CHUYỂN VỊ NGANG CỦA TƯỜNG VÂY 58
Trường hợp chiều sâu tường vây là -18.0m và -20.0m 58
Trường hợp chiều sâu tường vây là -22.0m, -24.0m, -26.0m, -28.0m 60
Trường hợp chiều sâu tường vây trong khoảng từ -30.0m đến -50.0m 63
TỔNG HỢP KẾT QUẢ THAY ĐỔI CHIỀU SÂU VÀ BỀ DÀY TƯỜNG VÂY 68 ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH CÁC THANH CHỐNG NGANG ĐẾN CHUYỂN VỊ NGANG CỦA TƯỜNG VÂY 70
ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC KÍCH TRƯỚC TRONG CÁC HỆ CHỐNG NGANG ĐẾN CHUYỂN VỊ NGANG CỦA TƯỜNG VÂY 74
KẾT LUẬN 81
KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO A PHỤ LỤC E
A PHỤ LỤC MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN E
B HÌNH TRỤ HỐ KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA KỸ THUẬT L
C CÁC KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỊA KỸ THUẬT O
Trang 12DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Tường vây hố đào công trình ETOWN 5 (Nguồn chụp trực tiếp tại công trình) 2
Hình 3.1 Vòng tròn ứng suất cân bằng 19
Hình 3.2 Áp lực đất chủ động theo lý thuyết Rankine 20
Hình 3.3 Áp lực đất bị động theo Rankine 20
Hình 3.4 Áp lực đất chủ động theo Coulomb 21
Hình 3.5 Áp lực bị động theo Coulomb 22
Hình 3.6 Mối quan hệ giữa Hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục của thí nghiệm nén ba trục thoát nước 24
Hình 3.7 Vùng đàn hồi ứng với mô hình Hardening Soil ở trong không gian ứng suất 25
Hình 3.8 Xác định E50ref từ thí nghiệm nén 3 trục 26
Hình 3.9 Xác định Eref oed từ thí nghiệm nén cố kết 26
Hình 4.1 Phối cảnh công trình Cao ốc Văn phòng ETOWN 5 (nguồn internet) 30
Hình 4.2 Ảnh chụp vệ tinh khu vực xây dựng công trình Etown 5 (nguồn Google map) 31 Hình 4.3 Mặt bằng công trình, định vị hố khoan khảo sát địa chất 32
Hình 4.4 Mặt bằng chia tấm tường vây 33
Hình 4.5 Mặt cắt biện pháp thi công (mặt cắt C1-C1) 34
Hình 4.6 Mặt cắt địa chất công trình (hố khoan 03, hố khoan 04) 36
Hình 4.7 Mặt bằng định vị mốc quan trắc chuyển vị tường vây 38
Hình 4.8 Mặt cắt C1 - C1, bước 1 40
Hình 4.9 Mặt cắt C1 - C1, bước 2 40
Hình 4.10 Mặt cắt C1 - C1, bước 3 41
Hình 4.11 Mặt cắt C1 - C1, bước 4 41
Hình 4.12 Mặt cắt C1 - C1, bước 5 42
Hình 4.13 Mặt bằng định vị hố đào, xác định phụ tải ngoài 44
Hình 4.14 Mô hình phần tử hữu hạn - bước 1 46
Hình 4.15 Mô hình phần tử hữu hạn - bước 2 46
Hình 4.16 Mô hình phần tử hữu hạn - bước 3 47
Hình 4.17 Mô hình phần tử hữu hạn - bước 4 47
Hình 4.18 Mô hình phần tử hữu hạn - bước 5 48
Hình 4.19 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 48
Hình 5.1 Kết quả mô phỏng số (Plaxis 2D v20) 50
Hình 5.2 Biểu đồ lực cắt - Phase số 05 50
Hình 5.3 Biểu đồ bao lực cắt ứng - Phase số 05 51
Hình 5.4 Biểu đồ Moment - Phase số 05 51
Trang 13LUẬN VĂN THẠC SĨ IX NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Hình 5.5 Biểu đồ bao Moment - Phase số 05 52
Hình 5.6 Kết quả quan trắc chuyển vị tường vây - vị trí số 03 53
Hình 5.7 Kết quả chuyển vị của tường vây hố đào trong các trường hợp 53
Hình 5.8 Biểu đồ chuyển vị của các trường hợp thay đổi chiều sâu (cố định khoảng cách và lực kích trước trong các hệ chống ngang) 55
Hình 5.9 Các giá trị chuyển vị ngang cực đại (max), tương ứng với các trường hợp thay đổi chiều sâu của tường vây 56
Hình 5.10 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -18.0m 58
Hình 5.11 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -20.0m 58
Hình 5.12 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -22.0m 60
Hình 5.13 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -24.0m 60
Hình 5.14 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -26.0m 61
Hình 5.15 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -28.0m 61
Hình 5.16 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -30.0m 63
Hình 5.17 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -32.0m 63
Hình 5.18 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -34.0m 64
Hình 5.19 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -36.0m 64
Hình 5.20 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -38.0m 65
Hình 5.21 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -40.0m 65
Hình 5.22 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -46.0m 66
Hình 5.23 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -50.0m 66
Hình 5.24 Biểu đồ tổng hợp kết quả chuyển vị ngang lớn nhất ứng với các trường hợp 69 Hình 5.25 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -20.0m 71
Hình 5.26 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -24.0m 71
Hình 5.27 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -28.0m 72
Hình 5.28 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -32.0m 72
Hình 5.29 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -36.0m 73
Hình 5.30 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -40.0m 73
Hình 5.31 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -20.0m 77
Hình 5.32 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -24.0m 77
Hình 5.33 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -28.0m 78
Hình 5.34 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -32.0m 78
Hình 5.35 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -36.0m 79
Hình 5.36 Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây là -40.0m 79
Trang 14DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Toạ độ các hố khoan khảo sát địa chất công trình 32
Bảng 4.2 Cao độ mực nước ngầm (theo kết quả khảo sát địa chất công trình) 34
Bảng 4.3 Thông số đất nền - hố khoan HK 03 37
Bảng 4.4 Tổng hợp giai đoạn thi công và chu kỳ quan trắc chuyển vị 39
Bảng 4.5 Thông số tường vây dày 0.40m, cấp độ bền bê tông B40 43
Bảng 4.6 Thông số tường vây dày 0.60m, cấp độ bền bê tông B40 43
Bảng 4.7 Thông số tường vây dày 0.80m, cấp độ bền bê tông B40 43
Bảng 4.8 Thông số tường vây dày 1.0m, cấp độ bền bê tông B40 43
Bảng 4.9 Thông số tường vây dày 1.20m, cấp độ bền bê tông B40 43
Bảng 4.10 Thông số hệ giằng chống ngang 44
Bảng 4.11 Thông số địa chất - dữ liệu đầu vào trên mô hình phần tử hữu hạn 45
Bảng 5.1 Biểu đồ chuyển vị - moment - lực cắt 52
Bảng 5.2 Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường vây ứng với chiều sâu -18m và -20m (đơn vị mm) 59
Bảng 5.3 Giá trị chuyển vị tại mũi tường vây ứng với chiều sâu -18m và -20m (đơn vị mm) 59
Bảng 5.4 Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường vây với chiều sâu từ -22m đến -28m (đơn vị mm) 62
Bảng 5.5 Giá trị chuyển vị lớn nhất của tường vây tương ứng với chiều sâu tường trong khoảng từ -30.0m đến -50.0m, (đơn vị mm) 67
Bảng 5.6 Tổng hợp giá trị chuyển vị (max) của các trường hợp (đơn vị mm) 68
Bảng 5.7 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây (đơn vị mm) 70
Bảng 5.8 Các trường hợp thay đổi lực kích trước trong các hệ shoring 75
Bảng 5.9 Tổng hợp kết quả chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây (đơn vị mm) 76
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
- 2D: Two Dimensional;
- CD: Consolidation – Drained;
- CU: Consolidation – Unrained;
- HS: Hardening Soil;
- TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
Trang 15LUẬN VĂN THẠC SĨ 1 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Việt Nam nói chung, Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng đang trên quá trình phát triển kinh tế xã hội và đời sống nhân sinh, kéo theo đó xu hướng kinh tế đang phát triển mạnh trong lĩnh vực xây dựng, xây dựng chung cư, văn phòng, các công trình cao tầng
Bên cạnh đó các công trình cao tầng và siêu cao tầng hiện nay, đặc biệt tại Thành phố
Hồ Chí Minh quỹ đất ngày một hạn hẹp, mật độ xây dựng đang ngày một hạn chế, vì thế các Chủ đầu tư luôn ưu tiên khai thác các không gian trên mặt đất để sử dụng cho kinh doanh và dịch vụ Những không gian khác không thể thiếu của một toà nhà đó là không gian cho bãi để xe, không gian cho các công trình phụ trợ như bể nước ngầm, bể nước phòng cháy chữa cháy, kho chứa hàng, … thường được bố trí ở các tầng hầm, vì vậy các Chủ đầu tư luôn mong muốn khai thác nhiều hơn nữa các không gian bên dưới mặt đất để làm tầng hầm cho các công trình Ngoài ra trong kết cấu nhà cao tầng, các tầng hầm còn
có tác dụng chuyển trọng tâm của kết cấu tổng thể xuống thấp, tăng tính ổn định cho kết cấu tổng thể, tăng khả năng chống lật, tăng khả năng chịu tải trọng ngang cho công trình Qua đó có thể thấy rằng nhu cầu về không gian của tầng hầm hiện nay đã và đang tăng lên Đồng thời các công trình xây dựng hiện nay tại Thành phố Hồ Chí Minh không những phát triển nhanh về chiều cao, số tầng mà còn yêu cầu phát triển thêm về chiều sâu, số tầng hầm cũng đang ngày một tăng lên, để đáp ứng nhu cầu sử dụng và để khẳng định tiềm lực của các Chủ đầu tư trên thị phần bất động sản tại khu vực, ngoài ra còn là thách thức đối với năng lực của các nhà thầu thiết kế, thi công xây dựng Số tầng hầm tăng, chiều sâu hố đào tăng sẽ kéo theo bài toán thiết kế và thi công hố đào sâu khá phức tạp, dẫn đến có rất nhiều rủi ro xoay quanh các vấn đề về chuyển vị của tường vây, chuyển vị hố đào, sụt lún công trình lân cận, ảnh hưởng đến kết cấu và kiến trúc công trình lân cận và một trong những hậu quả nghiêm trọng hơn là ảnh hưởng đến tính mạng con người
Trong các Thành phố lớn ở Việt Nam đã và đang phát triển một số loại hình giao thông hiện đại như tàu điện ngầm, nhà ga dưới mặt đất,… Việc thi công các công trình này trong điều kiện ở bên dưới mặt đất cần phải tính toán thiết kế biện pháp thi công đảm bảo các yêu cầu về chuyển vị, ổn định, để hạn chế ảnh hưởng đến các công trình lân cận Đặc biệt các hố đào sâu thi công tầng hầm nhà cao tầng được xây dựng lân cận các công trình ngầm này cần phải đảm bảo rất nhiều yêu cầu khắt khe về chuyển vị và biến dạng nền đất
Trang 16CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
Công tác thiết kế biện pháp thi công tường vây hố đào sâu nên cân nhắc các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào, từ đó thiết kế, lựa chọn chiều sâu, bề dày của tường vây, khoảng cách và lực kích trước trong các hệ chống ngang phù hợp để đảm bảo điều kiện chuyển vị, ổn định hố đào trong quá trình thi công, hạn chế gây ảnh hưởng đến các công trình lân cận Một số dự án trong quá trình thi công hố đào sâu, vì lý do chưa khống chế chuyển vị của tường vây hố đào, hoặc chuyển vị của tường vây vượt quá giới hạn cho phép đã dẫn đến một số sự cố đáng tiếc xảy ra như gây sụt lún nền đất phía bên ngoài tường vây, gây hư hỏng hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện hữu bên ngoài tường vây hố đào, nghiêm trọng hơn là gây lún, nứt, sụp đổ nhà dân và các công trình hiện hữu lân cận
hố đào
Vì vậy các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu trong quá trình thi công đào đất là một trong những vấn đề cần đặc biệt lưu ý khi tính toán thiết kế biện pháp thi công hố đào sâu Các yếu tố như chiều sâu, bề dày của tường vây, khoảng cách các thanh chống ngang, lực kích trước trong các hệ chống ngang ảnh hưởng như thế nào đến chuyển vị ngang của tường vây, đang được các kỹ sư thiết kế biện pháp thi công
hố đào, các nhà nghiên cứu khoa học quan tâm và có rất nhiều công trình nghiên cứu xoay quanh phạm trù này Vì vậy việc nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu tại khu vực Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh là cần thiết
Hình 1.1 Tường vây hố đào công trình ETOWN 5 (Nguồn chụp trực tiếp tại công trình)
Trang 17LUẬN VĂN THẠC SĨ 3 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Luận văn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, ứng dụng chương trình Plaxis 2D v20,
mô phỏng biện pháp thi công của một công trình thi công hố đào sâu và nghiên cứu với mục tiêu:
Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh
Luận văn giới hạn nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây
hố đào sâu thi công theo phương pháp Bottom-up như sau:
a) Ảnh hưởng của chiều sâu tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây
b) Ảnh hưởng của bề dày tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây
c) Ảnh hưởng của khoảng cách các thanh chống ngang của tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây
d) Ảnh hưởng của lực kích trước trong các hệ chống ngang của tường vây đến chuyển vị ngang của tường vây
Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Thông qua các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu tại khu vực Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, từ đó kỹ sư thiết kế biện pháp thi công hố đào sâu tại khu vực này có thêm cơ sở để lựa chọn thông số chiều sâu của tường vây, bề dày của tường vây, khoảng cách, lực kích trước trong các hệ chống ngang của tường vây, từ đó lập hồ sơ thiết kế biện pháp thi công hố đào đảm bảo an toàn trong quá trình thi công và đảm bảo tối ưu trong phương án thiết kế
Kết quả của nghiên cứu “Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh” giúp tác giả đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu, từ đó vận dụng sáng tạo vào các dự án thực tế có tường vây hố đào sâu thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực này
Mặt khác kết quả nghiên cứu “Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh” có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chuyên ngành Địa kỹ thuật, xây dựng
và xa hơn là làm tiền đề cho các công trình nghiên cứu tiếp theo
Trang 18CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
TƯỜNG VÂY BARRETTE
Giới thiệu về tường Barrette
Tường Barrette cơ bản giống như là một loại cọc khoan nhồi bê tông cốt thép, tuy nhiên thay vì thi công bằng phương pháp khoan bằng máy khoan xoay có lỗ khoan hình tròn, thì đơn vị thi công sẽ sử dụng máy đào gầu ngoạm để đào đất Tường Barrette có các dạng như hình chữ I, chữ L, hoặc chữ nhật, … Bề dày tường có thể thi công linh động từ 0.4m đến 1.5m, chiều rộng của tấm tường Barrette đa dạng nhưng tối ưu nhất là chia thành các tấm tiêu chuẩn có bề ngang là 2.80m và 5.60m, lúc đó sẽ phù hợp với kích thước của gầu ngoạm thông dụng trên thị trường hiện nay Độ sâu của tường Barrette có thể sâu đến 50.0m
và có thể sâu hơn để mũi tường có thể cắm vào tầng địa chất phù hợp Thông số hình học của tường Barrette phụ thuộc vào các yêu cầu sử dụng của các dự án, phụ thuộc vào biện pháp thi công hố đào và ngoài ra còn phụ thuộc vào các yêu cầu khắt khe về chuyển vị, ổn định tổng thể và ổn định nền đất lân cận hố đào
Vật liệu sử dụng cho tường vây Barrette là bê tông và cốt thép có cấp độ bền đa dạng theo theo tiêu chuẩn và quy chuẩn xây dựng đang hiện hành
Ứng dụng của tường Barrette
Tường Barrette có thể làm cọc chịu tải trọng đứng cho các công trình cao tầng, các công trình đặc biệt khác như nhà ga, bến cảng, …
Đối với các công trình có hố đào sâu, trong giai đoạn thi công phần hầm, tường Barrette được ứng dụng làm tường vây cho hố đào sâu, các tấm tường Barrette được kết nối với nhau thành hệ tường vây chắn đất, giữ ổn định hố đào, đồng thời sau khi thi công xong phần hầm, tường vây Barrette cũng có thể được ứng dụng làm tường bao cho các tầng hầm của công trình
Ngoài ra, khi thi công các hố đào sâu, tường vây Barrette có thể kết hợp thêm với hệ thống chống ngang, hệ neo trong đất để tăng độ cứng, tăng tính ổn định tổng thể cho tường vây, nhằm đáp ứng các yêu cầu về chuyển vị và ổn định hố đào sâu trong quá trình thi công
Ưu và nhược điểm của tường vây Barrette
a) Ưu điểm
Khi ứng dụng tường Barrette làm tường vây cho hố đào sâu, người Kỹ sư thiết kế biện
Trang 19LUẬN VĂN THẠC SĨ 5 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
pháp thi công hố đào có thể kiểm soát được các vấn đề chống thấm, kiểm soát được ổn định hố đào thông qua hệ thống giếng quan trắc chuyển vị được đặt trong tấm tường Barrette, nên trong quá trình thi công, đơn vị thi công có thể theo dõi và xử lý kịp thời các
sự cố liên quan đến chuyển vị, ổn định hố đào, ổn định nền đất xung quanh hố đào Tường vây giúp cho phương pháp thi công đào đất trở nên đơn giản và giúp đẩy nhanh tiến độ thi công phần hầm của công trình
Chiều dày và chiều sâu của tấm tường vây Barrette rất đa dạng, người kỹ sư thiết kế có thể áp dụng cho các dự án thực tế để đáp ứng các yêu cầu về chắn đất và đặc biệt là đáp ứng các yêu cầu khắt khe về chuyển vị, ổn định hố đào, ổn định nền đất lân cận hố đào khi thi công hố đào sâu
Tường vây Barrette được chế tạo từ bê tông cốt thép, nên người thiết kế có thể bố trí cốt thép chịu lực trong tấm tường linh hoạt theo biểu đồ nội lực để khai thác tối đa hiệu suất làm việc của vật liệu
b) Nhược điểm
Quy trình thi công phức tạp, sử dụng các máy móc hiện đại, yêu cầu đơn vị thi công cần
có kinh nghiệm, năng lực và chuyên môn cao
Yêu cầu trong quá trình tính toán thiết kế biện pháp thi công phức tạp
Chi phí cho thi công và vật liệu cao dẫn đến giá thành thi công rất cao
HỆ CHỐNG NGANG SHORING (HỆ KẾT CẤU CHẮN GIỮ)
Giới thiệu về hệ chống ngang (hệ Shoring)
Là hệ kết cấu thép hình chữ I, H, hoặc thép tổ hợp hàn, dùng làm thanh chống ngang, chống tạm, có tác dụng chống, giữ ổn định tường vây hố đào trong quá trình thi công đào đất, ngoài ra hệ shoring còn kết hợp làm hệ kết cấu sàn đạo phục vụ công tác thi công đào đất cho các hố đào sâu
Phụ thuộc vào biện pháp thi công đào đất, quy mô hố đào, điều kiện địa chất mà các Kỹ
sư thiết kế sẽ tính toán và bố trí hệ thống thanh chống ngang, lực kích trước trong các hệ chống ngang, nhằm đảm bảo giữ ổn định hố đào, ổn định tường vây trong toàn bộ quá trình thi công hố đào
Ưu và nhược điểm của hệ chống ngang (hệ Shoring)
a) Ưu điểm
Trang 20kế, các trường hợp kích tải trước lên thanh chống ngang ở trên công trường Ngoài ra còn
có tính tái sử dụng rất cao, sau khi tháo rời có thể di chuyển đến dự án mới để tiếp tục tái
sử dụng
b) Nhược điểm
Hệ shoring chiếm diện tích bên trong hố đào, gây cản trở các trang thiết bị di chuyển, hoạt động bên trong hố đào, các tầng shoring có thể sẽ vướng hệ kết cấu cột dầm sàn của các tầng hầm trong công trình gây khó khăn trong giai đoạn thi công kết cấu công trình bên trong hố đào
Thanh chống ngang shoring là kết cấu thép dạng tiết diện hình chữ I, H, nên có thể bị mất ổn định và phá hoại, cần phải tính toán, thiết kế, đảm bảo khả năng chịu lực và đảm bảo các hệ số an toàn
TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY
L S Bryson và D G Zapata-Medina (2007) đã thực hiện nghiên cứu về các tác động của việc thi công tường vây đối với biến dạng nền đất Nghiên cứu đã tiến hành quan sát tại hiện trường và kết hợp với phương pháp phần tử hữu hạn Nhóm tác giả cho rằng các biến dạng liên quan đến việc thi công tường chắn có thể chiếm 25% đến 30% trên tổng số biến dạng do thi công hố đào sâu gây ra, tuỳ thuộc vào kích thước hình học của tường, đặc trưng địa chất và kỹ thuật thi công Ngoài ra các tác giả còn cho rằng nên cần thiết kể thêm các ảnh hưởng do quá trình thi công tường vây vào trong các mô hình dự đoán biến dạng nền đất
Võ Nguyễn Phú Huân và cộng sự (2019) đã sử dụng kết quả của phương pháp giải tích, kết quả từ phương pháp phần tử hữu hạn, ứng dụng Plaxis và kết hợp với các kết quả quan trắc thực tế tại công trường để nghiên cứu, phân tích biến dạng và ổn định của nền đất xung
quanh trong giai đoạn thi công hố đào sâu, đối tượng nghiên cứu là dự án Nhà làm việc
635B Nguyễn Trãi Nghiên cứu đã chứng minh phương pháp tính toán thủ công bằng lý thuyết cơ học cho ra kết quả có độ chính xác thấp, phương pháp tính toán ứng dụng chương trình Plaxis có kết quả tương đối hơn và kết quả này có tính tương đồng với kết quả quan
Trang 21LUẬN VĂN THẠC SĨ 7 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
trắc thực tế ứng với từng giai đoạn thi công, tuy nhiên cần cân nhắc tính chính xác của dữ liệu địa chất Ngoài ra các tác giả còn kết luận rằng ứng dụng chương trình Plaxis đã giải quyết được các khiếm khuyết trước đây, trong giai đoạn thi công hố đào, công tác hạ mực nước ngầm rất dễ dàng thực hiện, từ đó đơn vị thi công có thể kiểm soát hiện tượng sụt lún nền đất lân cận hố đào, kiểm soát hiện tượng bùng trồi tại khu vực đáy hố đào
Trần Văn Thân và cộng sự (2019) đã mô phỏng và tính toán chuyển vị tường vây hố đào sâu, đối tượng nghiên cứu là dự án Cao ốc Văn phòng UOA, biện pháp thi công Semi-topdown Nhóm tác giả chứng minh rằng việc mô phỏng tính toán chuyển vị ngang của tường vây, trong bài toán hố đào sâu ứng dụng Plaxis 2D đã cho ra kết quả tương đồng với
dữ liệu quan trắc thực tế tại công trường Nghiên cứu còn chỉ ra rằng ứng dụng Plaxis 2D v2018 cho ra kết quả tốt hơn ứng dụng Plaxis 2D v8.5
Lê Phương Bình (2015) đã nghiên cứu về các mô hình tính toán trong thiết kế tương vây
hố đào Nghiên cứu đã kết luận rằng việc tính toán được chuyển vị ngang của tường vây trong các giai đoạn thi công là rất cần thiết và quan trọng Thông qua các ví dụ và phân tích, tác giả kết luận rằng mô hình Mohr Coulomb và Hardening Soil là hai mô hình khá phù hợp trong việc tiên đoán giá trị chuyển vị ngang cũng như phân tích ứng xử của tường vây hố đào trong quá trình thi công Trong đó mô hình Hardening Soil phù hợp hơn rất nhiều để tiên đoán chuyển vị ngang của tường vây hố đào trong quá trình thi công
Dương Văn Bình(2015) đã thực hiện nghiên cứu lựa chọn mô hình đất nền để tính toán
ổn định hố móng sâu bằng phần mềm Plaxis, đối tượng nghiên cứu là công trình
Vietcombank Tower, biện pháp thi công Top-down Tác giả kết luận rằng việc mô hình hoá các lớp đất bằng mô hình Hardening Soil và Mohr Coulomb cho ra kết quả chuyển vị ứng với chiều sâu của tường vây khá giống so với quan trắc thực tế tại công trường Nhưng về giá trị thì vẫn có sự chênh lệch Kết quả chuyển vị theo mô hình Hardening Soil lớn hơn 1.1 - 1.2 lần, còn kết quả tính toán theo mô hình Mohr Coulomb gấp hơn gần 2.0 lần so với giá trị từ kết quả quan trắc thực tế
Trần Xuân Lợivà cộng sự (2017) đã nghiên cứu dự đoán chuyển vị và biến dạng nền đất với giải pháp ổn định bằng tường vây, đối tượng nghiên cứu là dự án Ree Tower, biện pháp Semi-topdown, hệ chống ngang là kết cấu dầm, sàn của các tầng hầm, thép hình H.350x350x12x19 và thanh đỡ H.300x200x8x12, từ các kết nghiên cứu, tác giả đưa ra các kết luận như sau: Chuyển vị ngang khi tính toán với mô hình Winkler, mô hình Mohr
Trang 22CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Coulomb, mô hình Soft Soil, mô hình Hardening Soil cho ra kết quả lớn hơn so với quan trắc ở ngoài công trường là 296%, 134%, 129% và 89% Đối với với lý thuyết tính toán của Peck, kết quả phân tích biến dạng nền đất xung quanh hố đào của dự án theo phương pháp phần tử hữu hạn, ứng với các mô hình đất nền là Soft Soil, mô hình Mohr Coulomb
và mô hình Hardening Soil nhỏ hơn 76%, 88% và 92% Giá trị chuyển vị và biến dạng nền khi phân tích với mô hình Hardening Soil đã cho ra kết quả phù hợp với kết quả quan trắc Nguyễn Minh Tâm và Nguyễn Bửu Anh Thư (2016) đã phân tích phương pháp tính áp lực đất cho tường vây hố đào, đối tượng nghiên cứu là công trình Vietcombank Tower biện pháp thi công Top-down Đề tài này nghiên cứu tổng quan về các phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn, xác định áp lực đất tác dụng lên tường cũng như cơ sở để lựa chọn mô hình phù hợp trong Plaxis Sau khi so sánh giữa các kết quả tính toán giải tích
và kết quả từ Plaxis với kết quả quan trắc tại công trường, một số kết luận được tác giả rút
ra như sau: Sử dụng mô hình Hardening Soil và Mohr Coulomb cho kết quả quỹ đạo của biểu đồ chuyển vị ứng với chiều sâu của tường vây khá phù hợp đối với dữ liệu quan trắc thực tế tại công trình Nhưng giá trị của chuyển vị ngang vẫn có sự chênh lệch Khi tính toán chuyển vị tường vây ứng với mô hình Hardening Soil lớn hơn 1.1 - 2.0 lần, còn phương pháp tính toán ứng với mô hình Mohr Coulomb lớn hơn gấp 2.0 - 6.0 lần so với kết quả quan trắc chuyển vị thực tế
L S Bryson và cộng sự (2018) đã tiên đoán biến dạng của tường chắn hố đào sâu và moment uốn bên trong tường vây dựa trên phương pháp thực nghiệm Nghiên cứu dựa trên
dữ liệu thu thập được từ 30 công trình đã thi công trước đây Các tác giả cho rằng moment uốn và biến dạng của tường vây sẽ chịu ảnh hưởng lớn bởi trình tự thi công đào đất và biện pháp thi công đào đất
Ngô Đức Trung và Võ Phán (2016) đã làm rõ ảnh hưởng của các mô hình nền đến dự báo kết quả chuyển vị và biến dạng của hố đào ổn định bằng tường chắn, tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với hai mô hình Mohr Coulomb và Hardening Soil để tính toán, kết hợp so sánh với số liệu quan trắc thực tế Nghiên cứu đưa ra kết luận rằng: Độ cứng gia tải và dỡ tải có ảnh hưởng rất đáng kể đến hiện tượng trồi hố móng hơn là tác động đến giá trị chuyển vị của tường vây hố đào và độ lún của bề mặt đất nền Giá trị chuyển vị lớn nhất khi tính toán ứng với mô hình Mohr Coulomb và Hardening Soil cho
ra kết quả lớn hơn so với kết quả quan trắc thực tế tại công trường Chuyển vị ngang của
Trang 23LUẬN VĂN THẠC SĨ 9 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
tường khi tính toán ứng với mô hình Mohr Coulomb cho ra kết quả lớn hơn so với mô hình Hardening Soil là 6.5% ÷ 17.15% Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn ứng với mô hình Hardening Soil cho ra chuyển vị ngang của tường vây phù hợp với thực tế hơn mô hình Mohr Coulomb Nội lực trong thanh chống ngang của tường vây hố đào khi tính toán với các mô hình cho ra kết quả có phần lớn hơn so với số liệu quan trắc thực tế tại công trình
Bá Văn Hùng (2017) đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thi công hố đào đến biến dạng và ổn định nền, đối tượng nghiên cứu là công trình 635B Nguyễn Trãi, Quận 5, Thành
phố Hồ Chí Minh Nghiên cứu tập trung trong việc tính toán kết quả chuyển vị ngang của
tường vây tầng hầm và chuyển vị đứng (lún) của đất nền xung quanh công trình trong quá trình thi công đào đất Dựa trên một công trình đã có thiết kế, thẩm tra và đã thi công xong phần ngầm, tác giả trình bày các phương pháp tính toán như phương pháp giải tích, các phương pháp tính toán theo kinh nghiệm và bán kinh nghiệm, phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng chương trình Plaxis, thống kê về các kết quả quan trắc, đối chiếu để tìm ra mối quan hệ giữa lý thuyết tính toán với thực tế và rút ra kết luận rằng: Phương pháp tính toán ứng dụng phần mềm Plaxis cho ra kết quả tương đối chính xác Kết quả chuyển vị ngang của tường vây trên phương pháp ứng dụng phần mềm Plaxis có sự tương đồng với kết quả quan trắc thực tế ứng với từng giai đoạn thi công
Salih và Kassim (2012) đã thực hiện nghiên cứu về hệ số điều chỉnh kết quả của sức kháng cắt hữu hiệu trong thí nghiệm CU sang thí nghiệm CD của loại đất hạt bụi tại Malaysia Đề tài nghiên cứu đã đưa ra kết luận về sự tương quan 'CD =(0.89~0.92)'CU
R Hwang và cộng sự (2012) đã đánh giá hiệu suất của tường vây thông qua lộ trình thay đổi chuyển vị ngang của tường vây, đối tượng nghiên cứu là hố đào công trình Ga Đền Thờ Shandao của tàu điện ngầm Đài Bắc Các phân tích phần tử hữu hạn và nghiên cứu các tham số đã được thực hiện để minh hoạ cho độ nhạy của các yếu tố khác nhau đối với chuyển vị ngang của tường vây Dựa trên các kết quả thu được, các tác giả đã rút ra kết luận như sau: Chuyển vị ngang của tường vây bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, phải thiết lập
lộ trình thay đổi chuyển vị ngang của tường để có thể định lượng được ảnh hưởng của các yếu tố đến chuyển vị tường vây Việc áp dụng mô hình Mohr Coulomb cùng với việc sử dụng '
Trang 24CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Trần Trung Hiếu và Trần Thanh Danh (2019) đã nghiên cứu độ cứng đất nền của mô hình Hardening Soil ứng dụng cho bài toán tìm chuyển vị ngang của tường vây hố đào Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng thông số độ cứng ref
Lý Đăng Khoa (2018) đã phân tích về hệ số ổn định hố đào có tường vây, tác giả đã tổng hợp các tài liệu khảo sát địa chất và kết hợp quan trắc chuyển vị tường vây, sau đó tiến hành phân tích và tổng hợp, ứng dụng chương trình Plaxis để mô phỏng số, thực hiện theo
3 mô hình: Mô hình Hardening Soil ứng xử không thoát nước, mô hình Mohr Coulomb ứng xử không thoát nước và mô hình Mohr Coulomb ứng xử thoát nước Tác giả kết luận rằng sử dụng mô hình Hardening Soil là phù hợp nhất để phân tích ổn định và biến dạng trong quá trình thi công hố đào Đồng thời tác giả đề xuất các thông số sử dụng cho mô hình phần tử hữu hạn như sau:
Đối với đất bùn sét chảy: ref ref ref
ref ref exp
φ =0.99φ -2.97
Trang 25LUẬN VĂN THẠC SĨ 11 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Lê Hoàng Việt (2013) đã nghiên cứu tính toán ổn định và biến dạng của công trình hố
đào sâu trên nền địa chất đất sét yếu bão hoà nước, đối tượng nghiên cứu là Công trình
Times Square Từ các kết quả nghiên tác giả đã đưa ra một số kết luận như sau: Quỹ đạo của biểu đồ chuyển vị ngang của tường vây hố đào khi tính toán được so với kết quả quan trắc tại công trình có sự đồng dạng, giá trị từ kết quả tính toán và quan trắc thực tế lớn hơn 1.35÷4.0 lần Chuyển vị tường dày 0.6m là 1.53H (H là chiều sâu hố đào), ở cao độ -4.5m Quan hệ giữa chuyển vị ngang của tường vây và chiều sâu đào đất của tường dày 0.8m giống như là một đường tuyến tính, vị trí có giá trị chuyển vị ngang lớn nhất là 2.43H ở cao độ -26.0m
Nguyễn Xuân Vịnh (2020) đã nghiên cứu phương pháp tính toán nội lực và chuyển vị của tường vây khi có xét đến động đất Nghiên cứu đã chứng minh rằng kết quả tính toán nội lực và chuyển vị ngang của tường vây khi có xét đến động đất cho ra kết quả là nội lực không tăng nhiều, dẫn đến sự thay đổi về kết quả tính toán và bố trí cốt thép là không nhiều,
vì vậy có thể không cần xét đến yếu tố tác động của động đất trong giai đoạn tính toán, thiết kế và thi công tường vây Trong trường hợp giả thuyết gia tốc nền tăng lên 1.6 lần so với giá trị gia tốc tại vị trí nghiên cứu thì kết quả nội lực và chuyển vị ngang của tường vây
sẽ tăng lên đáng kể
Nguyễn Minh Việt (2017) đã nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu tường vây trong đất cát đến chuyển vị ngang của tường vây và ổn định hố đào, đối tượng nghiên cứu là công trình Chung cư Nguyễn Kim, biện pháp thi công Bottom-up với 2 lớp hệ chống thép hình Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, ứng dụng Plaxis 2D v8.6, với mô hình Haderning Soil, từ đó vẽ các kết quả trên cùng một biểu đồ và phân tích để chọn ra chiều sâu của tường vây hợp lý Đồng thời tác giả cũng so sánh kết quả chuyển vị theo tính toán bằng phần mềm Plaxis 2D v8.6 so với kết quả quan trắc thực tế để kiểm chứng sự hợp lý của mô hình và các thông số địa chất đã chọn Tác giả rút ra kết luận rằng: Trong công tác thiết kế tường vây hố đào, khi tăng chiều sâu của tường vây lên khoảng 10% thì hệ số ổn định tổng thể sẽ tăng lên khoảng 13% và hệ số ổn định ở đáy hố đào cũng tăng lên khoảng 28% Trong thiết kế tường vây lửng thì cần xử lý bài toán ổn định đáy hố đào trước tiên, sau đó mới giải quyết bài toán ổn định và cuối cùng là cao độ hoặc số lượng của các thanh chống ngang để thỏa các điều kiện về chuyển vị Trong thiết kế tường vây lửng và mực nước ngầm cao, để thỏa mãn các điều kiện ổn định ở đáy hố đào nên chọn chiều sâu mũi tường là Hp >=1.1Hw (Hp: Độ sâu chôn tường vây, Hw: Chênh lệch mực nước trong và
Trang 26đã rút ra kết luận rằng: Đối với trường hợp tường vây hố đào có chân tường được cắm vào trong tầng lớp đất cứng sẽ làm giảm rất đáng kể giá trị chuyển vị ngang của tường vây
Đỗ Tuấn Nghĩa (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu chôn tường đến ổn định tổng thể của hố đào trong đất sét yếu, dựa vào các kết quả của phương pháp phân tích Kết quả nghiên cứu cho thấy ổn định của hố đào trong đất sét dựa theo phương pháp phần tử hữu hạn có thể được cải thiện thông qua việc tăng chiều sâu chôn tường nếu Hp/He < Hp/He,cnhưng ổn định không tăng thêm nếu Hp/He > Hp/He,c vì tường vây đã đủ sâu để ngăn toàn
bộ đất phía sau khỏi chuyển vị hướng vào hố đào Hp/He,c là giá trị tới hạn khi mặt phá hoại của đất vừa phát triển tới chân tường
Trang 27LUẬN VĂN THẠC SĨ 13 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Peng-fei CHEN và Xiao-nan GONG (2020) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số tường vây đến biến dạng của hố đào Các tác giả đã phân tích một hố đào bằng chương trình phần tử hữu hạn Plaxis 3D Đề tài phân tích ba thông số ảnh hưởng đến biến dạng của tường vây hố đào, bao gồm: Độ dày của tường vây (d), mô đun đàn hồi của tường vây (E)
và độ sâu chôn của tường vây (ld) Từ đó tìm ra ảnh hưởng của các thông số trên đến chuyển vị của tường vây hố đào, độ lún của đất nền bên ngoài hố đào và moment uốn của tường vây Kết quả nghiên cứu đưa ra các kết luận như sau: Khi gia tăng độ dày (d) của tường vây hoặc gia tăng mô đun đàn hồi (E) của tường vây hoặc tăng độ sâu chôn tường vây (ld) thì biến dạng của tường vây và độ lún của nền đất bên ngoài hố đào sẽ giảm Khi
độ dày (d) của tường vây hoặc mô đun đàn hồi (E) của tường vây tăng lên thì moment uốn của tường vây cũng tăng lên Độ sâu chôn tường vây hầu như không ảnh hưởng đến moment uốn của tường vây Mức độ ảnh hưởng đến chuyển vị và nội lực trong hệ chắn giữ
hố đào được sắp xếp từ lớn đến nhỏ theo thứ tự như sau: Độ dày thành (d) - mô đun đàn hồi (E) - độ sâu chôn tường (ld)
Tạ Quốc Hùng và cộng sự (2021) đã nghiên cứu tìm ra tương quan giữa chuyển vị với
bề dày của tường vây và chiều sâu của tường vây hố đào, nghiên cứu đã ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng tường vây hố đào của công trình, các dữ liệu địa chất đầu vào sử dụng trong mô hình được chọn bằng phương pháp phân tích ngược đối chiếu kết quả chuyển vị của tường vây từ phương pháp mô phỏng so với kết quả quan trắc thực
tế tại công trình Các kết luận được đưa ra như sau: Chuyển vị ngang của tường vây trong quá trình nghiên cứu đều nằm trong giới hạn cho phép Bề dày của tường vây có ảnh hưởng nhiều đến giá trị chuyển vị ngang của tường vây hố đào hơn là chiều sâu Trường hợp cố định chiều sâu của tường vây và thử dần bề dày của tường vây thì bề dày của tường sẽ tỉ lệ nghịch với giá trị chuyển vị ngang của tường Khi cố định chiều dày và thử dần chiều sâu của tường vây thì giá trị chuyển vị hầu như không có sự thay đổi
Phạm Tuấn Anh và Nguyễn Duy Phích (2017) đã phân tích chuyển vị của tường Barrette khi thay đổi khoảng cách giữa các tầng chống theo phương đứng, đối tượng nghiên cứu là công trình President Palace, thi công theo biện pháp Bottom-up Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng chuyển vị tường vây hố đào lớn nhất tại vị trí đáy hố đào, kết quả chuyển
vị tại đáy hố đào có xu hướng giảm khi điều chỉnh chiều cao của các hệ chống ngang từ cao độ -2.6m xuống cao độ -2.0m Giá trị chuyển vị tại đáy hố đào có xu hướng tăng khi điều chỉnh chiều cao của các hệ chống từ cao độ -2.0m đến cao độ -1.4m
Trang 28CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Nguyễn Thanh Hải (2011) đã nghiên cứu cơ sở lựa chọn tường Barrette cho tầng hầm
nhà cao tầng, tác giả đã phân tích các yếu tố tác động lên tường tầng hầm từ đó lựa chọn
chiều dày tường tầng hầm hợp lý và đưa ra các kiến nghị phù hợp Nghiên cứu kết luận rằng quá trình tính toán và lựa chọn chiều sâu của tường vây nên xem xét đến chiều cao của các tầng chống, nếu chiều cao của tầng chống càng cao thì chuyển vị và nội lực trong tường vây sẽ càng lớn Đối với tường Barrette làm việc theo sơ đồ có nhiều hệ chống ngang thì hệ chống trên cùng cách đỉnh tường khoảng 3.0m và khoảng cách giữa các hệ chống là 4.0m sẽ hợp lý khi tường có chiều dày từ 0.4m - 0.6m Khi tường nằm trong vùng đất cát
có nước ngầm thì chiều dày của tường có thể giảm đi so với tường nằm trong đất sét nhưng đảm bảo các yêu cầu chống thấm
Lings và cộng sự (1991) đã tiến hành so sánh ứng xử của tường vây hố đào sâu được thi công bằng biện pháp Top-down trong đất sét so với kết quả trong hồ sơ thiết kế Các tác giả đã nhận thấy rằng khi thi công tường vây liên tục đã làm giảm rất đáng kể giá trị áp lực theo phương ngang của đất, cũng như giá trị chuyển vị của tường vây, lực dọc trong thanh giằng chống và moment uốn của tường vây đều thấp hơn so với kết quả tính toán
Phạm Quang Đằng (2015) đã nghiên cứu ảnh hưởng của lực kích trước trong hệ chống ngang đến chuyển vị, nội lực của hệ chống ngang, đối tượng nghiên cứu là dự án Trung tâm Thương mại Văn phòng Hải Quân, thi công theo biện pháp Bottom-up với 4 tầng chống ngang bằng thép hình Nghiên cứu sử dụng Plaxis 2D với mô hình đất là Hardening Soil,
mô phỏng biện pháp thi công hố đào và kết hợp với các kết quả quan trắc thực tế, từ đó tìm
ra các thông số của đất nền Sau đó đánh giá ảnh hưởng của lực kích trước trong các hệ chống ngang đến chuyển vị, nội lực bên trong tường vây và nội lực của hệ chống ngang bằng phần mềm Plaxis ứng với các trường hợp thay đổi lực kích trước Tác giả đưa ra kết luận rằng: Lực kích trước có tác dụng làm giảm giá trị chuyển vị ngang của tường vây, khi tăng tải kích cho hệ chống ngang, nội lực trong tường vây thay đổi, moment bên trong tường vây bên trên hố đào giảm, moment bên ngoài tường vây bên trên hố đào tăng, khi tăng lực kích trước ở một tầng chống thì lực nén bên trong tầng chống đó sẽ tăng, nội lực trong hệ chống liền kề sẽ giảm Khi áp dụng lực kích trước cho bài toán thiết kế, thi công
hố đào sâu sẽ làm phân phối lại nội lực bên trong hệ chống, cũng như bên trong tường vây Nguyễn Hữu Phúc (2018) đã nghiên cứu lựa chọn quy trình kích trước trong thiết kế hệ chống ngang của tường vây, đối tượng nghiên cứu là hố đào của công trình tuyến tàu ngầm
Trang 29LUẬN VĂN THẠC SĨ 15 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) Nhà ga Bason, công trình gồm 2 tầng hầm, với 4 hệ chống ngang, biện pháp thi công là Bottom-up Phương pháp phần tử hữu hạn đã được áp dụng với ứng xử mô hình đất là Hardening Soil Tác giả cho rằng lực kích trước có tác dụng làm giảm chuyển vị ngang của tường vây Lực kích trước càng lớn thì chuyển vị ngang của tường vây sẽ càng nhỏ Vị trí có chuyển vị ngang lớn nhất là ở dưới đáy hố đào khi gia tải kích, khi không gia tải kích thì chuyển vị thường nằm bên trên đáy hố đào Khi đưa lực kích vào trong một tầng chống ngang thì lực nén trong tầng chống đó sẽ tăng lên, đồng thời các tầng chống ngang liền kề sẽ có lực nén giảm xuống Lực kích trước trong hệ chống ngang có tác dụng phân phối lại nội lực trong tường vây cũng như trong hệ chống
Goh (1990) đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các đăc trưng hình học của tường vây bao gồm: Chiều sâu của tường vây, độ cứng của tường vây, bề rộng của hố đào sâu đối với tính ổn định tổng thể của hố đào trong tầng lớp đất sét Tác giả đã đưa ra kết luận là bề dày của tầng lớp đất sét phía dưới hố đào, chiều sâu của tường vây và độ cứng của tường vây là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của nền đất
Toru MASUDA và cộng sự (1994) đã công bố đề tài nghiên cứu dự đoán chuyển vị ngang của tường vậy hố đào sâu Từ 52 đề tài nghiên cứu trước đây tác giả đã phân tích và dựa trên các mối tương quan, thực nghiệm và từ đó đề xuất quy trình để dự báo giá trị chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây hố đào sâu Nghiên cứu tìm ra mối tương quan bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này như sau:
1 - Tính chất của đất nền, đặc biệt là mô đun đàn hồi của đất;
2 - Kích thước hình học của tường vây;
3 - Khoảng cách của các thanh chống ngang / số lượng thanh chống ngang;
4 - Điều kiện thi công đào đất, lực kích trước trong thanh chống ngang
W Hidayat (2021) đã nghiên cứu về việc thay đổi khoảng cách các thanh chống ngang của tường vây hố đào theo phương thẳng đứng và theo phương ngang, để làm rõ ảnh hưởng của khoảng cách các thanh chống đến chuyển vị tường vây và độ lún của mặt đất xung quanh hố đào Tác giả cho rằng khoảng cách các thanh chống của tường theo phương đứng
và theo phương nằm ngang đều có vai trò quan trọng như nhau, có ý nghĩa như nhau đối với chuyển vị ngang của tường vây, mức chệnh lệch tối đa là khoảng 0.06%
Trang 30CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Muhammad Hafizuddin Hamzah và cộng sự (2019) đã thực hiện đề tài nghiên cứu về
độ ổn định của tường vây khi đào sâu, ứng dụng chương trình Plaxis 2D để xác định những yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của tường vây và các vị trí đào trong nhà ga Mass Rapid Transit của bệnh viện Kuala Lumpur Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu xác định ảnh hưởng của độ cứng tường vây, quá trình hạ mực nước ngầm, và độ sâu của tường vây khi đào sâu đến ổn định của hố đào Các tác giả đưa ra kết luận rằng: Độ cứng của tường vây càng lớn thì chuyển vị ngang của tường vây sẽ càng giảm Chuyển vị ngang của tường vây sẽ giảm 20% khi tăng hệ số độ cứng của tường vây Tuy nhiên việc gia tăng độ cứng của tường vây sẽ đi kèm với việc nội lực trong tường vây sẽ tăng lên Đồng thời khi tăng
độ cứng của tường vây hệ số an toàn cũng gia tăng Mực nước ngầm cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo ổn định của tường vây Hạ mực nước ngầm trong quá trình thi công làm giảm chuyển vị ngang của tường vây 1.08% Ngoài ra hệ số an toàn của tường vây tăng lên 5.6% khi mực nước ngầm hạ thấp đến chân tường vây Chiều sâu của tường vây có ảnh hưởng đến ứng xử của kết cấu tường vây, khi giảm độ sâu của tường thì giá trị chuyển vị của tường giảm 0.38%
Pia-Go Hsieh và Chang-Yu Ou (2018) đã thực hiện đề tài nghiên cứu hiệu quả của tường chống trong việc hạn chế chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu Trong đề tài này phương pháp phần tử hữu hạn ba chiều đã được sử dụng để thực hiện một số nghiên cứu
về các tham số như chiều dài, khoảng cách, bề dày, độ sâu và trình tự phá dỡ các bức tường chống Dựa trên các kết quả nghiên cứu của đề tài này, nhóm tác giả đã đưa ra một số kết luận như sau: Khi tường chống bị phá dỡ cùng lúc với việc thi công đào đất, chức năng của tường chống trong việc giảm chuyển vị ngang của tường chủ yếu là đến từ lực cản do ma sát giữa bề mặt tường chống và các lớp đất lân cận hơn là từ độ cứng chống uốn kết hợp giữa tường vây là tường chống Trường hợp tường chống ngắn thì tường sẽ di chuyển cùng với lớp đất lân cận và lực cản do ma sát ít được huy động, tác dụng của tường chống trong việc làm giảm chuyển vị tường vây hố đào là không đáng kể Nếu tăng chiều dài của tường chống thích hợp để tạo thêm được lực cản do ma sát thì chuyển vị tường vây có thể giảm một giá trị nhất định Việc giảm khoảng cách giữa các tường chống và việc tăng độ sâu của tường chống bên dưới mặt đào có thể làm giảm chuyển vị ngang của tường
Tewodros Fekadu (2010) phân tích và nghiên cứu các tham số của hố đào sâu có tường vây bằng chương trình phần tử hữu hạn Nghiên cứu các tham số của các hố đào sâu có tường vây trong đất sét và cũng như trong đất cát rời ở khu vực Bole Medehanealem và
Trang 31LUẬN VĂN THẠC SĨ 17 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN
Arada Với mục tiêu là đánh giá ứng xử của các tham số của hố đào sâu có tường vây đối với biến dạng của nền đất, tìm ra mối tương quan giữa các thông số địa chất và hệ kết cấu tường vây thi công theo biện pháp Top-down Các thông số chính được xem xét trong nghiên cứu bao gồm loại đất, chiều sâu hố đào, độ sâu chôn tường, độ cứng của tường và khoảng cách các thanh chống ngang Các biến này được sử dụng để tiến hành các phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn Kết quả được rút ra như sau: Các biến dạng của đất xung quanh hố đào sâu chịu ảnh hưởng đáng kể bởi loại đất Đất trương nở cho thấy biến dạng nền nhiều hơn đất không trương nở Hiệu suất đào sâu bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ sâu đào Đất từ khu vực Bole, khu vực Arada và đất cát cho thấy biến dạng nền tăng 122%, 204% và 319% tương ứng khi tăng 4.0m chiều sâu đào Khi tăng chiều sâu chôn tường sẽ làm giảm biến dạng nền đất và tăng tính ổn định ở đáy hố đào Áp dụng các thanh chống ngang làm giảm đáng kể biến dạng nền đất xung quanh hố đào sâu, tuy nhiên việc giảm khoảng cách các thanh chống vượt quá một số giới hạn sẽ không làm giảm đáng kể biến dạng của nền đất
Honggui Di và cộng sự (2023) đã thực hiện một số mô hình thử nghiệm để tiến hành đánh giá tác động của việc điều chỉnh lực dọc trục trong thanh chống và chiều dài của các thanh chống đến chuyển vị tường vây hố đào Kết quả cho thấy rằng chiều dài của các thanh chống và lực dọc trục trong các hệ chống có ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây, việc tăng lực dọc trục trong các hệ chống sẽ làm tăng áp lực chủ động trong khu vực lân cận thanh chống Ngoài ra nhóm tác giả còn kết luận rằng việc điều chỉnh đồng thời lực dọc trục trong các hệ chống sẽ có tác dụng kiểm soát chuyển vị tường vây tốt hơn so với việc điều chỉnh lực dọc trục của một hệ chống ngang
R N Hwang, L W Wong (2018) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của việc gia tải trước trong các thanh chống ngang của tường vây hố đào sâu và rút ra kết luận rằng độ lớn của tải kích trước trong thanh chống không duy trì mà sẽ giảm sau khi kích tải cho các hệ chống tiếp theo, ứng dụng tải kích trước trong các thanh chống sẽ có hiệu quả tăng độ cứng tổng thể của tường vây Ngoài ra tác giả còn cho rằng đối với trường hợp tường vây dày 0.8m có gia tải trước trong thanh chống sẽ có giá trị chuyển vị ngang bằng với trường hợp tường vây dày 1.0m nhưng không có gia tải trước trong thanh chống
R N Hwang, L W Wong (2018) tiến hành phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển
vị ngang của tường vây hố đào sâu, tác giả thực hiện nghiên cứu về việc áp tải trước trong
Trang 32Từ các nghiên cứu điển hình trên cho thấy các vấn đề liên quan đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu, hiện nay đang được các tác giả, các nhà nghiên cứu khoa học trong nước và quốc tế rất quan tâm Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, tại khu vực Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, còn chưa có nhiều đề tài nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây hố đào sâu Vì vậy luận văn sẽ nghiên cứu về
“Yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây hố đào sâu thi công theo biện pháp Bottom-up tại khu vực Quận Tân Bình Thành phố Hồ Chí Minh”
Trang 33LUẬN VĂN THẠC SĨ 19 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
LÝ THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT RANKINE
Lý thuyết cân bằng giới hạn đất
Theo lý thuyết của Rankine có một điều kiện biên, nghĩa là bề mặt của mẫu đất là vô hạn không xét đến điều kiện biên tại mặt tiếp xúc, không có ma sát
Hình 3.1 Vòng tròn ứng suất cân bằng Lấy đường cong của cường độ chống cắt và trạng thái ứng suất ở một điểm nào đó trong đất vẽ thành một hình tròn ứng xuất Mohr, đến khi nào vòng trong ứng suất O1 và cường
độ τf tiếp xúc nhau ở một điểm, các mặt cắt đi qua điểm này ở trạng thái cân bằng giới hạn
Trang 34CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trang 35LUẬN VĂN THẠC SĨ 21 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
LÝ THUYẾT ÁP LỰC ĐẤT COULOMB
Theo lý thuyết áp lực của Coulomb (1776), tác giả đã đưa ra giả định rằng đất nằm ở phía sau tường chắn là cát đồng chất, mặt trượt là một mặt phẳng, nêm giữa tường và mặt trượt là vật liệu cứng, trọng lượng nêm, phản lực đất và phản lực của bức tường ở trạng thái cân bằng
Áp lực đất chủ động Coulomb
Hình 3.4 Áp lực đất chủ động theo Coulomb Theo hình trên ta thấy một bức tường có chiều cao H, giữa đất có góc ma sát và góc
ma sát giữa tường và đất là , hình trên minh hoạ đa giác lực được hình thành bởi phản lực của tường đối với nêm (P), phản lực của đất với nêm (R) và trọng lượng của đất (W0) Các phương của P và R được xác định Giả sử tường có xu hướng dốc phía trước và nêm ABC hướng xuống, như hình minh hoạ đa giác lực trong hình (b) rút ra phương trình sau đây:
Trang 36CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
212
ra và thể hiện ở phương trình sau đây:
212
Trang 37LUẬN VĂN THẠC SĨ 23 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
MÔ HÌNH TĂNG BỀN HARDENING SOIL (HS)
Ứng xử của đất đối với tải trọng là phi tuyến tính và việc này sẽ phụ thuộc nhiều vào độ lớn của giá trị ứng suất Mô hình đàn hồi phi tuyến (hyperbolic) có thể đưa ra được dự đoán
Độ cứng của đất được mô tả chính xác hơn nhiều trong mô hình Hardening Soil bằng cách sử dụng các giá trị độ cứng đầu vào khác nhau đó là: Độ cứng tải ba trục ref
Đặc điểm đất nền trong mô hình Hardening Soil
q là ứng suất lệch phá hoại, được lấy theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr Coulomb và được xác định dựa trên thông số sức chống cắt c, φb
Trang 38CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 3.6 Mối quan hệ giữa Hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục của thí
nghiệm nén ba trục thoát nước Phương trình mặt dẻo:
Trang 39LUẬN VĂN THẠC SĨ 25 NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
E : Mô đun đàn hồi của đất ở quá trình dỡ tải và nén lại, xác định theo biểu thức (3.18) Phương trình mặt dẻo:
Các thông số của mô hình Hardening Soil
Trong mô hình Hardening Soil có 3 kiểu mô đun là E50, Eoed, Eurphụ thuộc vào ứng suất Các thông số được khai báo cho mô hình là các Eref tương ứng với các giá trị Pref và
Trang 40CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Thông số E50ref trong các hồ sơ khảo sát địa kỹ thuật, thông số này được xác định dựa trên kết quả của thí nghiệm nén 3 trục cố kết thoát nước (CD) Ứng với giá trị của áp lực buồng σ =P3 ref khi đó vẽ được biểu đồ thể hiện các mối liên hệ giữa ứng suất lệch và biến dạng dọc trục ε1trong hệ trục (ε1,q) chính là mô đun cát tuyến tương ứng với giá trị q=qf/2
Hình 3.8 Xác định E50ref từ thí nghiệm nén 3 trục Thông số Eref
oedtrong các hồ sơ khảo sát địa kỹ thuật, thông số này được xác định thông qua thí nghiệm nén cố kết Ở thí nghiệm nén cố kết sẽ vẽ được biểu đồ thể hiện mối liên
hệ giữa ứng suất và biến dạng nén dọc trục trong hệ trục (σ ,ε1 1) giá trị Eref
oed là mô đun tiếp tuyến ứng với σ =p1 ref
Hình 3.9 Xác định Eref
oed từ thí nghiệm nén cố kết Thông số Eref
ur là mô đun đàn hồi của đất nền trong giai đoạn dỡ tải và nén lại, trong chương trình Plaxis thông số này được mặc định là Eref ur 3 E50ref