Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu, phân tích và đề xuất giải pháp gia cố ổn định mái taluy đào tại km27+900 thuộc cao tốc Hạ Long - Vân Đồn

ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGÔ VĂN TÙNG

“NGHIÊN CỨU, PHAN TÍCH, VÀ DE XUAT GIẢI PHÁP GIA CO ON ĐỊNH MAI TALUY ĐÀO TẠI KM 27 + 900 THUỘC

CAO TOC HẠ LONG - VAN DON”

LUẬN VAN THẠC SĨ

Hà Nội, 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ DAO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGO VĂN TUNG

*NGHIÊN CUU, PHAN TÍCH, VA DE XUAT GIẢI PHAP GIA CO ON ĐỊNH MAI TALUY ĐÀO TAI KM 27 + 900 THỊ

CAO TOC HA LONG - VAN DON” Chuyên ngành: Địa kỹ thuật

Mã số: 191800087

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: 1 TS NGUYEN TRUNG KIÊN 2 TS DO TUẦN NGHĨA.

OL CAM DOAN

“Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quảnghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ một

nguồn nào và đưới bắt kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tải liệu (nếu có) đã được thực hiện ích din và ghí ngu ti liệu tham kháo đúng quy định.

“Tác giả luận van

"Ngô Văn Tùng,

LỜI CÁM ON

Sau một thồi gian thu thập tải liệu, nghiền cứu và thực hiện, đến nay Luận văn

thạc si: “Nghiên cứu, phần tích, và đỀ xuất giải pháp gia cố én định mái taluy đào tia KM27 + 900 thuộc cao tốc Hạ Long — Vân Đỗn” đã hoàn thành.

Luận văn này được thực hiện dưới sự cổ gắng, nổ lực của bản thân Để hoàn thành đượcluận văn này tôi đã nhận được ắt nhiễu sự động viên, giúp đỡ của nhiễu cá nhân và tậpthể

Trước hết tôi xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Trung Kiên và TS Đỗ “Tuấn Nghĩa đã hướng dẫn tôi thực hiện luận vin của mình.

Xin cũng bay tò lông biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem li cho tôi

những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm hyvừa qua

Cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Dio tạo đại học và sauđại học, Trường Đại học Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho ti trong quá trình học tập

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia định, Ban lãnh đạo đơn vị công tác, cđồngngh, bạn bê, tập thé lớp Cao học 27DKT11 những người đã luôn bên cạnh, sát cánh,động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện luận văn của mình.

Xin chân thành cảm ơn!

MÔ BAU

1 Tính cấp thiết của dé

Mục tiêu và nhiệm vụ của đi

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của dé tài.

233.

5 Phương pháp nghiên cứu 6 Cấu trúc luận văn

CHUONG 1 TONG QUAN VE TRƯỢT LO DAT ĐÁ VA CÁC GIẢI PHÁP GIA CÓ 4 1.1 Khái niệm chung về trượt lở đất đá 4 1.2, Phân loại trượt lở đất đá

13 B

1.3.1 Giải pháp công tinh 13

1.3.2 Giải pháp phi công trình 20

Kết luận chương 1 2

'CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MÁI DÓC 23 2.1 Lý thuyết tính toán én định mái dốc 23

2.1.1 Đánh giá ổn định mái dốc theo phương pháp cân bằng giới hạn 23

2.1.2 Đánh giá ôn định mái doc theo phương pháp phan tử hữu hạn 26.

2.2 Lý thuyết gia cố dn định mái dốc bằng neo ứng suất trước [20].

2.2.1 Khái niệm cơ bản về neo ứng suất trước.

2.2.2 Phân loại neo ứng suất trước,

2.3 Cơ sở lý thuyết tinh toán gia ii đốc có neo ứng suất trước 35

3.1 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu 50 BAL Vi tt dia Henne oe

3.1.2 Giới thiệu về Km27+900 SI 3.1.3 Phân loại trugt lở đất đá tại Km27+900.

3.2 Đặc điểm tự nhíkhu vực nghiên cứu3.2.1, Đặc điểm địa ting khu vực nghiên cứu,3.2.2 Đặc điểm địa chấtông trình.

3.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

3.3 Phân tích lựa chọn các giải pháp gia cổ 613.3.1, Phân tích mái đốc trước khi xảy ra trượt lỡ

3.3.2 Đề xuất giải pháp gia cố.

3.3.3 Ảnh hưởng của sức kháng cit của đất tới ôn định mái dốc.

3.34 Anh hưởng của mực nước ngằm tới én định mái đốc, 81 3.3.5 Ảnh hưởng của chiều dai neo ứng suất trước tới én định mái dốc 87

Kết luận chương 3 92

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

KẾT LUẬN — cu 93 KIÊN NGH] se - - 94

TÀI LIEU THAM KHẢO : : 95 PHY LUC 1: HÌNH TRU LO KHOAN, 99

PHY LUC 2: BÌNH BO KHOI TRUOT „107

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Mô tả các bộ phận quy ước cho một khối trượt [1] 5Hình 1.2 Sơ đổ mô tả và vịlụ cụ thể về một số dang trượt lở chính [1] "Hình 1.3 Các dạng trượ lờ chính theo phân loại của Keller (1996) [6] i

Hình 14 Kết cấu của tưởng chắn nghiêng [8] 15 Hình 1.5 Bổ trí dinh đã va khung bê ông cốt thép (8 16 1.6 Một mai đốc được áp dụng gia cổ bằng neo [11] "

Hình 19 Tưởng chin đắt có cốt dự án Monaco Hill Hạ Long [15] 20

1.10 Có Vetiver [20] 21

1.11 Gia cổ mái đốc bằng Neoweb [21] 21

Hình 2.1 Sơ đồ tính én định mái dốc 2B

Hình 22 Quan hệ ứng suất pháp và ứng suit et, giảm cường độ chống cắt 27 finh 2.3 Quan hệ ứng suất biển dang và thông số mô đun sử dung trong mô hình tăng, Hình 2.6 Lang thé biến dang din hồi của dit trong không gian ứng suất pháp chính 32.Hình 27 Kiểm tra đường cong EME với chuyển vị của điểm khống chế “Hình 2.8 Các bộ phận của neo đất “Hình 2.9 Các bộ phận cneo đất dạng thanh và bó cấp thép 35Hình 2.10 Các loi neo đắt phụt vũ tiêu biểu 352.11, Phân tích các lực neo dit vt cách tinh toán 36

Hình 2.12 Tính ổn định mái đốc theo phương pháp phân thỏi 38 Hình 2.13 Các lực tác dung lên me thoi đất trong mat trượt trụ tr 39

Hình 2.14 Lực tác dung lên thỏi và da giác lực theo phương pháp Bishop đơn giản 3940Hình 2.16: Vùng địch chuyển của các điểm trong quy tình tối wu hóa mặt trượt 40)

Hình 2.15 Mặt trượt truyền thông (bên ei và mặt trượt tối (bên

Hinh 2417, Hệ tọa độ chung ba chiễu và quy ước các chiễ của ứng suất tên các mặtcủa phân tổ ứng suất 4g

Hình 2.18 Hệ toa độ không gian của ứng suất chính 4Hình 3.1 Viti địa lý khu vực nghiên cứu [29] s0Hình 3.2 Vị tei khối trượt km27+900 [29] st

Hình 3 3 Hình ảnh khung dim bê tong bị phá hoại khi xảy ra trượt [29] s Hình 3.4, Hình ảnh khối trượt sau trận mưa [29] s Hình 3.5 Vị ti bên trấ khối trượt [29] s Hình 3.6, Hình ảnh khối trượt chụp bằng flycam [29] 3 Hình 3.7, So dé địa chất khu vực nghiên cứu [30] 5

Hình 3.9 Mặt cắt ảnh điện 2D tuyến đo 2-2" [29] 56

Hình 3.10 Mặt cắt anh điện 2D tuyển đo 5-5°[29] 56 Hình 3.11 Mặt cắt địa chất lỗ khoan 1-2-3-4 59 Hình 3.12, Mô hình tinh toán bing phin mém Geoslope 6i Hình 3.13 Mô hình tính toán bằng phần mém Plaxis 61 Hinh 3.14 Kết quả tính toán én định bằng phin mềm Geoslope (FS=0.92) 6

Mình 3.15 Bigu dé gia tốc chuyển vị tổng khi tính toán dn định trong Pavis 64Mình 3.16, Kết quả tinh toán ổn định bằng phần mềm Plaxis (FS=0.98) 6Hình 3.17 Biếu dé lượng mưa theo thắng từ năm 2013 đến năm 2018 (Tien, 2020) 66Hình 3.18, Biểu đồ lượng mưa ngày trong tháng 7 năm 2018 (Tien, 2020) 66Hình 3.19 Mat cất gia cổ cho khối trượt Km27+900 70 Hình 3.20 Mô hình tính toán trong phần mềm Geoslope m1 Hình 3.21 Mô hình tính toán trong phần mềm Plaxis m1 Hình 321 Kết quả phân tích én định với phần mềm Geoslope cho trường hợp mực

nước ngẫm cao (Trường hợp 2) (FS=1.300) 75

Hình 322 Biểu đồ gia tốc chuyển vị tổng trong phân ích én định với phần mềm

Plaxis cho trường hợp mực nước ngầm cao (Trường hợp 2) (FS=1.339) 15

Hình 3.23 Biến thiên hệ sé én định tổng thé theo sức kháng cắt của đất 78

Hình 3.24, Đường cong XMụ, và chuyển vị khi giảm 10% c, ọ (FS = 1.315) 78Hình 3.25, Đường cong SMEs và chuyển vị khi giảm 15% , @ (FS = I.212, 79Hình 3.26, Đường cong šMụ, và chuyển vị khi giảm 20% c, @ (FS = 1.162) 79Hình 3.27 Dưỡng cong Mu, và chuyến vị khi giảm 25% c, ọ (FS = 1.121) 80

Hình 3.28 Đường cong EM, và chuyển vị khi giảm 30% e, ọ (FS = 1.075) 80Hình 3.29, Đường cong EMụ, và chuyển vị khi giảm 40% c, p (FS = 0.967 81

Hình 3.30 Biến thiên hệ số dn định tong thé theo mực nước ngầm 8

Hình 3.31 Đường cong SMFS và chuyên vị khi MNN cách mặt dt 14 m (FS = 1.516)

Hình 3.32 Đường cong SMFS và chuyên vị khi MNN cách mặt dit 12 m (FS = 1486)

Hình 3.33 Duong cong MB và chuyển vị MNN cách mat dit 10 m (FS = 1.367) 24

Hình 334 Đường cong EM và chuyên vị khi MNN cách mặt dét 8 m (FS = 1.335)85Hình 3.35 Đường cong YM và chuyển vị Khí MNN cách mặt đất 6 m 85

Hình 3.36 Dưỡng cong XMR và chuyển vị khi MNN cách mặt dit 4 m 86

Hình 3.37 Dường cong YMÍR vi chuyển vị Khi MNN cách mat đất 2 m (FS = 1.152)86

Hình 3.38 Biến thiên hệ số ỗn định tổng thé theo chiễu dai neo ứng suất trước 87 Hình 3.39 Dường cong XMÍR và chuyển vị khi giảm chiều đài neo 10% S8 Hình 3.40 Đường cong Mf va chuyển vị khi giảm chiều đàineo 20% 89 Hình 3.41 Đường cong EMBs và chuyển vị khi giảm chiều đài neo 30% 89 Hình 3.42 Kết qua tinh toán én định khi giảm chiều dài neo 40% 90Hình 3.43 Đường cong YMB và chuyền vị khi giảm chiều dai neo 50% 90Hinh 3.44, Đường cong YMB va chuyén vị khi giảm chiều dai neo 60% aHình 3.45, Đường cong XMIR và chuyển vị khi giảm chiều đài neo 70% 91

Hình PLI.2 Hình tra lỗ khoan 1 (iếp) (29] 100

nh PLI-4 Hình trụ lỗ khoan 2 (tiếp) [29] 102PLL Hình tụ lỗ khoan 3 [29] 103

Hình PLL.7 Hình tra lỗ khoan 4 [29] 105Hình PLI.S Hình tr lỗ khoan 4 (tiếp) [29] 106 Hình PL2.9 Bình đỏ khối trượt sau khi được khảo sát [29] 107

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1.1, Phân chia theo những dang chủ yêu của những hiện tượng trọng lực (theo

Bảng 12 Hệ thing phân lo trượt lỡ theo Varnes (1978, 1989) [1] 9Bảng L3 Phin loi tượt lở và các dang chuyển động sườn (theo Keller, 1996) [6.9Bảng 1.4, Phân loi trượt lở theo tí 93chuẩn TCVN 13346:2021 [7]

Bảng 1.5 Các loại và đặc diém của tưởng chin [9] 1 Bang 3.1: Bảng tổng hop chỉ iêu oo lý các lớp dit oo

Bảng 32 n mém Gcoslope _Bảng 3.3 Thông số đầu vào của đất sử dụng phẫn mém Plaxis 6Bảng 3⁄4 Phin tich ưu, nhược điểm của các phương in gia cổ 6Bing 3.5 Thông số của cấp neo n

Bảng 3.6, Ứng suit tới hạn của hu neo trong đất dính [34] RB Bảng 37 Ủng suit ti hạn của bầu neo trong dit ri [34] RB Bang 3.8 Khả năng chịu tải của neo theo địa chat khi đặt vào lớp đá cát kết (lớp 3)

(heo loại D) ?r4Bảng 3.9 Khả năng chịu tải của neo theo địa chất khi đặt vào lớp đá vôi (lớp 4) (neoloi2) T4Bảng 3.10 Hệ số ổn định mái dốc tiêu chuẩn [7] 76 Bảng 311 Tông hợp kết qua phân tích ôn định mái đốc do ảnh hưởng của súc kháng

gắt của đắt 7

Bing 3.12 Tổng hợp kết quả phân ích ổn định mái đốc do ảnh hưởng của mực nước

ngắm 82

Bảng 3.13, Tổng hop kết quả phân tích ổn định mái đốc do anh hưởng của chiều dài

neo ứng suit tước 87

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

“rượt ở đắt là một trong những hiện tượng địa chất động lục công trình phổ biển nhất, thường diễn ra trong phạm vi sườn dốc tự nhiên như sườn đổi hay sườn núi hoặc mái dốc nhân tạo (aluy đào, đắp) Tại nước ta, vige xây dụng các tuyển đường giao thông sắt qua các khu vục đổi núi dẫn đến thay đổi bé mặt dia hình, tạo điều kiện cho hiện

tượng trượt lở phát triển trong đó có tuyển đường cao tốc Hạ Long ~ Vân Đồn.

Hon nữa, Việt Nam nằm tại rốn bão của thể giới và là một trong các khu vực chịu ảnh bường năng nề của biển đổi khí hậu Vi vậy, đường cao tốc Hạ Long - Vân Đồn sẽ để đàng bị anh hưởng bởi các các yếu tổ tự nhiên, đặc biệt là với các mái dốc nền đường

đảo rong quá tình thi công đường, vén cótiểm năng lớn bị mắt ôn định Thự trong

giai đoạn thi công đường (tử 2016 tới 2018), hơn 100 vụ trượt lở đã xảy ra Tuyển cao tốc này đông vai tb lớn trong việc kết nỗi kính tẾ chính tr giữa thành phổ Hạ Long và đặc khu kinh tế Vân Đôn Do đó, nghiên cứu về trượt lở và tim giải pháp thích hợp để giảm thiểu tác động là một nhiệm vụ cấp bách

Khối trượt tại km 27 + 900 nằm tại xã Thống Nhất, huyện Hoành Bồ, tỉnh Quảng Ninh.

Hiện tượng trượt lỡ lớn đã xảy ra tại đây vào tháng 7 năm 2018 kéo theo 25.000 mã đất

đã xuống lòng đường cao tốc Phạm vi trượt lở có chiều rộng khoảng 40m và cao 100m.Hiện ti, khối trượt đã được gia cổ để thông tuyển Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phân tích siu về cơ chế cũng như mặt trượt của khối vẫn cần được thực hiện kĩ lưỡng Trên sơ sở đó, các giải pháp gia cổ âu dài và ba vững cho khỗi trượt sẽ được đưa ra hợp lý

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

~ Nahin cứu, phân tích dn định của khối trượt mái taluy đường tại km 27 + 900 thuộc tuyển cao tốc Hạ Long - Vân Đồn

= Để xuất giải pháp bảo vệ mái dốc phù hợp tại vị trí km 27 + 900 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

= Pham vi nghiên cứu: Khối rượt tại km 27+ 900 thuộc tuyển cao tốc Hạ Long - Vân

„ tinh Quảng Ninh Sử dụng phần mềm Đồn nằm tại xã Thống Nhất, huyện Hoành

Plaxis và GeoStudio để đánh giá ôn định khối trượt và đ giải pháp gia cổ phù hợp,4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

= Nghiên cứu tổng quan về trượt lở đất đá,

= Nghiên cứu các đặc điểm dia chất địa chất công trnh, dia chất thủy văn, khí tượng thuỷ văn khu vục khối tt

= Nghiên cứu nguyên nhân gây trượt mái dốc tại km 27 + 900 thuộc tuyển cao tốc Hạ

Long - Vân Đồn:

~ _ Nghiên cứu, phân ch én định của khổi tt mái tluy đường tại km 27 + 900 bằng

phần mém ứng dụng PLAXIS va GEOSTUDIO ở các trường hợp khác nhau;

= Đề xuất giả pháp gia cổ phù hợp cho khối trượt ngh

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nội dung nghiền cứu trên, trong luận văn này đã sử dung các phườngpháp nghiên cứu sau:

= Phuong pháp thụ thập tà iệu: Thu thập các tà iệu về địa hình, địa mạo, địa chất.

địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng thủy văn, khu vực khối trượt tại

Km274900 trên cao tốc Hạ Long ~ Vin Din

~ _ Nhôm phương pháp điều ra, khảo sét địa chất: Thực hiện đo vẽ, chụp ảnh khối trượt tại hiện trưởng Phân tích địa chất cấu trúc, bề day vỏ phong hóa, khoan thăm dò

và đo vẽ địa vật lý.

= _ Phương pháp thí nghiệm trong phòng: Thí nghiệm trong phòng xác định các chỉ tiêucơ lý của đất đá ở trạng thái tự nhiên và trang thái bão hoà, Đây là các số liệu quan trọng

để thực hiện tính toán mô hình số.

~ _ Phương pháp phân tích mô hình số: Sử dung các mô hình để tính toán, phân tích énđịnh mái dốc trong các trường hợp khác nhau.

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở dầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm 3 chương “Chương 1; Tổng quan về trượt lở đất và các giải pháp gia cố “Chương 2: Cơ sở lý thuyếttính toán gia cổ én định mái đắc “Chương 3: Giải pháp gia cổ mái đốc tại Km 27 + 900)

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE TRƯỢT LO DAT DA VÀ CÁC GIẢI PHAP GIA CO

11 Khai nigm chung về trượt lữ đất đá

TTrượt đắt là một hiện tượng mắt ổn định mái dốc, sườn dốc hay vách đốc (gọi chung là mái đốc) tạo ra sự dịch chuyển mái de (vật edt, phẩ hủy mọi thứ liên quan trên đường đi của chúng Trượt dắt xảy ra khi khối đắt dã bị mắt cn bằng, các lực gây trượ lớn hơn các lực chống tet, Như vậy quá trình trượt đắtlà kết quả tác động của những điều kiệnL, khí hậu,thời tiết, quá tinh sử dụng đắt, các hoạt động nhân sinh, cũng như tin suất, cường độtw nhiên và nhân inh,c th là quả tình địa động lực, phất tiễn cũa thực

lắng dong trim tích và chin động Căn cứ vào các yếu tổ ác động, đặc điểm trượt mà các nhà nghiên cứu đưa ra các khái niệm về trượt đt khác nhau:

Theo Vanes (1978) [1] thuật ngữ trượt đắt bao gdm tắt ed các hiện tượng khối trượt rên bề mặt đốc Các hiện trợng này bao gồm cả các hiện tượng khác đá đỏ, đã ro và động

bin đá

Theo V.Ð Lomtadze (1979) |2] khối trượt là khối đắt đá đã hoặc dang dich chuyển về phía dui sườn đốc, mái dốc do ảnh hưởng của trọng lực, áp lực thủy động, lực địa chắn và một số lực khác nữa Sự hình thành khỗ trượt là kết quả của quả trình địa chất được biểu hiện ở dịch chuyển thẳng đứng và dịch chuyển ngang những khối đất đá khi đã mắt

ấn định.

‘Truot lở đất theo nghĩa hep là địch chuyển liên tục trong thời gian ngắn hoặc lâu đài củađất hoặc đá phong hóa mạnh doe theo các mặt trượt dB nhận biết Có hai loại mái dốcthường được đánh giá trong thực

- Suồn đốc tự nhiên.

~ Mái đốc nhân tạo (do con người tạo ra trong quá trình sinh sống hoặc thi công xây

dựng công trình)

‘Van đề trượt lở mái dốc có thé đưa đến hậu quả thiệt hại to lớn vé tài sản, công trình xây

dựng, người và của Để đánh giá được mức độ én định của mái dốc thì việc ban đầu và.

«quan trong là đánh giá chỉ tết về địa chất, chỉ iêu cơ lý đất đá, địa hình để làm sáng tỏ các nguyên nhân và các điều kiện có thể gây ra trượt mái đốc Net

lựa chọn các thông số đại diện cin thiết để tính toán và chúng quyết định việc lựa chọn

neu đánh giá và

được hệ số an toàn chip thuận.

Hình 1.1 Mô tả các bộ phận quy ước cho một khôi trượt [1]

12 Phân loại trượt lở đất đá

“rượt lỡ rất đa dang về hình thái, ích thước, cầu trúc li phúc tạp vé nguyên nhân thành tạo và các điều kiện hỗ trợ, đa dạng về cơ chế và động lực phát trién, Ngoài ra, mục dich nghiên cứu trượt lờ của các nhà nghiên cứu cũng rắt khác nhau Do đó, phân loại trượt là công việc khó khăn và hiện nay vẫn chưa có một hệ thống phân loại thống nhất "Từ những hệ thống phân loại chỉ dựa tên một số dẫu hiệu hoặc về hình th, cấu trúc hối trượt hoặc v8 dang chuyển động đến những bảng phân loại cổ sự kết hợp với môi tả dạng chuyển động đắt đá, vật liệu tham gia quá tình trượt quy mô và tốc độ xây ra

Lomtadze (1982) [3] lấy các hiện tượng trong lực làm cơ sở phân loại Ngoài các dạng dich chuyển các khối đắt đá, tác giả còn chỉ tiết hóa các hiện tượng bằng mô tả nguyên

nhân, động lực và kích thước của hiện tượng cũng như phương hướng áp dụng các biệnpháp công trình ngăn ngừa trượt lỡ (Bảng 1.1,

Hệ thống phân loi trượt lở theo Varnes (1978, 1984) [1,4] làm nổi bật được kiểu dich chuyển (các dạng chuyển động sườn) và kiểu vật chất bi di chuyển (loại vật liệ bị địch

chuyển) Theo đó, tên mỗi loại chuyển động mái đốc gồm 2 phần là ku dịch chuyển và loại vật liệu Nhiều điểm trượt lở không thể quy cho một quá trình đơn giản và vì thé được mồ tà nh kiểu "phúc hợp” (Complex), cổ nga là xảy nhi loại chuyển động của vat liệu mái dốc, Phân loại trượt của Varnes (1978, 1984) được trình bay trong Bảng

1.2 và sơ đồ mô tả trong Hình 1.2.

Cruden và Vames (1996) [5] phân loại trượt lờ dựa trên tốc độ dịch chuyển của khi

Keller (1996) 6 đưa ra một bảng phân loại cô đọng hơn, chỉ gồm 3 dang chuyển động chính (treo, lở đồng) vàchuyển động phúc hợp vớ ha loi vt gu chính Tà đắt và

đã (Bảng 1.3) Các dang trượt theo phân loại này được thé thiện trên Hình 1.3,

Theo thé tích khối trượt (V, tính bằng m’), Lomtadze (1982) phân chia thành trượt 16

thành các loại au: Rất nhỏ (V < 10), nhỏ (V = 10-100), trung bình (V = 100-1.000), lớn

(V = 1.000.200.000) và rất lớn (V > 200 000)

Phan loại trượt lở theo tiêu chuẩn TCVN 13346 - 2021 [7] Căn cứ cơ chế hình thành và hình thức dich chuyển của các khối đất đã trên mái đốc hoặc sườn đồi sườn núi, hiện tượng đất sụt được phân ra 4 dạng cụ thể như sau: Trượt đất, sụt lở, xói sụt, đá lở, đáin,

Bảng 1.1 Phân chia theo những dang chủ yếu của những hiện tượng trọng lực (theo Lomtadze, 1982) [3]

Các hiện trợng trọn

He nh ng Các a iệu a chỉ eh vig mồ tả và đánh gi hiện trựng

Dang địch chuyển các khối đất đá | Nguyên nhân phá hay cân | Trạng thấi, động lực | Kích thước (thé những hướng

Loại | Dạng Đằng đắt đá trên sườn đốc và | của hiện tượng (theo | tích) quy mô của mình ái đắc I.Y.Popo) hiệp tượng

ÍTNsg một hoặc nhiều khốitáng đt | Tina độ đức của sườn đố bay | Hoại động - các quá [BE - ting ing | Diba ike ding mặt

thes nặt giơ ohne thông phí |e hi ct xn, kad, | ein xá tập cin Ding | biệt Không lớn | Tho Kho đế đá bị

Kim tnic | Aine kfc ude Bea one của | ối lỡ cũng như tỉ công mái | dang tiếp đến Không lớn- từ vài | sũng nước Phản bổ

nó quả đốc (On định tạm thời —tá | chục dn (100: | lạ các khỏi iLàm giảm độ bn của đất do | động của các nguyen | 390) mổ Bảo Vệ cho sườn

“Không theo mit | Trong đất đã đồng nhất, mộ rưt | biển đôi mạng thả viel của n | nhân gây ra sự phá hy | rụng tịnh iva | đốc khỏi bị x6 1,

e6-sin [cane tồn Khi tio vớt, ương nổ, giảm | cân bằng tam thời cân | cam đến 1.000 | rửtXoi

“rong đt đã đồng abit, mặt ượt| độ chặt, phong hóa, an băng, | bằng với các yêu tổ ổn Gia số đốc bằngm3 mặt có sin | phẳng, bic thang phẳng, gợn sóng, | phá hy két clu ự nhiên, v9 | định tường chắn và ôm“Theo mặt có sin | phẳng, bậc thang phẳng, gon sống, | phá by kết cấu ự mm ME

ghiêng “Tí động lực thủy th và tủy | Ôn định - các nguyên bins | tình neo

Troe đồ đng hic tw | Bn yo dạn d ri | shin phy sg | ED OME chc | Cị mod dá, Câu, | SE omg các lớp năm gang | và phấ tiện tn dng thm | mt bse | MEM đn COO) ic

True [Csi | hose nghiện có dạng phông, 2a | của died) Onin hoàn on -tác | 200)ngtinn® | Cải tạo bằng mồng

i hdc, không bằng phẳng hoặc cung | Biển đổi trang thái ứng suất | độn của các nguyên | Rất lớn đến hàng | cay

ten lãm cat trong đới hn thành | nhân gây sự phá hy | trăm nghĩa mở | Các biện pháp báo

¬ CBảy các khỗi đt đã giống như bế | sườn de và bí côngmái đức | cần bing Mị loi trừ lên dưỡng khác

öng nh theo mặt trượt nghiêng | Tắc động bên ngoài, chất tai | hin

Theo mặt trượt nằm bên dưới các | lên sườn dốc, mái dBe cũng | Cổ - phát sinh tong

lớp bề mặt hư các khu vục kế cặn méo | những điển kiện khác

sườn dée: Vì địa chin và các | với điều kiện hiện naydao động địa hắn khác vài

“Trượt thực thy

Các iệu để chí đết hóa việc mô t và đánh giá hiện tượng

Dạng dịch chuyén các khối đẤt đã | Nguyên nhân phá hủy cân Trạng thi, động lục, Kích thước GHẾ | nang, gìn Loni |Dang bằng đắt đ trên sườn đốc và | của hiện tượng (theo ich) quy mô của | Phứt

LV Popov) hiện tượng

Trợ > đồng| Theo máng mùng của đồng chủytain chiy | Chi tong dS anh vet aonb

cic tng đấ đá gin bE mặt

CChiy chậm cc ring dtd bÈ mặtXà ôn thổ nhường

Dio kit) Trage mot hope nhều Khir ing dt

trúc đủ: khí địch chuyển các khỗi này bị

‘a vụn và biển hành hỗ như thểlông nhớt em theo mật rage

Trapt [Cle phụ dang | Tượ khối tng hoặc nức khổi đấtđổ đã | chuyễn tip của đãng ườn độc đứng dạng bộc tang

trượt sang đã đổ | thị a đồ đồ sp xông đưới

‘BS Giihge ty Đôciekhindir4isväibginwin| Ser gm G9 bin, db ba Gi wa Xây đụng cingđắc ving núi km (heo lm, lật nhà | phá vỡ tính nguyên khối của tình hing a8 Giữvà vỡ vụn đắt đã do phong hóa tìm ớt cho đất đã khối lý Đồ đã [Sordi Syl các tng, cc hổi dit ở sườn | Tầng độ độ của sườn, mái đc hong hia Gì về đồi, mãi đóc cha các rãnh đào, ở | khi vắt xen, xố lở hoc do vận đất đã điướnh, định

mỏ lộ tiện tốc đúng động kiên tạo mới, hiện đại sông tình xa khu

vực nguy hiểm, các

Sol [SN aE dâm Swe Ngtvaliệnđidăm,divwsvacitở | Tắc động bin ngoài vì ấm, nhấp bảoditvuncit | sườn đốc và mái die chấn dia chắn, vài cường khác

Bảng 1.2 Hệ thống phân loại trượt lỡ theo Varnes (1978, 1984) [1, 4] Kiểu Kiểu vie

ngang | Dịchngag | Mảnhvwndihngang | Dit dich ngang

Chay dong) Ding i ay Dang mành vụn Đồng dit“Trượt hỗn hợp bao gồm 2 hoặc nhieu hơn kiều dich chuyên cùng xây ra

Bang 1.3 Phân loại trượt lở và các dạng chuyển động sườn (theo Keller, 1996) [6]

Dạng chuyển động Đã Đất

‘Trugt (độ chứa nước và | Trượtkhối tảng | Trượt khối tảng (trượt cung tròn, tốc độ dịch chuyền) (trượt tịnh tiến) trượt đất phủ)

Đô DI Đồ đấtChâm Đá tôi Đất tôi

Vat liệu không gần kết Dong Dang dit

Dang binDang da vụnNhaoh_| Dòng sing băng

Phúc hop Tổ hợp của nhiều dang chuyển động

Bảng 1.4 Phân loại trượt lở theo tiêu chuẩn TCVN 13346:2021 [7]9

Dạng Sơ đồ mô tá Dầu hiệu đặc trưng

Trượt đấtĐịnh trượt các vũ nữ tích phíađình, vích tat, các thêm (hay

bảo) trượt, thân khôi uot, mặt

twượt, Vinh trượt các ất nứt ichphía din, ôi ag bị đấy nhôTa) chân khối tượt

trượt không vết nữ sâu hom vách

Sul, không có li trượt, đắt sụttịch tụ chất đồng, đt trộn lẫnnước, cây cối đồ ngén ngang.

Có vách xói đốc đứng, không.

có mặt trượt, không tạo thành.

Khối st, đất tly cổ tính rồi

rac, tạo thin các hang hie, tạothành các khe xói, tạo thành các

ham ếch, chi phát sinh khi có dng chây trên đất có tính rồi

đồ ting lăn đã bịphân ing,

hân lớp có góc dc đồ về mật

đường, các khối đábị nút nẻ

mạnh, phát hiện các khe suối.

đá, các ting đã roi rên mặtđường

Hình 1.2, Sơ đỗ mô tả và ví dy cụ thể về một số dang trượt lở chính [1]

4, đ) Đá đồ (Rock fall) b, ) Lat (Topple): c.f) Trượt xoay (Rotational); g,j) Trược

phẳng (Translational); h, k) Dông bùn đá (Debris flow); i, 1) Lo mạnh vụn (Debris

avalanche); m, n) Trượt ép trdi (Speard)

Hình 1.3 Các dang trượt lở chính theo phân loại của Keller (1996) [6]

“Trong luận văn này, ác giả sử dụng hệ thống phân loi trượt theo Vames năm 1978 để áp dụng cho khối trượt tại Km27+900 do sự phổ biển của hệ thống phân loại này.

"2

1.3 Các giải pháp gia cố mái đốcGihap công trình:

1.3.1.1 Giải pháp tường chẩn bê tông hoặc đã xây

“Tường chắn được sử dụng để ngăn trượt nông và làm nền cho các công

đốc khác như công trình nỗi Nhìn chung, giải pháp tường chắn có chỉ phí t

lĩnh hoạt về hình dang gia cỗ cũng như thời gian thi công nhanh Do đó, giải pháp này

được sử dụng khá phổ biến.

Khi thiết kế tường chắn bao gồm phân tích trượt, lật thưởng là v chân tưởng, khả năng,

chịu lực của nên móng và én định tổng thể, Đối với phân tích độ ổn định không chi phải

xem xét độ ôn định của bản thân tường mà còn phải xem xét độ đốc tổng thé mà tườngcó thể là một bộ phận.

‘Tinh toán thiết kế chống động đắt nói chung không cần thiết đối với tường chắn thông số thể được bù đắp bằng hệ số an toàn

sự gia tăng tải trong do lực địa cl

tăng nhẹ đối với các tính toán thiết kế thông thường và bằng một lực kháng không thểđược xem xét trong các phép tính Tuy nhiên, ảnh hưởng của động đất cần được xemxét khi thiết kế tường chắn cao hơn 8 mét không dễ phục hỗi sau khibị sập [8]

Bảng 15 Các loại và đặc điểm của tường chắn [9]

inh dang Chiều cao và độ | Đặc trưng Ghi chú kỹ thuật

18m đối với Khôi ¬

hoặc để bảo vệ mái | dt bt tằm tích

Tưởngtrọng lực

Tườngnghiêng

“Chiều cao dưới Sm“Chiều rong của cốt

Logi bản suờn này

cb lại hơn loại côngxn cho tung canhơn

-Khó tồi công phầnthin tưởng và dip

-Ap dong cho mồng

= Tường chấn xây bằng để (hoặc khối bê tông) phải được làm bằng khôi xây ướt Kiểm

tra độinh của tường, đặc biệt là ccao tới han (ham khảo độ sâu từ mép trên

cùng của tường đến điểm tới han 1/3 bên ngoài tim đường lực) Nền được nhúng sâu ít

nhất 60 cm Một lỗ thoát nước (thường là p10 mm) được lắp đặt sau mỗi 2 đến 3 m2 thường theo kiễu ngoằn ngoÈo, do time thot nước Kem

= Tường chin nghiêng Khi không thể áp dụng công trình cai bằng bê tông hoặc công

việc phun bê tông, tường chin nghiêng thường được sử dung để ngăn chặn sự sụp đổ quy mô nhỏ trên các sườn dốc tương đối Tường chin nghiêng có thể được chia nhỏ, về chức năng và địa chất mái dốc, thành hai loại, như thẻ hiện trong Hình I.4

Hình 1.4 Kết cấu của tường chin nghiêng [8]

1.3.1.2 Giải pháp dink đá kết hợp khung bê tông cắt thép [8]

“Trường hợp các công trình khác không thé đáp ứng mức độ an toàn cin thiết đổi với độ dốc của đường, th sử dụng dinh đã với công trình bê tông, Phương php này thường

được lên ké hoạch để đối phó với sự sụp đổ bề mặt nông, nhỏ, có độ dày khoảng 3 đến5m

Đình da két hop với khung bê tô

năng, Dinh đá kết hợp với công tác làm khung bê tông được áp dụng để én định sự sụp 4b mặt nông bằng cách ác động một ực ste chẳng chịu tăng lên chống lai lực cắt bởi lực căng của đỉnh đá Các định đá với khung bê tông có tác dụng giữ cho độ dốc tổng thé lại với nhau, do d ngăn chặn sự sụp đỗ cục bộ Phân tích độ ổn định và tính

cốt thép hoạt động tương tự như neo mặt đắt về chú

toán lực phòng ngừa cần tiết Phân tich độ ổn định được thực hiện theo phương pháp lít cắt của Thụy Điền.

Hình 1.5 Bố tri định đá và khung bê tông cốt thép [8]

1.3.1.3 Giải pháp neo đất ứng suất trước kết hợp khung bé tông cốt thép

Neo trong đất [I0| là một loại thanh hoặc cấp mém chịu kéo kiểu mới Neo gém 2 bộ

phận là thân neo (phan tự do) và biu neo (phi ngàm) Thân neo là phan thanh hoặc cáp

tw do, Biu neo la phần thanh hoặc cấp được bao quanh bởi vữa bê ông để liên kết phần này với đất xung quanh Đầu neo bên trên mặt đắt được liên kết với kết cấu bên ngoài Khi thanh hoặc cấp mém bị căng bởi kích thuỷ lục, lực căng sẽ truyền thành lực nén cũa dầu neo ên hệ kết cấu bên trên mặt đắt và phân bổ thành áp lực nén lên toàn bộ bé mặt khối đắt cần giữ dn định Ma sát giữa bẫu neo và đấ thông qua vita bề tông sẽ được huy động dé tránh cho neo bị nhỗ khi gia trước,

Neo trong đất thường được sử dụng kết hợp với tường, dầm ngang, khối bê tông để ôn đình mái dốc và chẳng trượt lở, Neo trong đất cho phép dio sâu để xây dựng các đường cao ốc mới Neo trong đắt còn sử dụng để ổn định các khối đắt đá phí trên mái đốc và ổn đình mặtrượt Các dim ngang và khối bê tông được sử dụng để truyỄn tả trong tử neo vào đất tại bề mặt mái dốc dé giữ ôn định mái dốc ngay vị trí ảo Việc lựa chon sử ‘dung dầm ngang hay các khối bê tông phụ thuộc các điều kiện kinh tế, mỹ quan, duy tu

bảo dưỡng trong quá trình khai thác sử dụng,

`VỀ việc bổ trí neo, chiều dif neo thường được lựa chọn sao cho phan bầu neo nằm ngoài mặt trượt dự kiến trong phân tích dn định Lưu ý rằng mặt trượt này cũng thay đổi khi so với thôi điểm mái đốc chưa được gia cổ do lục kháng trượt sau khi gia cổ đã tăng so với thời điểm trước Trong mặt bằng, mạng lưới neo thường được bổ trí theo 6 chữ nhậthoặc hoa mai, Khoảng cách giữa các neo cin được lựa chọn sao cho vừa dim bảo.

cầu về ổn định và kinh tế.

Hình 1.6 Một mái dốc được áp dụng gia cổ bằng neo [11]

1.3.1.4 Giải pháp tường rp dé [8]

Tường rọ đá được ch tạo từ các 19 đã có tiết diện thường là mtx mếtvà chủ

nước tốt trong vùng lần cận của tường Cn xem xé việc bảo vệ bộ lọc giữa rọ đá và lop đắp tưởng (Hình 17)

“Tung có cốt [14] là dạng tường hiện đại mà nền đắt được gia cường bằng các vật ligt địa kỹ thuật Tường ở mặt phía ngoài làm bằng các tắm bê tông cối thép, đá và được nồi với các đái kim loại hay pôlyme chôn từng lớp trong đất đắp sau tường, Dat đắp có tác

I8

dụng dy mặt bì ra khỏi đắt, nhưng đồng thời trọng lượng của đất đắp só tác dụng tạo nên lực ma sát giữa đất và cốt neo mặt tường lại Tường đất có cốt có nhiều ưu điểm: nhẹ, chịu lún tốt nên có thể ứng với các loi đất nên không tốt

Sử dụng công tình bằng đất có dt phải chú ý một số vẫn để sau

= attikim loại ding làm cốt và mặt tường bao phải là thép không gi hoặc thép,mạ, nếu dùng thép thường thì phải tăng thêm kích thước cốt hoặc vỏ để dự trữ phòng sỉ

~ _ Phải có biện pháp chống láo hóa cho vật liệu néu sử dụng chất déo tổng hợp là cốt

và vỏ mặt tường bao,

~_ Đất dùng dé đắp phải đạt được các yêu câu nhất định về thành phẩn hạt và tính chất diện hóa để dim bảo sự neo bám tốt giữa cét với đắt

= Cin phải có biện pháp thoát nước tốt để phòng trường hợp nước xâm nhập vào đất lầm giảm sự neo bám giữa đất và

~ ˆ Tường chin bằng đất có cốt só thé sử dụng trong các trường hợp sau:

= Thay thể các tường chin bằng be tông hoặc đã xâ lầm công tình chống đỡ nén từ

phía dưới sườn đốc đễ xây dựng các đoạn nền đường hoặc bãi san nén tn các sườn đốc

tự nhiên có độ dốc ngang từ 50% trở lên.

= ‘Thay thé mái đốc tay nin dip đắt thông thường có độ đốc thoải để iảm điện tích chiếm dụng mặt bing dành cho san nền

Làm công tình chống đỡ các khối trượt sườn rên các sườn dốc tự nhiên vàng có tuyển

đường đi qua

Hình 1.9 Tường chắn đắt có cốt dự án Monaco Hill Ha Long [15]

1.3.2 Giải pháp phi công trình

1.3.2.1 Giải pháp trồng có

“Trong kỹ thuật dn định mái đốc, cỏ veiver cũng được áp dung để phủ xanh, bảo vệ bể

mặt má

G nước ta vấn đề rồng cò phi xanh mái ốc đã được nghiên cứu từ ắt âu (16,17.18,19} “Trong đó, cò vetiver là đối tượng nghiên cứu ph biển, Theo tả liệu của Paul Trương và nnk, cò Vetiver (Hình 1.10) là cây ưa nắng, không có thân ngằm Cỏ có bộ rỄ ăn sâu

chẳng xôi đất va cường độ chồng cắt của đất Co vetiver có phần thân thing đứng, cứng tới 3-4m trong đất nên khả năng chịu hạn t cò giúp gia tăng khả năng

chắc Cb được trồng với mật độ dày có thé làm giảm tốc độ chảy của nước mặt Thêm ‘vio đó, cỏ có sức chống sâu bệnh cao, Sau mưa lũ và bị vùi lắp bởi bùn lầy, rễ cỏ có thể

phát triển trực tiếp từ thân trên để duy trì sự sống Bởi vậy, khả năng thích ứng với cá

môi trường hạn hán và ngập lụt của cổ rắt tốt (cụ th từ -22"C tới 55'C) Dai pH thích "hợp cho sinh trường của cỏ là từ 3.3 đến 12.5 Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, khi rễ cô chưa hoàn toàn phát tiển, cô veiver rất d bị tổn thương bởi lều kiện thời

ben ngoài.

20

Hình 1.10 C6 Vetiver [20]1.3.2.2 Giải pháp sử dung vật liệu neoweb

Neoweb chính là các 6 địa kỹ thuật, là cách gia cổ cho mái dée bằng cách làm các 6 địa

kỹ thuật, chúng có tác dụng phân tách, én định cũng như gia cố nền đất rất hiệu quả.

Một hệ thông Neoweb sẽ bao gồm mạng lưới nhiều ô ngăn có hình dạng tổ ong được dục lỗ tạo nhâm Đồng thi thông qua liên kết các tắm nhựa HDPE mà thành

iu điểm của phương pháp này đó a gia cổ hiệu quả các mái taluy có độ dốc lớn, độ bền

làng thi công Hơn nữa

cao, tuyệt đối không sg bị ăn mòn do thời tiết và ngoại cảnh,

ấp, thấp hơn 10 ~ 20% chỉ phí so với tring cô hoặc bê tông lắp ghép.

chỉ phí cũng 1

Ngoài ra cách này cũng giúp bảo vệ môi trường, an toàn cho sức khỏe.

m1

Kết luận chương 1

“Chương 1 đã nghiên cứu tổng quan về trượt lở đắt Các hệ thống phân loa trượi đã được trình bảy Luận văn sử dụng hệ thống phân loại trượt của Vames năm 1978 Theo đó, các loại hình trượt lở đất đã theo Varnes bao gồm: đổ, rơi, trượt xoay, trượt tịnh tiến, chảy ngang, chảy dòng Về cơ bản, các loại trượt lở này gây mắt ôn định mái dốc, tốcđộ xảy ra có thể nhanh hoặc chậm, nhưng tác hại gây ra đều lớn tới cơ sở hạng vàcuộc sống của con người.

Các giải pháp gia cổ mái đốc có thể được chia ra 2 loại là giải pháp công trình và giải

pháp phi công trình Các giải pháp công trình bao gồm: tường chắn bê tông hoặc đá xây,đình đá kết hợp khung bê tông cốt thp, neo ứng suất trước kết hợp khung b tông thép, tường rọ đá, tưởng có cốt Các giải phip phi công trình bao gồm: trồng cỏ, sử đụng

vật liệu neoweb.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MAI DOC

2.1 Lý thuyết tính toán ỗn định mái đốc

2.1.1 Đánh giá én định mái đốc theo phương pháp cân bằng giới han

“Trên thực tế thường phé biến sử dụng phương pháp phân mảnh cỏ điển dé kiểm toán ổn.

định mái đốc, Phương pháp này do W Eellenius [22] người Canada đề xuất từ năm 1926 với giả thiết khối đất trên mái dốc khi mắt ôn định sẽ trượt theo mặt trượt hình trụ tron

ic dung của các lực giữa các phân mảnh.

Hình 2.1 Sơ đồ tinh én định mái đốc

a Fel cnius b Bishop

Xátoán phẳng như hình 2.1a, phân khối đắt trượt hình trụ tron thành các mảnh vàgiá thiết khi trượt cả khối trượt sé củng trượt một lúc do đó giữa các mảnh không có lựcngang tác dụng lên nhau; trang tháii hạn chỉ xảy ra trên mặt trượt

"Như vậy mỗi mảnh trượt ¡ s& chịu tác dụng của trọng lượng ban than Pa; P, phân thành

hai thành phần: lực tgp tuyển tại mặt trượt T.=P, sina, và lực pháp tuyển N

lực tiếp tuyến gây trượt còn lực pháp tuyển gây ra lực ma sát NteQ; (với tag là hệ số‘ma sit của phần đất trên đáy mặt trượt thuộc phạm vi mảnh i), Lực ma sắt cùng với lựcdính el đưới đáy mảnh trượt sẽ là những thành phần cân trổ trượt (và e là chiề dài và lực dính của phin đất tén đoạn mặt trượi thuộc phạm vi mảnh i) Nếu cin xét tác dụng của động đất thì mỗi mảnh trượt còn chịu thêm một lực gây trượt Wi cổ cánh taydon so với tâm O là Z,

So sánh tổng mô men đối với tâm trượt O do các lực gây trượt T; và Ws của các mảnh i

với tổng mô men cản trở trượt N,tg@,+e,l của các mảnh i, ta sẽ biết được mức độ én định của taluy đối với mặt trượt giá thiết (có tâm O và bán kính R), cụ thé hệ số ổn định

K được xác định như sau:

“Trên đây mới chỉ xác định được hệ số én định K ứng với một mặt trugt nào đó nhưng

chưa chắc mặt trượt nay đã là mặt trượt nguy hiểm nhất Chúng ta cần giả thiết nhiềumặt trượt khác nhau, tương ứng với mỗi mặt trượt sẽ tính được hệ số K, từ đó lấy trị số K nhỏ nhất (Ka) ong số các tí số K nh được Trị số Kea này mới biểu hi cho mức

49 dn định của mái taluy đó.

"Phương pháp Bishop (đơn giản) [23]

‘Theo phương pháp này, việc tính toán dn địnhtaluy cũng giống như phương pháp phân

mảnh cổ di, chỉ khá l5 ở mỗi mảnh trượt, Bishop có xét đến các lực dy ngang Bis ‘AE, (binh 2.1) ác đụng ti hai pha của mảnh trượt (không quan tâm đến diém đt

của hai lực ngang đồ).

Đối với toàn bộ khối trượt trụ tròn thì phải có: EAB, = E(B«¿ - E.1) = 0 (do toàn bộ khối trượtở vào trang thi cân bằng) và không quan tâm đến v tri điểm đặt củ các lực ngang như trên đ gã thi, do đó mômen do EAE của các mảnh trượt gây rà đỗi với tâm trượt O cũng sẽ bằng không Từ đỏ, hệ số ôn định K tương ứng với một mặt trượt tròn đã biết vẫn được xác định như sau:

‘Tuy nhiên, ở đây các thành phần T; và Nị không phải chi do trong lượng mảnh trượt P,

sây ra, mà còn do cả các lực ngang chưa biết Exi, Ess gây ra, tức là không được xác

định chúng như ở phương pháp Fellenius với Ni=P.cosay và T,=P,-sincy, mà phải xác

24

định chúng theo quan hệ sau (xuất phát tr phương trình cân bằng lực theo phương thẳng

đứng của mảnh i)

N,.cosø, +T, sin œ, =P, G3)

Ci sử khi trượt, các mảnh trượt có cường độ kháng cắt ở đấy mỗi mảnh trượt i đều đạt tới trạng thấ cân bằng giới hạn với cùng một hệ số an toàn K như nhau thì ng với mỗi

Theo (2-6) ta có thể tính được hệ số ổn định của

taluy ứng với một mặt trượt tròn đã cho theo phương pháp Bishop Ở đây lưu ý rằng: vì

misf(K) nên quá tình tim hệ số ôn định K là quá trình tính lặp, Ngoài ra, việc mò tim hệ số ôn định nhỏ nhất Kmin (ầm mặt trượt nguy hiểm nh cũng tương tự như phươngpháp phân mảnh cổ điển nói trên

Ngoài hai phương pháp nêu trên cồn rất nhiễu các phương pháp theo cách phân mảnh,

khác như: phương pháp Janbu, Morgenstern-Price, Spencer, hiệp hội kỹ su Mỹ, hoặc

phương pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giỏi hạn tổng quát GLE (General Limit

25

Eauilirium), Các phương phấp này có xét đến lực tác dụng giữa các mảnh nhằm

phan ánh sát với thực tế nb At sự tương tác giữa các mảnh Tuy nhiên, phương pháp của.

Bishop, đồ ra đời đầu tiên vàsử đụng những giả thiết khá sơ đẳng nhưng lại cho kết quả tất sát so với những phương pháp phức tap sau này như Morgenstern-Price hay GLE củaEredlund

2.1.2 Đánh giá dn định mái dắc theo phương pháp phần tử hữu hạn

“Có nhiều phương pháp số có thé sử dụng trong tính toán én định mái đốc, có th kể tới

phương pháp liên tục như phan tử hữu hạn (Finite element method — FEM) Trong các

phương pháp số, FEM là phương pháp hiện dang sử dụng phổ biển nhất hi may.Nhóm phương pháp phân tích phản tử hữu hạn dựa trên sự thay đôi ứng suất, biếtn dang

sửa các điểm chia trong mái dốc Đây có thé xem là phương pháp phân tích chính xác, thoả mãn các điều kiện cân bằng lực và điều kiện biên tại mỗi điểm của mái dốc. Phương pháp này xác định cả hệ số an toàn nhỏ nhất và cơ chế phá hoại mà không phải giả dịnh trước mặt trượt phá hoại như phương pháp cân bằng giới hạn (Grifith et

al 1999) [24].

Phương pháp FEM sử dụng rit nhiễu mô hình vật liệu khác nhau như: mô hình Linear

Elastic, mô hình Mohr ~ Coulomb, mô hình Hardening ~ Soil, mô hình Soft Soil, và mo

inh Soft Sol creep Theo các mô hình này, ứng xử của đắt ở trạng thấi dn hồi và din4006 thể khác nhau nhưng ở trạng thái déo hoàn toàn thi luôn tuân theo tiêu chuẩn phá

hoại Coulomb, Trong đó, phân ổ đắt được coi à trạng thi déo hoàn toàn khi ứng suất cắt do ải trọng gây ra vượt sức kháng cất của đt,

“Trong mục này, ba khía cạnh chính ảnh hưởng đến phân tích én định mái đốc được thảo.

Ign, Diu iên là về các mô hình vật iệu sử dụng trong phân tích én định mái dốc Thứhai là ảnh bưởng của việc tính toán hệ số an toàn đến độ ôn định của mái đốc và khí: cạnh thứ ba là định nghĩa về sự phá hoại của mái dốc trong phân tích ổn định theo

phương pháp FEM.

2.1.2.1, Mô hình vật liệu

Mô hình Mohr-Coulomb là một mô hình đàn hồi và dẻo hoàn toàn Tức là xem đất chỉ làm việc trong giai đoạn đản hồi với quan hệ giữa ứng suất và biến dang là tuyển tính,

quan hệ này tuân theo định luật Hooke Khi trạng thi đất vượt qua giai đoạn làm việc đàn hồi này thì xem như dat bị phá hoại hoàn toàn, tức là biển dạng phát triển lớn đến xô cũng tong khi ứng xut không tăng, Trong mặt phẳng, chuẩn phá hoại của môhình Mohr-Coulomb như sau: tf o°ftanp’ +e

Mô hình này biểu thị trang thái ứng suất phẳng của một điểm, vòng tròn ứng suất củađiểm đó chưa vượt ra khỏi đường bao phá hoại thì vật làm việc đàn hồi Sự phá hoại củaVậLliệu chỉ xuất hiện khi vòng tròn ứng suất tại một điểm bắt kỳ trong vật liệu tiếp tuyến.với đường bao phá hoại (Hình 2.2)

Hình 22 Quan hệ ứng suất pháp và ứng sut ct, giảm cường độ chống cắt Các mô hình được áp dụng cho các bài toán biến dạng hai chiểu Mô hình

Mohr-Coulomb được sử dụng dé mô tả các đặc tính vật iệu của đất (hoặc đá) Mohr-Mohr-Coulomb

quan đến độ bền cất của vậtliệu với lực dính đơn vi, ứng suất pháp tuyển

Xà góc của nội ma sát của vật liệumặt phá hoại của mô hình Mohr-Coulomb có thélà được trình bay dưới dang:

ng; [omO-Lsinosing|-Coms “Trong đó 9 li góc nội ma sắt, là lực dính đơn vị và

1,=(0,+0,+0,)=30, G8)

Trong đó: `= na n.n 6-10)

Và Sx Ơy — Ơn „ Sy= Gy — Ơm 822 Ge — Gon (2-12)

Đối với mô hình vật liệu Mohr-Coulomb, cần yêu cầu có 5 thông số đất, bao gồm góc ma sit 9, lục dính đơn ve, gc trương nở , môđun din hồi E, ỷ số Poisson v Mô dun dân hồi va hệ số Poisson có ảnh hưởng sâu sắc đến các biển dạng được tính toán trong quá trình thiết kế mái taluy, nhưng chúng có ảnh hưởng rit ít đến dự đoán hệ số an toàn. trong phân tích ôn định má dốc.

“Góc trương nở, y ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi thể tích trong quá trình phát sinh ng suất của đất Nếu y= 0, độ dn hỗi được gọi - và nếu # 9, và ngược

lại được coi là “không liên kết" Sự thay đổi về thể tích trong quá tình phá hoại không

được xem xét rong nghiên cứu này và do đ gốc trương nở được lấy bằng 0, Do đồ, chỉ 6 ba tham số (góc ma sit, lực dính đơn vị và trọng lượng đơn vị của wt liệu) của vật liệu mô hình được xem xét trong mô hình Day la các thông số quyết định của đường há hoại Coulomb, đo đó, có ảnh hướng trựctếp tới dn định của mái đốc.

Ngoài mô hình Mohr-Coulomb, mô hình Hardening ~Soil (tăng bền) cũng được sử dụng,khá phổ biến Trái ngược với mô hình Mohr-Coulomb, bề mặt bién dạng của mô hìnhdéo tăng bén không được cổ định trong không gian ứng suất chính, nhưng nó có thé mở

xông do biến dạng dẻo Sự khác biệt giữa hai loại chính đó là tăng bén cắt và tăng bên

nén Tăng bén cắt được sử dụng để mô hình hóa biến dang không thé đảo ngược do ứng

suất lệch chính, Tăng bền nén được sử dụng đẻ mô hình các mô-đun biến dang khong

thể đảo ngược do ứng suất chính trong thí nghiệm nén cổ kết và đẳng hướng Cả hai loạiting bin đều được áp dụng trong mô bình hiện ty

(Mo hình Tăng bên là một mô hình tiên tiền để mô phỏng hành vỉ của các loại đắt khác

nhau, cả đất yêu và đắt cứng, Sghan (1998), Khi chịu ải trọng nến khối, đt cho thấy ng thời các biển dạng kh

mô-đun din hồi giảm din và ig thể đảo ngược phát triểnTrong trường hợp đặc biệt của thí nghiệm ba trục thoát nước, mỗi quan hệ được quan

giữa biển dạng đứng và ứng ip xi bằng một đường cong hyperbolMột mối quan hệ như vậy lần đầu tiên được xây dựng bi Kondner (1963) và sau đóđược sử dụng trong mô hình hyperbol nổi iếng (Duncan & Chang, 1970) [25] Tuy

nhiên, mô hình Tăng bền thay thé cho mô hình hyperbol cho đến nay Thứ nhất, bằng cách sử dụng lý thuyết về độ déo chứ không phải lý thuyết dan hỏi Thứ hai bằng cách.

4p dụng độ giãn nở của và thứ ba bằng cách giới thiệu một np ứng s

điểm cơ bản của mô hình là

`Mô-dun din hồi phụ thuộc ứng suất theo hàm mũ Tham số đầu vào là

Mô-đụn din hồi do ứng suất ch chính Tham sổ đầu vào BE

XMô-đun biển dạng do ứng suất nén khối, Tham số đầu vào,

Mô dun chét/do tải din hỗi Tham số đầu vào Ey’,

Pha hoại theo mô hình Mohr-Coulomb Các tham số e, ø and y

Một tính năng cơ bản của mô hình Tăng bên hiện tại là sự phụ thuộc ứng suất giữ của

kết 1 mô-đun đàn hồi của đất Đối với trường hợp ứng suất và biến dạng của nén

chiều, mô hình sử dụng mối quan hệ

Em = ES Co pS 13)

"rong trường hop dit yếu m7 Trong các tinh hung như vậy, mỗi quan hộ đơn giản

giữa chỉ số nén lún điều chỉnh 2°, như được sử dụng trong mô hình Soft-Soil và mô dun

biển dang của nén cổ kết 1 chiều

G14)

“Trong dé: p’ là một ứng suất tham chiếu Ở đây chúng ta xem xét một mô dun biến dang của nén cổ kết 1 chi tại một áp suất tham chiều cụ thé p/7 Do đó, mô-đun din hồi tải chính liên quan đến chỉ số nén lún được sửa đổi 2° hoặc với chỉ số nén lún tiêu

chuẩn Cam-Clay 2.

Tương ty, mô-đun chất đỡ tả liên quan đến chỉ số bồi phục hiểu chỉnh x hoặc chỉ số hồi phục Cam-Clay tiêu chuẳn x: Có mỗi quan hệ gin đúng:

ah on

ma) en

Một lần nữa mỗi quan hệ này được áp dụng két hop với giá tri đầu vào m = 1

Hình 23 Quan hệ ứng suất biển dạng và thông số mô dun sử dụng trong mô hình tăng

‘Su phát tiển của vùng biến dạng đàn hồi sang biến dạng déo theo mô hình tăng bên có thể tham khảo trên Hình 24 thông qua méi quan hệ giữa 2 ứng suất chính p (ng suất

30