Luận văn thạc sĩ Xây dựng Công trình thủy: Nghiên cứu giải pháp xử lý khi đào đường hầm qua vùng địa chất xấu

MỤC LỤC

DANH MỤC BANG BIEU scsssssssssssssscssssssassaccnssscsecsscseeaseaseassassacsecsecsseaseaseaseaceas viii

DANH MỤC CAC TU VIET TAT VA GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix MO ĐẦUU - 5< SS« HH4 HH 0713071980714 E774E7791 7241744 1 CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DUONG HAM VA CÁC SỰ CÓ HAY XAY RA

KHI DAO HAÁMM - 5 G5 S s .Ọ Họ 0 0.00 00 0004.0000000 0804 00 4

1.1.1 Khái niệm và phân loại về đường ham thủy lợi, thủy điện - 4

1.1.3 Các yếu tố quyết định đến an toàn và chất lượng đường hầm 9

1.2.1 Một số vi du về sự cố khi thi công đường ham ở Việt Nam 9

CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN SẠT TRƯỢT VÀ GIẢI PHÁP

XỬ LÝ KHI ĐÀO DUONG HẢM s s-cesserrserreertreerrserrrsree 16

2.1.1 Địa chất công trình - :5¿+22+EEEE2EEEE2121121121217111 11112 c6 16 2.1.2 Chất lượng hồ sơ khảo sát thiết ké cc cececcececesseseeseeseesessessesestesesees 18

2.2 Lý thuyết về các giải pháp xử lý khi đào ham qua vùng địa chất xấu 19

2.2.2 Phân tích quan hệ đá — hệ chống đỡ (Lời giải của Ladanyi) 24 2.2.3 Các giải pháp gia có và chống đỡ theo phương pháp NATM 35

2.3 Giải pháp xử lý khi đào đường ham qua vùng địa chất xấu 47

1H

2.3.2 Giải pháp xử lý khi dio đường him qua vùng địa chất xấu 48 2.3.3 - Giải pháp xử lý khi đào đường him qua vùng địa chất xấu - him bị sat 56

2.3.4 Giải pháp gia cỗ vĩnh cửu cho đoạn him di qua vùng địa chất xấu 56

2⁄4 Kếthuận chương2 6

CHƯƠNG 3 : GIẢI PHAP XỬ LÝ KHI ĐÀO DUONG HAM QUA VUNG BIA CHAT XAU THỦY ĐIỆN BẢO LOC 4

3.1 Giới thiệu về cơng nh thủy điện Bảo Lộc 64

3.1 Vị trí và nhiệm vụ cơng trình 643.12 Quy mơ các hạng mye cơng trình 64

3.2 Giải pháp xử lý khối sạt đường him thủy điện Bảo Lộc Cc)

1 batvin dé “3

3.2.2 Giải pháp xử lý để đảo khối sat m1

3.23 Tính tộn kết cấu gia cổ tạm và các giải pháp chỉ tiết để đo khối st 7I 3.3 Giảipháp kết cấu vo him cho đoạn địa chất xi, 95

3⁄4 Kếtuận chương 3 100

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO.

PHY LỤC.

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

in 1.1 Các hình thức mặt cắt ngang đường him không dp 8 Hình 1.2 Các hình thức mat et ngang đường him có dp 8

Hình 1.3 Sat gương him tại KO+16 thủy điện Bảo Lộc, tinh Lâm Đẳng 10Hình 14 Sat gương him tại K3+640 thủy điện Buôn Kuôp, nh Dak Lak 10

Hình 1.5 Sat gương hằm ti KOFS6 dy điện Sông Giang 2, tính Khánh Hồa 1 Hình 1.6 Sat gương him tại K]150 thủy điện Đồng Nai 3 tỉnh Dak Nông, "

Hình 1.7 Nước ngim tại K1+S0 thủy điện Sông Bung 2 tỉnh Quảng Nam 2

Hình 1.8 Nước ngằm tại him dẫn ding thủy điện Sông Bung 2 tinh Quảng Nam 12 Hình 2.1 Quan hệ giữa cường độ kháng nén của khối đá và ứng suất ban đồu 17

Tình 2.7 Diễn biển quá trình Đào ~ Chống đỡ 23 ‘inh 2.8 Méi quan hệ giữa đã va hệ chống đỡ 23 Hình 2.9 Dang hình học và trạng thải ứng suất của đường him tế diện trồ 2Š

Hình 2.10 Tiêu chu in phá hủy của khối đá nguyên dạng và đá trong ving phá hủy 25

inh 2.11 Biển đồ ứng uất và biển dang của đã quanh đường him, 28

Hình 2.12 Nêm đá ơi và trượt khỏi mặt gương do =

Hình 2.13 Neo gia cổ én định vom đi 35

Hình 2.14 Dường cong chuyển vi đ 36

Hình 2.15 Phan ứng của hệ thông gia cổ theo chuyén vị của tường hằm 38 Hình 2.16 Biểu đồ phân loại di theo phương pháp Lauffer 40 Hình 2.17 Quan hệgiữa biển dang và ứng suất ban thin ban đầu cũa đường him

Hình 2.18 Các biện pháp dio phá mặt gương 45

inh 2.19 Hình thức gia cổ him bằng phun bé tông 50

Hình 2.20 Hình thú gia cổ him bằng phun bề tổng + neo đá

inh 221 Hình thú gia cổ him bằng khong chồng

Hình 222 Sơ

inh 3.1: Cắt đọc đườn

tinh áp lực núi đá [1]

am thủy điện Bảo Lộc

Hình 3.2: Cắt ngang đường him thủy điện Bảo Lộc.

Hình 33 Cắt dọc khối sạ đường himHình 34 Chính dign khỗi sat

Hình 3.S Khi ạt nhìn t đỉnh mặt đất tự nhiên

Hình 3.6 Đường cong đặc

mặt gương

h chuyén vị của khối đấ để sat Hình 3.7 Đường cong đặc tinh của khối đá và áp lực chống đỡ.

Hinh 3.8 Cit đọc xử bude 1

‘inh 3.9 Mặt khối sạ sau khi xử lý bước Ì

Hình 3.10 Cắt đọc bổ ti khoan phụt cúng hóa khối sat hước 2 Hình 3.11 Khoan phụt cứng hóa khối ạt từ trên định hằm, Hình 3.12 Mô hình cắt ngang đường him

Hình 3.13 Ứng suất ban đầu khu vực hầm trước khi đảo

Hình 3.14 Chuyên vj him khi đào toàn tiết điện

Hình 3.15 Ứnthắm kh đã được gia cổ khung chống thép hìnhHình 3.16 Các giai đoạn đảo phá một mặt gương

Hình 3.17 Chuyên v him khi đào gái đoạn 1

Hình 3.18 Chuyển vị him dio giả đoạn 2 U73,š5em

Hình 3.19 Chuyển vị him khi do giai đoạn 3 U=3,0em,Hình 320 Chuyển vị him khi do iai đoạn 4

Hình 3.21 Ứng suất him khi đảo giả đoạn bước 1

Hình 3.22 Mô hình thép neo vượt rước,

Hình 3.23 Chuyển vị him khi có neo vượt trước"Hình 3.24 Mô hình tính toán neo vượt trước

Hình 3.25 Chuyển vị dọc him khi không gia cố, bước đào Im

Hình 3.26 Chuyên vị dọc him khi có gia cố neo vượt trước bước đào ImHình 3.27 ng suất trong thép neo vượt trước, bước đào Im,

Hình 3.28 Cit dọc do và gia cổ khối sat 9Ị

Hình 3.29 Mô hình tinh toán khung chống thép hình H150, Bê tông M200 dày 15em93

Hình 3.30 Kết quả chuyển vị của hệ gia cổ tạm,

inh 3.31 Kết quả ứng suit Smax, Smin rong khung chống thép hình Hình 3.32 Kết qua ứng su

Hình 3.33 Mô hình tính toán v6 hằm khi có xét đến gia cổ tạm, Hình 3.34 Mô hình tính toán vỏ him khi không xét đến gia cổ Hình 3.35 Mô hình tính toán vỏ him khi có xét đến gia cố tạm.

Hình 3.36 Ứng suất theo phương x ~Sxx(kN/m),

theo phương x -Sxx(kNin).

Hình 3.41 Ứng suất theo phương ýHình 3.42 Ứng s

Hình 3.43 Ứng s t theo phương y ~8yy(kN/m)

Smax, Smin trong bê tông chèn M200 dây 15cm

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Các đường him thủy lợi thủy điện đ xây dụng ở Việt Nam trong khoảng

20 năm trữ lại đây.

Bảng 2.1 Phân loại nhóm dé theo Bieniawski

‘Bang 2.2 Các khối đá được phân loại theo phương pháp “Hệ thing Q” "Bảng 2.3 Hệ số lệch tải khi tinh toán lớp lót đường him [9]

Bảng 2.4 Hệ số kế Ít đá D)Ị Đăng 2.5 Bảng tra t số Ka [1]

ố của các loại

Bảng 3.1 Các thông số công th thủy điện Bảo Lộc,

1 đặc tính của khối sat va hiện trạng thi công như sau:

Bảng 3.2 ChỉBảng 3.3 ChỉBảng 3.4 Ch

Băng 3.5 Chi tiếu cơ lý của Khối đắt đồ sat trước và sau khi được gia eb.

cơ lý của vùng ảnh hưởng như sau

sơ lý khối ạt rước và sau khoan phụt.

Bảng 3.6 Trường hợp, 16 hợp và ác lự tác dụng lên vô him trong tính toán Bang 3.7 KẾt quả tính toán nội lực vả cốt thép vỏ him

Bang 3.8 Bảng so sánh giải pháp xử lý đảo him thực tế trước đây,

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

HTL Đại học Thủy lợi

MỠ ĐÀU 1 Tính cấp thiết cũa ĐỀ tài

“Trong thời gian qua, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành thủy lợi - thủy điện, ở nướcta đã tiến hành xây dụng và đưa vio khai thác nhiễu loại đường him thủy công trên

các hệ thống thủy điện, thủy lợi thủy nông, cấp thoát nước Trong thiết ké và xây

đụng các đường him thủy công đã cập nhật va áp dụng có kết quả nhiều kinh nghiệm,cũng như công nghệ tin tiễn của thé giới

Đường him thủy công là một dạng công trình thủy đặc biệt được xây dụng bằng cách đảo trong đất, đá núi và dùng để dẫn nướ tháo nước phục vụ cho những mye dichkhác nhau Việc thiết kế và xây dựng đường him thủy công đôi hỏi các kiến thức vcông trình ngằm (đào và gia cổ v6 him trong đất, đá) và công trinh thay,ức công

trình chịu tác đụng trực tip của nước từ cả phía trong và phía ngoài

Tuy nhiên do các đường him nằm sâu dưới đất nên công tác khảo sắt như thu thập

binh đồ địa chất khu vực, khoan đạc tuyển đường him, địa vật lý cũng không đính giá hết được điều kiện địa chất phúc tạp của đường him để có giả pháp thiết kế và thi

công phù hợp

‘Mit khác, trình độ thiết kế và thi công him ở nước ta tuy đã có bước tiến đáng kể so. với trước kia, song việc dio him qua vùng địa chất xấu vẫn li vấn đề cần quan tâm đặc biệt để tránh những sự cổ đáng tiếc dẫn đến tin thắt về người và tài sản Tên ti lớn nhất hiện nay là các đơn vi thi kể và thi công thường chưa chủ động trong việc

xác định vị trí của các ving này mà chỉ kh xảy ra sự cổ mới dùng lại để đưa m các

giải pháp khắc phục dẫn đến bị động đối pho và chịu những tin tht không đáng có,

cũng như làm chậm tiến độ thi công.“Xem xết tình tự khảo sắt, thiếtthấy:

sác đường him phô biến ở nước ta hiện nay có thé

= 6 phần lớn các đường him thường chỉ khoan khảo sit ti các vị tr cửa vào, cửa ra

và cục bộ trên tuyển đường him, Các đới địa cit, đường mặt đá được lập và nối

với nhan đựa trên các hỗ khoan địa chất Các vùng địa chất xấu hoặc đất gly được xắc định da tên địa hình, địa mạo, do đổ không thể chuẩn xác về vị tí, kính

thước, chỉ tiêu cơ lý

~_ Đối với các đường him có quy mô lớn, giá trị đầu tư cao thì trước khi khoan.

thường tiễn hành khảo sit địa vật lý, tuy vậy kết quả địa vật lý cũng không mô tả

chính xác kích thước của các vũng dia chất xấu, trong khi đồ do hạn chế v8 mặt tải chính số lỗ khoan cũng phải giới hạn

~_ Hiểu biết về địa chất đạc tuyến him bị hạn chế bởi kết quả hảo sit rong khỉ đó giải pháp tiết kế để dio him qua ving dia chất xu li phụ thuộc vào kết quả khảo

Thông thường, để tránh tụt nóc, sạt gương hoặc vích, khi đào him qua các vùng địa

chất xu có th áp dụng các biện pháp như sử dung neo vượt trước, ding khung chống,

khoan phụt đông cứng hóa mặt gương v.v Trường hợp không kip gia cổ để him bị sat thì phải chặn chân khối sa, chống đỡ để én định nóc và vách hằm sau đó áp dụng các

biện pháp như trên để đảo tiếp Nguyên lý chung thi như vay, những áp dụng biệnpháp nào và cụ thé như thể nào thi phải căn cứ vào tn hình địa cht ey th, so sánh về

mặt kính tẾ và xem xét về khả năng thi công và thiết bị hiện có của nhà thầu.

2, Mục tiêu nghiên cứu.

“Tổng kết, đánh gid công tác dio him, qua đó thấy được những hạn chế đối với các giải pháp khi đảo him qua vũng địa chất xấu

‘Dua ra giải pháp khi đào him qua ving địa chất xu, giải pháp khắc phục va dio tiếp

hi xây ra sự cổ tụt hóc, sat gương hoặc vách Các giải pháp gia cổ cho him,

Đề xuất, chọn gti phấp kh đào him qua vùng địa chất xẫu của đường him thủy điện

người, máy móc ảnh hưởng tới công tác thi công him như cường độ của đả, hệ

thing và chiều rộng khe nức, chỉ tiêu cơ lý của 44, hệ théng và lưu lượng nước thé nằm của đá, hệ số iên cổ của đá, máy khoan đào, mây khoan gia cổ, vật Liệu gia cổ v.v Do vậy để đạt được mục tiêu của đề ải đôi hỏi phải xem xét tiếp

cận các vin để nghiên cứu một cách toàn dihệ thống, thực tiễn và tổng hợp.

= Cách tiếp cận từ tổng thé đến chỉ tit: Xem xét nghiên cứu tr tổng thể đến các giải

pháp cụ thể áp dụng cho công trình.

~ _ Cách tiếp cận kế thừa, chọn lạc kinh nghiệm tỉ thức đã có liên quan đến đề ài

Vấn đề nghiên KẾ xử ý đã cổ nhiễu nghiên cứu cả ở trongcác giải pháp

và ngoài nước, luận vănkế thừa chọn lọc các kinh nghiệm tt các công tinhnghiên cứu đã có

3.2 Phương pháp nghiên cứu

"hương pháp điều tr, khảo sắt thụ hp tả liệu

= Phương pháp ké thừa và chon lọ các nghiên cứu trước đây có liên quan đến đ tis

~ Phuong pháp tính toán lý thu

= ˆ Phương pháp tham vin chuyên gia,

3.3 Dự kiến kết quả dat được

= Dua ra giải pháp khi đào him qua vùng địa chất xấu.

= Đơn ra gi hip khắc phục Khi xây ra sự cổ tt nóc, sat gương hoặc vách và dio

~ Ap dụng cụ thé cho đường him thủy điện Bao Lộc.

CHUONG 1: TONG QUAN VE ĐƯỜNG HAM VÀ CÁC SỰ CÓ HAY

XÂY RA KHI ĐÀO HAM 1I ‘Tong quan về đường him ở Việt Nam

ELI Khái niệu và phân loi về đường him thấy lợi thấy điện

LILI Công rink ng

Định nghĩa: công trình ngầm là công trình nhân tạo, xây dựng dưới mặt đắt nhằm phục

‘w cho các mục đích khác nhau của con người.

Phân loại: Công tinh ngầm có các dang: Thing đứng, nằm ngang, nim xiên

1.1.1.2 Đường him

Định nghĩa: Đường him là dạng phổ biển nhất của công trình ngẫm được bổ tri nằm gang, thing đứng boặc nghiên, có chiễ đài lớn hơn nhiễu so với ác ích thước còn hủ, được xây dựng nim mục dich giao thông, thủy lợi, thủy điền, cắp thoát nước, bổ tr các mang lưới a tng kĩ huật của thành phố

Phân loại đường bằm

b Phân theo địa hình và khu vực xây dựng công trình:

+ Ham qua đổi, núi

= Ham đưới nước

Hắn thành phổ

«Phan loại theo độ sâu công trình

= Ham nằm nông: b<20m hoặc 2-3 lần b rộng him

1.1.1.3 Quá trình xây dụng đường hẳm ở Việt Nam

“Công trình thủy điện Hòa Bình được khởi công năm 1979 với nhà máy ngầm đặt trong:đường him, là một tong những đường him được xây dựng đầu tiên của Việt Nam saungày đất nước giải phóng Trong thời gian qua, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành

thủy lợi thủy điện, ở nước ta đã tiến hành xây dựng và đưa vào khai thác nhiều loạiđường him thủy công trên các hệ thống thủy lợi, thủy điện, cấp thoát nước Trong,

thiết kế và xây dựng các đường him thủy công đã cập nhật và áp dụng có kết quả nhiều kinh nghiệm cũng như công nghệ tiên tiến của th giới

Bảng thống kẻ các công tình đường him thy lợi thủy điện đã được xây dựng ở Việt

[Nam trong khoảng 20 năm trở lại đây [1]

Bảng 1.1 Các đường him thủy lợi - thủy điện đã xây dụng ở Việt Nam trong khoảng,20 năm trở lại đây

TT Têncôngtrinh | tinh | Conk weit Lm | Daina nk

16 | Bie Binh | Binh Thuin | - 33 38 a517 | Nam chim | Semla 6 as as

18 ‘Nam Chiến Sơn La 210 1,13 38

| TamTu | Yéomi | 36 39 sa20 | Cada | Than Hoe | 9 ax 90a | Binve | NghềAn | 340 a7 so

22 | HaNG | NgệAn | — HÔ 40 70

23 Hugi Quảng Sơn La 340 40 7024 [Thong Kon Tun] Kon Tum | 250 20 36

25 | Dakdrinh | QungNgh| 125 1058 vo

112 Hình thức mặt cit mgang của đường him

C6 rit nhiều dang mặt cắt ngang của đường him, ích thước mặt cắt ngang phụ thuộc ào: Nhu cầu khai thúc, điều kiện vận hành, điều kiện thi công, điều kiện địa chất và được lựa chọn dựa trên so sánh kính kỳ thuật

“Các đường him không áp thường sử dụng dạng chữ U ngược có thay đổi bản kính ởtrên vòm để giảm khối lượng đảo.

“Các đường him có áp ở Việt Nam chủ yếu sử dụng hai loại mặt cắt ngang chính là

hình tròn (giai đoạn đảo hình móng ngựa) và hình chữ U ngược

= Mặt cắt hình trồn có ưu điểm là chịu lực tốt, tổn thất thủy lục nhỏ, giá thành thấp,

tuy nhiên khó thi công Nó thường được áp dụng với những đường him lớn cóđường kính rong lớn hơn Sm

~ Mặt cắt hình chữ U ngược có wu điểm li dé thi công, đễ vận hành nhưng có nhượcđiểm là tổn thất lớn Nó thường được áp dụng với những đường him nhỏ mà khó

làm hình tròn được.

inh L2 Các hình thức mặt ft ngang đường hằm có áp

quyét định đẫn an toàn và chất lượng đường CCác yêu 6 quyết định đến an toàn và chất lượng đường him:

= Công tác khảo sit; Bao gồm khảo sắt địa hình, khảo sắt địa chất (khoan, dio, địa Vat lý ): Công tác Khảo sắt rất quan trong vi nếu Khảo sắt đánh giá sai về điều ign địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, các khu vực địa chất xấu, các chiêu cơ lý của đất đã x.A sẽ dẫn tới công tác thiết kể không đúng với điều kiện thực tế, Do đồ công tác khảo sit đường him cin phải đạt độ chính xá cao

= Công tác thiết kế: Néu công tác khảo sit đúng mã các giải pháp thiết kế sai thì sẽ

ảnh hưởng tới chất lượng đường ham, do đó công tác thiết kế yêu cầu phải chuẩn.

xác, đặc biệt li có các giải pháp phù hợp với khu vực địa chất xấu.

~ Cong te thi công: Cin được thực hiện theo đúng hỗ sơ thiết kể được duyệt

~_ Công tác giám sát: Công tác giám sát cần được giám sát để nhà thầu thực hiện công.

tác đảo, gia cổ theo đúng hé sơ thiết kế, thi công theo đúng hộ chiếu nỗ min và biện.

phíp thi công đã được phê duyệt

= Cong tie duy tu bảo dưỡng: Công te kiém tr duy tu bảo dưỡng được thực hiện

trong qu trình vận hành, theo định kỹ, phải tháo cạn nước để kiểm tra đường him,

snếu thấy có hiện tượng đắt đá bị sạ trượt thì phải đánh giá và có biện pháp xử lý

khẩn trương

1.2 Các sự cố hay xiy ra khi dio him

1.2.1 Một số si dự về sự cỗ Khi tỉ công đường him ở Việt Nam

C6 rit nhiều sự cổ đã xây ra kh đào hima thủ l thủy điệ ở Việt Nam phải đùng lại

để xử ý, lầm chậm tần độ thỉ công, ting khối lượng và gi thành công tinh, sau đây

là các ví dụ tiêu biểu:

Hình 1.3 Sat gương him tại K0+16 thủy điện Bảo Lộc, tinh Lâm Đồng.

Hình 1.6 Sat gương him tại K1450 thủy điện Đồng Nai tỉnh Dak Nông

Hình 1.8 Nước ngẫm tại him dẫn dòng thủy điện Sông Bung 2 tinh Quảng Nam

122° Ci sự cổ hay xy rahi

“Các đường him thủy công thường được đào xuyên qua núi, đ qua nhiều vùng địa chấtkhác nhau Địa chất công trình có ý nghĩa quan trong quyết định đến việc chọn tuyển,

xị tí đại công trinh và kết cầu của nó Ngoài ra địa chất công tĩnh còn quyết định tớibiện pháp thi công, tíđộ thi công, giá thành công trình

Trong thực ổ, công tác khoan thăm đồ, xác định địa chất của tuyển him không thể đọc theo cả tuyển đường him mà chi khoan từng điểm, nên địa chất giữa hai hỗ khoan

không thể xác định chính xác được, còn đối với công tác địa vật lý mặc đù xác địnhđược vũng địa chất xiu nhưng không thể ding 100% và cũng không đưa ra được cácchi iêu cơ lý để phục vụ công tá tính oán, còn công tác khoan ngang để lấy non kiểm

tex địa ing rước khi dio hằm th ở Việt Nam chư có,

“Chính vì vậy trong quá trình thi công đào đường him có thé gặp phải địa chất xấu ở

những vị trí được đánh giá dự báo trước va cả những vị tr không được dự bảo trước.xấu là do đi nhiều,

Những vùng có địa chai tãy kiến tạo, sóng dọc thấp, nước nga

khe nứt lớn nhưng nhiều nhất vẫn là do đút gãy kiến tạo Tay theo loại đút gãy mi.

mg đới pha hủy, vùng ảnh hưởng sẽ khác nhau Chính đới phá hủy n

nguyên nhân gây mắt én định vé lún, st trượt, thắm cho công trinh, Đút gay kiến tạo.

gây rủi ro cho đường him trong quá trình thi công nhiều nhất và cũng gây tổn thất nhiều nhất về kinh tế, kể cả tính mạng của con người

Phương pháp thi công đào him chủ yếu l bằng phương pháp khoan nổ, đối với đường hằm nằm trong vũng có địa chất xấu thi có th sử dụng đảo bing breaker, Ở những vi

, đôi khí là

trí này khối đá yítì khi thi công luôn đòi hoi phải có biện pháp chống:đỡ kịp thời, phương pháp chống đỡ tạm thời có ý nghĩa quyết định đến việc thành,công của đảo him,

Đối với các công tỉnh thủy điệ tì tiến độthỉ công đường him có liên hệ mật thiết với tiến độ thi công toàn hệ thống công trình thủy điện Việc thi công đường him phải được hoàn thành cũng với xây dựng xong công tinh đầu mỗi để làm sao việc ich

nước cho hồ chứa cảng sớm cảng tt, Khi đồ iệc kéo dài thôi gian thi công him do

sip phải địa chất x là một bt lợi lớn và ảnh hưởng đến tàn công tình thủy điện

CCác sự cổ thường xây a khí dio him qua vùng dia chất xấu:

= Khi vữa đảo him xong chưa kip gia cổ, đắt đã ở vim him và vách him sạ xuống

cục bộ hoặc toàn bộ lắp day mặt gương ham, không the tiếp tục thi công được nêu.chưa được xử lý và xúc bỏ khối sat

= Khi him đã dio xong một thời gian đi, đo ảnh hướng của công tác nỗ min hoặc đã

phiến sét hi tiếp xúc với không khí và nước sẽ giảm cường độ lâm cho đất đ ở

ôm him và vách him sat xuống cục bộ hoặc toàn bộ lip đầy mặt gương him,

không thé tiếp tue thi công được néu chưa được xử lý và xúc bỏ khối sạt

= Khi dio hằm và đã gia cổ lạm xong, tuy nhiên do ảnh hưởng của thời tết hoặc

công tie gia cổ chưa i làm cho các hệ thing gia cổ tam bị phá hủy tạo, đất đã trên đình hầm rơi xuống.

~ _ Khi dio him thi gặp mạch nước ngằm lớn chảy ra làm ngập đường him, mạch

"nước liền thông với các khe subi ở mặt đắt tự nhiền

1.2.3 Ảnh hướng của sự cổ khi đào him

Đối với công te thi công hằm, khi cỏ sự cổ xảy ra đủ lớn hay nhỏ đều ảnh hướng trực

tiếp tới iến độ, chỉ phí công trình

+ Tiến độ thi công: Khi thi công him khi xây ra sự cổ thì phải dừng lại để xử lý khối

thi sat và gia cổ tam an toàn thi mối tỉ công tgp tục được, ngoài ra khi bi sự toàn bộ đường hầm hướng đào đó phải dùng lại không th công tiếp tục được VÌ vây sự c làm chậm tiến độ thì công công trinh

~ Chi phí đầu tư: Do chậm tiến độ nên công trình phải đưa vào sử dụng muộn so vớitiến độ dự kiến ban đầu, do đó làm tăng thêm chỉ phí cho công trình do phải trả lãivay trong thời gian thi công, phái thêm chỉ phí xử lý khu vực sat trượt, phải tăng

chỉ phí xử lý vỏ hm vĩnh cửu khu vực xây ra sự cố

= Con người, vật tư thiết bị: Đối với các sự cổ xảy ra khí đang thi công thi làm cho

thiết bị hu hong nặng, có những trường hợp sat lở thì gây thiệt hại về tính mạng

con người, thiết bị thi công hầm hư hong không thé sử dụng được.

Mặc dù công tác địa vậ ý đã mô tả gần chính xác vùng địa chất xiu để có các giải

pháp phòng tinh sat rượt khi thi công, ty nhiên do ảnh hưởng của nỗ min cũng như

tay nghề thì công của nhà thầu, giải pháp thế kế, hoặc khi mỡ gương hm thì ứng suất sinh ra kh khai đào lớn hơn ứng suất cho phép của đá cho nên khi đào đường him

Vẫn xảy ra các sự cổ sat rượi, Nếu không cổ công tác xử ý các khối sat hip tôi hi

hậu quả cự rit lớn, gây thiệt hại về người và thiết bị, lâm chậm tiến độ

thi công, tăng chi phí đầu tư công trình Do đó công tác xử lý khi đảo him qua vùng,

địa chất xu, đặc biệt là các khối sat đã xảy ra là hết sức cần thiết

lả KẾthuận chương!

'Có rất nhiều sự cỗ hay xảy ra khi đào him, tuy nhiên sự cố hay xảy ra nhất là đất đá.

sương đào (định him, vách him, mặt gương) bị sạt trượt xuống Đôi với các sạt trượt

nhỏ như tụt nóc một phần, sat mặt gương một phần, sat vách một phần thì chỉ cần đào, xúc khối sat, gia cổ chắc chin là có thé đảo tiếp và di qua được Tuy nhiền đối với những khối ạt lớn, ign thông tới mặt đắt tự nhiề ở trên đỉnh hm thì không thé đào xúc rồi gia cỗ tạm được vì kh dio xúc khổi sat đến đâu, đắt đá cảng sat xuống đến đầy, do đồ phải có các xử lý hối ạt đ khi đào him tiếp đắt đã không bị rơi xuống rồi “mới đưa các giải pháp gia cổ tạm, đào gương him tiẾp theo và gia cổ vĩnh cứu

“Trong luận văn này tập trung nghiên cửu công tác *Giái pháp xử lý khi dio đường,"ầm qua vùng địa chất vắt” đối với trường hợp: Đào qua vùng địa chất xấu khi đường,hầm đã bị sat, các giải pháp xử lý khối sat để dio him tiếp, các giải pháp gia cổ tạm,

các gi pháp gia cổ vĩnh cửu,

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN SẠT TRƯỢT VÀ GIẢI

PHAP XỬ LÝ KHI DAO DUONG HAM 2.1 Nguyên nhân sat trượt khi đào hằm.

2LI Địa chất công trình: 2.1.11 Khải niệm về địa chất xấu

ra sat I6, hoặc lâm sạt lỡKhi thi công đảo đường him đến vùng mã có khả năng

sương him khi không kịp gia cổ thì gọi là địa chất xấu Các vùng địa chất xấu có thể

gây sgt trượt khí thi ông là: Các đút gây kiến tạo ở đó đất đá bị vò nhàu vỡ vụn; cáckhu vực nứt nẻ nhiều ở đỏ các khe nứt giao nhau tạo thành các nêm đá; các mạch nướcngằm lớn có khả năng diy đá ra ngoài, các khu vực sóng dọc thấp, các hang Karst

= Di phá hủy kiến tạo (Din gay): Dây là hiện tượng hay gặp nhất khi đào đường

hằm, ở khu vực đất gây

đảo đường im đến đắt đã bi ạt lở ngay Chiều đài ảnh hưởng từ vài mét đến hằng

đá bị vỏ nhâu nắt vụn thành những viên đá nhỏ mã khi

trăm mét, Đới phá hủy có bai vùng là vùng nhân và ving ảnh hướng, vùng nhân là

đất đã bị vò nhiu vỡ vin, ving ảnh hưởng là vùng xấu chuyển tiếp từ đã tốt sang

vũng nhân, Tay theo chiều đài của đới ảnh hưởng mã phân ra cắp Ï-V,

~ _ Mạch nước ngầm, túi nước: Khi do him gặp mạch nước ngằm chảy ra, hoặc nước ngÌm tại các Khu vực dé có nứt né mạnh sẽ diy đã ra ngoài, trạng thái đá ban đầu bị phá vỡ Nước ngằm có thể à một ti nước cục bộ, hoặc có th là mộnhiều vôi ước lên thông với các mạch nước ngằm Mắc.

~ _ Nứt né mạnh, sông đọc thấp: Đá cô nhiều kh nứt với độ rộng khe mút khác nhau,

hướng nằm khác nhau, khi ta dio him gương him cắt các khe nứt này tạo thành

các nêm đá, làm cho đá có khả năng bj sat xuống.

~ _ Đi bị phong hóa một phần hoàn toàn thành đắc Khu vực đá bị phong hóa mãnh,

hod phong hóa hoàn toàn thành đất, khi ta đào him ứng suất khai đảo lớn hơncường độ kháng nén của đá là cho mat gương bị sat xuống.

+ Hang động cát to: Các hang động cát to có sẵn ở trong đá, khi ta đào him qua tạo,

16

thành một hang động lớn hơn, âm cho đá bị sat xuống 2.12 Nggyên nhân so mượi do dia chất

Ôn định của hầm ở vũng địa chất xấu phụ thuộc vào tỷ số cường độ khẳng nền của di dd (sơ, Rock mass strength) và ứng suất ban đầu của him (Po in stu stess) “Tại các vũng địa chất xấu, chi iêu cơ lý C (lực di đơn vị), @ (góc ma sat trong) của.

đất đá quanh him nhỏ, do đó cường độ kháng nén khối để (Gon) nhỏ, guá=2exeosof-sing) Với 2000 bước tính toán thi có quan hệ giữa chuyển vị của him vả tỷ số ø=/Pu.

được thể hiện hình đưới đây (12)

= (Chuyến i/ đường kh i100

Công độ hông nến Khổ đã cụ, ứng st bạn đu

Hình 2.1 Quan hệ giữa cường độ kháng nén của khổi đá và ứng suất bạn đâu ‘Nam 1983 Sakurai đã đề nghị chuyén vị giới hạn của him là 1% đường kính him (D), tuy nhiên thực t có một số him có chuyên vị lên đến 594D vẫn không có vin đề gì về mắt ôn định [I3]

Như vậy khi đảo đường him qua ving địa chất xfu, cường độ kháng nén của khối đó nhỏ dẫn đến tỷ số ơ.y'Po nhỏ và chuyển vị đường him lớn, khi chuyển vị lớn hơn

1D thi đường him có nguy cơ bị xạ trượt.

212 Chắrlượng hi so khảo st thi

Cong ti khảo sit: Vi công tác khảo sit chi ti khoa điểm nên không xác định được vi

tí chính xác địa chất xu trong him, nên khi dio him đến vũng địa chất xiu ta không

biết trước để có các giải pháp xử lý

“Công ác thiết kể: Do công tácthết kế không đưa ra các giải pháp hợp lý với di

địa chất thục tế như tính toán thiết neo đá, không đủ số lượng vì chống, vi chống

không đã chịu lực và.

213 Tay nghề và chất lượng của nhà thầu thì công

Do nhà thầu thi công chưa có kinh nghiệm tong thi công him như: Không kịp gia cổ ngay theo yêu cầu của thiết kế, không có đủ thiết bị để thi công gia cổ, cẳm neo đã song song với hưởng khe nút, dmg vì ống không sit vo mặt đã, th công không đồ

khối lượng gia cổ nh thiết kể v.v

214 Cong tắc quản lý và giám sát

Do sức ép về tién độ ma yêu cầu nhà thầu thi công nhanh không cần gia cổ, đặc biệt là

cdựng vi chống thép hình đối với các khu vực đặc biệt xắu, đưa ra các giải pháp xử lý không phủ hợp với thực tế, không kiém soát chất lượng thi công của nhà thầu

‘Nhu vậy: Có rit nhiều nguyên nhân gây ra sạt rượt wong khi dio đường him: Do gặp, phải mạch nước ng; do gặp phải đt gây, đới phá hãy kiến tạo mà trong đồ đắt đã bị

vỡ vụn nhàu nt; gặp phải khu vue để bị phong hóa hoàn toàn: gặp phải các khe nứtgiao nhau ạo thành nêm; do ảnh hưởng chấn động của công tác nỗ min; do công táckhảo sát không phan ảnh đúng điều kiện địa chất thực «không xác định được các đứtsấy trong hà

với địa chất thực tế: do tay ngl

+ do chất lượng của công tác thiết kế đưa ra các giải pháp không phủhợp

của nhà thầu thi công, không thi công đúng với đồ ánthiết kế, do công tác quản lý và thi công côn hạn ché v

Vite xác định nguyên nhân sạt rượt ắt quan trọng trong qué trình xử lý đường hằm, vì biết được nguyên nhân mới đưa ra được các giải pháp cụ thé để phù hợp với điều kiến địa chất thực tế của công tình Mặc di có nhiều nguyên nhân sat trượt như đã

22° LýthuyếtvÈcác pháp xữ lý kì lào him qua ving địa chất xấu 2.2.1 Áp lực dé lên hệ chong đỡ công trình ngầm

Ap lực của khối đã xung quanh công trình ngầm tắc dụng lên hệ thống chống đỡ được

ơi là ấp lực đá hoc áp lực địa ting Ấp lục đã phụ thuộc vào nhiều yếu tổ như tính

chất của đã, trường ứng suất ban đu, kích thước đường him, vị trí đường him so với mặt đắt tự nhiên Trong các công trinh ngằm, áp lực dé có thé xuất hiện theo nhiễu

"hướng khác nhau ty theo từng điều kiện cụ th Các phương pháp tính áp lục đá cóthể được chia làm hai nhóm chính là : Nhóm các phương pháp tính theo tải trọng cho

8 đỡ Các

phương pháp tính theo nhóm thứ nhất giả thiết rằng áp lực để lên hệ chống đờ là ngoại trước và nhóm các phương pháp tính theo biển dang của đã ~ hệ al

lực được gây nền bởi trọng lượng của khối đá hoặc một phin khối đủ bên trên côngtrình, trị số của nó là một hàm số của co lý của đá, kích thước him, chiều su

bố trí him Các phương pháp thje nhóm thứ hai tính áp lực đá dựa trên mỗi quan

hệ tương hỗ của đồ và hệ chống đỡ

2.21.1 Các trạng tái ứng suất của đường hd khi mới đo

a) Trạng thải đơn trục của tưởng him

Sau khi đào, ứng suất của khối để xung quanh tường hm sẽ chuyển từ trọng thi ba

trục thành đơn trục do việc dio đã làm mắt lực đối kháng

Hình 2.2 Trạng thái đơn trục

9) Biển dang định vim và vòm ngược

Ứng sult kéo ập trung tại định vom và vòm ngược của hằm, biến đạn của đá gia tăngtại đính vim và vòm ngược do cường độ chịu kéo của đá không cao sơ với cường độ

chịu nền

Hình 2.3 Biến dang của đỉnh vomc) Tap trung của ứng suất nên

Do biển dang kéo, cường độ kéo tại định vòm và vòm ngược giảm, ứng suất chịu nén cường độ cao sẽ tập trung ở vách tưởng him

"Hình 2.4 Tập trung ứng suất

Vick tưởng him bị trượt

‘Vach tường him bị trượt về phía trong him do đá bị trượt dưới tác dụng của ứng suất

Hình 25 Trượt tường him

20

Gia ting vùng biển dang

Khối đá nằm trên vòm him trở nên không én định do suy giảm sức chịu tải tại chân ‘vom him, Cuối củng thì vùng bién dạng của vòm him sẽ diễn tiến theo để xuất của

K.Terzaghi Lực kéo <—=DSức nên => <<

Hình 2.6 Vùng biến dạng trên đỉnh.

“Các trang thái ứng suất nêu trên cũng chính là quá tình sip him do không chống đồ

(2.2.1.2 Mỗi quan hệ tương tác giữa đá và hệ chong đỡ.

Ap lực cũng như mỗi quan hệ tương tác gta đá và hệ chống đỡ có ý nghĩa quyết định đến việc lựa chọn độ cứng của hệ chống đỡ và thi gian tích hợp để lắp đặt chúng BE phân ích mỗi quan hệ này, xét một him ngang, tit điện hình vim trong không gian biến dang yến tính và trường ứng suất địa tinh Po (Hình 2.7) Khi gương him chưa đào đến mặt cắt so sinh X — X (bước 1), Khôi đã nguyên ven nằm bên tong bằm dự Xiến hoàn toàn cin bing với khối đá xung quanh, áp lực chống đỡ bên trong pi ác dụng lên chu tuyến công tinh cân bằng với ứng suất ban đầu po (Điễm A trên biểu dd

hinh H2.8) Khi gương him đã vượt qua mặt cắt X-X (bước 2), áp lực chống đỡ pÏ tạo

nên do khối dé bên tong him không còn nữa, (pi =0) Nhưng him không bị sập vÌ biến dạng hướng tim U bị cin trở bởi gương him ở gần đó, Nếu như không có lục này, thì cin có một áp lực chẳng đỡ ở bên trong ti các điểm BB & C để hạn chế dịch chuyển hướng tâm u tại chính giá tị đó Ap lực chồng đỡ ở nóc him thường có gi tr

lớn hơn so với ở bên sườn vì ở trên nóc có thêm tải wong đá ở vom cân bing áp lục.

Sau đó, đã thải tong đường him được don sạch, những khung chống bằng thép được lắp đặtới gin gương hầm (Bước 3) Giả thiết rằng khấi đá không thể hiện tính chất từ biển, biển dạng hướng tim của đường him tạm ding tạ các điểm B & C, hệ thống chống đỡ 6 điểm D không chịu tải vi hông có biển dạng nào tiếp tục xủy ra, Khi sương him cách mặt cắt X — X một khoảng lớn hơn 1,5 lần đường kính (Bước 4), sức

kháng do sự gần gương him giảm đi kéo theo sự biến dạng tiếp của nóc và gương himtheo đường BEH và CEG như tên biểu đồ Hình 2.8, Sự biến dạng hướng tim của

đường him truyén cho hệ chống đỡ một áp lực, bit hệ này làm việc như một lỏ xo cứng Ap lực chong đỡ Pi của hệ khung thép tăng lên, cắt đường cong p-u của đá sườn. và nóc ở các điểm E & F theo đường DFE Tại các diém đó, áp lục chống đỡ cần có để ‘han chế biển dạng thêm của tường và nóc him hoàn toàn cân bằng với áp lực chống đỡ của hệ khung thép Đường him và hệ chống đỡ nằm trong trạng thi cân bằng ôn định

cho đã ở mặt cắt X = X nữa (bước 5) Nếu không có hệ chống đồ, biển dang hướng theo đó, gương him tin xa hơn khỏi mặt cắt X-X và không go ra súc kháng nào tâm của để sẽ tăng theo đường EG và FH Nếu chấp nhận biển dang sun him là OG thì sườn him không cần chống đồ Trong khi đó, vì có thêm tải trọng của khối đã ở

vom nên cn có thêm lực chống đỡ nóc hằm, nếu không, nó có th bị sập.

2

II

f1-TUL (-TMM

f3-Hình 2.7 Diễn biển qu tình Đào - Chống đơ

Hình 2.8 Méi quan hệ giữa đá và hệ chồng đỡ

2.2.1.3 Ảnh hướng của trình tự xy đựng đến hệ chẳng đờ

Khi lựa chon hệ chống đồ, cần phái tìm cách phân tích sự phân bổ ti trọng giữa đá và hệ chống đỡ để phát huy hết sức chịu của khối đó, tạo được một hệ đá - hệ chống đỡ lim việc có hiệu quả Các yếu tổ chính ảnh hướng đến kết quả của hệ chẳng đỡ cần

được xem xi„ nghiên cứu bao gồm: Chuyên vị của hệ đá-hệ chồng đỡ: Độ cứng và độ,bên của khối đá; Độ cứng và độ bén của hệ chống đỡ; Ảnh hưởng của nước trong khối444 đến các yếu tổ trên; Ảnh hưởng của trình tự xây dựng đến tải trong chồng đỡ.

“Trinh tự xây dựng là yếu tổ chủ yếu ảnh hưởng đến hoạt động của hệ chống đồ Tuy

nhiên, rit khó kìánh giá hết được những ảnh hưởng của chúng trước khi thiếtkế vi khó lường hết khả năng tốt hoặc xấu của ky thuật rong từng công đoạn tiếng rẻcủa quả trình thi công, Thêm vào đó, các tinh chất của đá có thể thay đổi trong phạm

vi rất rộng nên chỉ có thể biết chúng một cách tương đối Các kết quả nghiên cứu cho.

thấy, khi đánh giá hệ chống đỡ, cằn quan tim đến những vin đsau:

~ Thai điểm lấp đặt hệ chống đỡ kể từ khi mớ công tình va khoảng cách từ điểm

đang xét ti gương him,

~ _ Sự ảnh hưởng của phương pháp đào (NB min, nỗ tạo rãnh cắt trước v.v.) đến độ.cứng, độ bén của khối đá.

~ Anh hưởng của kết cấu, thé loại chống đờ (Kích thước cấu kiện, khoảng cách giữa sắc khung, bể dây khung, điều kiện chân khung đến độ cứng và độ bin của hệ

ích quan hệ

2.2.2.1 Giá thiết cơ bản (Hình H2.8)

~ Dang hình học: Đường him tiết điện tồn, bán kính ban dầu n chiều dài đủ lớn để

có thể xét bài toán phẳng

= Trạng thi ứng suất ban đầu: Ứng suất theo phương thing đứng và ngang bằng

nhau và bing po

~ Ap lực chống đỡ : Hệ chống đỡ làm việc với áp lực chồng đỡ đồng nhất hưởng tâm,

trên tường him.

”

~ Tinh chit eơ ý của đã nguyên dang Trong ving đã nguyên dạng, biến dạng là din hồi tuyển tính, xác định bởi modun Young E và hệ số Poisson v Tiêu chun bên của vật liệu được xác định theo thuyết bền Hock-Brown:

Fax Stone đó

+ 01, 0°: ding suất pháp chính tương ứng với điều kiện phá hủy mẫu

~ _ ơ':: Độ bền nén đơn trục của mẫu

= 8, các hing sổ phụ thuộc vào toàn bộ đặc điểm của khấi đá, với ậtiệu đ lấy

= mụ:hẳng số vt lig của khối đá, đối với vật liệu đá (mẫu đá, thôi đá) thay ms bằng

1m, Giá tị my được xác định bằng thực nghiệm cho một số loại đá thường gặp như

sau : Đã tằm tít; cud kếtlà 23; cất kết : 19; bột kết:9; sốt kết 4; đã phẫn: 7, than

đã 38.21; đ vôi: 8-10,

Ap dụng vào bài toán dang xét, (2.1) được viết lại

01834 finan ose

“Tính chất vật liệu trong khối đá bị phá hủy : Khối đã bị phá hay xung quanh him có độ,"bên giảm đột biến được xác định

đI=ð3+\jm-ø,Ø, tạ 3)

Với me: hing số vật liệu của khôi đá khi bị phá hy

Biển đạng thể ích : Trong vũng biển dang đàn hồi có các hing số E và v ; Trong vùng phá hủy, đá bị “chay" tăng th ích theo định luật hay của lý (huyết deo

“rạng thái phụ thuộc thôi gian: Giả ii rằng cả ving dn hồi bị phá hãy không bị chỉ

26

phối bởi yếu tổ thôi gian

“Sự phát triển của vùng biến dạng dẻo : Giả thiết rằng vùng dẻo phát triển đến bán kinh phụ thuộc vào ứng suất tự nhiên pọ áp lực chống đỡ p, vả tính chit vật liệu của khối

«4a nguyên trang và ph hủy.

Đối xứng hướng tâm : Xét theo bai toán đối xứng trục Tuy nhiền, trọng lượng của khi đã ở vùng bị phá hủy sẽ lầm mắt thể đội xứng đó

2.2.22 Phân ích ứng suất

Phuong tinh vi phân cho trường hợp đối xúng trục được vi

are oy ip ứng trang thi din hồi tong các đều kiện oom ti Mr và oh = po tai me,

hương tỉnh ay cho các bid thức ở vùng in hồi su:

kiện biển r— n, ứng suất hưởng tâm ở vàng bị phả hủy

nel?) © imap ese +p,

Tai biến ving phá hủy r= te (2-5) và 2-6) xác din được hiệu ứng suất chính bing:

x= Gx = 2(Po Gr) 29)

Tiêu chuẳn phá hủy đối với ving đá nguyên dạng được vit lạ:

aes ame +) (10)

“Thay thể 61 = ơn, 63 = G trong (2-10), sau đó lấy bằng về phải của (2-9), ta có:

22 Bee gf :

va IÍf*Eg am

“Thỏa man tiêu chuẩn phá hủy cho khối đá trong vùng phá hủy tại r ra từ (2-8) có:

“Thay giá trị (2-13) vào (2-11), ranh giới ving biển dạng déo được xác định

0-1)

2 Jmsnasse],N=—? Ímznxv2m] G15)

Từ (2-11), thy ring vùng phá hủy được hình thành chỉ khi áp lục chống đỡ thấp hơn

giá tỉ gigi hạn per:

pi<pier=po-Moe 216)

yng so Vo dan ang ado

Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất và biến dạng của đá quanh đường hằm.

28

22.23 Phân ích biến dạng

CChuyển vi hướng lâm của ranh giới đần hỗi ue th hiện bởi sự giảm ứng suất ot giá tr bạn đầu p, đến or theo ý huyết đân hồi

` G1

Hoge ue: Mor, (2-18)

CCho cu là gi tị rong bình củ biển dạng Ao th tích hi để chuyển tờ trạng thi bạn

đầu đến phá hủy, so sánh thể tích của vủng phá hủy trước và sau khi biến dạng, có:

m(re2-ri2) = ®{(Fe-ue)2 ~ (rỉ +ui)2](1-eav) (2-19)

".=' -Biến dồi có SG) 620

2.2.24 Phân ích hệ chẳng đỡ (Cơ học Đú = Nghiêm Hữu Hạnh)

1g chống đồ thường lắp đặt sau khi chủ tuyển đường hm đã dich chuyển một giá ui ban đầu Uio nào 46, Độ cửng của hệ chống đỡ được đặt trưng bởi hing số độ cứng K,

Áp lực chống đờ hướng tâm pi của hệ chống đỡ được xác định theo công thúc:

.Với us là phần biển dang đàn hồi của tổng biển dang tụ, Uo.

(2-21) được ap dụng cho vỏ chong bê tông hoặc bê tông phun, khung thép Ap lực lớn nhất của hệ thông chẳng đỡ được xác định bồi gi tr Psmax (2-21) ty thuộc vào

ống đỡ.

độ cứng của hệ c

a) Vis chống bé ting, bẻ tông phun

Vo chống có chiều diy tc, được đặt bén trong bán kính ỉ, Ap lực chống đỡ tạo nên bởi v6 chống này phan ứng lại với sự hội ty của him được xác định bằng công thức (2:21)

2-22)

Trong đó:

=e Dé dy lớp võ áo bê

" : bán kính của đường him

Ap lực ching đờ lớn nhất do võ chẳng bằng bẽtông và bé tông phun tạo ra xác định:

2 Ge)

“Trong đó cane : độ bin nón đơn trục của bê tông, Công thức này được áp dụng khi

hầm số ti điện tròn và vùng phá hủy không quá lớn

9) Hi ching dr baing Khung tấp lấp giúp

Độ cứng của hệ chống đờ bằng khung thép lip ghép được xác định theo công thức:

~_ S :Khoiing cách giữa các khung theo chiều đi của đường him

= 0: một nữa góc giữa các điểm khớp ni, tin bằng nan

~ W: bề rộng mặt bích của khung.

~ As: it diện ngang của khung thp hình

~_ Is; momen quán tính tiết điện ngang của khung thép hình.

~_ Es:mô dun Young của thép

+ TB: bề đây của thanh ghép nổi

30

= EB : md dun din hỗi của thanh ghép nổi vớ giả thiết rằng các thanh ghép nỗi có

tid dign vuông chiều dài cạnh bằng chiễu rộng mặt bích W của khung tp,

Ap lực chống đỡ lớn nhất của khung thép được xác định theo công thức:

"-~ 1

aca | ss[z + ]fcse)

“ong đu

= Gina chấ ca tiến

~_ x:hề dây của tiếp hình

©) Buling Không tắm vita

“Chuyển vj ua theo biến dang đàn hồi với thân neo được xác định:

vin 226

Tron đứ

~_ L: chiều dai tự do của bulông giữa neo và đầu neo.

smd dun Young củ vt ig bong

+ Te các dụng len bling

Dy đường kính ca blông

Độ cứng Ks của bu lông không tram vữa li:

“Trong dé s„ s z khoảng cách giữa các bulông theo chu vi và theo chiễu dai him, Ap

lực lớn nhất của hệ bu lông không trim vữa là

4) On dink ném đủ

Ap dụng cho các nêm không én định hoặc các phiến đá dễ dàng rơi, trượt dưới tác

dụng của trong lượng bản thân ching Hock và Brown (1980) đã kiến nghị phương,pháp xác định được hình dang, thé tích, trong lượng cũng như hướng trượt của cácnêm đá này.

Gia cỗ nêm đá dễ bị roi từ đình him

~ Khi xết rường hợp này, lục ma sit gila các mạch nứt không được tinh đến trong

hệ thing gia cổ (Hình 2.12) Độ đài của néo đá cin được lựa chọn rên cơ sở kích thước của khổi đá, cần đủ dài đỂ dim bảo néo vào khối đá cứng tối thiểu là Im, Kiểm ta cường độ bằng thí nghiệm kéo, Số lượng néo có thể được tinh theo công Thức kiến nghị của Skanska (Rock Support Design) kiến nghị

N=(W 0/B (229)

“Trong độ:

~ We Trọng lượng không an toàn của nêm

= £: HỆệ số an toàn, thông thường 2< f5

~ B: Khả năng chịu lực của néo theo đường vuông góc với mặt nit

Gin cố nêm đá dễ

“Trong trường hợp này, lực ma sit giữa các mạch nữt được xét tối trong tính toán thiết

mạch nứt không đều và gỗ gh Nếu lực ma sắt giữa mạch tốt thi cỏ thể kháng lại sự

cấu trúc đá khối (kể cả đá cứng hoặc đá mềm) đều có be mặt lệ thống gia cổ Ba s

dịch chuyển, nêu lực ma sit kém thì chuyển vị sẽ xảy ra trước lúc sức chịu tải tối da

được huy động Néo nên đặt vuông góc với bŠ mặt của mạch để hợp lực pháp tuyến lên bề mặt của mạch làm tang sức kháng cắt của khối đá Số lượng các néo đá N có thể

3

được tính theo công thức:

WL sing — cos fan g)~e4)

© BỆ0szlan#+ /sind) — esp

trong đó

= [:hệ số an toàn, (hông thường I,5<f<3 = B: Độ nghiễng của mặt trượt

~ a: Góc giữa néo và pháp tuyến của mặt trượt

C4 Lực dinh và gốc ma sit trong của mặt trượt

= A: Điện tích của mặt trượt

Hình 2.12 Nêm đ rơi và trượt hổi mặt sương đảo

On dink iad phan lớp

“rong đã trim tích phân ting theo phương ngang ôn định của định him được quyếtđịnh bởi độ yêu của lớp đá phân ting Néo đá dé giữ lớp đá yêu được neo vào lớp đá.

cứng bên trên, số lượng neo được tính theo trọng lượng của lớp đá yếu cần được gia số Trọng lượng của đá do một nóo don mang có thể được xác định theo công thức

(Theo Rock Suppor Design):