Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của việc đầm chặt không đều khi đắp đến an toàn của đập đất và biện pháp xử lý, áp dụng cho đập Ban Tiện - Hà Nội

-]-LỜI NÓI ĐẦU

Với sự giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trìnhtrường Đại học thuỷ lợi, Viện kỹ thuật công trình-Trường DH Thủy lợi, cùng cácthầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đến nay Luận văn Thạc sĩ kỹ thuậtchuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của

việc đầm chặt không đều khi đắp đến an toàn của đập đất và biện pháp xứ lý,

áp dụng cho đập Ban Tiện - Hà Nội ” đã được hoàn thành.

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân

đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như sự giúp đỡ,tạo điều kiện thuận lợi của lãnh đạo Công ty Tư vấn và Chuyên giao Công nghệ -Trường Đại học Thủy lợi nơi tác giả công tác trong quá trình học tập, nghiên cứuvừa qua.

Đặc biệt tac gia xin được to lòng biết ơn sâu sắc đến Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn

Chiến người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình

thực hiện luận văn này.

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầycô giáo, của các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp gần xa dé dé tài nghiên cứu

được hoàn thiện hơn.

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi.Hà Nội, tháng 2 năm 2013

Tác giả

Nguyễn Văn Chính

1 Tinh cấp thiết của đề tài

Ở nước ta việc sử dụng vật liệu địa phương cho các công trình thuỷ lợi là rắtphố biển, hầu hết các hỗ chứa nước đều cố đập được xây dựng bằng vật liệu diaphương là đt, đó, Dap dit là công tỉnh được đánh gi li bền và chịu chin động títuy nhiên trong quá trình làm việc do tác động của các yêu tố tự nhiên và yếu tổ con

người đã xảy ra tình trang hư hỏng tại nhiều đập đất với các mức độ khác nhan

“Trong quá trình khai thác sử dụng nhiều đập đã bị sự cố, hư hóng do một loạt cácnguyên nhân: dit dip đập không đồng nhất, thiểu vật liều chống thắm, đầm nénkhông tốt, xử lý tiếp giáp kém, thiết bị thoát nước bị hỏng lâm mắt én định công,trình gây ra các thiệt hại lớn rong phạm vi ảnh hưởng của hd chứa Theo các báocáo tổng kết trên thé giới công tình thuỷ lợi bị hư hỏng do dòng thắm gây ra lànguyên nhân lớn nhất gây nên sự cố ở các đập vật liệu địa phương chi

6 đến 40% tổng số các nguyên nhân gây ra hư hỏng công trình Đây là một trong

những nguyên nhân chính gây trượt mái hạ lưu và giảm độ bền thắm trong thân đập.Khi thiết kế dip đất để đảm bảo dip làm việc an toàn về thắm vã ôn định thì người

thiết kế phải hiểu rõ các yếu tổ ảnh hưởng đến đập như: hình dạng mặt cắt đập, địa

chất nén, chỉ tiêu cơ lý của vật liệu dip, biện pháp thi công, độ dim chặt wv Vì

Nel không đều k

vậy đều cứu ảnh hưởng của việc đầm cl

an toàn cũa đập đắt và biện pháp xử lý, ấp dung cho đập Ban Tiện - Hà Nội ”sẽ giúp người thiết kế hiểu rõ v tằm quan trọng của độ dim chặt và từ đỏ đỀ xuất“được các biện pháp thi công, thiết bị thi công hợp lý đảm bảo dim chặt đất đắp đập.

đều, để đảm bảo chất lượng dip đập và đập làm việc an toàn trong các điều kiệnkhác nhau; giúp người thi công,

.được việc đầm chặt không đều khi dip đập đắt sẽ ảnh hưởng đến an toàn của đập

đất, dé có các biện pháp thi công, quản lý thi công đập đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

Tinh toán xác định ảnh hướng của việc đầm chặt không đều đến an toàn về

thắm, én định và biển dạng của dap đất

Cie biện pháp xử lý để đảm bảo an toàn đập đất3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu3.1.Cách tiếp cận

- Từ thực tế lâm việc của các đập mã dat ra nhiệm vụ nghiên cứu.

= Nghiên cứu tài liệu lưu trữ về kiểm soát chất lượng dip đập và bổ sung tải

liệu khảo sắt hiện trang.

Từ nghiên cứu cho công trình cụ thể để khái quát hóa và khuyến cáo áp dụngcho công trình tương tự.

3.2, Phương pháp nghiên

- Tổng hợp các tả liệu đã có vé chit lượng đắp dip dit, trong đồ tập trungxem xét vấn để dim chặt không đều; các biểu hiện mắt an toàn của đập do thin đậpđược dim chặt không đều.

= Kho sit b sung các ti liệu để phục vụ tin toán.

- Sử dụng mô.toán để dự báo khả năng mắt an toàn về thắm, ổn định,biến dạng của đập,

- Ứng dung cho công trình cụ th, nghiên cứu các biện pháp xử lý:

NG QUAN VÈVÀ VẤN DE KIEM SOÁT CHA’

P ĐÁT

ƯỢNG ĐÁP DAP

‘Tinh hình xây dựng đập đất ở Việt Nam

Dap đất là một loại đập xây dưng bằng các loại đất hiện có ở ving xây dựngnhư: sét á sét, cát cát, sồi, cuội Đập đất có edu tạo đơn giản, vũng chắc, có khảnăng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp công trinh xây dụng cógiá thành hạ nên loại đập nay được ứng dụng rộng rải nhất ở hẳu hết các nước.

Đập thường chiếm một vị ri quan trong trong cụm công trình dầu mỗi của các

hỗ chứa hoặc các công trình dâng nước Để xây dựng các đập trên sông, suối ngườita sử đụng nhiề loại vật liga khác nhau, trong đỏ dùng đất đễ đắp đập khá phổ biểnCác loại vật liệu đất có sẵn ở địa phương từ các sản phẩm của bồi tích, sườn tích.hoặc phong hỏa như: á sét, st, det, cuội, si đều cổ thể ding cho dip đập

Những ưu điểm của đập đắt chúng ta đều đã biết, tuy nhiên trong một số trường hợp.

đập đất vẫn còn một số tổn tại như:

= Do đập đất có khối lớn nên điện tích chiếm đắt vinh viễn và chiếm dắt tạm

thời lớn, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và môi trường xã hội.

- Ở những sông suối cỏ sự chênh lệch mực nước giữa các mùa lớn, khi xây

dựng đập dit sẽ không kinh tế do chiều cao đập lớn, công trình tràn lớn.

Bảng 1-1 Thống kế một số dip đắt dé lớn ở Việt Nam

TT | Tênhồ Tỉnh Losi Đập ˆ Hmax(m | SPB

1 |KhuônThần | Bắc Giang Đất 26.00 1963

2 [BaNhim | Lam Đồng 3800 1963

3 |SuốiHa — [HãTây Dit 2400 1963

4 | Thuong Tuy | Ha Tinh Dat 25.00 1964

5 |[CẩmLy | Quing Binh Davida 3000 1965

6 |TàKeo Tang Sơn Dit 3500 1972

7 [CimSon | Bie Giang Dit 4550 1974© [Vue Tring | Ha Tinh Dit 2280 194

9 [Ding Me | Ha Tay Dit 21.00 1974

10 |TiênLang | Quing Binh Dit 3230 1978TT [NiiGSe | Thai Neuyen Dit 2600 197812 [PaKhoang | Lai Chau Dit 2600 1978

13 |KeGỗ Hà Tĩnh Đất 3750 197914 [YênMỹ — [ThanhHoi Đất 2500 1980

15 |YênLập | Quing Ninh Div Đá 4000 198016 | Vinh Trinh | Quing Nam Dit 2300 19801? [LigtSon — [QuàngọNgấi Đất 2900 1981

18 [Phi Ninh | Quang Nam Dit 3940 19219 | Sông Mực | Thanh Hoa Dit 3340 1983

20 | QuấtĐông | Quing Ninh i 22.60 1983

21 [Xe Huong | Vinh Phic 4100 1984

22 [Hoi Trung | Da Ning 2600 1984

23 |HộiSơn | Binh Dinh Dit 2900 198524 [Daw Tieng | Tay Ninh Dit 2800 195

25 |[BiểnHồ | Gia Lai Dit 21.00 198526 [NHiMột — [Bình Định Đất 3000 198627 | Vue Tron — | Quing Binh Dit 2900 198628 |TuyểnLâm |Lâm Ding Dit 3200 1987

TT Tênhẻ Tinh Loại Đập | Hmax (m) Nam hoàn

30 | Khe Tân Quảng Nam ai 2240 1989

31 | Kinh Môn Quảng Trị 21.00 198932 | Khe Chè Quảng Ninh 25.20 19901

còn co hẹp, năng lực khảo sit thết kể thi công, quản lý côn nhiễu bắt

kinh nghiệm, nên công trinh đã thiết kế và xây dựng không trinh khỏi các nhượcđiểm: chưa đồng bộ, chất lượng thấp, thiếu mỹ quan, chưa hiện đại, hiệu quả đầu tư.

chưa cao, chưa thật an toàn Trải qua thời gian dài kha thác, hiu hét các công tinh

đều có hư hỏng, xuống cấp hoặc có sự có Các công trình xây dựng sau năm 190 và

các năm gần đây có nhiều tién bộ hơn, độ an toàn và bén vững cao hơn, nhưng vẫn

có công trình bị sự cố, do các bài học kinh nghiệm về tồn tại của các công trình.

trước chưa được tổng kết kịp thời để nit kinh nghiệm, như công trinh dp Am Chúa

sự cổ năm 1992, Ca Giấy năm 1998

Hiện rạng chung các đập đất có thé nhin nhận như sau

CChưa an toàn cao v8 ôn định thắm ở nén và thân công trình Các đập sau một thời

gian làm việc đều bị thấm lậu, rò rỉ, uy hiếp an toàn công trình Do thẩm gây ra như.thắm mạnh sii nước ở nền đập Ding Mé-Ha Tay, Suối Giải -Sông Bé, Vân Trục -

Vinh Phúc Thắm mạnh, siii nước ở vai đập Khe Chè -Quảng Ninh, Pa

Khoang-Lai Châu, Sông Mây

như đập Vinh Trinh -Đã Nẵng, Dầu Tiếng -Tây Ninh Loi hư hỏng biểu hiện do

thắm chiếm khoảng 449%

Nai Thắm mạnh ở nơi tiếp giáp với trần hoặc cổng

“Thiết bị bảo vệ mãi hạ lưu chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Số đập bị hư hong

kết cầu bảo vệ mái chiếm 35.4%.

Các hư hỏng khác nhu sat mái, Kin không đều, nút, tổ mối chiếm khoảng

Có thể nói đập đ

chứa, những hư hong nang ở đập dễ din tới nguy cơ sự cố hồ chứa

là hạng mục công trinh quan trọng nhất ở công trình hồ1.2.2 Những tồn tại cần khắc phục

Việc tổng hợp và đánh giá thực trạng lim việc của các đặp đắt thấy đập đất cổnhững tôn tại cần khắc phục trong quá trnh khảo sit, thiết kể, thị công và quản lý

vận hành như sau:

Phin lớn các công trình được thiết k trước đây áp dụng các tiêu chuẳn, quy

phạm với tin suất thiết kế và mức đảm bảo an toàn thấp và thiểu chỉ gw kiểm soátxề chất lượng dip dip Cụ thể tiêu chuẩn trước đây cấp công trình tin suất thiết kế

được xác định theo TCVN-5060-90 và TCXDVN 285-2002 có mức đảm bảo an

toin nói chung và cho cho dip đất nối riêng thấp hơn theo QCVN 05.2012/BNNPTNT 01 cấp

04-Các công trình đập đất thiết kế trước năm 2005 áp dụng quy phạm thiết kế đập,

gọi là hệ số đầm nén), từ năm 2005 đến nay tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén.

14TCN 157-2005 cũng như TCVN 8216-2009 ban hành mới bổ sung chỉ tiêu độ

chặt thiết kế để kiểm soát chất lượng dip đập

Hệ thống quản lý vận hành chưa đáp ứng được yêu cầu thực tẾ, như trang thiếtbị để kiểm tra đánh giá hiện trang công trình côn thiểu và lạc hậu, chủ yếu là đánhgiá đưa rên cơ sở ý thuyết và kinh nghiệm của người quản lý, dẫn đến nhiễu côngtrình không nhận biết trước được các dẫu hiệu mắt an toàn.

‘Con một vấn dé về kiểm soát chất lượng đắp đập hiện nay là các tiêu chuẩnthiết kế đập đất chưa đưa ra chỉ tiêu và quy trinh kiểm soát hệ số thắm của đất thân

đập tại hiện trường trong quá trinh dip Theo quy trình, quy phạm, tiêu chin hiện

nay thì hệ số thấm của đất dip đập chỉ được í nghiệm trong

phòng sau đó đưa vào mô hình tính, mà chưa cố sự dBi chứng với thực ở hiện

trường; Do đó những đập được đắp với đất có mức độ đồng nhất kém thường gây ranhững hư hại do đồng thắm gây ra sau một thời gian công trình đi vào khai thắc vận

Để khắc phục những tồn tại rong thiết kể, thi công của các đập đắt thiết kế thi

công theo tiêu chuẩn cũ trước năm 2005, các ban ngành hữu quan cần sớm triển

khai hệ thống giám sit, kiểm tra, đánh giá một cách toàn diện về mức độ an toàn.

của cúc đập dit để sớm phát hiện những ân hoa gây mắt an toàn công nh, từ đổ để

ra phương án ứng xử kịp thời và bổ sung chỉ tiêu kiểm soát hệ số thấm của đập

trong quả trình xây dựng vào tiêu chun thiết kế, thi công.1.3 Vấn để kiểm soát chất lượng đắp đập hiện nay

"Mặc đủ ngày nay trình độ và công nghệ thi công phát tr „ nhưng do thời gian

thi công nhanh nên vin đề kiểm soát chất lượng đắp đập cằn phải quan tâm hơn baođể quyết định chất lượng đập; Việc kiểm soát chất lượng đắp đập cẩn tập.

trung thực hiện các công việc chính sau:

1, Thực hiện thí nghiệm hiện trường: Dé đưa ra các thông số kỹ thuật dam nén.

đất dam bảo độ chặt thiết kế.

3 Kiểm tra chất lượng khối đắp trong quá trình thi công: Từng lớp đất đắpphải được kiểm tra độ chat để đánh giá chất lượng khối đắp đảm bảo yêu cầu thiếtkế Từng loại đất đắp, từng khối đắt dp phải tiền hành thi nghiệm thẩm hiện trường

«48 đánh giá tiêu chuẩn thắm đảm bảo yêu cầu thiết kế thông qua việc so sánh với hệ

số thấm thiết kế.

3 Kiểm định chất lượng khi nghiệm thu: Công tác nghiệm thu giai đoạn và

hoàn công công tác dip phải căn cứ vio kết quả kiểm định chất lượng Công táckiểm định phải thực hiện khoan lấy mẫu khối đắp ở hiện trường mang về phòng để

phân tích xác định các chỉ tiêu cơ lý đất dip và độ chat, làm thí nghiệm thắm tại

hiện tường Căn cứ vio các kết quả thí nghiệm hiện trường và trong phòng tiếnhành tính toán

định đạt yêu cầu

1.4, Các nội dung nghiên cứu để kiểm soát an toàn đập khi chất lương thân.

sm định mức độ an toàn tim và dn định đập; khi các kết quả kémthì mới được nghiệm thu và hoàn công.

đập không đồng đều

ĐỂ kiểm soát an toàn đập khí chất lương thân đập không đồng đều cần phải

nghiền cứu các vin đề sau

1 Khảo sắt đánh địa hinh, địa o

trung đánh giá mức độ không đồng đều của đập)

it, địa ky thuật đánh giá hiện trang đập (lập

Tính toán và đánh giá an toàn về thắm,

3 Tỉnh toán và đánh giá an toàn vỀ én định mãi dip

4, Tinh toán và đánh giá an toàn vé ứng suất biển dạng của thân đập.

5 Tinh toàn, phân tích lựa chọn biện pháp xử lý đập đảm bảo các yêu cầu kinhtế, kỹ thuật

KHAO SÁT, THU THẬP TÀI LIEU

PHỤC VỤ CHO ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CUA DAP DAT2.1 Các tài liệu vé hiện trạng của đập

2.1.1 Khảo sắt thực tẾ ại hig trường

Quan sat và chụp ảnh hiện trạng đập, kiêm tra bên ngoải các bộ phận của đập.đất, quan sát các khu vực nghỉ ngờ có Ân họa, như các vi ti thắm ở hạ lưu hoặc cácvị tri đập bị biến dạng.

2.1.2 Khảo sắt địa hình

- Yêu cầu chung: Khảo sát địa hình, thể hiện diy đủ các yéu tổ tương quan

sta địa hình, địa vat, bình dạng, kich thước của đập, đám bảo đủ tài liệu để phụcvụ tinh toán, đánh giá an toàn đập.

- Tiêu chuẩn áp dụng: Tuân thủ theo TCVN8478:2010 Công trình thủy `Yêu cầu về thành phẩn, khi lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án

lợi-và thiết kế công trình thuý lợi lợi-và các quy trình quy phạm hiện hành về khảo sát địa.

- Nội dung khảo sit: Bo vẽ hiện trang khu vue xây dựng đập gồm, do về bình

đồ tỉ tệ 1/500 đường đồng mức 0,5m; đo vẽ cất dọc đập; đo vẽ cắt ngang đậpkhoảng cách giữa các mặt cất 200m,

2.1.3 Khảo sit dja chất

- Yêu cầu Chung: Khảo sắt dia chất để đánh giá tổng thé hiện trang dia chit

thân và nỀn đập; Xác định ác chỉ tiêu cơ lý của đt thin địp, xác định những vị tí

có dấu hiệu về an họa trong thân và đập.

- Tiêu chuẩn áp dụng: Công tác khảo sit địa chất phải tuân thủ theo

‘TCVN8478:2010 thành phản, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập

dự án và thiết kế công trình thủy lợi va các têchuẩn, quy trình quy phạm hiện

hành về chuyên môn công tác khảo sát địa chất.

- Nội dung khảo sit:

Lập mặt cắt địa ting của mặt cắt dọc, ngang đập

“Xác định được các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đnên và đất đắp đập.

“Xác định chi tiêu thắm của nền và của vật liệu đắp đập.

‘Tit củ cúc công tic khảo sắt địa chất: khoan, dio hồ, thi nghiệm hiện trường,

lấy mẫu, bảo quản mẫu, vận chuyển mẫu, gửi mẫu phân tích, thí nghỉtrong

Các mặt cắt địa chất phải thể hiện đầy đủ, chính xác địa ng,

Số hóa toàn bộ số liệu trên máy tỉnh, lưu trên đĩa và cố cho bộ phận tính toán.Cần có biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn lao động cũng như các an toàn.

cÿ thuật khoan.

Quá trình khoan phải mô tả liên tue các lớp đất từ tên xuống theo các hiệp

khoan, Nếu gặp các lớp dat đá đặc biệt phải báo cáo ngay với chủ nhiệm địa chat để.

có biện pháp xử lý, Các hỗ khoan khi đã đạt tới độ sâu yêu cầu mà vẫn nằm trong

lớp đắt yêu thì phải kéo dai cho đến khi gặp lớp đất tốt

Công tác lấy mẫu phải đảm bảo theo quy phạm hiện hành, các mẫu nguyên

dạng phải được bảo vệ trong hộp có v6 cúng và đồng gối kin bằng nilon hoặc tring

parafin đám bảo độ am tự nhiên.

3.2 Thu thập các tài liệu lưu trữ về khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu đập

2.2.1 Tài liệu khảo sit đập

= Thu thập các ti ệu hảo sắt địa inh giả đoạn thiết kế để lâm oo sở đối

chiếu những thay đổi về hiện trạng khu vực đập.

~ Thu thập các tài liệu khảo sát địa chất các giai đoạn lập dự án vả thi làmcơ sở xem xét khảo sắt bd sung và đối chứng với kết qua khảo sát bổ sung

2.2.2 Tài liệu thiết kế đập

Cần tha thập các hỗ sơ thiết kế ở bước TKKT và TKBVTC gm:

- Các báo cáo chính, thuyết minh chung- Báo cáo chuyên để tính toán thủy van,

- Báo cáo chuyên đỀ tinh toán thủy công (đặc bit quan tâm đến các mục tinh

Cần phải thu thập toàn bộ các tả lệu thi công và nghiệm thu đập gồm:

~ Tài liệu thí nghiệm hiện trường.

- Các biên bản nghiệm thu thành phần công tc thi công đập,

~ Các kết quả thí nghiệm xác định chất lượng của tùng lớp đắt đắp.

~ Các biên bản xử ý kỹ thuật hiện trường.

= Kết quả kiểm định chất lượng khí nghiệm thu

~ KẾt quả kiém định sự phù hợp v8 chất lượng th công đập

- Các bản vẽ hoàn công đập

2.3, Các tài liệu quan trắc đập

Cin thú thập các ti liệu quan trắc sau:

- Tải liệu quan tre thắm,

- Tai liệu quan trắc ng suất, biển dang đập.

2.4 Các phương pháp khảo sát bổ sung tài liệu về chất lượng tha

WĐể bộ sung ti liệu về al

24.1 Phương pháp dj

it lượng thân đập hiện nay các đơn vị khảo sát

thường kết hợp giữa phương pháp địa vật lý két hop với phương pháp khoan xuyênlấy mẫu thí nghiệm.

Phương pháp địa vật lý được thực hiện trước để xác định các vị trí dị thường

trong thân đập sau dé sử đụng phương án khoan xuyên lấy mẫu thí nghiệm xác định

chất lượng thân đập.

Các phương pháp địa vật lý như thăm đồ điện, địa chắn, từ, trong lực, phóng

xa đã được ứng dung rộng rãi trong công tác thăm dd địa chit ở nước ta

Phuong pháp địa vật lý bằng Rada địa thám là phương pháp mới bắt đầu áp

dụng ở Việt Nam từ năm 1999 bởi Viện vật lý địa cầu có trụ sở nhà A8, 18 Hoang

-13-ấy, Hà Nội: nay phương pháp này được áp dung phd biển trongcông tác khảo sát bỏ sung tài liệu chất lượng thân đập.

2.4.1.1 Phương pháp Rada xuyên đắt

Phương pháp Rada xuyên đất là phương pháp địa vật lý dựa trên nguyên lý.

của sự lan truyền sỏng điện tử rong mi tường đất đả Khi may Rada phát ra sốngđiện từ tần số cao truyền xuống moi trường đất da, khi song gặp cic ranh giới vậtchất có hằng số điện môi khác nhau nó sẽ phản xạ quy trở lại mặt đất và được ăng.tem thu li truyền tn hiệu về may thu (máy tỉnh), bằng phần mềm phân ích tn hiệuchuyên dụng cho biết các vị trí nghỉ ngờ có ấn họa trong thân đập.

lý đo điện trở suất của đít, diz Mỗi loại đắt đã có một độ dẫn điện khác nhau vàngười ta do giá trị điện trở suất của đất đả để xác định độ dẫn điện của chúng.Điện trở suất phụ thuộc vào thành phần thạch học, độ rng, độ bão hòa các chit nawong đắt đủ, nhiệt độ và áp sắt, đối với tùng loại đắt 44 và khoảng vật chúng có

một hing số điện trở suất khác nhau

Khi máy đo sâu điện đổi xứng phát ra dòng điện có cường độ lớn dòng điện

truyền qua mỗi trường đất đã khi gặp dia ting khác nhau thi có hing số diện trử

khác nhau nó sẽ hiển thị trên máy đo tại hiện trường và kỳ sư thực hiện tại biện.

trường ghi vào số mẫu lập sẵn ti hiện trường sau đó chuyển vỀ phòng sử dụng phần

mềm máy tính chuyên dụng lập các mặt cắt địa chất.

Hình 22- Ảnh khảo át bằng máy do sâu điện đối xứng

2.42 Phương pháp khoan xuyên và thí nghiệm

2.4.2.1 Khoan xuyên Hy mỉ

Đây là phương pháp truyền thống khảo sát địa chất công trình, phương pháp.

này đùng máy khoan xuyên vio đất và lấy mẫu đưa về phông thi nghiệm xác định

các chỉ tiêu cơ lý của đất để đánh giá phân loại đất và lấy các chỉ tiêu cơ lý phục vụ

tính toán.

3.4.2.2 Thí nghiệm đỗ nước hé khoan

Ti n hành th nghiệm đỗ nước hồ khoan để xác định hệ số thắm của đắt thân

đập tại hiện trường.

Céng tác khảo sát, thu thập tải liệu là bước quan trọng trong công tác đánh giáan toàn đập, vi có khảo sit kỹ lưỡng thi mới có số liệu đáng tin cậy để phân tích và

ảnh giá an toàn dip với kết qua ốt

Căn cứ vào kết quả thu thập khảo sát người đánh giá an toàn đập có thể xemxt lạ ác chỉ tiết sai khác giữa bản thiết kế với hd sơ hoàn công và mức độ ảnhhưởng tới hệ số an toàn, đồng thời kiếm tra lại được quá trình xây dựng nhằm phân

tích một cách khoa học những diễn biến trong quá trinh thi công ảnh hưởng đến an

toàn đập như thé nào; kiểm tra các vn đề:hợp lý của kết cầu, én định của công,

1, các vấn dé vẻ thấm, xói nền tương ứng với các tổ hợp tải trọng có thể xảy ra.

Căn cử vào kết qui thu thập khảo sit người đánh gi an toàn đập lập được cácgiả thuyết và mô hình hóa được các bài toán, tính toán xác định được mức độ an.toàn dip, xác định được các nguyên nhân ảnh hưởng tan toàn đập, từ đ để xuất

urge phương án kính , ky thuật xử lý đập đảm bảo an toàn

NGHIÊN CỨU CÁC CƠ SỞ ĐỀ ĐÁNH GIA AN TOAN DAP.

KHI DAT DAP CÓ CHAT LƯỢNG KHÔNG DEU3.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng trong đánh giá an toàn đập đất

= QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia công trình

thủy lợi các quy định chủ yếu về thiết kể

~ TCVN 8216.2009: Tiêu chuẩn thiết kế đậpđầm nén.

~ TCVN 8297-2009: Công trình thủy lợi- Đập đất- Yêu cầu kỹ thuật trong thi

công bằng phương pháp dim nén.

- TCXD 161-1987ng tác thăm dò điện trong khảo sát xây dựng.

- Các quy định quản lý chất lượng công trình thuỷ lợi

= Các quy phạm, tiêu chuẩn hiện hành khác có liên quan,

~ Số tay đánh giá an toàn đập.

3.2 Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn về th

2.1 Phương pháp tính toán thắm

Thắm trong công trình thuỷ li là sự lan truyền nước trong mỗi trường

nơi có đầu nước cao đến nơi có đầu nước thấp Thắm klột trong những nguyên

nhân cơ bản các sự cổ về đập trên những phương điện sau:

- Gây mit nước hỗ chứa

~ Phat sinh áp lực thủy động, làm mat on định mái đập.

- Gây xéi ngim trong thân và nỀn đập, đặc biệt là mái hạ lưu phần tiếp xúc

giữa lõi và bộ phận lọc tiêu nước.

- Dang thim cũng là một yếu tổ gây nên sự thay đổi v trang thải ứng s

biến dạng trong thân vànđập

Để giải các bài toán thấm co bản thường dùng các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận gồm có 2 phương pháp: phương pháp co

học chat lỏng và phương pháp thủy lực.

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: ding mô hình để xác định những đặc

trưng của đồng thắm; Phương pháp này gồm có những loi chính sau đây

+ Phương pháp tương tự điện thuỷ động.

+ Phương pháp thí nghiệm bằng khe hẹp.

+ Phương pháp thí nghiệm bằng mắng kính.

- Phương pháp đồ giải: vẽ lưới thắm bằng tay để xác định các đặc trưng của

dang thắm.

- Phương pháp số: Khi nghiên cứu thắm thường dẫn đến các phương trình vi

tích phân phi tuyển Phương pháp số giúp ta giải gin đúng các phương trình nay,

các phương pháp sổ thường ding để giải là phương pháp sai phân hữu hạn vàphương pháp phần từ hữu hạn Hiện nay công nghệ máy tinh đã phát tiển, phương

pháp PTHH đã được sử dung làm cơ sở lập trình các phần mềm tinh toin thắm có

tính kỹ thuật và thương mại ao và phổ biển Trong luận văn này tie giả trình bầytử hữu hạn (PTHH).

3.2.1.1.Nội dung cơ bản phương pháp phần tử hữu.

cơ sở tính tán thắm bằng phương pháp pl

Phuong pháp PTHH là một phương pháp rat tông quát và hữu hiệu cho lời giảichính xác đối với các bãi toán kỹ thuật khác nhau Từ việc phân tích trạng thi ứng

suất biển dang trong các kết su công tri thủy lợi, xây dưng dân dụng, giao thôn

và đcác bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chấtlông, thủy đàn hồi, khí đản hồi, điện - từ trường v

3.2.1.2:Trinh tự giải bài oán bằng phương pháp phần tử hãu hạn

~ Chia miễn tính toán thành nhiều miễn nhỏ gọi là các phn tử.

Các phần tử được nối với nhau bằng một số hữu hạn các điểm nút Các nút

này có thé là định các phần tử, cing có thể à một số điểm được quy ước trên cạnh

của phần tử.

~ Rời rạc hoá miễn xác định:

Trình tự tỉnh toán của phương pháp PTHH được nghiên cứu đầy đủ trong bài

toán thấm ổn định phẳng Cin phải xác định sự phân bổ cột áp dưới đập, gradient

thắm va tổng lưu lượng đông thắm Ở đây cột áp được xem la hàm chưa biết H Mặt

trơn của him H được xắp xi bằng một bộ các mảnh mặt phẳng tam giác dang i,jnhự bình 3.1 xá định trên miễn con tam giác 1, j,k thuộc miỄn nghiền cứu trong

-19-mặt phẳng xy.

Vị tri mặt phẳng trong không gian được xác định đơn trị bằng 3 điểm không.

nằm trên một đường thing Hign nhiên là d& xắp xi mặt hàm trom H bằng các mảnh

mặt phẳng thì các phần tử hữu han i j,k phải là phần từ tam giác.

‘Hinh 3.1; Minh hoạ mặt hàm xp xi H của phần tử.

Độ sai lệch của mặt phân mảnh xắp xi so với mặt trơn thự tế sẽ cảng lớn khi

độ cong của mặt tro cảng lớn và kích thước phần tử càng lớn Từ đỏ rút a quy tắccơ bản xây dựng lưới các phần từ là im dãy đặc lưới tại những nơi có gradient him

cần tìm cao, chẳng hạn như các cột áp.

Công cụ toán học của phương pháp PTHH dim bảo đưa ra bài toán tích phân

phương trình vi phân song điều hòa về phép giải hệ thông các phương trình đại số.tuyển tinh, trong đỏ gid tri cột dp ti các nút phần từ hiệ diện như lä các ân số.

Do giới hạn lời giải của bài toán thắm đừng trên cơ sở định luật Darcy.V=-KJ=.K.2H GB)al

Cơ sở của phương pháp PTHH để giải bài toán thấm dựa trên nguyên lý biến

Trong đó Kx, Ky lần lượt là các hệ số thắm theo phương x

Trong phạm vi cña mỗi phần tử gi thiết một dạng phân bổ xác định nào đồ

của hàm cằn tìm Đắi với bài toán thắm thì him xắp xỉ có thé là him cột nước

“Thường giả thiết hàm xắp xi là những đa thức nguyên mà hệ số của nó được

sợi là các thông số Trong phương pháp PTHHI, các thông số này được biểu diễn

qua các trị số của hàm và có thé lả trị số của đạo hàm của nó tại các điểm nút của.

phần từ: Dang da thức nguyễn của him xắp xỉ phải được chon đảm bảo để bài toán

hội tụ Nghĩa à khi tăng số phần tử lên khá lớn thì kết quả tính toán sẽ tiệm cận đến

kết quả chỉnh xác

Ngoài ra hàm xắp xỉ của bài toán thắm được chọn phải dim bảo tuân theo định

luật Darcy, Song dé thoa mãn chặt chẽ tắt ca các yêu cầu thi sẽ gặp nhiều khó khăn.trong việc lựa chọn mô hình và lập thuật toán giải Do đó trong thực tẾ người ta phảiaim bốt một số yêu cầu nào đó nhưng vẫn đảm bảo được nghiệm dat độ chính xác

yêu cầu

Dựa vào phương tình cơ bản của bài toán nghiên cứu dễ tim các đại lượngkhácối với bài toán thắm sử dụng định luật Darey để tìm trường lưu tốc thắm,

trường gradient thắm, lưu lượng thắm v.v

3.2.1.3 Giải bài toán thắm bằng phương pháp PTHH [13]

Đo đặc thù của đập vật liệu địa phương, thưởng có chiêu dài lớn hơn nhiều sovới chiễu cao, do vậy việc nghiên cứu bài tod in thắm trong phạm vi luận văn này chidừng lại ở mô hình bài toán phẳng, thắm én định Lúc đó có thể cắt một đoạn đập.

dài bằng đơn vị để nghiên cứu như hình 3.2 dưới đây:

-21-5 `

Hình 3.2: Sơ đồ thắm qua dap

Biên S;Biên S,

- Tại các điểm nút i, j,k của các phần tử, các giá trị cột áp bằng H,, Hy, Hạ vàching được sắc nh bằng phương rnh (34) khi x,y lẫn uot bằng , ý X, 3y XeYee Hệ thức này có thể viết đưới dạng ma trận:

+ Trong đó T: véc tơ chuyển trí.

= Giải hệ phương trinh tuyết

inh (3.5) đối với véc tơ a

Bo)

Xen = Xu — Xa Youn = Yn — Ya $Me

- Thực hiện hoán vi vong quanh ta có:

+ Trong đó N là ma trận him toa độ.

Ni=ai thí + ciyNj=aj + hjx + oyNk=ak +bkx +eky

G13)

- Thay (3.14) vào (3.3) được

Le [boon céten,t}& 3.15Jeon een) GAs)

~ Gia thiết q = hing số trên biên của phần tử.

+ K: là ma trận đặc trưng cho tính thắm của các phin tử Sau đây để thông

nhất thuật ngữ học viên sẽ gọi ma trận K là ma trận độ cứng.+ Fs véc tơ ai của hệ:

20)

~ Vée tơ Fe chỉ được xác định các nút trên bi

- Điều kiện bién: Trên hình 3.2 có các điều kiện biên trong bài toán thắm

Không áp

Biên Sự HỈ¡=

Biên S;Biên S;Biên S,

Biên Ss: lsc

~ Điều kiện biên (S1), (S2) xử lý như kiểu gan 0 hoặc vô cùng lớn như đã trình.bay ở trên Riêng biên BC: đường bão hoà cần thoả mãn điễu kiện ($4) và (S5).

Điều kiện (S4) đã tự thoả mãn trong quá trình thiết lập hệ phương trình cơ bản bai

toán Còn điều kiện biên ($5) chưa thể xúc định được vi đường bão hoà chưa xác

-25-dink, nó còn là một dn số cin tìm Trong tinh toán phải ding phương pháp lap để

xác định đường này Trình tự tiến hành như sau: Đầu tiên xác định đường bão hoà

thắm bằng một phương pháp đơn giản não đó hoặc tự giả thiết Như vậy ta tạm thời

xác định được miền tính toán Tiếp tục dời rac hoá miễn tính toán này bằng lưới các,

phần tử Giải bai toán với lưới phần tử này xác định được véctơ H tại các điểm nút

của các phần tử Kiểm tra điều kiện biên (S5) bằng cách so sinh giá trị H, tai các

điểm nút trên đường bão hoà, với toạ độ Z, của điểm đó Nếu chúng thoả mãn điều

kiện biên (S5) với sai số ø cho trước là được, ức là

L1 (23)~ Nếu chưa thoả mãn yêu cầu trê ta ại giả thiết lại đường bão hoà th và lặplại quá tình trên cho đến khi thoả mãn được (323)

~ Sau khi xác định được vị trí của đường bão hoà, có thé xác định được các

thông số của đông thắm như gradient thắm, lưu lượng thắm Gọi 1, và J là gradientdòng thắm theo phường x và y, ta có:

“oH, 628)- Ma trận b, ¢ xác định theo (3.8), (3.9) và:

b=[b bbl (3.25)664] (3.26)

- Lưu lượng thắm qua một tiết điện on nào đồ bằng:

Q=K, o In (3.27)

+n: phương pháp tuyển tiết điện dang xét

+ J: gadientthẩm tại tiết điện xế theo phương n

3.2.2 Phương pháp đánh giá an toàn về thắm

3.2.2 1 Xác định đất xói ngằm và đất không xói ngằm.a Phương pháp thứ nhất [13]

N&u: 0.77 Danas > dig => Đất x6i ngằm, 6.28)

Nếu 30/77 D2, < dụ => Đất không x6i ngầm 29)

b Phương pháp thứ hai [13]

Nếu: Pe >w => DẤthông xốingằm (330)Nếu: Phew + Dit xóingằm G3)

fTrong đó: N=(0,32+0,0167)d,|

lhcm,hạn sử dụng hệ số không đều hạt [13]

- Đối với đắt không xói ngằm

Pa 3

Tại D <25 (3.32)~ Đổi với đất xói ngiim

Đà eis 638)

Tại ~ Lã b số không đều hạt trung bình

3.22.2 Xác định gradien tới hạn J „ cũa các loi đất [13]a Đối với đắt không đính

Ig =0,833E9 i (3.36lật =0,8% Sn lệ (3.39)

Trong đó

dụ > 02800, (40)im, «ny: Đường kính nhỏ nhất của hạt vật liệu không dính (cát sối v.v.)

‘dj : Đường kinh hat tạo vòm của

6: Hệ số vận tốc tới hạn

ete = 0,14 +0,15 phụ thuộc vào độ chat của đắt lấy bằng 0.41

Hiện nay có khá mhigu phương pháp phần loại đt dịnh và đất không din,

Cách phân loại sau đây là dựa vio hàm lượng hạt sét [13]

Dit king dính là đất có hàm lượng hạ sét (ở 0,105 mm)< 10%, và ngược

lại, nếu hàm lượng.

+ Xác định kích thước hạt tạo vòm.

Đối với đất không xới ngằm

os“Trong đó

iat sót > 10 % thi được gọi là đất dính.

X= 1+128lgn

nig — Lag sé không đều hạt ứng với P= 10%

xói ngằm

Đối với

Du — (348)mon

3.3, Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn về én định mái

3.3.1, Phương pháp phân tích hạn

ng suất trong toin mién của công rình và nén của

chúng, Ding các thuyết bin như: Morh-Coulomb, Hill-Tesca, Nieses-Shleiker,

kiểm tra ồn định cục bộ tại mỗi điểm trong toàn miền Công trình được coi là mat

ổn định khỉ tập hợp các điểm cục bộ bị mắt ôn định lâm thành một mặt trượt liên

3.32 Phương pháp cin bằng giới hạn

3 2.1 Cơ sơ của phương pháp,

Phương phip cân bing giới hạn dựa rên cơ sở giả định trước mặt tri (mặttrượt có th là trụ tron, hỗn hợp hoặc bit kỳ), coi khối trượt như một cổ thể và phân

tích trạng thái cân bằng giới hạn của các phân tổ đt trên mật trượt giả định trước

"Mức độ én định được đánh giá bằng tỷ số gia thành phần lực chống trượt so

với thành phần lực gây trượt Hiện nay có nhiễu phương pháp giải quyết đối với bài

toán phẳng như Bishop, Spenser, Janbu

Trong phạm vi luận văn này tie gia phân tích Ổn dinh mái đập theo phương

pháp Bishop,

2.3 Nguyên lý chung

Voi mái dốc có hình dáng phúc tạp, nhất là trường hợp mái dốc không đồng

chất, mái đất do nhiễu lớp tạ think thi việc tính toán trọng lượng và xe định trọngtâm khối trượt sẽ nit khó khăn Mặt khắc trong trường hợp này do áp lực pháp tuyểnvà cường độ chống cắt phân bổ không đồng đu trên mặt trượt cảng làm cho việcphân tích én định mái dốc theo phương pháp cung trượt trụ tron đơn giản trở nên

khó khăn hơn.

-29-ĐỂ khắc phục khó khăn trên khi phân tích ôn định mái đốc, người ta thườngchia khối trượt thành nhiều thỏi theo phương thẳng đứng tiếp đó tinh mô men chồng.ing hop lại dé tinh hệ số ổn.

trượt và gây trượt đối với tâm trượt O của mỗi thỏ

định F theo công thức:

Mạ 49)Mor

3.3.2.3 Tôm tit phương pháp tính dn định theo Bishop

~ Giả thiết của phương pháp:

Hình 3.3: Sơ đồ tính ôn định theo phương pháp Bishop

Mặt trượt có dang mat trượt trụ trồa

Hướng lực tác dung giữa các dai theo phương ngang (nghĩa là không có lực

cất giữa các dai.

.C,, @, + lực dính đơn vị và góc nội ma sát của dat (Chỉ tiêu cường độ chống

cất hiệu quả của đ,

1s chiều đồi đầy đãi thứ ¡by: chiều rộng dải th ¡

W,: tọng lượng bản thân dai thứ ¡

Nụ: lực pháp tuyén trên đây của dai cổ chiều đã ,

tị : góc giữa tiếp tuyến với đáy dai i và phương ngang.

ú, ứng suất rung hồa tại điểm giữa của độ dải cung trượt của ải thứ Ìánh hệ số ôn định Fs cổ

phương pháp tính thir din để xác định vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất và hệ số an

Vi trong công thức ệ số én định Fs trong mại dang

toàn nhỏ nhất Cần giá thiết nhiều mặt trượt khác nhau, ứng với mỗi mặt trượt, bằngcách thử din xác định được hệ số an toàn K tương ứng Vị tí mặt trượt nguy hiểmnhất a vị tí có hệ số an toàn K thấp nhất Đập dim bảo ổn định theo quy đình khỉKeun [Kơrl

3⁄4 Phương pháp tính toán và đánh giá an toàn vỀ ứng suất biển dang cia thân đập,

Có rất nhiều phương pháp tính toán xác định ứng suất biến dang trong đập

vật liệu địa phương, Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, trong đó phương.

pháp phần tử hữu hạn giải dược các bài toán có biên phúc tạp, phản ảnh đúng với

thực tẾ ự lâm việc của nn, vật liệu dip đập và cho kế quả có độ chính xác cao

Với phương pháp này ta có thé nghiên cứu được bài toán nén dj hướng va trongtrường hợp dang thi công, bài toán nhiệt, bài toán có xét đến ảnh hưởng của động

"Mặc đủ khi lượng tin toán lớn nhưng với sự phát triển của mấy tỉnh điện tử

đã giúp ta gii bài toán một cách dé đăng, thuận lợi hơn Hơn nữa, phương pháp này

ngày cảng được sử dụng rộng rãi vì những ưu việt của nó, với miễn tính toán bao.

gm các loại vật liêu khác nha và có hình dáng kích thước bit kỷ, biển của bài

toán có thể phúc tạp

Trong phạm vi luận văn này tác giả chọn phương pháp phần từ hữu hạn làm

eơ sở để tính toán và đánh giá an toàn về ứng suất biển dạng của thin đập

34.1 Cơ sữ của phương pháp PTHH để giải bài toán [1]

Bài toán phần tử hữu hạn phân ích dựa trên hai nguyên lý cơ bản sau:34.1.1 Nguyên lý công khả đĩ

Khi vật thể ở trạng thải cân bằng thì tổng công khả dĩ nội lực và ngoại lực sẽ

XXết một vật thể có th tích V cân bằng dưới tác dung của tải trọng và điều

kiện biên

Tổng thể năng của hệ (thé năng biển dạng và thé năng của tải trọng):

[Vbs.s)4V — [+ ZMWV = (Xe V4 Zw As (633)

"Nguyên lý eve tiễu thé năng Lagrange: Phign him thé năng J của hệ sẽ nhận

giá trí đứng khi vật thé ở trạng thái cân bằng,

44.3 Các công thức tinh ứng suất [1]

G59

3.1 Các giả thiết cơ bản, phiém hàm thé năng

Bài toán phẳng của lý thuyết đản hồi bao gồm hai trường hợp riêng của ứngsuất biến dạng:

Trạng thái ứng suất phẳng và trạng thải biển dạng phẳng, nhưng cả hai

trường hợp, tắt ả các trang thái của ứng suất biển dạng chỉ phụ thuộc và hai toa độ

x, y và các phương trình cơ bản của hai loại bai toán này chỉ khác nhau ở phương,

trình vật lý, cụ thé là chúng khác nhau ở các hệ số đàn hồi,

Đổi với bài toán ứng suất phẳng chính là bài toán dối với một tắm chỉ tácdung của tải trọng theo chiều đầy của tim Do tắm rất mỏng lại chịu lực theophương song song với mặt của tắm và không biển đổi theo chiều day nên có thể coi

các ứng suất cũng thay đổi theo chiều dây, tức là

Đối với bài toán biển dạng phẳng chuyển vị của phần tử chỉ xây theo hai

phương x vi Các biển dang theo phương x đều bằng không tức là

=0: 1= =0, (56)

Khi đồ hàm thé năng toàn phần của trạng thái ứng suất phẳng cổ th viết

dưới dạng:

n2 flo.e, 20,8, ty, MW [pm + na), ấn

"Với các véc tơ chuyển vị, ứng suất, biển dạng tương ứng là

rfid ale, s- “| ass

Với giả thiết đàn hồi biển dạng phẳng thi quan hệ giữa ứng suất và biển dang

theo quan hệ sau:

o- f

Trong đồ: D - là ma trận hệ sổ din hồi.

Đổi với bài oán ứng suất phẳng thi

Khi giải bài toán phẳng của lý thuyết din hồi thường sử dụng các phần từ tam

giác, tứ gi„ hình quat Ở đây chỉ xét phan tử tam giác có ba din nút, Với phần tứ

tam giác phẳng mỗi nút có hai bậc tự do nên cả phần tử có sáu bậc tự do Trong

trường hợp này có thé chọn hàm xắp xi chuyển vị li đa thức bậc nhất

veatartagy (3.63)

Vee to chuyển vi

Hình 3.4

xy 00 Ola,00018»

'Véc tơ chuyển vị nút phần tứ:"` vl

“Thay các toạ độ nút của phần tử được:000

U,= Axa, =

“Thay vio (3.64) ta được

0866)

hex (69)

CON XeaEXurXei - YauEVn-Vai men

Thay (3.58) vào (3.68) ta được: ø=D.B.U, 7Ma trận cứng của phan từ:

Với Lá chiều dây của phn từ

Thay biểu thức của D và B vào (2-23) xác định được ma độ trận cứng của.

phần tử tam giác phẳng có ba điểm nút

(3.75)Đối xứng Ka Ky

Các thành phần có giá tri như sau

342.3 Phương trình cơ bản của phương pháp phn từ hữu hạn.

‘Theo nguyên lý cực tiểu thé năng:

Đây là hệ phương trình cơ bản của phương pháp PTHII,

Trong độ: K: là ma trận cứng của toàn kết cấu của hệ,

F:tơ tải của toàn kết edu của hệ.

A: Véc tơ chuyển vị nút của toản kết cấu,

3424. lệ phương trình cơ bản.

Sau kải thiết lập được hệ phương trinh co bản cia bai toán ta xử lý điều kiện

biên và giải hệ phương trình trên bằng phương pháp khử Gause Sau khi giải ta xác.định được những chuyên vị nút và sử dựng các phương trình của lý thuyết din hồi(3.68) và (3.11) dé tìm ra nội lực và biến dạng,

34.3 Các mô hình vật liệu

Trong cơ học đắt có rit nhiều mô hình vật liệu khác nhau: Mô hình din hồituyến tính, mô hình đản dẻo, mô hình đàn hồi phi tuyển, mô hình mũ, mô hình lưu.tuyển Do thời gian cổ hạn tác giả chỉ đ cập đến hai mô hình vật liệu là mô hình

đàn hồi tuyến tinh và mô hình đàn hồi đẻo.

343.1 Mô

Mô hình đàn hỏi tuyến tinh là mô hình tuân theo quy luật Hoocke có biến

h mỗi trường biến dang đàn hồi tuyển tính

dng tỷ lệ thuận với ứng suất hình 3.5 Các tham số của mô hình này là: Mô dun

‘dan hồi E, hệ số poisson v.

Hình 3.5

Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng được thể hiện theo công thức;

1 o £, (3.78)1-2 |)

343.2 Mô hình môi trường biến dang déo lý tưởng.

Mô hình này là sự tổng quát hod của môi trường din hồi và dẻo cứng có tính.

trong Các thông số đặc trưng cho mô hình nảy là: Mô đun đàn hồi E, hệ s

Poison v, góc ma sit trong ọ, lực dính C.

"Nếu ứng suất trong môi trường không vượt quá giới hạn (Vong tròn Mohr nằm.dưới đường bao phế hoại t=C+oteo) thi iên hệ giữa ứng suất và biển dang được

mô tả bằng định luật Hooke:

đổi trong miền vật liệu bị hoá déo hoàn toàn.

Trong mô hình tính toán đất được giả định có độ dẻo tăng dẫn (Hill, 1950)

Khi vật lệu bit đầu hoá dẻo thi biển dang gia tăng của vật liệu sẽ gồm hai thành

phần biến dang đản hỏi và biến dạng déo:

{de} = |dz*]+ (de*} hay là (3.80)

-39-Sự thay đổi đó được tính theo công thức:

ø)= Die) hay esp

lao} = p(we)- Ye")

Quỹ tích của điểm hoá dẻo được mô tả bằng một hàm số gọi là him dẻo.ứng suất trong miễn vật

“rong đồ án gi thiết hàm dẻo chi phụ thuộc vào trang t

liệu Công thức tổng quát của hàm do là:

H=Hle0,.2,) G38)

Đạo hàm Ha có:

att = 4g, 4H do, +H a, hay G30

20,470,“ "ee,an (200

Theo lý thuyết miễn hoá do thi H <0, kh trạng thái ứng suất của vật liệu ở

trạng thái hod déo thi dH =0 Công thie (2-32) trở thành

an -( ¿z6 (3.85)oes

Sự biến dang déo được xác định theo công thức:

* Xác định hàm H

Theo ý thuyết của Mohr - Coulomb vật liệu sẽ bị biến dang déo khi vòng trön

Mohr tiếp xúc với đường r=C+ơtg@ Phương trình của tọa độ điểm này có thể viết

dưới dạng:

H= sine Coos = 0

Phương tình (3-88) được vit dưới dang (Chen and Zhang, 1991)ue \Fsn(o+ 5] (2` | cof{o+2) 1" = Trong đó:

95)