Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của các tải trọng nhà lân cận đến ổn định mái dốc

Quan hệ giữa hệ số én định mái đốc với tải trọng nhà, khoảng cách giữa các, công trình, khoảng cách giữa các cột tải trọng tác dụng và độ sâu đặt móng cũng được nghiên cứu ở đây, ĐỀ tài

LOI CAM ON

Với sự nỗ lực của bản thân cùng sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, đồng nghiệp,

bạn bẻ va gia đình đã giúp tác giả đã hoàn thành luận văn.

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái, người đã hướng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho luận văn.

Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập

và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Bộ môn Dé điều và bảo vệ bờ

và Trung tâm Công trình đồng bang ven biển và Dé điều - Viện Thủy công - Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả trong quá trình

học tập cũng như hoàn thiện luận văn.

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, các anh em trong gia đình tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận văn này.

Hà Nội, ngày 21 tháng 0S năm 2014

Học viên cao học

Nguyễn Văn Chính

BAN CAM KET

Ten đề

ốn định mái dốc

luận văn: * Nghiên cứu ảnh hưởng của các tai trọng nhà lân cận đến.

Tôi xin cam đoạn để tải luận văn cia tôi hoàn ton là do tôi âm, Những kế

quả nghiên cứu không sao chép từ bắt kỹ nguồn thông tin nào khác Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất kỹ các hình thức kỹ luật nào của Nhà trường,

Hạc viên

Nguyễn Văn Chính

MỠ ĐẦU

1 Tính cắp thiết của đề tài.

wl

2 Me tiêu va phạm vi nghiên cứu,

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

CHUONG 1 TONG QUAN VE CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan vềcông trình xây dựng gin mái đốc

1

1

2 3 3 1.2 Hiện tượng sat lờ mái dốc và hậu quả do xây dựng các công trình lân cận mái

dốc ở Việt Nam và trên thể giới 4

1.3 Một số dạng rượt lở chính của mái dốc 101.4 Két lun chương 1 "4CHUONG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MAL DOC

2.1 Các tinh chất eo lý của nn đất yếu 15

2.1.1 Đặc điểm và phân loại nền đất yếu 15

2.1.2 Cường độ chống cắt không thoát nước Sy 15

2.2, Phân bổ ứng suất rong dit l6

2.3 Các quan hệ ứng suất bién dạng và tiêu chuẩn phi hoại 21

2.3.1 Mô hình din hồi tuyến tính 2

2.3.2 Mô hình dan - déo 2 2.3.3 Một số mô hình khác 24

2.34, Tiêu chuẩn phá hoại Mohr ~ Coulomb 24

2.4 Lý thuyết phân tích 6m định mái db 26

2.4.1 Phương pháp cân bằng giới hạn 26 2.4.2 Phương pháp phân tích giới han 30 2.4.3 Một số phương pháp tính én định mái theo mặt trượt 3

2.5 Phân tich én định mái đốc với tải trong nhà cao ting 3

2.6 Phương pháp phin từ hữu hạn (PTHH) 22.7 Lựa chon phần mm tinh toán 452.8 Lựa chọn mô hình và thông số tính toán 462.8.1 Lựa chon mô hình đắt nền 4

2.8.2 Chọn thông số cho mô hình tính 48

2.8.3, Sử dụng phần mềm SLOPE/W để tính toán 46

3.2 Các loại tai trọng ảnh hưởng đến ồn định mái dốc $8

3.2.1 Cie loại ti trong 58 3.2.2 Tổ hợp ti trong 61 3.23 Céc loại mông nhà trong xây dựng, 58 3.3 Các nguyên nhân lâm mét 6 định mái ốc đ0

3432 Tổ hợp lực và phương pháp, mô hình tính toán 1 3.3.3 Giới hạn nghiên cứu tải trọng của luận văn 63 3.3.4, Nghiên cứu ảnh hướng của một cột ti trọng đến ôn định mái đốc 63 3.35 Nghiên cứu ảnh hướng của việc thay đổi vị tí của 2 et ôi trọng đến

mãi đốc 68

3.16 Nhận xét chung kết quả tinh toán giữa các phương pháp và phin mềm 73

3.4, Nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay đổi kết cầu khung nhà đến ổn định mái

4.1.1 Vị trí địa lý 79 4.1.2 Địa hình, địa mạo $0

4.1.3 Đặc điểm địa chất 80

4.1.4 Thông số thủy văn sl

4.2 Đặc điểm kinh tế xã hội và các cơ sở hạ ting 814.2.1, Tinh hình dan sinh kinh tế trong khu vực 8

4.2.2 Cơ sở hạ tang, 2 4.2.3 Môi trường, 82 4.2.4, Mang lưới giao thông, thông tin liên lạc trong vũng với bên ngoài 82 4.3 Đặc điểm và điều kiện thi sông công trình 2 43.1 Đặc điểm công tỉnh 2 4.3.2 Nhiệm vụ công trình 3ã 4.4 Két cấu chung của công trình xây dựng 83 44.1 Hình dang mặt cất chung của mái kè 83

4.4.2 Thông số kết cấu mô hình móng toa nhà 834.4.3, Lara chon mat et tinh toán 44

4.5 Kiểm tra ôn định công tình khi chịu ảnh hưởng của các ải trọng nhà xây dmg lân cận 85 4.5.1 Mục dich tính toin 85 45.2, Ta trọng và các trường hợp tính toán 85

4.5.3 Kiểm tra ôn định công trình cho một trường hợp tinh toán 85

4.5.4, Kiểm tra ên định tổng th công trình cho các tổ hợp khác 88

4.6 Din giá và kt luận chương 4 9KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ s5555csseeeeeeeeeeercereroÐ8

1 Những kết quả dat được 93

2 Những hạn chế tồn tại 94

3 Hướng nghiền cứu tiếp theo 94

THAM KHAO 9

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 - 1: Xây dựng nha trên sườn đốc

Hình 1 2: Sat ử bờ sông khi nhà xây liền kề

Hình 1 - 3: Một số hình anh sat lở bờ sông do nhà xây lién kề mái sông.

Hình 1 - 4: Năm căn nhà bị sụp nha hoản toàn.

Hình | - 5: Một phần của ngôi nhà bj sat lở

Hình | - 6: Quá trình xây dựng và trượt mái dốc làm đồ nha ở Malaysia

Hình 1 7: Sơ đồ biến dạng nhà ni hơi trên mái đốc

Hình 1 - 8: Các dạng trượt cơ bản của đắt đốc.

Hình 1 - 9: Hiện tượng trượt phẳng

Hình | - 10; Hiện tượng trượt vòng cung đơn gián

Hình | - 11: Hiện tượng trượt vòng cung phức tạp.

Hình 1 12: Hiện tượng trượt dang

Hình 1 - 13: Hiện tượng sụt lờ đất đá

Hình 2-1: Binh nghĩa ác số hạng dùng cho công thức (2.2) và (2.3)

Hình 2 - 2: Quan hệ giữa Nụ và r/2 cho tải trọng tập trung

Hình 2-3: Sơ đồ sử dung phương pháp điểm góc tinh ứng suất

9

" 12 l2 l2

mồng qo của móng tròn chịu tải trong phân bổ đều (theo Foster và Ablvin, 1954) 20

Hình

khối đắp dài vô hạn (Nguồn U.S.Navy, 1971, theo Osterborg.1957)

Hình 2< 7: Quan hê ứng suất ~ biển dang (din - đèo)

Hình 2 - 8: Đường bao cực hạn

Hình 2 - 9: Lý thuyết phá hoại Mohr ~ Coulomb

Hình 2 - L1: Xác định góc ma sát và lực dính huy động.

Hình 2 - 12: Sơ đồ tính toán dn định mái dốc theo phương trình mặt trượt

Hình 2- 13: Sơ đồ tính hệ số an toàn theo Bishop

Hình 2< 14: Khung nhà điền hình khi xây dựng trên đồi dốc

Hình 2 - 15: Tải trọng nhà tai đầy dai

Minh 2 - 16: Tải trọng nhà và từng thỏi dải.

6: Các giá trị ảnh hưởng của ứng suất thẳng đứng ø dưới tác dụng của

40

Hình 2 - 17: Chuyển vị phần từ tam giác “

Hình 2 - 20: Xác định Eref từ thí nghiệm 3 trục (heo Plaxis

Hình 3 - 4: Bé trí móng công trình ở đầu và chân mái dốc trong ving có động đất

(heo quy chuẩn xây dựng 1997, Mỹ) ss Hình 3 - 5: Cách bổ trí móng công trình trên đắt đắp phủ trên mái đốc 55

Hình 3 -6: Ving không được bổ tr công tình trên bở đốc sông subi 56

Hình 3 - 7: Các dạng mat ổn định của nha trên mái dốc 61

Hình 3 - 8: Mặt cắt ngang mái đốc với một cột tải trọng 6

Hình 3 9: Mé hình in toán Gn định tổng thể trong Plas 6t

Hình 3 - 10: Lưới phần tử hữu hạn 6 Hình 3 - 11: Mô hình tính toán tổng thể mái dốc bằng Geoslope 6

Hình 3 - 12: Mặt biển dang của mái đốc tự nhiên cho tổ hợp 1 66

Hình 3 - 13: Kết quả tinh toán ổn định tổ hợp 1 bằng phần mềm Geoslope 66Hình 3 - 14: Biển dang tổng của mái đốc có tải trong đứng tác dụng (THD) 67

Hình 3 - 15: Kết quả tinh toán ôn định trường hợp 2 bằng phn mém Geoslop 67

Hình 3-16; Mặt cắt gang mái đốc và v tri các cột tải trọng 6

Hình 3-17: Mô hình bài toán (rường hợp 3) 70

Hình 3 - 8: Biến dang tng thé mái đố khic ti tong tăn thêm 10

Hình 3 - 20: Quan hệ giữa hệ số ôn định F và Le, Hạ, Ly TỊHình 3 - 21: Kết qua tinh bằng Geoslope (trường hợp 2) nm

Hình 3-22: So sinh kết qua tinh ổn định khi thay đổi Hm + Hình 3 -23: So ảnh kết quả tính ổn định khi hay đối Le + Hình 3-24 trên vùng đất bằng 14

Hinh 3 - 25: Day móng xây trên mái doc, 4

Hình 3 - 26: Mat cắt ngang mái đốc với tòa nhà có kết cầu khung cùng cấp THỊ 75

Hình 3 - 27: Mặt trượt nguy hiểm của mái dốc khi chị ti trong đúng THI 15

Hình 3 - 28: Mặt trượt nguy hiểm của mái đốc khi chịu tả trong đứng và ngang

Hình 3 - 32: Xây dựng tòa nhà ti giáp với mái dốc n

Hình 4 - 1: Viti xây dụng công trình 79

Hình 4 - 2: Mặt cắt kết cấu ngang kề và vị í tòa nhà dự kiến xây dựng 84

Hình 4- 3: Mô hình tinh toán $6 Hình 4 - 4: Lưới phần tử hữu hạn 87 Hình 4 - 5: Kết qua kiểm tra ôn định tổng thể công tình tại MC9 (K0+160) (Khi không có tải trọng nha tăng thêm tác đụng) My = 1.246 87

Hình 4 - 6: Mặt trượt nguy hiểm của mái đốc khi cit ti q 87

Hình 4 - 7: Ảnh hưởng của khoảng cách hồ móng nha tới mái dốc 89 Hình 4-8: Ảnh hưởng cia tải trong nhã đến én định mái kể xét với H, =lm 90

Hình 4 - 9: Ảnh hưởng của chiều sâu hỗ đảo đến ôn định mái kẻ với q=50KN/nP.91

DANH MỤC BANG BIEUBảng 2 Ì: Một số chỉ iêu phân biệt loại đất mềm yếu [10] isBảng 2 - 2: Gi tr Eu-Es Theo (Phan tich nền va thiết kế) 49

Bảng 3 - 1: Độ đốc cho phép của b8 mat đ gốc ở bên dưới ting phủ làm nền công

trình (theo TC Trung Quốc — TJ7-74) 5Bing 3 - 2: Thông số địa chit né “

Bang 3 - 3: Đặc trừng cơ lý kết cầu day mồng, ot Bảng 3 - 5: Tai trong tại vi tí các cột nhà 6

Bảng 4 - 1: Bảng tổng hợp kết qu tính toán hệ số ổn định F

Bảng 4 - 2; Bảng kết quả tính toán hệ số ổn định F khi thay đổi Hy, L (với

KNim’)

Bảng 4 - 3: Lựa chọn phủ hợp v khoảng cách, độ sâu đặt móng và ti rong khi xây

cdựng nha lân cận kê Nhơn Đức, 9Ị

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề ti

“Trong bồi cảnh hiện nay, các tòa nhà ra đối là một hệ quả tắt yếu của việc giatăng dân số đô thị, thiếu đất xây dựng và giá thành cao Tuy nhiên, khi xây dựng

việc tai trong các công t

thêm một công trình cần phải quan tâm đi hte dụng,

ng trình lân cận bị lún xuống hoặc bị đ ti Vi

img cing ra xa, mức độ ảnh hưởng tăng thêm do xây đựng nhà đến các công trình

lần cận căng giảm và đến một giới hạn nào đó sẽ không ảnh hưởng đến nữa

Trong khu vực mái dốc, sat lở đất diễn ra thường xuyên và nguy hiểm, việc.

phát hiển các công tình nhà lần cn mái đốc d dẫn đến những mỗi nguy hiểm khó

lường Tai trọng tôn nhà được truyền xuống mái đc, có thể gây mắt ổn định, do đósun định của mai đốc với ải trong của nhà lân cận cần được kiểm tra

“Trong nội dung của luận văn này, tác giả dé cập đến vấn đề én định của các mái dốc khác nhau như: bờ sông, sườn đồi và bir đê khi có công trình nha lân cận.

Va cũng xem xét đến các loại điều kiện địa chất khác nhau và các tải trọng khác.

nhau Quan hệ giữa hệ số én định mái đốc với tải trọng nhà, khoảng cách giữa các,

công trình, khoảng cách giữa các cột tải trọng tác dụng và độ sâu đặt móng cũng được nghiên cứu ở đây,

ĐỀ tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của én định

mái đốc” nhằm giải bài toán thiết kế kết cấu và khoảng cách nhà phù hợp để tải

trọng của công trình không ảnh hưởng tới én định của mái dốc; đồng thời, góp phần

tinh toán và phương pháp thi công nhà khi xây dựng lân cận

tải trọng nhà lân cậ

các mái đốc Đặc biệt với các công trình bờ sông hoặc đề u, là những công trình

có tầm quan trọng đến tình hình dân sinh ~ kinh t8 - xã hội Do đồ trước khi xây

dựng nhà gần dé, kè cần phải kiểm tra để loại trừ hết các yêu tổ bắt lợi

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

~ Nghiên cứu tính toán én định của mái đốc khi có các tải trong công trình nhà

- Tim a gi php, ải trọng công trình phủ hợp và khoảng cách tối ưu để ti trọng của nhà không làm ảnh hưởng tới sựlàm vige bình thường của mái dốc,

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiÊn cứu.

~ Cách tiếp cận:

Tìm hiểu, thu thập và phân tích đánh giá các tả liệu có liên quan, khảo sát

thực tẾhiện trang những xịt đề xuất xây dựng công tình

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Điều tra khảo si thu thập tổng hợp tả liệu.

+ Tông hợp lý thuyết

+ Sử dụng các phần mém địa kỹ thuật phù hợp với lý thuyết tính toán

p dung tính toán cho một công trình cụ thể

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE CÁC VAN DE NGHIÊN CỨU

“ong quan về công trình xây dựng gin m:

Khi xây dựng thêm một công trình trên nền đất tự nhiên thì đưới tác dụng của.

tải trọng công trình lân cận, bản thân công trình sẽ bị lún xuống một giá trị nào đó.kéo theo các công trình lân cận bị lún xuống hoặc bị dy rồi lần tùy thuộc vào điều

kiện địa chất công trình, giá tr tải trong va độ sâu tải trong tác dụng Cảng ra xa, mức độ ảnh hưởng tăng thêm do xây dựng công trinh cần ig giảm và đến một giới

hạn nào đó sẽ không gây ảnh hưởng tới mái dốc nữa

Moi sự cỗ do địa kỹ thuật đe doa đến sự làm việc bình thường của mái dốc có

thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỉnh hình dân sinh — kinh tế Do 6,

ết các yếu tổ

khi xây dung công trình lân cận mái đốc cần phải tinh toán để loại trừ.

bie i

Ảnh hưởng của công trình xây đụng lân cận đến ôn định mái dốc được xét qua

các vấn để sau: lún thêm của mái đốc và nền vì ứng suất tăng thêm do xây dựng.công trình, tác đụng chống thắm của ing phủ chống thắm bị giảm hoặc bị mẫu sựhóa lông của đất nền Trong nội dung của luận văn, tác giả chỉ đề cập đến việc tính

toán đảm bảo én định cho sự làm việc của mái khi tinh đến tải trọng tăng thêm

ddo xây dựng công trình lan cận dẫn đến lim giảm độ ổn định của mái dốc.

Trên đất nước ta, nhiều tỉnh thuộc ving Tây - Tây Bắc, Tây Nguyên và các

tỉnh Miễn Trung đều thuộc đất đồi dốc Riêng các tinh Miễn Trung (Quảng Bình,Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Da Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngai, Bình Định, Phú.Yen) đã có diện tích trên 47.000km” với độ dốc từ 8 ~ 30 độ chiếm đến 80% diệntích của vùng Hàng năm, nhất là đến mùa mưa bão, rất nhiều đoạn đường, điểmdân cư, cơ sở sản xuất và văn hoá cũng như ruộng nuong bị sat lở, hư hỏng phảitốn nhiều ty đồng để sửa chữa, bảo trì, khôi phục Ngoài ra, những thiệt hại vềngười và súc vật nuôi cũng như cây trồng cũng là con số rit lớn Theo sự phát triểnkinh tế chung của đất nước, kinh tế các tỉnh mid a

‘Trung cũng dang ngày cing khởi sắc: nhiều điểm dân cư, đồ thị, khu công nghiệp

xuất hiện, không ft các điểm du lich mọc ln, thu hút rit nhiều khách trong nước và

quốc tế Những hoạt động nhân sinh ấy thường gây ra những ảnh hưởng xấu đến sự.

ổn định chung của nền đất đốc, Vì vậy, bảo đảm kinh té-x8 hội phát triển bén vững

và thân thiện với mồi trường cũng như an sinh của cộng đồng, phòng trinh những

rồi ro Khí tượt lở và lũ quết trong vàng đất nói trên là một nhiệm vụ mới mẻ và

nặng nỄ của những người xây dụng

Hình 1 - 4: Năm căn nhà bị sup nhà hoàn toàn 616 22, dp Mỹ Ai, xã Mỹ Khánh:

Hình 1-5 thể hiện tình trạng ngôi nhà nằm sát đỉnh mái dốc bị sạt lở vẫn có thể

bị cuốn xuống sông Hong bắt cứ lúc nào

"Hình 1 5: Một phần của ngôi nhà bị st lở

Tại Malaysia, vào những năm 1975 đến 1978 trên một ngọn đổi người ta tiễn

hành xây dựng công trình Highland Towers gồm nhiều chung cư cao 12 tằng đặtgin nhau Trải qua hơn 15 năm sử dụng, ngày 11 tháng 12 năm 1993, sau 10 ngày.mưa rồng rã, ngồi nhà số 1 đã sup đỏ, Bài họ rút ra từ sự cổ nà lit sự mắt ôn định

i dip ma không

giải quyết việc thoát nước thoa đáng, phá huỷ các thảm thực vit trên dốc, tang ty lệ

sông trình trên mái dốc do tinh trang qua tải, tang độ dốc của

độ dốc khi đào đắp, cit chân các mái đốc, thay đổi tuyển thoát nước mặt và nước

nằm

hi điễu đường Mellas bị trượt do hoạt động kinh tế

chú ý đến điều kiện tự nhiên hiện hữu: khi xây dựng một con dưỡng trên mái đốc

ủa con người ma không

rma không kẻ đến tắc động của lực trượt và quan hệ của nó với lực chống trượt.Khối đất bị trượt đã đè lên ngôi nhà dưới chân đốc gây ra những biến dang đáng kế

cho ngôi nhà này Si trugt này cũng de doa đến sự tn tại của nhà hành chỉnh nằmphía đầu mái đốc

Hink 1 ~ 6: Quả trình xây đựng và trượt mái dốc làm dé nhà ở Malaysia

"Nhà van phòng Alten (CHLB Đức), Nhà nay gồm 8 ting, rộng 13,4m đài 53m,móng băng bê tông cốt thép xây trên sườn đốc vào năm 1960 Dat dưới đáy móng

gdm lớp đất yếu và dưới đấy là lớp đất có độ bền tốt Khi nhà xây được 5 ting thi bj

nứt ở trượt về phía chân dốc nhờ phát hiện có các v ụ hm; nguyên nhân vì lớp đất yếu, tuy chưa xác định chính xác chiều diy, nhưng dưới tác dung tải trong của $

tầng nha vừa xây, đã bị trượt theo lớp đất này trên lớp cát thạch anh

Để giữ nhà không tiếp tục trượt, đã tiễn hành khoan 150 lỗ khoan với đường, kính 50 em, sâu 6,1m, xuyên qua các lớp đất phía trên, sâu tới lớp đắt bên dưới Mỗi

lỗ cọc đặt một thanh thép đường kính 46mm và sau đó rót đầy vữa xi măng cát

Li

cia nhà Các thanh thép trong cọc làm việc như vít khoá, lực chịu cắt xuất hiện dokết ác di cọc bằng tường ngang để ching lại sự trượt của đất do trọng lượng:

thành phần nghiêng của lực trong lượng của nhà Kết quả của giải pháp chẳng trượtnày đã loại bỏ nguy cơ nhà bị phá hing và sau 46 người ta xây tgp 3 ting còn lại

Nhà nồi hoi ở thành phố Dnhepropetrov (Ukraine) nằm gần một khe sâu mà.

nên của nó là á sét có tính ướt đã bị xáo động Độ lún ướt không lớn lắm của đất

này đã bị loại trừ do làm ướt toàn bộ chiều day của nó trước khi xây dựng Tuy

n, trong quá trình sử dụng công trình li tiếp tye làm cho đất của mái dốc bị trần

đẫy nước và đã làm cho mãi đốc mắt ôn định

Hình 1 - 7: Sơ đồ biển dạng nhà nôi hơi trên mái đốc

Hậu quả là đã hình thành mat trượt ở phía khe suối, đắt chuyển dich về phía

cuối đốc và chạm tới nên của công trình Trong ede trường hợp của nhà đã xuất hiện

các vết nit không cho phép, điều đó cần phải tim gắp biện pháp dé gia cố mái dốc

vi gia cường mồng và tường

Hiện tượng trượt ở một số địa phương phía bắc nước ta:

Trận lờ núi kinh hoàng ở thôn Sing Hoàng, xã Phin Ngan, huyện Bát Xát

Lào Cai ngày 13/09/2004 với một vạn mét khối đất đã từ trên cao đỗ xuống tạo ra

chiều rộng vết trượt 100m, dài 400m đã vùi

dân tộc Dao, 23 người chết và mắt tích cũng với tru, bỏ, lợn gâ đều bị chôn vùi

toản bộ 4 ngôi nhà của đồng bảo

trong ích te

‘Vao tháng 7/2004, tại Km119+100 quốc lộ 4D (từ SaPa đi Lao Cai), giữa banngay trong trời nắng, dat sụt lở từ sườn núi đã đỗ ập xuống một day nhà Lin trại tại

kiên cố ngay sát đưới chân đốc làm 1

ổn định đã trượt xu te, phá hủy 24 ngôi nhà xây dựng.

mạng I người Khối đất trượt đã tạo nên

một vách trượt phía đỉnh đồi cao 8m và làm trdi mặt đường nhựa lên cao 1,50m như

một con để,

Tại thành phố Sơn La, vào năm 1984, đường Tô Hiệu đi dưới chân đồi Khaw

Ca, lúc đó như một con đường mỏn, xe ôtô không qua lại được, ít người để ý tới

Nhung đến năm 1988 ~ 1989, con đường min này được thiết kế mở rộng và nâng cấp thành đường 46 thí rộng 12m, Khí đó các nhà thầu đã phải hạ sâu nên đường

là tong năm 1990 — 1991, nhiều

hộ dân từ nơi khác đến đã tự ý và tuy tiện đảo siu thêm vào chân taluy từ 15 ~ 20m mòn xuống 8 ~ 10m để vừa đủ khuôn đường, TI

để nhằm tạo a một đãi đắt dài 120m bằng phẳng ven đường để làm nhà mặt đường

Sơ đồ mô tả cấu trúc địa chất và diễn biển quá trinh trượt đắt của sườn đồi Khau Cả

(Thị xã Sơn La) năm 1991 Như vậy, một cách ngẫu nhiên, ho đã tạo nên một vách.

taluy đựng đồng tạ chân đồi, cao tối 15m, tiềm ấn thé mắt én định cơ học của cảkhối đất sườn đồi, Tháng 7/1991, mùa mưa lũ đã diễn ra khốc liệt ở Sơn La, mực

nước sông Nậm La gần đó dang cao làm ngập mặt đường và khu vực lân cận chân.

đồi Sau 3 ngày mua tằm tả, độ âm của đất tăng vot, sức kháng cất của đất giảmmạnh, cộng với thể mắt ổn định cơ học ban đầu, cho nên cá khối đất sườn đồi Khau

Ca cao ới 70m đã bị mắt ôn định và trượt xuống, phá huỷ toàn bộ hệ thống tường

chấn và nhà cửa dưới chân đồi.

1.3, Một số dang trượt lớ chính của mái dốc

Hiện nay, chưa có cách phân loại thống nhất của chuyển dich bờ đốc Một số

cách phân loại theo tai liệu của Nguyễ: Sỹ Học ~ phân loại chuyển dịch bờ đốc ”,

6 đây chỉ đỀ cập cách phân loại của A.Nemcok nấm 1974

Trên hình 1-8 trình bày các dạng trượt cơ bản của đắt theo các phân loại vừa

nêu

Năm 1974 A.Nemeok J.Rybar (Tiệp Khắc) đã phân loại các dich chuyển bời đốc theo cơ chế và tốc độ địch chuyển của

châm, trượt, trượt đồng và đất đá d6,

đã trên bo đốc chia lầm 4 loại: trượt

‘Trugt chậm (trượt từ biển) là hiện tượng chuyển dịch từ đình xuống chân.

dốc Tốc độ dịch chuyền rất chậm, chỉ vải milimet đến vài centimet trong 10 năm

Đây là dạng dịch chuyển cơ bản, là

bước đầu của các loại dịch chuyển đất đá

trên mái đốc và nó không đủ lớn để gây ra

những chuyển địch nhanh hơn.

Trượt chậm cổ thể được chỉ hành trượt

nông là chuyển dịch rất chậm và không đều

của những khối đắt đá nằm trên mặt, chịu

ảnh hưởng của các sự thay đổi theo mùa và

trượt sâu là những chuyển dich kém theo sit

tách, vỡ trọng lực,

“Trược: là những dich chuyển tương đối

nhanh của một khối đất đá theo một hay

nhiều mặt trượt — là những mặt phân chia

Khối trot và phần nỀn không bị dịch

chuyển Tốc độ dịch chuyển của dit da có

thể đạt đến vải mét rong một ngày đêm:

Tay theo dang của mặt trượt và quan hệ của chúng với điều kiện địa chất của

bờ dốc mà các tác gid trên còn chia thành trượt quay (khi mat trượt có dạng trụ

trdn), trượt phẳng (khi mặt trượt thẳng), trượt hỗn hợp và tinh tiến (mặt trượt bên, trượt theo hai mặt phẳng cắt nhau).

Hình 1 - 9: Hiện tượng trượt phẳng

‘vétanido ain Fe

Move Kid

Benne

Hình 1 - 10: Hiện tượng trượt vàng cung đơn giản

phút và thường xây ra trong mia mưa, nhất là khi có những tin mưa kéo di vớilượng ma lớn Tùy theo thành phin vật chất của đất đá trên bờ đốc ma trượt ding

it đã đỗ: là những chuyển địch rất nhanh của những khối đất đã từ những

bờ đốc đứng hay theo những mat trượt có độ dốc lớn, đắt đã bị rơi tự do hay trượt

xuống rồi dồn lại thành đồng dưới chân bở dốc.

Ty theo độ sâu của mặt trượt còn phân ra

+ Trượt mặt khi độ sâu <I,5m

+ Trượt nông khi độ sâu 1,5 ~ 5.0m

+ Trot sâu khi độ sâu 5,0 ~ 200m

+ Trượt rất sâu khi độ sâu trên 20m.

Tuy theo địa hình, tùy theo từng loại dat đá mà hiện tượng đất đá đỗ xảy ra

theo những tốc độ và quỹ đạo khác nhau Tuy khối lượng đất đá đỏ không lớn nhưng do tốc độ dịch chuyển rất nhanh (khoảng vải mis) nên thường xây ra những tai nạn bắt ngờ, nhất là các vùng ở đưới chân dốc.

gant 7

Đồng đá lăn

a 9 “Các kết kẹp:

Hình 1 - 13: Hiện tượng sụt lở đắt đá

chương 1

quá trình công nghiệp hóa và hiện dại hóa đắt nước, việc xây dựng các tòa nhà lân cận mái lóc (nhu đồi, sườn đồi, công tinh giao thông, đ đi ) để

đảm bảo vin đỀ an sinh là sự cần thiếc Tuy nhi, khi xây đựng thêm một công

trình cin phải quan tâm đến việc tải trong các công trình túc dụng lên nén sẽ kéo

theo các công trình lân cận bị lún xuống hoặc bị day t ang ra xa công trình, mức độ ảnh hưởng tăng thêm do x dụng công tình đến các công tình lần cận cing giảm và đến một giới han nào đó sẽ không ảnh hưởng đến nữa

Thực t cho thấy, nhiễu công tình nhà khi xây dựng lân cận mái đốc xong khỉ

đưa vào khai thị đã xảy ra hiện tượng côn định như; lún, sụt trượt, sat lở mái.

Đặc biệt tại vị trí lân cận công trình dé điều, sau mỗi đợt mưa lũ thường có hàng.trăm điểm bị sạt lở, sụt lún gây nên các thiệt hại to lớn về tài sản, công trình xây

cdưng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỉnh hình dân sinh kinh xã hội

Theo sự phát triển kinh tế chung của đắt nước, kinh tế nhiều điểm dân cư, đồ

thị, khu công nghiệp xuất hiện, không ít các điểm du lịch mọc lên, xây dựng ngaytrên hoặc lân cận mái dốc Những hoạt động dân sinh ấy thường gây ra những ảnh

hưởng xấu đ dit hội phát triển bên ving và thân thiện với môi trường cũng như an sinh của cộng đồng,

sự én định chung của Vì vậy, bảo đảm kinh

phòng tránh những rủi ro khi trượt 16 vả lũ quết trong vùng đất nói trên là một

nhiệm vụ mới mẻ và nặng né của những người xây dựng.

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH MÁI DOC

221 Các tính chit cơ lý của nền đt yếu

2.1.1 Đặc điễn và phân loi nền đắt yêu

Nên đất là đất

cao hơn giới bạn cháy, hệ số lỗ rồng lớn, lực dính theo các thí nghiệm cắt nhanh

ở trạng thái tự nhiên, độ âm của chúng gần bằng hoặc

không thoát nước từ 0.15 daN/em trở xuống, gốc nội ma sắt từ 0° đến 10” hoặc lựcdinh từ kết quả cắt cánh hiện trường S, < 0.2SdaN/cm? Theo sức kháng cắt không

thoát nước, S., và trị số xuyên tiêu chuẩn N, như sau

+ Đất rit yêu :§, < 12.5 kPa hoặc N <2.

yếu : Sy <25kPa hoặc N <4

Đất sét yêu là một trong những đối tượng nghiên cứu và xử ý rất phức tạp, đòihỏi công tác khảo sắt, điều tra, nghiên cứu, phân tích và tính toán rất công phu.Dit sét yếu nối chung la loại đất có sức chịu tải nhỏ (ấp dụng cho đắt có cường

độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/em”), có tính nén lớn lớn, hệ số rỗng lớn(e>1) , có môđun biến dang thấp (Eu< 50 daN/em’), và có sức kháng cắt nhỏ Khixây dựng công trình trên nén đất yếu ma thiếu biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý

thi sẽ phát sinh bí

tiêu phân loại đất mém yéu!

dạng thậm chi gây hư hỏng công trình Bảng 2.1 trình bay một

mà

Bing 2-1: Một số chỉ iu phân biệ loại đất mém yên

Hàm lượng “Góc nội ma

Chiêu | nướctự | Độrỗngtự Độ bão hia | sắt chịu cắt

loại đất | nhiên nhiên (fe) nhanh

(5) a)

Dit sét >40 >i2 >050 395 “

Đắt sét >30 30.95 3030 395 <

2.1.2 Cường độ ching cit không thoát nước S,

Khải niệm này mô tá cường độ chống cắt của dit trong trường hợp không.

thoát nước Giá tri này phụ thuộc vào một số yếu tổ chính

+ Qốc quay ứng suit

+ Đường ứng sult

+ Tốc độ cắt

+ Đặc trưng th ích vật liệu

Cvờng độ chống cit không thoát nước thể hiện ving trồn Mohr ứng suất như

ø.~ø=35, 1 Trong đó

ơi : là ứng suất chính lớn nhất

gy: là ứng suất chính nhỏ nhấtSu: là cường độ chồng cắt không thoát nước, S= (ø, ~ơ,)/2

"Mục dich của điều kiện không thoát nước, không có biến dang thé tích xây ra,

vi vậy hệ số poát xông được xem bing 0,5 trong suốt quá trình cất

2.2, Phân bổ ứng suất trong đắt

Trong mục này đề cập đến việc đánh giá sự gia tăng ứng suất trong dat do tải

trong biên, hoặc ti trong b& mặt gây ra Trong một khu đắt rộng lớn, tải trong nén một hướng và ứng suất tăng thêm ở cúc độ sâu của khác nhau trong nén sẽ do 100%

tải trọng bé mặt truyễn xuống Tuy nhiễn, vị trí cạnh hoặc mép vũng chit ti, ứngsuất sẽ tit din theo chiều sâu trong nén vĩ không có tải trong tie dụng vượt xa hơn

các cạnh Giống như những móng công trình có kích thước hữu hạn, tải trọng sẽ

giảm khá nhanh theo chiều sâu.

Năm 1885, Boussinesq đã đưa ra các phương tỉnh trang thai ứng suất trong

bán không gian din hồi tuyển tỉnh, đồng nhất, ding hướng khi một ải trọng tậptrùng tác dung vuông gốc bé mặt Trị số ứng suất th

= 02

Bars

1g đứng khi đó:

Trong đó: Q - tải trọng tập trung.

Z.- chiều sâu của điểm tính ứng suất

r ~ khoảng cách ngang từ điểm đặt lực đến vị tỉ xét ứng suấtPhương trình (22) cũng có th viết như sau:

" 25)

Thong đó Ũ

Nụ là hệ số ảnh hưởng bao gồm các số ` ==}

hạng không đổi trong công thức (2.2)

Những số hạng nảy được thể hiện ở

hình 2-2 Quan hệ giữa Ny và rz được thé 4

hiện ở hình 2-2 Boussinesq cũng đưa ra các

phương trình cho ứng suất trục, ứng suất “

tiếp và ứng suất cắt :

TEEN NT rr)

tr

—_—_ Hình 2-2: Quan hệ giữa Ny và re co ti trong tập trừng

Bằng cách tích phân phương trinh tải trong tập trung đọc theo một đường có

thể tim được ứng suit do tai trong tác dung theo một đường thẳng (lực cho mỗichiều dai đơn vi)

Ứng suất theo phương đứng là

2P”

Trong đó: P là tải trọng theo đường thẳng

04)

Tích phân tii trong tác dụng theo đường trên toìn bộ diện tích hữu hạn [Newmark đã thực hiện phép tich phân phương tình (2.4) và được phương trình xác

định ứng suất thẳng đứng đưới các điểm góc diễn tích chữ nhật chịu tải rong phân

| Sana Tơ era |9

“Trong d6: qụ là ứng suất trên mặt hay tiếp xúc

x,y là chiều dai và rộng của diện chịu tải các thông số m,n phân bổ đều, tương

ứng, có thé thay thé cho nhau được Phương trình (2.5) cũng có thể viết lại cho

thuận lợi hơn

oat Trong đó là hệ số ảnh hưởng phụ thuộc vào m,n

Các giátrì của I tương ứng với các giá trị mụn khác nhan được thể hiện ở hình

2-4 đưới đây.

Mun sắc định tị số ứng suất thẳng đứng ti điểm có độ sâu z và ở ngoài điện

chịu ải Trong tường hop này chi đơn thuẩn dạo dụng các hình chữ nhật chịu tải trong phân bổ đều khác, tit cả có góc ở trên điểm cần tỉnh ứng suất, rồi trừ và công

Hình 2-3: Sơ dé sử dụng phương pháp diém gic tinh ứng suất

1- Điểm Mnằm ngay trên một cạnh của điện chịu tải hình chữ nhật

2 Điểm M nằm trong điện chịu tai

3- Điểm M nằm ngoài điện chịu tải (hình 2-3 c, d)

“Trong trường hop thứ nhất (hình 2-3a):

ø, =|K,(abeM)+K,(0es0j|p

“Trong trường hợp thứ hai (hình 2-3b):

= |K (ahMy) + K,(ðleM)+ K, (MeeD + K (fed

“rong trường hợp thir ba (hình 2-3c)

( (bheM }+K, (MeeÐ)~ K, (hagM )~ K, (Mafd |

“Trong trường hợp thứ tư (hình 2-34):

⁄ (BheM+K, (fceM )— K, (hag + K, (fdeM )| p

Vi vậy thực hiệ theo trình tự rên ta có thể xác định được tị số ứng suất ở độsâu Z bắt kỳ trong nền, bên trong hay xung quanh diện chịu ải phân bổ đều hoặc

ngay dưới diện chịu tái theo bậc.

ox IRIIIII

on

‘i

Hị EE Hanaoe 2=

Hinh 2 - 4: Giá trị ảnh hướng của ứng suất thẳng đứng tại điểm góc của móng hình

chữ nhật chịu tải trọng phản bo đu

Trong 46: I phy thuộc vào wir va zit

sán kính điện chịu tải khoảng cách ngang từ âm diện chịu tải

đạo “áp suất đây mồng

Hinh 2-5: Cúc giá trị anh hưởng dé xắc định o tinh theo phần trim áp suit diy

mồng qo clia mỏng tron chịu tải trong phân bổ đầu (theo Foster và Ahlvin, 1954) ich phân khá các phương trình trên cho tải trong hình thang được th hiện ở

hình 2-6, mô hình tải trọng này do khối dip kéo dii gây ra Các giá trĩ ảnh hưởng

Hình 2 -6: Các gi trị ảnh hướng của ứng suất thẳng đứng oz dưới tác dụng của

Khối đắp dài vô han (Nguôn U.S.Navy, 1971, theo Osterberg,1957)

2.3 Các quan hệ ứng suất biến dang và t ‘hun phá hoại

“Trong tính toán én định nén công trình, việc lựa chọn mô hình tinh toán phù hop với ứng xử của đất nền là điều hết sức quan trong Việc lưa chọn mô hình tinh

toán có tinh quyết định đến kết quả và sự chính xác của bài toán Có rit nhiều mô

hình vật ậu khác nhau được đưa vio nghiên cứu trong cơ học đắt như:

+ Mô hình din hồi tuyển tính.

+ Mô hình đàn hồi phi tuyến

+ Một số mô hình khác : mô hình Cam clay

Theo lý thuyết din hồi, cỏ thể xác định được mức độ biển dạng của bit kỳđiểm nào trong khối vật liệu rắn xem là din hi, đồng chất, ding hướng Tuy nhiễn,

môi trường dit trong thực tế không phải hoàn toàn đản hồi, thường là bắt liên tục,

bắt đồng nhất vi dị hướng, nên khi áp dụng lý thuyết đản hồi thì hết sứ thận trọng,

hành các thực nghiệm để kiểm tra và có các hiệu chính tương thích.

2.3.1 Mô hình đàn hôi tuyển tinh

Co sử của mô hình lý thuyết đàn hồi là định luật Hooke,

“Trong điều kiện nén hoặc kéo đơn một trục, ứng suất và biển dạng sẽ có quan

hệ tuyến tính

Z.=Ez G1) Trong đó

E: Mô dun din hồi

øz Biển dang dọc true

Đối với đất, đặc trưng là sự tồn tại chủ yếu của biển dang dư vì thé mô hình

môi trường lý thuyết đàn hồi chỉ có thể áp dụng ở giai đoạn đầu gia tải và gia tải

một lần lên môi trưởng đất ma không có sự dỡ tai tiếp theo

2.3.2 Mô hình din ~ déo

‘Theo mô hình nay thi biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo được mô tả riêng

biệt bởi các quan hệ vật lý khác nhau.

Cơ sở của phần lớn các cách giải đàn dẻo khác nhau đều dựa vào những khái

niệm của lý thuyết chảy déo.

‘Van đề khả quan trọng trong tinh toán din déo các khối dit là sự lựa chọn các

hệ phương trình vỉ phân vật ý phủ hợp đối với biển dạng déo được xác định bởi mô

hình đất dang thực hiện trong phép giải đã cho Hiện nay trong các ứng dụng thực tế

thì các mô h của môi trường đản dẻo lý tưởng va môi trường đàn dẻo tăng ben,

giảm bền được áp dụng rộng rãi nhất.

Xô hình này là sự tổng quất hỏa của môi trường din hồi và déo cứng có ma

sit Trong bài toán biển dang, mô hình được ding ohair bảo dm lời giải nhận được

là đồng nhất, ứng suất và biến dạng là đồng trụ Với bi toắn của mỗi trường này,

đã có nhiều lời giả bằng giải tích được giới thiệu, điều đó cho phép so ánh các lời

giải bằng số với các lời giải giải ích chính xác, Về ban chất, mô hình phối hợp hai

lý thuyết co sở của cơ học hiện dai: lý thuyết đàn hồi và lý huyết trạng th tớihan; mô hình được mô tả bằng các đặc trưng cơ học thông thường trong khảo sit

địa chất công trình

Quan hệ ứng suất biển dạng được thể hiện trong hình 2-7 Cơ chế làm việc của.

mô hình này cũng khá đơn giản

= Đoạn 1 Thỏa mãn trang thải ứng suit trước tới hạn, đất được coi là phùhợp với mô hình biến dạng tuyển tính Có th chấp nhận các phương trinh vật lý của

đình luật Hooke tổng quát ~ các phương trình này được dùng cho thành phần biến

dạng toàn phần đàn hồi khi biến dạng dẻo

GỊ| văy _, vege den

aon

-| ——

0 t

"Hình 2 <7: Quan he ứng suất ~ biến dạng (in éo)

-Đoạn 2 Mô tả qui tình phát tiện bién dang déo của đắt ở trạng thấi ứng su iới hạn, chấp nhận quan hệ ứng suất biển dạng của định luật chảy do kết hợp

Hiện nay có nhiều giả thiết về tiêu chuẩn đẻo như của Tresea, Mises,

‘Coulomb, Coulomb-Mises tong quát Thông số chính để đánh giá mô hình theo tiêu.

chun đếo là hàn mô tả quỹ tích của điểm déo (cồn gọi là him déo F), trong đó

có hàn biểu thị sự ni rộng mặt chảy déo theo mức độ ting thông số độ bền k Him

cđệo phụ thuộc vào trang thái ứng suất của dit đá

F=F ((ø]) Hàm thé déo, phụ thuộc vào thành phần tenxo ứng sắt

2.8)

Tiy theo tiêu chuẩn déo khác nhau, có thé thu được các lời giải khác nhau cho

bãi toán ứng sud — biến dang.

Xô hình din ~ déo lý tưởng là mô hình tương đối phủ hợp với điều kiện làm

việc của đất nên, nó không đòi hỏi các thí nghiệm địa kỹ thuật trong phỏng quá

phức tạp, có thể được áp ứng ở các phòng thí nghiệm cơ đất thông thường M6 hình.

này có thể áp dụng phù hợp cho hau hết các loại đất

2.3.3, Một số mô hình khác

"Ngoài các mô hình đã nêu ở trên, còn có một mô hình đã được nghiên

hình cứng hỏa biển dạng din hỏi déo mới dựa rên cơ sở Mohr ~ Coulomb không kể

tới hiệu ứng đồng, mô hình cứng hỏa động Mỗi mô hình có những đặc điểm

riêng phi hợp với những loại môi trường đắt đá khác nhau Điểm chung nhất củacác mô hình này là cần phải có nhiều số liệu khảo sát địa chat công trình cũng như

các thí nghiệm phức tạp, t

a

kém Các mô hình nay đang tiếp tục được hoàn thiện

th sử dụng chứng một cách hợp lý trong các bi toán địa cơ học,

Trong luận văn, sử dựng mô hình din déo Mohr ~ Coulomb, do dé là mô hình

gn đúng về mỗi quan hệ của đt, nt nổi bật của phân tích Mobr ~ Coulomb là khá

nhanh và dom giản, có xu hướng giảm sai số chủ quan và ting tính chính xác.

2.3.4 Ti chuẩn phá hoại Mohr ~ Coulomb

Ta đã biết mỗi quan hệ giữa ứng suất cất và ứng suất nền, ở bắt kỳ

trong khối vật lig, được thé hiện đưới dạng vòng tron Mohr.

Với các loại vật liệu, khí gia tăng ứng suất nén (độ lệch ơ,/ơ; hoặc 6-05) ta

Auge sự gia ting tương ứng của ứng suất cắt, tạo thành nhiều vòng tròn Mohr théhiện trang thái ứng suất Đường bao của các vòng trong Mohr đó gọi là đường bao

thành hai khu vực là khu an đoàn đảm bảo ôn định và khư nguy hiểm có thé gây ra phá hong,

‘cue hạn của trạng thái ứng suất Đường này phân chia trang thai ứn st

vật liệu

== ed

¬

Hình 2 - 8: Đường bao cực hạn

Đường bao eve han thực té không hoàn toàn thing, tuy nhiên để dom giản ta có

thể oi đường bao cục hạn này là một đường thẳng, va đường thẳng đó gọi là đường thing Colom (Hin 2-9)

"Đường Coulomb thé hiện 2 thông số đặc trưng cho sức kháng cắt của vật iệu

+ Đường thẳng cắt trục tung cho ta giá trị lực đính

+ Góc nghiêng của đường thing cho ta giá tri góc ma sắt trong 9.

Nguyên lý Mohr ~ Coulomb thể hiện như sau

Khái quất lý thuyết bền của Mohr là vật liệu bị phá hỏng bởi giá trị giới hạn

của sức kháng cất () của đắt, được xác định bởi Coulomb: +” = 120 + ¢, Bit sẽ bị

phá hoại (bị cháy déo, bị trượt) khi sức kháng cắt do tai trọng tác dụng tụa wong) > t”

(trong thực tế không thể lớn hon),

(1) Vòng tròn Mohr ở trang thái ứng suất tổng thì mối quan hệ giữa + và oy thể

hiện trạng tái phá hủy đất dưới dạng phương tinh đường thẳng

(Can kh viết ọ c hể hiện đất ở trạng thái ứng suốt tng

24 Lý thuyết phân tích én định mái dốc

Để tính toán ổn định mái di có thé ding phương php phân tích giới hạn

hoặc phương pháp cân bằng giới hạn

Phuong pháp cân bằng giới hạn (CBGH) dựa trên cơ sở giả định trước mặttrượt (coi khối trượt như một ) và phân ích trang thấi CBGH cũa các phân tổđất tên mặt trượt giả định trước Mức độ ổn định được đánh giá bằng tỷ số giữathành phần lực chống trượt (do lực ma sắt và lực dinh) của đất nếu được huy động

hết so với thành phần lực gây trượt (do trọng lực, áp lực đắt, áp lực nước, áp lực

thắm, ) Hiện đã có kết quả nghiên cứu cho bai toán ba chiều (phương pháp Wike,Lone) tuy nhiên trong thực tế nhiều công trình có kích thước một chiều khá lơn như:

để, dip, tường chin đất nên có nhiều phương pháp gii quyết đôi với bài toán

phẳng: Fellenus, Bishop, Spencer, lanbu

Phuong pháp phân tích giới hạn dựa trên cơ sở phân tích ứng suắt trong công,

trình (khối đất dip: đẻ, đập, ) và nền của chúng Dùng các thuyết bền:

Morh-Coulumb, Hill ~ Tresea, Nises ~ Slicker kiểm tra ổn định cho từng điểm trong

toàn mign, Công trình được coi li mắt én định khi tip hợp các điểm mắt én định tạothành mặt trượt liên tục Giải quyết vin đề này cần sử dụng các kiến thức của sứcbền vậtiệu, lý thuyết din hồi và đồng phương pháp sai phân để tỉnh toán Ngày nay

do công cụ máy tính phát triển nên phương pháp phần tử hữu bạn có phần chiếm ưu.thể, Những năm gần đây lý thuyết phân tích hệ thống đã được ứng dụng đẻ phân

tích ổn định mái đắt

2.4.1 Phương pháp cân bằng giái hạn

2.4.1.1 Lich sử phát triển của phương pháp cân bằng giới hạn

Lich sử phát tiễn các phương pháp tính én định mái đất liên quan đến giá định hình dang mặt trượt

- Calman (1776) giả thiết mặt trượt phẳng qua chân mái đốc, ké quả nhận

được không chính xác

~ Collin (1860-1890) thực hiện những khảo sát chỉ tiết ở một số mái dốc bị phá

hoại và kết luận mặt trượt cổ dạng gần như mặt ry trồn

= Khoảng năm 1916, các nhà khoa học Thủy Điện ại phất hiện mặt trượt xắp

xi dang try tron và phát tiển phương pháp gọi là phương pháp Thủy Điền

- Frontard và Risal (1920) để nghị ding mặt trượt dang xoắn logait Dang này

thích hợp khi mãi đốc có độ dốc lớn và chỉ có một loại đắt

- Bishop (1950) sử dụng bề mặt trượt trụ tròn và chỉ áp dụng phương trình cân

bằng mômen đối với khỗi trượt và phương trình cân bằng lực theo phương đứng,

- Janbu (1950-1960) sử dụng bề mặt trượt dang bit ky và chỉ dùng phươngtrình cân bằng lực đổi với khối trượt

~ Morgensten-Priece(1960) sử dụng bề mặt trượt dang bất kỳ và áp dụng cả 2

phương trình cân bằng lực và phương trình côn bằng mômen.

~ Fredlund (1970) sử dụng bề mặt trượt hỗn hợp va áp dụng cả 2 phương trình

cân bằng lực và phương trinh cân bằng mômen,

- Boutrups và Siegel (1970) đỀ nghị sử dụng lý thuyết xác suất để tim hình

dạng bề mặt trượt (nghĩa là tìm bé mặt trượt ngẫu nhiên) và chi áp dụng phương,

trình cân bằng lực

~ Baker và Garber (1977) dùng bề mặt trượt dang đường cong logarit và áp.

dụng cả 2 phương tinh côn bằng lực và phương ình cân bằng momen

2.4.1.2 Lý thuyét phương pháp cân bằng giới hạn

Phương pháp cân bing giới hạn dựa vào mặt trượt giả định trước (cân bằng,

giới hạn có thé), để phân tích trạng thái cân bằng của các phân tô dat trên mặt trượt

giả định trước Mức độ ôn định được đánh giá bằng tỷ số giữa thành phần lực chống.

trượt (do lực ma sit và lực dinh) của nên đất nếu được huy động hết so với thành phần lục gây trượt (do trọng lượng, áp lực đất, áp lực nước, áp lự thẩm.)

Mức độ

định, gọi tt là hệ số an toàn Và theo quan điểm của phương pháp này gọi chung là

hệ số an toàn

Hệ số an toàn ổn định K là tỷ số giữa tổng momen chống trượt của đất dọc

định của mái đốc được đánh giá định lượng qua hệ số an toàn én

theo mặt trượt với tổng mômen gây trượt do ti trong ngoài và trọng lượng dit của

khi lượng đất trượt gây nên

<[#] (2.13) Trong đó:

+M¿ tổng mômen chồng trượt lấy đối với tâm O, bản kinh R mặt trượt tròn,

+ M,¿ tổng mémen gây trượt do ti trong ngoài và trọng lượng bản thin của

Khối trượt đồi với tâm O,

+ [K]: là hệ số an toàn chống trượt cho phép, phụ thuộc cấp bậc công tình,

+ G: ứng suất tổng vuông gốc với mặt trượt bên ot vet

++u: dp lực nước lỗ rỗng ti điểm mặt trượt đ qua

+ 81”: gốc ma sit tong và lực đính đơn vị của đất

“Trường hop, với mặt trượt trụ trên, tâm O, bán kính là R, tị số My được xác

định như sau:

[4t = R[[(Z~u)igp+e (214)

"Và trị số My, được tinh theo công thức:

fot e215)

Trong đó: + là ứng suất cắt đọc mặt trượt

Hình 2 - 10: Xác định mômen chẳng trượt, gây trượt với mặt trượt trụ tròn Hệs iéu thức (2.13), sau khi rút gọn aan toàn K xác định theo T sẽ có:

#[[(ø~uwø+c}M

216)

af at

Phương pháp mặt trượt trụ tron với hệ số an toàn như trên mới được tính toán.

theo phương pháp tit định, nghĩa là coi tải trong và độ bền tính toán được mặc định

trong suốt quá trình làm việc của công trình Thực tế các tải trọng và độ bền chịu tác

động của nhiều:

giữa kết cấu công trình và nén đất độ tin cậy các số liệu về đt nén, tằm quan trong

của công trình, độ tin cậy về tải trong và tổ hợp ti trong v.v Khi tin toán thiết kế theo quan điểm vừa nêu trên thì độ in cậy của các số iệu tinh toán được tính chung

lại trong một hệ số an toàn và cổ định trước các giá tị của chúng trong suốt thời

gian Lim việc là không thỏa mãn

Vi vậy, công thức tính hệ số an toàn chung trên được chuyé sang phương

pháp trang thai iới hạn, bằng cách thêm các hệ số an toàn cục bộ xác định bằng xácsuất thông kế như sau:

m

nN, So Ry G1?)

Trong đó:

"Nụ, - Tổng hợp lực gây trượt tính toán, đã hg số vượt tả hay

tải trong, ở đây là mômen gây trượt

k, - Hệ số tin cậy tủy thuộc cắp công trình, thường tr 1 đến 1,25,

n = HG số tổ hợp tải trọng

+ Tải trong co bin: nụ =1,0

+ Tải trọng đặc biệt: n, =0,9

+ Tải trong thi công: n, 0.95

m- Hệ số điều kiện làm việc của công trình, xét đến điều kiện chịu tải của đất

nền, mức độ tin cây của phương pháp tỉnh Với công trình cầu cảng m=I,l5; mái

dốc tự nhiên và nhân tạo m=1,0; công trình chịu lực chống ngang, vòm m=0,75

(theo quy phạm VN)

Ry - Tổng lực chống trượt giới han, hay mômen chẳng trượt

Bi

tổng hop rong đó đã tổng hop đầy ds các hệ số tin cy của các dai lượng hoặc yéu

kiện để ôn định có thể viết đưới dạng thông thường với một hệ số an toàn

3.4.2 Phương pháp phân tích giới han

Phương pháp phân ích giới hạn dựa rên cơ sở phân tích ứng suất bên trong

công trình (khối đất dip của để, dip và nền của chúng Ta ding các thuyết bền nh: Morh-coulomb, Hil

điểm trong toàn miễn Công tri được coi à mắt ôn định khỉ tip hợp các điểm mắt

Tresca, Nises-Sleiker để kiểm tra ổn định cho từng

thức

ốn định tạo thành mặt trượt liên tục Giải quyết vin để nay sử dụng các ki

của môn sứ đàn hồi; và dùng phương pháp sai phân để tinh,vật liệu lý (huy

"Với phương tiện máy tính ngày nay phát triển, nên phương pháp phần tứ hữu hạn có.

phần chiếm wu thể, Mức độ ổn định của mái dốc được đánh giá định lượng qua hệ

ố huy động cường độ chồng cắt của đất

Xét một diện tích đơn vi, (giả sử là 1 m) trong khối đất nghiêng một góc œ

đang ở trang thải cân bằng bén, chịu ác đụng của Ine cắt + (kN/m?), lực nén vungsóc là ø(kN/m) và áp lực nước lỗ ring là u(kN/m”) (hình 2-11), Ta có thể tính

.được cường độ chống cắt rên diện tích đơn vị ấy theo các ch tiêu chẳng cắt của đất

theo định luật Coulomb như sau:

giữ nguyên trị sô +) và giảm trị số của các chỉ tiêu cường độ chống cắt của đất, như.

giảm tr số tus tức giảm độ nghiêng của đường Coulomb Như vậy sẽ cổ công thứctính lực chống cắt của đất

2.24

Với tom gọi là phần cường độ chống cắt của đắt đã được huy động đủ đảm bảo

sự cân bằng giới han, được gọi la cường độ chống cắt huy động và F là hệ số huyđộng cường độ chẳng cất của dt, được coi là hệ số an toàn ôn định v8 trust ti nơi