Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực đất và nước lên tường vây cống thủy lợi

Đặc điểm của các cống thủy lợi này là luôn tiếp xúc với nước và có móng nằm sâu dưới đáy sông vì thế trong quá trình thi công móng cần xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến tường vây hố đào..

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-o0o -

LÊ VĂN NHO

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC

LÊN TƯỜNG VÂY CỐNG THỦY LỢI

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60 58 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Tp HCM, ngày tháng năm 2015

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên:LÊ VĂN NHO Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 20/10/1983 Nơi sinh : Ninh Thuận

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV : 12090380 Khoá (Năm trúng tuyển) : 2012

I- TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC LÊN TƯỜNG VÂY

CỐNG THỦY LỢI

II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Nhiệm vụ: Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực đất và nước lên tường vây cống thủy lợi Nội dung:

Mở đầu Chương 1 Tổng quan về hố đào sâu, công trình cống thủy lợi và tường vây hố đào sâu

Chương 2 Lý thuyết tính toán áp lực đất và nước tác dụng lên tường chắn và tính toán kiểm tra ổn định hố đào sâu dưới áp lực dòng thấm lớn

Chương 3 Giải pháp xử lý đáy hố đào bằng phương pháp phụt vữa áp lực cao ( jet-grouting )

Chương 4 Ứng dụng phân tích tính toán ảnh hưởng của áp lực đất và nước lên tường vây cho công trình thực tế

Kết luận, kiến nghị

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ……/ … / 2015 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ……/ … / 2015 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền móng đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi

điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên hoàn thành Luận văn của mình

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS VÕ PHÁN,

người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh thần trong thời gian học viên thực hiện Luận văn Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình

Và cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình và bạn bè thân hữu đã động viên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua

Đ Ề T À I N GH I Ê N C Ứ U Ả N H H Ư Ở N G C Ủ A Á P L Ự C Đ Ấ T VÀ N Ư Ớ C

L Ê N T Ư ỜN G VÂ Y C Ố N G T H Ủ Y L Ợ I T Ó M T Ắ T

Hiện nay, Thành phố Hồ Chí Minh luôn bị ngập úng nặng nề, nhất là trong những ngày triều cường Đặc biệt là vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu cũng là một điều quan tâm lớn của các nhà khoa học hiện nay Các giải pháp được lựa chọn là các cống thủy lợi lớn ngăn triều, khống chế mực nước và kiểm soát môi trường nước khu vực phía trong đê bao, để không cao hơn mực nước cho phép theo yêu cầu tiêu thoát Đặc điểm của các cống thủy lợi này là luôn tiếp xúc với nước và có móng nằm sâu dưới đáy sông vì thế trong quá trình thi công móng cần xét đến các yếu tố ảnh hưởng đến tường vây hố đào

Trong phạm vi luận văn này, tác giả chia ra làm 2 nhóm yếu tố tác động chính đến tường vây cống thủy lợi : Nhóm yếu tố tác động do đất gây ra ( áp lực đất, cấu tạo địa chất), nhóm yếu tố tác động do nước gây ra ( bao gồm tác động nước thủy tĩnh,tác động do sự thay đổi mực nước bên ngoài tường vây và trong tường vây qua các giai đọan thi công), ngoài ra còn xét đến sự ổn định của tường vây dưới tác động của 2 nhóm yếu tố trên từ đó đưa ra giải pháp xử lý nền đất đáy hố đào thích hợp với điều kiện thi công luôn ngập nước

Trên cở sở lý thuyết tính toán áp lực đất, áp lực nước lên tường chắn, ổn định hố đào sâu Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng tính toán theo mô hình Mohr-Coulomb với điều kiện công trình thực tế

T I T L E

R E S E A R C H E F F E C T S O F S O I L A N D W AT E R P R E S S U R E O N T H E W A L L S K I R T I R R I G AT I O N

A B S T R A C T

C u r r e n t l y , H o C h i M i n h C i t y h a s a l w a y s b e e n h e a v y f l o o d i n g , e s p e c i a l l y i n t h e d a ys o f h i g h t i d e s E s p e c i a l l y t h e p r o b l e m o f g l o b a l c l i m a t e c h a n g e i s a m a j o r c o n c e r n o f s c i e n t i s t s t o d a y T h e s o l u t i o n c h o s e n i s t h e l a r g e s t i r r i g a t i o n d r a i n s t o p r e v e n t t i d a l w a t e r l e v e l c o n t r o l a n d w a t e r c o n t r o l a r e a s i n t h e d i k e , t o n o t a l l o w a h i g h e r l e v e l a s r e q u i r e d d r a i n a g e C h a r a c t e r i s t i c s o f i r r i g a t i o n d r a i n i s a l w a ys i n c o n t a c t w i t h w a t e r a n d f o u n d a t i o n b e n e a t h t h e r i v e r b e d , s o d u r i n g fo u n d a t i o n c o n s t r u c t i o n sh o u l d co n s i d e r t h e f a c t o r s a f f e c t i n g t h e d i a p h r a g m w a l l e x c a v a t i o n

W i t h i n t h e s c o p e o f t h i s e s s a y , t h e a u t h o r d i v i d e d i n t o t w o m a i n g r o u p s o f f a c t o r s t h a t i m p a c t o n i r r i g a t i o n s l u i c e d i a p h r a g m w a l l : G r o u p i n fl u e n c i n g f a c t o r s c a u s e d b y t h e s o i l ( e a r t h p r e s s u r e , g e o l o g i c a l s t r u c t u r e ) , g r o u p f a c t o r s c a u s e d b y w a t e r a c t i v i t y ( i n c l u d i n g h yd r o s t a t i c w a t e r i m p a c t s , i m p a c t s d u e t o c h a n g e s i n w a t e r l e v e l o u t s i d e o f t h e d i a p h r a g m w a l l a n d d i a p h r a g m w a l l c o n s t r u c t i o n o v e r t h e p e r i o d ) , i n a d d i t i o n t o c o n s i d er i n g t h e s t a b i l i t y o f t h e d i a p h r a g m w a l l u n d e r t h e i m p a c t o f t w o f a c t o r s o n t h e g r o u p t h e n s e t o u t g r o u n d h a n d l i n g so l u t i o n s a p p r o p r i a t e p i t b o t t o m w i t h c o n s t r u c t i o n c o n d i t i o n s a r e s u b m e r g e d

O n t h e b a s i s o f t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n s s o i l p r e s s u r e , w a t e r p r e s s u r e o n t h e w a l l s , s t a b i l i z e d e e p e x c a v a t i o n s U s e s o f t w a r e t o s i m u l a t e P l a x i s 2 D c a l c u l a t i o n s M o h r - C o u l o m b m o d e l e d w i t h r e a l i s t i c w o r k c o n d i t i o n s

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài 2

5 Phạm vi và giới hạn của đề tài 3

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU, CÔNG TRÌNH CỐNG THỦY LỢI VÀ TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO 1.1 Tổng quan về công trình hố đào sâu 4

1.2 Phân loại hố đào sâu 5

1.3 Tổng quan về tường chắn hố móng 6

1.3.1 Phần giới thiệu 6

1.3.2 Phân loại tường vây hố móng 7

1.3.2.1 Tường chắn giữ bằng xi măng đất trộn ở tầng sâu 7

1.3.2.2 Cọc bản thép 7

1.3.2.3 Cọc bản bê tông cốt thép 7

1.3.2.4 Tường chắn bằng cọc khoan nhồi 8

1.3.2.5 Tường liên tục trong đất 8

1.3.3 Một số dạng giằng chồng hố đào sâu 9

1.3.4 Cấu tạo hệ giằng chống hố đào sâu 10

1.4 Tổng quan về công trình cống thủy lợi 12

Chương 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU DƯỚI ÁP LỰC DÒNG THẤM LỚN

2.1 Lý thuyết tính toán áp lực đất tác dụng lên tường chắn 17

2.1.1.Lý thuyết Mohr-Rankine 17

2.1.2.Lý thuyết Coulomb 22

2.3.3.Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm: Lời giải của Sokolovski 24

2.2 Lý thuyết tính toán áp lực nước tác dụng lên tường chắn 27

2.2.1 Phương pháp tính riêng áp lực nước, đất 28

2.2.2 Phương pháp tính chung áp lực nước, đất 29

2.3 Tính toán kiểm tra ổn định hố đào 30

2.3.1 Ổn định chống trồi đáy hố bằng bơm phụt 30

2.3.2 Phương pháp tính chống trồi đáy khi đồng thời xem xét cả c và  31

2.3.3.Kiểm tra ổn định chống phun trào đáy hố đào 33

Chương 3 GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁY HỐ ĐÀO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO ( JET-GROUTING ) 3.1 Tổng quan các phương pháp xử lý nền 36

3.2.1 Bản chất 41

3.2.2 Các thông số ảnh hưởng đến phương pháp phụt vữa áp lực cao 41

3.2.3 Kết cấu khoan phụt cao áp 41

3.2.4 Thi công phương pháp Jet – grouting 43

3.2.4.1 Quy trình thi công 43

3.2.4.2 Công nghệ thi công 44

3.2.4.2.1.Công nghệ châu Âu 44

4.2 Sơ lược điều kiện địa chất công trình 50

4.3 Các giai đọan thi công 53

4.3.1.Giai đoạn thi công tầng chống thứ nhất 53

4.3.2.Giai đoạn thi công tầng chống thứ hai 54

4.3.3.Giai đoạn sau khi bơm khô hố móng và đào đất đến cao trình đáy hố móng 54

4.4 Mô phỏng bài toán 55

4.4.1.Cấu tạo hố đào 55

a.Các giai đoạn thi công 59

b.Chuyển vị tường vây qua các giai đoạn thi công 62

4.4.5.2 Trường hợp 2: Mực nước nhỏ nhất -2.3m 63

4.5.So sánh chuyển vị ngang tường vây và chuyển vị phình trồi đáy hố đào của 2 trường hợp trên 66

4.5.1.Chuyển vị ngang tường vây 66

4.5.1.1.Chuyển vị ngang tường chắn ở giai đoạn hút nước tại cao độ -1.5m 66

4.5.2 Chuyển vị phình trồi đáy hố đào 67

4.5.3 Tính toán kiểm tra điều kiện làm việc của tường vây 68

4.5.4 Tính toán kiểm tra phun trào đáy hố móng 68

4.6 Giải pháp giảm chiều dài tường vây kết hợp với xử lý đất đáy hố đào bằng phương pháp Jet-grouting 70

4.6.1.Mô phỏng 2 trường hợp mực nước lớn nhất và mực nước nhỏ nhất với chiều dài tường vây cắm vào lớp đất yếu (L=20m) 70

4.6.1.1.Trường hợp mực nước lớn nhất (H=+1.7m) 70

a Cấu tạo hố đào 70

b Chuyển vị ngang tường vây qua các giai đoạn thi công 75

4.6.1.2.Trường hợp mực nước nhỏ nhất (H=-2.3m) 75

4.6.1.3.So sánh chuyển vị ngang tường vây và chuyển vị phình trồi đáy hố đào của 2 trường hợp trên 78

a.Chuyển vị ngang tường vây 78

* Chuyển vị ngang tường chắn ở giai đoạn đào đất tại cao độ -1.5m 78

* Chuyển vị ngang tường chắn ở giai đoạn đào đất tại cao độ -5.5m 79

* Chuyển vị ngang tường chắn ở giai đoạn đào đất đáy hố móng (-8.1m)80 b Chuyển vị phình trồi đáy hố đào 80

c Tính toán kiểm tra phun trào đáy hố móng 81

4.6.2 Ứng Grouting để giảm chuyển vị ngang và phình trồi của hố đào 82

4.6.2.1.Thiết bị thi công 82

4.6.2.2.Quy trình thi công tiến hành như sau 82

4.6.2.3.Thông số thiết kế cọc xi măng đất 83

4.6.2.4.Mô phỏng công trình dùng giải pháp xử lý nền đất đáy hồ đào bằng Jet – grouting trong phần mềm Plaxis 84

xử lý 30% khi bố trí cọc JGPs theo mạng hình tam giác và mạng hình vuông 91

4.6.2.7 Tính toán kiểm tra phun trào đáy hố móng 92

4.7 Mô phỏng bài toán theo mô hình Hardening soil trong trường hợp chiều dài tường vây L=28m, mực nước sông lớn nhất H=+1.7m 94

4.7.1 Tổng quan mô hình Mohr-Coulomb (MC) và mô hình Hardening soil (HS) sử dụng trong Plaxis 2D 94

4.7.1.1 Mô hình Mohr-Coulomb (MC) 94

4.7.1.2 Mô hình Hardening soil (HS) 95

4.7.2 Các thông số của đất trong mô hình Hardening Soil (HS) 95

4.7.3 Mô phỏng bài toán theo mô hình Hardening Soil (HS) trong Plaxis 2D, so sánh với mô hình Mohr-Coulomb (MC) 96

4.7.3.1 So sánh chuyển vị ngang giữa 2 mô hình qua các giai đoạn thi công.96 a Chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn hút nước cách đỉnh tường vây -1.5m 96

b Chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn hút nước cách đỉnh tường vây 5.5m 97

c Chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn đào đất đáy hố móng -8.1m 97

4.7.3.2 So sánh chuyển vị Phình trồi giữa 2 mô hình 98

4.7.4 Nhận xét 98

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 101

Chương 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT VÀ NƯỚC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU DƯỚI ÁP LỰC DÒNG THẤM LỚN

Bảng 2.1 – Bảng tra hệ số a theo Sokolovski 26

Bảng 2.2 – Bảng tra hệ số p theo Sokolovski 27

Chương 3 GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁY HỐ ĐÀO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO ( JET-GROUTING ) Bảng 3.1 - Công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản 44

Bảng 3.2 - Đặc tính kỹ thuật công nghệ trộn ướt châu Âu và Nhật Bản 45

Chương 4 ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ỔN ĐINH HỐ ĐÀO SÂU CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Bảng 4.1- Bảng tổng hợp khối lượng giai đoạn dự án 50

Bảng 4.2- Bảng chỉ tiêu trị tiêu chuẩn các lớp đất 51

Bảng 4.3 Bảng chỉ tiêu trị tính toán các lớp đất độ tin cậy α= 0.85 52

Bảng 4.4 Bảng chỉ tiêu trị tính toán các lớp đất độ tin cậy α= 0.95 52

Bảng 4.5- Bảng thông số cừ Larsen SP-VL 56

Bảng 4.6- Bảng thông số cừ thanh chống 57

Bảng 4.7- Bảng thông số đất nền 57

Bảng 4.8 - Bảng thông số cọc xi măng đất 83

Bảng 4.9 - Bảng thông số quy đổi cọc JGPs theo mạng tam giác 87

Bảng 4.10 - Bảng thông số quy đổi cọc JGPs theo mạng hình vuông 88

Bảng 4.11- Các thông số đầu vào của mô hình Mohr-Coulomb 94

Bảng 4.12 - Các thông số đầu vào của mô hình Hardening soil 95

Bảng 4.13 - Các thông số của đất theo mô hình Hardening Soil (HS) 95

DANH MỤC HÌNH ẢNH Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU, CÔNG TRÌNH CỐNG THỦY LỢI VÀ TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO

Hình 1.1 – Sơ đồ phân loại hố móng sâu theo phương thức đào 5

Hình 1.11- Cống ngầm đặt trong hành lag bằng bê tông cốt thép 14

Hình 1.12- Lấy nước kiểu đặt van khống chế ở hạ lưu 14

Hình 1.13- Lấy nước kiểu ống đặt nghiêng 14

Hình 1.14 Lấy nước kiểu cửa kéo nghiêng 15

Hình 1.15 Tháp lấy nước kiểu kín 15

Hình 1.16- Tháp lấy nước kiểu hở 16

Chương 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT, NƯỚC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU DƯỚI ÁP LỰC DÒNG THẤM LỚN Hình 2.1- Áp lực ngang của đất ở trạng thái tĩnh 17

Hình 2.2- Áp lực ngang của đất ở trạng thái tĩnh trong hệ tọa độ ( , )  17

Hình 2.3- Điều kiện phát sinh áp lực chủ động của đất 18

Hình 2.4- Áp lực chủ động của đất trong hệ tọa độ ( , )  19

Hình 2.5- Điều kiện phát sinh áp lực bị động của đất 20

Hình 2.6- Trạng thái áp lực bị động của đất trong hệ tọa độ( , )  20

Hình 2.7- Áp lực chủ động đất rời tác động lên lăng thể trượt Coulomb 22

Hình 2.8- Sơ đồ tính áp lực chủ động của đất dính lên lưng tường theo Coulomb 23

Hình 2.9- Phân tố đất sau tường 24

Hình 2.10 - Tính áp lực đất và áp lực nước 28

Hình 2.12 – Sơ đồ tính ổn định trồi đáy hố khi gia cố đáy hố bằng lớp bơm phụt +

cọc 31

Hình 2.13-Sơ đồ tính toán chống trồi đồng thời xét cả c và  32

Hình 2.14-Sơ đồ kiểm tra chống phun trào 33

Hình 2.15- Sơ đồ kiểm tra chống phun trào đáy hố 35

Chương 3 GIẢI PHÁP XỬ LÝ ĐÁY HỐ ĐÀO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỤT VỮA ÁP LỰC CAO ( JET-GROUTING ) Hình 3.1- Nguyên lý một số công nghệ khoan phụt 40

Hình 4.2- Sơ họa bố trí tổng thể cống Vàm Thuật 48

Hình 4.3- Sơ họa bố trí tổng thể cống Vàm Thuật 48

Hình 4.4- Cấu tạo chi tiết cống Vàm Thuật 49

Hình 4.5- Mặt bằng thi công tường vây 49

Hình 4.6- Mặt cắt cấu tạo địa chất 51

Hình 4.7- Giai đoạn thi công tầng chống thứ nhất 53

Hình 4.8- Giai đoạn thi công tầng chống thứ hai 54

Hình 4.9- Giai đoạn sau khi bơm khô hố móng và đào đất 54

Hình 4.10- Cấu tạo hố đào 55

Hình 4.11- Mô hình khai báo mực nước lớn nhất chiều dài cừ Larsen L=28m 58

Hình 4.12- Mô hình khai báo tổng quát mực nước lớn nhất chiều dài cừ L=28 58

Hình 4.13- Chuyển vị của tường vây qua các giai đoạn thi công với mực nước Max 62

Hình 4.14- Mô hình khai báo mực nước nhỏ nhất 63

Hình 4.16- Các giai đoạn thi công mực nước nhỏ nhất 64

Hình 4.17- Chuyển vị của tường vây qua các giai đoạn thi công với mực nước Min 65

Hình 4.18- So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa các trường hợp khi đào đất ở độ sâu -1.5m 66

Hình 4.19- So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa các trường hợp khi đào đất ở độ sâu -8.1m (đáy hố móng) 67

Hình 4.20- So sánh chuyển vị đáy hố đào đào ứng với trường hợp mực nước lớn nhất và mực nước nhỏ nhất 67

Hình 4.21 – Sơ đồ tính toán ổn định đáy hố móng chiều dài tường vậy L=28m 69

Hình 4.22- Cấu tạo hố đào tường vây dài L=20m 70

Hình 4.23- Mô hình khai báo mực nước lớn nhất, tường vây dài L=20m 71

Hình 4.24- Mô hình khai báo tổng quát mực nước lớn nhất tường vây dài L=20m 71

Hình 4.25- Chuyển vị của tường vây qua các giai đoạn thi công, tường vây dài L=20m 75

Hình 4.26- Mô hình khai báo mực nước nhỏ nhất, tường vây dài L=20m 75

Hình 4.27- Mô hình khai báo tổng quát mực nước nhỏ nhất, tường vây dài L=20m 76

Hình 4.28- Các giai đoạn thi công mực nước nhỏ nhất, tường vây dài L=20m 76

Hình 4.29- Chuyển vị của tường vây qua các giai đoạn thi công với mực nước Min, tường vây dài L=20m 77

Hình 4.30- So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa các trường hợp khi đào đất ở độ sâu -1.5m, tường vây dài L=20m 78

Hình 4.31- So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa các trường hợp khi đào đất ở độ sâu -5.5m, tường vây dài L=20m 79

Hình 4.32- So sánh chuyển vị ngang của tường vây giữa các trường hợp khi đào đất ở độ sâu -8.1m (đáy hố móng), tường vây dài L=20m 80

Hình 4.33- So sánh chuyển vị đáy hố đào, tường vây dài L=20m 80

Hình 4.34 – Sơ đồ tính toán ổn định đáy hố móng, tường vây dài L=20m 81

Hình 4.35 – Sơ đồ vận hành thi công phương pháp Jet – grouting 83

Hình 4.36 – Cọc JGPs làm việc bằng phương pháp vật liệu riêng biệt 84

Hình 4.37 – Cọc JGPs làm việc bằng vật liệu tương đương 85

Hình 4.38 – Quy đổi từ cọc tròn sang chữ nhật 85

Hình 4.40 – Cách bố trí cọc theo mạng hình vuông 87 Hình 4.41 – Khai báo về điều kiện mực nước khi xử lý đất đáy hố móng 88 Hình 4.42 – Khai báo tổng quát khi xử lý đất đáy hố móng 89 Hình 4.43 – So sánh chuyển vị ngang tường vây khi chưa xử lý đáy hố đào và đã xử lý

Hình 4.47 – So sánh chuyển vị ngang tường vây trong trường hợp đất được xử lý 30%

bố trí theo mạng hình vuông và tam giác 91

Hình 4.48 – Sơ đồ tính toán ổn định đáy hố móng khi đã xử lý đất đáy hố móng 92 Hình 4.49 - So sánh chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn hút nước cách đỉnh cừ

-1.5m giữa 2 mô hình Hardening Soil (HS) và Mohr-Coulomb (MC) 96

Hình 4.50 - So sánh chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn hút nước cách đỉnh cừ

-5.5m giữa 2 mô hình Hardening Soil (HS) và Mohr-Coulomb (MC) 97

Hình 4.51 - So sánh chuyển vị ngang tường vây ở giai đoạn hút đào đất đáy hố móng

(-8.1m) giữa 2 mô hình Hardening Soil (HS) và Mohr-Coulomb (MC) 97

Hình 4.52 - So sánh chuyển vị phình trồi giữa 2 mô hình Hardening Soil (HS) và

Mohr-Coulomb (MC) 98

MỞ ĐẦU 1 Vấn đề thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài

- Thành phố Hồ Chí Minh nằm ở trung tâm Nam Bộ, cách thủ đô Hà Nội 1.738 km về phía Đông Nam Là thành phố cảng lớn nhất đất nước, hội tụ đủ các điều kiện thuận lợi về giao thông đường bộ, đường thuỷ, đường sắt, đường hàng không, là một đầu mối giao thông kinh tế lớn nối liền với các địa phương trong nước và quốc tế Hiện nay thành phố Hồ Chí Minh có 19 quận và 5 huyện tổng diện tích khoảng 2095.5 km2, với dân số tính đến ngày 31/12/2010 là 7.396.500 người, mật độ trung bình 3530 người/km2

- Với tốc độ gia tăng dân số quá nhanh, cơ sở hạ tầng còn lạc hậu… Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường Cũng như các đô thị lớn khác trong cả nước, hiện tượng nước thải không qua xử lý được đổ thẳng trực tiếp vào các kênh rạch, sông ngòi đang diễn ra rất phổ biến

- Đặc biệt trong những năm qua, Thành phố Hồ Chí Minh luôn bị ngập úng nặng nề, nhất là trong những ngày triều cường Những nguyên nhân gây ngập úng trên địa bàn thành phố có những tính chất rất khác nhau về xu thế, diễn biến khả năng xuất hiện và mức độ đã được kiểm soát, trong đó thủy triều cao trong điều kiện nước biển dâng là yếu tố nền bất lợi thường gặp nhất, trên nền cơ bản đó xuất hiện mưa lớn, lũ lớn

- Ngày 28 tháng 10 năm 2008 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định số 1547/QĐ – TTg về việc phê duyệt quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh Các cống thủy lợi này có nhiệm vụ khống chế mực nước và kiểm soát môi trường nước khu vực phía trong đê bao, để không cao hơn mực nước cho phép theo yêu cầu tiêu thoát

- Đặc điểm của các cống thủy lợi này là luôn tiếp xúc với nước và có móng nằm sâu dưới đáy sông Vì thế, việc nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực nước và đất lên

tường vây hố đào là cấp thiết và có ý nghĩa thực tiển trong vấn đề thi công cống

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ổn định đáy hố đào, chuyển vị của tường vây dưới tác dụng của áp lực nước, đất bên ngoài tường vây trong điều kiện thi công ngập nước, bằng việc ứng

dụng mô hình PLAXIS 2D để tính toán phân tích tường chắn trong quá trình thi công hố đào sâu có xét đến áp lực đất và nước

 Mục tiêu nghiên cứu gồm : 1 Mô phỏng tường vây với các thông đã chọn trong phần mềm Plaxis 2D ứng với bài toán tường vây cắm trong lớp đất tốt theo mô hình Mohr-Coulomb (MC) trong

điều kiện thi công giữa sông, mực nước thay đổi theo mùa;

2 Phương án giảm chiều dài tường vây, tường vây cắm vào lớp đất yếu kết hợp với

giải pháp cải tạo, xử lý nền đất đáy hố đào bằng phương pháp Jet-Grouting So sánh giải pháp bố trí cọc xử lý nền đất đáy hố đào bằng lưới tam giác và lưới hình vuông theo mô hình Mohr-Coulomb (MC);

3 Mô phỏng bài toán tường vây cắm vào lớp đất tốt ứng với mực nước sông lớn nhất

theo mô hình Hardening Soil (HS) và so sánh bài toán với mô hình Mohr-Coulomb

(MC) 3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu cở sở lý thuyết tính toán áp lực đất, áp lực nước lên tường chắn cơ sở ổn định hố đào sâu, ổn định phun trào đáy hố móng Sử dụng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng tính toán theo mô hình Mohr-Coulomb (MC) và mô hình Hardening Soil (HS) với điều kiện công trình thi công thực tế

4 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài

Hiện nay, Thành phố Hồ Chí Minh luôn bị ngập úng nặng nề, nhất là trong những ngày triều cường Đặc biệt là vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu cũng là một điều quan tâm lớn của các nhà khoa học hiện nay Các giải pháp được lựa chọn là các cống thủy lợi lớn ngăn triều, vì thế để lựa chọn và thiết kế tường chắn đất trong hố đào sâu là rất cần thiết và quan trọng trong thi công cống Vì kết quả tính toán thiết kế thường lớn hơn số liệu quan trắc thực tế, nên đề tài này có ý nghĩa góp phần phân tích ảnh hưởng của các thông số khác nhau đến ổn định và biến dạng của tường chắn hố đào sâu trong điều kiện thi công với áp lực dòng thấm lớn Đề tài này không những giúp cho các kỹ sư thiết kế có thêm dữ liệu để đánh giá, thiết kế hố đào sâu trong công trình thủy lợi, mà còn có thể dùng làm dữ liệu để tính toán thiết kế đối với hố đào sâu công trình dân dụng & công nghiệp trong điều kiện ngập đầy nước hoặc lựa chọn phương án thi công không hạ mực nước ngầm hoặc các móng trụ cầu

5 Phạm vi và giới hạn của đề tài

Không đi sâu vào nghiên cứu các ảnh hưởng của tải trọng & tác động khác của công trình thủy lợi ( Tác động sóng, áp lực bùn cát, áp lực thủy động…), chỉ xét đến áp lực thủy tĩnh của nước, áp lực đất đối với tường chắn và sự thay đổi mực nước đối với ổn định hố đào sâu

Đề tài chỉ xét ảnh hưởng của nước & đất đến ổn định hố đào sâu trong điều kiện thi công bình thường, chưa xét đến các yếu tố bất lợi do thiên nhiên gây ra như động đất, sóng thần

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU, CÔNG TRÌNH CỐNG THỦY LỢI

VÀ TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO 1.1 Tổng quan về công trình hố đào sâu

Theo đà phát triển cải tạo các thành phố cũ, các công trình cào tầng, siêu cao tầng chủ yếu của các thành phố lại thường tập trung ở những khu đất nhỏ hẹp, mật độ xây dựng lớn, dân cư đông đúc, giao thông chen lấn, điều kiện để thi công công trình hố móng đều rất kém Lân cận công trình thường có các công trình xây dựng vĩnh cửu, các công trình lịch sử, nghệ thuật bắc buộc phải được an toàn, không thể đào có mái dốc, yêu cầu đối với việc ổn định và khống chế chuyển dịch rất là nghiêm ngặt

Tính chất của đất đá thường biến đổi trong khoảng khá rộng, điều kiện ẩn dấu của địa chất và tính phức tạp, tính không đồng đều của điều kiện địa chất thủy văn thường làm cho số liệu khảo sát có tình phân tán lớn, khó đại diện được cho tình hình tổng thể của các tầng đất, hơn nữa, tính chính xác cũng tương đối thấp, tăng thêm khó khăn cho thiết kế và thi công công trình hố móng

Công trình hố đào sâu là một loại công việc tạm thời, sự dự trữ về an toàn có thể là tương đối nhỏ nhưng lại có liên quan với tính địa phương, điều kiện địa chất của mỗi vùng khác nhau thì đặc điểm cũng khác nhau.công trình hố móng là một khoa học đan xen giữa các khoa học về đất đá, về kết cấu và kỹ thuật thi công, là một loại công trình mà hệ thống chịu ảnh hưởng đan xen của nhiều nhân tố phức tạp và là nghành khoa học kỹ thuật tổng hợp đang chờ phát triển về mặt lý luận

Hồ móng là loại công trình có giá thành cao, khối lượng công việc lớn, kỹ thuật phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, sự cố hay xảy ra, là một khâu khó về mặt kỹ thuật, đồng thời cũng là trọng điểm để hạ thấp giá thành và bảo đảm chất lượng công trình

Đào hố móng trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác rất dễ sinh ra trượt lở khối đất, mất ổn định hố móng, thân cọc bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng hoặc bị chảy đất… làm hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình xây dựng, các công trình ngầm và đường ống xung quanh

Công trình hố đào sâu bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, đào đất… trong đó, một khâu nào đó thất bại sẽ dẫn đến cả công trình bị đỗ vỡ

Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, bơm nước ra khỏi hố móng, đào đất,… đều có thể sinh ra những ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau, tăng thêm các nhân tố để có thể gây ra sự cố

Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ là có tính tạm thời nên thường là không muốn đầu tư chi phí nhiều Nhưng nếu để xảy ra sự cố thì xử lý sẽ vô cùng khó khăn, gây ra tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng nghiêm trọng về mặt xã hội Công trình hố móng có chu kỳ thi công dài, từ khi đào đất cho đến khi hoàn thành toàn bộ các công trình kín khuất ngầm dưới mặt đất phải trải qua nhiều lần mưa to, nhiều lần chất tải, chấn động vì thế công tác an toàn lao động phải đảm bảo tốt

1.2 Phân loại hố đào sâu

Tùy thuộc vào nội dung và trình tự công việc đào và chắn giữ hố móng sâu được trình bày trong sơ đồ sau

Hình 1.1 – Sơ đồ phân loại hố móng sâu theo phương thức đào 1.3 Tổng quan về tường chắn hố đào sâu:

1.3.1 Phần giới thiệu:

Ở một số thành phố lớn của Việt Nam cũng như các thành phố lớn trên thế giới, do cần tiết kiệm đất đai và giá thành đất ngày càng tăng, nên đã tìm cách cải tạo hoặc xây dựng mới các đô thị của mình với các ý tưởng chung là triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích khác nhau về kinh tế, xã hội văn hoá môi trường

Các trạm bơm lớn, công trình thuỷ lợi hay thuỷ điện cũng cần đặt sâu vào lòng đất nhiều bộ phận chức năng với diện tích đến hàng chục ngàn mét vuông và sâu đến hàng trục mét

Việc xây dựng các loại công trình nói trên theo xu thế hiện nay dẫn đến xuất hiện hàng loạt kiểu hố móng sâu khác nhau mà để thực hiện chúng, người thiết kế và thi công cần có những biện pháp chắn giữ bảo vệ thành vách hố móng và công nghệ đào thích hợp về mặt kỹ thuật – kinh tế cũng như an toàn về môi trường và không gây ra ảnh hưởng xấu đến công trình lân cận đã xây dựng trước đó

Loại công trình xây dựng hạ tầng cơ sở đô thị thường gặp hố hoặc hào đào sâu, từ đơn giản đến phức tạp, như:

Hệ thống cấp thoát nước Hệ thống bể chứa và xử lí nước thải Ống góp kĩ thuật chung, trong đó đặt các đường ống cấp nước, khí đốt, điện động lực, cáp thông tin

Nút vượt ngầm cho người đi bộ Bãi đậu xe, gara ô tô, kho hàng Ga và đường tàu điện ngầm, đường ô tô cao tốc Trong xây dựng công nghiệp như ở Nhà máy Apatit Lào Cai, Nhà máy Xi măng Bỉm Sơn hay Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại đã có những kho, hầm hay tuynen vận chuyển nguyên liệu đặt sâu trong đất từ 4 – 5 mét đến trên 20 mét

Văn phòng giao dịch, cung hội nghị, khu triển lãm lớn, trung tâm thương mại Tầng hầm kĩ thuật hoặc dịch vụ dưới các nhà cao tầng v.v …

Trong những năm gần đây ở nước ta, tại các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh cũng bắt đầu sử dụng các tầng hầm dưới các nhà cao tầng với hố đào có chiều sâu đến hàng chục mét và chiều sâu của tường trong đất đến trên 40m, tổng số có đến trên 10 công trình

Ví dụ như Harbour View Tower ở thành phố Hồ Chí Minh gồm 19 tầng lầu và 2 tầng hầm, có hố móng sâu đến 10m, đã dùng tường trong đất sâu 42m, dày 0,6m với tổng diện tích tường đạt đến 3200m2 để vây quanh mặt bằng móng 25 x 27 m Trụ sở Vietcombank Hà Nội cao 22 tầng và 2 tầng hầm có hố móng sâu 11m cũng dùng tường trong đất sâu 18m, dày 0,8m với tổng diện tích tường 2500m2 kết hợp với 101 chiếc neo trong đất đặt ở 2 cao trình +8,7m và +4,2m với cao trình +11m của mặt đất tự nhiên

1.3.2 Phân loại tường chắn hố móng: 1.3.2.1 Tường chắn giữ bằng xi măng đất trộn ở tầng sâu

Trộn cưỡng bức với xi măng thành cọc xi măng đất, sau khi đóng rắn sẽ thành tường chắn có dạng bản liền kề khối đạt cường độ nhất định, dùng để đào loại hố móng có độ sâu 3 – 6 m

1.3.2.2 Cọc bản thép:

Dùng thép máng sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản thép khoá miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U và chữ Z Dùng phương pháp đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ, có thể thu hồi sử dụng lại, dùng cho loại hố móng có độ sâu từ 3 – 10m

Hình 1.2- Cọc bản thép cho công trình 1.3.2.3 Cọc bản bê tông cốt thép:

Cọc dài 6 – 12 m, sau khi đóng cọc xuống đất, trên đỉnh cọc đổ một dầm vòng bằng bê tông cốt thép đặt một dãy chắn giữ hoặc thanh neo, dùng cho loại hố móng có độ sâu 3 – 6m

1.3.2.4 Tường chắn bằng cọc khoan nhồi:

Đường kính Φ600 -1000 mm, cọc dài 15 – 30m, làm tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh cũng đổ dầm vòng bằng bê tông cốt thép, dùng cho loại hố móng có độ sâu 6 – 13m

Hình 1.3- Cọc khoan nhồi cho công trình dân dụng 1.3.2.5 Tường liên tục trong đất:

Sau khi đào thành hào móng thì đổ bê tông, làm thành tường chắn đất bằng bê tông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho hố móng có độ sâu 10m trở lên hoặc trong trường hợp điều kiện thi công tương đối khó khăn

1.3.2.6 Giếng chìm hay giếng chìm hơi ép: Trên mặt đất hoặc trong hố đào nông có nền được chuẩn bị đặc biệt ta làm tường vây của công trình để hở phía trên và phía dưới Phía bên trong công trình ( trong lòng của giếng ) đặt các máy đào đất, phía bên ngoài thì có cần trục đề chuyển đất đào được ra khỏi giếng Cũng có thể đào đất bằng phương pháp thủy lực Dưới tác dụng của lực trọng trường ( Trọng lượng bản thân của giếng ) công trình sẽ hạ sâu vào đất Để giảm lực ma sát ở mặt ngoài giếng có thể dùng phương pháp xói thủy lực, làm lớp vữa sét quanh mặt ngoài giếng và đất, sơn lên mặt ngoài lớp sơn chống ma sát

Sau khi giếng đã hạ đến độ sâu thiết kế sẽ thi công bịt đáy và làm các kết cấu bên trong từ dưới lên trên: Cột, sàn, móng thiết bị, bunke

1.3.3 Một số dạng giằng chống hố đào sâu:

Khi thiết kế hệ thanh chống cần quan tâm một số điểm chú ý khả năng chịu lực của hệ và điều không thể thiếu nữa là khoãng không thao tác cho thiết bị máy móc trong quá trình thi công đào đất, các cấu kiện cột, dầm sàn, vách tầng hầm Thông thường có 2 dạng chính giằng chống kiểu:

Hình 1.4 - Hệ thanh chống dạng ô cờ

Hình 1.5-Hệ thanh chống dạng có lỗ mở 1.3.4 Cấu tạo hệ giằng chống hố đào sâu:

Hệ chống đỡ hố đào cấu tạo gồm các bộ phận sau: Cừ larsen 8- Chân chéo 16- Tấm thép nối Solder pile 9- Giằng góc 17- Gông ở góc Tường BTCT 10- Gia cường góc (JIB piece) 18- Bulong King post 11- Gia cường góc (CN) 19- Gía đỡ thanh (Waler) Ván gỗ 12- Kích (UJ, KJ) 20- Gía đỡ thanh (Strut) Waler 14- Hộp kích 21- Tấm đệm liên kết Thanh giằng 15- Đồng hồ đo áp lực PG/LC 22- Miếng chêm góc

Hình 1.6- Cấu tạo hệ giằng

1.4 Tổng quan về công trình cống thủy lợi: 1.4.1 Khái niệm:

Cống thủy lợi là công trình đặt dưới đê, đập vật liệu địa phương, dùng vào việc tháo và dẫn nước Cống thường có các bộ phận chính: Thân cống, bộ phận lấy nước, cửa vào, cửa ra

1.4.2 Phân loại: 1.4.2.1 Theo vật liệu xây dựng:

- Có các loại cống ngầm bằng sành, bằng bê tông, bê tông cốt thép và ống kim loại Trong thực tế xây dựng sử dụng nhiều nhất là cống bê tông cốt thép và kim loại, chỉ trong trường hợp cột nước thấp, đường kính ống nhỏ mới dung ống sành, ống bê tông

1.4.2.2 Theo hình dạng kết cấu:

Hình 1.7- Cống tròn

Hình 1.8- Cống hộp

1.4.2.3 Theo hình thức lấy nước:

Hình 1.12- Lấy nước kiểu đặt van khống chế ở hạ lưu

Hình 1.13- Lấy nước kiểu ống đặt nghiêng

Hình 1.14 Lấy nước kiểu cửa kéo nghiêng

1: Ống ngầm qua đập 2: Lưới chắn rác 3: Cửa van 4: Tời đóng mở

*Lấy nước kiểu tháp: Hình thức này thường được dung nhiều, nhất là trong các hồ

chứa loại vừa và lớn, có cột nước cao lưu lượng qua cống lớn Dùng cửa van để điều chỉnh lưu lượng Tháp cũng có 2 loại : kiểu kín và kiểu hở

Hình 1.15 Tháp lấy nước kiểu kín

Hình 1.16- Tháp lấy nước kiểu hở 1.4.2.4 Theo áp lực dư trong cống:

Bao gồm cống có áp và cống không áp Trong thực tế xây dựng, ở một cống có thể có đoạn có áp, có đoạn không áp

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT, NƯỚC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN VÀ TÍNH TỐN KIỂM TRA

ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU DƯỚI ÁP LỰC DỊNG THẤM LỚN 2.1 Lý thuyết tính tốn áp lực đất tác dụng lên tường chắn:

2.1.1 Lý thuyết Mohr-Rankine

Xét một mặt phẳng AB thẳng đứng trong một khối đất tự nhiên cĩ trọng lượng riêng bão hịa là sat, mực nước ngầm ngang mặt đất áp lực ngang lên mặt AB gồm áp lực nước lỗ rỗng, u và áp lực khung hạt đất ở trạng thái tĩnh, h' , cũng là ứng suất hữu hiệu theo phương ngang Tại điểm P ở độ sâu z, quan hệ giữa ứng suất hữu hiệu theo phương đứng '

Hình 2.2- Áp lực ngang của đất ở trạng thái tĩnh trong hệ tọa độ ( , ) 

 , ứng suất chính lớn nhất là ''

vz

Hình 2.3- Điều kiện phát sinh áp lực chủ động của đất

Quan hệ giữa ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất ở trạng thái cân bằng giới hạn dẻo + Đối với đất dính:

2

 (2.3)

Hình 2.4- Áp lực chủ động của đất trong hệ tọa độ ( , ) 

Công thức tính áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng chủ động + Đối với đất dính:

''

   (2.8) Áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng chủ động thường được gọi ngắn gọn là áp lực chủ động của đất, có dạng tăng tuyến tính theo chiều sâu Áp lực chủ động có thể tính theo công thức tích phân, nhưng để thuận tiện và tránh nhầm lẫn, nó thường được tính theo diện tích biểu đồ như áp lực ngang ở trạng thái tĩnh

bên trái đạt trạng thái cân bằng giới hạn dẻo gọi là trạng thái cân bằng bị động và

xuất hiện hệ mặt trượt có ứng suất thỏa điều kiện cân bằng Coulomb (ứng với vòng tròn Mohr tiếp xúc đường s) Ứng suất theo phương ngang của đất là ứng suất suất chính lớn nhất được gọi là “áp lực đất ở trạng thái cân bằng bị động”, ký hiệu là '

p

 , ứng suất chính nhỏ nhất là ''

vz

Hình 2.5- Điều kiện phát sinh áp lực bị động của đất

Quan hệ giữa ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất ở trạng thái cân bằng giới hạn dẻo

Hình 2.6- Trạng thái áp lực bị động của đất trong hệ tọa độ( , ) 

''

 (2.15) Áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng bị động thường được gọi ngắn gọn là áp lực bị động của đất, nó có dạng tăng tuyến tính theo chiều sâu Áp lực bị động cũng thường được tính theo diện tích biểu đồ áp lực

W : Trọng lượng lăng thể trượt ABC (tính với 1 m dài)

a

E : lực chống đỡ của lưng tường AB bằng với tổng áp lực chủ động của khối ABC

tác động lên lưng tường R : tổng lực chống cắt của đất dọc theo mặt trượt BC

Hình 2.7- Áp lực chủ động đất rời tác động lên lăng thể trượt Coulomb

Khi khối ABC ở trạng thái cân bằng giới hạn, ta có:

 Theo phương pháp trực tiếp

22

1cos()cos().sin().

     Tổng áp lực đất lên lưng tường AB:

1tan (45)

 Theo phương pháp gián tiếp

Hình 2.8- Sơ đồ tính áp lực chủ động của đất dính lên lưng tường theo Coulomb

Đặt

BE=a, BD=b, BF=x; Với:

lf

 ;

2.1.3 Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm: Lời giải của Sokolovski

Từ điều kiện cân bằng của một phân tố đất ở trạng thái cân bằng tĩnh, hệ phương trình cân bằng có dạng như sau:

0

zxz

zxzx









Từ các điều kiện biên, Sokolovski thiết lập được hệ phương trình cân bằng như sau:

a.Đối với đất rời: c = 0:

.1 sin

zq







aa

(2.29)Với q: là tải trọng phân bố đều sau lưng tường chắn