Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích ổn định tường vây hố đào chu vi tròn

Tường vây hình trụ tròn được thi công bởi nhiều tam panel hình chữ nhật liên kếtvới nhau bởi các gioăng cản nước liên tục để tạo thành một hình dang tròn hoàn chỉnh.Tường vây hình trụ tr

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINHTRUONG DAI HOC BACH KHOA

TRAN ANH TU

PHAN TICH ON DINH TUONG VAY HO DAO CHU VI TRON

CHUYEN NGANH: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH NGAMMA SÔNGÀNH : 60580204

TP HO CHI MINH THANG 12/2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LE TRONG NGHIA

Cán bộ cham nhận xét 1: PGS.TS TO VAN LAN

Cán bộ cham nhận xét 2: TS VÕ NGOC HALuận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI DONG CHAM BẢO VỆ LUẬN VĂN THAC

SĨ TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA TP.HCM, ngày 15 tháng 01 năm 2015.

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 PGS.TS CHAU NGỌC AN

2 PGS.TS TÔ VĂN LẬN3 TS VO NGOC HA4 TS PHAM TRUONG HOI5 TS NGUYEN CANH TUANXác nhận của chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và trưởng khoa quan lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được chỉnh sửa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS CHAU NGỌC AN TS NGUYÊN MINH TÂM

-2-ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHI MINH CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

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

Tp.HCM, ngày 07 tháng 12 năm 2014NHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨ

Ho tên học viên: TRAN ANH TÚ Phái: NamNgày, tháng, năm sinh: 03-12-1985 Noi sinh: QUANG NGAIDia chỉ mail: anhtucl @yahoo.com Dién thoai: 0983036842

Chuyên ngành: KY THUẬT XÂY DUNG CONG TRINH NGAM MSHV: 13090109

- Tinh toán theo phương pháp giải tích

- So sánh kết quả tính theo Plaxis 2D, 3D và phương pháp giải tích

2- NOI DUNG:

- Chuong 1: Tổng quan về tường vây hình trụ tròn

- - Chương 2: Cơ sở tính toán

- Chương 3: Phân tích ôn định tường vây của công trình VNPT Hà Nội bằngphan mềm Plaxis

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊTÀI LIỆU THAM KHẢOIH- NGÀY GIAO NHIEM VU: 07/07/2014IV- NGAY HOAN THANH NHIEM VU: 07/12/2014V- CÁN BO HUONG DAN: TS LE TRONG NGHĨA

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON ĐÀO TAO

TS LE TRONG NGHĨA TS LE BA VINH

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

TS NGUYEN MINH TAM

LỜI CẢM ƠN

Điều đầu tiên tôi muốn bày tỏ tình cảm sâu sắc, lòng biết ơn chân thành đến cánbộ hướng dẫn TS LÊ TRỌNG NGHĨA Tất cả những sự trợ giúp về phương phápluận, những đề xuất hướng nghiên cứu cũng như các giải pháp mà thầy đưa ra hết sứccó giá trị và quan trọng đối với sự thành công của dé tài nghiên cứu nay

Tôi chân thành cảm ơn các Giảng viên bộ môn Địa Cơ Nền móng - Khoa KỹThuật Xây dựng — Truong DH Bach Khoa TP Hỗ Chi Minh, đã tan tinh giang day,hướng dan trong suốt quá trình tôi học tập, nghiên cứu tại bộ môn

Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến công ty Lam Giang, các đồng nghiệp tại Phòng Kỹthuật nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên

cứu khoa học.

Tiếp theo, tôi muốn bày tỏ sự biết ơn đến Hội đồng cham phản biện luận van, Hộiđồng đánh giá luận văn đã làm việc hết lòng, xem xét đánh giá đề tài và chỉ ra cácthiếu sót trong dé tài nghiên cứu nay

HỌC VIÊN

TRAN ANH TÚ

-4-TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Luận văn hướng đến thiết kế tường vây hình trụ tròn và phân tích ứng xử của đấtxung quanh tường Quá trình phân tích dựa trên cơ sở lý thuyết giải tích và mô hìnhtính toán Plaxis 3D Hồ đảo sâu sử dụng tường vây hình trụ tròn tại công trình VNPTHà Nội sẽ được sử dụng để làm ví dụ cho bài toán thiết kế

Tường vây hình trụ tròn được thi công bởi nhiều tam panel hình chữ nhật liên kếtvới nhau bởi các gioăng cản nước liên tục để tạo thành một hình dang tròn hoàn chỉnh.Tường vây hình trụ tròn chuyến áp lực nén của đất và nước xung quanh tường thànhlực nén dọc trục theo chu vi tường, được gọi là hiệu ứng vòm, vì vậy tường không cần

hệ chống vẫn đứng ôn định được, giảm được chi phí cho hệ chống Các dầm vòng

được gia cường bên trong theo chu vi tường để tăng cường độ cứng cho tường và liênkết các tam panel tường làm việc chung với nhau Các dầm vòng đóng vai trò như hệchống Việc đào tầng ham có thé hoàn thành trong thời gian ngăn theo biện pháp thicông Bottom-Up mà không gặp bất cứ trở ngại nào Mặt khác nhờ hiệu ứng vòm lênkết cau hình trụ tròn làm giảm chiều sâu chôn tường Do đó, tường vây hình tru trònthường được sử dụng như là một phương án thay thế cho tường vây truyền thống trongcác công trình đảo sâu trong đất

ABSTRACTThis thesis aims to design circular cylindrical diaphragm and analyze the behaviorof the soil around the walls The process of analysis is based on theoretical analysisand computational models Plaxis 3D Deep excavations using circular cylindricaldiaphragm wall construction in VNPT Hanoi will be used as examples for the designproblem.

Circular cylindrical diaphragm is constructed by multiple rectangular panels linkedtogether by the continuous seal prevents water to form a complete circle shape.Diaphragm pressure switch circular cylinder compression of soil and water around thewalls of the axial compressive force along the perimeter of the wall, known as thesurround effect, so do not need us against the wall remained stable, reduce costsprotection system The ring beam is reinforced inside the perimeter wall to strengthenthe wall stiffness and associated wall panels work together The ring beam acts as anti-system The basement excavation can be completed in a short time under constructionmethods Bottom-Up without any obstacles On the other hand thanks to the surroundeffects circular cylindrical structures reduce the depth of wall plugs Therefore,circular cylindrical diaphragm is often used as an alternative to traditional diaphragmin the excavations in the land.

-6-MUC LUC

007100015 |1.Đặt vẫn GE eeceeceeesseecssecsscessceseccsncesseessecsncesncesscesncesneesnecsnessnsesecesneesneesecesneesncennesnseenes |

2.Muc tidu NQhiéNn CUU 001111155 -ccna |3.Phương pháp nghiÊn CỨU - E223 200226222111111 1111111111111 118903350 1111k ng v2 |

4.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của si ]4.1 Y nghĩa khoa NOC veesesssesesesvsvevsvsvsvssssssssvsvsvsvsevesenensssassvavavsvavsvsvsveveneasasasavavavavavsvseee |4.2 Y nghĩa thuc tÏỄM - tk TT TT 1111111111111 1111111111111 1111111110111 1v |

5.Gidi hạn và phạm vi nghiÊn CỨU - (<< << 11010111113883311111119993311 11111111 11g v2 2

PHẢN NỘI DUNG G1111 5 5 1111 1 1 1111111111111 T101 HH ng re 3CHUONG 1 TONG QUAN VE KET CẤU TƯỜNG VAY CHU VI TRÒN 3

LL GiGi 8n e 3 - 31.2 Nghiên cứu nhóm tác gia Jian Jia, XiaoLin Xie, JieQun Zhai, Yu Zhang 3l.2.1 GiGi tHIỆU CONG ITÌHÌÏH Ăn S90 0 00 01 1k0 00661 kh 3

1.2.2 Tinh toán thiết kế tường vậy hình tr tron c-c-cccctstsEeEEEerkrkrkekekeeeesesree 41.2.3 Kết quả tinh todn nhóm tac gia Jian Jia, XiaoLin Xie, JieQun Zhai, Yu

LIANG n0nnA ằ 7

c5 8

1.3 Tình hình ở Việt Nam - HH HH HH TH HH HH ng g0 n0 00561 ke 8

CHUONG 2 CƠ SO LY THUYET 000 ceeeceeseesseesneesseeseeeseeesneesneenneesneenneenneentees 10

2.1 Tinh toán tường vay theo phương pháp giải tích - << << << sssssssss 102.1.1 Tính tường vay panel theo nhóm tác gia Jian Jia, XiaoLin Xie, JieQun Zhai,

YU ZNANG 11 sa 102.1.2 Tính toán tường panel theo Malcolm Puller << << << «<< ssssx+++s 12

2.1.3 Tính toán dầm vòng theo Timoshenke và Goodier - - - +sscsescexecee: 162.2 Tinh toán tường vay theo phương pháp phan tử hữu hạn (Plaxis) 17

2.2.1 Các thơng số cơ bản trong mơ hình PÏAXỈS -c-c-ctctctstsEeEererererrereeered 172.2.1.1 Loại vật liệu đất nên “Drained, Undrained NOH-DOFO1WS ”” <<<5 17

2.2.1.2 Dung trọng khơng bão hồ và dung trọng bão hoÀ +++++<<<+<<<s 18

2.2.1.3 HE 86 1G nh nhe n 182.2.1.4 Thơng số độ cứng của AGL NEN cccccccsssssscsssvevetststsssssssvscsescsvsvenescnsnsasasavavens 192.2.1.5 Thơng số sức kháng cắt của đất HỄN - -c-ccct+t+tetsEvEeEEEEEEEkrkekekekeesesree 202.2.2 Các mơ hình đất nên trong PLAXIS ceccccccscssssescssscsssvstetssssssssessvscsvsvsvevenenenenens 21

2.2.2.1 Mơ hình \IOPh-CCỌOIWỦ c0 gà 21VÀ 25)/08/))/),80(:4:/2/1:, 19:0 G 252.2.3 Các phương pháp phán tích khơng thốt nước, thốt nước va phán tích kép

(Khơng thốt nước kêt hop với cơ kết) và ứng dụng các phương pháp nay

trong việc phân tích bằng PIANIS ceccccscsssssesssssssvstssssssssssssvsvsvsveenesessasassvavens 30

2.2.3.1 Phin tích khơng thot NUOC cc c3 881111111999111 111111111 kg 332 302.2.3.2 Phán tÍCh tHỐÍ NUGC SH gà 322.2.3.3Phán tích kép (Couple ANALySis) cc cc G33 E8831131119999331 11 1111 EEEkkkkessessse 32

2.2.4 N7 nểngớỹớg.ẶốẶ(,G 33CHUONG3 PHAN TÍCH TƯỜNG VAY CHU VI TRỊN CƠNG TRÌNH

VNPT HA NOL 343.1 Giới thiệu cơng trình VNPT Hà NOi eee cc cccceseneeceeseeceeeneeeeeneeeesaeeeeseneeesanes 34

3.2 Địa chất cơng trình - G1111 TT TT TT TT TT 11H11 dưu 363.3 Thơng số đầu vào mơ hìnÌhn E1 111111111 ngu 37

3.4 Phan tích Plaxis 2Ì) - (Gv 38

3.4.1 Chuyên vị tường chan đất qua các giai đoạn đào đÌất - - -ccsccscee: 42

3.4.2 Lực nén dọc trục theo CHH Vi trONG ÍUỜH ĂĂĂ TS 11111 keeeeee 44

3.4.3 Moment uốn trong FHỜNHH St 1E TT TT 111 tk 463.4.4 Luc Ct (ONG HUONG nang ốốẶẶĩẶããă A8

3.5 Phan tích Plaxis 3Ï - ccccccccccsccccccccnccccccccscccsccescccsccesccesecensccsecenscessceeecees 50

-8-3.5.1 Chuyên vị tường chắn đất qua các giai đoạn đào đất theo phương pháp tru

HON GO P8EEEEEREEREREEREREh 513.5.2 Lực nén dọc trục theo chu vi trong tường theo phương pháp trụ tron déu 533.5.3 Moment uốn M_ trong tường theo phương pháp trụ tròn đễu - 563.5.4 Moment uốn M›;frong tường theo phương pháp trụ tròn đểu 583.5.5 Chuyển vi tường chan dat qua các giai đoạn dao dat theo phương da giác

7P ¬ắ 603.5.6 Lực nén dọc trục theo chu vi trong tưởng theo phương pháp đa giác tru 62

3.5.7 Moment uốn M,,trong tường theo phương pháp da giác frụ s-s 643.5.8 Moment uốn M›; trong tường theo phương pháp da giác trụ « 66

3.6 Tính toán lực doc trong tường theo Malcolm Puller << <<<<<<2 68

3.7 So sánh chuyền vi và nội lực tường theo các phương pháp phân tích 723.7.1 So sánh chuyển vị theo ba phương pháp phân IÍCH -c-sscs+e+esEsrsrsrerees 723.7.2 So sánh lực nén dọc trục theo chu vi trong tường theo bốn phương pháp

PPG UIC 88 8Ẻn 74

3.7.3 So sánh moment uốn Mop trong tường theo ba phương pháp phân tích 763.7.4 Moment uốn Mi trong ƯỜNG cty 78KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, - G3319 9 SE ST cưng ng ro 801 GQ luận - - s11 E111 1111 TT TT TT TT T111 rờt 802 Kiến nghị -G- <9 1111111111111 111g TT TT TT H111 80TÀI LIEU THAM KHẢO 4 G5 SE SEEE9 5 SE SEEEE E111 1111113111111 1e 81

DANH SACH HINH VE

Hình 1, 1 Cong trình Shanghai Towet cccccccccccccccssssssssssnscceeeeececeeseseeesssnsaaaeeeeseeeeeees 4

Hình 1 2 Hệ lò xo gắn lên tường «sex E1 115151111111 11c rreg 5Hình 1 3 Mat cắt tường hỗ dao ceccccsccscscscssssssscecscscscsececscscscassvevsvevsvsvseseesscasavavens 6

Hình 1,4 Thi công móng 0000111111111 1111 111kg v4 6

Hình 1 5 Két quả tính toán moment trong tường - - - s+s+e+EsEsEExvecxcxeveeecee 7

Hình 1.6 Tường vây công trình VNPT Hà NỘI (SA ssseeeessei 9

Hình 2 1 Dam trên nền đàn hồi - ¿555tr 10Hình 2 2 Nội lực trong CAIN 10Hình 2 3 Tâm trên nền đàn hồi 55c ctt2ct2rttrttrrtrrrrrrrtrrrrrrirrrirrrirrirried IIHình 2 4 Ý tưởng cơ bản của mô hình đàn dẻo lý tưởng - 5 +c+cscsrerecee: 22Hình 2 5 Xác định E„r từ thí nghiệm 3 trục CO kết thoát nước -:-scscssssssz 23Hình 2.6 Xác định Eoeg từ thí nghiệm nén cố KẾ - 6xx +x+x#E#EsEeEsrerrerees 24Hình 2.7 Mỗi quan hệ Hyperpolie giữa ứng suất lệch và bién dang dọc trục trong thi

nghiệm 3 trục thoát HƯỚC - - - - c1 1102201111111 11111111 01111 1n ng re 26

Hình 2 8 Vùng đàn hồi của mô hình Hardening soil trong không gian ứng suất chính

¬— +1 27

Hình 2 9 Xác định Ev! từ thi nghiệm 3 trục thoát nước « +++<<<<<s+2 28Hình 2 10 Xác định E7” từ thí nghiệm nén cố kẾt ¿5+ 2552 xvzsccecxerxe 29Hình 2.11 Xác định hệ số mũ (m) từ thí nghiệm 3 trục thoát nước - 30

Hình 3 1 Công trình VNPT Hà NỘI (c0 HH HH HH HH HH HH ng 0111111 nha 35

Hình 3 2 Mặt bang vách hằm - - - 111115 9 5E vn H1 1g 1 ru 35Hình 3 3 Chỉ số SPT, độ âm, dung trọng, chỉ số đẻo phân bố theo độ sâu 36Hình 3 4_ Mặt cắt tầng ham - HH1 TT TH TT TH HH HH ưu 38

Hình 3 5 Mặt bang panel tường - - kg g1 ru 39Hình 3.6 M6 hình đối xứng trục trong Plaxis 2ÌD - cv EEeEeEerererrerees 39Hình 3.7 Biễn dạng hỗ đào khi đào đất cao trình -3m - 6-5 cccsesesEsrerererees 40Hình 3 8 Bién dạng hỗ dao khi đào đất cao trình -7m - - - - ssx+esesEsrerrerees 40Hình 3.9 Bién dạng hỗ đào khi đào đất cao trình - 0.7m - - -c+csesesrsrererees 41Hình 3 10 Bién dạng hỗ đào khi đào đất cao trình -12.4m - - 2 sex 41Hình 3 11 Chuyễn vị tường chắn đất qua các giai đoạn đảo đất s-«-: 43Hình 3 12 Các trường hợp nội lực trong kết cầu tâm ¿- - - ssx+esEsEsrerrerees 44

Hình 3.13 Luc nén dọc trục theo chu vi trong tường -<<<ssssssexesss 45

Hình 3 14_ Moment uỗn trong tường s1 g Errrvco 47Hình 3.15 Lực cắt trong tường kh HT TT TT HH HH ưu 49Hình 3 16 Mô hình Plaxis 3D đa giác trụ Hinh 3 77 Mô hình Plaxis 3D trụ tròn đều

¬— +1 50

Hình 3 18 Chia lưới liên kết Hình 3.19 Kết câu tường 50Hình 3 20 Chuyén vị tường chan đất theo phương pháp trụ tròn đều 52Hình 3 21 Lực nén dọc trục theo chu vi trong tường theo phương pháp trụ tròn đều 55Hình 3 22_ Moment uốn Mj, trong tường theo phương pháp tru tròn đều 57Hình 3 23 Moment uốn Ms; trong tường theo phương pháp trụ tròn đều 59Hình 3 24_ Chuyén vị tường chắn đất theo phương pháp đa giác trụ - 61

Hình 3 25 Lực nén dọc trục theo chu vi trong tường theo phương pháp đa giác trụ 63

Hình 3 26 Moment u6n Mj, trong tường theo phương pháp đa giác trụ 65Hình 3 27 Moment uốn Ms; trong tường theo phương pháp đa giác trụ 67Hình 3 28 Chuyên vị tường - ch H11 TT TT TT HH HH gu 73

Hình 3.29 Lực nén dọc trục theo chu vi fƯỜng cc c9 111111 xsrrrree 75

Hình 3 30 Moment uốn Moy vecccccccccsscscsscscsccscsecscsecscsecsesecsesecscsecsesecscsscsesecstsecacsscaeseeass 77Hình 3 31 Moment uốn My cccccccscscsscscssescscescsscscsecscsscscsecscsecscsecsesecsesecsesecsesscacsecaeseeass 79

DANH SÁCH BANG

Bảng 2.1 Tải trọng an toàn tác dụng lên dầm vòngBảng 3.1 Thông số của đất nên cho mô hình Hardening Soil Bảng 3 2 Thông số tường vây -c-ccccccc¿

MỞ ĐẦU

-]-1 Đặt vẫn đềNhằm tận dụng tối đa không gian đô thị các công trình không chỉ ngày càng cao hơnma còn sâu hơn với nhiều tang ham Đặc điểm chung của các công trình này thường cómặt bằng thi công chật hẹp, liền kề các công trình hiện hữu khác, tải trọng công trìnhlớn cùng với các yêu cầu khắc khe về mặt kỹ thuật, và mức độ an toàn cho chính bảnthân công trình cũng như các công trình lân cận liền kề Do đó, hệ thống tường vâytầng hầm cân phải được thiết kế với bề dày lớn và cắm sâu vào đất Tường vây truyềnthống kết hợp hệ giăng chống, san tang hầm, neo trong dat, hầu như có thé đáp ứngđược các yêu câu đặt ra tuy bị hạn chế về không gian đào đất và chỉ phí cho tường vâytruyền thống thường rất cao Tường vây hình trụ tròn được sử dụng để khắc phục mặthạn chế trên Trong 10 năm qua thì hé đảo hình trụ tròn không chống, không neo ngàycàng phát triển 4n tượng nhiều nơi trên thế giới Quá trình này diễn ra thông qua nhữngcải tiến của biện pháp thi công và khả năng thiết kế để đáp ứng được những yêu cầuđặt ra Công nghệ đào ngày càng chính xác hơn về mặc kiểm soát vận hành nên quátrình thi công đảm bảo chính xác các vị trí và liên kết cho tường

2 Mục tiêu nghiên cứu

— Phân tích ứng xử của kết câu tường vây hình trụ tròn trong ôn định hồ đảo sâu.— Phân tích ứng xử của đất xung quanh hồ dao

— Xem xét các bước tính toán khi thiết kế tường vây hình trụ tròn

3 Phương pháp nghiên cứu

— Lý thuyết tính toán về ứng xử của tường vây hình trụ tròn theo phương pháp

giải tích.

— Phân tích 6n định tường vây của công trình thực tế bằng phần mềm Plaxis.4 Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1 Y nghĩa khoa họcĐề tài phân tích kỹ ứng xử của tường vây hình trụ tròn Dựa trên các tính toánlý thuyết trước đây của các nhà khoa học, mô phỏng công trình thực tế để có các so

sánh tương quan và rút ra những nhận xét khoa học.

4.2 Y nghĩa thực tiễnĐề tài giúp làm rõ các ưu nhược điểm của hồ đào sâu sử dụng tường vây hìnhtrụ tròn, mô tả quá trình thi công và cách xử lý các sự cố trên công trường, làm cơ sởcho việc ứng dụng tường vây hình trụ tròn trong các công trình có hỗ đào sâu hiện tạivà trong tương lai phục vụ cho nhu cầu xây dựng công trình ngầm

- Do tường vây hình trụ tròn chưa được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam nên sô liệuve các công trình thực tê còn hạn chê.

- Chua đề xuất cách tính toán khi tường vây hỗ đào chu vi tròn có lỗ mở.- Chua dé xuất về cách tính toán tường vây dạng nhiều trụ tròn xen kẽ vào nhau

(Multi-Cellular Walls )

-3-PHAN NOI DUNG

CHUONG 1 TONG QUAN VE KET CÁU TƯỜNG VAY

CHU VI TRON

1.1 Giới thiệu

Nghiên cứu một hồ đảo sâu người ta cần quan tâm đến hai van dé chính đó là: ôn địnhvà biến dạng Một hố đào sâu 6n định khi tường vây không chuyển vị quá mức chophép và đáy hố đào không bị day trồi, bùng nén, gây ảnh hưởng đến các công trìnhxung quanh Dam bao an toàn cho tất cả công nhân, thiết bi, đang thi công trong hỗ

đào sâu.

Tường vây chu vi tròn có 3 ưu điểm so với tường vây cô điển Thứ nhất, nó không cầnbat kì hệ chống đỡ nao như là giăng chống, neo đất, hay sàn tầng ham Công tác đàotang ham có thé được thi công rất nhanh do mặt bang thi tốt, không có chướng ngạicản trở Thứ hai, chiều sâu tường ngắn, không can phải căm sâu vào đất mà vẫn 6nđịnh dưới tác dụng của đất nền xung quanh Thứ ba, lực vòng phát sinh trong tườngđóng vai trò quan trọng trong việc giảm moment và lực cắt trong tường do đó sẽ giảmhàm lượng thép đến mức tối thiểu Với khả năng tự ôn định dưới áp lực đất và áp lựcnước, tường vây hình trụ tròn đã được sử dụng rộng rãi trong các công trình có hỗ đàosâu trên thế giới

1.2 Nghiên cứu nhóm tac gia Jian Jia, XiaoLin Xie, JieQun Zhai, Yu Zhang1.2.1 Giới thiệu công trình

Nhóm tác gia đã nghiên cứu về thiết kế và giải pháp thi công kết cau hồ dao chu vi

tròn của công trình Shanghai Tower.

Công trình Shanghai Tower (Thượng Hải) là công trình cao nhất ở Trung Quốc, vớichiều cao 632m, đường kính ngoai của tường vây hình trụ là 123.4m, chiều sâu hồ đào31.1m, chiều sâu tường là 50m, chiều dày tường là 1.2m

Quá trình thi công công trình chia thành 2 phần, phần tòa tháp cao 632m với 5 tầngham sâu 31.1m và khối dé sâu 26.6m Phần ngầm khối tháp sử dụng tường vây hìnhtrụ tròn với đường kính ngoài 123.4m, thi công đào mở và không dùng hệ chống Phankhối dé thi công theo phương pháp Top-Down

Công trình nằm ở phía Đông Nam của sông Yangtze River Delta, Thành phần địa chấtchính là lớp sét bảo hòa nước, bùn va cát Lớp đất bùn sét với chiều sâu trên 24m tínhtừ mặt đất tự nhiên

+ Đào mở toàn bộ phan ngầm.+ Thi công Top-Down toàn bộ phần ngầm.+ Chia làm 2 vùng va đào mở phan ngầm của khối tháp và phan ngầm của khối dé.+ Đào mở phan ngầm khối tháp và thi công Top-Down phan ngầm khối dé.

Sau khi thảo luận kế hoạch 4 được chọn Thi công hỗ đào mở với tường vây hình trụtròn cho phan ngâm của khối tháp và thi công Bottom-Up cho đến sàn trệt, sau đó mớibắt đầu thi công phần ngầm khối tháp theo phương pháp Top-Down Kế hoạch có

những thuận lợi như sau:

+ Giảm tối đa khối lượng đảo đất khi thi công phần ngầm khối tháp.+ Tận dụng hiệu ứng vòm của kết cầu tường hình trụ tròn dé chống lại áp lực đất và áplực nước Không sử dụng hệ chống trong suốt quá trình đảo Đây nhanh tiến độ thi

1.2.2 Tính toán thiết kế trờng vây hình trụ trònCách tính thứ 1: Tường vây xem như một dâm trên nên đàn hồi

-5-Trong thiết kế tường vây nếu xem tường vây như một dầm trên nền đàn hỏi thì bỏ quahiệu ứng vòm của kết cau tường hình trụ thì kết quả sẽ không hợp lý vi vậy can cảitiến mô hình tinh cho hợp lý Mô hình theo phương đứng là một dầm trên nền đàn hồi

và hiệu ứng vòm phương ngang được xem xét như một dãy các lò xo Độ cứng Ky của

dầm vòng (ring beam) và độ cứng Kg của tường vây được xem xét như sau:

K,=E,e/R, (1.1)K, =E,A,/R,, (1.2)Ka, Kn: Hệ số độ cứng của tường, dầm vòng

e : Chiều dày tường

Ro : Bán kính trung bình cua tường

Ay, : Diện tích mặt cắt của dầm vòngRo, _ : Bán kính trong của dầm vòng

E,=aE : Modulus bê tông tường vây E modulus bê tông, a = 0.5~0.7

Eh : Modulus bê tông dam vòngCách tinh thứ 2: Tường vây xem như tam trên nên đàn hoi

như những lò xo với độ cứng:

ky : hệ số nên theo phương ngangz : khoảng cách theo phương đứng của các lò xo đến đáy hé đàob, h : khoảng cách theo phương ngang va đứng của các lò xo

® Mucky Silty Clay

@® Mucky Cray

©» Cioy(8)» Silty Chay© Silty Chay

-8-Stage——- Stage

-8- Stage LÍ |

Hình 1 5 Kết quả tính toán moment trong tườngmot C2 b2 m—

Mô hình tính Lực dọc trong tường Chuyển vị tường

Khi tai phân bố đều Khi tai phân bố đều

Lực dọc trong tường Chuyến vị tườngKhi tai phân bố không đều Khi tải phân bố không đều1.2.4 Kết luận

Sau khi phân tích, đánh giá và tham khảo thêm các dự án đã thực hiện trên thế 2101,

nhóm tac gia đã đưa ra nhận xét:

- Tường vây hồ đào hình trụ tròn có thé chuyền áp lực đất và áp lực nước xung quanh

tường thành lực nén dọc trục trong tường, nhờ vào hiệu ứng vòm của kết câu trụtròn.

- Không cần sử dụng hệ chống trong suốt quá trình đào, giảm chi phí cho quá trình

thi công Quá trình thi công không vướng hệ chông nên đây nhanh tiên độ thi công.- Giảm chiêu dai tường căm vào trong dat so với tường vây truyền thông nhưng van

đảm bảo an toàn và ôn định hô đào.1.3 Tình hình ở Việt Nam

Hiện nay trong nước chưa có nhiều nghiêng cứu, đánh giá chuyên sâu về hố dao chuvi tròn, ngoài ra chưa có nhiều công trình thi công tường vây tầng ham chu vi tron nénnguon dữ liệu dé tham khảo, so sánh giữa thiết kế và quan trắc hiện trường là rất hạnchế Với những ưu điểm về tường vây chu vi tròn đã được các tác giả trên thế gidi

nghiên cứu, cũng như những công trình đã thi công có thé thay được tiềm năng về

tường vây chu vi tròn hiện nay ở Việt Nam là rất lớn Tại Việt Nam, duy nhất công

trình VNPT Hà Nội (năm 2005) sử dụng tường vây hình trụ tròn với đường kính tânghâm 54m, chiêu sâu đào 13m.

tt :

tt v

XU

Gy tmp0415 WAV

_—

Hình 1.6 Tường vay công trình VNPT Ha No_

CHUONG2 CƠ SỞ LÝ THUYETTường vây hình trụ tròn được thi công bởi nhiều tắm panel hình chữ nhật liên kết vớinhau bởi các gioăng cản nước liên tục để tạo thành một hình dạng tròn hoàn chỉnh.Tường vây hình trụ tròn chuyến áp lực nén của đất và nước xung quanh tường thànhlực nén dọc trục theo chu vi tường, được gọi là hiệu ứng vòm, vì vậy tường không cầnhệ chống van đứng ôn định được Mặt khác nhờ hiệu ứng vòm lên kết cau hình trụ trònlàm giảm chiều sâu chôn tường Ngoài ra, một giá trị nhỏ moment uốn theo phươngđứng va lực cắt cũng lớn dan trong tường do sự tăng ứng suất vòm theo chiều sâu.Thêm một thành phần nữa là moment và lực cắt theo phương ngang hình thành do tảiphân bố không đều dọc theo thành tường.

2.1 Tính toán tường vây theo phương pháp giải tích2.1.1 Tính tường vay panel theo nhóm tác giả Jian Jia, XiaoLin Xie, JieQun Zhai,

Yu Zhang

Cách tinh thứ 1: Tường vây xem như một dam trên nên dan hoi

~~ Fr, Ww}

‡ ý #š=>

Trong đó, Ro = bán kính trung bình của tường

-[]-Ứng suất vòng trong tường:

Ro, : Bán kính trung bìnhcủa dầm vòngEn : Modulus bê tông dầm vòngCách tinh thứ 2: Tường vây xem như tam trên nên đàn hồi

' “.x : = = + `.no ~ 7 `

aS

z, > ~ xt

2 xa 1—% + it Ÿ ể }~Me, Soil spring F sa=“ “

Hình 2 3 Tâm trên nền đàn hồi

Xét trong không gian thi tường vây được xem như tam trên nến đàn hỏi Khi xéttrong không gian thì phản ánh đúng quá trình chịu lực thực tế của tường hơn là trongmặt phăng nhưng cách tính thứ 1 Lúc này áp lực đất lên chân tường dưới đáy hồ đào

xem như những lò xo với độ cứng:

K,, = kụ„bh = mzbh (2.8)ky : hệ số nên theo phương ngang

z : khoảng cách theo phương đứng của các lò xo đến đáy hé đàob, h : khoảng cách theo phương ngang va đứng của các lò xo

2.1.2 Tính toán tường panel theo Malcolm Puller

Xét 3 điểm vòng của 2 panel liên tiếp nhau chịu tải phân bố đều p Theo phương ngang

tại các diém nút:

Lực nén lớn lớn nhất trong cung AHK, cung hình dang panel AEH

y, =(r-A)cosL- <5 COS Ø =r cos SỞ — Á cos + cos Ø (2.16)

cos — cos — 2 cos ñ

2.1.3 Tính toán dam vòng theo Timoshenke và GoodierCác dam vòng được gia cường bên trong theo chu vi tường dé tăng cường độ cứng chotường va liên kết các tam panel tường làm việc chung với nhau Các dầm vòng đóngvai trò như hệ chống Theo lý thuyết đề xuất bởi Timoshenke và Goodier thì độ cứnggiới hạn của các dầm vòng:

KEI

W =——— (kN/ 2.22„=mạr (kN/m) (2.22)Trong đó:

+ K hệ số phụ thuộc vào độ cứng, K=3 cho cả trong đất và nước+E modulus của vật liệu lam dam vong

+ I moment quán tinh của dầm vòng+ R bán kính của dầm vòng

Với hệ số an toàn làm việc của dầm vòng là 2 thì độ cứng giới hạn của các dầm vòng:

Bảng 2 1 Tải trọng an toàn tác dụng lên dầm vòng

Kích thước dầm vòng dxb (mm)

Đường kính trongcủa tường 450x300 600x400 750x500 900x600 1050x700

D (m) 6020 10020 10Ø 25 14020 20020

5 280 50010 140 250 39015 90 165 260 37520 125 195 280 38025 155 225 30530 185 25535 215

Khi đất một lớp đất nền được chọn là loại vật liệu thoát nước áp lực nước lỗ rỗngsẽ không được tạo ra trong đất, các tải ngoài sẽ chuyên toàn bộ vào ứng suất hữu hiệucủa đất nên Loại vật liệu này được sử dụng cho những lớp đất nên khô ráo (bên trên

mực nước ngầm), các loại đất nền có hệ số thâm cao, hay trong các phân tích công

trình ở trạng thái lâu dài mà không cần ké đến tính thấm kém của đất nền và thời giancó kết

Ngược lại với vật liệu thoát nước, khi đất nền được thiết lập là vật liệu khôngthoát nước áp lực nước lỗ rỗng sẽ được tạo ra trong đất nền Dòng thấm trong đất nềncó thể được bỏ qua do tính thấm kém của vật liệu, hệ số tải ngoài cao hay tiễn hànhphân tích trong trường hợp tức thời Khi các lớp đất nên được chọn thuộc tính khôngthoát nước thì chúng ứng xử không thoát nước hoản toàn mặc dù lớp đất đó năm trênmực nước ngầm Tuy nhiên các thông số nhập vao trong lớp đất nền lại là các thông sốthoát nước vì mặc định Plaxis sẽ sử dụng những công thức tương quan để chuyểnnhững thông số này về thông số không thoát nước

Đối với thuộc tính non-porous thì cả áp lực nước ban đầu và áp lực nước lỗ rỗngđều không được tạo ra trong vật liệu này Thuộc tính này thường kết hợp với kiểu môhình dan hồi dùng dé mô phỏng các loại vật liệu bê tông, xi măng dat Đối với loại

vật liệu này không có sự phân biệt giữa dung trọng tự nhiên và dung trọng bão hoà.

Việc lựa chọn loại vật liệu trong quá trình phân tích một bài toán là rat quantrọng vi nó quyết định ứng xử của đất nền va phương pháp phân tích Do đó việc lựa

chọn loại vật liệu theo những kinh nghiệm và cảm nhận chủ quan của người phân tích

dựa trên hệ số thâm, loại đất có thé dưa đến những kết qua phân tích không tin cậy

Vermeer & Meier (1998) đã đưa ra một công thức giúp xác định loại vật liệu trong qua

trình phân tích hố đào sâu

kÈ

T= TD 5 t (2.24)

Trong đó:

k: hệ số tham

- E¿¿¿: mô-đun Oedonmeter

+„„: dung trọng nước

D: đường thấm

t: thời gian thi công

Khi T <0.1 đất nền ứng xử không thoát nước, T>0.4 đất nền ứng xử thoát nước

2.2.1.2 Dung trọng không bão hoà và dung trọng bão hoaDung trọng không bão hoa (7⁄„„„) va dung trọng bão hoà (y,,,) là dung trong

đơn vị của đất nền bao gồm cả nước trong các lỗ rỗng của kết cau khung hạt đất Dungtrọng không bão hoà đại diện cho dung trọng đơn vị của lớp đất nằm trên mực nướcngâm và dung trọng bão hoà là cho lớp đất năm dưới mực nước ngầm Trong thực tếthì lớp đất nằm trên mực nước ngâm không hoản toản khô ráo do hiện tượng mao dando đó không nên gán thông số dung trọng không bão hoà là dung trọng khô của đất mànên chọn là dung trọng tự nhiên của đất Dung trọng bão hoà được tính toán thông quamột công thức tương quan với các thông số khác

y, (G, +e)

l+eV cot = (2.25)

Trong đó:- ¥,,: dung trong nước- G,: ti trọng hat

- e:hé số rỗng2.2.1.3 Hệ số thấm

Hệ số thấm có ý nghĩa to lớn trong phân tích cố kết và phân tích dòng thấm.Plaxis phân biệt giữa hệ số thấm ngang k, và hệ số thấm đứng ky, trong thực tế phântích thì ta thường không phân biệt giữa thắm đứng và thấm ngang dé đơn giản tínhtoán Các loại đất khác nhau thì hệ số thắm thay đổi rất lớn từ khoảng 10 Ì(sỏi sạn) đến10°'°(sét chat) m/s, tuy nhiên trong plaxis chỉ cho phép sự sai khác giữa các lớp đấttrong khoảng 10” lần

Plaxis cũng cung cấp thêm tính năng thay đối hệ số thấm thông qua sự thay đổihệ số rỗng e

log log H = Ae/c, (2.26)

0

Mặc định thì c,=10'°, tuy nhiên chỉ nên thay đổi hệ số tham khi kết hop phân tích với

mô hình Soft Soil Creep

-19-2.2.1.4 Thông số độ cứng của dat nênBiến dạng của đất nên là một trong những van dé quan trọng nhất trong địa kỹ

thuật Khác với những loại vật liệu đàn hồi, giới hạn cường độ thường đạt trước giới

hạn về biến dạng, đất là một loại vật liệu đàn dẻo có tính nhớt do đó giới hạn về biếndạng thường xảy ra đồng thời hay trước giới hạn về cường độ gây mat 6n định chocông trình Vì vậy thông số về độ cứng của đất nền là thông số quan trọng trong các

mô hình tính toán.Độ cứng của dat nên bao gôm các thông sô là mô-đun E, mô-đun biên dang catG, mô-đun biên dạng thê tích K và hệ sô Poisson v Theo lý thuyết đàn hôi các thôngsô này có môi liên hệ với nhau thông qua biéu thức sau:

G=—“—:K=—“— (2.27)2(1+r) 3(1- 2w)

Khác với các vật liệu thông thường khác, giá trị mô-đun E của đất nền không làmột giá trị cố định Tuy theo phương pháp xác định ta có mô-đun tiếp tuyến hay cáttuyến trong các đường cong ứng suất biến dạng, ứng với các mức độ biến dạng ta lạicó các giá trị mô-dun E của đất nền khác nhau, nếu xét đến biến dạng tổng và biếndạng đàn hỏi thì mô-đun E lại phân thành mô-đun biến dạng và mô-đun đàn hỏi Datnén là vật liệu không đăng hướng nên ứng với các phương khác nhau giá trị mô-đunlại khác nhau.Ứng với các lộ trình ứng suất ta lại có các mô-đun E đỡ tải, nén lại và

E E'G =——4— “Dev, +r) 229)=G' =—_ 2.29K -— Ao (2.30)" 3(1-2v,) A£„

Trong điều kiện không thoát nước thi Az„„ = 0 nên v, = 0.5 vì vay

E 3tm=— 2.31

2.2.1.5 Thông số sức kháng cắt của đất nênNếu như thông số độ cứng quyết định biến dạng của đất nền thì thông số sứckháng cat, chủ yếu là c và @, quyết định cường độ của đất nền và mặt chảy dẻo trongcác mô hình nên Trong Plaxis, tuỳ theo phương pháp và mục đích phân tích mà thôngsố sức chống cắt có thé thoát nước (c’, ø') hay không thoát nước(c„ @„=0)

Thông số sức chống cắt thoát nước có thé sử dụng cả trong trường hợp loại đấtnền được thiết lập là thoát nước (Drained) và không thoát nước (Undrained) Tuynhiên việc sử dụng sức chống cat thoát nước trong trường hop đất nền được thiết lập làkhông thoát nước có thể dẫn đến sự sai lệch giữa thông số sức chống cắt không thoátnước trong mo hình và trong thực tế vì sự khác biệt về lộ trình ứng suất giữa mô hìnhvà thực tế Đặc biệt trong mô hình Morh-Coulomb, sự kết hợp này dẫn đến việc sứcchống cắt không thoát nước trong mô hình lớn hơn thực tế Trong các mô hình tiêntiến hơn (Hardening Soil Model, Soft Soil Creep ) thì mô phỏng tốt hon mô hìnhMorh-Coulomb nhưng trong mọi trường hợp cần có sự so sánh giữa việc tính toán từmô hình với sức chống cắt không thoát nước thực tế (lo, — Ø| <2c,) Ở một khía cạnhkhác, sự kết hợp này giúp người phân tích thay được sự thay đối sức chống cat theoquá trình có kết Plaxis cũng có thé phân tích khi thông số sức chống cat thoát nướcc’=0, tuy nhiên trong một số trường hợp thì không nên vi sẽ gây những phức tạp trongma trận tính toán Do đó, đối với những người chưa có kinh nghiệm nên nhập giá trị c’nhỏ nhất là 0.2 KPa

Sức chống cắt không thoát nước sử dụng được trong trường hợp đất nền đượcthiết lập là không thoát nước trong các mô hình nền là Morh-Coulomb va HardeningSoil Khi đất nền được thiết lập là thoát nước kết hợp với thông số sức chống catkhông thoát nước thì đây là trường hợp phân tích ứng suất tong chi ứng dụng được cho

2.2.2 Các mô hình đất nên trong PlaxisCó rất nhiều mô hình nên trong Plaxis, tuy nhiên trong luận văn này chỉ tập trungnghiên cứu và phân tích trên hai mô hình nền: Morh-Coulomb Model và Hardening

Soil Model.2.2.2.1 M6 hình Morh-Coulomb

Tổng quát về mô hình

Mô hình Morh-Coulomb là mô hình đàn dẻo lý tưởng Mô hình này thích hợp

cho mọi loại đất Vì tính đơn giản và dễ sử dụng mà mô hình này thường được sử dụngtrong giai đoạn đầu của quá trình tính toán Trong các trường hợp trạng thái ứng suất,thì quan hệ giữa ứng suất và biễn dạng trong mô hình là tuyến tính trong miễn đàn hồiđược mô tả thông qua 2 thông số độ cứng mô-đun Young E và hệ số Poisson v Trongkhi đó tiêu chuẩn về phá hoại của của đất nên được qui định bởi hai thông SỐ SỨCchống cắt c, @

Trong mô hình Plaxis biến dạng được định nghĩa gồm hai thành phan: biến dangdan hồi ¢° và biến dạng dẻo £”

g,= 210: =ơ,|+ =(0,'+0;") siny (yw gĩc giãn nở của đất) (2.36)

= +\o '—Ø l+~(ơ '+rØ„`).Sin§3 2lf1 2| 7 Zr 922 ự

i là hệ số dẻo (plastic multiplier) Khi đàn hồi hồn tồn thì A=0, khi dẻo thì A>0

T

c-=|p°—-#p.-É8 S— nè |; (2.37)

d 00 ỜTrong đĩ:

fy = Tưng + 2(ø,+Ø;') SIn Ø@ — c.cos Øø < 0

Hệ số a =0 trong trường hợp p đàn hồi và o=1 (đơn vị) trong trường hợp dẻo

-23-Xác định thông số cho mô hìnhNgoài những thông số cơ bản của đất nền như dung trọng, hệ số thấm theo cácphương thì thông số quan trọng nhất trong mô hình Morh-Coulomb là thông số độcứng E, v và thông số sức chống cắt c, (, V

a Độ cứng

Thông số mô-đun E của đất nền thay đổi theo trạng thái và lộ trình ứng suất, mô—

đun E trong giai đoạn dỡ tải và nén lại thì lớn hon trong giai đoạn nén chính Phuong

pháp phân tích thì quyết định thông số độ cứng là thoát nước hay không thoát nước

Tuy nhiên trong mô hình Morh — Coulomb thì chỉ có một gia tri E do đó tuỳ theo dạngcông trình và mục đích phân tích mà chọn giá tri E cho hợp lý.

Plaxis đưa ra hai lựa chọn để nhập thông số độ cứng: Erxer kết hợp với v và Eoeakết hợp với mô-đun chống cắt G

+ Ever là mô-đun đàn hồi cát tuyến được xác định từ thí nghiệm ba trục cỗ kếtthoát nước với cấp chon áp lực buồng o; phù hợp với trạng thái thực tế của lớp đất

|ơ+- Øa|

_

TT

strain -€;

Hình 2 5 Xác định E„„; từ thi nghiệm 3 trục cố kết thoát nước

+ Hệ sô Poisson v sẽ được xác định thông qua môi liên hệ với hệ sô áp lực ngang

a (2.40)

Theo Jaky hệ số Kạ= 1-sino.Trong các trường hợp thông thường v trong khoảng 0.3 đến 0.4, trong trường hợpdo tải thi trong khoảng 0.15 đến 0.25 và trong trường hợp không thoát nước thì v là 0.5+ Eoeq là mô-dun tiếp tuyến được xác định từ thí nghiệm nén có kết ứng với áplực ø¡ phù hợp với trạng thái thực tẾ của lớp đất

Hình 2.6 Xác định E4eq từ thí nghiệm nén cố kết+ Trong thực tế thì mô-đun của đất nền phụ thuộc vào ứng suất nhưng trong môhình Morh-Coulomb thì chỉ có một giá trị E Do đó trong phần nâng cao của mô hìnhPlaxis đã cung cấp thêm tính năng gia tăng mô-đun E theo độ sâu để điều chỉnh mô

hình cho phủ hop.

E actual — Eve + (Vey 7 V) Ea} < Vref (2.41)

b Thông số sức chống cốtThông số sức chống cắt trong mô hình cũng được phân chia thành 2 dạng thoát

nước và không thoát nước tuỳ theo mục đích và phương pháp phân tích.

Các thông số sức chống cắt thoát nước được lấy từ thí nghiệm 3 trục cố kết vàthoát nước hay lay các gia tri sức chéng cat hữu hiệu trong thí nghiệm 3 trục cố kếtkhông thoát nước Trong trường hợp lớp đất không có thí nghiệm 3 trục CU, CD cóthé lay từ thí nghiệm cắt trực tiếp nhưng độ tin cậy không cao

Thông số sức chống cắt không thoát nước không ké đến góc ma sát trong của đấtnền „=0 mà chỉ kế đến lực dính của đất Cụ Giá trị C, được lay thông qua các thínghiệm ba trục không thoát nước, thí nghiệm cắt cánh ngoài hiện trường hay trong

phòng, thí nghiệm nén | trục nở hông

Đối với những lớp cát chặt hay sét qua cô kết thì có tồn tại góc giãn nở ở w

Thông thường ta chọn giá tri =o-30 Con trong các trường hợp khác góc giãn nở

bằng 0.Plaxis cũng cấp thêm tính năng gia tăng lực dính của đất theo độ sâu trong phần

nâng cao của mô hình.

Cactual ` ` Coo + (My — 3C y2) < Drop (2.42)

2.2.2.2 M6 hình Hardening Soil

-25-Tổng quát về mô hình.Mô hình Hardening Soil là mô hình tiên tiến được sử dụng dé mô phống ứng xửcủa cả đất cứng lẫn đất mềm So với mô hình đàn dẻo lý tưởng (Morh-CoulombModel) thì mặt dẻo của mô hình này không cố định trong không gian ứng suất chínhmà mở rộng ra theo giá tri biến dạng dẻo Sự tái bén của đất nền trong mô hình đượcthể hiện và phân loại thành hai dạng: sự tái bền chống cắt (Shear hardening) và sự táibền chống nén (Compression hardening) Sự tái bền chống cắt là kết quả của việc biếndạng dẻo của đất nên dưới tác dụng của ứng suất lệch trong khi đó sự tái bền chốngnén là kết quả của việc biến dạng không phục hồi do nén chính

Đối với mô hình Hardening Soil có sự phân biệt mô-đun của đất theo trạng tháiứng suất và lộ trình ứng suất: E,, qui định biến dạng dẻo do ứng suất lệch, E,,, quiđịnh biến dạng dẻo do ứng suất nén chính, FE, qui định biến dạng đàn hỏi trong quátrình đở tải và nén lại Các giá trị E không phải là một hằng số đối với một loại đất màthay đổi phụ thuộc vao ứng suất Sự thay đối độ cứng của đất nền được thé hiện bằngmột hàm mũ (m) với biến là ứng suất tại vị trí đang xét

Ø +C.COÍ

Ey = EX! | oP (2.43)Prep + C.COfØ0,

O.+c.cot

Eveg = Z| — | (2.44)Prep + C.COf£0,

E, = pre | S61, (2.45)wt Prop + €.COLD,

ETM là giá tri mô đun của dat nền tương ứng với giá tri ứng suất (6), 03) của đấtnền là p„r (thông thường chon giá trị p„£=100 Kpa) C, @, là các thông số sức chong cắt

cua dat nên

Y tưởng co ban cho các phương trình của mô hình Hardening Soil đó là mối liênhệ hyperpolic giữa ứng suất lệch và biến dạng thăng đứng trong thí nghiệm nén batrục Khi áp ứng suất lệch, độ cứng của đất sẽ giam và biến dạng dẻo sẽ phát triển Đặcbiệt trong thí nghiệm 3 trục thoát nước mối quan hệ giữa ứng suất lệch và bién dangthăng đứng theo hàm Hyperpolic thể hiện một cách rõ ràng nhất

4, _ (=9) (2.46)

£€,=

Ộ 2E 5) Va —(o,-9;)

4, sing, ? sớ,) (2.48)

Eso là mô-đun được xác định theo (2.43)

A

AsymptoteQa + -} -f -

df - E; | CS”

Ỷ > Ej

Hình 2 7 Mỗi quan hệ Hyperpolic giữa ứng suất lệch va biến dang doc trục

trong thí nghiệm 3 trục thoát nước

Trong không gian ứng suất chính thì vùng giới hạn đàn hồi của mô hình được qui

định bởi mặt dẻo (Yield Surface) và mặt nón dẻo (Cap yield Surface)+ Phương trình của mặt dẻo:

-27-Trong thực tế é” không that sự bằng 0 nhưng là rất nhỏ so với ơ¡ nên ta bỏ qua

giá tri #7

E,, là mô-đun đàn hồi trong quá trình nén lại và dở được xác định theo (2.45)

+ Phương trình của mặt nón dẻo:

Mat nón dẻo (Cap yield surface)

Mat déo (Yield surface)

Xác định thông số cho mô hình.Ngoài những thông số cơ bản của đất nền như dung trọng, hệ số thấm, nhữngthông số quan trọng cần phải xác định trong mô hình Hardening Soil là thông số độcứng và thông số sức chống cắt Tương tự như mô hình Morh-Coulomb, thông số sứcchống cat của mô hình Hardening Soil cũng được phân thành thoát nước hay khôngthoát nước và việc chọn lựa những thông số này cũng phụ thuộc vào phương pháp vàmục đích phân tích Vấn để đáng quan tâm trong việc lựa chọn thông số cho mô hìnhHardening Soil chính là lựa chọn thông số độ cứng.

Như đã trình bày trong 2.2.2.1 thì mô đun đất nền trong mô hình Hardening soil

phân thành 3 dạng (Eso, Eoeg, Eur) và phụ thuộc vào ứng suất Những thông số cần khai

báo cho mô hình là các E;¿r tương ứng với một giá tri Prep và hệ số mũ (m)+ Thông số F7”

Thông số E được xác định thông qua thí nghiệm 3 trục cố kết thoát nước Ungvới giá trị áp lực buồng o; bang với giá trị prep, ta vẽ được mối liên hệ giữa ứng suấtlệch và biến dạng dọc trục e¡ trong hệ trục (e¡ q) #27 chính là mô-đun cát tuyến tường

ứng với giá tri q=q/2.