Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích đánh giá khả năng ổn định của bờ kè trên cọc khu vực quận Ninh Kiều Thành phố Cần Thơ

Kết qua mô phỏng đánh giá trang thái ứng suất — biếndạng của công trình kè ven sông trên đất yếu cho phép rút ra các nhận định hữu íchtrong tính toán thiết kế loại hình công trình này..

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

TRUONG HOANG NAM

PHAN TÍCH ĐÁNH GIA KHẢ NĂNG ÔN ĐỊNH

CUA BO KE TREN COC KHU VỰCQUAN NINH KIEU THANH PHO CAN THO

Chuyên ngành: Dia kỹ thuật xây dung (CT)Mã số: 605861

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng 12 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCMCán bộ hướng dẫn khoa học: TS BÙI TRƯỜNG SƠN

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Can b6 chém nhan 807 1 dda

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi va chữ ky)

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi va chữ ky)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai Học Bach Khoa, DHQG Tp.HCM ngày thang nam 2013.

Thanh phan đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đồng châm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRƯƠNG HOÀNG NAM MSHV: 11864435Ngày, tháng, năm sinh: 12/01/1985 Nơi sinh: CÂN THƠChuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (CT) Mã ngành: 605861

1 TÊN DE TÀI: PHAN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ON ĐỊNH CUA BO KE

TREN COC KHU VUC QUAN NINH KIỂU THÀNH PHO CAN THƠ2 NHIEM VU LUAN VAN:

- Tổng hợp các phương pháp tính toán kè trên dat yếu;- Chọn lựa giải pháp nền móng và tính toán thiết kế công trình kè trên móng cọc kếthợp bản bê tông cho khu vực có lớp đất yếu có bề dày lớn;

- Phân tích mô phỏng theo sơ đồ Plaxis 2D và 3D công trình kè trên cọc ở khu vựcNinh Kiểu — TP Can Thơ

3 NGÀY GIAO NHIEM VU: 01/07/20134 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 23/12/20135 HO VÀ TÊN CÁN BO HƯỚNG DAN: TS BÙI TRUONG SON

Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2013CAN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS Bùi Trường Sơn PGS.TS Võ Phán

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Họ và tên: TRƯƠNG HOÀNG NAMNgày, tháng, năm sinh: 12/01/1985 Nơi sinh: Cần Thơ.Dia chỉ liên lạc: Số C8/72, Đường 43, Khu Dân Cư 586, Q Cái Răng, TP Can Tho.Điện thoại liên lạc: 0972.622.606

Email: kv9999818@gmail.com.QUA TRINH HOC TAP:— Năm 2008: Tốt nghiệp Đại hoc TP Can Thơ.— Năm 2010: Học viên bồi dưỡng cao học khóa 2010 ngành Địa Kỹ Thuật Xây

Dựng (CT)— Đại Học Bách Khoa — Dai Học Quốc Gia TP HCM.— Nam 2011 — 2013: Hoc viên cao học khóa 2011 ngành Dia Kỹ Thuật Xây Dung

(CT)— Đại Học Bach Khoa — Dai Hoc Quốc Gia TP HCM.QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC:

— Năm 2009 đến nay : Công tác tại Công ty CP XDCT GT 586 chi nhánh Can Thơtại P.Phú Thứ, Q Cái Răng, TP Cần Thơ

LOI CÁM ON

ee OOOO TT

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, được sự giảng dạy và hướng dan tận tinhcủa Thay, Cô phụ trách lớp Cao học - Địa kỹ thuật xây dựng - khóa 2011, đặc biệt làQuý Thay Cô trong Bộ môn Địa cơ & Nền móng, em đã hoàn thành luận văn Thạc sĩnày.

Lời đầu tiên kính bày tỏ lòng biết ơn đối với tất cả Thầy Cô đã hết lòng truyềnđạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian qua Đặc biệt, em chân thànhcảm ơn Thây Bùi Trường Sơn đã nhiệt tình hướng dẫn và không ngừng động viên emtrong suốt quá trình thực hiện luận văn

Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị, các bạn trong lớp Địa KỹThuật Xây dựng- 2011, gia đình và các bạn bè đã động viên và khích lệ em rất nhiềutrong suốt thời gian làm luận văn

TP Hồ Chi Minh, ngày tháng năm 20

Trương Hoàng Nam

LỜI CAM ĐOAN

ee YC<<5Y¬.

Tôi tên là Trương Hoang Nam, tác giả của luận văn “PHAN TÍCH DANH GIÁ

KHẢ NANG ON ĐỊNH CUA BO KE TREN COC KHU VUC QUAN NINHKIEU THÀNH PHO CAN THƠ”, thực hiện tại Trường Đại học Bach khoa — Daihọc Quốc gia thành phô Hỗ Chí Minh, năm 2013

Tôi xin cam đoan răng sô liệu và kêt quả nghiên cứu trong luận văn này là trungthực và không trùng lặp với các đê tài khác Tôi cũng xin cam đoan rang mọi sự giúpđỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dân trongluận văn đã được chỉ rõ nguôn gôc.

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Trương Hoàng Nam

TÓM TAT

Công trình kè ven sông ở khu vực có lớp đât yếu lớn thường có giá trị chuyểnvị lớn Điều này gây khó khăn cho công việc đảm bảo điều kiện làm việc 6n định củacông trình Ngoài ra, việc san lấp sau lưng tường trên đất yếu thường gây độ lún lớn vàgia tăng áp lực lên tường kè Kết qua mô phỏng đánh giá trang thái ứng suất — biếndạng của công trình kè ven sông trên đất yếu cho phép rút ra các nhận định hữu íchtrong tính toán thiết kế loại hình công trình này Từ đó có thé đưa ra các nhận xét vàkêt luận có lợi cho việc chọn lựa bô trí các câu kiện công trình hợp lý.

SUMMARYBuilding a retaining wall along the side of the river on a soft soil often has largedisplacement values This is a difficult condition to ensure a stable construction Inaddition, the backfill soil behind the retaining wall usually creates a large displacementvulues and increases a large pressure beside the retaining wall A results of evaluatingstress states - deformation of the embankment on the soft soil allows designers to havean useful data to design and build a construction Therefore, It provides comments andconclusions usefully for selecting and arranging building elements properly.

MỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tài

Ở Cần Thơ có nhiều hạng mục bờ kè, công viên, đường giao thông chạy dai từQuận Ninh Kiều đến Quận Cái Răng với tổng chiều dai hơn 10km với tông số vốn ước

tính hơn 1.000 tỷ đồng Các dự án được triển khai nhằm vừa tạo mỹ quan cho thành

phó vừa chống sat lở bờ sông do các hộ dân sinh sống lân chiếm sông và các hoạt độngkhai thác cát gây ra Công trình quy hoạch công viên bờ kè khách sạn Hương Việt làmột gói trong dự án bờ kè sông Can Thơ với chiều dai hơn 500 m

Dọc theo tuyến kè của dự án có tong cộng hơn 40 điểm sạt lở bờ sông đe dọa đếntính mạng và tài sản của người dân Đứng trước tình hình đó, một số hộ dân đã dùnggiải pháp xếp bao tải cát, đóng cọc tram hoặc gia cố thêm bang cách dap bùn để chốngsạt lở khu vực nhà mình nhưng giải pháp này không mang lại hiệu quả cao và khôngđảm bảo 6n định Một số đoạn lở mạnh với quy mô lớn hơn đã được địa phương xử lýbang kè ro thép đá hộc, tuy nhiên hiện tượng sat lở vẫn thường xuyên xảy ra tại các vịtrí chưa được xử lý làm cho địa phương bị động trong công tác phòng, chống sạt lởnày.

Công trình sử dụng kết cấu tường chăn bê tông cốt thép có bản chống trên cọc bêtông cốt thép và mái gia cô băng bê tông cốt thép được lựa chọn dé xử lý 6n định bờsông Việc phân tích đánh giá phương án thiết kế giúp làm rõ khả năng 6n định va dựbáo chuyền vị của công trình mang tinh cấp thiết cho địa phương phổ bién lớp đất yếunhư khu vực Cần Thơ

Phân tích đánh giá khả năng ổn định của bờ kè trên cọc trên đất yếu trong điều kiệnlàm việc đồng thời của cọc va bản bêtông cốt thép gia cô mái dốc Việc tính toán, phântích được áp dung cho công trình thực tế ven sông khu vực quận Ninh Kiéu, thành phôCần Thơ

Mục đích của đề tàiViệc nghiên cứu, phân tích căn cứ vào các giải pháp tính toán khả năng 6n định doviệc san lắp nền khu vực ven sông Do quá trình có kết, đất nền có thé bị biến dạng vatạo ra lực đây ngang vào thân coc cắm qua chúng Trong nội dung luận văn còn tiếnhành phân tích sự tương tác và ảnh hưởng của độ lún đất nền lên sự làm việc của hệcông trình bao gồm tường kè bê tông cốt thép (BTCT) và cọc BTCT gia cô bờ kè

Nhiệm vụ của luận văn là mô phỏng đánh giá khả năng 6n định của công trình kè ởkhu vực có lớp đất yếu với bề dày đáng kể, tiến hành phân tích ứng xử đồng thời củacông trình nhằm tìm ra giải pháp hợp lý cho loại công trình này.

CHUONG 1 TONG QUAN NGUYEN NHÂN VÀ GIẢI PHÁPCHONG SAT LO CHO CONG TRINH VEN SONG HIEN NAY

1.1 Một số nguyên nhân gay sat lở bờ sông ở khu vực ĐBSCL hiện nayHiện tượng sạt lở bờ sông ở khu vực đồng băng sông Cửu Long là do rất nhiềunguyên nhân khác nhau gây ra trong đó có nguyên nhân do tự nhiên và cả các nguyênnhân do con người gây ra Nhìn chung hiện tượng sạt lở trên là do các nguyên nhânchủ yếu sau đây:

1.1.1 Do địa chất vùng bờDia chat bờ sông là một trong những yếu tô quyết định đến sự xói lở bờ Kết quảkhảo sát cho thây địa chất các lớp đất bờ sông chủ yếu là bùn hữu cơ, bùn sét với trạngthái chảy, dẻo chảy và dẻo mềm Với cau tao dia chất như trên, bờ sông rat dé bị xói lởdưới tác động của ngoại lực và các yếu tố tác động khác do vận tốc cho phép khôngxói của các loại đất yêu này có giá trị bé

1.1.2 Do thủy triểuKhu vực đồng bằng sông Cửu Long cách biển Tây khoảng 70km bởi vậy sôngchịu ảnh hưởng của thuỷ triều khá rõ rệt Chế độ thuỷ triều ở đây là nhật triều với 2 lầnlên xuống trong ngày Dưới tác động của dòng thấm (khi nước dâng và rút), các hạtbùn, đất bờ sông sẽ bị cuốn ra ngoài và được dòng nước mang đi gây hiện tượng xóilở.

1.1.3 Do ảnh hưởng bởi lũ

Lũ cũng là một trong nhưng nguyên nhân gây xói lở, dưới tác động của dòngchảy các hạt bùn, dat cau tạo bờ sông sẽ bị cuốn trôi gây hiện tượng xói lở Dòng chảylũ tại các sông miền Tây Nam không quá lớn và xảy ra với tần suất hiếm nhưng dướitác động kết hợp của dòng chảy lũ và sóng tàu ghe thì hiện tượng xói lở bờ càng đượcthúc đây

1.1.4 Do hoạt động của tàu thuyềnĐông bang sông Cửu Long có hệ thông giao thông thuỷ rat phát triển với đội ghevận tải có quy mô lớn, mật độ tàu thuyền lưu thông trên sông luôn dày đặc với các tàuvận chuyền hang hoá tải trọng lớn Dưới tác động của sóng tàu, lớp đất yếu tại bờ sông

sé bi x61 lở, mức độ sat lở tuỳ thuộc vào độ mạnh yêu cua sóng, song tau càng lớn thìmức độ xói lở càng lớn đặc biệt đôi với sóng của các tàu vận tải lớn chạy sát bờ sông.

Hình 1.1 Tàu thuyền lưu thông trên sông gây thay doi dòng chảy va tạo sóng

1.1.5 Do hoạt động khác của con người

Hoạt động của con người cũng có ảnh hưởng nhất định đến sự xói lở bờ khu vựcnay Sự khai thác hệ sinh vật trên sông, lắn chiếm bờ sông, lòng sông làm thu hẹp mặtcắt ướt của dòng chảy và gia tăng vận tốc dòng chảy Ngoài ra, tình trạng xây dựng đêbao tràn lan trên các sông thượng nguôn làm thay đổi các chế độ thuỷ động lực họccủa dòng chảy cũng là nguyên nhân gây ra sự xói lở này.

Mỗi nguyên nhân ít nhiều đều có vai trò trong sự xói lở bờ sông, đối với tuyếnsông trên đồng bằng sông Cửu Long kết qua điều tra tại khu dân cư ven sông cho thayrằng hiện tượng xói lở xảy ra mạnh mẽ nhất trong mùa mưa lũ bởi vậy có thể nguyênnhân chính gây ra sự xói lở bờ sông là do sóng và dòng chảy lũ kết hợp địa chat khayếu tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long

1.2 Các giải pháp chong sat lở thường làm ở ĐBSCL hiện nay1.2.1 Rọ đá

Ro da (Gabion) hay thảm đá (Revet Mattresses hay Reno mattresses) như mộtcái hộp hình khối, mà bên trong chứa đá dé str dung gia cố cho các công trình Chúnglà các hệ thống hình lưới có liên kết thành các khối hình học và phía trong là đá xếp,câu tạo rọ đá thường đơn giản

Xử Dây đan lưới

x2 h sự 2/4724 4A rf Lý 4 “

_ ~#

Hình 1.3a Cấu tao ro đá

Hinh 1.3b Tham daLich su cho thay ro da duoc su dung tir rat lâu dé tao nên các khối liên kết lamcác đường ngâm qua sông.

Ngày nay, rọ đá và thảm đá chủ yếu được làm băng thép có mạ kẽm hoặc nhômkẽm Phân lớn được tráng phủ một lớp nhựa bên ngoài để giảm các tác động xâm thựcăn mòn của môi trường với lõi thép bên trong Một số công trình có nguy cơ ăn mònđặc biệt, ro đá và thảm đá được làm hoàn toàn băng hợp chất polymer vì chúng có đặctính trơ vượt trội dưới tác động ăn mòn so với các vật liệu khác.

Rọ đá được dùng chủ yếu cho các công trình sau :- _ Tường chắn đất, m6 cầu

- _ Chống xói bờ sông, biển- Lat mái và day kênh

- Bao vệ mai dé, kè- Dap tran, bac nước, dốc nước1.2.2 Cừ Larsen

Cọc ván thép Larsen được sản xuất với nhiều hình dang, kích thước khác nhauvới các đặc tính về khả năng chịu lực ngày cảng được cải thiện Ngoài cọc ván thép cómặt cắt ngang dạng chữ U, Z thông thường còn có loại mặt cắt ngang Omega (@),dang tam phẳng (straight web) cho các kết câu tường chắn tròn khép kin, dạng hộp(box pile) được câu thành bởi 2 cọc U hoặc 4 cọc Z hàn với nhau

clr Larssen, coc bản, thuật ngữ tiếng Anh là steel sheet pile) được sử dụng ngày cảngphô biến, từ các công trình thủy công như cảng, bờ kè, câu tàu, đê chắn sóng, côngtrình cải tạo dòng chảy, công trình cầu, đường ham đến các công trình dân dụng nhưbãi đậu xe ngâm, tang ham nhà nhiêu tang, nhà công nghiệp.

Cọc ván thép không chỉ được sử dụng trong các công trình tạm thời mà còn cóthể được xem như một loại vật liệu xây dựng với những đặc tính riêng biệt, thích hợpvới một số bộ phận chịu lực trong các công trình xây dựng

Trên thế giới đã có rất nhiều công trình cảng được thiết kế với cọc ván thép(thường kết hợp với hệ tường neo và thanh neo) đóng vai trò làm tường chăn, đất đượclấp đầy bên trong và bên trên là kết cầu nền cảng bê tông cốt thép với móng cọc ôngthép hoặc cọc bê tông cốt thép ứng suất trước bên dưới Tường cọc thép nảy cũngđược ngam vào bê tông giống như cọc Ống

Bên cạnh công trình cảng, nhiều công trình bờ kè, kênh mương, cải tạo dòngchảy cũng sử dụng cọc ván thép do tính tiện dụng, thời gian thi công nhanh, độ bềnchịu lực tốt

Lĩnh vực mà cọc ván thép được sử dụng nhiều nhất hiện nay đó là làm tườngvây chan đất hoặc nước khi thi công các hồ dao tạm thời Ta có thé thay cọc ván thépđược sử dụng khắp mọi nơi: trong thi công tầng hâm nhà dân dụng, nhà công nghiệp,

thi công móng mé trụ cau, hệ thống cấp thoát nước ngâm, trạm bơm, bể chứa, kết câu

hạ tầng, thi công van điều áp kênh mương

+ Ưu điểm:- Khả năng chịu ứng suất động khá cao (cả trong quá trình thi công lẫn trongquá trình sử dụng).

- Khả năng chịu lực lớn trong khi trọng lượng khá bé.- Coc ván thép có thé nối dé dàng bằng mối nối hàn hoặc bulông nhăm gia tăngchiều dài

- Coc ván thép có thé sử dụng nhiều lần, do đó có hiệu quả về mặt kinh tế.+ Nhược điểm:

- Nhược điểm của cọc ván thép là tính bị ăn mòn trong môi trường làm việc(khi sử dụng cọc ván thép trong các công trình vĩnh cửu) Tuy nhiên, nhược điểm nàycó thể khac phục bằng các phương pháp bảo vệ như sơn phủ chống ăn mòn, mạ kẽm,chống ăn mòn điện hóa hoặc có thé sử dụng loại cọc ván thép được chế tạo từ loại thépđặc biệt có tính chống ăn mòn cao

1.2.3 Cừ van bê tông dự ứng lực

Cách đây hơn 50 năm, Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) đã phat minh raloại “cọc ván BTCT dự ứng lực” với kiểu dáng hình học dạng sóng của mặt cắt tiếtdiện và đã được xây dựng thử nghiệm rât có hiệu quả ở Nhật trong nhiều năm qua

Coc van PC được ứng dụng vào Việt Nam năm 1999-2001 tại cụm công trìnhnhiệt điện Phú Mỹ - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu - với sự giúp đỡ của các nhà tư vân NhậtBản và đặc biệt sự hướng dẫn trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của Nhà sáng chế racọc ván bê tông ứng lực trước - Tiến sĩ ITOSHIMA, Công ty C&T đã thi công hoànhảo hệ thống các kênh dẫn chính và các kênh nhánh với tổng chiều dài ctr 42.000mchiêu rộng 45m, chiều sâu 8,7m đưa nước từ sông Thị Vải vào để giải nhiệt cho cácTurbin khí.

- Rẻ hon cw larsen.- Để ha cir nếu không phải trong thành phố thì có thé dùng búa Diezen dé đóng,đơn giản rẻ tiền và nhanh hoặc kết hợp phương pháp phun áp lực cao.

- Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực tận dụng được hết khả năng làm việcchịu nén của bê tông và chịu kéo của thép, tiết diện chịu lực ma sát tăng từ 1,5 + 3 lầnso với loại cọc vuông có cùng tiết diện ngang (khả năng chịu tải của cọc tính theo đấtnên tăng)

- Khả năng chịu lực tăng: mô men chống uốn, xoắn cao hơn cọc vuông bê tôngthường, do đó chịu được mômen lớn hơn.

- Sử dụng vật liệu cường độ cao (bê tông, cốt thép) nên tiết kiệm vật liệu.Cường độ chịu lực cao nên khi thi công it bị vỡ đầu cọc, mối nối

- Có thể ứng dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau.- Chế tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh,mỹ quan đẹp khi sử dụng ở kết cấu nỗi trên mặt dat

- Kết cấu sau khi thi công xong đảm bảo độ kín, khít Với bề rộng cọc lớn sẽphát huy tác dụng chắn các loại vật liệu, ngăn nước Phù hợp với các công trình cóchênh lệch áp lực trước và sau khi đóng cọc như ở m6 cau va duong dan

- Cường độ chịu luc cao: tiết diện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm tăngđộ cứng và khả năng chịu lực của van

- Thi công dễ dàng và chính xác, không cần mặt bằng rộng, bởi giải toả mặtbăng rất tốn kém, chỉ cần xa lan và cau vừa chuyên chở câu kiện vừa ép cọc là thi côngđược.

- Trong xây dựng nha cao tang ở thành phố dùng móng cọc ép, có thé dùng cọcván BTCT dự ứng lực ép làm tường chắn chung quanh mong, dé khi ép cọc, đất khôngbị dồn về những phía có thé gây hư hại những công trình cận kể (như làm nut tường,sập đô ) Đây là một giải pháp thay thế tường trong dat (dày tối thiểu 600 - với chi phíxây lắp rât cao) hoặc tường cừ larsen trong một số trường hợp như những trường hợpphải dé cir lai (có một số trường hợp cạnh nhà dân, khi rút cir lên thì nhà dân bị nứt)

+ Nhược điểm:- Gần khu vực nhà dân không dùng đóng ngoài ra nếu thi công phải tránh chấnđộng.

- Trong khu vực xây chen phải khoan môi rồi mới ép được cọc, nên tiến độ thicông tương đối chậm

- Công nghệ chế tạo phức tạp hơn cọc đóng thông thường.- Thi công đòi hỏi độ chính xác cao, thiết bị thi công hiện đại hơn (búa rung,búa thuy lực, máy cắt nước áp lực )

- Giá thành cao hơn cọc đóng truyền thông có cùng tiết diện.- Ma sát âm (nếu có) tác dụng lên cọc tăng gây bat lợi khi dùng cọc ván chịulực như cọc ma sát trong vùng đất yếu

- Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, chỉ tiết nối phức tạp làm hạnchế độ sâu hạ cọc

1.2.4 Tường kè và cọc bê tông cốt thépĐây là giải pháp có hiệu quả và dễ thực hiện trong phạm vi rộng không cầnnhững thiết bị thi công quá hiện đại, phức tạp trong việc phòng chống sạt lở công trìnhven sông, tiết kiệm nhiều chi phí đầu tư xây dựng so với các giải pháp khác Tuy nhiêncòn phụ thuộc nhiều vào chiều cao mái dốc và điều kiện địa chất của khu vực đất nềnma quyết định chọn lựa giải pháp cho phù hợp

1.2.5 Tường chan dat

Tường chăn là công trình g1ữ cho mái đất đắp hoặc mái hố đào khỏi bị sạt trượt

Xây dựng kết câu tường chan dat dé tăng cường ồn định của công trình chịu các áp lựcngang của đất Các bộ phận của công trình chịu các loại áp lực ngang của đất như:

tường các tang ham, mồ cau, tường chăn đất, tường chắn cống thoát nước, đường ham,bờ ke là bản tường

Tường chắn được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, giao thông, thủylợi và công trình thủy công.

Mục đích:- Dé giữ dat sau lưng tường được cân băng, khỏi bi trượt, tụt xuống.- Chống sạt lở công trình mới xây dựng bên cạnh công trình cũ.- Chống thành hố móng hồ dao sâu

- Chống sạt lở bờ sông, bờ kè.- Chống thâm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu của công trình thủy công.Cau tạo về tường kè

Tường kè sử dụng ở đây giống như Tường bản góc hay còn gọi là tường chữ Lcó cầu tạo như sau:

Tường đứng (bản tường): chiều cao tường 255cm chiều day (25-15cm).Tường bản đáy: bé rộng 2 m, chiều day 35cm

Chiêu dai cọc L=14m

HƯỚNG SÔNG

42.70MWNmax+2.ð

công trình xuống các tang đất, đá, sâu hơn nhằm cho công trình bên trên đạt các yêucầu của trạng thái giới hạn.

Đài cọc là kết câu dùng dé liên kết các cọc lại với nhau và phân bồ tải trọng củacông trình lên các cọc Nội lực ở cọc do tải trọng kết cau phan trên truyền xuống quahệ đài bản chất sinh ra do chuyển vị tại điểm liên kết cọc với hệ đài Có thể phân ralàm đài tuyệt đối cứng và đài mềm trong tính toán thiết kế hệ cọc Coi đài móng cứngtuyệt đối khi chiều cao đài phải rat cứng Dưới tác dung của tải trọng thì chuyển vị tạicác điểm trên mặt cắt ngàm cọc là tuyến tính (hay là mặt cắt ngàm cọc trước phăng sauvẫn phăng) do đó thông thường cọc ở vị trí biên sẽ có nội lực lớn

Các dạng cọc trong đất nềnCoc đóng dung

Khi có tải trọng ngang công trình không lớn người ta thường đóng cọc theophương đứng 1 góc 90° so với mặt đất tự nhiên

Coc đóng xiênKhi có tải trọng ngang lớn cọc đóng đứng không đủ khả năng chịu lực ta có théđóng cọc xiên Độ xiên của cọc giup cho coc tăng khả năng chịu lực, khi tải ngang dolực thắng xe, do áp lực nước chảy trong vùng có ảnh hưởng thủy triều, có thé đóngxiên khoảng 20° hoặc có thê hơn tùy thiết bị đóng cọc

Các loại cọc chịu tải trọng ngang thường gap+ Cọc bê tông cốt thép tiết điện vuông

Coc bê tông cốt thép tiết diện vuông 200x200, 250x250, 300x300, và kíchthước lớn hơn thường được sử dụng cọc rỗng hoặc cọc đặc trong các công trình dândụng, cầu đường, công trình thủy có tiết điện cọc tùy theo yêu câu tải trọng công trình.

+ Cọc bê tông cốt thép tiết điện trònCọc tròn thường được sử dụng như cọc bê tông ly tâm dự ứng lực có đườngkính ngoài 300, 350, 400, 450, 500 hay lớn hơn

Hình 1.8 Coc bê tông ly tam dự ứng lực

1.3 Nhận xét chương

Do cau tạo địa chất ở khu vực Can Thơ có lớp đất yếu có bé dày đáng kể trên bểmặt nên giải pháp móng cọc thường được lựa chọn cho các công trình Công trình kètrên cọc bê tông cốt thép là giải pháp hiệu quả để giải quyết tình trạng sạt lở Đề tínhtoán và đánh giá khả năng 6n định của loại hình công trình nay, chúng tôi lựa chon détài “Đánh giá khả năng Ổn định công trình kè chống sat lở bờ sông Ninh Kiều — CanThơ” Đây cũng là các vấn đề cấp thiết trong thiết kế của khu vực đất yếu như ở CầnThơ nói riêng và đồng băng sông Cửu Long nói chung

Ngoài ra, độ lún của nên đất yếu sau lưng tường kè thường có giá trị lớn và gâyáp lực bổ sung lên hệ kè Do đó, dé hạn chế hiện tượng bất lợi này cần thiết có các giảipháp hạn chế độ lún của nên sau lưng tường Việc đánh giá vai trò của các câu kiệncông trình cũng như đánh giá khả năng ổn định tong thé giúp làm sáng tỏ va rút ra cácnhận xét có lợi cho loại hình công trình này cho khu vực có lớp đất yếu có bề dày lớnnhư ở Cần Thơ

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN

TƯỜNG KE VA COC BE TONG COT THÉP CHIU TAI TRỌNG NGANG

2.1 Cac dang tai trong va phan loai tai trong

2.1.1 Cac dang tai trong

+ Tải trong vĩnh cửu (tai trong tĩnh): Tai trong mà trong thời gian sử dung kếtcầu không biến đổi trị số, hoặc biến số của chúng so với số bình quân có thể bỏ quakhông tính như trọng lượng bản thân kết cấu, áp lực của đất,

+ Tải trọng khả biến (tải trọng động): Tải trọng mà trong thời gian sử dụng kếtcầu có biến đổi trị số mà số biến đổi của chúng so với số bình quân không thé bỏ quađược như tải trọng động mặt san, 6 tô, câu trục hoặc tải trọng xếp đống vật thiệu,

+ Tải trọng ngẫu nhiên: Tải trong mà thời gian xây dựng va sử dụng kết caukhông nhất định xuất hiện, nhưng hễ có xuất hiện thì hệ số rất lớn và thời gian duy trìtương đối ngắn như động dat, lực phát nô, lực va dap,

2.1.2 Phân loại tải trọng

* Áp lực nướcTường chăn đất cứng duy trì ở vị trí tĩnh tải bất động, loại áp lực ngang này củadat được gọi là áp lực ngang ở trạng thái tĩnh, ký hiệu là Eo (KN/m)

* Áp lực đấtCó hai loại ap lực ngang cực tri gôm: áp lực chủ động và áp lực bị động:+ Khi đạt cực tiểu có tên là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân băng phá hoạidẻo chủ động, ký hiệu là E, (kN/m).

+ Khi đạt cực đại có tên là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoạidẻo bi động, ký hiệu là E, (KN/m).

Tải trọng thi công như: ô tô, cần câu, vật liệu xếp trên hiện trường, lực neo giữatường cừ, Tải trọng phụ do sự biến đổi về nhiệt độ và sự co gót của bê tông gây ra.Tùy theo loại kết câu chắn giữ khác nhau

* Tải trọng ngoàiBao gồm các tải trọng xe thi công, tải trọng sử dụng va tải trọng tàu thuyén khineo đậu.

2.2 Các tải trọng cơ bản trong tính toán kè ven sông

Khi tính toán kết câu chăn giữ, các áp lực tác dụng vào bề mặt tiếp xúc của kếtcầu chăn giữ gồm áp lực đất, áp lực nước và các tải trọng ngoài, các áp lực này làmcho kết cau chắn giữ chuyền vị

Nếu tường chắn đất dưới tác dụng của áp lực đất đắp mà lưng tường dịchchuyển theo chiều đất đắp Khi đó áp lực dat tác dụng vào tường sẽ từ áp lực đất tĩnhma giảm dan đi, khi thé đất ở sau tường đạt đến giới hạn cân băng, đồng thời xuất hiệnmặt trượt liên tục làm cho thê đất trượt xuống, khi đó áp lực đất giảm đến trị nhỏ nhất,gọi là áp lực chủ động E„(kN/m)

HƯỚNG SÔNG¬ i £2.70

2.3.1 Phương pháp Rankine

Khi một điểm nào đó trong đất ở trạng thái phá hủy, góc kẹp giữa mặt cắt vớimặt tác dụng của ứng suất chính được xác định băng biểu thức sau:

trượt làm thành góc kẹp 45”+ 0/2 với mặt phang ngang Khi ø, không đổi o, tăng lớn

dan Vòng tròn ứng suất O; cũng tiếp xúc với đường bao cường độ, thé dat đạt đến cânbang giới hạn Khi đó o, là ứng suất chính nhỏ nhất, còn o, là ứng suất chính lớn nhất

trong thé đất, hai tổ mặt trượt làm thành góc 45° - 0/2 với mặt năm ngang khi đó ta cótrạng thai bị động Rankine.

Áp lực tác dụng lên lưng tường AB của tường chăn đất, tức là trạng thái ứngsuất trên mặt AB ứng với phương chiều, độ dài lưng tường trong thể đất bán vô hạnkhi đạt đến trạng thái cân băng giới hạn Lý thuyết Rankine cho răng có thể dùng

tường chăn đất dé thay thế một bộ phận của thể đất bán vô hạn theo lý thuyết Rankine

chỉ có một điều kiện biên tức là tình trạng bề mặt của thé đất vô hạn mà không kế đếnđiều kiện biên trên mặt tiếp xúc lưng tường với thể đất

œ=4S

z.= 4S + — ⁄ ¬

" 3 Fa éOC; /\ = Tre

a) $` 2 KOO đ SSS OO x

Co KIQIARROV PCA,

» r(kN /mˆ) en{ gn t,-=c+otang

Pa CYZKaạ— 2c./K, (2-2)K, = tan” (45° - @/2) (2-3)

E, = 1/2 yz’ K, (KN/m) (2-4)

h, = 2c

74K, (2-5)

Trong đó:

P, - áp lực dat chủ động kN/m?

+ - trọng lượng riêng của đất kN/m°z - độ sâu từ điểm tính đến điểm đang xétK, - hệ số áp lực chủ động

c - lực dính kP,(@ - góc ma sát trong của đấtEa - áp lực chủ động của đấthọ - cao độ vùng chịu kéoKhi bé mặt dat đắp sau lưng tường có tải trong phân bố đều liên tục q tác độngkhi tính toán có thé cho ứng suất đứng o, ở độ sâu z tăng thêm một lượng q tức là áplực đất chủ động ở tại vi trí cần tính là:

P,= (Z+q)Kạ—2c[K, (2-6)

Trong đó:- q tải trong ngoài.

Một tường chăn đất có lưng tường thăng đứng, mặt đất nằm ngang, nếu tườngđây về phía dat đắp, dưới tác dụng của ngoại lực, khi đất phía sau tường đạt đến trạngthái cân băng giới han ta sẽ có trạng thai bị động Rankine Xét một phân tố đất ở độsâu z của lung tường thì ứng suất o, = yz là ứng suất chính nhỏ nhất o3 ứng suất ngango, là ứng suất chính lớn nhất oj, cũng tức là pp Cho ơi = pp, 6,= yz thay vào sẽ đượccông thức tính áp lực đất bị động Rankine

Dat cat:

Ep = 1⁄2 yZK; (KN/m) (2-10)Dat sét:

Ep = 1/2 yz°Ky+ 2cZ JK, (2-12)2.3.2 Phuong phap Coulomb

2.3.2.1 Nguyên lý cơ bản tính toán

Theo lý thuyết Coulomb khi tính áp lực đất tác dụng lên tường chăn thì+ Tường cứng

+ Mặt trượt được xem là phăng+ Lưng tường là mặt trượt thứ 2+ Lăng trụ trượt được xem là khối gan tuyét đối

+ Dat xem như vật thé rời không có lực dính2.3.2.2 Áp lực đất chủ động

Nếu mặt dat lắp năm ngang, lưng tường thắng đứng, mà lưng tường lại nhẫn thìta sẽ có

K,= tan(45” - @/2)

2.3.3 Sự cân bằng của một điểm

Đối với đất rờiNếu điểm A ở trạng thái cân băng giới hạn @ = @maxTa có:

Định luật Mohr — Rankine:

- _ Nếu Omax < @ điểm A ổn định- Néu Ømav= @ điểm A ở trạng thái cân bằng- _ Nếu Ø„ax> @ điểm A mat 6n định

Ta có mối quan hệ:

63 = 0)tg7(45° + 0/2) + c ctg(45° - 0/2)

Đối với dat rời thì giá trị góc lệch cực hạn Omax:

_ (Ø, =Ø,) +472,sin’ Omax 5

(o, +o,)

(2-23)

(2-24)

Đối với móng cọc có số cọc lớn hơn hoặc băng 3 cọc, có momen và lực ngangnăm trong mặt phẳng nằm ngang hai cọc thi momen đã chuyên thành lực doc trongcọc, còn lực nằm ngang ở đỉnh cọc được chia đều cho số lượng cọc (ta xem móngcứng tuyệt đối).

Hy = #“

fh

(2-25)

2.4.1.2 M6 hinh nén Winkler

Xác định momen va chuyén vi ngang của một cột dọc theo trục thăng đứng chịu

tác động của momen Mp va lực ngang Hp tại cao trình mặt đất Cũng như ôn định của

nên đất nay xung quanh cọc được Tarzaghi dé cặp đến trong các bài báo va trong giáotrình của ông trong những năm 1950.

Khi tính toán cọc chịu tải ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trườngđàn hỏi tuyến tính được mô phỏng bang mô hình Winkler

M_v,

n »y;

Tính toán nội lực và chuyên vị thân cọc dưới tác dụng của tải trọng ngang, hiệnnay tương đôi phô biên khi xem cọc là dâm trên nên dan hôi, theo giả thuyét hệ sô nên

Winkler phan lực của đất ở bat cứ điểm nao của thân cọc cũng déu tỷ lệ với điểm ấycủa thân cọc Phương pháp này gọi là phương pháp dam trên nên đàn hôi.

Dưới tác động của tải trọng ngang, chuyển vị ngang của cọc càng lớn khi áplực (tức là phản lực đàn hôi của đất) ø càng lớn, mà độ lớn của áp lực quyết định bởitính chất của đất, độ cứng của thân cọc, hình dạng mặt cắt của cọc vào trong đất, vv độ lớn của áp lực có thé biểu diễn băng công thức sau day:

a‘u ,

EI 7's +o, =0

Với hệ sô nên theo phương ngang: C7 = KZ (2-28)Trong đó:

K là hệ số tỷ lệ, có thứ nguyên là kN/mỶ hệ số này có được từ thực đo theo thí

nghiệm, khi không có số liệu thực đo, có thể lựa chọn để lay theo bang 2.1

Dat sét, á sét déo và nửa cứng IL = (0 — 0.5)Á sét cứng IL < 0

5000 — 8000Cát nhỏ e = (0.6 — 0.75)

Cat hạt trung e = (0.55 — 0.7)Dat sét, á sét cứng IL < 0 (0.75 — 1)

8000 — 13000Cát hạt thô e = (0.55 — 0.7)

Từ lời giải của phương trình trên ta suy ra các đại lượng cần thiết: áp lực tính

toán o, (kN/m’), Moment uốn M,((kN.m), lực cat Q,(KN) trong các tiết điện của coc

H

M, = Qh ly A3 — đ,E,lWgB; + MạC: +——D,

bd

O,= Ơi Ely) Ay — A; EL WB, + QygMC, + HD,

Trong đó: Ai,Bi,Ci, Dị; A3,B3,C3, Dạ ;A4,By4,C4, Dg

Z - Chiêu sâu tính đổi, Z, = a,,ZL¿ — Chiều dai cọc trong đất tính đổi, L, = ø,„L

Ck KbHệ sô biên dạng: a@,, =3;/——

Các chuyên vị 64, Oyir> Om >On, của cọc ở cao trình mat dat do các ứng lựcđơn vi gây ra tại cao trình này:

Hạ=H (2-36)

Mạ=M+HIg (2-37)

Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc tại cao trình mặt đất yo và y,

Vo = Hoổym + Mo Omy (2-38)Wy) = Hoổj, + MoÖyn, (2-39)Chuyển VỊ của cọc ở cao trình đặt lực hoặc đáy đài

- c¡, (0¡ lực đính và góc ma sát trong cua đất- š hệ số lay 0.3

- 1, hệ số băng 1 cho mọi công trình chắn dat- 1 hệ số xét đến tỷ lệ ảnh hưởng của phân tải trọng thường xuyên trong tổngtải.

_ M,+M,

- M, momen do tải thường xuyên- M, momen do tải tam thời- n lây bang 2.5

Khi 1, = 2.5 cọc dai hay cọc chịu uốn, 6n định nên theo phương ngang đượckiêm tra tai độ sâu z= L và z = L⁄3

—— Khil¿>2.5 cọc dai hay cọc chịu uốn, 6n định nên theo phương ngang đượckiêm tra tại độ sâu z = 0.85/dn4

2.5 Một số vẫn đề về phần mềm Plaxis sử dụng mô phỏng2.5.1 Lý thuyết biến dạng

2.5.1.1 Phương trình cơ bản của biến dạng liên tục

Phương trình cân bằng tĩnh học của môi trường liên tục có thể diễn tả theo côngthức:

Phương trình quan hệ của 6 thành phần ứng suất trong vecto 5, với 3 thành phancủa tai trong ban thân tập hop trong vec tơ p L’ là ma trận chuyên của vi phân toántử, định nghĩa như sau:

Ø= Me (2-47)Kết hợp các cơng thức trên sẽ dẫn đến cơng thức liên hệ vi phân của vectơchuyển vị u.

[ow ('ø+ P)dy (2-48)

Trong cơng thức này dù là sự thay đổi đặc trưng động học cĩ thé chấp nhậnđược của các thành phân chuyên vị Theo định lý Green cơng thức (3-48), dẫn đến:

[de øar = [ou paV +f du tds (2-49)

Điều này dẫn đến sự hình thành một biến tích phân trong biên kéo thé hiệntrong vectơ Cơng thức (3-49) cũng liên quan đến cơng thức cơng ảo

Sự phát triển của trạng thái ứng suất cĩ thể được đánh giá trong một quá trình:

ơ'=ơ `+Aø Aơ=Ïø dt (2-50)Từ cơng thức (3-7) xác định 8' ở bước tính tốn thứ i thì 6'"' được xác định theophương trình:

[de AødV =[ðu p'dv +[ðu tdS-[ée ø"'dV — (2-51)

2.5.1.2 Rời rạc hĩa theo lưới phần tử hữu hạn

Theo phương pháp PTHH một vật thé liên tục được chia thành một số phần tử.Mỗi phan tử bao gồm một số nút Mỗi nút lại cĩ một số bậc tự do tương ứng với séthành phân chuyển vị chưa biết theo điều kiện biên của bai tốn Trong một phan tử

vecto trường chuyên vi u thu được từ giá trị vecto chuyển vi v tại các nút tương ứngbăng cách sử dụng các hàm nội suy tập hợp trong ma trận N:

u=Nyv (2-52)Các hàm nội suy trong ma tran N thường được biểu thị như các hàm hình dang.Tu cơng thức (3-9) va (3-3), ta cĩ:

£=LNv= By (2-53)Trong đĩ:

- B là ma trận tính bién dạng, bao gồm đạo hàm của các hàm nội suy Cơngthức (3-9) và (3-10) cĩ thể được sử dụng dưới dạng biến đổi theo gia số hoặc tốc độcủa các đại lượng tương ứng Cơng thức (3-8) bây giờ cĩ thé viết lại đưới dang sau:

[(Bưy)"AøäV = [(Nưy)” p'dV +\(Ndv)' t'dS — [(Bưy)” ods (2-54)

Các chuyén vi riêng được thé hiện theo cơng thức:

ưy [B AødV = dv" [N P'dV +6v" [N t'dS~ưy [Bo av (2-55)

Cơng thức (3-12) cĩ thể áp dụng trong các điều kiện động học với lượng thay

đổi chuyền vị cho phép dv’, cơng thức trên cĩ thé viết như sau:

2.5.1.3 Vật liệu đàn hồi

Gia số ứng suất tính được bằng cách tích phân tốc độ ứng suất theo cơng thức(3-7) Đối với các mơ hình dẻo khác nhau gia số ứng suất cĩ thê viết chung dưới dạng:

Ag = Đ(Ae—A£”) (2-57)Trong đĩ:

- D là ma trận đàn hồi của vat liệu Gia số biến dang As thu được từ chuyển VỊAv sử dụng ma trận nội suy biến dạng B, tương tự cơng thức (3-10)

- Đơi với vật liệu đàn hơi, gia sơ biên dạng dẻo As? = 0.

- Đối với vật liệu déo, gia số bién dạng dẻo Ag? được tính theo công thức:

- _ œ= I tích phân hàm ẩn.Vermeer (1979) đã chỉ ra rằng việc sử dụng tích phân hàm ẩn (œ = 1) có một số thuậnlợi lớn, khắc phục được vân đề phải cập nhật ứng suất tại bề mặt cong, trong trườnghợp chuyền tiếp từ tính chất đàn hôi sang tính chất đàn dẻo Hơn nữa, nó có thể chứngminh được hàm ân trong điều kiện xác định, dẫn tới sự đối xứng và xác định vi phânma trận ôe/ôs, điều đó có tác dụng tích cực trong quá trình lặp Do đó, khi œ = | côngthức (4-15) được đơn giản thành:

AA gia của hệ số dẻo, gia trong công thức (3-17), có thé được tính toán từ điềukiện trạng thải ứng suất mới, phải thỏa mãn điều kiện biến dang:

(2) z{] (2-63)0g} ~ \ờ

- h=0 biểu thi hệ số cứng mơ hình đàn dẻo lý tưởng,- h=cosnt biểu thị hệ số cứng tuyến tính Trong trường hợp sau, trạng thái ứngsuất mới cĩ thê viết dưới dạng cơng thức:

ơ =o" “ah (2-64)

d+h =\éo

Giá trị trong dau <> -theo McCauley, quy ước như sau:

<x>=0 VỚI: x < 0 Vi <x> =x VỚI: x > 0

2.5.1.4 Phuong phap tinh lap

Thay thé quan hệ giữa gia số của ứng suất v gia số của biến dang trong phươngtrình (4-13), As = MA biến đổi thành

K'Av' =ƒ Tu (2-65)

Trong đĩ :

- K làma trận độ cứng,- Avs6 gia vécto chuyển vị,- F,, 1 véctơ ngoại lực,- fj, là véctơ phản lực,- _ 1 chỉ số thé hiện số bước.Tuy nhiên, quan hệ giữa gia số ứng suất và gia số bién dạng nĩi chung là phituyến , ma trận độ cứng khơng thể lập trước một cách chính xác Do đĩ, thủ tục lặptơng thé cần thỏa mãn cả hai điều kiện cân bằng va quan hệ cơ bản Thủ tục lập tongthé cĩ thé viết như sau:

Ma trận độ cứng K, sử dụng trong công thức (3-23) thé hiện ứng xử của vật liệutrong cùng một loại xấp xi Càng chính xác ma trận độ cứng, một vài bước lặp dé đạtđược điều kiện cần băng với một dung sai cho phép.

Trong đó, vi dụ đơn giản nhất là ma trận độ cứng K kiểu tuyến tính Trường hợp nayma trận xác định theo công thức :

K=[B' D'Bdy (2-68)Trong đó:

- _ D'l ma trận vật liệu đàn hồi xác định theo định luật Hooke- Blama trận tính biến dạng

Tiện ích của ma trận độ cứng đàn hỏi là đưa ra một thủ tục lặp sơ bộ đến khi độcứng của vật liệu không tăng thêm, thậm chí khi sử dụng mô hình dẻo không kết hợp.Các kỹ thuật đặc biệt ví dụ như kiểm tra trượt cung tròn (Riks, 1979) có thé sử dụng décải tién khả năng thực nghiệm Đối với mô hình vật liệu tuyến tính trong giới hạn danhồi, ví dụ như mô hình Mohr-Coulomb tiêu chuẩn, tiện ích của ma trận độ cứng đànhỏi là đặc biệt có triển vọng, ma trận độ cứng chỉ cần được định dạng và tách riêngtrước mỗi bước tính toán

2.5.2 Lý thuyết cố kết2.5.2.1 Phương trình cơ bản của lý thuyết cố kết

Các công thức bao trùm của lý thuyết cố kết cũng như trong trương trình Plaxislà của lý thuyết Biot (Biot, 1956) Định luật Darcy cho dòng chảy và tính đàn hồi của

đất cũng được thừa nhận Các công thức được thành lập dựa trên giả thuyết biến dạng

nhỏ Theo Terzaghi, ứng suất được chia thành ứng suất hữu hiệu và áp lực nước lỗrỗng :

+P (2-69)S=S +MPrready + Percess

O day:

S= (S855 852v)“ và 7 =(111000)' (2-70)là vécto ứng suất tong, s bao gom ung suất hữu hiệu, Pexcess là áp lực nước

16 rỗng thang dư và m là véc tơ có các số hạng bang 1 đối với ứng suất phăng va bang0 tại các giá trị ứng suất tiếp Giải bài toán ở trạng thái ổn định — kết thúc quá trình cốkết được biéu thị bằng Psteady Trong Plaxis Petcaay được xác định như sau :

Psteady=9 -Mweient- Pinput (2 -71 )

Ở đây Pinpu: là áp lực nước 16 rỗng phát sinh trong chương trình nhập số liệu căncứ vào đường bão hòa hoặc tính toán theo dòng thấm Chú ý rang trong chương trìnhPLAXIS ứng suất nén được xem là số âm, điều này được chấp nhận đối với ứng suấthiệu quả cũng như áp lực nước lỗ rỗng Thực tế, sẽ thích hop hơn nếu xem Pexcess VAPyeady như áp lực nước lỗ rỗng Tuy nhiên áp lực nước lỗ rỗng giới han được giữ laicho du đó là ứng suất kéo.

Công thức cơ bản được viết dưới dạng gia số Thể hiện gia số ứng suất hiệu quả,theo công thức cơ bản sau:

o =Me (2-72)

Trong đó:

B= (8858S 282)" (2-73)Và M là ma trận độ cứng của vật liệu.

2.5.2.2 Phương pháp phan tử hữu hạn giải bài toán cô kết

Dé đưa vào một phan tử xấp xỉ chúng ta sử dụng kí hiệu tiêu chuẩn:

u=Nv pPENDPu £ =Bv (2-74)Trong đó v là vecto chuyển vị, py là vecto áp lực nước lỗ rỗng, u là vectochuyển vị liên tục trong một phân tử và p là áp lực nước lỗ rỗng dư Ma trận N chứacác hàm nội suy và B là ma trận tính biên dạng.

Nhìn chung, các hàm nội suy đối với các chuyển vi có thé khác biệt hàm nộisuy đối với áp lực nước 16 rỗng Tuy nhiên, trong chương trình PLAXIS, các hamgiống nhau được sử dụng cho cả chuyển vi và áp lực nước 16 rỗng

Bắt đầu từ gia số của chương trình cân băng và chap nhận phan tử xấp xi ở trên,chúng ta được:

[ B dz dV=[ Nd/dV+[ N” dtds+ro (2-75)Với

ry =|N” f,aV +| N' t.ds—|B' adv (2-76)Trong do | là vecto trong lượng bản than và t đặc trưng cho bê mặt kéo Nhìn chung,

vecto trọng lực du, ro sẽ băng 0, nhưng tính toán trước bước tải trọng có thê không

đúng Băng cách thêm vào vecto lực dư, máy tính điện tử sẽ thực hiện thủ tục tự hiệuchỉnh.

Giới hạn miễn lay tích phân của dV là thể tích của phân tố và ds xác định tíchphân trên diện tích bé mặt

2.6 Nhận xét chương

Việc tính toán công trình kè ven sông trên đất yếu bao gồm các yếu tố quantrọng như : tính toán áp lực đất lên hệ cọc, nội lực và chuyển vi ngang của hệ cọc.Trong tính toán, áp lực lên cọc thường được qui đổi thành lực tập trung nên kết quảtính toán có thé khác biệt với thực tế do không mô phỏng được điều kiện làm việc thựctế Ngoài ra, việc tính toán độ lún và áp lực đất do khối đắp trên đất yếu khó có thểthực hiện băng các phương pháp tính toán giải tích

Phương pháp phan tử hữu han cho phép mô phỏng đánh giá khả năng ồn địnhcủa công trình và xét sự làm việc đồng thời của các câu kiện công trình

Sử dụng các cơ sở lý thuyết tính toán đã nêu giúp việc tính toán, đánh giá nộilực và chuyên vi của hệ coc cũng như ôn định của dat nên.