nghiên cứu ổn định tường chắn có cốt và khả năng áp dụng trong công trình thủy lợi

LỜI CẢM ƠN Luận văn “Nghiên cứu ổn định tường chắn có cốt và khả năng áp dụng trong công trình Thủy lợi” được hoàn thành tại Trường Đại học Thuỷ Lợi. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Quang Hùng đã tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các giảng viên Khoa Công Trình - Trường Đại học Thuỷ lợi, các đồng nghiệp trong và ngoài ngành đã cung cấp các tài liệu phục vụ cho luận văn này. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Nhà xuất bản, các tổ chức, cá nhân cho phép sử dụng tài liệu đã công bố. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo, các đồng nghiệp tại Trung tâm Công trình Hồ đập - Viện Thủy công - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; bạn bè và gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này. Trong nội dung của luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những nhận xét và đóng góp của các nhà chuyên môn. Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2013 Tác giả Ngô Quang Hiếu LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là Ngô Quang Hiếu. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tác giả Ngô Quang Hiếu MỤC LỤC 34TMỞ ĐẦU34T 1 34T1. Tính cấp thiết của đề tài34T 1 34T2. Mục đích nghiên cứu34T 1 34T3. Phương pháp nghiên cứu34T 2 34T4. Kết quả dự kiến đạt được34T 2 34TCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TƯỜNG CHẮN ĐẤT34T 3 34T1.1. Khái niệm tường chắn đất34T 3 34T1.2. Các hình dạng kết cấu của tường chắn34T 5 34T1.3. Phân loại tường chắn đất34T 10 34T1.3.1. Phân loại theo độ cứng34T 10 34T1.3.2. Phân loại theo nguyên tắc làm việc.34T 13 34T1.3.3. Phân loại theo chiều cao34T 14 34T1.3.4. Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường34T 14 34T1.3.5. Phân loại theo kết cấu34T 14 34T1.4. Cấu tạo tường chắn có cốt34T 17 34T1.4.1. Khái niệm về đất có cốt34T 17 34T1.4.2. Những lợi ích của công nghệ đất có cốt.34T 18 34T1.4.3. Phạm vi và điều kiện sử dụng của tường chắn có cốt34T 19 34T1.4.4. Cấu tạo tường chắn có cốt34T 21 34T1.5. Hướng nghiên cứu của luận văn34T 24 34T1.6. Kết luận34T 25 34TCHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT 34T 27 34T2.1. Lý thuyết tính toán áp lực lên tường chắn đất34T 27 34T2.2. Cơ sở tính toán ổn định tường chắn có cốt34T 28 34T2.2.1. Nguyên lý làm việc của đất có cốt về mặt cơ học34T 28 34T2.2.2. Cơ sở tính toán ổn định tường chắn có cốt.34T 34 34T2.2.3. Các bước tính toán thiết kế tường chắn có cốt34T 52 34T2.3. Phương pháp toán và phần mềm ứng dụng34T 52 34T2.3.1. Giải bài toán 34T 34Tứng suất biến dạng bằng phương pháp PTHH34T 53 34T2.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn giải bài toán đất có cốt34T 67 34T2.3.3. Giới thiệu về chương trình phần mềm Plaxis34T 73 34T2.4. Kết luận chương II34T 74 34TCHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT TRONG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH KÈ BẢO VỆ BỜ TẢ SÔNG HỒNG QUẬN LONG BIÊN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 34T 76 34T3.1. Giới thiệu công trình34T 77 34T3.1.1. Vị trí khu vực dự án34T 77 34T3.1.2. Điều kiện tự nhiên vùng dự án34T 77 34T3.1.3. Nhiệm vụ công trình34T 79 34T3.1.4. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế34T 79 34T3.2. Thiết kế chi tiết cho tường kè bảo vệ bờ sông bằng công nghệ tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật 34T 80 34T3.2.1. Các thông số đầu vào34T 80 34T3.2.2. Xác định sơ bộ các thông số cơ bản của tường chắn34T 81 34T3.2.3. Trường hợp tính toán34T 82 34T3.3. Phân tích và nhận xét kết quả tính toán34T 84 34T3.3.1. Kết quả tính toán trường hợp LR c R = 4,2m; SR v R = 0,5m; 0,6m; 0,75m34T 84 34T3.3.2. Kết quả tính toán trường hợp LR c R = 4,8m; SR v R = 0,5m; 0,6m; 0,75m34T 90 34T3.3.3. Kết quả tính toán trường hợp LR c R = 5,4m; SR v R = 0,5m; 0,6m; 0,75m34T 96 34T3.3.4. Kết quả tính toán trường hợp LR c R = 5,4m; SR v R = 0,5m; 0,6m; 0,75m34T 102 34T3.4. Kết luận34T 111 34TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ34T 113 34T1. Các kết luận chung34T 113 34T2. Những mặt hạn chế34T 113 34T3. Các kiến nghị34T 114 34TTÀI LIỆU THAM KHẢO34T 115 34TTiếng Việt34T 115 34TTài liệu nước ngoài34T 116 DANH MỤC HÌNH VẼ 34TUHình 1. 1: Một số hình ảnh về các dạng tường chắn trong công trìnhU34T 5 34TUHình 1. 2: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tườngU34T 10 34TUHình 1. 3: Dạng tường chắn rọ đá trong thực tế tại khu đô thị Bát TràngU34T 11 34TUHình 1. 4: Biểu đồ áp lực đất sau lưng tường cứngU34T 12 34TUHình 1. 5: Dạng tường chắn cứng trong thực tếU34T 12 34TUHình 1. 6: Các dạng tường phân loại theo nguyên tắc làm việc của tường.U34T 13 34TUHình 1. 7: Các dạng tường phân loại theo góc nghiêng của tường.U34T 14 34TUHình 1. 8: Các dạng tường phân loại theo hình dạng kết cấu của tường.U34T 15 34TUHình 1. 9: Tường bản gócU34T 16 34TUHình 1. 10: Dạng tường lắp ghép - Rọ đá và tường đất có cốt.U34T 17 34TUHình 1. 11: Sơ đồ và tên gọi các yếu tố cấu tạo một công trình tường chắn đất có cốt với tường bao là vỏ cứng (mặt cắt ngang tường) U34T 21 34TUHình 1. 12: Sơ đồ và tên gọi các yếu tố cấu tạo một công trình tường chắn đất có cốt với tường bao là vỏ mềm (mặt cắt ngang tường) U34T 21 34TUHình 2. 1: Trạng thái ứng suất của một điểm trong đấtU34T 29 34TUHình 2. 2: Vai trò của cốt hạn chế khối đất nở ngang khi chịu lực tác dụng thẳng đứngU34T 30 34TUHình 2. 3 Cốt dạng khung, dạng lưới bằng thép tròn tạo ra sức cản bị động của đất nhờ có các thanh cốt bố trí vuông góc với phương truyền lực P UR p R34T 32 34TUHình 2. 4: Cơ cấu truyền lực thông qua ma sát giữa cốt và đấtU34T 32 34TUHình 2. 5: Sơ đồ kiểm toán tổng thể mặt ngoài (mặt đất nằm ngang)U34T 36 34TUHình 2. 6: Sơ đồ kiểm toán tổng thể mặt ngoài (mặt đất dốc đều)U34T 36 34TUHình 2. 7: Sơ đồ kiểm toán tổng thể mặt ngoài (mặt đất gãy khúc)U34T 37 34TUHình 2. 8: Mô hình phá hoại của khối đất có cốtU34T 43 34TUHình 2. 9: Các lực tác dụng và sơ đồ tính toán TUR j R34T 46 34TUHình 2. 10: Sơ đồ trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHHU34T 57 34TUHình 2. 11: Sơ đồ TT đất có cốt có kể đến tác dụng tương hỗ giữa đất và cốtU34T 68 34TUHình 2. 12: Sơ đồ biến dạng của đất có cốtU34T 69 34TUHình 3. 1: Hình ảnh khu vực dự án nhìn từ vệ tinhU34T 77 34TUHình 3. 2: Sơ đồ tính toán chiều sâu chôn móngU34T 81 34TUHình 3. 3: Sơ đồ tính toánU34T 83 34TUHình 3. 4: Lưới phần tử hữu hạnU34T 83 34TUHình 3. 5: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 84 34TUHình 3. 6: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 84 34TUHình 3. 7: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 85 34TUHình 3. 8: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U = 4,2m (L =0,7HURU tt UR U); SUR v RU = 0,5mU34T 85 34TUHình 3. 9: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 86 34TUHình 3. 10: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 86 34TUHình 3. 11: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 87 34TUHình 3. 12: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U = 4,2m (L=0,7HURU tt UR U); SUR v RU=0,6mU34T . 87 34TUHình 3. 13: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 88 34TUHình 3. 14: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 88 34TUHình 3. 15: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 89 34TUHình 3. 16: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=4,2m (L=0,7HURU tt UR U); SUR v RU=0,75mU34T . 89 34TUHình 3. 17: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 90 34TUHình 3. 18: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 90 34TUHình 3. 19: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 91 34TUHình 3. 20: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=4,8m (L=0,8HURU tt UR U); SUR v RU=0,50mU34T . 91 34TUHình 3. 21: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 92 34TUHình 3. 22: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 92 34TUHình 3. 23: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 93 34TUHình 3. 24: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=4,8m (L=0,8HURU tt UR U); SUR v RU=0,60mU34T . 93 34TUHình 3. 25: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 94 34TUHình 3. 26: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 94 34TUHình 3. 27: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 95 34TUHình 3. 28: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=4,8m (L=0,8HURU tt UR U); SUR v RU=0,75mU34T . 95 34TUHình 3. 29: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 96 34TUHình 3. 30: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 96 34TUHình 3. 31: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 97 34TUHình 3. 32: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=5,4m (L=0,9HURU tt UR U); SUR v RU=0,50mU34T . 97 34TUHình 3. 33: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 98 34TUHình 3. 34: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 98 34TUHình 3. 35: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 99 34TUHình 3. 36: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=5,4m (L=0,9HURU tt UR U); SUR v RU=0,60mU34T . 99 34TUHình 3. 37: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 100 34TUHình 3. 38 : Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 100 34TUHình 3. 39: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 101 34TUHình 3. 40: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=5,4m (L=0,9HURU tt UR U); SUR v RU=0,75mU34T 101 34TUHình 3. 41: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 102 34TUHình 3. 42: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 102 34TUHình 3. 43: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 103 34TUHình 3. 44: Cường độ chịu kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U=6,0m (L=HURU tt UR U); SUR v RU=0,5mU34T . 103 34TUHình 3. 45: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 104 34TUHình 3. 46: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 104 34TUHình 3. 47: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 105 34TUHình 3. 48: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LURU cốt UR U = 6,0m (L = HURU tt UR U); SUR v RU = 0,6mU34T 105 34TUHình 3. 49: Chuyển vị theo phương đứng, giai đoạn: chất tải bề mặt;U34T 106 34TUHình 3. 50: Hệ số ổn định giai đoạn thi công xong;U34T 106 34TUHình 3. 51: Phương chiều dịch chuyển của cốt,U34T 107 34TUHình 3. 52: Biểu đồ lực kéo trong cốt, trường hợp LUR U cốt UR U = 6,0m (L = HURU tt UR U); SUR v RU = 0,75mU34T 107 34TUHình 3. 53: Quan hệ biến dạng U và hệ số ổn định Mfs với chiều dài lưới gia cố khác nhau và khoảng cách giữa các hàng cốt là S UR v RU = 0,5mU34T 108 34TUHình 3. 54: Quan hệ biến dạng U và hệ số ổn định Mfs với chiều dài vải gia cố khác nhau và khoảng cách giữa các hàng cốt là S UR v RU = 0,6mU34T 109 34TUHình 3. 55: Quan hệ biến dạng U và hệ số ổn định Mfs với chiều dài vải gia cố khác nhau và khoảng cách giữa các hàng cốt là S UR v RU = 0,75mU34T 109 34TUHình 3. 56: Biểu đồ quan hệ giữa hệ số ổn định Mfs ~ khoảng cách giữa các hàng cốt SvU34T 110 DANH MỤC BẢNG BIỂU 34TUBảng 1. 2: Một số kết cấu tiêu biểu của tường chắn cứngU34T 6 34TUBảng 1. 3: Một số kết cấu tiêu biểu của tường chắn mềmU34T 8 34TUBảng 2. 1: Chiều cao tương đương hURU eq UR 34T 38 34TUBảng 3. 1: Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền và đất đắp công trìnhU34T 80 34TUBảng 3. 2: Quy định về chiều sâu chôn tường tối thiểu DUR m R34T 81 34TUBảng 3. 3: Bảng tổng hợp kết quả tính toán hệ số ổn định Mfs của tường kèU34T 108 34TUBảng 3. 4: Bảng tổng hợp kết quả chuyển vị theo phương đứng UUR y RU (đơn vị: m)U34T 108 [...]... Tng chn t c s dng rng rói trong cỏc ngnh xõy dng, giao thụng, thy li Hin nay vic ỏp dng cụng ngh mi l hng i phự hp vi xu th ca thi i Do ú nhiu gii phỏp k thut tiờn tin v vt liu, gii phỏp thi cụng ca tng chn ang c a vo ỏp dng trong vic x lý phũng chng st trt t v gia c mỏi t ti Vit nam Mt trong nhng gii phỏp ú l gii phỏp tng chn cú ct Ti Vit Nam Tng chn cú ct c ỏp dng nhiu trong cỏc lnh vc giao thụng... nh ton khi (n nh ngoi) ca tng chn trong iu kin a hỡnh v a cht c th ti ch - m bo n nh ni b (n nh trong) ca kt cu t v ct: ct khụng b kộo t - kộo tut - Tng chn t cú ct ch c xõy dng khi phõn tớch thy giỏ thnh xõy dng r hn so vi cỏc loi tng chn khỏc n nh hn Khụng c s dng tng chn t cú ct trong cỏc trng hp sau: - Khi cú cỏc cụng trỡnh ngm ũi hi b trớ thụng qua khi t cú ct (t trong cỏc thit b ngm) tr cỏc cụng... cỏc loi tng chn truyn thng trong xõy dng cỏc tng chn cú chiu cao trung bỡnh v cao, ti ni cú a hỡnh a cht phc tp, mt bng thi cụng khụng ln, Tng chn cú ct cũn l mi Vit Nam v c bit l trong ngnh Thy li Tuy nhiờn, vi nhng tớnh nng phự hp v u vit trong nhiu trng hp nờu trờn c bit l tng cao, nn yu, a hỡnh phc tp, Chớnh vỡ vy cn thit u t nghiờn cu ng dng loi tng chn ny ỏp dng trong cỏc cụng trỡnh thy li... hai loi: - Tng chn cng - Tng chn mm 4 Tng bờn trn x l h cha nc Nỳi Cc Tng chng súng o Bch Long V Tng kiu lp ghộp trong XD dõn dng Tng kiu lp ghộp trong XD giao thụng Tng kố chng xúi l b sụng Hng Tng chng st l mỏi i 5 Tng c h múng cụng trỡnh Tng lp ghộp Hỡnh 1 1: Mt s hỡnh nh v cỏc dng tng chn trong cụng trỡnh 1.2 Cỏc hỡnh dng kt cu ca tng chn Kt cu hp lý ca tng chn l kt cu tho món c hai yờu cu c bn sau... thộp lm tr ng hay tr chng v cỏc bn ghộp li (hỡnh 1.10.b), Kiu hp mt tng hay hai tng, trong hp y cỏt si (hỡnh 1.10.c) Kiu chung gm nhiu thanh t dc ngang xen k nhau, trong chung cỏt si (hỡnh 1.10.d) * Tng r ỏ: gm cỏc r ỏ ni ghộp li vi nhau (hỡnh 1.10.e) * Tng t cú ct: (hỡnh 1.10.f) 17 I I I I I I I-I I-I a) c) b) Cát Cốt Vải địa kỹ thuật e) d) f) Hỡnh 1 10: Dng tng lp ghộp - R ỏ v tng t cú ct 1.4 Cu... dng dõn dng (d ỏn tng chn khu bit th cao cp Sunrise Nng ) Vic s dng tng chn cú ct trong cụng trỡnh Thu li ti Vit Nam cha c ỏp dng nhiu, vỡ vy lý thuyt v phng phỏp tớnh toỏn cng nh cỏc dng hỡnh thc kt cu vn cha cú nhng nghiờn cu ỏp ng c yờu cu khi s dng trong cụng trỡnh Thu li Nh vy, vic nghiờn cu tớnh toỏn tng chn cú ct trong cụng trỡnh Thy li ỏp dng cho sn xut, ỏp ng nhng yờu cu thc tin ca ngnh Thu... chng xúi - Khi tng nm trong vựng nc mt hoc nc ngm b ụ nhim (trong nc cú PH thp, t l clorit v sunfat cao) 21 1.4.4 Cu to tng chn cú ct Hỡnh 1 11: S v tờn gi cỏc yu t cu to mt cụng trỡnh tng chn cú ct vi tng bao l v cng (mt ct ngang tng) Hỡnh 1 12: S v tờn gi cỏc yu t cu to mt cụng trỡnh tng chn cú ct vi tng bao l v mm (mt ct ngang tng) 22 1.4.4.1 Vt liu cu to v yờu cu vt liu s dng trong tng chn a V... toỏn trong tớnh toỏn tng chn cú ct 4 Kt qu d kin t c ti a ra cỏc loi tng chn ó v ang ỏp dng trong thc t Xỏc nh nguyờn tc c bn khi thit k, trỡnh t tớnh toỏn, kim tra n nh ca tng chn cú ct ng dng tớnh toỏn thit k tng chn cú ct ỏp dng cho mt cụng trỡnh Thy li 3 CHNG 1: TNG QUAN TNG CHN T 1.1 Khỏi nim tng chn t Tng chn l cụng trỡnh gi cho mỏi t p hoc mỏi o khi b st trt Tng chn t c s dng rng rói trong. .. ngi ó s dng ct bng tre, cỏc loi sm lp cao su trong mt s cụng trỡnh Tip sau ú, t nhng nghiờn cu v ng dng trờn nhng cụng trỡnh cú quy mụ ln hn, ngi ta ó s dng ct bng cỏc thanh kim loi, tip n l vt liu ct bng thộp khụng g Vi s phỏt trin ca cỏc ngnh sn xut vt liu tng hp, ct c sn xut t loi vt liu tng hp cú cng cao bao gm vi a k thut hoc li a k thut v bõy gi mt trong nhng loi vt liu ang c s dng lm ct l li... li v p t ri trng c Trong nhiu trng hp, phớa b mt tng chn c cu to bng r ỏ xp chng 1.4.2 Nhng li ớch ca cụng ngh t cú ct Qua tng kt t cỏc cụng trỡnh xõy dng hin cú, cho thy kt cu t cú ct cú nhng u im hn so vi kt cu thụng thng nh sau: - Tớnh bin dng cao Vi c thự l mt khi vt liu mm nờn nú cho phộp kt cu chu c lỳn khụng u khỏ ln m khụng b t góy c im ny rt quan trng khi xõy dng kt cu trong vựng cú a cht . chưa có những nghiên cứu áp ứng được yêu cầu khi sử dụng trong công trình Thuỷ lợi. Như vậy, việc nghiên cứu tính toán tường chắn có cốt trong công trình Thủy lợi áp dụng cho sản xuất, áp. Thuỷ lợi là việc làm rất cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán ổn định cho tường chắn có cốt. - Tính toán ổn định tường chắn có cốt áp dụng cho một công trình Thuỷ lợi cụ. của tường chắn có cốt. Ứng dụng tính toán thiết kế tường chắn có cốt áp dụng cho một công trình Thủy lợi. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TƯỜNG CHẮN ĐẤT 1.1. Khái niệm tường chắn