Bộ giáo dục v đ o tạo Trờng đại học giao thông vận tải - VI KHONE SAY NHA VONG tự động hóa tính toán thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng ôtô chdcnd lào Chuyên ng nh : Xây dựng đờng ô tô v đờng th nh phố Mà số : 62.58.30.01 tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật H Nội - 2011 công trình đợc hoàn thành Trờng đại học giao thông vận tải - thÇy h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS Bùi Xuân Cậy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Xuân Đ o Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Hữu Trí Luận án đ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Bộ môn Họp tại: Trờng Đại học Giao thông Vận tải V o hồi 30' ng y 25 tháng 03 năm 2011 -1Mở đầu Đặt vấn đề Một yêu cầu đờng l ổn định to n khối Sự ổn định n y phải đảm bảo đợc trình thi công m trình khai thác, l tuyến đờng qua khu vực miền núi Công tác thiết kế đảm bảo ổn định taluy đờng chiếm vai trò quan trọng, khối lợng công viƯc lín, vËy chi phÝ th−êng rÊt lín HiƯn tợng sụt trợt taluy đờng đợc ngời biết đến từ lâu Các giải pháp phòng chống đảm bảo ổn định cho công trình đa dạng Tuy nhiên tợng n y mang tính thêi sù bëi tÝnh bÊt ngê cïng víi nh÷ng hËu nghiêm trọng xảy H ng năm có nhiều vụ sụt trợt xảy v hậu chúng để lại thờng gây tổn thất lớn nh: thiệt hại ngời, gây h hỏng công trình, đình trệ trình sản xuất, lu thông, gây l ng phí thời gian v tiỊn cđa N−íc CHDCND L o l n−íc thc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ chênh lƯch cao, m−a nhiỊu, mét sè vïng cã l−ỵng m−a lớn v không năm CHDCND L o có diện tích phần lớn l đồi núi, có địa hình dốc, phân cắt mạnh v địa chất có cấu trúc phức tạp Khi tuyến đờng cắt qua khu vực miền núi đến mùa ma thờng xuyên phải đối mặt với tợng sạt lở taluy đờng, l khu vực có hoạt động nớc mặt v n−íc ngÇm diƠn m nh liƯt Nh−ng thời gian qua, giải pháp phòng chống sụt lở taluy đờng tuyến đờng ô tô L o đa số mang tính chất đề xuất phơng án xử lý khắc phục khẩn cấp cấp cứu tạm thời để đảm bảo thông tuyến đờng đ có sụt trợt tuyến đờng xảy Theo báo cáo h ng năm Sở Giao thông Vận tải báo cáo lên Bộ trởng Bộ Giao thông Vận tải L o tình trạng sụt trợt đất đá tuyến đờng xảy thờng xuyên, nhiều l tuyến đờng khu vực miền núi tỉnh phía Bắc v tỉnh nằm dọc theo d y núi Trờng Sơn giáp biên giới L o - ViÖt Nam nh−: QL1A, QL1C, QL1D, QL1F, QL2E, QL3, QL4, QL5, QL6, QL7, QL8 QL12, QL13, QL18B Nguyªn nhân l ma nhiều v giải pháp phòng chống sụt trợt cha đợc đa dạng Trong thời gian qua, giải pháp phòng chống sụt trợt L o chủ yếu sử dụng loại hình kết cấu tờng chắn trọng lực nh: tờng chắn đất đá xếp khan, tờng chắn đất đá xây v tờng chắn đất rọ đá Tờng chắn đất đá xếp khan đ đợc thi công tuyến đờng QL13N, tờng chắn đất đá xây đợc thi công tuyến đờng QL1C, QL3, QL7 v QL13N, tờng chắn đất rọ đá đợc thi công tuyến đờng QL1C, QL2E, QL3, QL7, QL13, QL18B Các kích thớc tờng chắn thờng lấy theo cấu tạo thiết kế điển hình nớc ngo i Các công trình tờng chắn đ đợc thiết kế v thi công chất lợng thờng v tuổi thọ công trình thấp Các dạng h hỏng nh: đất đá ®Ønh t−êng tr−ỵt xng va ®Ëp v lÊp kÝn t−êng chắn, kết cấu tờng bị biến dạng nứt gẫy móng tờng lún không Nhiều trờng hợp to n khối tờng chắn bị trôi mái đất bị trợt -2sâu Nguyên nhân dẫn đến tờng chắn đất h hỏng L o l do: thiết kế tờng chắn đất thờng đa cấu tạo cho phù hợp với địa hình, việc tính toán khả chống lại áp lực đất lng tờng chắn v khả chịu tải đất thờng cha đợc xét đến Mặc dù áp dụng thiết kế điển hình nhng lại không kiểm tra lại xem điều kiện ban đầu đ với tiêu chuẩn quy định thiết kế điển hình hay không v cha có công trình n o có xét đến b i toán trợt sâu Từ dẫn đến việc cần thiết phải nghiên cứu kỹ việc tính toán, thiết kế tờng chắn đất cho công trình giao thông CHDCND L o Đề t i nghiên cứu Tự động hoá tính toán, thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng ô tô CHDCND L o” m nghiªn cøu sinh (NCS) lùa chän l cần thiết Kết nghiên cứu nhằm góp phần giải vấn đề nêu v áp dụng v o thực tế việc xây dựng giao thông đất nớc Mục tiêu luận án - Nghiên cứu dạng phá hoại kết cấu tờng chắn L o - Nghiên cứu phơng pháp tính kết cấu tờng chắn có, từ lựa chọn phơng pháp tính hợp lý cho kết cấu tờng chắn - Nghiên cứu v phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát để tính kết cấu tờng chắn (đặc biệt b i toán trợt sâu) - Xây dựng chơng trình tính kết cấu tờng chắn máy tính - ứng dụng chơng trình tính kết cấu tờng chắn tối u hoá kết cấu tờng chắn trọng lực Phạm vi nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tính toán kết cấu tờng chắn trọng lực có xét đến khả chống lật tờng chắn, khả chịu tải đất v b i toán trợt sâu - Cha xét đến ảnh hởng mực nớc ngầm, kết cấu tờng chắn có gia cờng neo, gia cờng vải địa kỹ thuật Phơng pháp nghiên cứu luận án - Khảo sát, thu thập, phân tích đánh giá số liệu, thông tin thực tế - Nghiên cứu lý thuyết v kết hợp lập trình tính máy tính Cấu trúc luận án Mở đầu Chơng 1: Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên, thực trạng mạng lới giao thông, tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất L o v số loại hình tờng chắn đất điển hình Chơng 2: Tổng quan phơng pháp tính toán tờng chắn đất Chơng 3: Phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát, tính áp lực đất lên tờng chắn v ổn định trợt sâu kết cấu tờng chắn trọng lực Chơng 4: Tối u hóa tính toán lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý Kết luận v kiến nghị -3Chơng 1: Khái quát đặc điểm điều kiện tự nhiên, thực trạng mạng lới giao thông, tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất Lào số loại hình tờng chắn đất điển hình 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên nớc CHDCND L o 1.2 Thực trạng mạng lới giao thông L o Hình 1.4 - Tình trạng sụt trợt taluy dơng đờng vùng núi Hình 1.5 - Tình trạng sụt trợt taluy âm đờng vùng núi 1.3 Tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất L o - Tờng chắn đá xếp khan: Hình 1.6 - Một số tờng chắn đá xếp khan L o -4- Tờng chắn đá xây: Hình 1.7 - Một số tờng chắn đá xây L o - Tờng chắn đất rọ đá: xem hình 1.8 Hình 1.8 - Một tờng chắn rọ đá L o 1.4 Tình trạng h hỏng tờng chắn đất L o Nói chung l công trình tờng chắn đ đợc xây dựng L o có chất lợng cha cao Hình 1.9 - Một số loại tờng chắn bị h hỏng L o Hình 1.10 - Một số loại tờng chắn bị h hỏng trợt s©u ë L o -51.5 Tỉng quan vỊ t−êng chắn đất điển hình 1.5.1 Tờng chắn trọng lực 1.5.2 Tờng mỏng bê tông cốt thép 1.5.3 Tờng chắn đất cã cèt 1.6 KÕt ln ch−¬ng Ch−¬ng 2: tỉng quan CáC phơng pháp tính toán tờng chắn đất 2.1 Tổng quan phơng pháp tính toán tờng chắn đất Về nguyên tắc tính toán tờng chắn đất, loại tờng chắn, tuỳ theo kết cấu v khả chịu lực m có phạm vi áp dụng khác Tuy nhiên, tất tính toán tờng chắn phải qua bớc bản, ®ã l : - B−íc : TÝnh to¸n x¸c định áp lực đất lên tờng chắn - Bớc : Tính toán thiết kế kích thớc tờng chắn sở kiểm toán điều kiện độ bền thân tờng, độ ổn định chống lật v chống trợt phẳng tờng (kết cấu) v độ ổn định móng chân tờng dới tác động áp lực đất đá v tải trọng ngo i, kể ®éng ®Êt (nÕu cã) g©y - B−íc : Kiểm toán ổn định to n công trình tờng chắn với ổn định chung đờng v mái dốc 2.2 Tổng quan phơng pháp tính ổn định trợt sâu 2.2.1 Nhóm phơng pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng 2.2.2 Nhóm phơng pháp cân giới hạn 2.3 Nhận xét chung - Các phơng pháp tính toán tờng chắn truyền thống cho phép tính áp lực đất tốt giúp giải b i toán cờng độ, ổn định trợt v ổn định lật - Về ổn định trợt sâu tờng chắn, phơng pháp truyền thống đề cập có đề cập nhng mức độ đơn giản nh phơng pháp tính ổn định mặt trợt cung tròn - Do đó, kết luận: cần nghiên cứu phơng pháp v o tính toán áp lực đất, tính toán ổn định chống lật, ổn định trợt sâu cho tờng chắn Chính vậy, tác giả luận án lựa chọn nghiên cứu v phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát v o tính toán áp lực đất, tính toán ổn định chống lật, ổn định trợt sâu cho tờng chắn đất -6CHƯƠNG 3: PHáT TRIểN PHƯƠNG PHáP CÂN BằNG GIớI HạN TổNG QUáT TíNH áp lực đất lên TƯờNG CHắN ổn định trợt sâu kết cấu tờng chắn TRọNG LựC 3.1 Giới thiệu phơng pháp cân giới hạn tổng quát 3.1.1 Mô tả chung phơng pháp cân giới hạn tổng quát Phơng pháp cân giới hạn tổng qu¸t (Generalized Limit Equilibrium MethodGLEM) l sù ph¸t triĨn cđa phơng pháp đờng trợt tổng quát đợc đa nhóm tác giả Enoki v cộng (1990), tất b i toán trạng thái giới hạn nh: khả chịu tải, ổn định mái dốc v áp lực đất giải [36], (xem hình 3.1) Vn+1 Hn+1 n+1 Mặt trợt khối i H1 V1 1 n Mặt trợt đáy Hình 3.1 - Sơ đồ khối trợt GLEM Đặc điểm GLEM l : 1) Lăng thể trợt đợc chia th nh khối trợt dạng tứ giác v tam giác Các khối đợc giới hạn mặt đáy, mặt v mặt Mặt trợt đợc tạo mặt phẳng đáy khối liên tiếp nhau, mặt trợt có hình dạng (mặt trợt tròn không tròn) với mặt lõm hớng v o 2) Khi mái đất bị ổn định, trạng thái cân giới hạn xảy mặt phẳng đáy khối v mặt phẳng khối 3) Chỉ điều kiện cân lực đợc sử dụng, không cần điều kiện cân mômen Để l m rõ khác phơng pháp cân giới hạn (LEM) v phơng pháp cân giới hạn tổng quát (GLEM), tác giả luận án đ lập bảng so sánh, (xem bảng 3.1) Bảng 3.1 - So sánh LEM v GLEM LEM GLEM - Khối trợt đợc coi nh cố thể Khi tính toán ổn định mái dốc, khối trợt đợc chia th nh khối với mặt đáy khối l mặt trợt v mặt khối l thẳng đứng - Điều kiện trợt xảy mặt phẳng đáy khối trợt - Có đa phân tích lực tơng tác khối chia nhng tính toán lại đa giả thiết nhằm đơn giản hóa tính toán - Ưu điểm l việc tính toán đơn giản, dùng để giải nhiều trờng hợp phức tạp mái dốc v khối lợng tính toán không lớn - Nhợc điểm l phơng pháp luận cha phù hợp với phơng pháp đờng trợt - Khối trợt đợc chia th nh khối dạng tam giác v tứ giác với mặt đáy v mặt phẳng khối l mặt trợt có độ nghiêng - Điều kiện trợt xảy mặt phẳng đáy v mặt phẳng khối chia - Có xét tơng tác khối chia v xác định đợc lực tơng tác mảnh - Ưu điểm l phơng pháp luận phù hợp với kết phơng pháp đờng trợt - Nhợc điểm l việc tính toán phức tạp, khối lợng tính toán lớn -7Phơng pháp cân giới hạn tổng quát áp dụng để giải tất b i toán trạng thái giới hạn kết cấu địa kỹ thuật bao gồm tính toán ổn định mái dốc, sức chịu tải đờng v áp lực tờng chắn Các điều kiện biên thay đổi, mái dốc phải xếp tải thêm Do đó, tác giả luận án định nghiên cứu phơng pháp cân giới hạn tổng quát v áp dụng v o tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn đất trọng lực 3.1.2 Mô hình tính v phơng trình phơng pháp cân giới hạn tổng quát 3.1.2.1 Mô hình tính phơng pháp GLEM 3.1.2.2 Các phơng trình phơng pháp GLEM Xét lực tác dụng lên khối trợt thứ i (i = 1ữn), (xem hình 3.3) Pi+1 Pi Wi i i-1 i Hình 3.3 - Sơ đồ lực tác dụng lên khối thứ i Trong đó: i - góc nghiêng mặt phẳng đáy khối thứ i so với mặt nằm ngang Ri, Ri+1 - độ d i mặt phẳng khối thứ i, i+1 Si - độ d i mặt phẳng đáy khối thứ i Hi, Hi+1 - lực pháp tuyến mặt phẳng khèi thø i, i+1 Vi, Vi+1 - lùc tiÕp tuyÕn mặt phẳng khối thứ i, i+1 i, i+1 - góc nghiêng mặt phẳng khối thứ i v thứ i+1 so với mặt phẳng nằm ngang Ni - lực pháp tuyến mặt phẳng thứ i mặt trợt Ti - lực tiếp tuyến mặt phẳng thứ i mặt trợt Sự cân khối thứ i đợc ra, (xem hình 3.3), bao quanh mặt phẳng đáy thứ i, mặt phẳng khối thứ i v i+1, đợc lập th nh công thức sau: - Chiếu tất lực tác dụng lên khối trợt theo phơng pháp tuyến mặt phẳng đáy ta có: Wi cos β i + H i cos α i − Vi sin α i − H i +1 cos α i +1 + Vi +1 sin α i +1 = N i (3-1) -8- Chiếu tất lực tác dụng lên khối trợt theo phơng tiếp tuyến mặt phẳng đáy ta có: Wi sin i H i sin α i − Vi cos α i + H i +1 sin α i +1 + Vi +1 cos α i +1 = Ti (3-2) Trong ®ã: α i = θi − βi α i +1 = i +1 i - Trên mặt phẳng đáy khối thứ i: Ti = k ( N itgϕ + cSi ) Fs (3-3) - Trªn mặt phẳng khối: mi ( H itg + cRi ) Fsi m ( H tg ϕ + cRi +1 ) Vi +1 = i +1 i +1 Fsi Vi = (3-4) (3-5) Trong ®ã: c v ϕ - c−êng ®é lùc dÝnh v gãc ma s¸t cđa ®Êt Wi - träng l−ỵng cđa khèi thø i Fs, Fsi - hệ số ổn định mặt trợt đáy khối v khối k v mi, mi+1- tham số để xác định hớng lực tiếp tuyến mặt phẳng đáy khối v khối k - thông số xác ®Þnh h−íng cđa T1, , Tn k = +1 khối trợt phía trái k = -1 khối trợt phía phải mi - thông số xác định hớng V1, Vn+1 mi = +1 mặt phẳng đáy bị lõm điểm i mi = -1 mặt phẳng đáy bị lồi điểm i Đối với b i toán ổn định mái dốc, k = v mi= 3.1.3 ThiÕt lËp b i toán v phơng pháp giải GLEM 3.1.3.1 Thiết lập b i toán GLEM Khi lăng thể trợt, (xem hình 3.2) đợc xem xét cho b i toán mái dốc, lực pháp tuyến v tiếp tuyến mặt phẳng khối (H1 v V1) đợc đa v o nh tải trọng ngo i, lực pháp tuyến v tiếp tuyến đỉnh mái dốc khèi thø n+1 (Hn+1 v Vn+1) nh− lùc t¸c dơng xuống mặt đỉnh, hệ số ổn định mặt phẳng khối Fsi v hệ số ổn định mặt phẳng đáy khối Fs l hệ số cần tìm Số khối trợt l n, số mặt phẳng đáy khối hệ số ổn định chung đợc xác định l n, số mặt phẳng khối hệ số ổn định đợc xác định l n-1 - 11 - Các phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng GLEM: Pi ≡ Pi+1 θi+1 Wi βi+1 i θi βi H×nh 3.10 - Sơ đồ lực tác dụng lên khối thứ i trờng hợp tính áp lực đất chủ ®éng b»ng GLEM 3.2.1.2 ThiÕt lËp b i to¸n v phơng pháp giải b i toán tính áp lực ®Êt chñ ®éng b»ng GLEM - ThiÕt lËp b i toán tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng GLEM: - So sánh số phơng trình v số ẩn: Bảng 3.3 - So sánh số phơng trình v số ẩn trờng hợp tính áp lực đất chủ động Phơng trình Điều kiện cân bằng: - Theo phơng Ni - Theo phơng Ti Điều kiện phá hoại: - Trên mặt phẳng đáy khối - Trên mặt phẳng khối Tổng cộng Số ẩn n n n n 4n Lực mặt phẳng đáy khèi: - Lùc ph¸p tuyÕn Ni - Lùc tiÕp tuyÕn Ti Lực mặt phẳng khối: - Lực pháp tuyÕn Hi - Lùc tiÕp tuyÕn Vi n n n n 4n - Kỹ thuật giải phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trờng hợp ®Êt ®ång nhÊt theo GLEM: Eax = f f f f K f n −2 f n −1 f K f n −1 f n h1 + h2 + h3 + L + hn + H n +1 g1 g1 g g1 g g3 g1 K g n−1 g n g1 K g n g n (3-30) 3.2.1.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm b i toán tính ¸p lùc ®Êt chđ ®éng b»ng GLEM 3.2.1.4 Tht to¸n tối u hóa tính toán áp lực đất chủ động Eax Bớc Cho giá trị ban đầu: [ ] - sai sè cho phÐp dx - sè gia đủ nhỏ (không đợc lấy nhỏ sai số cho phÐp) n - sè l−ỵng khèi chia X i0 - giá trị biến hệ phơng trình khối trợt ban đầu - 12 0 X i0 = {x10 , x2 , , xi0 , , xm }T 0 = {( XP , XP20 , , XPn0+1 ), (YP , YP20 , , YPn0+1 ), ( R10 , R2 , , Rn +1 ), (θ1 , θ0 , , θ0 +1 )}T n 1 Giải phơng trình (3-29) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động Eax với X i0 ban đầu v đợc mặt trợt ban đầu Bớc TÝnh sè gia ∆X i0 0 ∆X i0 = {∆x10 , ∆x2 , , ∆xi0 , , ∆xm }T 0 = {(∆XP0 , ∆XP20 , , ∆XPn0+1 ),(∆YP0 , ∆YP20 , , ∆YPn0+1 ), (∆R10 , ∆R2 , , ∆Rn+1 ),(∆θ1 , ∆θ0 , , +1 )}T n 1 Giải hệ phơng trình (3-28) tính đợc X i0 Bớc Tính giá trị biến X i1 X i1 = X i0 X i0 Giải phơng trình (3-30) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động Eax với X i1 v có mặt trợt B−íc 4: TÝnh sai sè ε ε= Eax − Eax Eax B−íc 5: So s¸nh sai số - Nếu [] dừng trình tính toán Giá trị Eax = Eax - Nếu > [] quay lại trình lặp b−íc tÝnh l¹i X i0 = X i1 3.2.2 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng 3.2.2.1 Mô hình tính v phơng trình tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng GLEM 3.2.2.2 Thiết lập b i toán v phơng pháp giải b i toán tính áp lực đất bị ®éng theo GLEM - ThiÕt lËp b i to¸n tÝnh áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng theo GLEM: - So sánh số phơng trình v số ẩn: Số phơng trình v số ẩn đợc tổng hợp bảng 3.4 dới đây: Bảng 3.4 - So sánh số phơng trình v số ẩn trờng hợp tính áp lực đất bị động Phơng trình Điều kiện cân bằng: - Theo phơng Ni - Theo phơng Ti Điều kiện phá hoại: - Trên mặt phẳng đáy khối - Trên mặt phẳng khối Tổng cộng Số ẩn n n n n 4n Lực mặt phẳng đáy khối: - Lực pháp tuyến Ni - Lực tiếp tuyến Ti Lực mặt phẳng khối: - Lùc ph¸p tuyÕn Hi - Lùc tiÕp tuyÕn Vi n n n n 4n - 13 - Kü thuËt gi¶i phơng trình tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất đồng theo GLEM: E px = f f f f K f n −2 f n −1 f K f n −1 f n h1 + h2 + h3 + L + hn + H n +1 g1 g1 g g1 g g3 g1 K g n−1 g n g1 K g n −1 g n (3-35) 3.2.2.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm b i toán tính áp lực đất bị động b»ng GLEM 3.2.2.4 ThuËt to¸n tèi −u hãa tÝnh to¸n áp lực đất bị động Epx Bớc Cho giá trị ban đầu: [ ] - sai số cho phép dx - số gia đủ nhỏ (không đợc lấy nhỏ sai số cho phép) n - số lợng khối chia X i0 - giá trị biến hệ phơng trình khối trợt ban đầu 0 X i0 = {x10 , x2 , , xi0 , , xm }T 0 = {( XP , XP20 , , XPn0+1 ), (YP , YP20 , , YPn0+1 ), ( R10 , R2 , , Rn +1 ), (θ1 , θ0 , , θ0 +1 )}T 1 n Giải phơng trình (3-35) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động E px với X i0 ban đầu v đợc mặt trợt ban đầu Bớc Tính số gia X i0 0 ∆X i0 = {∆x10 , ∆x2 , , ∆xi0 , , ∆xm }T 0 = {(∆XP , ∆XP20 , , ∆XPn0+1 ), (∆YP , ∆YP20 , , ∆YPn0+1 ), (∆R10 , ∆R2 , , ∆Rn +1 ), (∆θ1 , ∆θ0 , , ∆θ0 +1 )}T 1 n Giải hệ phơng trình (3-28) tính đợc X i0 Bớc Tính giá trị c¸c biÕn X i1 X i1 = X i0 + X i0 Giải phơng trình (3-35) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động E1 với X i1 v px có mặt trợt Bớc 4: TÝnh sai sè ε ε= E1 − E px px E0 px B−íc 5: So s¸nh sai số - Nếu [] dừng trình tính toán Giá trị E px = E1 px - Nếu > [] quay lại trình lặp bớc tính lại X i = X i1 3.2.3 Phơng pháp tính toán ổn định lật tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng nhÊt b»ng GLEM - 14 a1 α1 β0 α2 Wktc Htt hy ay aw att Hình 3.17 - Sơ đồ tính toán hệ số ổn định lật tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM Độ ổn định chống lật đổ tờng chắn quanh mũi tờng đợc biểu thị hệ số ổn định K0 tỉ số mômen giữ cho tờng chắn ổn định với mômen gây lật đổ, hệ số n y không đợc nhỏ hệ số ổn định cho phép [K] đợc xác định theo công thức nh sau: Mômen gi K0 = Mômen gây l t = Wktc aw + Eay ax Eax a y ≥[K] (3-47) 3.3 Phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng Để tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực, tác giả luận án đ nghiên cứu v phát triển GLEM v o tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn thông qua hệ số ổn định trờng hợp nh sau: - Trờng hợp 1: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp mặt trợt trợt đáy móng tờng - Trờng hợp 2: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót móng tờng - Trờng hợp 3: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp mặt trợt trợt sâu 3.3.1 Mô hình tính v phơng trình ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM 3.3.1.1 Mô hình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM - Trờng hợp mặt trợt trợt đáy móng tờng chắn: - 15 Mặt trợt tự qi R1 R P1≡P2 R3 Pi≡Pn P3 Rn Ri Ri+1 θi Rn+1 θi+1 i n βi+1 βi Hình 3.18 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt trợt đáy móng tờng chắn - Trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót móng tờng chắn: PnPn+1 Rn+1 β0 n Rn qi R1 R2 P1≡P2 R3 Pi P3 Ri Ri+1 θi i θi+1 βi+1 i Hình 3.19 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt tr−ỵt qua gãc gãt mãng t−êng b»ng GLEM - Tr−êng hợp mặt trợt trợt sâu bất kỳ: PnPn+1 Rn+1 n Rn qi R1 R2 P1≡P2 R3 Pi P3 Ri Ri+1 i θi+1 βi+1 θi Hình 3.20 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt trợt sâu - 16 3.3.1.2 Các phơng trình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM Xét lực tác dụng lên khối thứ i phơng pháp tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM ba trờng hợp đợc (hình 3.21) Pi ≡ Pi+1 Wi θi+1 i βi+1 θi βi H×nh 3.21 - Sơ đồ lực tác dụng lên khối thứ i trờng hợp tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực 3.3.2 Thiết lập b i toán v phơng pháp giải b i toán tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM - So sánh số phơng trình v số ẩn: Bảng 3.5 - So sánh số phơng trình v số ẩn b i toán tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng Phơng trình ẩn số Điều kiện cân bằng: - Theo hớng Ni - Theo hớng Ti Điều kiện phá hoại: - Trên mặt phẳng đáy khối - Trên mặt phẳng khối Tổng cộng Lực mặt phẳng đáy khèi: - Lùc ph¸p tuyÕn Ni - Lùc tiÕp tuyÕn Ti Lực mặt phẳng khối: - Lực pháp tun Hi - Lùc tiÕp tun Vi HƯ sè ỉn định: - Trên mặt phẳng đáy khối Fs - Trên mặt phẳng khối Fsi n n n n-1 4n-1 n n n-1 n-1 n-1 5n-2 3.3.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm b i toán tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng GLEM - Trờng hợp mặt trợt trợt đáy tờng chắn GLEM: Y XP1≡XP2 XP3 XPi O YP1≡YP2 YP3 X YPi qi R1 X1,Y1 S 1 R2 X2,Y2 S2 X3,Y3 Rn+1 R3 S3 Ri+1 Ri i Si Xi,Yi Rn n Sn Xn+1,Yn+1 Xn,Yn Xi+1,Yi+1 Hình 3.22 - Sơ đồ tọa độ điểm khối trợt trình - 17 tối u hóa trờng hợp mặt trợt trợt đáy tờng chắn trọng lực - Trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót tờng chắn GLEM: Y XPn≡XPn+1 Xn+1,Yn+1 YPn≡YPn+1 Rn+1 XP1≡XP2 XP3 XPi O YP1≡YP2 YP3 X n Rn YPi Sn qi R X1,Y1 S 1 R2 X2,Y2 S2 X3,Y3 Xn,Yn R3 S3 Ri+1 Ri i Si Xi,Yi Xi+1,Yi+1 Hình 3.23 - Sơ đồ tọa độ điểm khối trợt trình tối u hóa trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót tờng chắn - Trờng hợp mặt trợt trợt sâu GLEM: Y XPn≡XPn+1 YPn≡YPn+1 XP1≡XP2 XP3 Xn+1,Yn+1 Rn+1 XPi O YP1≡YP2 YP3 X n Rn Sn YPi qi Xn,Yn R1 X1,Y1 S1 R X2,Y2 S2 X3,Y3 R3 S3 Ri+1 Ri i Si Xi,Yi Xi+1,Yi+1 H×nh 3.24 - Sơ đồ tọa độ điểm khối trợt trình tối u hóa trờng hợp mặt trợt trợt sâu 3.4 Phát triển GLEM tính tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiều lớp 3.4.1 Mô hình tính v phơng trình tính tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiều lớp GLEM - Mô hình tính áp lực đất lên tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiỊu líp: Pn≡Pn+1 n Pi+1 Ri+1 Wi+1 Wtc P1≡P2 R1 Wmt i Pi Ri §Êt líp θi+1 Wi S i θi βi §Êt líp §Êt líp Đất lớp k Hình 3.25 - Sơ đồ khối trợt tính toán áp lực đất chủ động trờng hợp đất nhiều lớp GLEM - 18 Pi+1 i+1 Wi+1 i Pi Wi Si i Đờng phân hai lớp đất i Hình 3.26 - Các lực tác dụng lên khối trợt thứ i tính áp lực ®Êt chđ ®éng tr−êng hỵp ®Êt nhiỊu líp b»ng GLEM - Mô hình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất nhiều lớp: 1) Trờng hợp mặt trợt trợt đáy tờng chắn: Đất líp β0 §Êt líp qi §Êt líp S1 R1 Pi≡Pn R2 S2 P 1≡ P R3 Rn+1 P3 Ri i Ri+1 Rn n Sn Đất lớp k Si Hình 3.29 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt trợt đáy móng tờng GLEM 2) Trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót tờng chắn: PnPn+1 Rn+1 n Rn Sn Đất lớp §Êt líp qi §Êt líp S1 R1 R2 S2 P1≡P2 R3 Pi≡Pn P3 Ri i Ri+1 Đất lớp k Si Hình 3.30 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót móng tờng GLEM - 19 3) Trờng hợp mặt trợt trợt sâu bất kỳ: PnPn+1 Rn+1 n Sn Rn Đất líp §Êt líp qi S1 R1 §Êt líp Pi≡Pn R2 P1≡P2 R3 S2 P3 Ri i Đất lớp k Ri+1 Si Hình 3.31 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp mặt trợt trợt sâu GLEM Chơng 4: tối u hoá lựa chọn kết cấu tờng chắn TRọNG LựC hợp lý 4.1 Nguyên tắc chung +) Để định lựa chọn dạng kết cấu tờng chắn hợp lý phải v o điều kiện sau đây: - Căn v o điều kiện địa chất - Căn v o điều kiện địa hình, địa mạo - Căn v o điều kiện thuỷ lực, thuỷ văn - Căn v o tính sử dụng công trình - Căn v o vị trí đặt tờng chắn +) Khi đ chọn đợc dạng kết cấu tờng chắn hợp lý tiến h nh tối u hoá kích thớc hình học tờng chắn tơng ứng với dạng đ chọn Trong luận án n y NCS chọn dạng kết cấu tờng chắn trọng lực 4.2 Các quy ớc kích thớc hình học tờng chắn trọng lực a1 Htc Htt Ftc b1 h1 c1 b2 c2 a2 α0 a0 Fm h2 Hình 4.1 - Sơ đồ cấu tạo tờng chắn trọng lực 4.3 Mô hình b i toán tối u hoá 4.3.1 H m mục tiêu Đối với b i toán tối u hoá kích thớc hình học tờng chắn trọng lực có h m mục tiêu nh c«ng thøc (4.1) fklvl(x1, x2, , xn) → Min (4.1) - 20 Trong đó: fklvl - h m khối lợng vật liệu để xây dựng tờng chắn trọng lực Xi - tham số biến đổi (kích thớc hình học tờng chắn trọng lực) Nếu xét đơn vị chiều d i tờng chắn h m khối lợng vËt liƯu (fklvl) b»ng tỉng khèi l−ỵng vËt liƯu l m thân tờng chắn v khối lợng vật liệu l m móng tờng chắn 4.3.2 Điều kiện r ng buộc - Điều kiện cờng độ: thân tờng chắn phải đảm bảo đợc cờng độ đủ khả chống đợc ngoại lực nh: lực cắt áp lực đất sau thân tờng, lực nén thẳng đứng lực va đập v đất đáy móng phải đảm bảo cờng độ đủ khả đỡ đợc trọng lợng to n khối tờng chắn không bị lún cục lún không - Điều kiện ổn định: khối tờng chắn phải đảm bảo đợc điều kiện ổn định v đợc đánh giá qua hệ số ổn định nhỏ phải lớn hệ số ổn định cho phép nh c«ng thøc (4.2) K = Min ( K , Fs* , Fs** ,Fs*** ) ≥ [ K ] (4.2) min Trong ®ã: K - hệ số ổn định chống lật tờng chắn quay quanh mũi chân tờng Fs* - hệ số ổn định nhỏ trờng hợp mặt trợt trợt đáy móng tờng Fs** - hệ số ổn định nhỏ trờng hợp mặt trợt trợt qua góc gót móng tờng Fs*** - hệ số ổn định nhỏ trờng hợp mặt trợt trợt sâu [ K ] - hệ số ổn định cho phép theo quy trình Đối với điều kiện L o, NCS để nghị lấy giá trị [K] nh sau: [ K ] = 1,5 ổn định lật tờng chắn [ K ] = 1,5 ổn định trợt đáy móng tờng chắn [ K ] = 1,3 ổn định trợt qua góc gót móng tờng chắn [ K ] = 1,4 ổn định trợt sâu Trong luận án n y, NCS không đề cập đến điều kiện cờng độ m quan tâm đến điều kiện ổn định 4.4 Các trờng hợp tính toán 4.4.1 B i toán 1: Tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất đồng Giả sử, tính toán thiết kế tờng chắn trọng lực cho đờng đắp cao 6m, với đất đắp sau lng tờng l mặt phẳng nằm ngang 0=0 Đất đắp đợc dùng l đất chỗ thuộc loại đất rời cđ = 0, góc ma sát đ=350 v trọng lợng thể tích đ =1,8 T/m3 Giải b i toán Tác giả luận án đá trình b y b−íc tÝnh to¸n chi tiÕt b i to¸n phụ lục v hớng dẫn sử dụng chơng trình tÝnh phơ lơc cđa ln ¸n - 21 - Bảng so sánh kết tính toán phơng pháp Coulomb v GLEM, (xem hình 4.5) Htc = m S TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 a1 (m) α1 α2 (ñ ) (ñ ) 5.0 0.40 7.5 10.0 5.0 0.50 7.5 10.0 5.0 0.60 Tính theo Coulomb Kích thư c k t c u tư ng ch n, (m) 7.5 10.0 c1 c2 a2 a0 h1 h2 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 1.45 1.71 1.98 1.71 1.98 2.25 1.98 2.25 2.52 1.55 1.81 2.08 1.81 2.08 2.35 2.08 2.35 2.62 1.65 1.91 2.18 1.91 2.18 2.45 2.18 2.45 2.72 2.35 2.61 2.88 2.61 2.88 3.15 2.88 3.15 3.42 2.45 2.71 2.98 2.71 2.98 3.25 2.98 3.25 3.52 2.55 2.81 3.08 2.81 3.08 3.35 3.08 3.35 3.62 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Di n tích tư ng ch n, (m2) Ftc Fm ∑F 5.55 6.34 7.15 6.34 7.14 7.94 7.15 7.94 8.75 6.15 6.94 7.75 6.94 7.74 8.54 7.75 8.54 9.35 6.75 7.54 8.35 7.54 8.34 9.14 8.35 9.14 9.95 2.35 2.61 2.88 2.61 2.88 3.15 2.88 3.15 3.42 2.45 2.71 2.98 2.71 2.98 3.25 2.98 3.25 3.52 2.55 2.81 3.08 2.81 3.08 3.35 3.08 3.35 3.62 7.90 8.96 10.03 8.96 10.02 11.09 10.03 11.09 12.16 8.60 9.66 10.73 9.66 10.72 11.79 10.73 11.79 12.86 9.30 10.36 11.43 10.36 11.42 12.49 11.43 12.49 13.56 Tr ng lư ng tư ng ch n, (T/m3) Wtc Wm ∑W 12.21 13.96 15.73 13.96 15.71 17.48 15.73 17.48 19.25 13.53 15.28 17.05 15.28 17.03 18.80 17.05 18.80 20.57 14.85 16.60 18.37 16.60 18.35 20.12 18.37 20.12 21.89 5.17 5.75 6.34 5.75 6.34 6.93 6.34 6.93 7.52 5.39 5.97 6.56 5.97 6.56 7.15 6.56 7.15 7.74 5.61 6.19 6.78 6.19 6.78 7.37 6.78 7.37 7.96 17.38 19.71 22.07 19.71 22.04 24.40 22.07 24.40 26.76 18.92 21.25 23.61 21.25 23.58 25.94 23.61 25.94 28.30 20.46 22.79 25.15 22.79 25.12 27.48 25.15 27.48 29.84 Áp l c ñ t H s Tính theo GLEM n đ nh Áp l c ñ t Eax Eay K0 Eax Eay 13.3708 13.3708 13.3708 14.2597 14.2597 14.2597 15.2288 15.2288 15.2288 11.8980 11.8980 11.8980 12.7696 12.7696 12.7696 13 7210 13 7211 13 7212 11.8980 11.8980 11.8980 12.7696 12.7696 12.7696 13 7210 13 7211 13 7212 3.3840 3.3840 3.3840 4.0889 4.0889 4.0889 4.3668 4.3668 4.3668 3.7514 3.7514 3.7514 4.0262 4.0262 4.0262 4.3262 4.3262 4.3262 3.7514 3.7514 3.7514 4.0262 4.0262 4.0262 4.3262 4.3262 4.3262 0.9954 1.2570 1.5552 1.2074 1.5022 1.8387 1.4596 1.7975 2.1851 1.1106 1.3888 1.7043 1.3345 1.6476 2.0037 1.6023 1.9614 2.3721 1.2320 1.5271 1.8601 1.4685 1.8001 2.1765 1.7530 2.1340 2.5684 13.3336 13.3336 13.3336 14.1620 14.1620 14.1620 14.8390 14.8390 14.8390 11.8137 11.8137 11.8137 12.6786 12.6786 12.6786 13.5460 13.5460 13.5460 11.8595 11.8595 11.8595 12.6786 12.6786 12.6786 13.5460 13.5460 13.5460 3.8241 3.8241 3.8241 4.0609 4.0609 4.0609 4.2550 4.2550 4.2550 3.7393 3.7393 3.7393 3.9975 3.9975 3.9975 4.2710 4.2710 4.2710 3.7393 3.7393 3.7393 3.9975 3.9975 3.9975 4.2710 4.2710 4.2710 H s n ñ nh K0 0.9973 1.2595 1.5584 1.2135 1.5100 1.8485 1.4876 1.8330 2.2294 1.1127 1.3916 1.7078 1.3413 1.6564 2.0146 1.6336 2.001 2.4208 1.2344 1.5302 1.8640 1.4276 1.8101 2.1884 1.7694 2.1545 2.5936 Hình 4.5 - Bảng thống kê v so sánh kết tính K0 phơng pháp Coulomb v GLEM 4) Tổng hợp kết v lựa chọn kết cấu tờng chắn hợp lý Theo bảng thống kê, (xem hình 4.12) đ đề xuất 27 phơng án v so sánh kết tính đợc phơng án 26 cã tỉng khèi l−ỵng vËt liƯu l nhá nhÊt so với phơng án đạt yêu cầu điều kiện ổn định Vậy phơng án 26 l phơng án hợp lý - 22 B ng th ng kê so sánh k t qu tính toán Htc = m S TT a1 (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 α2 (ñ ) 5.0 0.4 7.5 10.0 5.0 0.5 7.5 10.0 5.0 0.6 7.5 10.0 α1 Di n tích (m2) Kích thư c (m) Tr ng lư ng (T/m3) H só n đ nh (ñ ) c1 c2 a2 a0 h1 h2 Ftc Fm ∑F Wtc Wm ∑W K0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 5.0 7.5 10.0 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 1.45 1.71 1.98 1.71 1.98 2.25 1.98 2.25 2.52 1.55 1.81 2.08 1.81 2.08 2.35 2.08 2.35 2.62 1.65 1.91 2.18 1.91 2.18 2.45 2.18 2.45 2.72 2.35 2.61 2.88 2.61 2.88 3.15 2.88 3.15 3.42 2.45 2.71 2.98 2.71 2.98 3.25 2.98 3.25 3.52 2.55 2.81 3.08 2.81 3.08 3.35 3.08 3.35 3.62 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 5.55 6.34 7.15 6.34 7.14 7.94 7.15 7.94 8.75 6.15 6.94 7.75 6.94 7.74 8.54 7.75 8.54 9.35 6.75 7.54 8.35 7.54 8.34 9.14 8.35 9.14 9.95 2.35 2.61 2.88 2.61 2.88 3.15 2.88 3.15 3.42 2.45 2.71 2.98 2.71 2.98 3.25 2.98 3.25 3.52 2.55 2.81 3.08 2.81 3.08 3.35 3.08 3.35 3.62 7.90 8.96 10.03 8.96 10.02 11.09 10.03 11.09 12.16 8.60 9.66 10.73 9.66 10.72 11.79 10.73 11.79 12.86 9.30 10.36 11.43 10.36 11.42 12.49 11.43 12.49 13.56 12.21 13.96 15.73 13.96 15.71 17.48 15.73 17.48 19.25 13.53 15.28 17.05 15.28 17.03 18.80 17.05 18.80 20.57 14.85 16.60 18.37 16.60 18.35 20.12 18.37 20.12 21.89 5.17 5.75 6.34 5.75 6.34 6.93 6.34 6.93 7.52 5.39 5.97 6.56 5.97 6.56 7.15 6.56 7.15 7.74 5.61 6.19 6.78 6.19 6.78 7.37 6.78 7.37 7.96 17.38 19.71 22.07 19.71 22.04 24.40 22.07 24.40 26.76 18.92 21.25 23.61 21.25 23.58 25.94 23.61 25.94 28.30 20.46 22.79 25.15 22.79 25.12 27.48 25.15 27.48 29.84 0.997 1.260 1.558 1.214 1.510 1.849 1.488 1.833 2.229 1.113 1.392 1.708 1.341 1.656 2.015 1.634 2.001 2.421 1.234 1.530 1.864 1.428 1.810 2.188 1.769 2.155 2.594 * Fmin 1.795 1.950 2.078 1.886 2.025 2.167 1.976 2.098 2.199 1.870 1.957 2.081 1.896 2.035 2.169 1.986 2.133 2.268 1.870 2.013 2.160 1.909 2.046 2.179 2.002 2.142 2.254 ** Fmin ** Fmed 1.131 1.169 1.207 1.175 1.212 1.252 1.219 1.258 1.298 1.134 1.187 1.224 1.193 1.230 1.270 1.237 1.276 1.316 1.182 1.219 1.259 1.225 1.265 1.305 1.272 1.312 1.352 1.352 1.390 1.430 1.392 1.433 1.474 1.436 1.478 1.520 1.367 1.406 1.447 1.409 1.450 1.492 1.454 1.496 1.538 1.382 1.423 1.464 1.425 1.467 1.509 1.471 1.514 1.554 ** F min* 1.253 1.290 1.326 1.294 1.330 1.365 1.334 1.369 1.405 1.269 1.305 1.342 1.309 1.345 1.380 1.350 1.385 1.420 1.284 1.321 1.356 1.325 1.360 1.396 1.364 1.400 1.435 *** Fmed 1.436 1.480 1.524 1.480 1.534 1.543 1.526 1.543 1.583 1.453 1.497 1.541 1.497 1.541 1.577 1.543 1.577 1.587 1.470 1.514 1.541 1.514 1.541 1.580 1.541 1.580 1.591 H×nh 4.12 - Bảng tổng hợp kết tính toán v so sánh để lựa chọn phơng án hợp lý 4.4.2 B i to¸n 2: tÝnh to¸n, lùa chän kÕt cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất nhiều lớp Giả sử, tính toán thiết kế tờng chắn trọng lực cho taluy đất đ o cao 6m, gồm có lớp đất, lớp có tính chất lý khác nhau, đặt tên lớp theo thứ tự 1ữ4 tính từ xuống dới nh sau: - Lớp mặt nghiêng góc dl0 = 350 , - Líp thø 1: cã chiỊu cao H dl1 = 1m , góc nghiêng đáy dl1 = 00 , góc ma sát dl1 = 27 , cờng độ lùc dÝnh cdl1 = 0,51 T/m2 v träng l−ỵng thĨ tÝch γ dl1 = 1,5 T/m3 - 23 - Líp thø 2: cã chiỊu cao H dl2 = 2m , góc nghiêng đáy dl2 = 00 , góc ma sát dl2 = 310 , cờng độ lực dÝnh cdl2 = 0.34 T/m2 v träng l−ỵng thĨ tÝch γ dl2 = 1,65 T/m3 - Líp thø 3: cã chiều cao H dl3 = 4m , góc nghiêng đáy βdl3 = 00 , gãc ma s¸t γ dl3 = 350 , c−êng ®é lùc dÝnh cdl3 = 0, 22 T/m2 v träng l−ỵng thĨ tÝch γ dl3 = 1,8 T/m3 - Líp thø 4: gãc ma s¸t γ dl4 = 350 , c−êng ®é lùc dÝnh cdl4 = T/m2 v träng l−ỵng thĨ tÝch γ dl4 = 1,9 T/m3 Giải b i toán 2: Tác giả luận án đá trình b y bớc tính toán chi tiÕt b i to¸n phơ lơc v hớng dẫn sử dụng chơng trình tính phụ lục luận án 4) Tổng hợp kết v lựa chọn kết cấu tờng chắn hợp lý Theo bảng thống kê, (xem hình 4.21) để xuất 15 phơng án v so sánh kết tính đợc phơng án 10 có khối lợng vật liệu nhỏ so với phơng án đạt yêu cầu điều kiện ổn định Vậy phơng án 10 l phơng án hợp lý Hình 4.21 - Bảng tổng hợp kết tính toán v so sánh để lựa chọn phơng án hợp lý - 24 kết luận kiến nghị Kết luận 1) Luận án đ phác họa đợc tổng quan tình hình ứng dụng dạng kết cấu tờng chắn công trình giao thông L o v dạng h hỏng điển hình loại kết cấu n y 2) Đ nghiên cứu ứng dụng th nh công phơng pháp cân giới hạn tổng quát để giải b i toán áp lực đất lên tờng chắn, ổn định mái dốc nh sức chịu tải đất Phơng pháp n y cho kết phù hợp với giải tích phơng pháp cân khác 3) Phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát (GLEM) tính toán tờng chắn trọng lực, tính toán áp lực đất chủ động lên tờng chắn, tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn v tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp ®Êt ®ång nhÊt v tr−êng hỵp ®Êt nhiỊu líp 4) Luận án đ lần xây dựng quy trình tối u hóa lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý bằn mô hình b i toán tèi −u hãa víi h m mơc tiªu l khèi lợng vật liệu để xây dựng tờng chắn trọng lực nhỏ nhất, có xét đến đầy đủ áp lực đất chủ động, áp lực đất bị động, ổn định chống lật v ổn định trợt sâu điều kiện r ng bc vỊ c−êng ®é v ®iỊu kiƯn ỉn định 5) Lập đợc chơng trình tính áp lực đất v ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực theo GLEM Excel 6) Đ áp dụng để giải trờng hợp cụ thể: tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất ®ång nhÊt v tÝnh to¸n, lùa chän kÕt cÊu t−êng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất nhiều lớp 7) Hớng dẫn sử dụng chơng trình tính áp lực đất v ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lùc theo GLEM trªn Excel 8) KÕt cđa nghiªn cøu áp dụng thực tế sản xuất L o viƯc tÝnh to¸n v lùa chän kÕt cấu tờng chắn tối u để xử lý phòng chống sụt trợt đờng ô tô mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật định 9) Lý thuyết thuật toán v chơng trình tính toán l t i liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, kỹ s, nghiên cứu sinh v nh nghiên cứu với nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu tờng chắn Kiến nghị 1) Tiếp tục phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát để giải b i to¸n thùc tÕ nh−: tÝnh to¸n c¸c kÕt cÊu tờng chắn có gia cờng neo, vải địa kỹ thuật, tờng chắn đặt móng cọc với điều kiện địa chất phức tạp, có nớc ngầm 2) Tiến h nh nghiên cứu thực nghiệm để khẳng định thêm tính xác v độ tin cậy lý thuyết tÝnh 3) øng dông lý thuyÕt tÝnh n y v o thùc tÕ tÝnh to¸n thiÕt kÕ kÕt cÊu tõng loại tờng chắn trọng lực danh mục công trình đ công bố TS Lơng Xuân Bính, ThS Chu Thị Thu Thủy, ThS Vi Khone SayNhaVong (2008), Nghiên cứu ứng dụng phơng pháp cân giới hạn tổng quát tính ổn định đờng sát, Tạp chí KHGTVT, Trờng Đại học GTVT, số 24-tháng 11 năm 2008, trang 80-86 Lơng Xuân Bính, ViKhone SayNhaVong, Chu Thị Thu Thñy, (2009), Development of Generalized Limit Equilibrium Menthod for The Failure Of Retaining Walls Under Seismic Loadings, Science Journal of Transportatoin, International cooperation Journals MADI-SWJTU-UTC- Especial Issue-No.01, Moscow-Chengdu- Hanoi, 01-2009, pages 165-171 TS Lơng Xuân Bính, ThS Vi Khone SayNhaVong, Ths Trần Trung Dũng (2010), Phát triển phơng pháp cân giới hạn tổng quát tính ổn định mái dốc có xét đến ảnh hởng vết nứt, Tạp chí KHGTVT, Trờng Đại học GTVT, số 32-tháng 11 năm 2010, trang 339-344 ... cứu kỹ việc tính toán, thiết kế tờng chắn đất cho công trình giao thông CHDCND L o Đề t i nghiên cứu Tự động hoá tính toán, thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý xây dựng đờng ô tô CHDCND L o... tổng hợp kết tính toán v so sánh để lựa chọn phơng án hợp lý 4.4.2 B i toán 2: tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất nhiều lớp Giả sử, tính toán thiết kế tờng chắn. .. (GLEM) tính toán tờng chắn trọng lực, tính toán áp lực đất chủ động lên tờng chắn, tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn v tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng