Bài giảng địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu GS nguyễn công mẫn

1 PLAXIS FINITE ELEMENT CODES Líp båi d−ìng ng¾n h¹n Th¸ng 01 - 2007 Kh¸i qu¸t vÒ Plaxis 2 Nguyễn Công Mẫn G.S. Cơ học đất Nền móng Nguyên Chủ nhiệm BM Cơ học đất Nền móng HTL Nguyên Trởng ban Th ký CH - NM Bộ ại học và THCN (1978 - 1983) Lĩnh vực quan tâm: áp lực đất - đá, đất Latêrit, Tính nền theo TTGH, GEO- SLOPE OFFICE, Cơ học đất không bão hoà, sử dụng các phần mềm KT: GeoStudio, Plaxis ịa chỉ: Email. ncman@fpt.vn. Tel. 04 852 8512 Hoàng Việt Hùng Th.sỹ Công trinh Thuỷ lợi - ại học Thuỷ lợi - 2003 Th.sỹ Công trinh biển Hà Lan - 2004 Giang viên BM Cơ học đất Nền móng HTL Lĩnh vực quan tâm: Sử lý nền công trinh Thuỷ lợi, Cơ học đất không bão hoà PM GeoSlope Office và Plaxis Dịa chỉ: Email. Hoangviethung@wru.edu Tel. 04 563 6067 TS. Nguyn Hng Nam Kỹ s Thuỷ công, H Thuỷ lợi Hà Nội, 1993 Thạc sỹ ịa kỹ thuật, H Tổng hợp Tokyo, 2001 Tiến sỹ ịa kỹ thuật, H Tổng hợp Tokyo, 2004 Lĩnh vực quan tâm: các đặc tính biến dạng trớc phá hoại của đất đá, ổn định mái dốc, mô phỏng số địa kỹ thuật, sử dụng các PM GeoStudio, Plaxis a ch: Email: hongnam@wru.edu.vn Tel: 08046427 GING VIấN 3 ịa kỹ thuật công trènh và Phơng pháp Nghiên cứu GS. Nguyễn Công Mẫn PLAXIS FINITE ELEMENT CODES Lớp bồi dỡng ngắn hạn 4 đặc điểm của đất - đá trong xây dựng V k V n V h Đất Vr n V V r % = ì 100% Đá: n 1% ữ ữữ ữvài chục %; Đất: n = 50% ữ ữữ ữ60% và hơn nữa V r V h V Đá Vr thể tích rỗng Vn thể tích nớc Vk - thể tích khí V tổng thể tích Phân biệt đất và đá Môi trờng phong hoá Môi trờng thuỷ nhiệt tạo đá Môi trờng nhiệt thiêu biến chất Môi trờng trầm tích Chôn vùi và Nung nóng Xói mòn Vận chuyển Trầm tích Nâng cao và xói mòn Chôn vùi sâu hoặc macma xâm nhập Vỏ trái đất dày: 30 40km tại lục địa, gấp 6-8 lần chiều dày vỏ đáy đại dơng. Hoạt động của ngời đạt tới 2km: 75% đá thứ sinh, 25% macma. Từ 2-15km: 95% macma, 5% đá thứ sinh Đất đợc tạo nên trong khoảng vài trăm met sâu, nhiều TH khó phân biệt giữa đá mềm và đất cứng Trong xây dựng, phân biệt giữa đá và đất: quy ớc Tam giác địa cơ học Burland 5 đất đá luôn biến đổi theo môi trờng xung quanh, khó định ranh giới sn vật tự nhiên - lịch sử Tiếp cận theo PP Tam giác địa cơ học Burland ; Theo quy ớc chia ra đất và đá mô hinh hóa bằng tính đặc chắc ( n %, , ), độ cứng (E, G ), để dễ phân biệt; Khi đánh giá sự làm việc của một công trinh xây dựng, cần xét tơng tác gia kết cấu công trỡnh và môi trờng (đất - đá) vỡ chúng là hai loại vật liệu khác nhau sẽ có anh hởng lẫn nhau tính toán nền và công trinh theo TTGH; Theo sự phát triển nhận thức của con ngời và các tiến bộ về KH-CN, các phơng pháp nghiên cứu về đất- đá ngày càng tiếp cận với thực tế. đặc điểm của đất - đá trong xây dựng 6 Xu thế liên ngành Địa kỹ thuật - Địa kỹ thuật Công trình - Địa kỹ thuật Môi trờng (Geoenviro. Engineering)- Địa cơ học - Địa Cơ học ứng dụng - Đá Công trình (Rock Engineering) -Thuỷ Địa cơ học - Địa chất Môi trờng ( Environ. Geology ) Địa chất học Khí quyển Nguồn gốc Thuỷ quyển Lịch sử phát triển Thạch quyển Cấu trúc Nội quyển Quá trình Địa chất Các KH trái đất - Xu thế phân ngành Khoáng vật học - Thạch học - Thổ nhỡng - Địa mạo - Kiến tạo - Khí tợng Địa vật lý - Địa chấn - Thuỷ văn - Địa chất TV - ĐC công trình (1929) - Cơ học Đất (1925) - Cơ học Đá (1957) Khái quát về sự phát triển của các khoa học trái đất 7 Từ đơn ngành đến liên ngành Gđ phát triển đơn ngành: Tim hiểu ban chất của vật chất vỏ trái đất. Cơ học đất (1925) và Cơ học đá (1957) đợc hinh thành riêng biệt, theo cấu trúc nội dung không đồng bộ, nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế và xây dựng công trinh trong giai đoạn đầu của sự phát triển. GĐ phát triển đa ngành: Đánh giá tổng thể tơng tác giữa công trình và môi trờng đất - đá, bảo đảm công trình xây dựng làm việc bình thờng trong một môi trờng phát triển bền vững, do đó cần gộp một số nội dung của một số môn học có liên quan trong một liên ngành (Interdiscipline). Địa kỹ thuật công trình (Geotechnical Engineering). Quan trọng trong xây dựng công trình: 50% sự cố công trình xảy ra có nguồn gốc từ sai sót về mặt ĐKT. Cần có PP tiếp cận hợp lý các bài toán ĐKT 8 Skills needed for Geotechnical Engineering Anon, 1999 - Ground Engineering, Nov. 1999, British Geo. Assoc. Public Policy Codes of practice Standards Law Contract Law Specifications Bill of quantities Construction Practices Experiences Mechanical Engineering Instrumentation, Drilling system, Excavation Technics, Support Soil Mechanics Description, Effective Stress, Deformation, Failure Seepage, Earth Pressure Site Exploration Reconnaissances Drilling Testing Parameter selection Reporting Rock Mechanics Description Deformation Failure Materials Types Properties Computer Science Compatibility Equilibrium Rheological Models Applied Mechanics Compatibility Equilibrium Rheological Models Structural Mechanics Elasticity Plasticity Failure Mechanisma Geotechnical Engineering Foundation Design Bearing capacity Setlement types Soil/Rock Mass Engineered fills Retaining Structure Slope Flood Control Landfill Barriers Dam Engineering Irrigation Ground Improvement Mechanical, Chemical, Drainage,Reinforcement Geochemistry Solid Waste Leachate Hydrology Fluid type Fluid Flow Geology Mineralogy Geological Processes Groundwater Ground Movement Geophysics Vibrations Earthquakes 9 Skills needed for Geotechnical Engineering Norbert R. Morgenstern, Nov. 2000 GeoEng2000 Chuyên ngành ĐKT Đào tạo cao học Geotechnical Engineering Fluid Control Systems e.g. dams Underground Geo-structures e.g., tunnels Surface Geo- structures e.g., embankments, landfills Ground Improvement e.g. densification, remediation Structural Support Systems e.g., foundations Numerical Analysis finite elements, finite differences Continuum Mechanics elasticity, plasticity idealisation Structural Mechanics deformation, failure, member design Materials types, properties, geosynthetics Soil Mechanics deformation, failure, seepage application Rock Mechanics deformation, failure, seepage application Hydrology surface fluid flow Geology Composition genesis processes hydrology Site Exploration reconnaissance, drilling, in-situ testing, geophysics Geochemistry waste leachates durability Ground Movements Earthquakes Public Policy Codes, standards, law + compliance Contract Law specifications Construction practice, experience Mechanical Engineering drilling, instruments excavation Risk Management observational method, risk assessment, instrumentation ĐKTCT là một liên môn học, áp dụng những nguyên lý cơ bản của Cơ học đất, Cơ học đá, Kỹ thuật xây dựng nền móng và công trình , để giải quyết các vấn đề thiết kế, thi công, sử lý - cải tạo các loại công trình xây dựng, khai thác tài nguyên thiên nhiên, đặt trên, trong, tơng tác với môi triờng đất đá ( Nguyễn Công Mẫn, 1997) 10 Sơ đồ trực quan biểu thị một phơng pháp luận logic, biện chứng, định hớng cho việc học tập nghiên cứu và giảng dạy Địa Kỹ thuật. mà đối tợng nghiên cứu có thể là cả Đất và Đá Kinh nghiệm có trớc đã đợc sàng lọc IV Mặt cắt khối đất I Khảo sát hiện trờng, mô tả đất I Bản chất đất II Thí nghiệm, đo đạc trong phòng và hiện trờng, quan sát II Muốn trở thành một chuyên gia ĐKT giỏi, cần đợc đào tạo chuyên ngành ĐKT và nhiều năm tích luỹ kinh nghiệm Nash Lecture. The teaching of Soil Mechanics A personal view (1987, 1996); Annon. Definition of Geotechnical Engineering 1999 - Morgenstern, N.R, 2000 Tam giác địa cơ học Burland Mô hình húa III Mô hình hoá phân tích - III MH hóa: Khái niệm, vật lý,giai tích [...]... Lập mô hình toán Phơng pháp tính & MT Định tính các QT vật lý & tơng tác Lập hệ phơng trình định lợng Mô phỏng lý thuyết các QT vật lý &TT So sánh - Hiệu chỉnh 1 Phơng pháp tính v máy tính thúc đẩy sự phát triển ĐKT: Phát triển liên môn mở rộng phạm vi NC về không gian v đối tợng 2 CN hiện đại dùng cho thiết kế mới, thiết kế sửa chữa/quản lý an to n các CT hiện có v nghiên cứu theo mô hình số 13 tham... Burland & công nghệ hiện đại thúc đẩy phát triển đKT PPL Burland Cấu tạo địa tầng; Đặc trng ĐKT của đất - đá; Mô hình thích hợp (Cơ học ứng dụng PTHH) Kinh nghiệm tích luỹ đợc s ng lọc Công nghệ hiện đại trong tiếp cậnĐKT + sự phát triển của Tin học - máy tính cá nhân Vai trò các phần mềmĐKT Đẩy mạnh sự phát triển ĐKT: Mở rộng khả năng tiếp cận các b i toán đkt Hiệu quả cao trong NC, PVSX, giảng dạy... (Numerical Model) Verify (Interpretative Model) 17 Sowas và tính nền - công trinh theo TTGH Môi trờng & hoạt động của ngời Hợp tác liên ng nh Thiết kế CT theo TTGH: 1.Ultimate State 2.Serviceability State TCXD Nga ( Từ 1962) E.C 7 - CĐCÂ ( từ 1997 ); Tiếp cận hợp lý các b i toán ĐKT - Tam giác địa cơ học Burland Hợp tác liên ng nh v phát triển công nghệ: Phần mềm chuyên dùng Tổ chức thẩm định CT Sơn... đất TT GH thứ nhất Đ o tunen sau khi đã có CT TT GH thứ hai Có thể dùng Phần mềm PLAXIS hoặc Phần mềm SIGMA/W để giai quyết 19 nhận xét và kết luận 1 TG CH Burland - PPL hi n ủại định hớng cho việc tiếp cận các b i toán đKT nên cần đợc quán triệt trong s n xuất v nghiên cứu phát triển (Th c t : 70% CT h hỏng do sai sót v KT); 2 Các phần m m KT nên dùng nh m t mô hinh s : linh hoạt v hi u qu hơn các MH... trong ủ o tạo tại các trờng ại học 4 Nên tận dụng các phần mềm KT nh một công cụ MH số ủ dự tính các kh nng có thể x y ra cho các dự án trong NCKH, ho c lựa ch n gi i pháp hợp lý trong thiết kế s n xuất Nó cũng cần ủợc khai thác trong qu n lý s a ch a các CT hi n có ây cũng l một su th hợp lý ủ tiết ki m thời gian, kinh phí trong công tác NCKH 21 ... vật lý x y ra trong tự nhiên một cách chính xác, thay thế cho MH vật lý trong m t số TH Nhng hạn ch c a MH số (mô phỏng các quá trinh hóa lý, bi n ủổi nhi t ) cần ủ c ti p t c NC phát tri n; 20 nhận xét và kết luận 3 Vi c khai thác các MH số có hi u qu hay không l tùy thu c ở ngời sử d ng N u khai thác tốt, ngời sử d ng có thể hiểu sâu sắc hơn các quá trỡnh vật lý cha bi t, l m sâu sắc hơn ki n thức tích...Tam giác địa cơ học Burland Trớc khi khoan phụt Mặt cắt khối đất I Sau khi khoan phụt 0 5 a v t lý, Khoan ủo, 3D Televier logging Kim, Hyoung-Soo, 2005 0 5 10 10 15 15 30 35 CN ủo ủi n t , Thi t b c i ti n Bi . mô phỏng số địa kỹ thuật, sử dụng các PM GeoStudio, Plaxis a ch: Email: hongnam@wru.edu.vn Tel: 08046427 GING VIấN 3 ịa kỹ thuật công trènh và Phơng pháp Nghiên cứu GS. Nguyễn Công Mẫn PLAXIS. về KH-CN, các phơng pháp nghiên cứu về đất- đá ngày càng tiếp cận với thực tế. đặc điểm của đất - đá trong xây dựng 6 Xu thế liên ngành Địa kỹ thuật - Địa kỹ thuật Công trình - Địa kỹ thuật Môi trờng. đất đá ( Nguyễn Công Mẫn, 1997) 10 Sơ đồ trực quan biểu thị một phơng pháp luận logic, biện chứng, định hớng cho việc học tập nghiên cứu và giảng dạy Địa Kỹ thuật. mà đối tợng nghiên cứu có