Nghiên cứu phương pháp tính kết cấu công trình ngầm đô thị trong nền đất yếu chịu tác dụng của động đất

iii MỤC LỤC Mục lục iii Danh mục ký hiệu sử dụng luận án viii Danh mục chữ viết tắt sử dụng luận án xi Danh mục hình vẽ, đồ thị luận án xii Danh mục bảng biểu luận án xviii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT 1.1 Khái niệm động đất tác động, thiệt hại động đất công trình ngầm .4 1.1.1 Động đất nguồn gốc 1.1.2 Những tác động mức độ thiệt hại động đất công trình ngầm 1.1.2.1 Các biến dạng công trình ngầm bị động đất 1.1.2.2 Các dạng phá hủy công trình ngầm bị động đất [31],[37] 1.2 Tiêu chí đánh giá độ mạnh động đất Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn nước Việt Nam 10 1.2.1 Các tiêu chí đánh giá độ mạnh động đất [8] .10 1.2.1.1 Đánh giá độ mạnh động đất theo thang cường độ động đất giới 10 1.2.1.2 Đánh giá sức mạnh động đất theo thang độ lớn giới 11 1.2.2 Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn nước Việt Nam 13 1.3 Tiêu chí đánh giá môi trường đất yếu 13 1.4 Công trình ngầm đô thị, trạng xu hướng phát triển Việt nam 15 1.5 Tổng quan phương pháp tính toán công trình ngầm chịu tác động động đất 18 1.5.1 Nhóm phương pháp giải tích [40], [52] .18 iv 1.5.1.1 Phương pháp tĩnh tải tương đương 18 1.5.1.2 Phương pháp tương tác biến dạng kết cấu – [52] .19 1.5.2 Phương pháp áp đặt biến dạng đất chịu tác động động đất vào biên (Imposed Seismic Ground Deformation - ISGD) [32], [43] 19 1.5.2.1 Phương pháp dùng lò xo thay tương tác kết cấu – môi trường.19 1.5.2.2 Phương pháp áp đặt biến dạng “trường tự do“ vào biên 20 1.5.3 Phương pháp động lực học 21 1.6 Các kết đạt công trình nghiên cứu công bố 23 1.7 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu 24 1.8 Các kết luận rút từ tổng quan 25 CHƯƠNG TÁC DỤNG CHẤN ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT VÀ DAO ĐỘNG CỦA TẦNG ĐẤT NHIỀU LỚP TRÊN NỀN ĐÁ CỨNG 26 2.1 Các loại sóng môi trường đất xảy động đất 26 2.1.1 Sóng nén (Sóng ứng suất nén, sóng P) .27 2.1.2 Sóng cắt (Sóng S) 27 2.1.3 Sóng mặt (Sóng Rayleigh) 28 2.1.4 Sóng Love (Sóng L) .29 2.2 Dao động tầng đất nhiều lớp đá cứng 29 2.2.1 Đặt toán giả thiết tính toán 29 2.2.2 Cơ sở lý thuyết truyền sóng chiều [26][27][39][51] 30 2.2.3 Hệ phương trình chuyển động môi trường đất nhiều lớp 31 2.3 Thuật toán giải hệ phương trình tìm chuyển vị 34 2.4 Chương trình Soil Column Vibration – SCV 2015 38 2.5 Ví dụ số 42 2.6 Kết luận chương 45 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM CHỊU TÁC DỤNG ĐỘNG ĐẤT 46 v 3.1 Tính toán công trình ngầm chịu động đất theo phương pháp giải tích 46 3.1.1 Biến dạng công trình ngầm chịu tác dụng động đất 46 3.1.2 Trạng thái ứng suất – biến dạng công trình ngầm chịu tác động sóng cắt động đất 46 3.1.2.1 Các tham số biến dạng trượt công trình ngầm hình tròn có xét đến tương tác kết cấu với môi trường 46 3.1.2.2 Các tham số biến dạng trượt công trình ngầm hình chữ nhật có xét đến tương tác kết cấu với môi trường [43], [47], [52] 50 3.2 Tính toán công trình ngầm chịu động đất theo phương pháp đặt biến dạng đất vào biên (ISGD) 53 3.2.1 Đặt toán giả thiết tính toán 53 3.2.2 Mô hình tính 53 3.2.3 Xác định chuyển vị đất 54 3.2.3.1 Trường hợp đồng 54 3.2.3.2 Trường hợp môi trường đất nhiều lớp 54 3.2.4 Thử nghiệm số 55 3.2.4.1 Trường hợp đồng 55 3.2.4.2 Trường hợp nhiều lớp 60 3.3 Tính toán công trình ngầm chịu động đất theo phương pháp động lực học – phương pháp giản đồ gia tốc 62 3.3.1 Đặt vấn đề toán giả thiết tính toán 62 3.3.2 Cơ sở phương pháp PTHH phân tích toán tương tác kết cấu công trình ngầm đất biến dạng chịu tải trọng động động đất 63 3.3.3 Trạng thái ứng suất – biến dạng công trình ngầm chịu tác động ngang hầm động đất theo phương pháp giản đồ gia tốc 67 3.3.4 Thử nghiệm số 67 3.3.4.1 Tính toán công trình ngầm hình tròn chạy tuyến .67 vi 3.3.4.2 Tính toán công trình ngầm có mặt cắt ngang hình chữ nhật 74 3.4 Kết luận chương 80 3.4.1 Phương pháp giải tích 80 3.4.2 Phương pháp ISGD 81 3.4.3 Phương pháp động lực học 81 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG NGẦM TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHỊU TÁC DỤNG ĐỘNG ĐẤT 82 4.1 Giới thiệu 82 4.2 Điều kiện địa chất khu vực thành phố Hồ Chí Minh phương pháp xác định tham số động 83 4.2.1 Các tham số động đất phương pháp xác định [15], [39], [51] 83 4.2.1.1 Các thí nghiệm phòng [27], [39], [51] .84 4.2.1.2 Các thí nghiệm trường 85 4.2.2 Quan hệ tham số động đạt đỉnh đất động đất .91 4.2.3 Các tham số đặc trưng chuyển động đất phụ thuộc vào chiều sâu 92 4.2.4 Các tham số động điều kiện địa chất công trình liệu địa chấn thành phố Hồ Chí Minh 93 4.2.4.1 Các điều kiện địa chất 93 4.2.4.2 Phân tích chọn mô hình để tính toán cho đất yếu thành phố Hồ Chí Minh chịu động đất [23] .99 4.2.4.3 Các liệu địa chấn thành phố Hồ Chí Minh 103 4.3 Tạo giản đồ gia tốc nhân tạo khu vực thành phố Hồ Chí Minh 106 4.4 Tính toán hầm tròn chạy tuyến cho tuyến metro số 110 4.4.1 Xác định sơ đồ tính kích thước mô hình .112 4.4.2 Tính toán hầm tròn theo phương ngang tuyến metro số – TP.HCM 114 4.4.3 Ảnh hưởng nước ngầm tính toán hầm tròn tuyến metro số .118 4.5 Tính toán nhà ga cho tuyến metro số 119 vii 4.6 Kết luận chương 125 KẾT LUẬN CHUNG 126 Những kết đóng góp luận án 126 Hướng nghiên cứu phát triển 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Các ký hiệu chữ Latinh A Biên độ dao động ag Gia tốc đỉnh đá gốc ASF Hệ số địa tầng C Tỷ số nén CS Vận tốc lan truyền sóng D0 Biên độ chuyển vị Dl Đường kính vỏ hầm e Hệ số rỗng đất E Mô đun đàn hồi vật liệu El Mô đun đàn hồi vỏ hầm Em Mô đun đàn hồi F Tỷ số chịu uốn Fr Hệ số độ cứng chịu uốn fS Sức kháng ma sát thành lỗ xuyên fSP Tần suất lấy mẫu g Gia tốc trọng trường G Mô đun trượt vật liệu H Chiều cao tiết diện hầm I Mô men quán tính vỏ hầm Ic Hệ số ứng xử địa tầng KS Độ cứng kết cấu vỏ hầm hình chữ nhật trượt m Khối lượng Mmax Mô men uốn cực đại N60* Số búa SPT/30cm ix Nmax Lực nén cực đại PI Chỉ số dẻo đất qc Sức kháng mũi thí nghiệm CPT Qmax Lực cắt cực đại R0tr Tỷ số biến dạng lệch ứng với trường hợp không trượt Rtr Tỷ số biến dạng lệch ứng với trường hợp trượt tự Se Hàm phổ phản ứng T Chu kỳ t Độ dày lớp vỏ hầm u, ux, uy Chuyển vị, chuyển vị theo phương x y vP Vận tốc truyền sóng nén vS Vận tốc truyền sóng cắt W Chiều rộng tiết diện ngang hầm [B]n Ma trận quan hệ biến dạng - chuyển vị phần tử [C]n, [C] Ma trận cản phần tử, ma trận cản hệ [K]n, [K] Ma trận độ cứng phần tử, ma trận độ cứng hệ [M]n, [M] Ma trận khối lượng phần tử, ma trận khối lượng hệ {U}n, {U} Véc tơ chuyển vị nút phần tử, véc tơ chuyển vị nút hệ Các ký hiệu chữ Hy Lạp ,  Các tham số tích phân Newmark R, R Các số cản Rayleigh x, y, z Biến dạng theo phương x, y, z 1 Chuyển vị tương đối kết cấu lực tập trung p=1 t Bước thời gian tích phân diff Biến dạng “trường tự do” max Biến dạng trượt cực đại x ketcau Biến dạng trượt kết cấu truongtudo Biến dạng trượt “trường tự do” v’ Ứng suất có hiệu thẳng đứng  Hệ số Poisson i, j Các tần số dao động riêng i, j Các tỷ số cản  Bước sóng L Hằng số Lamé  Cản nhớt vật liệu xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN BEM Phương pháp phần tử biên CPT Thí nghiệm xuyên tĩnh FDM Phương pháp sai phân hữu hạn FEM Phương pháp phần tử hữu hạn ISGD Phương pháp đặt chuyển vị vào biên MC Mô hình Mohr Coulomb PGA Gia tốc đạt đỉnh PGV Vận tốc đạt đỉnh PGD Chuyển vị dao động đạt đỉnh PTHH Phần tử hữu hạn SDOF Hệ bậc tự SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SS Mô hình đất soft soil TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh xii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN ÁN Hình - Mô tả yếu tố động đất Hình - Các dạng đứt gãy trượt theo đường dốc trượt ngang, dãn nở Hình - Mô tả dạng trượt mảng Hình - Phá hủy hầm trượt đất vùng đứt gẫy Hình - Dạng phá hủy – sụt trượt mái dốc làm phá hủy hầm Hình - Dạng khe nứt dọc trục hầm, dọc phía đáy hầm Hình - Dạng thiệt hại – Các khe nứt ngang Hình - Dạng thiệt hại – Các khe nứt nghiêng Hình - Dạng thiệt hại nứt phần mở rộng Hình - 10 Biến dạng tường hầm Hình - 11 Các dạng tróc vỏ lót hầm Hình - 12 Hình dáng thiệt hại hầm hình chữ nhật Hình - 13 Bản đồ quy hoạch tuyến metro Hà Nội [14], [18] 16 Hình - 14 Bản đồ quy hoạch tuyến metro TP HCM [17] 17 Hình - 15 Mô hình tính hầm chịu động đất theo tĩnh tải tương đương 19 Hình - 16 Sơ đồ tính dùng lò xo thay tương tác kết cấu với môi trường [32] 20 Hình - 17 Sơ đồ tính áp đặt biến dạng vào biên 21 Hình - 18 Sơ đồ tính hầm chịu động đất theo giản đồ gia tốc 21 Hình - Sơ đồ phân loại sóng động đất 26 Hình - Biến dạng đất sóng nén gây 27 Hình - Biến dạng đất sóng cắt gây 27 Hình - Sự phân chia sóng S, (a) (SH) (b) (SV) 28 Hình - Biến dạng sóng Rayleigh gây 28 Hình - Biến dạng sóng Love gây 29 Hình - Trình tự sóng truyền đến theo thời gian 29 119 Nhận xét: Kết tính toán cho thấy: - Trường hợp có mực nước ngầm cao, lớp đất chứa nước làm đất mềm, lớp phía đỉnh hầm trở lên có hệ số rỗng tương đối lớn bình quân từ e= 0,65 đến 0,75 điều tăng khả rung lắc đất, tăng lực tương tác đất lên kết cấu hầm Do lớp đất rời rạc đồng thời phân bố phía gần mặt đất ảnh hưởng kích động nước ngầm nên chịu tải trọng động động đất phát sinh lớp lớn so với lớp đất tốt sâu - Đối với lớp đất yếu mực nước ngầm, lớp đất trạng thái mềm đến chảy có làm tăng khả tương tác kết cấu – môi trường nên nội lực lớn trường hợp cố kết thoát nước ngầm 4.5 Tính toán nhà ga cho tuyến metro số Công trình ngầm nhà ga có dạng hình chữ nhật có cao độ thiết kế tính từ mặt đất -12,09m, mặt cắt ngang dạng hầm đôi, chi tiết thông số hầm theo Bảng 10 Điều kiện địa chất xét dọc theo tuyến, tiêu lý lớp đất lý trình Km0+900 điển Bảng 11 kết cấu hầm bê tông cốt thép xem đàn hồi Sơ đồ hình học tính toán dạng tải trọng tĩnh tác dụng lên hệ Hình - 31  Hình - 32 Hình - 31 Sơ đồ hình học, tải trọng động đất tác dụng lên kết cấu 120 Hình - 32 Chia lưới phần tử PTHH mô hình Hình - 33 Các dạng tải tĩnh tác dụng lên hệ Kết tính toán công trình ga hình chữ nhật chịu tác dụng động đất có gia tốc thành phố Hồ Chí Minh theo bố trí ga tuyến metro số trình bày Bảng 13, giá trị nội lực kết cấu bố trí theo tuyến trình bày theo Hình - 34  Hình - 35 Nội lực chuyển vị đỉnh, đáy nhà ga Vòng xoay Phú Lâm lý trình Km 6+635 thể hình Hình - 36 đến Hình - 39, biểu đồ lực cắt cực đại Hình - 41; gia tốc mặt đất khuếch đại so với đá gốc Hình - 40 121 Bảng 13 Giá trị nội lực, chuyển vị hầm theo chiều dài tuyến Tên nhà Ga Lý trình Chiều sâu đỉnh hầm Lực dọc lực cắt Mô men Ux m kN kN kN.m m Ga Bà Quẹo KM0+430 -5,00 -1,06E+03 541,96 845,13 8,153E-02 Ga Thống Nhất Km2+250 -9,00 -1,44E+03 728,73 1,13E+03 8,114E-02 Ga Tân Phú Km3+150 -12,00 -1,68E-04 843,25 1,24E+03 8,164E-02 Ga Đầm sen Km5+300 -14,00 -1,35E+03 676,10 1,12E+03 8,104E-02 Vòng xoay Phú Lâm Km6+635 -22,25 -2,28E+03 1,15E+03 1,67E+03 8,023E-02 NỘ I LỰ C TH EO TUYẾN Đỉnh ray Mô men (kN.m) Lực cắt (kN) Lực nén (kN) 2000 1,67E+03 1500 1,13E+03 845,13 1000 728,73 541,96 1,24E+03 1,12E+03 1,15E+03 843,25 676,10 giá trị nội lực 500 -5,00 -9,00 -1,68E-04 0 1000 2000 -500 3000 -12,00 4000 5000 -14,00 6000 -22,257000 8000 -1,06E+03 -1000 -1,35E+03 -1,44E+03 -1500 -2000 -2500 -2,28E+03 chiều dài dọc tuyến Hình - 34 Giá trị nội lực kết cấu nhà ga mô tả theo tuyến 122 Nội l ực the o c hi ề u sâu xây dựng hầm Đỉnh nhà ga Mô men (kN.m) Lực cắt (kN) Lực nén (kN) -3000 -2000 -1000 -5,00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 -5,00 -5,00 -5,00 chiều sâu xây dựng hầm -5 -9,00 -9,00-9,00 -10 -12,00 -14,00 -9,00 -12,00 -12,00 -14,00 -14,00 -12,00 -15 -14,00 -22,25 -20 -22,25-22,25 -22,25 -25 giá trị nội lực Hình - 35 Giá trị nội lực kết cấu nhà ga mô tả theo chiều sâu Hình - 36 Mô men đỉnh đáy hầm biến thiên theo thời gian 123 Hình - 37 Lực cắt đỉnh đáy hầm biến thiên theo thời gian Hình - 38 Lực dọc đỉnh đáy hầm biến thiên theo thời gian 124 Hình - 39 Biến dạng hầm Hình - 40 Gia tốc đá gốc mặt đất V = 1.006 kN M = 1.665 kN.m 1.008 M = 1.572 711 562 852 1.095 1.124 V = 1.146kN 583 1.629 1.534 743 Hình - 41 Biểu đồ lực cắt mô men cực đại điển hình Km6+635 125 Nhận xét: Qua kết phân tích tính toán kết cấu ga ngầm hình chữ nhật đặt môi trường đất yếu chịu tác động động đất cho thấy - Gần cuối tuyến đặc biệt đoạn từ ga số đến cuối tuyến đất xuất lớp đất yếu dày khoảng 10 đến 12m (lớp số 1, hệ số rỗng 2,07, độ ẩm 77%, số dẻo PI=34% độ bão hòa 97,5%) có mực nước ngầm làm tăng lực kích động nước đất yếu nên lúc nội lực kết cấu ga lớn - Gia tốc có tượng khuếch đại tầng đất mềm (Hình - 40), đá gốc ax = 0,858 m/s2 t =2,375s; mặt đất sau thời gian truyền từ đá gốc thời điểm t = 5,270s có gia tốc đỉnh ax=1,168 m/s2 4.6 Kết luận chương - Để xác định tham số động phục vụ cho tính toán thiết kế công trình ngầm chịu động đất sử dụng phương pháp gián tiếp thí nghiệm địa chất SPT, CPT thay cho thí nghiệm tham số động trường mà điều kiện Việt Nam khó đáp ứng - Áp dụng phương pháp tỷ lệ giản đồ gia tốc thực để tạo giả gia tốc phù hợp với phổ phản ứng thiết kế - Trong điều kiện thiếu băng gia tốc khu vực xây dựng sử dụng băng gia tốc tạo giả Phương pháp tạo giả băng gia tốc theo phương pháp tỷ lệ miền tần số phương pháp đơn giản, hiệu - Kết tính cho hầm chạy tuyến tiết diện tròn, hầm nhà ga tiết diện hình chữ nhật chịu động đất theo phương pháp động lực học với băng gia tốc tạo giả cho thấy ứng xử công trình đất yếu chịu tác dụng động đất Trạng thái ứng suất – biến dạng hầm mực nước ngầm cao thấp khác đáng kể cần quan tâm thiết kế công trình ngầm 126 KẾT LUẬN CHUNG Những kết đóng góp luận án - Phân tích lựa chọn phương pháp tính toán công trình ngầm môi trường đất mềm nhiều lớp phù hợp với giai đoạn thiết kế điều kiện địa chất Việt Nam - Xây dựng phần mềm xác định chuyển vị, vận tốc gia tốc lớp đất mềm chịu tác dụng tải trọng động đất, Soil Column Vibration – SCV 2015 sở PTHH ngôn ngữ lập trình Pascal Phần mềm SCV 2015 V1.0 có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, kết tính toán xuất số liệu liên kết Microsoft Excel Ms Access, kết nối với phần mềm Plaxis để tính toán công trình ngầm đất mềm chịu tác động động đất theo phương pháp tựa tĩnh - Ứng dụng phổ phản ứng thiết kế TCVN 9386: 2012, phần mềm SCV – 2015 V1.0 tự lập phần mềm Plaxis 2D 2010.01 để tính toán công trình ngầm đất mềm nhiều lớp theo phương pháp áp đặt chuyển vị đất vào biên (Imposed Seismic Ground Deformation - ISGD) - Ứng dụng phương pháp tạo giả băng gia tốc nền, modyn động phần mềm Plaxis để tính toán công trình ngầm chịu động đất theo phương pháp động - Đề xuất phương pháp xác định tham số động đất yếu TP.HCM từ báo cáo kết khảo sát địa chất cho công trình giao thông ngầm TPHCM chịu tác dụng động đất theo phương pháp động lực học (phương pháp gia tốc theo lịch sử thời gian) Hướng nghiên cứu phát triển - Do khối lượng luận án có hạn, nên việc tính toán truyền sóng môi trường đất mềm gây biến dạng đất tải trọng động đất phần mềm SCV - 2015 V1.0 tác giả xây dựng xét đến môi trường đất làm việc 127 miền đàn hồi chưa xét hết dạng khác, sở mở rộng nghiên cứu xây dựng toán có xét thêm tính chất đặc biệt hóa lỏng đất - Bài toán tính toán công trình ngầm đất mềm chịu tác động động đất chưa xét đến đến sóng bề mặt Kiến nghị mở rộng hướng nghiên cứu tính toán có xét đến sóng bề mặt (sóng Rayleigh, sóng Love) - Nghiên cứu tính toán công trình ngầm đô thị môi trường đất mềm chịu động đất mô hình toán ba chiều, đồng thời cần thực nghiệm kết tính toán thực tế để hoàn thiện phương pháp 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Fadeev A.B (1995), Phương pháp phần tử hữu hạn địa học (bản dịch), Nhà xuất Giáo Dục, Hà Nội [2] Trịnh Việt Bắc; Đinh Văn Toàn; Lại Hợp Phòng; Trần Anh Vũ (2011), Điều kiện đất ảnh hưởng tác động động đất khu vực phía tây nội thành Hà Nội, Tạp chí khoa học trái đất, tháng 11/2011 [3] Nghiêm Mạnh Hiến, Xây dựng hàm thời gian động đất theo phương pháp tỷ lệ miền tần số, SSISOFT company [4] Cát Nguyên Hùng, Phân vùng nhỏ động đất TP HCM, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam [5] Nguyễn Tương Lai (2005), Nghiên cứu tương tác động lực học phi tuyến kết cấu biến dạng, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [6] Nguyễn Tương Lai (2006), Tính kết cấu tương tác với biến dạng, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [7] Trần Hồng Minh, Lê Văn Nam, Lê Bá Khánh (2007), Một số kết thực nghiệm nghiên cứu tốc độ lan truyền sóng phẳng môi trường đất sét yếu bão hòa nước cát bão hòa nước khu vực lân cận TPHCM [8] Nguyễn Lê Ninh (2007), Động đất thiết kế công trình chịu động đất, Nhà xuất xây dựng [9] Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Trí, Nguyễn Văn Mạnh, Phạm Ngọc Anh, Dương Đức Hùng, Hiện trạng nghiên cứu, thiết kế công trình ngầm có ý động đất, Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội 129 [10] Nguyễn Tri Tá (2005), Nghiên cứu tương tác kết cấu công môi trường tác dụng tải trọng bom đạn có xét tính phi tuyến môi trường, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [11] Đinh văn Thuật (2011), “Tạo băng gia tốc từ phổ phản ứng gia tốc đàn hồi sử dụng chuỗi Fourier”, Tạp chí KHCN Xây dựng, Đại học Xây dựng, số 10/9 [12] Nguyễn Uyên (2008), Xử lý đất yếu xây dựng, NXB Xây dựng [13] Nguyễn Đình Xuyên (2015), Nghiên cứu dự báo động đất dao động Việt Nam [14] Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án metro Thành phố Hồ Chí Minh - Phụ lục 2,3,4 – Địa chất, Trung tâm nghiên cứu phát triển giao thông vận tải phía nam – TEWET [15] Tiêu chuẩn TCVN 9386: 2012 – Thiết kế công trình chịu động đất [16] Thông tin dự án đường sắt đô thị Hà Nội, http://vi.wikipedia.org [17] Thông tin dự án đường sắt đô thị Thành phố Hồ Chi Minh, http://vi.wikipedia.org [18] http://www.mrb.gov.vn/vi/quy-hoach-chung-cac-tuyen-duong-sat-dothi-thanh-pho- ha-noi Tiếng Anh [19] AFPS/AFTES (2001), Earthquake design and protection of underground structures, version Approved Technical committee [20] Ahmad Fahimifar1, Arash Vakilzadeh (2009), “Numerical and Analytical Solutions for Ovaling Deformation in Circular Tunnels Under Seismic Loading”, International Journal of Recent Trends in Engineering, Vol 1, No 130 [21] Ahmad J.B., Yasmin Ashaari (2010), The modelling of lateral movement of soft soil using finite element analysis and laboratory model, UiTM, Shah Alma [22] Bathe K.J (1982), Finite elements procedures in engineering analysis, Prentice-Hall Inc, Englewood Cliff, New Jersey, USA [23] Brinkgreve R.B.J and Broere W (2006), Plaxis manual version 8, Delft University of technology & Plaxis b.v., The Netherlands [24] C Jeremy Hung, James Monsees, Nasri Munfah, John Wisniewski, Technical manual for design and construction of road tunnels – civil elements, Parsons Brinekerhoff, Inc One Penn Plaza, New York, NY 10119 [25] Chopra A (2007), Dynamics of Structures: Theory and Application to Earthquake Engineering, Prentice Hall, New Jersey [26] Das B M (1995), Fundamentals of soil dynamics, Elsevier [27] Das B.M (1995), Principles of soil dynamics, PWS-KENT Publishing Company, USA [28] Dowding, C.H., and Rozen, A (1978), “Damage to Rock Tunnels for Earthquake Shaking”, Journal of the Geotechnical Engineering Division, American Society of Civil Engineers, Vol 104, No.GT2, pp.175-191 [29] Fahjan Y M., and Ozdemir Z., (2008), “Scaling of Earthquake Acceleration for Nonlinear Dynamic Analyses to Match the Earthquake Design Spectra”, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China [30] Francesco Castelli, Michele Maugeri (2012), “Dynamic Clay Properties By In Situ And Laboratory Tests For An Industrial Building In Catania”, 131 Second international conference on performance-based design in earthquake geotechnical engineering, Italy [31] G Lanzano+, E Bilotta, G Russo, “Tunnels under seismic loading: a review of damage case histories and protection methods” [32] Hamada M., Izumi H., Iwano M and Shiba Y (1984), “Analysis of dynamic strain around rock cavern and earthquake resistant design”, J of JSCE, No 341, pp 197-205 [33] Hughes TH J R (1987), The finite element method, linear static and dynamic analysis, Prentice Hall Int [34] Ishibashi I., Zhang X (1993), “Unified dynamic shear moduli and damping ratios of sand and clay”, Soil and Foundtion volume 33, No.1, pp 182-191, Japanes society of soil machanics and foundation engineering [35] James A Schneider, Field and laboratory measurements of dynamic shear modulus of piedmont residual soils, Behavioral Characteristics of Residual Soils, GSP 92, ASCE, Reston, VA, pp 12-25 [36] Jianfeng Zhang, Ronald D Andrus, and C Hsein Juang (2005), “Normalized Shear Modulus and Material Damping Ratio Relationships”, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering © ASCE / APRIL 2005 [37] Junwei Zhang, Zhirong Mei, Xiaojuan Quan (2013), Failure Characteristics and Influencing Factors of highway tunnel damage due to Earthquake, vol 18, EJGE [38] Karl L (2005), Dynamic Soil Properties out of SCPT and Bender Element Tests with Emphasis on Material Damping, A thesis of Doctor of Philosophy in Ghent University 132 [39] Kramer S.L (1996), Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, New Jersey [40] Kyriazis Pitilakis, Sotiris Argyroudis, Grigoris Tsinidis (2011), Seismic design and risk assessment of underground long structure, Aristotle University [41] Niyaziertuğrul (2010), Analysis of seismic behavior of underground structures: A case study on bolu tunnels, Middle East Technical University [42] Penzien J., Wu C (1998), Stresses in linings of bored tunnels, Journal of Earthquake Eng Structural Dynamics 27, pp 283–300 [43] Penzien, J (2000), Seismically incluced racking of tunnel linings Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol 29 [44] Power M.S., Chang C.-Y., Idriss I.M., Kennedy R.P (1986), Engineering Characterization of Ground Motion NUREG/CR-3805, Vol [45] Power M.S., Rosidi D., Kaneshiro J (1996) Strawman: screening, evaluation, and retrofit design of tunnels, Vol III, Report Draft, National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York [46] Schnabel P., Seed H.B., Lysmer J (1972), Modification of seismograph records for effects of local soil conditions, Bull Seism Soc Am., pp 62, 6, 1649-1664 [47] Seismic Retrofitting Manual for Highway structures (2004): part – Retaining structures, slopes, tunnels, culverts, and Roadways, US Department of Transportation [48] Shunzo Okamoto (1984), Introduction to Earthquake Engineerring, Second edition – University of Tokyo press 133 [49] St John, C.M., Zahrah T.F (1987), “Aseismic design of underground structures”, Tunneling Underground Space Technol 2, pp.165 – 197 [50] The South Carolina Department of Transportation (2010) , Geotechnical Design Manual–version 1.1, Chapter 12: Geotechnical earthquake engineering (Final), http://www.scdot.org/doing/structural_geotechnical.aspx [51] Verruijt A (1994, 2008), Soil dynamics, Delft University of Technology [52] Wang, J (1993), Seismic design of tunnels, A Simple state of the Art design Approach Monograph 7, Parsons Brinckerhoff Quade & Douglas Inc, New York [53] Xiansheng, H., Zhiliang, W and Yimin, P (1985), “The Effect of Underlying Bedrock Topography on Earthquake Ground Motion”, Fifth International Conference on Numerical Methods in Geomechanics, Nagoya [54] Youssef M.A Hashash, Jeffrey J Hook, Birger Schmidt, John I-Chiang Yao (2001), “Seismic design and analysis of underground structures”, Tunnelling and Underground Space Technology 16, pp 247 – 293 [55] Zienkiewicz O.C and Taylor R.L (2000), The Finite Element Method, Vol 2: Solid Machanics, Butterworth-Heinemann, A division of Reed Education and Professional Pulishing Ltd [...]... phạm vi nghiên cứu của luận án: Đối tượng nghiên cứu: Hệ kết cấu công trình ngầm và nền đất xung quanh trong đô thị chịu tác động của tải trọng động đất 3 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu bài toán tương tác tĩnh học và động lực học của công trình ngầm – nền đất yếu trên sơ đồ bài toán biến dạng phẳng có sự tách trượt giữa kết cấu và nền đất chịu tác động của động đất Công trình ngầm nằm trong tầng đất mềm... hưởng của biến dạng nền đất đến kết cấu công trình ngầm trong môi trường nền đất yếu - Phân tích tính toán công trình ngầm đô thị trong môi trường đất yếu theo các phương pháp giải tích, phương pháp phân tích tích phân trực tiếp phương trình chuyển động theo thời gian (Full dynamic method) và phương pháp áp đặt chuyển vị của nền đất vào tính toán kết cấu công trình ngầm chịu tác dụng của động đất (Imposed... của động đất Chương 2: Tác dụng chấn động của động đất và dao động của tầng đất nhiều lớp trên nền đá cứng Chương 3: Tính toán công trình ngầm chịu tác dụng của động đất Chương 4: Tính toán các công trình giao thông ngầm tại thành phố Hồ Chí Minh chịu tác dụng của động đất Kết luận chung: Trình bày các kết quả chính và những đóng góp mới của luận án Phụ lục: chương trình tính và các bài báo của tác giả... vực có nền đất 18 yếu, tuy không nằm trong vùng có hoạt động động đất mạnh tuy nhiên nguy cơ về động đất vẩn tồn tại, nếu xảy ra động đất thì thiệt hại sẽ lớn hơn rất nhiều lần so với thiên tai như bão lũ Chính vậy, việc nghiên cứu các công trình công trình ngầm chịu tác động động đất trong nền đất yếu là cần thiết 1.5 Tổng quan về các phương pháp tính toán công trình ngầm chịu tác động động đất Hiện... 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT 1.1 Khái niệm về động đất và những tác động, thiệt hại do động đất đối với công trình ngầm Động đất là hiện tượng dao động rất mạnh nền đất xảy ra khi một nguồn năng lượng lớn được giải phóng trong thời gian rất ngắn do sự rạn nứt đột ngột trong phần vỏ hoặc trong phần áo trên của trái đất [8] Động đất xảy ra làm ảnh hưởng... cần thiết phải nghiên cứu xây dựng phương pháp thiết kế kháng chấn do động đất xảy ra cho hệ thống metro, vì đây là hệ thống giao thông công cộng rất đông người qua lại tham gia giao thông Vì vậy luận án Nghiên cứu phương pháp tính kết cấu công trình ngầm đô thị trong nền đất yếu chịu tác dụng của động đất là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn * Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án: -... ra động đất sẽ chịu tác động của sóng nén (sóng P), sóng cắt (sóng S) và đối với công trình đặt nông còn chịu tác động của sóng bề mặt (sóng Rayleigh, sóng Love) Trong phạm vi luận án chỉ nghiên cứu sóng cắt là sóng có vai trò chủ đạo gây nên phá hoại đối với công trình ngầm * Phương pháp nghiên cứu của luận án Nghiên cứu lý thuyết, sử dụng phương pháp PTHH tiến hành thử nghiệm số tính toán hệ kết cấu. .. gây mỏi kết cấu, chuyển vị, hư hỏng công trình xây dựng và được con người cảm nhận qua sự chuyển động mặt đất, rung lắc công trình Ảnh hưởng của động đất đối với công trình ngầm thường được thể hiện qua hai dạng: rung lắc của đất nền bởi động đất và hư hỏng đất nền do hóa lỏng nền đất, do chuyển vị và mất ổn định hay trượt 1.1.1 Động đất và nguồn gốc Động đất là sự dao động của bề mặt trái đất do các... Phân tích và lựa chọn phương pháp xác định các tham số động của nền đất theo điều kiện thực tế ở Việt Nam, sử dụng kết quả làm cơ sở giải quyết bài toán tương tác kết cấu công trình ngầm – nền phù hợp với điều kiện đất mềm tại TP HCM - Nghiên cứu bài toán truyền sóng trong môi trường đất nhiều lớp, tính toán biến dạng của nền đất do tải trọng động của động đất gây ra bằng phương pháp phần tử hữu hạn,... công trình ngầm trong các vùng có động đất thường dựa trên ba phương pháp tính toán, mỗi phương pháp đều có ưu khuyết điểm, cụ thể - Nhóm phương pháp giải tích; - Nhóm phương pháp áp đặt biến dạng của nền đất bị tác động của động đất vào biên (Imposed Seismic Ground Deformation - ISGD); - Phương pháp dựa vào giản đồ gia tốc nền, nghĩa là tích phân trực tiếp phương trình chuyển động hay còn gọi là phương