CHƯƠNG II
PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH BỜ DỐC
Hà Nội 2015
Trang 4MÆt truît lµ cung trßn MÆt truît kh«ng ph¶i lµ cung trßna) MÆt truît lµ ®uêng cong
b) MÆt truît lµ ph¼ng
c) MÆt truît tæ hîp
Các dạng mặt trượt thường gặp
Lý thuyết cơ bản
Trang 5- 1920 Terzaghi – Cường độ CC hiệu quả: f = (utg’+cc’
- 1930 – 1935 Jurgenson và Casagrande XD và HT nén 3 trục UU, CU,CD- 1936 Terzaghi – Đề nghị dùng US hiệu quả ’,c’ hay US tổng để PT Ô Đ- 1952 Bishop đưa ra PTrình và PP tính ổn định bờ dốc đơn giản
- 1952 – 1953 Taylor có PP gần giống PP Bishop đơn giản và xét lực TT- 1953 Skempton nhấn mạnh khác nhau ÔĐ lâu dài và ổn định tức thời - 1957 Skempton đưa PP tính ổn định lâu dài
- …
Trang 6Lý thuyết cơ bản
Cân bằnggiới hạn
Dựa trên điều kiện cân bằng giới hạn Coulomb,
phát triển trên một mặt trượt tới hạn của khối trượt Là phương pháp sử dụng phổ biến
Phân tíchgiới hạn
Dựa trên lý thuyết dẻo và xem trạng thái giới hạn trên mặt trượt nằm giữa trạng thái giới hạn trên theo công sinh ra do chuyển vị và trạng thái giới hạn dưới theo ứng suất.
PTHH Xét TT CB GH tại từng điểm trên mặt trượt thỏa mãn các phương trình thành phần trong lý thuyết đàn hồi và ĐK CB GH Mohr – Coulomb nhờ các phần mềm chuyên dụng trên công cụ máy tính điện tử
Trang 7Mặt trượt phẳng (plane failure):
- Mặt trượt trùng mặt nghiêng bờ dốc;
- Mặt trượt không trùng với mặt
nghiêng bờ dốc
Trượt theo khối nêm: Sử dụng PP tra bảng, tra biểu đồ
PT ổn địnhbờ dốc đá
Trang 8- Đường ô tô cao tốc: Fstc = 1,30- Đường ô tô cấp I, II: Fstc = 1,25- Đường ô tô cấp III - VI: Fstc = 1,20- Đường ô tô cấp tỉnh: Fstc = 1,15- Đường GTNT: Fstc = 1,10
Lý thuyết cơ bản
Trang 9Bờ dốc vô hạn – trượt phẳng song song
-Dung trọng của đất trên mực nước (ɣ), dưới mực nước (ɣsat)
-Lực dính kết đơn vị US hiệu quả (c’)-Góc ma sát trong US hiệu quả (φ’)
bờ dốc
Trang 10* Tứ giác ABCD có bề rộng b xem là cân bằng khi:W = ((z-hw)+csat.hw).b = b ∑.h
* W phân ra lực pháp tuyến N (lực chống trượt) và tiếp tuyến T (lực gây trượt):
Rc' (.hh )cos tg 'Fs
Tsin cos.h
Phân tích ổn định bờ dốc khi mặt trượt phẳng
Trang 111- Bờ dốc cấu tạo đất rời (c’=0)
Không có nước
Đất rời c’=0 và không có nước, không có các thành phần w.hwHệ số an toàn chống trượt:
tgtgFs
- góc dốc của đất rời ở trạng thái xốp nhất.
Có nước
ww
Trang 12Phân tích ổn định bờ dốc cho bài toán đơn giản
Trang 13L – chiều dài cung AB, tỷ lệ với HT- lực gây trượt tỷ lệ với W
Hc – độ cao tới hạn Phụ thuộc Hệ số ổn định (tra toán đồ):
Trang 14Toán đồ tra Ns
Phân tích ổn định bờ dốc cho bài toán đơn giản
Trang 15Đất dính có c,φ > 0OBOAFs
A xác định từ toán đồ, phụ thuộc H, , cB được kéo dài từ gốc O đến góc bờ dốc β
Trang 16La
Hệ số an toàn
chongtruot
Phải xác định được tâm O – Tâm trượt nguy hiểm nhất.
Nếu mái dốc có nhiều lớp đất
(c, φ khác nhau)? Sơ đồ xác định hệ số an toàn Fs
Phân tích ổn định bờ dốc trượt cung tròn
Trang 17
Trang 18Giá trị hệ số ổn định ở trên được tính toán với một mặt trượt đã xác định, hoặc đã xảy ra
Tuy nhiên, trong lý thuyết tính toán ổn định bờ dốc thì mặt trượt chưa được xác định cụ thể mà chỉ dựa vào mặt trượt có hệ số ổn định nhỏ nhất.
Phân tích ổn định bờ dốc trượt cung tròn
Trang 19Phân tích ổn định bờ dốc bằng phần mềm Geostudio - Slope/W theo PP CBGH
Phân tích ổn định bờ dốc bằng phần mềm Geostudio - Slope/W theo PP CBGH
Trang 20Tâm trượt nguy hiểm nhất O
a) Đất dính có φ = 0
Phân tích ổn định bờ dốc trượt cung tròn
Trang 21i nk3
Tâm O xác định như trên Điểm E được
xác định như hình vẽ Trên OE, tìm điểm Oi sao cho hệ số an toàn Fs nhỏ nhất.
Trang 22Phương pháp phân mảnh Fellenius
Giả thiết 1cung tròn có tâm trượt O, bán kính R, cần xác định hệ số an toàn Fs.
Trang 23ii bhW
Trong đó: b - chiều rộng của phân mảnh (i) hi - chiều cao của mảnh thức (i) i - dung trọng của đất
Phân tích Wi ra thành hai thành phần Ni và Ti :
i là góc tạo bởi đường thẳng đứng đi qua tâm trượt O và đường thẳng nối O
với điểm đặt lực Wi (điểm giữa cung trượt thứ (i))
Xét tất cả các lực tác dụng lên mảnh thứ (i):
(1) Wi : Trọng lượng của mảnh thứ (i):
Trang 24(2) Ci : Lực dính tác dụng trên mặt trượt của mảnh thứ (i):
iii cl.C
Trong đó: ci- lực dính đơn vị trên cung trượt li của mảnh thứ (i)
Hệ số an toàn: Fs = Mchống trượt/ Mgây trượt
Nếu có dòng ngầm, thay phản lực Ni bằng N’i=Ni-Ui với lực nước Ui=ui.li
n1i in
Phân tích ổn định bờ dốc trượt cung tròn
Trang 25Phương pháp phân mảnh Fellenius (không xét đến tương tác giữa các mảnh)
cF a
(1) (2) (3)(4)
(7)(8)1
Trang 26C bma
tancos1 tan
u- Áp lực nước lỗ rỗng tác động đáy cung trượt;
w- Trọng lượng của phân tố;α- Góc nghiêng tại đáy cung trượt so với phương ngang.
Phân tích ổn định bờ dốc trượt cung tròn
Trang 28Thoát nước cho
BDNgăn nước mặt không thấm vào khu vực BD, hướng nước ngầm chảy ra xa BD
• Thoát nước mặt: làm mương rãnh,
lấp chặt các khe nứt, che phủ BD…
• Thoát nước ngầm: khoan giếng hút
nước, lỗ khoan nghiêng +c ống lọc thoát nước…
Chống phong
hóa, xói lở BDNhằm giữ cho các đặc trưng cơ học của đất đá trên BD không bị giảm, không bị phong hóa, xói lở
• Trồng cỏ kết hợp khung BTCT,
lưới ĐKT.
• Che phủ bằng bitum hay xi măng
Làm chắc đất đáTăng sức chống cắt của đất đá • Lấp kín lỗ rỗng, khe nứt bằng vật liệu liên kết: hỗn hợp bitum, silicat, xi măng…
Xây dựng các công trình chống trượt
Các công trình nhằm chống
• Cọc …
Trang 36Thiết kế lại bờ dốc, giảm chiều cao mái dốc – đơn giản hiệu quả
Ổn định bờ dốc
Trang 37Thiết kế lại bờ dốc, giảm chiều cao mái dốc – đơn giản hiệu quả
Trang 38Ổn định bờ dốc
Gia cố, trong cỏ chống xói, thoát nước
Trang 39Gia cố, trong cỏ chống xói, thoát nước
Trang 40Ổn định bờ dốc
Gia cố, trong cỏ chống xói, thoát nước
Trang 41Tường chắn kiên cố ổn định bờ dốc
Trang 42Ổn định bờ dốc
Tường chắn kiên cố ổn định bờ dốc
Trang 43Ưu và nhược điểm các PP PT ổn định bờ dốc: Cân bằng giới hạn; Phân tích giới hạn; PP phần tử hữu hạn
Phương trình cơ bản PT Ô Đ mặt trượt phẳng? Mặt trượt cung tròn?
chọn giải pháp ổn định bờ dốc? Tạm thời? Bền vững?