Đây là tài liệu hướng dẫn cơ bản về thực hành tính toán ổn định sử dụng phần mềm geoslope 2007. Tài liệu sẽ mang lại cho các bạn những kiến thức cơ bản nhất về geoslope từ các phương pháp tính toán mà phần mềm sử dụng cho tới những ví dụ thực hành chi tiết, tài liệu phù hợp với các bạn sinh viên nghành cầu đường, xây dựng cảng hay bất kì ai có nhu cầu thực hiện tính toán ổn định bằng geoslope. Hy vọng tài liệu có ích cho mọi người.
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VÊ SLOPE/W 2007 I Tổng quan slope SLOPE/W chương trình công ty GEO-SLOPE, CANADA, chuyên tính ổn định mái dốc Chương trình cho phép tính toán mái dốc điều kiện xảy thực tế như: xét đến áp lực nước lỗ rỗng, neo đất, vải địa kỹ thuật, tải trọng ngoài, tường chắn Chương trình SLOPE/W thiết kế dạng hệ CAD làm cho người dùng dễ sử dụng, hầu hết số liệu nhập vào trực tiếp vẽ SLOPE/W áp dụng tính toán thiết kế công trình mỏ, xây dựng địa kỹ thuật Không có giới hạn kích thước toán, SLOPE/W viết sử dụng phân phối nhớ động, hạn chế kích thước toán, kích thước lớn toán phụ thuộc vào kích thước nhớ máy tính II Các phương pháp tính toán lựa chọn phương pháp tính • Chương trình SLOPE/W xây dựng dựa số lý thuyết tính ổn định mái dốc như: o Phương pháp Ordinary (hay gọi phương pháp Fellenius), o phương pháp Bishop đơn giản hoá, o phương pháp Janbu đơn giản hoá, o phương pháp Spencer, o phương pháp Morgen-price, o phương pháp cân tổng quát Gle o phương pháp ứng suất phần tử hữu hạn • Đặc điểm khác biệt phương pháp khác giả thiết liên quan đến lực tiếp tuyến pháp tuyến dải Hơn nhiều hàm số biểu diễn quan hệ lực tác động cạnh dải sử dụng phương pháp Gle phương pháp Morgenstern-price mà phương pháp chặt chẽ mặt toán học SLOPE/W đưa nhiều phương pháp tính toán khác người dùng lựa chọn phương pháp phù hợp với toán Một số lý thuyết tính dùng chương trình Slope/W: Tên phương pháp Lý thuyết tính toán Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) Nhận xét đánh giá HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Phương pháp Ordinary Xem lực pháp tuyến lực cắt cạnh mặt trượt Do bỏ qua lực pháp tuyến lực cắt mảnh trượt nên tính xác không cao,ít dùng thực tế Phương pháp Bishop Đơn giản hóa quan tâm đến lực pháp tuyến mà không để ý đến lực tiếp tuyến dải, cần thỏa mãn pt cân momen Đơn giản hóa tính toán,do tính theo điều kiện cân momen gây xoắn vặn thỏi đất nên ảnh hưởng tới lực cắt thỏi,kết ko sai khác nhiều so với Mor… Phương pháp Janbu Phương pháp Spencer Phương pháp Morgentern-Price –Gle Đơn giản hóa, tính theo điều Đơn giản hóa dùng lực kiện cân lực gây xoắn vặn pháp tuyến mà không sử dụng lực thỏi đát gây ảnh hưởng nhiều tới tiếp tuyến dải, lực cắt thỏi, nên pp cho kết dựa điều kiện cân lực lệch nhiều so với pp Morgenstern… Là phương phương pháp phức Xét điều kiện cân lực tạp.Thỏa mãn điều kiện cân cân momen, hạn chế coi lực momen nên kết có lực trượt số tính xác cao Dùng lực pháp tuyến tiếp Cũng phương tuyến dải phải thỏa mãn pháp phức tạp thỏa mãn cả phương trình cân lực điều kiện cân lực momen phương trình cân momen nên mang độ xác cao Bảng 2.1: Các lý thuyết tính toán sử dụng SLOPE/W 2007 • • Lực chọn phương pháp tính toán Từ nhận xét đánh giá thực tế áp dụng công trình ta lựa chọn phương pháp tính Bishop để trình bày với ví dụ tính toán slope/W Do tài liệu mang tính chất hướng dẫn sử dụng phần mềm cho sinh viên ,phục vụ cho trình học tập làm đồ án nên phần tổng quan phương pháp tính sơ sài bạn để hiểu rõ tham khảo tài liệu phần tài liệu tham khảo để hiểu rõ chất phương pháp tính phần mêm slopeW III Hướng dẫn sử dụng chương trình phần mềm slope/w 2007 III.1 Các đơn vị dùng slope/w Bảng 3.1 Các đơn vị dùng slope/w Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Đại lượng Hình học Trọng lượng đơn vị nước Trọng lượng đơn vị đất Lực dính Áp lực nước Cột nước áp lực Tải phân bố Gia tốc Vận tốc Biến dạng III.2 - Đơn vị M KN/m3 KN/m3 KN/m2 KN/m2 m KN/m m/s2 m/s m Tổng qua giao diện phần mềm slope/w Khởi động phần mềm : vào start-> all program->geo slope -> geostudio 2007 Hình 1: Trình tự khởi động phần mềm - Khi cửa sổ Geostudio 2007 xuất lựa chọn: New-> full license -> SLOPE/W Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Hình : Cửa sổ Geostudio 2007 - Sau lựa chọn slope/w xuất bảng tên KeyIn Analyses lên,bảng với nhiệm vụ khai báo phương pháp tính,các quy định mặt trượt,hoặc vẽ đường đo áp… bạn bỏ qua khai báo theo hình sau Hình : Bảng KeyIn Analyses Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Tại Analysis type -> Bishop,Ordinary and Janbu Tại PWP Conditions from -> piezometric line - Sau khai báo thông tin hình làm việc xuất Hình 4: Màn hình làm việc chương trình Cửa sổ SLOPE/W bao gồm thành phần sau: Thành phần Thanh tiêu đề Thanh menu bar Thanh công cụ chuẩn Thanh công cụ Cửa sô thi Chức Chứa tên chương trình tên tệp mở Chứa tất lệnh thực với SLOPE/W Cung cấp nhanh lệnh bản,thao tác vào/ra, quan sát mô hình Cung cấp nhanh lệnh tạo,thay đổi mô hinh, chọn pp phân tích,chỉnh sửa xem kết Mô tả hinh học hiển thị kết III.3 dụng phần mềm SLOPE/W 2007 - Sử dụng SLOPE/W để tính toán ổn định mái dốc với mục đích: o Xác định hệ số an toàn nhỏ Fsmin o Xác định mặt trượt tới hạn Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) Hướng dẫn sử HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - SLOPE/W chia làm modul: Define(nhập số liệu); Solove( tính toán); Contour(hiện thị kết quả) Để thuận tiện cho người dùng việc tính toán ổn định công trình phần mềm SLOPE/W dựa tài liệu tham khảo ,đưa bước cần thực sau: Bước Bước Bước Bước Bước Bước Bước Bước Bước Bước 10 Bước 11 Bước 12 Bước 13 Bước 14 Bước 15 Bước 16 Bước 17 Bước 18 Bước 19 Bước 20 Bước 21 Bước 22 Xác đinh phạm vi vùng làm việc Xác định tỷ lệ vẽ Xác định lưới vẽ Xác định hệ trục Ghi toán Phác thảo toán Xác định tùy chọn phân tích Xác định đặc tính đất Gán đặc tính cho lớp đất(*) Vẽ đường đo áp Khai báo tải trọng(nếu có) Khai báo vải địa neo ngầm(nếu có) Vẽ bán kính mặt trượt Vẽ lưới mặt trượt Một số tùy chọn phác thảo toán Kiểm tra lại dự liệu nhấp Thực giải toán Xem kết hệ số an toàn mặt trượt Xem lực tác dụng lên phân tố đất Vẽ đường đẳng hệ số ổn định Biểu diễn kết đồ thị Chìn ảnh in vẽ Ta vào tìm hiểu bước chương trình SLOPE/W 2007 Bước Xác định phạm vi vùng làm việc Để thiết lập kích thước vùng làm việc : - Trên menu bar hình làm việc slope/w chọn : Set -> page > hộp thoại Set Page lên (hình vẽ) : Trong : Printer page : hiển thị tên mãy in lựa chọn kích thước vùng in máy in đó, thông tin giúp xác định vùng làm việc in ấn kế thuận lợi Working area : kích thường vùng làm việc, thường thiết lập với kích thước tờ A4 ,nên bạn điền ô Width 260 Height 200 hình vẽ Unit : lựa chọn đơn vị mm Ok : kết thúc trình xác định vùng làm việc Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Hình Hộp thoại set page Bước Xác định tỉ lệ vẽ Các đối tượng hình học thông thường định nghĩa với đơn vị m, cần chọn tỷ lệ thích hợp để phù hợp với nội dung trang giấy( thường chọn 1:200) Để thực việc xác định tỉ lệ vẽ : - Trên menu bar hình làm việc slope/w chọn : Set-> units and scale -> hộp thoại Set units and scale lên (hình vẽ) Trong đó: Engineering units : lựa chọn đơn vị miêu tả đối tượng (hình học, lực ,áp lực,dung trọng nước…) Scale : nhập tỉ lệ vẽ hộp Horz Vert Problem extents : nhập kích thước mở rộng dùng để miêu tả toán View : 2-dimensional –xem không gian chiều Ok : kết thúc việc xác định việc thiết lập vẽ - nên chọn kích thước rộng toán để dành lề cho vẽ ta tích chọn calculate max extents from scale and origi ta nhập tỉ lệ vẽ mục scale khoảng cách Maximen x Maximen y tự tính , ngược lại ta bỏ chọn calculate max extents from scale and origi ta nhập Maximen x Maximen y phần mềm tự điền tỉ lệ vẽ thích hợp vào ô scale Lưu ý: Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Hình Đặt tỉ lệ vẽ Bước Xác định lưới vẽ Một lưới giúp bạn vẽ toán Các điểm “bắt dính”, giúp việc tạo điểm, đường xác tọa độ mong muốn,bạn thiết lập khoảng cách lưới 1m Để thiết lập hiển thị lưới : - Từ thực đơn Set -> Grid -> hộp thoại Grid xuất (hình vẽ) Trong nhóm Gidd Spacing: X=1;Y=1 : thiết lập khoảng cách lưới mong muốn m Mm : thị giá trị khoảng cách mắt lưới thực hình Trong slope/w 04 mục (actual gird spacing) Chọn Display Gird : để thị lưới hình làm việc Chọn Snap to Gird : để bật chế độ bắt lưới trỏ hình Close : kết thúc việc xác định lưới vẽ Lưới vẽ xuất cửa sổ Define Khi bạn di chuyển trỏ chuột,tọa độ nút lưới gần trỏ chuột xuất (góc phải hình) Lưu ý: - Việc xác định lưới vẽ để phục vụ cho công tác vẽ ,phác thảo toán,ta cho lưới vẽ để vẽ đơn giản hơn,tuy nhiên phạm vi tài liệu hướng dẫn bạn thiết lập, phác thảo toán từ phần mềm Auto Cad (2007) bạn ko cần phải xác định lưới vẽ hay cho hiển thị lưới vẽ lên hình làm việc Slope/w Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Hình Thiết lập lưới vẽ Bước Xác định trục Thiết lập hệ trục vẽ giúp cho việc xem xét đọc thông tin vẽ sau in trở nên đơn giản Để thiết lập hệ trục: - Từ thực đơn Set-> Axes-> hộp thoại Axes xuất ( hình vẽ) Tại Display : lựa chọn Left Axis, Bottom Axis Axis number tức lựa chọn hệ trục bên trái vùng vẽ,và số trục Tại Axis Titles : đặt cho trục Khi chon OK hoppj thoại Axis Size xuất ( hình vẽ) Nhập giá trị cận trục Min X-axis Min-Y-axis Nhập độ rộng khoảng cách chia số khoảng chia trục X-axis Y-axis Chọn OK để kết thúc việc xác định hệ trục , kết hình (hình vẽ) Hình Thiết lập trục tọa độ Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Hình Cài đặt kích thước cho trục tọa độ Hình 10 Kết thực bước Lưu ý : - Vì tài liệu hướng dẫn nhập,phác thảo toán từ auto cad mà không trực tiếp phác thảo slope/w nên việc xác định hệ trục làm sau phác thảo xong toán - Việc xác định hệ trục thích hợp với việc pháp thảo toán trực tiếp slope/w hơn, giúp ta theo dõi dễ dàng tọa độ ,khoảng cách thiết lập toán Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 10 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - B14 Vẽ lưới mặt trượt o Để vẽ mặt trượt -> chọn Draw-> slip surface-> điền giá trị mong muốn vào hộp thoại Ta có kết sau - B15 Các tùy chọn phác thảo toán o Tại bước này bạn muốn tắt bỏ tên lớp đât, điểm point… thực bước Để thực bạn xem lại hướng dẫn chi tiết bước 15 phần chương B16 Kiểm tra toán trước chạy Để kiểm tra toán sai sót không ta vào tool-> chọn verity - Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 46 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 o Nếu toán đúng, thông báo hình bên - - o Nếu toán có lỗi chương trình thông báo lỗi cho bạn, bạn kiểm tra xem lỗi báo xảy đâu, để kiểm tra sửa lỗi bạn vào mục KeyIn, tìm tới mục mà chương trình báo lỗi, sửa thông tin theo lỗi mà chương trình báo lại B17 Thực toán o Sau chương trình kiểm tra không lỗi, ta thực chạy chương trình o Vào tool -> chọn solve analyses nút tắt công cụ B18 Sau chương trình chạy xong,ta xem kết toán, hiệu chỉnh trước in Thực tương tự bước hướng dẫn Với lớp vải địa, toán chạy hệ số ổn định phù hợp có kết sau ( lưu ý : bạn thử nhiều lưới tâm trượt để tìm hệ số fs hợp lý hơn, xin đưa trường hợp với fs=1.873) Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 47 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - Các bước lại tùy theo nhu cầu hay yêu cầu toán, thực làm tương tự hướng dẫn phần Bài toán Giải toán ổn định trượt sâu bên cầu tàu (cọc tàu cừ sau) Đề bài: toán cầu tàu cừ sau với thông số sau - Số liệu địa chất,vật liệu Stt Lớp Lớp Lớp Cat san lấp Đá hộc Bê tông Cừ Larssen IV 14,9 Khối lương riêng (Kn/m3) 16.3 16.5 18.5 14 15 25 78 Lực dính (kN/m2) 16.8 29.5 36.5 0 0 Góc nội ma sát(o) 11 14 18 30 40 1e+009 1e+009 Lực cắt tính toán từ sap2000 cho hàng cọc theo thứ tự từ mép bến vào.(KN) 12.7 0.2 0.3 11.2 12.4 Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 1.1 2.0 48 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - Mặt cắt ngang thể toán Để thực toán ta thực bước sau - B1 Khởi tạo toán : Xác định vùng làm việc: thiết lập page, hệ lưới, hệ trục…, thực có kết hình bên o Với , ta cần phải đặt tỉ lệ phù hợp với kích thước toán,tỉ lệ 1:600 theo chiều dọc khung vẽ 1:400 theo chiều đứng khung o Min X=-30; y = -20 hình vẽ sau phác thảo nằm vào trang thiết lập với mục đích trình bày cho đẹp mắt o Thiết lập lưới vẽ Grid hình vẽ o Thiết lập trục , đặt tên , xác định số khoảng giá trị nhỏ thể Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 49 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 50 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - - B2 : thực lưu toán o Đặt tên cho toán : vd “ Giải cầu tàu” , vào lựa chọn vị trí lưu o Chọn save để ghi toán B3 : Phác thảo toán o Chuẩn bị mặt cắt công trình , vẽ đơn giản cad o Thực chấm điểm points o Chuyển tọa độ points từ cad sang excel lưu ý thứ tự trục x,y dấu chấm , phẩy phân cách thập phân, hướng dẫn o Copy tọa độ điểm points từ excel vào slope/w , lệnh KeyIn-> points-> paste o Vẽ vùng phân cách vật liệu lệnh draw-> regions-> kết hình vẽ Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 51 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 52 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - B4 Khai báo vật liệu Lưu ý: khai báo cừ ,ở mục lực dính ta khai báo 10^9 tức ý muốn nói vật liệu cứng , cứng,mặt trượt không cắt qua thân cừ Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 53 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - B5 Gán vùng vật liệu : draw-> meterial - B6 Vẽ đường áp lực nước lỗ rỗng Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 54 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - B7 Khai báo tải trọng phân bố Trong toán , phía sau bến có tải trọng hàng hóa, theo biểu đồ phân vùng tải trọng tải trọng phân bố 6T/m2 Nhưng lưu ý , đơn vị slope kN, cần đổi cho hợp lý trước nhập kết sau nhập giá trị hình vẽ Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 55 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - B8 Khai báo cọc Việc khai báo cọc giống khai báo vải địa kỹ thuật neo ngàm , khác muc type ta chọn Pile o Pile spacing : giá trị bước cọc Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 56 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 o Shear force : giá trị lực tác dụng vào cọc ( lực dọc , lực cắt) o Shear safely factor : hệ số an toàn o Apply shear: lựa chọn hướng lực song song để trượt( lực dọc) parallel, vuông góc để trượt( lực cắt) Perp - Có thể kiểm tra liệu nhập cho cọc vào mực KeyIn-> chọn reinforcement Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 57 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 B9 Thiết lập bán kính trươt vẽ lưới mặt trượt - B10 Kiểm tra toán trước chạy - B11 Chạy hiển thị kết chương trình Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 58 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 59 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Nhận xét: hệ số an toàn lớn, công trình an toàn Các bạn vẽ lưới điểm khác để tìm mặt trượt với hệ số hợp lý Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 60 ... mêm slopeW III Hướng dẫn sử dụng chương trình phần mềm slope/w 2007 III.1 Các đơn vị dùng slope/w Bảng 3.1 Các đơn vị dùng slope/w Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) HƯỚNG DẪN... định mặt trượt tới hạn Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) Hướng dẫn sử HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 - SLOPE/W chia làm modul: Define(nhập số liệu); Solove( tính toán); Contour(hiện... lớp đất Delete, sửa tính chất lớp đất nhấp trực tiếp vào lớp đất muốn sửa chữa sửa theo mục đích Nguyễn Hữu Thắng-Viện Cảng-Kỹ thuật Hàng Hải (INPOMAT) 19 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SLOPE/W 2007 Bước Gán