LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Quá trình thi công công trình là một trong những nguyên nhân chính gây ra biến dạng đất đá giữa đường hầm với bề mặt đất, đặc biệt là các đường hầm nằm nông với các đặc điểm như: Công trình có chiều dày tầng đất phủ nhỏ, điều này sẽ làm tăng khả năng ảnh hưởng của việc thi công công trình ngầm tới các công trình bề mặt, công trình ngầm thi công chủ yếu trong vùng đất đá mềm yếu có nguy cơ mất ổn định cao, trong khối đất mềm có tồn tại nhiều các vật thể ngoại lai, trong nhiều trường hợp, những vật thể này có thể là nguyên nhân dẫn tới các sự cố trong quá trình thi công công trình ngầm, trên bề mặt, tồn tại các công trình xây dựng, hạ tầng kỹ thuật nhạy cảm với quá trình thi công công trình ngầm.Do đó gây lún bề mặt đất và làm ảnh hưởng đến sự ổn định của các công trình trên bề mặt, tác động của lún khi thi công các công trình ngầm nằm nông hoặc trong đất đá mềm yếu rất nguy hiểm tới các công trình lân cận như: các tòa nhà, cơ sở hạ tầng và công trình công cộng.Việc nghiên cứu, đánh giá và dự báo trước các ảnh hưởng, tác động của quá trình thi công công trình ngầm tới các công trình trên bề mặt nếu làm được, sẽ giúp cho các công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công các công trình ngầm nằm gần mặt đất được chính xác, giảm thiểu các sự cố, rủi ro khi thi công công trình ngầm và đặc biệt sẽ làm giảm đi các ảnh hưởng của quá trình thi công này tới các công trình bề mặt. Đề tài cứu sự ảnh hưởng của quá trình thi công công trình ngầm đến các công trình bề mặt bằng cách sử dụng phần mềm Phase2 qua thông số chiều sâu của công trình ngầm. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu này vẫn chưa xét được đến các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ biến dạng trên bề mặt khi thi công công trình ngầm như yếu tố đường kính công trình ngầm, tính chất cơ lý đất đá thay đổi theo chiều sâu của công trình ngầm, ảnh hưởng của nước ngầm....Điều này cần được khắc phục để có thể đưa ra được chính xác mối ảnh hưởng của quá trình thi công công trình ngầm đến sự biến dạng bề mặt, từ đó làm ảnh hưởng đến các công trình trên bề mặt. Hiện nay, với sự trợ giúp của các phương tiện máy tính với tốc độ xử lý số liệu nhanh mà nhóm các phương pháp số đã và đã chứng minh được sự nhanh chóng và tiện dụng của mình trong các phân tích số. Phase 2 là một phần mềm được xây dựng trên cơ sở phần tử hữu hạn có rất nhiều lợi ích trong quá trình phân tích, tính toán ổn định công trình ngầm. 2. Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài là nghiên cứu, đánh giá và dự báo trước các ảnh hưởng, tác động của quá trình thi công công trình ngầm tới các công trình trên bề mặt nếu làm được, sẽ giúp cho các công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công các công trình ngầm nằm gần mặt đất được chính xác, giảm thiểu các sự cố, rủi ro khi thi công công trình ngầm và đặc biệt sẽ làm giảm đi các ảnh hưởng của quá trình thi công này tới các công trình bề mặt. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Sử dụng phương pháp số, cụ thể bằng chương trình phase2 kết hợp phân tích tham số, nghĩa là tính với sự biến đổi của một hay nhiều tham số (hay các yếu tố ảnh hưởng) trong miền biến thiên nhất định để rút ra được quy luật ảnh hưởng. Do hạn chế về thời gian, và khuôn khổ của đồ án tốt nghiệp nên trong bài chỉ chú ý đến được một số các yếu tố ảnh hưởng (các tham số) sau: Tham số kích thước công trình ngầm; Tham số độ sâu đặt công trình ngầm; Và một số tham số cơ học của đất đá;
Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quá trình thi công công trình nguyên nhân gây biến dạng đất đá đường hầm với bề mặt đất, đặc biệt đường hầm nằm nông với đặc điểm như: Công trình có chiều dày tầng đất phủ nhỏ, điều làm tăng khả ảnh hưởng việc thi công công trình ngầm tới công trình bề mặt, công trình ngầm thi công chủ yếu vùng đất đá mềm yếu có nguy ổn định cao, khối đất mềm có tồn nhiều vật thể ngoại lai, nhiều trường hợp, vật thể nguyên nhân dẫn tới cố trình thi công công trình ngầm, bề mặt, tồn công trình xây dựng, hạ tầng kỹ thuật nhạy cảm với trình thi công công trình ngầm Do gây lún bề mặt đất làm ảnh hưởng đến ổn định công trình bề mặt, tác động lún thi công công trình ngầm nằm nông đất đá mềm yếu nguy hiểm tới công trình lân cận như: tòa nhà, sở hạ tầng công trình công cộng Việc nghiên cứu, đánh giá dự báo trước ảnh hưởng, tác động trình thi công công trình ngầm tới công trình bề mặt làm được, giúp cho công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công công trình ngầm nằm gần mặt đất xác, giảm thiểu cố, rủi ro thi công công trình ngầm đặc biệt làm giảm ảnh hưởng trình thi công tới công trình bề mặt Đề tài cứu ảnh hưởng trình thi công công trình ngầm đến công trình bề mặt cách sử dụng phần mềm Phase2 qua thông số chiều sâu công trình ngầm Tuy nhiên, kết nghiên cứu chưa xét đến yếu tố khác ảnh hưởng đến độ biến dạng bề mặt thi công công trình ngầm yếu tố đường kính công trình ngầm, tính chất lý đất đá thay đổi theo chiều sâu công trình ngầm, ảnh hưởng nước ngầm Điều cần khắc phục để đưa xác mối ảnh hưởng trình thi công công trình ngầm đến biến dạng bề mặt, từ làm ảnh hưởng đến công trình bề mặt Hiện nay, với trợ giúp phương tiện máy tính với tốc độ xử lý số liệu nhanh mà nhóm phương pháp số chứng minh nhanh chóng tiện dụng phân tích số Phase phần mềm xây dựng sở phần tử hữu hạn có nhiều lợi ích trình phân tích, tính toán ổn định công trình ngầm Mục đích đề tài Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Mục đích đề tài nghiên cứu, đánh giá dự báo trước ảnh hưởng, tác động trình thi công công trình ngầm tới công trình bề mặt làm được, giúp cho công tác thiết kế kỹ thuật, thiết kế thi công công trình ngầm nằm gần mặt đất xác, giảm thiểu cố, rủi ro thi công công trình ngầm đặc biệt làm giảm ảnh hưởng trình thi công tới công trình bề mặt Đối tượng phạm vi nghiên cứu Sử dụng phương pháp số, cụ thể chương trình phase2 kết hợp phân tích tham số, nghĩa tính với biến đổi hay nhiều tham số (hay yếu tố ảnh hưởng) miền biến thiên định để rút quy luật ảnh hưởng Do hạn chế thời gian, khuôn khổ đồ án tốt nghiệp nên ý đến số yếu tố ảnh hưởng (các tham số) sau: - Tham số kích thước công trình ngầm; Tham số độ sâu đặt công trình ngầm; Và số tham số học đất đá; Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương phân tích lý thuyết kết hợp với sử dụng phần mềm phase có ý tới thay đổi tham số để tìm hiểu quy luật phân bố, thay đổi quy luật học ứng suất biến dạng vùng biến dạng phá hủy xung quanh khoảng trống công trình ngầm Nội dung nghiên cứu - Tổng quan vấn đề xây dựng tàu điện ngầm bố trí mức nông công tác thiết kế kết cấu chống đỡ - Đánh giá điều kiện địa học số khu vực dự kiến bố trí đường tàu điện ngầm Thành phố Hà Nội Sử dụng phần mềm phương pháp số Phase sở có ý đến thay đổi tham số khác (tham số kích thước hình dạng, tham số độ sâu đặt đường hầm, số tham số học đá) phân tích, tìm hiểu quy luật phân bố ứng suất biến dạng, quy luật biến đổi học xung quanh đường hầm phục vụ công tác nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN - Ý nghĩa khoa học đề tài : Qua nghiên cứu, đề tài phân tích độ sâu phù hợp cho đường hầm tàu điện ngầm bố trí nông cho Thành phố Hà Nội - Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu đề tài góp phần nhỏ vào định hướng phương án thi công đường tàu điện ngầm Hà Nội bố trí nông Cấu trúc đề tài Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH NGẦM BỐ TRÍ NÔNG VÀ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CÔNG TRÌNH NGẦM 1.1 Tổng quan công trình ngầm 1.1.1 Khái quát chung Công trình ngầm (CTN) công trình nhân tạo nằm lòng đất, tùy thuộc vào yêu cầu, mục đích sử dụng người mà công trình ngầm sử dụng vào mục đích khác sống người Như công trình ngầm phục vụ cho công tác khai thác khoảng sản (hầm mỏ), công trình ngầm sử dụng cho công tác giao thông, thủy lợi, dân sự, quốc phòng… Công trình ngầm xây dựng nước ngầm lớp đất đá, điều kiện địa chất khác nên công trình ngầm có mối quan hệ chặt chẽ với môi trường đất đá xung quanh Trong thực tế môi trường đất đá đa dạng Do mà tính đa dạng tư thiết kế thi công xây dựng công trình ngầm cung phong phú đặt nhiều câu hỏi khó giải đáp yếu tố biết trước môi trường đất đá xung quanh công trình ngầm Chính mà việc xây dựng công trình ngầm vừa mang tính kỹ thuật mang tính mỹ thuật cao Công trình ngầm nằm pha đất đá, nước, không khí,… vị trí đặt công trình khác Công trình ngầm nằm đá, nằm sâu lòng đất có công trình ngầm nằm gần mặt đất 1.1.2 Phân loại công trình ngầm a Theo công dụng Tùy theo mục đích sử dụng công trình ngầm chia công - trình ngầm làm số nhóm: Công trình ngầm khai thác khoảng sản: loại công trình sử dụng để khai thác tài nguyên khoáng sản hệ thống CTN, hầm trạm phục vụ mỏ than hầm lò, mỏ quặng… Đây công trình có tuổi thọ tùy theo sản lượng mỏ có yêu cầu kiến trúc không cao nên người ta cần bảo đảm an toàn sử dụng quan tâm đến tính thẫm mỹ Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN - Công trình ngầm công nghiệp: gồm công trình ngầm thủy lợi, thủy điện, kho chứa ngầm Những công trình hệ thống thủy lợi, thủy điện thường có chiều dài lớn, thường có giai đoạn làm việc khác chế độ làm việc khác chế độ làm việc nước chảy bên ( thi công sữa chữa) vào hoạt động Ngoài áp lực đất đá bên tác động vào có nước áp lực nước bên nên thiết kế thi công công trình ngầm nhóm có đặc - điểm yêu cầu riêng Công trình ngầm dân dụng: Những công trình ngầm nhóm bao gồm CTN giao thông (ô tô, tàu hỏa, tàu điện, người bộ; giao thông tĩnh, giao thông động), tầng hầm nhà cao tầng, gara để xe ngầm, hệ thống đường hầm kỹ thuật dùng để đặt ống nước sinh hoạt, nước thải, cáp điện, cáp quang… phục vụ nhu cầu sinh hoạt nhân dân Những công trình có yêu cầu kiến trúc cao hẳn công trình phục khai thác khoáng - sản chúng có tuổi thọ thời gian tồn lâu dài Công trình ngầm đặc biệt: nhóm công trình ngầm phục vụ mục đích quân sự, quốc phòng, nhà máy ngầm… Nhóm công trình có đặc điểm cần kiên cố cao nằm bí mật lòng đất Phân nhóm công trình ngầm Theo công dụng Theo vị trí nằm Theo diện tích sử dụng Tương quan kích thước công trình ngầm • Công trình ngầm • Công trình • Các đường hầm • Công trình phục vụ khai thác khoảng sản • Công trình công ngầm nằm ngang • Công trình ngầm tiết diện nhỏ • Công trình nghiệp • Công trình ngầm ngầm nằm nghiêng • Công trình chiều dài lớn chiều rộng • Các hầm trạm dân dụng • Công trình ngầm đặc biệt ngầm thẳng đứng • Công trình ngầm gần mặt đất • Công trình nằm sâu kích thước ba chiều không chênh lệnh ngầm tiết diện trung bình • Công trình ngầm tiết diện lớn Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 1.1 Sơ đồ phân bố nhóm công trình ngầm b Theo vị trí, nằm Công trình ngầm có dạng nằm khác nhau, xây dựng công trình tùy thuộc vào góc nghiêng trục công trình ngầm với phương nằm ngang mà người ta chia ra: - Công trình ngầm nằm ngang (khi góc nghiêng trục công trình ngầm với phương không 5) - Công trình ngầm nằm nghiêng (khi góc nghiêng < < 75) - Công trình ngầm thẳng đứng góc nghiêng 75 c Theo tiết diện đào Tùy theo tiết diện gương đào mà người ta chia công - trình ngầm làm nhóm: Công trình ngầm tiết diện nhỏ; công trình ngầm dạng thường có tiết diện sử dụng S < 18 loại gặp công trình ngầm dân dụng, công nghiệp đường lò - mỏ Công trình ngầm tiết diện trung bình: thường có S = (1832) yếu - CTN dẫn nước Công trình ngầm tiết diện lớn: S > 32 người ta hay gọi công trình ngầm có tiết diện lớn đa số chúng công trình giao thông thủy điện trung bình lớn Các cách thức phân loại mang tính chất tương đối, thay đổi lực thiết bị thi công, trình độ người thi công thay đổi c Theo tương quan chiều dài chiều rộng công trình ngầm Theo đặc tính kích thước hai chiều công trình ngầm người - ta chia công trình ngầm làm nhóm: Khi công trình ngầm có kích thước chiều dài lớn nhiều lần chiều rộng chiều cao người ta thường gọi chung chúng Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN CTN, đường hầm Những công trình ngầm dạng có - chiều dài từ vài chục, vài trăm chí hàng chục kilômét Các hầm trạm: công trình ngầm có tương quan chênh lệch chiều dài, chiều rộng chiều cao không lớn, công trình ngầm người ta thường gọi cá hầm trạm ví dụ như: gian máy hệ thống nhà máy thủy điện ngầm, hầm sữa chữa đề pô tàu điện ngầm, trạm bơm, trạm biến áp ngầm,… 1.1.3 Công trình ngầm nằm nông đặc điểm công tác thi công công trình ngầm nằm nông 1.1.3.1 Công trình ngầm nằm nông Hiện có nhiều quan điểm khác độ sâu công trình ngầm nằm nông Có quan điểm cho công trình ngầm nằm nông công trình có độ sâu đặt công trình H< 2,5B (B – Chiều rộng đường hầm) Quan điểm khác lại cho độ sâu đặt công trình ngầm H< 10-12m; H < 2B công trình coi nằm nông Nói chung việc phân loại công trình ngầm nằm nông công trình ngầm nằm sâu mang tính chất tương đối tùy thuộc vào quan điểm tác giả, trường phái khác Nhưng lại việc quan điểm tính toán áp lực đất lên công trình ngầm nông lại tương đối giống nhau, quan điểm không hình thành vòm cân tự nhiên 1.1.3.2 Đặc điểm công tác thi công công trình ngầm nằm - nông thành phố - Công trình ngầm nằm nông, chiều dày đất phủ nhỏ; Công trình ngầm chủ yếu thi công khối đá mềm yếu có nguy - ổn định cao, đất yếu Trong khối đá mềm tồn nhiều vật thể ngoại lai Trong nhiều trường hợp, vật thể nguyên nhân khởi đầu dẫn - tới cố trình thi công CTN Trên bề mặt, tồn công trình xây dựng, hạ tầng kỹ thuật - nhạy cảm với tượng gây lún gây trình thi công CTN Hướng tuyến hệ thống CTN thường bố trí dọc theo tuyến đường giao thông bề mặt đẻ đáp ứng thuận tiện cho người sử dụng Tuy nhiên, tuyến CTN cắt ngang qua bên tòa nhà cao tầng, tuyến đường sắt… 1.2 Tổng quan phương pháp thi công công trình ngầm Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Nói chung công nghệ thi công công trình ngầm phong phú đa dạng chúng tổ hợp linh hoạt nhiều giải pháp kỹ thuật sơ đồ công nghệ khác Tên gọi phương pháp thi công công trình ngầm có nhiều xuất xứ khác nhau, theo nơi phát triển công nghệ hay phương pháp, theo giải pháp kỹ thuật phổ biến nhiều thói quen Vì để giúp cho người thiết kế thi công linh hoạt lựa chọn phương pháp thi công, giải pháp kỹ thuật xử lý tình xảy ra, trước tiên cần thiết giới thiệu sơ yếu tố, khâu kỹ thuật quan trọng công nghệ thi công Có thể nói, công nghệ thi công tổ hợp yếu tố, giải pháp kỹ thuật sau ( bảng 1.1): • Phương pháp kỹ thuật đào đá hay tách bóc đất đá • Phương pháp kỹ thuật bảo vệ (chống tạm) thi công • Sơ đồ đào hay sơ đồ thi công gương Bảng 1.1 Các yếu tố cấu thành công nghệ thi công Sơ đồ đào: phương thức tách bóc đá tiết diện (gương) định đào Phương pháp đào hay tách bóc đất đá: tách bóc đất, đá khỏi khối đá, đá vỏ đất, tạo nên khoảng không gian cần đào Mục tiêu phương pháp bảo vệ hay điều khiển khối đất đá thi công • Sơ đồ đào toàn gương • Sơ đồ chia gương • Khoan, nổ mìn • Máy đào hầm, bào gồm máy đào toàn gương hay toàn tiết diện máy đào phần gương, hay đào phần tiết diện • Đào máy xúc bốc • Đào rữa lũa (sức nước, khí nén) • Chống đỡ bảo vệ thành hố đào, sườn đường hầm • Chống đỡ ổn đinh gương đào • Bảo vệ công trình ngầm • Giảm sụt lún • Chống xâm nhập nước Trước hết, dựa theo không gian thi công phân hai nhóm là: • Các phương pháp thi công lộ thiên Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN • Các phương pháp thi công ngầm Với phương pháp thi công lộ thiên, toàn hay phận kết cấu CTN thi công lắp dựng điều kiện lộ Còn phương pháp thi công ngầm, toàn kết cấu CTN thi công lắp dựng điều kiện kín lộ tỷ lệ diện tích phần lộ nhỏ so với tổng diện tích khối đất đá xung quanh CTN (ví dụ đào giếng) Bảng 1.2 Các phương pháp thi công đào hầm (tách bóc đất đá) Độ bền cao Đá rắn cứng Độ bền trung bình Đá bở rời/đất Độ bền thấp Đất dính Đất rời Đá chảy Khoan nổ mìn Máy đào toàn gương ( máy khoan hầm ( Tunnel Boring Machine – TBM), máy khiên đào (Shild Machine - SM) Máy đào phần gương, máy cắt phần (Roadheader-RH) Đào máy xúc bốc – máy xúc tay gầu Đào rửa lũa ( sức nước, khí nén) Bảng 1.3: Các giải pháp bảo vệ hay chống tạm Đá rắn cứng Nứt nẻ Nứt nẻ trung bình Đá bở rời/đất Nứt nẻ mạnh giảm bền Nứt nẻ mạnh Đất dính Đất rời Đất chảy Bê tông phun Lưới bảo vệ Neo Khung thép Ván chèn Cắm cọc Ván cừ Ô bảo vệ ống Ô bảo vệ khoan phun-phun tia Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Bảng 1.4: Phạm vi áp dụng giải pháp đặc biệt theo yêu cầu bảo vệ cầu Yêu Các giải pháp Sơ đồ có nhân đỡ Neo, cược gương Cắm cọc Chống đỡ (ổn định) gương đào Bảo vệ công trình ngầm Giảm thiểu lún sụt Chống xâm nhập nước Ép ván cừ Vòm, ô bảo vệ ống, phun ép Gia cố đất Đóng băng Sử dụng khí nén 1.2.1 Phương pháp thi công lộ thiên - Phương thức 1: Theo phương thức này, công trình ngầm hoàn công theo trình tự sau: Đầu tiên từ mặt đất tiến hành đào hào hay hố thi công, tiếp tiến hành lắp dựng kết cấu công trình ngầm hào, hố đào sau lấp lại vật liệu lấp phủ Sơ đồ thi công thể (Hình 1.2) Tùy thuộc vào đặc điểm học, địa chất khối đất, thành hào nghiêng thẳng đứng cần không cần phải chống giữ Kết cấu chống giữ thành hào sử dụng cọc-ván ép, cọc từ (tường cọc từ - sử dụng rộng rãi nước ta), tường khoan nhồi (tường cọc nhồi) hay tường hào nhồi (tường đất) bê tông bê tông cốt thép, gia cố thêm neo, khoan phun ép (khoan phụt) kích chống, giằng… Cọc cừ tháo để sử dụng tiếp Còn trường hợp sử dụng tường cọc nhồi hay tường hào nhồi, kết cấu đáy công trình ngầm thường liên kết với tường tạo thành phận 10 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.7: Cửa sổ nhập thông số đất Các thông số đất: - Module biến dạng E: Đây thông số quan trọng, ảnh hưởng nhiều đến kết toán chuyển vị ứng suất đất Do cần đặc biệt lưu ý đến lựa chọn giá trị tính toán tiêu E = (1+) ; a= ;= - Lực dính c: Tính dính đất khả kết dính đất với vật tiếp xúc với chúng - Tính dính phụ thuộc thành phần cấp hạt đất, kết cấu độ ẩm đất Góc nội ma sát: Góc ma sát cao thường thu lớp cát, điều làm tăng tính toán dẻo Số lần tính toán gia tăng nhiều hay theo hàm mũ góc ma sát Tuy nhiên nên tránh góc ma sát cao thực trình tính toán cho công trình đặc biệt, số lần - tính toán trở nên lớn góc ma sát vượt 35 Góc giãn nỡ: Chỉ tiêu đặc trưng cho phá hoại phần tử đất Mô hình Mohr-Coulomb cần thông số 71 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Góc nở hông cát phụ thuộc vào tỷ trọng góc ma sát Sử dụng biểu đồ - từ thí nghiệm nén trục để xác định theo công thức: Sin = Ngoài ra, với đất đá từ khoáng thạch anh, dùng tương quan gần = -30 Tuy nhiên hầu hết trường hợp góc giãn nở cho góc nhỏ 30 - Hệ số poisson: Đây hệ số phản ánh tỷ lệ biến dạng hông (độ co, độ nở hông) tương - đối biến dạng dọc trục tương đối Đánh giá lựa chọn tiêu lý đất hợp lý: Cách lựa chọn giá trị tính toán lý đất làm đầu vào cho mô hình đất cho phù hợp, theo Tiêu chuẩn Việt Nam phản ánh gần làm việc đất thực tế 3.2.3.4 Xây dựng lưới phần tử hữu hạn Để thực tính toán phần tử hữu tạo lưới bắt đầu cách nhấp chuột lưới thực sau lựa chọn từ hạn, mô hình chia thành phần tử Việc vào nút Mesh Setup Mesh, việc tạo menu Mesh Setup Hình 3.8: Cửa sổ tạo lưới mô hình Mô hình toán lập Hình 3.7 Lưới phần tử hữu hạn, bao gồm phần tử vỏ hầm Các phần tử có dạng tam giác nút 72 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.7: Lưới phần tử hữu hạn mô đường hầm song song 3.2.3.5 Chạy mô hình tính toán, xem, xuất kết đánh giá Nhấp chuột vào compute , chương trình tính toán mô hình khởi chạy Hình 3.8: Cửa sổ chạy mô hình tính toán 73 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Nhấp vào biểu tượng Interpret, để xuất xem kết nội lực, biến dạng ứng suất kết cấu 3.3 Ví dụ tính toán Đặc điểm cảu biến dạng lún bề mặt thi công đường hầm phụ thuộc vào thông số hình học đường hầm đường kính đường hầm, độ sâu đặt hầm, phương pháp công nghệ thi công Với công nghệ thi công khác giá trị lún bề mặt gây khác Vấn đề đặt cần chọn lựa thông số hầm (đường kính, độ sâu, công nghệ thi công, …), hợp lý để tổn thất đất gây độ lún phạm vi chấp nhận nhằm giảm thiểu biến đổi với công trình môi trường xung quanh Dưới xây dựng mô hình 2D để khảo sát, phân tích trạng thái ứng suất -biến dạng đất yếu xung quanh đường hầm Mô sau ứng với độ sâu đặt đường hầm h = (1D;1,5D;2D;2,5D;3D;4D), với bán kính đường hầm 3,15m Thông số Tên Giá trị Đơn vị Mô hình Kiểu vật liệu Đàn hồi Mô đun đàn hồi E 25000 Mpa Độ dày d 0,3 m Trọng lượng đơn vị w 0,022 MN/ Hệ số poisson v 0,2 Bảng 3.1: Thông số đầu vào cho vật liệu bê tông làm vỏ hầm Thông số Mô hình vật liệu MC Đơn vị - Dung trọng tự nhiên, 19,5 KN/ Mô đun Hệ số Cường Góc ma Hệ số đàn Poisson, độ lực sát áp lực hồi,E v dính,c trong, đất đá, 31 0,28 20.5 0,65 Mpa kN/ Độ Bảng 3.2: Thông số tính chất lý lớp đất (đất sét) 74 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN 3.3.1 Ví dụ tính toán đường hầm đơn Sau sử dụng phần mềm Phase2 tính toán độ lún bề mặt gây xây dựng đường hầm với đường hầm với độ sâu 1D, 1,5D, 2D, 2,5D, 3D, 4D (Với D=6,3 đường kính đường hầm) 75 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.9: Mô hình biến dạng thẳng đứng đường hầm đơn độ sâu Nhận xét: Từ hình vẽ ta thấy, độ sâu đặt hầm lớn biến dạng lún bề mặt giảm, nhiên vùng ảnh hưởng mở rộng Bảng 3.3: Bảng kết độ lún bề mặt Độ sâu đặt hầm 1D 1,5D 2D 2,5D 3D 4D Độ lún bề mặt 0,0625 0,0395 0,0288 0,0256 0,0162 0,0115 76 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.10: Biểu đồ độ lún bề mặt đường hầm đơn 3.3.2 Ví dụ tính toán đường hầm song song Sau sử dụng phần mềm Phase2 tính toán độ lún bề mặt gây xây dựng đường hầm song song với đường hầm với độ sâu 1D, 1,5D, 2D, 2,5D, 3D, 4D khoảng cách giữu đường hầm 1D, 1,5D, 2D, 2,5D, 3D, 4D (Với D=6,3m đường kính đường hầm) 77 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.11: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 1D) 78 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.12: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 1,5D) 79 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.13: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 2D) 80 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.14: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 2,5D) 81 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.15: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 3D) 82 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN Hình 3.16: Mô hình biến dạng thẳng đứng thay đổi khoảng cách đường hầm, (độ sâu đặt hầm 4D) Độ lún bề mặt (m) vị trí đường hầm Độ sâu đặt hầm 1D 1,5D 2D 2,5D 3D 4D 0,0667 0,0555 0,0502 0,0640 0,0449 0,0405 0,0595 0,0408 0,0328 0,0591 0,0395 0,0311 0,0582 0,0381 0,0300 0,0594 0,0385 0,0293 Khoảng Cách đường hầm 1D 1,5D 2D 83 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN 2,5D 3D 4D 0,0476 0,0294 0,0215 0,0402 0,0260 0,0202 0,0325 0,0231 0,0189 0,0305 0,0208 0,0177 0,0289 0,0194 0,0163 0,0272 0,0177 0,0142 Bảng 3.3: Bảng kết độ lún bề mặt Hình 3.17: Biểu đồ độ lún bề mặt đường hầm song song Nhận xét: Từ hình vẽ ta thấy, độ sâu đặt hầm khoảng cách đường hầm lớn biến dạng lún bề mặt giảm, nhiên vùng ảnh hưởng mở rộng 84 Đồ án tốt nghiệp ngành Xây dựng CTN CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 85