Phan tich ung xu giua dat va tuong vay ho dao sau bang phuong phap phan tu huu han - ThS. Ngo Duc Trung

Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGƠ ĐỨC TRUNG PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Chuyên ngành: Mã số ngành : Địa kỹ thuật Xây dựng 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ BÁ VINH Cán chấm nhận xét 2: TS TRẦN XUÂN THỌ Luận văn Thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 14 tháng 01 năm 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGÔ ĐỨC TRUNG Phái : Nam Ngày sinh : 20/08/1977 Nơi sinh : Quảng Nam Chuyên ngành : Địa Kỹ thuật Xây dựng (60.58.60) MSHV : 09090315 1- TÊN ĐỀ TÀI Phân tích ứng xử đất tường chắn hố đào sâu phương pháp Phần tử hữu hạn 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Mở đầu Chương 1: Tổng quan hố đào sâu ổn định tường chắn Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn tường chắn ổn định hố đào sâu phương pháp phần tử hữu hạn Chương 3: Phân tích ứng xử đất tường cơng trình Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè q trình thi cơng đào đất Chương 4: Nghiên cứu ảnh hưởng mơ hình đất đến dự báo chuyển vị biến dạng tường chắn hố đào sâu phương pháp Phần tử hữu hạn Kết luận, kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận văn Thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS TS VÕ PHÁN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS TS VÕ PHÁN i LỜI CẢM ƠN Chân thành cảm ơn PGS.TS Võ Phán hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Cảm ơn lời khuyên, gợi ý quý giá PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, TS Trần Xuân Thọ, TS Trần Tuấn Anh, TS Bùi Trường Sơn Cảm ơn thầy mơn Địa Nền móng giảng dạy bảo tận tình trình học tập nghiên cứu Xin tri ân ba mẹ, vợ hai trai – nguồn động lực lớn để hoàn thành luận văn Cảm ơn bạn bè Lớp Cao học Địa kỹ thuật Xây dựng 2009, cảm ơn đồng nghiệp giúp đỡ hỗ trợ thời gian qua ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tập trung vào việc ứng dụng mơ hình đàn hồi dẻo Harderning Soil PLAXIS để phân tích ứng xử đất tường chắn q trình thi cơng hố đào sâu cho cơng trình khu vực thành phố Hồ Chí Minh Tiến hành so sánh mơ hình Mohr - Coulomb mơ hình Hardening Soil với liệu quan trắc thực tế để xác định liệu phân tích phần tử hữu hạn tuyến tính đơn giản đủ cho thiết kế an tồn hay phân tích số phi tuyến phức tạp cung cấp giải pháp mang lại nhiều hiệu Nghiên cứu thông số thực để khảo sát ảnh hưởng độ cứng đất điều kiện gia tải dỡ tải ( Eurref ) mơ hình Hardening Soil đến chuyển vị ngang tường dựa so sánh kết tính tốn lý thuyết với số liệu quan trắc thực tế Ảnh hưởng mơ hình đến chuyển vị ngang tường, nội lực chống biến dạng đất nghiên cứu sở so sánh hai mơ hình Mohr – Coulomb Hardening Soil với số liệu quan trắc Kết cho thấy chuyển vị thực tường biến dạng đất dự báo tương đối xác sử dụng mơ hình Hardening Soil Tuy nhiên, phần dự báo nội lực chống có khơng thuận lợi việc sử dụng mơ hình đàn hồi phi tuyến so với mơ hình đàn hồi dẻo lý tưởng iii ABSTRACT The purpose of this study is to analyse the behavior between soil and diaphragm wall deep excavation in Ho Chi Minh City using finite element analyses, comprising of elastic-plastic Hardening Soil (HS) model and elasticperfectly plastic Mohr-Coulomb (MC) model implemented in finite element program PLAXIS Parametric studies have been carried out to investigate the effect of soil stiffness parameters ( Eurref ) of HS model on the lateral wall deflection, based on the results of parametric studies and comparison with measured field data The effects of soil constitutive model on the predictions of excavation induced ground movements, lateral wall deflections and strut forces were performed using Hardening Soil and Mohr – Coulomb models based on the above proposed comprising The results demonstrate that more realistic predictions of wall deflections and ground deformations can be obtained by Hardening Soil model However, in term of strut forces prediction, there appears to be no advantage in using non-linear model over a simple elasticperfectly plastic model iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii ABSTRACT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiii KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT xv MỞ ĐẦU 1 Vấn đề thực tiễn tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học giá trị thức tiễn đề tài Phạm vi nghiên cứu giới hạn đề tài .4 Chương TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU ĐƯỢC ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG CHẮN LIÊN TỤC .6 1.1 Đặc điểm công trình hố đào sâu 1.2 Khảo sát số cơng trình sử dụng hố đào sâu giới nước ta 1.3 Các nghiên cứu trước tường chắn ổn định hố đào sâu theo hướng nghiên cứu đề tài 11 1.3.1 Các phương pháp truyền thống 11 1.3.2 Các nghiên cứu thực nghiệm 12 v 1.3.2.1Các nghiên cứu Peck (1969) 12 1.3.2.2Các nghiên cứu O’Rourke (1981) 13 1.3.2.3Các nghiên cứu Clough O’Rourke (1990) 13 1.3.2.4Các nghiên cứu khác 15 1.3.3 Các nghiên cứu phương pháp tính tốn tường chắn phương pháp phần tử hữu hạn 18 1.4 Những vấn đề tồn nghiên cứu trước cần tập trung giải 20 Chương 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TƯỜNG CHẮN ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 21 Lý thuyết tính tốn áp lực ngang đất tác dụng lên tường 21 2.1.1 Lý thuyết áp lực đất Rankine 22 2.1.2 Lý thuyết Coulom tường nhám 26 2.1.3 Lý thuyết cân giới hạn điểm – Theo lời giải Sokoloski 31 2.1.4 Áp lực đất lên cơng trình thực 34 2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn .35 2.2.1 Cơ sở lý thuyết phần mềm Plaxis 37 2.2.2 Các mô hinh đất 37 2.2.2.1Mơ hình Mohr –Coulomb (1776) 37 2.2.2.2Mơ hình Hardening Soil 42 2.3 Nhận xét chương 56 Chương PHÂN TÍCH ỨNG XỬ GIỮA ĐẤT VÀ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU TRẠM BƠM NGẦM KÊNH NHIÊU vi LỘC THỊ NGHÈ 58 3.1 Mơ tả cơng trình 59 3.2 Điều kiện địa chất .62 3.3 Thiết bị quan trắc trường 65 3.3.1 Quan trắc chuyển vị ngang tường 65 3.3.2 Nội lực chống 66 3.3.3 Đo lún mặt đất 67 3.3.4 Đo cao trình mức nước ngầm 67 3.4 Trình tự thi công .67 3.5 Mơ q trình thi cơng FEM 70 3.5.1 Mơ hình phần tử hữu hạn 70 3.5.2 Mơ hình đất 73 3.5.3 Mô ứng suất ban đầu 77 3.6 Phân tích ứng xử đất tường q trình thi công đào đất 77 3.6.1 Phân tích kết chuyển vị ngang tường 77 3.6.2 Phân tích nội lực chống 89 3.6.3 Phân tích độ lún bề mặt đất 93 3.7 Kết luận chương 95 Chương 4.1 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MƠ HÌNH NỀN ĐẾN CHUYỂN VỊ VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG FEM 97 Phân tích ảnh hưởng độ cứng gia tải dỡ tải 97 vii 4.2 So sánh mơ hình Mohr-Coulomb Hardening Soil 107 4.2.1 Chuyển vị ngang tường 107 4.2.2 Biến dạng đất 120 4.2.2.1Độ lún bề mặt 120 4.2.2.2Độ trồi đáy hố móng 122 4.2.3 Nội lực chống 124 4.3 Nhận xét chương 128 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .130 Kết luận 130 Kiến nghị 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 ... ĐỒ THỊ Trang Hình 1-1 : Tồn cảnh trạm bơm Bangkok bị sập đào đất Hình 1-2 : Trạm bơm Bangkok sau bị sập Hình 1-3 : Sự cố sụp tường vây cơng trình hố đào sâu Hình 1-4 : Thi cơng tường... 55 Hình 3-1 : Vị trí cơng trình 59 Hình 3-2 : Vị trí hố đào tồn tuyến 60 Hình 3-3 : Mặt bố trí chống 61 Hình 3-4 : Mặt cắt hố đào sâu 62 Hình 3-5 : Hệ tường chắn,... 64 Bảng 3-2 : Các giai đoạn thi cơng cơng trình 67 Bảng 3-3 : Các thông số chống 72 Bảng 3-4 : Các thông số cho tường chắn 72 Bảng 3-5 : Các thông số đất cho mơ hình Mohr