II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Mở đầu. - Chương 1: TÔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU. - Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU. - Chương 3. MÔ PHỎNG HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CÔNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE. - Chương 4. NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MẤT ÔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU. - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - TÀI LIỆU THAM KHẢO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHĨ HỎ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -oOo LÊ PHÁT NGHĨA NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MẤT ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY SINGAPORE CHUN NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM MÃ SỐ : 60.58.02.04 LUẬN VĂN THẠC SỸ Tp HỒ CHỈ MINH, Tháng Năm 2016 CƠN TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA - ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Tuấn Anh Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sỹ bảo vệ Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG Tp HCM ngày năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm: 1: 2: 3: 4: 5: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA tháng ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ Họ tên học viên: Lê Phát Nghĩa MSHV: 13090089 Ngày, tháng, năm sinh: 19/06/1990 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 60580204 Email: lephatnshia@smail.com Điện thoại: 0963.499.369 I TÊN ĐÈ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MẤT ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Mở đầu - Chương 1: TÔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU - Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ƠN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU - Chương MÔ PHỎNG HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE - Chương NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MẤT ÔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - TÀI LIỆU THAM KHẢO III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/01/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016 V CÁN BỘ HUỚNG DẪN: PGS.TS TRẦN TUẤN ANH Tp HCM, ngày tháng năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS TRẰN TUẤN ANH PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Trước tiên, học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô Bộ môn Địa - Nền móng Q thầy nhiệt tình truyền đạt cho học viên kiến thức quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ học viên thời gian vừa qua Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Trần Tuấn Anh, người giúp đỡ, dẫn tận tình ln quan tâm, động viên tình thần thời gian học viên thầy giảng dạy môn học hướng dẫn thực Luận văn Thầy định hướng đề tài, dẫn tài liệu, kiến thức quý báu cho học viên Đồng thời, thầy truyền đạt cho học viên hiểu phương thức tiếp cận giải vấn đề khoa học, hành trang q học viên gìn giữ cho q trình học tập làm việc Xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, trường Đại học Bách Khoa, Phòng Đào tạo Sau Đại học giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình học tập Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập vừa qua Tp HCM, ngày tháng năm 20ỉ6 HỌC VIÊN Lê Phát Nghĩa TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong phạm vi đề tài này, tác giả muốn giới thiệu áp dụng số lý thuyết nghiên cứu hên giới để tính tốn ổn định hố đào sâu Qua đó, ứng dụng để phân tích nghiêu cứu toán cụ thể Singapore Luận văn trình bày kết “Nghiên cứu chế ổn định hố đào sâu 33.5m cơng trình Nicoll Highway - Singapore” Các thông số nghiên cứu luận văn gồm: nội lực hệ chống hố đào, chuyển vị nội lực tường vây Việc phân tích thơng số thực phương pháp giải tích phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng chương trình Plaxis 2D để mơ cơng trình thực tế Kết phân tích phương pháp phần tử hữu hạn so sánh với kết tính tốn phương pháp giải tích kết quan trắc ngồi trường Thơng qua việc tính tốn so sánh, tác giả trình bày chế dẫn đến ổn định hố đào sâu nguyên nhân dẫn đến ổn định cơng trình SUMARY OF THESIS Within the scope of the subject, the author would like to introduce and apply some theories been studied in the world to calculate the stability of deep excavation Thereby, it can be applied to analyze and study some specific problems in Singapore This thesis has presented the results of “The study of instability mechanism of 33.5m deep excavation works at Nicoll Highway- Singapore” The parameters studied in this thesis are: internal resources of strut system, displacements and internal forces of diaphragm wall The analysis of parameters has been done by the analytical method and finite element method using Plaxis 2D program to simulate the actual works Results analyzed by finite element method will be compared with the results calculated by analytical method and results of monitoring in the field Through the calculation and comparison mechanism, the author has presented instability leading to the instability of deep excavation, as well as some causes leading to the instability of works LỜI CAM ĐOAN Tên Lê Phát Nghĩa, học viên cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm, khóa 2013 đợt Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ “NGHIÊN cứu CHẾ MẤT ỐN ĐỊNH HỔ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE” cơng trình nghiên cứu riêng không chép Học viên Lê Phát Nghĩa MỤCLỤC MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài Phạm vi nghiên cứu đề tài Chương TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU .10 1.1 Sơ lược hố đào sâu .10 1.1.1 Khái niệm hố đào sâu 10 1.1.2 Một số nghiên cứu tiêu biểu hố đào sâu 10 1.1.3 Cấu tạo kết cẩu chắn giữ thành hố đào 12 1.1.3.1 Bộ phận chắn đất 12 1.1.3.2 Hệ chống đỡ hố đào 15 1.2 Yếu tố ảnh hưởng đến ổn định hố đào 16 1.3 Nguyên nhân gây ổn định hố đào 18 1.3.1 Nguyên nhân khách quan 18 1.3.2 Nguyên nhân chủ quan 18 1.4 Một số cơng trình hố đào gặp cố giới nước ta 19 1.5 Nhận xét 22 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU 23 2.1 Giới thiệu 23 2.2 Lý thuyết tính tốn áp lực ngang đất lên tường chắn 23 2.2.1 Lý thuyết Mohr - Rankine 24 2.2.1.1 Đối với đất rời 24 2.2.1.2 Đối với đất dính 26 2.2.2 Lý thuyết Coulomb .27 2.2.2.1 Áp lực đất chủ động .28 2.2.2.2 Áp lực đất bị động 31 2.3 Lý thuyết tính tốn áp lực đất lên tường chắn hố đào sâu 32 2.3.1 Áp lực đất dài hạn 32 2.3.2 Áp lực đất ngắn hạn 33 2.4 Phân tích lực dọc tác dụng lên tường chắn hố đào sâu .34 2.5 Phân tích ổn định hố đào sâu 37 2.5.1 Các loại hệ số an toàn 37 2.5.2 Phá hoại cắt tổng thể 39 2.5.3 Ổn định chống trồi đáy hố đào 46 2.6 Phương pháp phần tử hữu hạn 47 2.6.1 Giới thiệu 47 2.6.2 Phân tích ứng xử nước khơng nước Plaxis 47 2.6.2.1 ứng xử thoát nước (drained) 47 2.6.2.2 ứng xử không thoát nước (undrained) 48 2.6.2.3 Lựa chọn ứng xử phân tích hố đào sâu 50 2.6.3 Các phương pháp A, B, c ứng xử Undrained 51 2.6.3.1 Phương pháp A 52 Ó.3 Phương pháp B 53 2.6.3.3 Phương pháp c 54 2.6.4 Các mơ hình đất 54 2.6.4.1 Mơ hình Mohr-Coulomb 54 2.6.4.2 Mô hình hardening soil 58 Chương MÔ PHỎNG HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY SINGAPORE 66 3.1 Mơ tả cơng trình 66 3.2 Thiết kế thi công 67 3.3 Sự sụp đổ cơng trình vấn đề đặt 69 3.3.1 Sự sụp đổ cơng trình 69 3.3.2 Vấn đề đặt 71 3.4 Mơ cơng trình 71 3.4.1 Cấu tạo địa chất 71 3.4.2 Thiết kế chống 74 3.4.3 Mô công trinh Plaxis 76 3.4.3.1 Mô hình phần tử hữu hạn 76 3.4.3.2 Mô trình tự thi cơng 79 3.4.3.3 Các thông số đầu vào mơ hình đất 80 3.4.4 Tính tốn chuyển vị, nội lực tường vây, chống 83 3.4.4.1 Ket nội lực chống qua giai đoạn đào đất 83 3.4.4.2 Ket chuyển vị tường vây qua giai đoạn đào đất 86 c) Ket q tính tốn mơ hình Hardening soil Suoth wall - Momen tường vây (kNm/m) North wall - Momen tường vây (kNm/m) ““ Giai đọan đào đất Giai đọan đào đất ““ Giai đọan đào đất ““ Giai đọan đào đất — Giai đọan đào đất — Giai đọan đào đất — Giai đọan đào đất ““ Giai đọan đào đất Giai đọan đào đất ““ GĐ đào bỏ sàn JGP ■45 Hình 3- 27: Momen tường vây phân tích MH -HS (Mmax=4480kNm/m) Nhân xét: Độ chênh lệch (%) momen lớn tường phân tích thiết kế thể bảng -12 Kết phân tích ba mơ hình cho thấy momen tường vây lớn so với thiết kế từ 12% đến 10.8% Bảng 3-12: Độ chênh lệch (%) momen lớn tường phân tích thiết kế 90 3.4.4.4 Kết độ lún đất xung quanh tường a) Kết tính tốn mơ hình Mohr - Coulomb theo nhương phán B Chiều rộng mặt đất (m) Giai đoan đào đất - South Giai đoan đào đất - South —— Giai đoan đào đất - South Giai đoan đào đất - South Giai đọan đào đát - South — Giai đoan đào đất - South —— Giai đọan đào đốt - South Giai đoan đào đất - South Giai đọan đào đốt - South —— GĐđào bò sàn JGP - South —— Giai đọan đào đốt - North “■ Giai đoan đào đất - North Giai đoan đào đất - North Giai đoan đào đất - North Giai đoan đào đắt - North Giai đoan đào đất - North Giai đoan đào đắt - North Giai đọan đào đát - North Giai đoan đào đắt - North GĐ đào bồ sàn JGP - North Hình 3- 28: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCB (Uymax=162mm) b) Kết tính tốn mơ hình Mohr - Coulomb theo phương pháp A Chiều rộng mặt đất (m) — Giai đọan đào đất - South ““ Giai đọan đào đất - South “ Giai đọan đào đát - South — Giai đọan đào đát - South — Giai đọan đào đốt - South — Giai đọan đào đát - South ”” Giai đọan đào đất - South Giai đọan đào đất - South — Giai đọan đào đát - South — GĐ đào bỏ sàn JGP - South — Giai đọan đào đốt - North — Giai đọan đào đốt - North ““ Giai đọan đào đát - North — Giai đọan đào đất - North Giai đọan đào đất - North — Giai đọan đào đát - North Giai đọan đào đát - North Giai đọan đào đát - North Giai đọan đào đát - North GĐ đào bò sàn JGP – North Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 91 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 92 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 93 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 94 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 95 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 96 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 97 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 98 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 99 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 100 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 101 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 102 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 103 Hình 3- 29: Độ lún đất sau lưng tường vây theo MH - MCA (Uymax=123mm) 104 ... QUAN VỀ HỐ ĐÀO SÂU - Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ƠN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU - Chương MÔ PHỎNG HỐ ĐÀO SÂU 33.5m CÔNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE - Chương NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MẤT ÔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU... thuyết nghiên cứu hên giới để tính tốn ổn định hố đào sâu Qua đó, ứng dụng để phân tích nghiêu cứu tốn cụ thể Singapore Luận văn trình bày kết Nghiên cứu chế ổn định hố đào sâu 33.5m cơng trình Nicoll. .. Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm, khóa 2013 đợt Tơi xin cam đoan luận văn thạc sỹ “NGHIÊN cứu CHẾ MẤT ỐN ĐỊNH HỔ ĐÀO SÂU 33.5m CƠNG TRÌNH NICOLL HIGHWAY - SINGAPORE cơng trình nghiên cứu riêng tơi