Tổng hợp xác định đầy đủ các thông số trong plaxis

Chỉ tiêu lý tính tốn nhập vào Plaxis, Geo5 Home · Chuyên đề · Nền móng – Địa kỹ thuật · Chỉ tiêu lý tính tốn nhập vào Plaxis, Geo5 Do tính phổ biến cơng trình dân dụng có tầng hầm nay, việc sử dụng phần mềm cho toán địa kỹ thuật tường chắn hố đào khơng cịn xa lạ Người thiết kế sau hai cơng trình nhận thấy yếu tố định để đưa kết toán (chuyển vị tường chắn, nội lực tường chắn) phản ánh gần với làm việc thực tế kết cấu chắn giữ hố đào (thu từ kết quan trắc chuyển vị, ứng suất kết cấu chắn giữ) lựa chọn loại mơ hình đất tiêu lý đưa vào tính tốn Do chủ đề khơng đề cập đến vấn đề liên quan đến kỹ thuật thao tác phần mềm hay sở lý thuyết mà phần mềm dùng để mơ hình đất làm việc đất tương tác với kết cấu chống giữ Ở xin trình bày cách lựa chọn giá trị tính tốn tiêu lý đất làm đầu vào cho mơ hình đất cách thuyết phục, có theo Tiêu chuẩn Việt Nam phản ánh gần làm việc đất thực tế Khối lượng riêng đất Gồm có dung trọng tự nhiên γunsat dung trọng bão hoà γsat Nhập trị tính tốn thơng số theo quy trình tính tốn TCVN 9362:2012 trình bày chủ đề xác định tiêu lý đất Hệ số poisson ν Loại đất ν Cát 0,2 ÷ 0,28 Cát pha 0,25 ÷ 0,31 Sét pha 0,2 ÷ 0,37 Sét 0,1 ÷ 0,41 Trong số nhỏ ứng với cát chặt, sét cứng Từ suy hệ số: Góc ma sát φ lực dính đơn vị c Do hạn chế phương pháp thí nghiệm cắt nhanh việc phản ánh đắn làm việc đất thực tế trình bày chủ đề xác định tiêu lý đất nền, toán hố đào cần tính tốn với giá trị hữu hiệu c φ rút từ kết thí nghiệm nén trục nước (CD) Góc Dilatancy angle ψ Chỉ tiêu khơng có hệ thống học đất Việt Nam nên chọn từ chuyên ngành tiếng Việt cho phù hợp Có tạm gọi góc biến dạng thể tích, đặc trưng cho phá hoại dẻo phần tử đất Mơ hình Mohr-Coloumb HS model cần thơng số Định nghĩa Plaxis cho ta cách xác định thơng số sau: Địnhnghĩagóc ψ trongPlaxis Biểu đồ kết thí nghiệm nén trục thể quan hệ biến dạng thể tích εv biến dạng dọc trục theo phương nén ε1 Biểu đồ kết thí nghiệm nén trục thể quan hệ biến dạng thể tích εv biến dạng dọc trục theo phương nén ε1 Từ biểu đồ kết thí nghiệm nén trục (với đất cát phải nén theo sơ đồ cố kết thoát nước – CD), xác định Dilatancy angle theo công thức định nghĩa sau: Với εv=ε1+ε2+ε3 theo lý thuyết học đất Như minh hoạ biểu đồ, lấy giá trị sau: Δεv=0.048−0.004=0.044 Δε1=−0.09−(−0.03)=−0.06 Chú ý lựa chọn giá trị tính tốn cho ψ: Theo manual Plaxis, trừ với đất cố kết, đất loại sét thường có góc ψ≈0 Với đất cát, tốt yêu cầu đơn vị thí nghiệm cung cấp biểu đồ ε1−εv từ thí nghiệm nén trục thoát nước (CD) để xác định ψ theo công thức nêu Với đất cát từ khống thạch anh, dùng tương quan gần ψ≈φ−30o Với đất cát có góc ma sát φ1 Cát thô – 10 Cát thô vừa 10 – 5.10 Cát hạt nhỏ 5.10 – 10 Cát bụi 2.10 – 10 Bùn 5.10 – 10 Sét ≤ 10 -2 -2 -3 -2 -3 -3 -4 -3 -5 -6 Hệ số thấm theo hệ số rỗng đất Plaxis cho phép dùng tương quan sau hệ số thấm k hệ số rỗng e: với D10 đường kính hiệu (mm) Ck hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào chất đất Ck (s/mm) Loại đất Phạm vi D10 (mm) – 12 Cát đồng (Uc < 5) 0,06 – 3,0 5–8 Cát cấp phối tốt cát bụi (Uc ≥ 5) 0,003 – 0,6 Chú ý nhập số liệu đầu vào cho hệ số thấm:  Giá trị nhỏ lớn hệ số thấm lớp đất mơ hình khơng chênh lệnh 105 Để mô lớp vật liệu khơng thấm nước (ví dụ bêtơng), nhập giá trị hệ số thấm 1000  đủ Module biến dạng Đây thông số quan trọng, ảnh hưởng nhiều đến kết toán: chuyển vị ứng suất đất Do cần đặc biệt lưu ý đề lựa chọn giá trị tính tốn tiêu Ngồi lưu ý quan trọng làm hiệu chỉnh kết module biến dạng thu từ thí nghiệm phịng cho gần với làm việc thực tế đất trình bày chủ đề xác định tiêu lý đất nền, cần lưu ý định nghĩa thông số module biến dạng làm đầu vào cho phần mềm Geo5, Plaxis Theo định nghĩa phần mềm, module biến dạng khơng nở hơng (oedometer): Trong εi biến dạng đơn vị từ quan hệ ứng suất – biến dạng phần tử đất TCVN thường xác định module biến dạng theo hệ số rỗng e tiến hành thí nghiệm nén khơng nở hơng nên cần tìm cách quy đổi từ ε sang e Theo định nghĩa hệ số rỗng rút quan hệ sau: Theo định nghĩa module biến dạng TCVN: Suy ra: (def: deformation – biến dạng) Các thơng số mơ hình Hardening Soil Việc mơ hình đất tốn hố đào phần mềm Plaxis cần thực với mơ hình Hardening Soil (HS model) Lý trình đào đất, đất làm việc theo sơ đồ dỡ tải – gia tải lại (unloading – reloading) Dỡ tải đất hố đào lấy gia tải lại thi công hệ văng chống vách hố đào Trong giai đoạn làm việc này, module biến dạng đất cao nhiều so với trường hợp gia tải thông thường (thực nghiệm cho thấy cao khoảng đến lần module biến dạng bình thường) Do sử dụng mơ hình Mohr-Coulomb cho kết chuyển vị, biến dạng đất cao thực tế quan trắc nhiều trình làm việc dỡ tải – gia tải lại q trình thi cơng đào đất Việc sử dụng mơ hình HS model cho phép khắc phục hạn chế cho kết gần với quan trắc thực tế So với mô hình Mohr-Coulomb, số lượng tiêu lý đất làm đầu vào cho mơ hình HS model nhiều diễn giải sau: Thí nghiệm nén trục phải thực theo sơ đồ cố kết nước (CD) Thơng thường kết thí nghiệm cho thấy đoạn dỡ tải – gia tải lại tuyến tính thể biểu đồ thí nghiệm trục Yêu cầu thí nghiệm cung cấp số liệu cho HS model Do mô hình HS địi hỏi nhiều thơng số đầu vào thông số tương đối phức tạp để xác định nên khối lượng khảo sát cho công trình hố đào tầng hầm yêu cầu phải thực nhiều đắt tiền so với toán móng thơng thường Người thiết kế cần nhận thức điều để đưa Yêu cầu khảo sát địa chất từ trước giai đoạn thiết kế để thu số liệu cho toán hố đào cho kết xác gần với thực tế quan trắc sau Điều không quy định nhận thức người thiết kế mà quy định bắt buộc Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 9363:2012 “Khảo sát cho xây dựng – Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng” (xem phần 5.3.3 5.3.7.6), đặc biệt cho giai đoạn TKKT TKBVTC Do tính chất phức tạp thí nghiệm nén trục thí nghiệm nén cố kết khơng nở hơng nên người thiết kế cần hướng dẫn rõ quy cách thí nghiệm, trình bày kết thí nghiệm u cầu khảo sát địa chất Xác định đặc trưng lý đất thiết kế Home · Chuyên đề · Nền móng – Địa kỹ thuật · Xác định đặc trưng lý đất thiết kế móng Khi thiết kế móng, người thiết kế nhận số liệu tiêu lý lớp đất Các số liệu người khảo sát địa chất cơng trình cung cấp, thường dạng bảng tổng hợp ghi rõ lỗ khoan, số thứ tự mẫu đất, độ sâu lấy mẫu trị số tiêu vật lý học mẫu Xem xét số liệu tiêu lớp đất, cần phân biệt:  Trị riêng: trị số đặc trưng học vật lý đất xác định theo riêng mẫu thí nghiệm, tức xác định cho riêng điểm lớp đất Vì đất vật liệu phức tạp nên dù lớp đất xem đồng giá trị định lượng tính chất học, vật lý biến đổi từ điểm sang điểm khác Do tiêu riêng lớp đất sai khác nhau, lớp đất không đồng đều, tiêu riêng sai khác nhiều, trị số lớn trị số nhỏ chênh lệch nhiều  Trị tiêu chuẩn: trị số đặc trưng học, vật lý lớp đất chung cho tồn lớp đất Trị tiêu chuẩn lấy giá trị nhỏ nhất, hay lớn nhất, mà có trị số nằm khoảng trị số Vì số đại diện cho toàn lớp đất nên Tiêu chuẩn, dẫn kỹ thuật nguời ta lấy tiêu làm tiêu tiêu chuẩn cho lớp đất xét Trị tính tốn: trị số đặc trưng lý lớp đất dùng tính tốn thiết kế móng số hợp lý Kết thí nghiệm mẫu đất lấy phịng thí nghiệm kết thí nghiệm trường với số điểm cho ta tiêu riêng, từ ta xác định tiêu tiêu chuẩn tiêu tính tốn Dùng phương pháp thống kê tốn học để xử lý tiêu riêng rút tiêu tiêu chuẩn, tiêu tính tốn cho lớp đất  Tiêu chuẩn TCVN 9362:2012 “Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình” thay cho TCXD 45-78 quy định rõ điều 4.3: Trị tiêu chuẩn đặc trưng lý đất cần xác định sở thí nghiệm trực tiếp làm trường phịng thí nghiệm cho đất tự nhiên hay đất nhân tạo Như thấy việc xác định tiêu lý để đưa vào tính tốn móng, địa kỹ thuật theo Tiêu chuẩn Việt Nam tương đối phức tạp cần khối lượng tính tốn lớn Khơng cho phép lấy giá trị trung bình tiêu quan trọng c, φ, γ, Rn Số lượng thí nghiệm n Số lượng thí nghiệm n để thiết lập trị tiêu chuẩn trị tính tốn đặc trưng lý đất phụ thuộc vào mức độ đồng đất nền, độ xác u cầu tính tốn đặc trưng loại cơng trình Số lượng tối thiểu thí nghiệm tiêu đơn nguyên địa chất cơng trình Khi tìm giá trị tính tốn c, φ cần phải xác định khơng nhỏ giá trị τ trị số áp lực pháp tuyến p Đánh giá tiêu Các phần trình bày cách xác định giá trị tính tốn thơng số quan trọng c, φ hoàn toàn từ kết thí nghiệm Tuy nhiên số thu cần phải có xem xét hiệu chỉnh dựa nắm biết ưu khuyết điểm phương pháp thí nghiệm để xác định tiêu lý Với người thiết kế móng, tiêu biến dạng đất (module biến dạng E), tiêu cường độ đất (c, φ) tiêu quan trọng Bản chất vật lý tiêu c φ phức tạp, đặc biệt đất dính (đất sét), người ta xem c φ thông số tính tốn sức chống cắt đất mà khơng thể gắn liền với hình tượng vật lý đơn giản tượng ma sát, tượng dính tên gọi Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến c φ chưa có phương pháp thí nghiệm đơn giản chắn cho phép xác định c φ với tất yếu tố ảnh hưởng đến chúng Nhiệm vụ người thiết kế móng thực tế nhận định, đánh giá số liệu kết thí nghiệm xác định c φ mà đơn vị khảo sát địa chất cung cấp Từ chọn lấy trị số c φ hợp lý hơn, đáng tin cậy để dùng cho việc tính tốn thiết kế móng, cụ thể để tính trị số áp lực tính tốn R đất theo cơng thức Tiêu chuẩn TCVN 9362:2012: Cần lưu ý số liệu c φ từ báo cáo khảo sát địa chất hầu hết xác định từ thí nghiệm theo phương pháp cắt nhanh Theo lý thuyết, phương pháp cắt điều kiện nước hồn tồn khơng ảnh hưởng áp lực nén, ảnh hưởng lực cắt Trên thực tế thí nghiệm, lót mặt mẫu đất vải không thấm, mẫu đất khơng kín nước nước thoát phần Tuỳ loại đất thao tác người thí nghiệm, thực tế cắt, đất cố kết nhiều hay Với đất khơng chứa nhiều hạt sét gọi cắt nhanh (UU), thực tế lại gần sơ đồ cắt nhanh cố kết (CU) Mặt khác thí nghiệm lực cắt tác dụng lên mẫu đất tăng trị số nhanh, sau thời gian ngắn mẫu đất hồn tồn bị cắt, khơng gần với làm việc thực tế đất công trình tải trọng cơng trình tăng tương đối chậm Thơng thường phương pháp thí nghiệm cắt chậm phù hợp với điều kiện làm việc thực tế đất Trừ trường hợp đặc biệt gặp: đất khơng nước được, tải trọng cơng trình tăng đột ngột sơ đồ thí nghiệm cắt nhanh xem thích hợp Điều đáng ý trị số c φ thu từ thí nghiệm cắt nhanh cắt chậm thường sai khác đáng kể Thí nghiệm cắt nhanh cắt nhanh cố kết thường cho trị số c lớn φ nhỏ so với cắt chậm Có thể kiểm chứng thêm cách so sánh trị số c φ tính tốn từ kết thí nghiệm đơn vị khảo sát địa chất lập với giá trị tiêu chuẩn loại đất khác bảng B.1 B.2 TCVN 9362:2012 Các giá trị bảng tiêu chuẩn chất rút sở số liệu thí nghiệm cắt chậm thống kê lại dạng tiêu chuẩn Như dùng trị số c φ theo số liệu thí nghiệm mà đơn vị khảo sát địa chất cơng trình cung cấp để xác định áp lực tính tốn R đất thường thu R lớn (do trị số c có ảnh hưởng nhiều đến giá trị R) Vì người thiết kế phải điều chỉnh trị số c φ: chọn trị số φ lớn chút trị số c nhỏ chút so với kết thí nghiệm cắt nhanh Những trị số tiêu chuẩn cho bảng TCVN tốt để so sánh hiệu chỉnh Những trình bày áp dụng cho đất thường, không kể đất bùn Đất bùn cần có nghiên cứu riêng Chỉ tiêu biến dạng Chỉ tiêu lý biến dạng (Module biến dạng E) tiêu quan trọng cho tốn móng (tính tốn móng theo trạng thái giới hạn thứ hai: tính lún) địa kỹ thuật khác (bài tốn tường chắn đất, chuyển vị tường vây) Việc lựa chọn giá trị module biến dạng E phản ánh đắn làm việc lớp đất điều kiện tiên để tính tốn, dự báo xác giá trị biến dạng (độ lún, chuyển vị hố đào ) Mặc dù lý thuyết học đất phát triển mạnh, phương pháp thí nghiệm tiến nhiều, vấn đề xác định trị số module biến dạng E đất cách đơn giản, nhanh chóng xác đề tài thường gây tranh cãi lớn đơn vị tư vấn (thiết kế thẩm tra) Thơng thường có xác định trị số module biến dạng đất:   Cách thứ dựa vào thí nghiệm nén phịng Phịng thí nghiệm sử dụng thiết bị máy nén trục, nén đất không nở hông Cách thứ hai tiến hành thí nghiệm nén đất trường cách gia tải lên nén cứng đặt mặt đất theo dõi độ lún nén Từ tính tốn module biến dạng đất So sánh kết loại thí nghiệm đất thực nghiệm cho thấy trị số module biến dạng xác định theo thí nghiệm nén trường lớn trị số module biến dạng suy từ thí nghiệm nén phịng Có nhiều nguyên nhân chênh lệch Một số nguyên nhân lấy mẫu đất khỏi lớp đất bị giảm tải hẳn liên kết kết cấu đất bị yếu đi, trình lấy mẫu, vận chuyển, bảo quản thí nghiệm lấy đất vào dao đất bị nhiều tác động học phá hoại, kết cấu bị hư hỏng nhiều, đặc tính tăng tải điều kiện nước thí nghiệm khác nhau… Người ta thừa nhận trị số module biến dạng xác định theo thí nghiệm nén đất trường đáng tin cậy gần với điều kiện làm việc thực tế công trình Ở Việt Nam có số nghiên cứu so sánh thí nghiệm cách thống kê nhiều kết thí nghiệm xác định E theo phương pháp, người ta rút với loại đất khác nhau, trị số phương pháp chênh lệch khoảng 2-3 lần Như muốn có trị số module biến dạng thí nghiệm nén trường, cần đem trị số module biến dạng theo kết thí nghiệm nén phịng nhân với hệ số điều chỉnh mnào (điều khơng với đất sét dẻo nhão nhão) Trong TCVN 9362:2012 cung cấp trị số tiêu chuẩn module biến dạng E loại đất khác dạng bảng B.3 (phụ lục B tiêu chuẩn) Đây kết thống kê từ nhiều thí nghiệm nén trường tiến hành thực tế cho loại đất, tương tự giá trị tiêu chuẩn c φ Trong thực tế người thiết kế có kết thí nghiệm nén phịng có thí nghiệm nén trường cho cơng trình dân dụng Như cần lấy giá trị module biến dạng E từ thí nghiệm phịng so sánh với trị số E tiêu chuẩn nêu bảng B.3 tiêu chuẩn (tra bảng theo tiêu lý hệ số rỗng e số sệt Is lớp đất xét) Ta biết trị số E tính theo thí nghiệm nén phịng nhỏ lần Sau định chọn hệ số điều chỉnh m thích đáng để nhân vào trị số E theo thí nghiệm phịng để có trị số E tính tốn đưa vào toán thiết kế Xác định tiêu cho đất loại cát Đối với đất rời (đất loại cát), khó để lấy mẫu nguyên dạng: giữ nguyên trạng thái độ chặt đất chiều sâu khác nên có làm thí nghiệm mẫu kết để xác định tiêu lý khơng xác mẫu lấy lên bị xáo trộn nhiều Do buộc phải dựa vào số liệu thí nghiệm trường cho lớp đất Hiện phương pháp thí nghiệm trường phổ biến áp dụng thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) tính kinh tế chi phí Như nói để xác định tiêu lý lớp đất rời, phải tìm công thức liên hệ tiêu lý cần đưa vào tính tốn móng với số NSPT Rất may tiêu chuẩn Việt Nam có tính pháp lý chặt chẽ (trừ chủ đầu tư dự án đồng ý áp dụng tiêu chuẩn nước cho thiết kế) để người thiết kế tự tin dùng số NSPT (ở Việt Nam thường dùng N30) để suy thông số đất TCVN 9351:2012 thay cho TCXDVN 226:1999, cung cấp đầy đủ công thức để xác định: Hệ số rỗng e: Bảng E.1 TCVN 9351:2012 cho giá trị cận cận khoảng NSPT cho trạng thái đất cát: rời, chặt vừa, chặt, chặt Bảng TCVN 9362:2012 cho giá trị cận cận khoảng giá trị hệ số rỗng e cho trạng thái đất cát (chặt, chặt vừa, rời) loại đất cát (cát sỏi, cát mịn, cát bụi) Từ rút tương quan giá trị cận cận khoảng NSPT e làm công thức nội suy từ NSPT e cách chấp nhận Chú ý khơng nhầm góc ma sát φ với góc nghỉ cát (ở trạng thái khô trạng thái ướt) cho báo cáo kết khảo sát địa chất Để phục vụ cho công tác thiết kế, cần tự động hố cơng việc tính tốn máy tính Chúng tơi có chia sẻ bảng tính định dạng Excel Tham khảo:  TCVN 9362:2012: “Tiêu chuẩn Thiết kế nhà cơng trình” ... phù hợp Có tạm gọi góc biến dạng thể tích, đặc trưng cho phá hoại dẻo phần tử đất Mơ hình Mohr-Coloumb HS model cần thông số Định nghĩa Plaxis cho ta cách xác định thông số sau: Địnhnghĩagóc ψ trongPlaxis... phải xác định không nhỏ giá trị τ trị số áp lực pháp tuyến p Đánh giá tiêu Các phần trình bày cách xác định giá trị tính tốn thơng số quan trọng c, φ hồn tồn từ kết thí nghiệm Tuy nhiên số thu... chủ đề xác định tiêu lý đất nền, cần lưu ý định nghĩa thông số module biến dạng làm đầu vào cho phần mềm Geo5, Plaxis Theo định nghĩa phần mềm, module biến dạng không nở hông (oedometer): Trong