Nghiên cứu phương pháp tính toán nền đắp có gia cường bằng vải địa kỹ thuật trong các công trình xây dựng đường ô tô ở việt nam

i BƠ Ề Ĩ ỊA KỸ THU T TRONG CÁC NG BẰNG V NG Ô TÔ Ở VIỆT NAM CƠNG TRÌNH XÂY DỰ Chun ngành: XÂY DỰN Mã số: 62.58.30.01 ẮP ƯỜN Ô Ô V ƯỜNG THÀNH PHỐ LU N ÁN TIẾN SỸ KỸ THU T N ƯỜI Ư N ẪN V V 2014 N ỨC SỸ N ii L M ôi cam đoan công trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các kết quả, số liệu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Huỳnh Ngọc Hào iii L IC M Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến iáo sư, iến sỹ Vũ ình hụng – Người Thầy hướng dẫn tận tâm, tận tình giúp cho tác giả hoàn thành luận án thời gian Tác giả xin trân trọng biết ơn iến sỹ Vũ ức Sỹ - Thầy hướng dẫn giúp đỡ tận tình, tạo thuận lợi cho tác giả suốt trình thực luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn hăm; rần Thị im Bùi Xuân ậy, ăng tập thể Bộ mơn Lã Văn ường Bộ có đóng góp quý báu quan tâm, giúp đỡ, tạo thuận lợi cho tác giả trình làm nghiên cứu sinh Tác giả xin trân trọng cảm ơn rường hầy Hiệu ại học Giao thơng Vận tải, hịng rưởng, Ban Giám Hiệu - tạo au đại học giúp tác giả hoàn thiện thủ tục, tổ chức báo cáo luận án thời gian Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhà khoa học từ iáo sư, hó iáo sư, iến sỹ rường ại học Giao thông Vận tải, ại học Xây Dựng, ại học Thủy lợi, Học viện Kỹ thuật Quân sự, ại học Kiến trúc Hà Nội, ại học Duy Tân, ại học Bách Khoa Nẵng, ại học Kiến rúc Nẵng, ại học Bách Khoa Tp.HCM, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, Hội Cầu đường Việt Nam, ại học Bang California-Fullerton có đóng góp, giúp đỡ quý báu cho tác giả trình nghiên cứu hoàn thiện luận án Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ba, Mẹ, gia đình, người thân xin chân thành cảm ơn thầy, cô, bạn đồng nghiệp chia sẻ, động viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án nghiên cứu Tác giả luận án iv MỤC LỤC MỞ ẦU…………………………………………………… Giới thiệu cơng trình nghiên cứu…………………………… Lý lựa chọn đề tài………………………………………… Mục đích……………………………………………………… ối tượng nghiên cứu……………………………………… Phạm vi nghiên cứu………………………………………… Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài…………………… 1 1 2 ƯƠN TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ D N V ƯƠN PHÁP TÍNH TỐN NỀN Ắ ƯỜNG VẢ ỊA KỸ THUẬT 1.1 Các nghiên cứu sử dụng tính tốn đắp gia cường vải địa kỹ thuật nước…………………………… 1.1.1 Lịch sử phát triển sử dụng vải địa kỹ thuật……………… 3 1.1.1.1 Giới thiệu chung……………………………………………… 1.1.1.2 Phân loại vải địa kỹ thuật…………………………………… 1.1.1.3 Một số tiêu chí đánh giá vải địa kỹ thuật…………………… 1.1.1.4 Các chức vải địa kỹ thuật………………………… 1.1.1.5 Một số cơng trình xây dựng sử dụng vải địa kỹ thuật V.Nam 1.1.2 ác phương pháp tính tốn đắp gia cường vải địa kỹ thuật ngồi nước 1.1.2.1 hương pháp giải tích tính đắp có cốt đất yếu Nhận xét phương pháp giải tích tính đắp gia cường đất yếu 1.1.2.2 hương pháp giải tích tính đắp có cốt đất tự nhiên tốt Nhận xét phương pháp giải tích 1.1.2.3 12 12 15 16 23 hương pháp số phần mềm tính tốn 24 Nhận xét phương pháp tính tốn 27 1.2 Những vấn đề tồn mà luận án tập trung nghiên cứu…… 28 1.3 1.4 1.5 Mục tiêu đề tài…………………………………………… Nội dung nghiên cứu………………………………………… hương pháp nghiên cứu…………………………………… 28 29 29 ƯƠN MÔ N BẰNG CỐT MỀM VẢ ÍN B N NỀN Ấ ỊA KỸ THUẬT Ắ ƯỜNG 30 v 2.1 Mục đích yêu cầu………………………………………… 30 2.1.1 Mục đích…………………………………………………… 30 2.1.2 Yêu cầu……………………………………………………… 30 2.2 Các tính chất vải địa kỹ thuật…………………………… 31 2.2.1 Một số khái niệm thuộc tính vải địa kỹ thuật 31 2.2.2 ường quan hệ ứng suất – biến dạng vải địa kỹ thuật… 33 2.2.3 Một số ví dụ xác định tính lý vải địa kỹ thuật……… 34 2.3 Xây dựng mơ hình tốn………………………………… 36 2.3.1 Một số giả thiết……………………………………………… 37 2.3.2 Xây dựng mô hình tính tốn tốn ổn định đường đắp có cốt mềm theo phương pháp phần tử hữu hạn… 2.3.2.1 ác phương trình lý thuyết đàn hồi……………… 37 38 hương trình phương pháp phần tử hữu hạn…… 39 2.3.2.3 Hệ số an toàn theo phương pháp giảm c-φ………………… 42 2.3.2.2 Nhận xét ƯƠN XÂY B BẰN N NỀN ƯƠN 42 ỰN Ấ UẬ Ắ NV ƯỜN VẢ ƯƠN Ị Ỹ RN TÍNH UẬ 43 PTHH Xây dựng thuật tốn………………………………………… 43 3.1.1 hần tử tam giác……………………………………… 43 3.1.2 hần tử tam giác đẳng tham số………………………… 44 3.1.3 Mơ hình Mohr- oulomb…………………………………… 46 3.1 hần tử tiếp xúc……………………………………………… 50 3.1.4.1 Lý thuyết phần tử tiếp xúc…………………………………… 50 3.1.4.2 Mơ hình phi tuyến tiếp xúc vải địa kỹ thuật đất nền… 52 hần tử vải địa kỹ thuật……………………………………… 52 3.1.5.1 Lý thuyết tính tốn phần tử vải địa kỹ thuật………………… 52 3.1.5.2 Mơ hình phi tuyến phần tử vải địa kỹ thuật…………… 53 3.1.4 3.1.5 3.1.6 hân tích phi tuyến…………………………………………… 53 3.1.6.1 hương pháp Newton-Raphson (N-R)……………………… 54 3.1.6.2 hương pháp Newton-Raphson cải tiến……………………… 55 3.1.7 đồ khối tổng qt chương trình…………………………… 55 3.2 Xây dựng chương trình tính ………………………………… 55 vi 3.2.1 Giới thiệu giao diện chương trình tính hnh_ress V1 00……… 55 3.2.2 Giới thiệu chương trình tính hnh_ress V1 00………………… 57 Kết luận chương 59 ƯƠN Ự N V R N ỆM ÍN N NỀN XÂY ỰN ƯỜN Ắ ƯỜN 60 Ô Ô 4.1 Nền đường đắp đất tự nhiên tốt………………………… 60 4.1.1 Dữ liệu chung tính tốn……………………………………… 60 4.1.2 Phân tích ổn định đường đắp……………………… 62 4.1.2.1 Nền đắp cao 6m……………………………………………… 63 4.1.2.2 Nền đắp cao 8m……………………………………………… 64 4.1.2.3 Nền đắp cao 10m…………………………………………… 68 4.1.2.4 Nền đắp cao 12m…………………………………………… 72 4.1.3 Xây dựng biểu đồ tra V sử dụng đắp cao…… 75 4.2 Nền đường đắp đất yếu………………………………… 77 4.3 Xác định dạng cung trượt mái dốc theo phương pháp xấp xỉ 80 4.3.1 hương mặt trượt 80 mặt trượtpháp mái xấp dốc xỉ …………………… Một số ví dụ vẽ đường biến dạng trượt tính xấp xỉ mặttrượt 81 4.3.2 4.3.2.1 rường hợp đắp có gia cường vải địa kỹ thuật 81 4.3.22 rường hợp đắp không gia cường vải địa kỹ thuật 85 4.4 Xây dựng cơng thức tính tốn lực căng ( 4.4.1 Lực phân mảnh cho mặt trượt trụ tròn trongcăng V đắp……………………………………… Xây dựng cơng thức tính tốn lực căng vải địa kỹ thuật (Tmax) 88 96 4.5.1 Xác ảnh hưởng độ cứnghạn vđkt (EA) hệ số an toàn bằngđịnh phương pháp phần tử hữu theo mặtđến trượt Ellipse… Xây dựng biểu thức xác định độ cứng vđkt (EA) ảnh hưởng ổn định đắp…………………………………… 4.5.2 đến hệ số an toàn ổn định……………………… Ảnh hưởng độ cứng vđkt đến hệ số an toàn ổn định…… 4.5.3 Biểu đồ quan hệ ảnh hưởng độ cứng (EAg), cường độ Tmax 4.6 vđkt mô đun đàn hồi đất (Es) đến an toàn ổn định o sánh khảnăng đứt tuột cốt V ảnh hưởng đến antoàn 105 4.4.2 4.5 4.7 4.8 max) lớp V sánh kết chương trình hnh_ress plaxis ổno định đắp chạy gia cường Kết nghiên cứu chương 4……………………………… Ế LUẬN V ẾN N Ị 88 89 96 99 104 106 110 112 vii MỤC LỤC HÌNH VẼ Ồ THỊ ƯƠN Hình 1.1 V ình V gia cường, đoạn qua cầu Xương iang – Bắc Giang mái dốc Bukit Panggal Mosque, Tutong, Brunei Quốc……………………………………………………… ình V tường chắn Arca Budaya, Kuala Lumpur, Malaysia ình V đường đê unarbhava, West Bengal, Ấn ộ ình V gia cường nhà dân dụng ình V làm tường chắn, hánh ương, ỉnh Cam Túc, TQ ình V với chức làm tường chắn đất ình V ường chắn Novotel Hotel, Patong, Phuket, Thailand ình V tiêu, thoát nước đường cao tốc Nam Carolina, Hoa Kỳ ình 10 V sử dụng hào bố trí ống dẫn nước (Australia) ình 11 V sử dụng với chức vật liệu thấm ( ảo Solomon) làm chức phân cách ình 13 V gia cố mái dốc ình 14 V làm chức lọc làm lớp phân cách bảo vệ chức tiêu thoát nước Hình 1.12 V Hình 1.15 V ình 16 V Hình 1.17 Mặt cắt ngang mở rộng QL5, V Hình 1.18 V ình 19 V làm lớp ngăn cách 10 dùng bãi rác Tam Tân, Củ Chi, TP.HCM 10 sử dụng bãi rác Bố Trạch, Quảng Bình 10 Hình 1.20 hương pháp phân tích mặt trượt tròn để xác định lực kéo lớn 14 yêu cầu cốt tăng cường đáy đắp Hình 1.21 Chiều dài neo bám cốt vị trí j dọc theo đáy đắp 14 ình 22 hương pháp khối nêm hai phần cho mái dốc có cốt 16 Hình 1.23 Sự phân bố gần ứng suất xáo động với lớp cốt 18 Hình 1.24 ính tốn trượt trịn theo phương pháp phân mảnh 19 Hình 1.25 Tính tốn theo mặt trượt xoắn ốc logarit 22 ình 26 ính tốn theo phương pháp trọng lực dính kết 23 viii Hình 1.27 Quan hệ ứng xử đất - vải địa kỹ thuật theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb ƯƠN 26 Hình 2.1 Ứng xử kéo vđkt theo mơ hình Robert M.Koerner 33 Hình 2.2 Quan hệ ứng suất – biến dạng tiếp xúc vải địa kỹ thuật 34 đất theo Robert M.Koerner Hình 2.3 đồ tính khơng bố trí cốt (a) có bố trí cốt (b) 37 ƯƠN Hình 3.1 ình dạng phần tử tam giác………………………… 43 Hình 3.2 hần tử tam giác nút hệ tọa độ tổng thể địa phương 44 Hình 3.3 hần tử tam giác nút hệ tọa độ tổng thể địa phương 45 iêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb k gian Ư 47 Hình 3.4 Hình 3.5 ình Xác định góc ma sát lực dính đơn vị…………… 49 Xác định góc giãn nở…………………………………… 50 Hình 3.7 hần tử tiếp xúc…………………………………………… 51 Hình 3.8 àm dạng phần tử chịu lực dọc trục………… 53 ình hương pháp Newton-Raphson Newton-Raphson cải tiến 54 ình 10 55 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 đồ khối tổng quát chương trình tính … ên biểu tượng chương trình………………………… 56 hai báo quan hệ ứng suất – biến dạng vải địa kỹ thuật 56 hai báo độ cứng(E vải địa kỹ thuật g) theo đường ứng suất- biến dạng 56 Hình 3.14 Vẽ đường xấp xỉ mặt trượt Hình 3.15 Xác định sai số đường xấp xỉ mặt trượt Ellipse trượt trịn 57 Hình 3.16 Xác định độ cứng cát tuyến theo ứng xử kéo V 57 58 ƯƠN Hình 4.1 đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ………………… 61 Hình 4.2 Mơ hình tải trọng xe tính tốn…………………………… 62 Hình 4.3 Vị trí mặt trượt (nền đắp cao m)……………………… 62 Hình 4.4 Vị trí mặt trượt có vải địa kỹ thuật (nền đắp cao m) 63 Hình 4.5 Hình 4.6 đồ biến dạng (4 lớp V , khoảng cách 5m)…… Mặt trượt (4 lớp vải địa kỹ thuật, khoảng cách 5m)…… 67 67 ix Hình 4.7 đồ biến dạng (4 lớp V , khoảng cách 5m)…… 68 Hình 4.8 Mặt trượt (4 lớp vải địa kỹ thuật, khoảng cách 5m)…… Hình 4.9 Quan hệ cường độ vải địa kỹ thuật số lớp vải địa 76 68 Hình 4.10trongQuan hệ vảiđắp địahệ kỹsố thuật số1/1 lớp vải địa kỹ thuật đắp cao cường có 6m độ mái dốc 76 Hình 4.11trongQuan hệ vảiđắp địahệ kỹsố thuật lớp25vải địa kỹ thuật đắp cao cường có 6m độ mái dốcsố1/1 77 Hình 4.12trong ơnền đồ đắp hìnhcao họccókhi vải địa kỹ thuật 6mcódưới đắpkỹ hệthuật………………… số mái dốc 1/1 5, 79 Hình 4.13 Mặt biến dạng trượt khơng có vải địa kỹ………… 79 Hình 4.14 Mặt biến dạng trượt có vải địa kỹ thuật…………… 79 Hình 4.15 ung trượt hình elipse đắp đất yếu……… … 79 hương pháp xấp xỉ mặt trượt…………………………… 81 ình 16 Hình 4.17 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 8m, cóV 82 Hình 4.18 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 10m, cóV 83 Hình 4.19 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 12m, cóV 84 Hình 4.20 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 12m, cóV 82 Hình 4.21 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 8m, khơng cóV 85 Hình 4.22 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 10m,khơng cóV 86 Hình 4.23 ết tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 12m,khơng cóV 87 Hình 4.24 hương pháp phân mảnh cổ điển cho mặt trượt trụ trịn… 89 Hình 4.25 ung trượt hình ellipse, xây dựng cơng thức tính 90 Hình 4.26 đồ tính lực căng Hình 4.27 ết phân tích lực căng V Hình 4.28 Quan hệ độ cứng vđkt (E max… theo cung trượt ellipse max g) lớp V ………… 92 96 mô đun đàn hồi đất đắp 104 29 Quan củaFđộ 16 môkN/m đun đàn hồi đất đắp 104 (nh an tồn ổnhệđịnh 1.2 Tvđkt 12;g)14; s) đến s =cứng max =(E ình 30 Quan củaFđộ 22 môkN/m đun đàn hồi đất đắp 105 (E an toàn ổnhệđịnh 1.2 Tvđkt 18;g)20; kN…………………………………………………………… s) đến s =cứng max =(E 31 đồ đắp=cao phần mềm laxis 106 (nh an tồn ổntính địnhổnFsđịnh = 1.2 Tmax 24; 6m 26; 28 kN/m s) đến Hình4.32 Biến dạng đắp cao 6m tính phần mềm laxis 106 ình4 33 ệ số an tồn đắp cao 6m tính phần mềm laxis 106 ình 34 đồ tính ổn định đắp cao 8m phần mềm laxis 107 ình4 35 ình4 36 Biến dạng đắp cao 8m tính phần mềm laxis ệ số an toàn đắp cao 8m tính phần mềm laxis 107 107 x MỤ LỤ B BỂ Bảng ọa độ trọng số tích phân số miền tam giác… 46 Bảng ác tham số mơ hình Mohr- oulomb……………… 49 Bảng 4.1 ặc trưng đường đắp đất tốt……………… 60 Bảng 4.2 ặc trưng vải địa kỹ thuật theo 1m chiều rộng………… 60 Bảng ải trọng xe cộ………………………………………… 61 Bảng 4 ệ số an toàn ổn định mái dốc………………………… 64 Bảng Ảnh hưởng số lớp khoảng cách lớp vđkt 64 Bảng Lực căng vải địa kỹ thuật mái dốc bị phá hoại 65 Bảng Ảnh hưởng hệ số mái dốc, 8m………………… 66 Bảng Ảnh hưởng cường độ V 67 Bảng Ảnh hưởng số lớp khoảng cách lớp vđkt Bảng 10 Lực căng vải địa kỹ thuật mái dốc bị phá hoại… 69 Bảng 11 Ảnh hưởng hệ số mái dốc, đắp 10m……… 70 Bảng 12 Ảnh hưởng cường độ số lớp vải địa kỹ thuật… 71 Bảng 13 Ảnh hưởng số lớp khoảng cách lớp vđkt 72 Bảng 14 Lực căng vđkt mái dốc bị phá hoại, 12m 73 Bảng 15 Ảnh hưởng hệ số mái dốc, 12m ……… …… 74 Bảng 16 Ảnh hưởng cường độ số lớp vải địa kỹ thuật… 74 Bảng 17 Ảnh hưởng cường độ số lớp vải địa kỹ thuật 75 số lớp V …… 68 Bảng 18 ặc trưng đất yếu…………………………………… 77 Bảng 19 ệ số an toàn chiều cao đắp m…………………… 78 Bảng 20 ệ số an toàn chiều cao đắp m…………………… 78 Bảng 21 ệ số an toàn chiều cao đắp 10 m………………… 78 Bảng 22 ệ số an toàn chiều cao đắp 12 m………………… 78 Bảng 4.23 Một số kết tính xấp xỉ mặt trượt 87 Bảng 4.24 Ảnh hưởng độ cứng vđkt đến hệ số antoàn, T=12kN/m 99 Bảng 4.25 Ảnh hưởng độ cứng vđkt đến hệ số antoàn,T= 14kN/m 99 Bảng 4.26 Ảnh hưởng độ cứng vđkt đến hệ số antoàn,T= 16kN/m 100 Bảng 4.27 Ảnh hưởng EAg, Tmax vđkt Es đến hệ số an toàn Fs Bảng 4.28 ết hệ số an tồn tính nhress laxis 100 108 105 2000 1800 1600 EAg (kN) 1400 1200 1000 Tmax=24 kN 800 Tmax=26 kN 600 Tmax=28 kN 400 200 14600 13800 13000 12200 11400 10600 9800 9000 8200 7400 6600 5800 5000 4200 3400 2600 1800 1000 Es (kN/m2) Hình 4.30 Quan hệ độ cứng VĐKT (EAg) mô đun đàn hồi đất đắp (Es) đến an toàn ổn định (Fs = 1,2) Cường độ Tmax = 24; 26; 28 kN/m 4.6 So sánh khả đứt cốt v tu t cốt K ảnh hưởng đến an to n ổn định đắp g a cường V trải thành lớp nằm ngang đắp tạo thành hệ “đất-cốt-đất” lực tiếp xúc V đất xác định ∑ rong đó, σ ứng suất theo phương đứng; φ góc nội ma sát đất đắp; c lực dính đơn vị đất đắp Ví dụ V đặt độ sâu bé ≥ 0,4m (tính từ mặt đường đắp) lực tiếp xúc tính cho 1m dài V , cho mặt tiếp xúc là: [(0,4m x 17kN/m3) x tg(20o) + 20 kN/m2] x 1m x = 44,95 kN/m Như tính cho chiều dài V đắp 12m V đặt sâu đắp tổng tiếp xúc lớn so với cường độ V lớn có max = 28 kN/m thấy cường độ V tố ảnh hưởng, chi phối hệ số an toàn ổn định đắp yếu o đạt trạng thái phá hoại, khả bị đứt cốt lớn nhiều so với khả bị tuột cốt 106 4.7 So sánh kết chạy chương trình hnh_ress v plax s ác số liệu tính tốn, thông số đầu vào bảng 1; bảng bảng Nền đắp cao 6m ệ số mái dốc đắp 1/1; không sử dụng V a hương trình hnh_ress có kết hệ số an tồn Fs = 1,2 b hương trình laxis có kết hệ số an tồn Fs = 1,2 Hình 4.31 Sơ đồ tính ổn định đắp cao 6m chương trình Plaxis Hình 4.32 Biến dạng đắp cao 6m tính chương trình Plaxis Chart Sum-Msf 1.25 Curve 1.2 1.15 1.1 Hình 4.33 Hệ số an tồn đắp cao 6m tính chương trình Plaxis 1.05 Nền đắp cao 6m, không gia cường V , hệ số an tồn ổn định tính từ hai chương trình có kết FS = 1,2 1e4 2e4 |U| [m] 3e4 4e4 107 Nền đắp cao 8m ệ số mái dốc đắp 1/1; sử dụng lớp V , khoảng cách lớp 0,4m; = 24 kN/m thì: a hương trình hnh_ress có kết hệ số an toàn Fs = 1,2 b hương trình laxis có kết hệ số an tồn Fs = 1,256 Hình 4.34 Sơ đồ tính ổn định đắp cao 8m chương trình Plaxis Hình 4.35 Biến dạng đắp cao 8m tính chương trình Plaxis Chart Sum-Msf 1.3 Curve 1.25 1.2 1.15 1.1 Hình 4.36 Hệ số an tồn đắp cao 8m tính chương trình Plaxis 1.05 1e5 2e5 3e5 |U| [m] 4e5 5e5 108 Các kết khác tính tốn hệ số an tồn, so sánh hai chương trình nhress laxis ghi bảng 28 sau Bảng 4.28 Kết hệ số an to n tính T Cơng trình đắp cao T nhress v lax s Hệ số an toàn Fs Hnhress Hệ số an toàn Fs Plaxis Mức sai số 1,2 1,2 0% 1,2 1,256 4,5 % 1,21 1,2 0,8 % 1,18 1,21 2,5 % 1,22 1,22 0% Nền đắp cao 6m; Hệ số mái dốc đắp 1/1; không sử dụng V Nền đắp cao 8m, sử dụng lớp V , khoảng cách lớp 0.4m, Tmax=24kN/m Nền đắp cao 10m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,25; hệ số mái dốc 4m phía 1/1; sử dụng lớp V , khoảng cách 0,4m; Tmax=24kN/m Nền đắp cao 12m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1.5, hệ số mái dốc 6m phía 1/1; sử dụng lớp V , khoảng cách 0.4m, Tmax=24kN/m Nền đắp cao 10m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,5; hệ số mái dốc 4m phía 1/1; sử dụng lớp V cách 0,4m, Tmax=24kN/m , khoảng 109 Nền đắp cao 12m, hệ số mái dốc 6m phía 1/,5, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,25; sử dụng lớp V , 1,2 1,219 1,56% 1,22 1,21 0,82% 1,21 1,217 0,58% 1,21 1,23 1,6% 1,21 1,2 0,83% khoảng cách 0,4m, Tmax=24kN/m Nền đắp cao 10m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,25 ; hệ số mái dốc 4m phía 1/1; sử dụng lớp V , khoảng cách 0.4m, Tmax=28kN/m Nền đắp cao 10m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,5; hệ số mái dốc 4m phía 1/1 ; sử dụng V , khoảng cách 0.4m, Tmax=18kN/m Nền đắp cao 12m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,5 ; hệ số mái dốc 6m phía 1/1; sử dụng lớp V , khoảng cách 0.5m, Tmax=28kN/m Nền đắp cao 12m, hệ số mái dốc 6m phía 1/1,5; hệ số mái dốc 6m phía 1/1,25; sử dụng lớp V , khoảng cách 0.4m; Tmax=18kN/m ác kết chi tiết tính chương trình laxis bảng 28 trình bày phần phụ lục Các kết tính từ chương trình laxis khơng thể vùng có biến dạng trượt lớn đầy đủ chương trình Hnhress 110 4.8 Kết nghiên cứu chương Kết phân tích ổn định theo phần tử hữu hạn chương trình tính đắp gia cường hnh_ress V1.00 cho trường hợp đường đắp cao gia cường V có chiều cao đắp khác nhau, hệ số mái dốc khác nhau, đắp đất tốt đắp đất yếu cho kết mặt trượt nguy hiểm mặt có dạng hình ellipse Tâm cung trượt ellipse xác định vị trí có cao độ với mặt đường đắp hương trình tính thiết lập thuật tốn để vẽ đường biến dạng qua điểm có biến dạng trượt lớn đắp ( isplay > lip uface tresses), sau dùng phương pháp xấp xỉ mặt trượt để kiểm tra phương trình ellipse đồng thời vơ số mặt trượt trịn giả thiết có mặt trượt tròn gần rong trường hợp mặt trượt dạng cung tròn xem trường hợp đặc biệt dạng ellipse Kết nghiên cứu góp phần làm rõ thêm nghiên cứu trước ngồi nước [57], [60] cho mặt trượt khơng phải mặt trượt trịn Xây dựng biểu thức tính toán lực căng max (4.36) lớp V gia cường đắp theo mặt trượt dạng ellipse tìm từ kết nghiên cứu, phân tích ổn định phương pháp phần tử hữu hạn Giá trị biểu thức tính lực căng max lớp V xây dựng chương trình tính (Report > Geotextile Forces) Kết phân tích chương trình tính, ảnh hưởng đến an tồn ổn định đắp cao gia cường V bao gồm: 3.1 Ảnh hưởng số lượng lớp khoảng cách lớp V đến hệ số an toàn ổn định mái dốc đắp cao 6m, 8m, 10m, 12m: Bảng 4-4; Bảng 4-5; Bảng 4-9; Bảng 4-13 3.2 Xác định lực căng max lớp V đắp mái dốc bị phá hoại, đắp cao 8m, 10m, 12m: Bảng 4-6; Bảng 4-10; Bảng 4-14 111 3.3 Ảnh hưởng hệ số mái dốc đắp (và hệ số mái dốc theo tiêu chuẩn TCVN 4054-05) đến hệ số an toàn ổn định đắp cao 8m, 10m, 12m: Bảng 4-7; Bảng 4-11; Bảng 4-15 3.4 Ảnh hưởng cường độ V số lớp V đến hệ số an toàn ổn định đắp cao 8m, 10m, 12m: Bảng 4-8; Bảng 4-12; Bảng 4-16; Bảng 4-17 3.5 Ảnh hưởng độ cứng V đến hệ số an toàn ổn định đắp cao 12m: Bảng 4-24; Bảng 4-25; Bảng 4-26; Bảng 4-27 3.6 hi đắp đường loại đất thơng thường có tính chất lý cho bảng 4.1 tốt đắp theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4054-05 có hệ số mái dốc 1/1,75 đạt an toàn ổn định Fs > 1,2 nên không cần sử dụng V gia cường V dùng gia cường đắp đất có hệ số mái dốc đất yếu 3.7 Xây dựng biểu đồ quan hệ cường độ V số lớp V sử dụng để tra cứu thiết kế sơ đường đắp cao 8m, 10m, 12m theo hệ số mái dốc khác Hình 4-9; Hình 4-10; Hình 4-11 Xây dựng biểu thức xác định độ cứng V EAg (4.51) ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định mái dốc đắp gia cường V quan hệ độ cứng V (EAg), cường độ ( max) Vẽ biểu đồ mô đun đàn hồi đất đắp (Es) đến an tồn ổn định (Fs = 1,2) Hình 4-28; Hình 4-29; Hình 4-30 So sánh khả đứt cốt tuột cốt ảnh hưởng đến an toàn ổn định đắp gia cường V o sánh kết phân tích chương trình tính laxis hnh_ress 112 KẾ L K Ế Ị Kết luận 1Xây dựng mơ hình tính tốn đắp gia cường V theo quan hệ ứng suất-biến dạng đường phi tuyến nhiều giai đoạn V (Robert M Koener) mô tả sát với thực tế làm việc loại vật liệu Chương trình tính hnh_ress V1.00 (Reinforced Embankment Stability 2- Software) xây dựng phương pháp PTHH phù hợp với tiêu chuẩn tính tốn giới Việt Nam ặc trưng quan hệ ứng xử kéo V theo đường cong đàn hồi dẻo khai báo mơ tả đầy đủ chương trình ( efine > tress – Strain Curve > Geotextile) V o độ cứng (EAg), đặc trưng mơ đun đàn hồi (E) tính theo độ dốc đường cong 3- Luận án đề xuất mặt trượt nguy hiểm mái dốc đường đắp cao gia cường V có dạng hình ellipse Tâm ellipse xác định vị trí có cao độ với mặt đường đắp Bằng phương pháp sai số xấp xỉ mặt trượt cho kết kiểm tra mặt trượt dạng ellipse hợp lý Trong trường hợp mặt trượt dạng cung tròn xem trường hợp đặc biệt mặt trượt dạng ellipse 4- Từ kết mặt trượt dạng ellipse, xây dựng biểu thức giải tích tính tốn lực căng max lớp V gia cường đắp giải tích chương trình tính (Report > Geotextile Forces) 5- ộ cứng V có ảnh hưởng đến an tồn ổn định đắp Luận án xây dựng biểu thức xác định độ cứng tối thiểu V (EAg) biểu đồ quan hệ độ cứng (EAg), mô đun đàn hồi đắp (Es) thông số khác ảnh hưởng đến an toàn ổn định đắp 6- Kết phân tích chương trình tính, ảnh hưởng đến an toàn ổn định đường đắp cao có gia cường V i Số lớp khoảng cách lớp V bao gồm: có ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định đắp Với số lượng lớp V , ta tăng khoảng 113 cách lớp để bố trí lớp V theo chiều sâu đường (tính từ mặt đường đắp) hệ số an tồn ổn định tăng lên đáng kể ii Giá trị lực căng max điểm lớp V đắp (khi mái dốc đạt đến trạng thái phá hoại) xác định iii Hệ số mái dốc có ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định đắp Nền đường đắp chọn, đắp theo tiêu chuẩn TCVN 4054-05 khơng cần gia cường V V sử dụng để gia cường đắp có hệ số mái dốc lớn loại đất nền, đất đắp yếu iv Cường độ (Tmax) số lớp V định ường độ V có ảnh hưởng đến hệ số an tồn ổn lớn hệ số an tồn ổn định cao Các biểu đồ quan hệ cường độ số lớp V có ảnh hưởng đến hệ số an tồn ổn định (Hình: 4.28; 4.29; 4.30) sử dụng thiết kế sơ đường đắp cao có gia cường V v ộ cứng V (EAg) có ảnh hưởng đến hệ số an toàn ổn định mái dốc đường đắp Khi đắp gia cường V đắp loại đất có mơ đun đàn hồi Es cần chọn loại vải địa có độ cứng EAg tối thiểu xác định biểu thức (4 51) để đạt an toàn ổn định tiết kiệm vật liệu Kiến nghị Tác giả luận án kiến nghị tiếp tục nghiên cứu, so sánh kết tính tốn đường đắp gia cường V phương pháp luận án với phương pháp khác (phương pháp sử dụng theo Quy trình 22 N 262-2000, phương pháp giải tích tính áp lực đất tường chắn …) để tìm mức sai số rút quy luật; tính cho tất loại đất đắp đường khác nước Ngồi ra, tiếp tục nghiên cứu tốn thấm qua đường đắp có gia cường V Phương pháp tính tốn luận án tiếp tục nghiên cứu trường hợp đắp gia cường lưới địa kỹ thuật ác giả đề xuất kết nghiên cứu luận án sử dụng cơng trình khoa học, quy phạm nghiên cứu khác 114 Ã CÁC CƠNG TRÌNH KHOA H 1- ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ình phương pháp thiết kế có sử dụng V BỐ hụng (2009), "Một số để ổn định đất yếu xây dựng đường đê đập", Tạp chí Cầu Đường, (số 11), Tr 08 -11 2- ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ình hụng (2013), "Những khả gây ổn định công trình đất đắp nhìn từ góc độ tính tốn thiết kế", Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 8), Tr.19-22 3- ThS Huỳnh Ngọc Hào, GS.TS Vũ ình hụng (2013), "Mơ hình tính tốn ổn định đắp đường, đê, đập gia cường V (V ) phương pháp phần tử hữu hạn có xét đến ứng xử kéo V quan hệ ứng suất biến dạng phần tử tiếp xúc đất V ", Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 11),Tr.08-11 4- ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ức Sỹ, Vũ ình hụng (2014), “ o sánh kết phân tích mặt trượt ổn định mái dốc theo phương pháp phần tử hữu hạn chương trình tính hnh_ress phương pháp giải tích”, Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 1+2), Tr.38-41 115 TÀI LIỆU THAM KH O Tiếng Việt B F EEV (1995), Người dịch Nguyễn Hữu Thái, Nguyễn Uyên, Phạm Hà, Phương pháp phần tử hữu hạn địa học, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Ngọc Bích, ThS Lê Thị hanh Bình, Vũ ình hụng (2005), Đất xây dựng địa chất cơng trình kỹ thuật cải tạo đất xây dựng (chương trình nâng cao), Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội PGS.TS Nguyễn Ngọc Bích (2010), Các phương pháp cải tạo đất yếu xây dựng, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Bộ Giao thông Vận tải (1998), 22TCN248-98 – Tiêu chuẩn thiết kế, thi công nghiệm thu vải địa kỹ thuật xây dựng đắp đất yếu, Tiêu chuẩn ngành Bộ Giao Thông Vận Tải (2005), TCVN 4054 : 2005 Đường Ơ tơ – u cầu thiết kế (Highway - Specifications for design), Tiêu chuẩn Việt Nam Võ Như ầu (2007), Tính kết cấu đặc biệt theo phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội D.T.Bergado – J.C.Chai – M.C.Alfaro – Balasubramaniam, người dịch: Nguyễn Uyên, Trịnh Văn ương (1998), Những biện pháp kỹ thuật cải tạo đất yếu xây dựng, Nhà xuất giáo dục ồng ình ạm (1996), Tăng cường ổn định cường độ đường cốt mềm nằm ngang, Luận án phó tiến sỹ khoa học kỹ thuật ngành xây dựng, HN ại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh (03/2012), Đất yếu ứng dụng công nghệ để xử lý gia cố đất yếu, Kỷ yếu Hội thảo Quốc tế 10 ỗ Văn ệ, s Vũ Minh uấn, Ks Nguyễn Hải Nam, s ỗ Tiến ũng (2008), Tính tốn cơng trình tương tác với đất phần mềm GEO5, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 11 ỗ văn ệ (2008), Cơ sở lý thuyết phương pháp tính ổn định mái dốc phần mềm Slope/W, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 12 ỗ Văn ệ, KS Nguyễn Quốc Tới (2012), Phần mềm Geo.Slope/w ứng dụng vào tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 13 ại học Bách Khoa Tp HCM (2007), Vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp ứng dụng công nghệ xây dựng môi trường, Kỷ yếu Hội thảo Quốc tế, HCM 06/2007 116 14 Bùi ức Hợp (2000), Ứng dụng vải lưới địa kỹ thuật xây dựng cơng trình, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội 15 GS.TS ương ọc Hải, Vũ ơng Ngữ, KS Nguyễn Chính Bái (2003), Tiêu chuẩn Anh – BS 8006:1995 Đất vật liệu đắp khác có gia cường (có cốt), Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 16 ương ọc Hải (10/2007), Xây dựng đường ô tô đắp đất yếu, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 17 Trần Quang Hộ (2011), Cơng trình đất yếu, NXB H Quốc gia TP.HCM 18 GS.TS Nguyễn Thế Hùng (2004), Phương pháp phần tử hữu hạn chất lỏng, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 19 ương ọc Hải (2012), Thiết kế thi cơng tường chắn đất có cốt, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 20 Huỳnh Ngọc Hào (2005), Nghiên cứu ổn định đập đất đắp tác dụng áp lực sóng dịng thấm, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, ại học Nẵng 21 ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ình Phụng (2009), "Một số phương pháp thiết kế có sử dụng Vải địa kỹ thuật để ổn định đất yếu xây dựng đường đê đập", Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 11), Tr 08 -11 22 ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ình hụng (2013), "Những khả gây ổn định cơng trình đất đắp nhìn từ góc độ tính tốn thiết kế", Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 8), Tr.19-22 23 ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ình hụng(2013), "Mơ hình tính tốn ổn định đắp đường, đê, đập gia cường vải địa kỹ thuật (V ) phương pháp phần tử hữu hạn có xét đến ứng xử kéo củaV quan hệ ứng suất biến dạng phần tử tiếp xúc đất V ", Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 11), Tr 08-11 24.TS Nghiêm Mạnh Hiến (2013), Phương pháp phần tử hữu hạn, Trúc, Hà Nội ại học Kiến 25 ThS Huỳnh Ngọc ào, Vũ ức Sỹ, Vũ ình hụng (2014), “ o sánh kết phân tích mặt trượt ổn định mái dốc theo phương pháp phần tử hữu hạn chương trình tính hnh_ress phương pháp giải tích”, Tạp chí Cầu Đường ISSN 1859-459X, (số 1+2), Tr.38-41 26 PGS.TS Nguyễn Bá Kế(2002), Thiết kế Thi cơng hố móng sâu, NXBXD, HN 117 27 Kỹ Thuật Việt Can (2001), Ống địa kỹ thuật SI, SI Geosolution, Tp.HCM 28 Kỹ Thuật Việt Can (2001), Vải địa kỹ thuật SI loại không dệt, Tp HCM 29 Kỹ Thuật Việt Can (2001), Vải địa kỹ thuật SI loại dệt, Tp HCM 30 Kỹ Thuật Việt Can (2001), Vải địa kỹ thuật SI loại dệt sợi đơn, Tp HCM 31 Kỹ Thuật Việt Can (2001), Vật liệu giữ đất chống xói mịn Landlok Pyramat, Tp HCM 32 Nhà xuất Giao thông vận tải (2001), 22TCN-262.2000 Quy trình khảo sát thiết kế đường tơ đắp đất yếu, Tiêu chuẩn thiết kế 33 Pierre Laréal, TS Nguyễn Thành Long, PGS Nguyễn Quang hiêu, Vũ ức Lục, Lê Bá Lương (1998, 2001), Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam hương trình hợp tác Việt – Pháp FSPN0 4282901 VFDP4:1986-1989, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội 34 iáo sư, iến sỹ ịa kỹ thuật han rường Phiệt (2001), Áp lực đất tường chắn, Nhà Xuất xây dựng, Hà Nội 35 Vũ ình hụng, h Vũ Quốc ường (2005), Công nghệ vật liệu xây dựng đường, Tập 1, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 36 Vũ ình hụng (1997), "Vải địa kỹ thuật dùng xây dựng", Tạp chí xây dựng, (số 9), Tr 23-25 37 Vũ ình hụng (1997), "Một số phương pháp thiết kế có sử dụng V định đất yếu xây dựng – Việt Nam", Tạp chí xây dựng để ổn 38 Vũ ình hụng (1999), "Giới thiệu phương pháp tính tốn kết cấu áo đường mềm có sử dụng vải địa kỹ thuật", Tạp chí cầu đường Việt Nam, (số7) 39 Vũ ình hụng, Lê Văn Quân (2003), " hiết kế kỹ thuật – Thuyết minh xử lý đường đắp đất yếu – Tuyến tránh thành phố Vinh", Bộ Quốc Phịng - Cơng ty tư vấn khảo sát thiết kế xây dựng, Hà Nội 40 Vũ ình hụng (2003), Thiết kế cải tạo đất yếu đường ô tô Trới – Vũ Oai, Quảng Ninh 41 TS Nguyễn Quang Phúc, Thiết kế đường ô tô – thiết kế mặt đường ô tô, ại học Giao thông Vận tải, Hà Nội 42 han rường Phiệt (2007), Sản phẩm địa kỹ thuật polime compozít xây dựng dân dụng, giao thông, thủy lợi, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 118 43 NGND, PGS, TS Trần Minh Quang (10/2012), Cẩm nang thiết kế xây dựng cơng trình thủy Nhà xuất Giao thơng Vận tải, Hà Nội 44 Tensar International, United Kingdom, dịch Tensar Vietnam (2007), Giải pháp kết cấu Mố cầu – Tường chắn – Dốc đứng 45 Tensar International, United Kingdom, dịch Tensar Vietnam (2007), Hệ tường TW1 – Giải pháp tường chắn đất 46 Chu Quốc Thắng (1997), Phương pháp phần tử hữu hạn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 47 GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, ương ọc Hải, Vũ ình hụng (2003), Sổ tay thiết kế đường ô tô, tập II, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 48 GS.TS Nguyễn Viết Trung, Ths Nguyễn Thị Bạch ương (2009), Phân tích kết cấu hầm tường cừ phần mềm Plaxis, Nhà xuất Giao thông Vận tải, HN 49 Ts Nguyễn Cảnh hái, h Lương hị hanh ương, "Xác định mặt trượt nguy hiểm tính tốn ổn định mái dốc", Tạp chí Trường Đại Học Thủy Lợi, HN 50 Thơng số Vải địa kỹ thuật loại không dệt (phụ lục) - Công ty An Nam Phát (http://www.annamphat.com.vn/index.php?option=com_content&view=article&id= 81&Itemid=15) 51 GS.TS Trần Ích Thịnh, TS Nguyễn Mạnh ường (2011), Phương pháp phần tử hữu hạn - Lý thuyết và tập, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Tiếng Anh 52 American association of state highway and transportation officials (1997), Standard specifications for transportation materials and methods of sampling and testing (AASHTO DESIGNATION: M 288-960) 53 BBG Bauberatung Geokunststoffe GmbH & Co KG (2001), Reinforcement with Geosynthetics examples of applications and design, Issued by Naue Fasertechnik GmbH & Co KG 54 Chen, W F and Mizuno, E (1990), Nonlinear Analysis in Soil Mechanics Theory and Implementation Developments in Geotechnical Engineering 53, Elsevier 55 Case of geotextile using by section pictures on website http://www 119 56 Geotextile with drainage, Highway of south Carolina, USA (http://www.archiexpo.fr/prod/afitex/geotextiles-non-tisses-pour-drainage-1588306972.html) 57 Hammah, R.E., Yacoub, T.E., Corkum, B & Curran, J.H (2005), A comparison of finite element slope stability analysis with conventional limit-equilibrium investigation, In Proceedings of the 58th Canadian Geotechnical and 6th Joint IAHCNC and CGS Groundwater Specialty Conferences – GeoSask 2005, Saskatoon, Canada 58 ttp // icture of geotextile ussed in the wall hánh ương own, am Túc.Provine,.China https://www.google.com.vn/search?q=pictures,+wall,+geotextil e&tbm=isch&tbo=u&source 59 PhD Hien Nghiem Manh (2009), Soil pile structure interaction effect on highrise building under seismic shaking, University of Colorado Denver, USA 60 Murray R.T, Wrightman J and Burt A.(1982), Use of Fabric Reinforcement for Reinstating Unstable Slopes, TRRL Supplementary Report 751, Transport and Road Research Laboratory 61 Mirafi (2005), Walls & sloped – case histories, Miragrid geogrids 62 Robert M Koerner, PhD., P.E (1986), Designing with Geosynthetics, The Prentice-Hall publisher in the United States of America 63 Robert M Koerner, PhD.,P.E (2005), Designing with Geosynthetics – fifth edition, The Pearson Prentice Hall publisher in the United States of America 64 Smith, I M and Griffiths, D V (1997), Programming The Finite Element Method John Wiley & Sons, Third Edition 65 Ten Cate Nicolon(2004),Design geogrids,USA,GA guide on reinforced slopeswith 66 Ten Cate Nicolon (2004), Geosystems – case histories (Geotubes, Geocontainers, Geobags), USA, GA 67 Transportation Research Council (2010), Highway Capacity Manual 2010 (HCM2010) – fifth edition, Washington, D.C 68 TERRAM Geotextiles (1995), Soil Reinforcement (Geotextiles for Soil Reinforcement), United Kingdom ... hệ cường độ vải địa kỹ thuật số lớp vải địa 76 68 Hình 4.10trongQuan hệ vải? ?ắp địahệ kỹsố thuật số1/1 lớp vải địa kỹ thuật đắp cao cường có 6m độ mái dốc 76 Hình 4.11trongQuan hệ vải? ?ắp địahệ kỹsố... loại vải địa kỹ thuật? ??………………………………… 1.1.1.3 Một số tiêu chí đánh giá vải địa kỹ thuật? ??………………… 1.1.1.4 Các chức vải địa kỹ thuật? ??……………………… 1.1.1.5 Một số công trình xây dựng sử dụng vải địa kỹ thuật. .. tâm nghiên cứu sử dụng vật liệu địa kỹ thuật gia cường đắp cơng trình đường, đê, đập Từ đặt việc nghiên cứu hồn thiện phương pháp tính tốn cho kết đạt độ tin cậy cao toán đắp gia cường vải địa kỹ