Bài viết giới thiệu công nghệ mới sử dụng hệ neo mềm ứng suất trước vào việc chống sụt trượt - đá rơi cho mái dốc nền đào mất ổn định trên tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài đi Bà Nà.
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN 103 TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG MÁI DỐC NỀN ĐÀO BẰNG HỆ NEO MỀM ỨNG SUẤT TRƯỚC CHỐNG SỤT TRƯỢT - ĐÁ RƠI CHO TUYẾN ĐƯỜNG HOÀNG VĂN THÁI NỐI DÀI ĐI BÀ NÀ THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG COMPUTING THE REINFORCEMENT OF CUT SLOPES USING PRESTRESSED FLEXIBLE ANCHORED SYSTEMS TO PREVENT LANDSLIDE - ROCK FALL IN THE EXTENDED HOANG VAN THAI ROAD TO BA NA HILLS, DA NANG CITY Châu Trường Linh, Phan Khắc Hải Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; chau-linh@dut.udn.vn Tóm tắt - Bài báo giới thiệu cơng nghệ sử dụng hệ neo mềm ứng suất trước vào việc chống sụt trượt - đá rơi cho mái dốc đào ổn định tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà Với hệ neo mềm, sợi cáp mềm căng kéo trước, chúng nối vào đầu neo neo phân tán kéo nén theo phương dọc tim đường phương mái dốc, tạo mạng lưới neo - cáp khép kín với Tiến hành mơ trạng thái làm việc kiểm nghiệm điều kiện ổn định cho mái dốc với hệ neo mềm, đề tài sử dụng phần mềm Flac2D, xây dựng chương trình tính tốn dựa lý thuyết sai phân hữu hạn, xét đến giảm c - φ mặt trượt nguy hiểm Đánh giá phù hợp hệ, mặt tăng cường khả giữ ổn định mái dốc, mặt khác tạo mỹ quan, thân thiện với môi trường Áp dụng mái dốc xanh cho tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà Abstract - This paper introduces a new technique using prestressed flexible anchored systems to fight landslide - rock fall on the unstable cut slopes in the extended tourist route of Hoang Van Thai road to Ba Na Hills With flexible anchored systems, the soft cables are prestressed and linked to the anchor ends of tension compression force dispersion anchorages following the direction along the road centre and slope dimensions, creating a closed anchorage - cable system Conducting a simulation of the operating state and testing the conditions for slope stabilization, the research has made use of Flac2D software to build a computing programme based on the finite difference theory, considering the reduction of c - φ in a risky sliding surface This, on one hand, helps to evaluate the compatibility of the systems, on the other hand, to strengthen the stability of the slopes, proving to be beautiful-looking and friendly to the environment It is suggested that a green slope should be applied to the extended tourist route of Hoang Van Thai road to Ba Na Hills Từ khóa - Cáp neo ứng suất trước; hệ neo mềm; sụt trượt - đá rơi; ổn định mái dốc; giải pháp xanh cho mái dốc Key words - prestressed cable; flexible anchored systems; landslide – rock fall; stabilizing slopes; green solution for slopes Đặt vấn đề 1.1 Bối cảnh nghiên cứu Tuyến đường Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà có vị đặc biệt quan trọng mặt du lịch phát triển kinh tế cho thành phố Đà Nẵng Do điều kiện địa hình đồi núi, nên tuyến có số đoạn có chiều sâu đào lớn, 30m với địa chất đường đất sét đá phong hoá mạnh Giải pháp xử lý đưa thi cơng giật cấp taluy đào có độ dốc 1:1, chiều cao cấp 6m, bậc với bề rộng 2m có bố trí rãnh cơ, dốc ngang 10% đổ phía rãnh, kết hợp dốc nước dẫn nước từ rãnh bậc thềm xuống rãnh dọc Quan sát ban đầu trường cho thấy, số đoạn mái dốc vật liệu bở rời, đất đá bị phong hóa mạnh, dẫn đến sụt trượt cục với khối lượng nhỏ vừa Theo thời gian tác động yếu tố thiên nhiên thường xuyên mưa, bão đoạn mái dốc lâu dài dễ bị ổn định gây thiệt hại tiềm du lịch, đầu tư sở hạ tầng thành phố tăng cường độ ổn định chung, hạn chế tốc độ phong hóa, điều hịa ứng suất cắt chống lại áp lực đất Phương pháp tổ hợp phương pháp sử dụng neo với đai khung dầm bê tông, khung neo, tường chắn, kè hay lưới bảo vệ bề mặt nhằm kiên cố lâu dài từ bên bên cho mái dốc Tuyến đường Hoàng Văn Thái nối dài mệnh danh đường xanh đến “thiên đường nghỉ dưỡng Bà Nà”, yêu cầu đưa để xử lý mái dốc cần phải đáp ứng mặt mỹ quan, yếu tố “xanh”, hài hòa với thiên nhiên đồng thời tạo gần gũi, thân thiện với người tham gia giao thơng Do đó, việc lựa chọn biện pháp gia cường mái dốc hệ neo mềm ứng suất trước hoàn toàn hợp lý cấp thiết Một mặt chống lại sụt trượt, đá rơi đảm bảo ổn định lâu dài cho mái dốc, mặt khác lại mang đến phóng thống, đại uyển chuyển tạo nên điểm nhấn không gian xanh cho tuyến đường có ý nghĩa lớn du lịch 1.2 Các giải pháp Những phương pháp gia cố truyền thống như: thiết lập mặt cắt hình học hợp lý cho mái dốc, sườn dốc nhằm giảm ứng suất cắt giới hạn đới nguy hiểm tăng hệ số an toàn; biện pháp giảm gradient áp lực nước ngầm nhằm chống xói ngầm biện pháp nước mặt, chống xói, điều chỉnh hợp lý dịng nước mặt giảm tác dụng xói mịn Các biện pháp đại dùng kết cấu gia cường bề mặt nhằm hạn chế tốc độ xói nước; phương pháp dùng kết cấu chống đỡ chịu lực nhằm Phương pháp kiên cố hóa mái dốc hệ neo mềm ứng suất trước tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà 2.1 Giới thiệu hệ neo mềm ứng suất trước Hệ neo mềm kết cấu tổ hợp (Hình 1), ngun tắc làm việc hồn tồn phải dựa phương pháp này, nghĩa gia cố taluy trước tiên khống chế ổn định nguyên khối sau gia cố ổn định cục lớp mặt, việc phải xét đến phân tích chịu lực loại kết cấu, phải xét đến nhịp nhàng làm việc kết cấu tức vấn đề tương ứng với 104 Châu Trường Linh, Phan Khắc Hải Seït pha láùn si sản mu náu vng, trảng thại nỉỵa cỉïng Âạ phiãún phong họa nỉït n mảnh, mu xạm xanh Låïp âạ gäúc, trảng thại cỉïng Coüc: 5A KM3+985.70 2.00 6.00 2.00 6.00 2.00 6.00 2.00 84.42 6.00 75.04 74.84 2.00 9.57 6.00 69.04 2.00 69.24 6.00 63.44 63.24 7.50 57.44 5.00 57.64 10.50 51.64 1.50 1.50 51.84 10.50 46.04 45.84 5.00 40.04 6.40 39.94 2.00 39.74 0.8039.34 0.4039.74 7.67 40.15 40.45 40.45 40.45 40.15 53.22 2.1.2 Dây mềm (cáp ứng suất trước) Dây mềm dùng loại cáp dự ứng lực có vỏ bọc bảo vệ ăn mịn Hình 3, chức dây mềm đảm bảo ổn định cục cho bề mặt mái dốc phạm vi hoạt động cáp neo phân tán kéo nén Một phần lực nén dây mềm truyền vào cho neo đất, làm cho hệ phân bố lực hơn, tải trọng tác dụng lên neo đất giảm đáng kể 39.94 Hình Cáp neo phân tán kéo nén 45.54 2.1.1 Cáp neo phân tán lực kéo nén Theo tài liệu tham khảo [3, 4, 5, 6] tính tốn chứng minh tính ưu việt loại cáp neo phân tán kéonén so với loại neo khác, đồng thời với mái dốc có tính chất đất mặt dính bám đoạn neo cố, sức chịu tải nên sử dụng loại neo ứng suất trước, đặc biệt neo ứng suất trước phân tán lực kéo nén lúc lực neo bám tốt nên cho kết ổn định cao biến dạng toàn mái dốc nhỏ Do việc ứng dụng loại neo vào gia cố cho mái dốc hoàn toàn phù hợp với địa chất tuyến đường Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà Kết cấu cáp neo phân tán kéo nén cho Hình 45.74 Hình Mơ hệ neo mềm gia cố mái dốc Để tăng thêm vẻ mỹ quan tuyến đường, cần tiến hành trồng cỏ ô lưới cáp Việc nhằm chống xói bề mặt mà tăng mỹ quan tuyến đường, tạo cảm giác thân thiện, hài hòa, dễ chịu cho phương tiện qua lại Có thể dùng cỏ địa, dùng loại cỏ vetiver cho mái dốc thực vật mọc tự nhiên 2.2 Giới thiệu tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà Đường Hoàng Văn Thái (nối dài) nằm địa bàn quận Liên Chiểu huyện Hòa Vang T.P Đà Nẵng, có tổng chiều dài tồn tuyến 10,486 (km) Toàn tuyến chia làm vùng địa chất riêng biệt: Đoạn 3,5Km đầu tuyến có đặc điểm địa chất chủ yếu đá phong hoá, cụ thể đoạn qua Đèo Đại La từ lý trình Km3+798,84 Km4+055,26 Đoạn 6,5Km cuối tuyến từ lý trình Km6+421,16 – Km13+373,67 chủ yếu lớp sét pha Nhóm nghiên cứu 11 mặt cắt ngang (MCN) điển hình tuyến, phạm vi báo giới thiệu tính tốn MCN đại diện Địa chất MCN tính tốn dựa vào mặt cắt dọc địa chất tuyến đơn vị khảo sát địa chất Vị trí thứ lý trình Km 3+985,7 (gồm lớp 1, 4) vị trí thứ lý trình Km9+845,83 (gồm lớp 2) cho Hình Hình Kết khảo sát địa chất theo [9] phân bố MCN điển hình gồm lớp sau: + Lớp 1: Sét pha lẫn dăm sạn, màu nâu vàng, trạng thái nửa cứng Giá trị sức chịu tải tiêu chuẩn Rtc = 3,0.105 N/m2 + Lớp 2: Sét pha lẫn dăm sạn, màu xám xanh, trạng thái cứng Diện phân bố lớp bề mặt Giá trị sức chịu tải tiêu chuẩn Rtc = 3,5.105 N/m2 + Lớp 3: Đá phiến phong hoá, màu xám xanh, nứt nẻ mạnh Kết thí nghiệm nén đá trục trạng thái khô 124,4.105 - 135,7.105 N/m2 trạng thái bão hoà 92,7.105 N/m2 - 95,1.105 N/m2 + Lớp 4: Là lớp đá cứng nằm sâu lớp 3, diện phân bố nằm đoạn Đèo Đại La 0.8039.34 39.74 độ bền vững phận tổ hợp với Gia cố ổn định nguyên khối (ổn định trượt mái dốc) chủ yếu cáp neo ứng suất trước, dùng loại phân tán kéo-nén, gia cố cục lớp mặt, phần lớn dùng kết cấu dây mềm (cáp ứng suất trước) kết hợp thảm cỏ lên bề mặt taluy Hình Mặt cắt ngang đường đào vị trí 1 Sẹt pha láùn si sản m u náu vng, trảng thại nỉỵ a cỉïng :1 1:10 Sẹt pha láùn si sản m u xạm xanh, trảng thại cỉï ng :1 1:10 :1 Coüc:6 Km:9+845.83 1:10 :1 Hình Cáp dự ứng lực có vỏ bọc 1:10 6 2% 0%0% 4% 1:2 :1 2% 2.50 28.02 28.02 28.02 28.23 28.13 28.13 34.13 33.93 39.73 39.93 45.53 45.73 58.06 51.33 51.53 4% :1 6.73 1:2 10.50 1.50 1.50 1:25 27.81 27.71 27.31 27.71 27.81 :1 2.1.3 Thảm thực vật 10.50 2.50 2.29 Hình Mặt cắt ngang đường đào vị trí Hình Trồng cỏ vetiver để ổn định mái dốc 2.3 Phân tích hoạt động hệ neo mềm ứng suất trước phương pháp số 2.3.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu Dựa nguyên tắc làm việc hệ tổ hợp, toán đặt cho hệ neo mềm ứng suất trước phải đảm bảo giữ ổn ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN định cho mái dốc mặt tổng thể cục Đề giải vấn đề hợp lý hóa tính tốn, tác giả sử dụng phần mềm số Flac2D để mơ hai tốn xét đến khả chống sụt trượt đất đá vấn đề chống đá rơi hai mặt cắt có địa chất, địa hình khác Với tốn thứ nhất, đề tài xây dựng 42 trường hợp tính toán với cáp neo phân tán kéo nén, sở ứng dụng phần kết nghiên cứu từ [3, 4, 5] nhằm tìm khoảng cách bố trí cáp neo hợp lý theo phương, lực căng kéo tối ưu cáp neo Tiếp theo đề tài xây dựng thêm 13 trường hợp với dây mềm, nhằm tìm lực căng hợp lý dây mềm theo hai phương làm việc Bài toán thứ hai, ứng dụng kết nghiên cứu toán thứ nhất, nhằm khống chế chuyển vị bề mặt mái dốc, bề mặt mái dốc mặt cắt xuất kẽ nứt sâu Từ đó, tiến hành phân tích ứng xử hệ neo mềm cách đưa biểu đồ tương quan, nhận xét kết luận 2.3.2 Mơ hình tốn phần mềm Flac 2D a Giới thiệu phần mềm Flac 2D FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua [2]) chương trình tính số theo phương pháp sai phân hữu hạn, phục vụ tính tốn, thiết kế địa kỹ thuật hầm mỏ Chương 105 trình Flac Dr Peter Cundall xây dựng từ năm 1986 đến xuất phiên khác Với chương trình Flac phân tích mạng lưới với hàng ngàn phần tử tốc độ tính tốn nhanh Chương trình cho phép mơ biểu kết cấu từ đất, đá vật liệu khác trạng thái chảy dẻo giới hạn chảy dẻo bị vi phạm Trong phương pháp tính này, miền nghiên cứu biểu diễn phần tử hay vùng, tạo thành mạng lưới sai phân, người sử dụng tạo lập cho phù hợp với hình dạng vật thể nghiên cứu b Các thơng số địa chất vật liệu Bảng trình bày tiêu lý vật liệu hai vị trí mặt cắt, mặt cắt gồm lớp 1, Mặt cắt gồm lớp lớp Do đơn vị khảo sát địa chất khơng cung cấp số liệu, tình trạng vết nứt bề mặt đá phong hóa, nên nhóm NC giả thiết điều kiện bất lợi giảm cường độ liên kết khối đá, tạo thành block đá tự Việc mô vết nứt nằm lớp cách giảm yếu cường vật liệu khoảng 90% cường độ lớp Diện phân bố vết nứt nằm dọc theo bề mặt, xuất phát từ chân mái dốc lên gần tới đỉnh Bề rộng vết nứt từ 0,01 – 0,1m, sâu từ - 4m Bảng Các thông số lý vật liệu Thơng số Mơ hình vật liệu Trọng lượng riêng đất Môdun đàn hồi Hệ số poisson Lực dính đơn vị Góc nội ma sát Kí hiệu Đơn vị γ E ν C φ KN/m3 N/m2 N/m2 độ c Thông số cáp neo dây mềm Khi gia cố mái dốc neo phân tán lực kéo nén, ta chọn khoảng cách cố định theo phương mái dốc 4,5m (chọn phụ thuộc vào địa hình mái dốc), ứng với bậc cấp mái dốc ta bố trí hàng neo Khoảng cách neo theo phương dọc tim đường thay đổi từ - 5m Tổng chiều dài neo 16m, chiều dài neo cố 4m, chiều dài neo tự 12m Bố trí chịu tải theo kết nghiên cứu Th.S Lê Phước Linh [5]: với chịu Lớp MC 18,79 1,15.107 0,3 23200 21,58 Lớp đất Lớp MC 19,00 1,34.107 0,3 24600 23,52 Lớp MC 19,50 6,0.107 0,25 28000 30 Lớp MC 24,00 7,0.107 0,25 450000 45 tải cách đầu bầu neo 0,5m, chịu tải cách chịu tải 1m, lực kéo neo thiết kế 350 KN Góc nghiêng tối ưu neo theo kết nghiên cứu từ [4] 300 so với phương nằm ngang Bảng trình bày thơng số kỹ thuật cáp neo dây mềm đó: C1 giá trị phần chiều dài neo không liên kết, C2 giá trị phần chịu tải, C3 giá trị phần neo cố, C4 giá trị phần dây mềm theo phương dọc tim đường, C5 giá trị phần dây mềm theo phương mái dốc Bảng Các thông số kỹ thuật hệ neo mềm Thông số kỹ thuật Diện tích cáp Bán kính chịu tải Modun đàn hồi cáp Lực kéo đứt cáp Góc ma sát vữa Chu vi vữa Cường độ dính kết vữa Độ cứng vữa Đơn vị m2 m Pa N Giá trị C1 Giá trị C2 Giá trị C3 3,57.10-4 3,57.10-4 0,05 11 11 2.10 2.10 2.1011 5 6,64.10 6,64.10 6,64.105 25 25 m 0,4084 0,4084 N/m (*) 6.105 6.105 N/m (**) 4,8.10 4,8.104 N/m/m (*) 6,7.108 6,7.108 N/m/m (**) 6,0.10 6,0.107 (*) ứng với toán thứ nhất, (**) ứng với toán thứ hai Giá trị C4 2,7910-4 2.1011 1,04.106 - Giá trị C5 2,7910-4 2.1011 1,04.106 - 106 Châu Trường Linh, Phan Khắc Hải Kết nghiên cứu khảo sát 3.1 Kiểm tra ổn định ban đầu Sử dụng lý thuyết sai phân hữu hạn, dùng phần mềm Flac2D để tính tốn xét đến khả giảm lực dính góc nội ma sát mặt trượt nguy hiểm để kiểm tra ổn định mái dốc, tính tốn hệ số Kmin = 1,15 < [K] = 1,4 (Bài toán 1) Kmin = 1,35 < [K] = 1,4 (Bài tốn 2) mái dốc bị ổn định, với [K] = 1,4; lấy hệ số an toàn theo hệ số ổn định cho phép theo phương pháp Bishop [7, 8] Chuyển vị lớn bề mặt mái dốc tốn thứ (vị trí khơng có khe nứt bề mặt) 2,028 m tốn (vị trí có xuất khe nứt bề mặt) 0,5901m Hình Ảnh hưởng khoảng cách H, lực căng đến biến dạng tồn mái dốc a) Bài tốn 1: Vị trí khơng xuất khe nứt bề mặt Hình 10 Ảnh hưởng khoảng cách H lực căng đến lực phân bố lớn phần neo tự b) Bài tốn 2: Vị trí xuất khe nứt bề mặt Hình Cung trượt hệ số an tồn cho mái dốc 3.2 Bài tốn thứ hệ neo mềm ứng suất trước việc chống sụt trượt cho mái dốc đất 3.2.1 Thiết kế hợp lý lực căng kéo khoảng cách bố trí cáp neo theo phương dọc tim đường Để lựa chọn khoảng cách bố trí neo theo phương dọc tim đường lực căng kéo ban đầu hợp lý theo điều kiện địa chất mái dốc, ta xây dựng 42 trường hợp tính tốn sau: cố định khoảng cách bố trí neo theo phương mái dốc 4,5m, thay đổi khoảng cách bố trí neo theo phương dọc tim đường từ 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5 (m) Các lực căng kéo thiết kế tương ứng: Nc = 0,25Nctk; Nc = 0,5Nctk; Nc = 0,75Nctk; Nc = Nctk; Nc = 1,25Nctk Nc = 1,5Nctk với Nctk = 350KN Hình 11 Ảnh hưởng khoảng cách H lực căng đến lực phân bố lớn phần neo liên kết Hình 12 Ảnh hưởng khoảng cách H lực căng đến lực phân bố lớn phần chịu tải Hình Ảnh hưởng khoảng cách H, lực căng đến hệ số ổn định mái dốc Nhận xét: Từ Hình hệ số ổn định có xu hướng đạt giá trị thấp khoảng cách H bé H lớn, giá trị cao nằm khoảng cách H trung bình từ 2,5 - 3m, đồng thời vị trí biến dạng toàn mái dốc tăng cao, so với xu hướng chung biến dạng tăng dần khoảng cách H tăng (Hình 9) Biều đồ Hình 10, 11 12 kết phân tích ứng với tầng neo gần chân mái dốc, tầng neo có giá trị lực phân bố neo lớn nhất, điều hợp lý tính tốn phù hợp với nhận định từ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN [3, 4, 5] Với kết phân tích diện phân bố làm việc neo nhỏ (4,5x2) nhiên hệ số ổn định mái dốc cho thấp so với diện làm việc từ (4,5x2,5;3) Điều lực kéo từ cáp phân phối phần vào chịu tải để tạo lực nén đất lúc nhỏ nhiều (Hình 12) so với sức chịu tải đất dẫn đến làm việc giao diện vữa đất chưa thực hiệu quả, cụ thể: Sức chịu tải đất có giá trị thí nghiệm 350000 N/m2 lớn nhiều so với ứng suất nén gây chịu tải khoảng 270000 N/m2 Tuy nhiên với diện phân bố lớn (4,5x2,5;3) lúc phần ứng suất nén tạo chịu tải lại có giá trị lân cận lớn giá trị sức chịu tải đất dao động từ 330000 – 450000 N/m2 dẫn đến sức kháng cắt đất huy động tối đa đồng thời làm xáo động đến cấu trúc đất cục chịu tải Do để thuận tiện cho nghiên cứu, ta lựa chọn trường hợp hợp lý nhất, ứng với điều kiện nghiên cứu khoảng cách neo cố định 4,5m theo phương mái dốc Kết cho thấy lực neo từ (1,0 – 1,5)Nctk cho kết nhau, giá trị chuyển vị, độ ổn định lực phân bố neo hợp lý H = 2m Tuy nhiên, để thuận lợi ta chọn trường hợp 22, với H = 2m, lực thiết kế Nc = 350KN để làm sở thiết kế cho hệ neo mềm ứng suất trước 3.2.2 Thiết kế hợp lý lực căng dây mềm theo phương mái dốc phương dọc tim đường Mơ tốn với 13 trường hợp lực căng kéo Tc khác (với Tc lực căng kéo theo phương mái dốc cho Bảng 3), nhằm tìm trường hợp tối ưu để kiểm tra làm việc hệ dây mềm ứng suất trước Dựa giả thiết dây mềm xem dãi liên tục theo phương z (phương dọc tim đường) Khi chịu lực căng trước, dây mềm xuất mô men uốn dọc cáp, cơng thức tính mơ men bằng: (1) M f max H c 107 TH3 175 175 175 175 175 TH4 262,5 262,5 262,5 262,5 262,5 TH5 350 350 350 350 350 TH6 437,5 437,5 437,5 437,5 437,5 TH7 525 525 525 525 525 TH8 525 437.5 350 262.5 175 TH9 437.5 350 262.5 175 87.5 TH10 350 262.5 175 87.5 35 TH11 35 87.5 175 262.5 350 TH12 262.5 175 87.5 35 TH13 35 87.5 175 262.5 Đánh giá hiệu việc gán thêm dây mềm vào hệ neo gia cường, tiến hành kiểm tra chuyển vị bề mặt mái dốc ứng với trường hợp thứ 13, trường hợp đảm bảo chuyển vị toàn mái dốc mức thấp, hệ số ổn định mức cho phép diện phân bố lực dây mềm đồng so với trường hợp khác Các giá trị lực căng theo hai phương cho Bảng Bảng Giá trị lực căng thiết kế dây mềm Trường hợp TH13 Bậc Bậc Bậc Bậc Tc = Hc (KN) 35 87,5 175 Bậc 262,5 Hình 13 Cung trượt hệ số ổn định dùng hệ neo mềm ưst - Trong đó: Hc lực kéo trước dây mềm theo phương dọc tim đường - Cơng thức tính fmax lấy gần theo [1] ta có: fmax l2 (2) H 64 c p - Trong đó: + l chiều dài nhịp tính tốn l = 2m + fmax: Độ vòng lên cáp căng kéo (giả thiết giá trị lớn khoảng cách hai đầu neo) + P lực phân bố cáp trọng lượng thân cáp gây Bảng Bảng giá trị thử giá trị lực căng dây mềm Trường Bậc Bậc hợp Bậc Bậc Bậc Giá trị Tc (KN) TH1 35 35 35 35 35 TH2 87,5 87,5 87,5 87,5 87,5 Hình 14 Chuyển vị bề mặt mái dốc Nhận xét: Kết sau dùng hệ neo mềm ứng suất trước, chuyển vị bề mặt mái dốc trung bình giảm gần 15,4 % so với lúc có neo phân tán kéo nén, giảm 85,5% so với lúc chưa có gia cố Hệ số ổn định ổn định đạt mức cho phép Kmin= 1,4 3.3 Bài toán thứ hai hệ neo mềm ứng suất trước việc chống sụt trượt - đá rơi cho mái dốc đá Chiều dài neo phân tán kéo nén 10m, chiều dài neo cố 3m, chiều dài tự 7m Các thông số hệ neo mềm ứng suất trước cho Bảng Thông số thiết kế dây mềm Bảng Kết gia cố hệ neo 108 Châu Trường Linh, Phan Khắc Hải mềm ứng suất trước cho Hình 15, Hình 16 Bảng Giá trị lực căng thiết kế dây mềm B1 B2 35 B3 B4 B5 Tc = Hc (KN) 87,5 175 262,5 B6 B7 350 437,5 Hình 15 Cung trượt hệ số ổn định dùng hệ neo mềm ưst Hình 16 Chuyển vị bề mặt mái dốc chuyển vị bề mặt mái dốc mức thấp Mặc dù vùng bị nứt, ứng suất cắt tập trung lớn, tạo nên mặt yếu, mặt trượt hình thành từ nơi này, nhiên sau gia cường hệ neo mềm ứng suất trước cho mặt cắt loại bỏ hoàn toàn tác nhân gây trượt từ mặt yếu này, chuyển vị thấp, bé 10cm bề mặt cục kẻ nứt 4.3 Đánh giá phù hợp giải pháp sử dụng Theo phân tích trên, hệ neo mềm ứng suất trước tác động theo chiều hướng hồn tồn có lợi vừa đảm bảo ổn định cho toàn mái dốc đồng thời khống chế chuyển vị bề mặt mái dốc mức thấp, chúng làm việc hiệu kể với địa chất bị phong hóa mạnh, xuất nhiều vết nứt lớp địa chất có sức chịu tải thấp Khắc phục nhược điểm phương pháp thi công giảm sụt trượt cục bề mặt, xói lở tác động thiên tai mưa bão hàng năm Việc xây dựng hệ neo mềm hồn tồn khơng can thiệp vào tình trạng mái dốc có sẵn, hệ neo mềm kết hợp hài hòa với biện pháp cũ giật theo TCVN4054-2005 Các bậc dốc rãnh có tác dụng chức Thêm vào đó, kết hợp với phương pháp hệ neo mềm ứng suất trước tạo nên vẻ đẹp hài hòa, thân thiện cho mái dốc Mơ hình mái dốc sau gia cố mái dốc hệ neo mềm ứng suất trước cho Hình 17 Nhận xét: Sau gán hệ neo mềm ứng suất trước mái dốc hoàn toàn ổn định với hệ số đạt 1,74 Chuyển vị bề mặt mái dốc sau xử lý hệ neo mềm ứng suất trước giảm mạnh, cụ thể giảm 40,47% so với lúc dùng neo phân tán kéo nén, giảm 85,21% so với lúc chưa gia cố Điều cho thấy kể vết nứt xuất bề mặt, hệ dây mềm khống chế chuyển vị bề mặt mái dốc hiệu Hình 17 Gia cố mái dốc hệ neo mềm ứng suất trước Bàn luận 4.1 Bài toán thứ Mái dốc với địa chất hai lớp sét, độ cao 30m, sau gia cường hệ neo mềm ứng suất trước cho kết khả quan, phù hợp với làm việc kết cấu tổ hợp Hệ khống chế ổn định sụt trượt toàn khối với hệ số ổn đinh Kmin = 1,4; chuyển vị bề mặt giảm 85,5% so với ban đầu Để kiểm chứng lại tính đắn từ kết nghiên cứu toán thứ nhất, tốn thứ hai ứng dụng hồn tồn kết nghiên cứu có từ đây, cụ thể: lực căng neo phân tán kéo nén 350 KN, khoảng cách bố trí neo theo phương mái dốc 4,5 m, theo phương dọc tim đường m, lực căng dây mềm theo phương có giá trị tăng dần theo bậc cấp mái dốc từ – với thứ tự – 35 – 87,5 - 175 – 262,5 – 350 – 437,5 (KN) 4.2 Bài toán thứ hai Kết ứng dụng hệ neo mềm ứng suất trước vào việc gia cường chống sụt trượt đá rơi cho mái dốc có địa chất lớp mặt đá phong hóa mạnh, xuất kẻ nứt bề mặt, độ cao 40m cho thấy hệ neo mềm ứng suất trước làm việc hiệu việc tăng cường ổn định cho mái dốc mức cao, cịn khống chế Kết luận Trong phạm vi nghiên cứu giải pháp ứng dụng trực tiếp gia cường mái dốc đào đường du lịch Hồng Văn Thái, nhóm nghiên cứu lập dự toán cho trường hợp cho thấy suất đầu tư trung bình từ 3,9-4,0 triệu đồng/m2; chi phí đầu tư đánh giá cao Nghiên cứu hiệu kỹ thuật-kinh tế neo UST phân bố kéo-nén so với neo UST thường nhờ giảm chiều dài, mật độ neo, tùy biến vị trí phân tán kéo-nén theo phân bố địa chất cơng trình [3, 5, 5]; cơng nghệ thi cơng tương tự Thực tế có giải pháp để gia cường mái dốc đào rẻ hơn; nhóm tác giả muốn đề xuất phương pháp gia cường ổn định mái dốc đảm bảo vấn đề: phòng chống sụt trượt mái dốc (đảm bảo ổn định tổng thể) phịng chống đá rơi (đá mồ cơi, phong hóa tạo vết nứt, - đảm bảo ổn định cục bộ), đồng thời giải pháp "xanh": cơng trình phù hợp với cảnh quan xung quanh hơn; sau xử lý, thảm thực vật phát triển bình thường mái dốc, phù hợp với tuyến đường với ý nghĩa chức phục vụ du lịch; giảm thiệt hại người tài sản người tham gia giao thông, kinh tế vùng tượng sụt trượt gây ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(96).2015, QUYỂN Quá trình nghiên cứu dựa số liệu cung cấp từ công ty tư vấn khảo sát-thiết kế, đồng thời tác giả kết hợp với kết nghiên cứu từ trước thân, nghiên cứu nước để giới hạn phạm vi nghiên cứu, bổ sung kinh nghiệm kết tính tốn sát với thực tế Bài báo giới hạn mô mơ hình 2D, nên chưa xét đến quy luật vận động ứng suất – biến dạng mái dốc hệ theo phương dọc tim đường Tuy nhiên báo hi vọng đóng góp phần việc xử lý cơng trình thực tế, kinh nghiệm việc áp dụng phương pháp cho việc xử lý ổn định mái dốc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E Blanco-Fernandez, D Castro-Fresno, J.J Del Coz Díaz, L Lopez - Quijada (2011) Flexible systems anchored to the ground for slope stabilization: Critical review of Existing design methods Engineering Geology 122, pp.129–145 [2] Itasca Consulting Group (2005) FLAC – Fast Langrangian Ana- 109 lysis of Continua, Version 5, User’s Manual Itasca Consulting Group, Inc, Minneapolis, Minnesota [3] Châu Trường Linh (2004) Tính tốn gia cường mái dốc phương pháp chèn neo theo phương pháp phần tử hữu hạn phòng chống sụt trượt talus đường Hồ Chí Minh Đề tài nghiên cứu khoa học cấp ĐH Đà Nẵng MS: T04-15-77 Năm 2004 [4] Lê Phước Linh, Châu Trường Linh (2014) Nghiên cứu vận động ứng suất biến dạng mái dốc gia cường loại neo Tạp chí Giao Thơng Vận Tải, 01+02/2015, pp 68 – 71 [5] Lê Phước Linh (2014) Nghiên cứu phân bố hợp lý vùng kéo – nén neo ứng suất trước gia cường mái dốc đường đào Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [6] Vũ Đình Phụng, Vũ Quốc Cường (2005) Công nghệ vật liệu xây dựng đường Nhà Xuất Bản Xây dựng, Hà Nội [7] Bộ GTVT (1987) 22 TCN 262 – 2000: Quy trình khảo sát thiết kế đường tô đắp đất yếu NXB Giao thông Vận tải [8] Bộ GTVT (1987) 22 TCN 171 – 87: Quy trình khảo sát địa chất cơng trình thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở NXB Giao thông Vận tải Công ty CP tư vấn thiết kế XD GTCC “Thuyết minh địa chất cơng trình: Đường Hồng Văn Thái nối dài Bà Nà” (BBT nhận bài: 24/06/2015, phản biện xong: 03/10/2015) ... neo mềm ứng suất trước việc chống sụt trượt - đá rơi cho mái dốc đá Chiều dài neo phân tán kéo nén 10m, chiều dài neo cố 3m, chiều dài tự 7m Các thông số hệ neo mềm ứng suất trước cho Bảng Thông... dốc hệ neo mềm ứng suất trước cho Hình 17 Nhận xét: Sau gán hệ neo mềm ứng suất trước mái dốc hoàn toàn ổn định với hệ số đạt 1,74 Chuyển vị bề mặt mái dốc sau xử lý hệ neo mềm ứng suất trước giảm... thiệu tuyến đường du lịch Hoàng Văn Thái nối dài Bà Nà Đường Hoàng Văn Thái (nối dài) nằm địa bàn quận Liên Chiểu huyện Hòa Vang T.P Đà Nẵng, có tổng chiều dài tồn tuyến 10,486 (km) Toàn tuyến