Nghiên cứu cơ chế ổn định và biến dạng của tường chắn có cốt cho công trình giao thông đô thị ở tp hồ chí minh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN MẠNH TUẤN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT CHO CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐÔ THỊ Ở TP.HỒ CHÍ MINH CHUYÊN NGÀNH MÃ SỐ NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT : 2.15.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2004 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC TP HCM, ngày … tháng … năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Nguyễn Mạnh Tuấn Phái : Nam Ngày tháng năm sinh : 20 – 02 – 1979 Nơi sinh : TP Hồ Chí Minh Chuyên ngành : Cầu, tuynen công trình xây dựng khác đường ôtô đường sắt MSHV : CA13.034 I-TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT CHO CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG ĐÔ THỊ Ở TP.HỒ CHÍ MINH II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệm vụ : Nghiên cứu chế ổn định biến dạng tường chắn có cốt cho công trình giao thông đô thị TP.Hồ Chí Minh Nội dung : Chương mở đầu Chương : Tổng quan tình hình giao thông vận tải, địa chất phương hướng phát triển giao thông vận tải TP.HCM Chương : Tổng quan chắn có cốt Chương : Cơ sở lý thuyết chế ổn định – biến dạng tường chắn có cốt Chương : Nghiên cứu giải pháp tính toán đảm bảo ổn định biến dạng cho tường chắn có cốt Chương : Một số thí dụ tính toán ứng dụng Chương : Kết luận kiến nghị III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ BÁ KHÁNH TS NGUYỄN VĂN THỂ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH TS LÊ BÁ KHÁNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS.LÊ VĂN NAM Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày … tháng … năm 2004 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Lê Bá Khánh (đại diện tập thể h.dẫn) Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Văn Thể Cán chấm nhận xét : TS Châu Ngọc Ẩn Cán chấm nhận xét : TS Lê Thị Bích Thủy Luận văn thạc só bảo vệ Hội Đồng Chấm Bảo Vệ Luận Văn Thạc Só LỜI CẢM ƠN Sau năm học tập nghiên cứu tham gia chương trình Cao học trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, nắm bắt phần kiến thức khoa học chuyên môn chiều rộng lẫn chiều sâu, đặc biệt lónh vực xây dựng cầu đường giảng dạy tận tâm thầy Lê Bá Khánh, thầy Nguyễn Xuân Vinh, thầy Lê Văn Nam, cô Lê Thị Bích Thủy, thầy Vũ Xuân Hòa v.v… Để đạt kiến thức hoàn thành đề tài này, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới : Thầy TS Lê Bá Khánh, thầy TS Nguyễn Văn Thể tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian hoàn thành luận văn Thầy PGS.TS Nguyễn Xuân Vinh, thầy TS Lê Văn Nam, cô TS Lê Thị Bích Thuỷ, thầy TS Vũ Xuân Hoà v.v… thầy cô phòng quản lý khoa học – khoa sau Đại học giảng dạy, giúp đỡ suốt năm học Cao học hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè lớp Cao học Cầu Đường K13 lẫn lớp giúp đỡ tài liệu, lời khuyên, lời động viên vô quý giá Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn Học Viên Cao Học K13 Nguyễn Mạnh Tuấn i TÓM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài : “Nghiên cứu chế ổn định biến dạng tường chắn có cốt cho công trình giao thông đô thị thành phố Hồ Chí Minh” Tóm tắt : Luận văn trình bày cách thiết kế tường chắn có cốt chủ yếu đảm bảo ổn định bên bên Trong ổn định bên cốt lõi xem xét nhiều thông qua nhiều phương pháp tác giả đưa phương pháp đơn giản hoá áp dụng nhiều nước giới, đặc biệt nước Mỹ Anh Luận văn gồm chương sau : + Chương mở đầu : Giới thiệu nguyên nhân hình thành tính thực tiễn đề tài + Chương : Tổng quan tình hình giao thông vận tải phương hướng phát triển GTVT–hiện trạng Tp.HCM + Chương : Tổng quan tường chắn có cốt + Chương : Cơ sở lý thuyết chế ổn định – biến dạng tường chắn có cốt + Chương : Nghiên cứu giải pháp tính toán đảm bảo ổn định biến dạng cho tường chắn có cốt + Chương : Một số thí dụ tính toán ứng dụng + Chương : Kết luận kiến nghò ii SUMMARY OF THESIS Tittle : “Research on stability and deformation mechanism of mechanically stabilized earth (MSE) walls for the transportation in Ho Chi Minh city” Abstract : Thesis concern about designing of mechanically stabilized earth (MSE) structures : The calculations of external and internal stabilities For external stability, the theory used is exactly the same as that for design the conventional earth structures For internal stability, in this thesis, were concerned through many methods, and show a simplified method used world-wide, especially in British and United-States There are seven chapters in this thesis : + Beginning : Introducing the thesis‘ reason and the practical thesis + Chapter : Overview of the Ho Chi Minh city situation : transportation, geology … + Chapter : Overview of mechanically stabilized earth (MSE) walls + Chapter : Principles of theory and stability–deformation mechanism of MSE walls + Chapter : Research on designing MSE walls from avoiding unstability and deformation + Chapter : Examples + Chapter : Conclusions and propositions iii MỤC LỤC LUẬN VĂN CHƯƠNG MỞ ĐẦU Đặt Vấn Đề Tính Cấp Thiết Và Thực Tiễn Của Đề Tài Nội Dung Nghiên Cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG VẬN TẢI PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN GTVT – HIỆN TRẠNG CỦA TP.HCM Trang 1 Toång Quan Về Tình Hình Giao Thông Vận Tải Và Phương Hướng Phát Triển Giao Thông Vận Tải Của Tp.HCM 1.1 Hiện Trạng Mạng Lưới Giao Thông Vận Tải Đường Bộ Của TP.HCM 1.1.1 Hệ thống trục đường 1.1.2 Hệ thống đường vành đai đường nội thành 1.2 Hiện Trạng Các Công Trình Cầu Trên Đường Bộ Của TP.HCM 1.3 Một Số Dạng Hư Hỏng Của Công Trình Giao Thông Đang Được Sử Dụng 1.4 Phương Hướng Phát Triển Giao Thông Vận Tải Của TP.HCM 1.4.1 Mạng lưới đường sở 1.4.1.1 Đường vành đai 1.4.1.2 Đường xuyên tâm 1.4.1.3 Đường hướng tâm 1.4.2 Đường phố nội ô 1.4.3 Các cầu lớn trục tuyến đường Tổng Quan Về Hiện Trạng Khu Vực Tp.Hồ Chí Minh 2.1 Vị Trí Địa Lý 2.2 Khí Hậu – Thời Tiết 2.3 Địa Chất – Địa Tầng 2.3.1 Cấu trúc địa tầng 2.3.2 Hệ địa tầng 2.3.2.1 Tầng chứa nước thứ 2.3.2.2 Tầng chứa nước thứ 2.3.2.3 Tầng chứa nước thứ 2.3.3 Các tượng địa chất động học 2.3.4 Địa chất công trình Kết Luận 7 9 10 10 10 13 13 13 14 14 15 15 16 17 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT 18 Lịch Sử Hình Thành 3 3 18 iv Các Thành Phần Chính Của Tường Chắn Có Cốt 2.1 Đất Đắp Chọn Lọc 2.2 Hệ Thống Cốt 2.3 Mặt Tường Quá Trình Thi Công 3.1 Thi Công Tường Chắn Có Cốt Có Mặt Tường Là Các Tấm Panel Đúc Sẵn 3.2 Thi Công Tường Chắn Có Cốt Có Mặt Tường Mềm Những Thuận Lợi Và Bất Lợi Trong Ứng Dụng Tường Chắn Có Cốt 4.1 Ứng Dụng Của Tường Chắn Có Cốt 4.2 Thuận Lợi Khi Sử Dụng Tường Chắn Có Cốt 4.3 Bất Lợi Khi Sử Dụng Tường Chắn Có Cốt Một Số Công Trình ng Dụng Tường Chắn Có Cốt Trên Thế Giới Và Ở Thành Phố Hồ Chí Minh 5.1 Công Trình Tường Chắn Có Cốt Trên Thế Giới 5.2 Công Trình Tường Chắn Có Cốt Ở TP.HCM Kết Luận CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ CHẾ ỔN ĐỊNH – BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT Lý Thuyết Cân Bằng Giới Hạn Lý Thuyết p Lực Đất Lên Tường Chắn 2.1 Áp Lực Đất Lên Tường Chắn Phụ Thuộc Vào Chuyển Vị Đất Và Tường 2.2 Lý Thuyết Về Áp Lực Đất Lên Tường Chắn Của Rankine 2.2.1 Trường hợp đất đắp đất rời 2.2.2 Trường hợp đất đắp đất dính 2.3 Lý Thuyết Về Áp Lực Đất Lên Tường Chắn Của Coulomb 2.3.1 Trường hợp đất đắp đất rời 2.3.2 Trường hợp đất đắp đất dính Các Cơ Chế Và Quan Hệ Tương Tác Đất – Cốt Trong Tường Chắn Có Cốt 3.1 Cơ Chế Cơ Bản Của Đất Gia Cường Cốt 3.2 Cơ Chế Gia Cường Đất Bằng Cốt Trong Tường Chắn Có Cốt 3.3 Tương Tác Giữa Đất Và Cốt Kết Luận CHƯƠNG : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN ĐẢM BẢO ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CHO TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT Tổng Quan Về Phương Pháp Thiết Kế 20 20 21 22 26 26 36 38 38 40 40 41 41 44 46 47 47 51 51 52 52 54 55 55 56 57 57 59 60 60 62 62 v 1.2 Phân Tích Theo Lý Thuyết Cân Bằng Giới Hạn 1.3 Phân Tích Biến Dạng 1.4 Thiết Kế Đối Với Cốt Không Giãn 1.5 Thiết Kế Đối Với Cốt Giãn Nhiều Tính Toán Đảm Bảo Ổn Định Ngoài 2.1 Xác Định Sơ Bộ Kích Thước Tường Chắn Và Vật Liệu Đất Đắp 2.2 Lựa Chọn Các Hệ Số Cho Phép Từ Tiêu Chuẩn 2.3 Thiết Kế Sơ Bộ 2.4 Áp Lực Đất Cho Ổn Định Ngoài 2.5 Ổn Định Trượt 2.6 Phá Hoại Do Khả Năng Chịu Tải 2.6.1 Lực cắt tổng quát 2.6.2 Lực cắt cục 2.7 Ổn Định Tổng Thể Tính Toán Đảm Bảo Ổn Định Bên Trong 3.1 Tổng Quan Về Ổn Định Bên Trong Của Tường Chắn Có Cốt 3.1.1 Phương pháp dính kết trọng lực 3.1.2 Phương pháp lăng thể trượt 3.1.3 Phương pháp độ cứng kết cấu FHWA 3.1.4 Kết luận phương pháp 3.2 Đánh Giá Ổn Định Bên Trong Theo Phương Pháp Đơn Giản Hoá 3.2.1 Các mặt phá hoại cực hạn 3.2.2 Xác định lực kéo cực đại lớp cốt 3.2.3 Ổn định bên quan tâm đến phá hoại căng Các Xem Xét Khác 4.1 Chuyển Vị Thẳng Đứng 4.2 Tường Chắn Có Cốt Đỡ Mố 4.2.1 Tường chắn có cốt đỡ trực tiếp dầm 4.2.2 Dầm cầu đỡ móng cọc 4.3 Tường Chắn Có Cốt Đối Lưng 4.3.1 Hai tường không ảnh hưởng 4.3.2 Hai tường ảnh hưởng 62 63 63 63 64 65 65 66 68 73 74 74 78 78 78 78 78 82 83 84 85 86 88 94 99 99 99 100 101 101 101 101 CHƯƠNG : MỘT SỐ THÍ DỤ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG 103 Tính Toán Theo Giải Tích 1.1 Thí Dụ 1.2 Thí Dụ 1.2.1 Dùng lưới địa kỹ thuật 1.2.2 Dùng vải địa kỹ thuật 103 103 106 107 110 Bài Toán Kinh Tế Giữa Hai Loại Hệ Thống Cốt 112 vi Phân Tích Bài Toán Bằng Phần Mềm Phần Tử Hữu Hạn Plaxis 2.1 Bài Toán 2.2 Bài Toán 2.3 Bài Toán 2.4 Bài Toán Kết Luận 116 118 119 120 121 122 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123 Kết Luận Kiến Nghị 123 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 PHỤ LỤC : CÁC MÔ HÌNH TÍNH PLAXIS VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU ĐẤT Pl1 PHỤ LỤC : CÁC BƯỚC THI CÔNG TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT DÙNG LƯỚI TENAX PHỤ LỤC : CẤU TẠO TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG vii Pl15 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất PHỤ LỤC : CÁC MÔ HÌNH TÍNH PLAXIS VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU ĐẤT Các mô hình đàn hồi dẻo cho đất dùng Plaxis : Mohr-Coulomb, Hardening-soil, Soft-soil Dưới ta tìm hiểu qua mô hình MÔ HÌNH MOHR-COULOMB, SOFT-SOIL, HARDENING-SOIL : 1.1 Mô Hình Mohr- Coulomb : Mô hình dùng mặt chảy tuý sáu mặt phẳng không gian ứng suất chính, sáu mặt dẻo Mặt chaûy : f1 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 1 f = σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 f2 = Mặt dẻo : g1 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sinψ = 2 g2 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sinψ = 2 g3 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sinψ = 2 Nếu trạng thái ứng suất điểm góc gia số biến dạng dẻo : p d ε = λ1 ∂g ∂g1 + + λ n n ∂σ ∂σ 1.2 Moâ Hình Soft-Soil : Mặt chảy mặt phá hoại: f1 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 Trang Pl1 Phuï Luïc : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất f2 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 f3 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 Hàm chảy biểu tăng bền theo biến dạng dẻo thể tích với mũ ellipse, dịch chuyển phân tố đạt giới hạn phá hoại theo hình vẽ PL1.1 sau Ta nhận thấy mặt chảy giới hạn rõ vùng biến dạng đàn hồi mặt phá hoại mặt mũ hay gọi nắp Và độ lớn mũ hoàn toàn chịu chi phối áp suất cố kết trước, dạng mũ chịu chi phối thông số m phụ thuộc hệ số áp lực đất trạng thái tónh trường hợp cố kết thường, hệ số OCR, số nở, số nén hệ số poisson vật liệu đất theo phương trình bên Hình PL1.1 : Mặt chảy mô hình Soft-soil Hàm chảy : f = f − pp = f = q2 + p' M ( p' + c cot gϕ' ) ⎛ −ε p p p = p 0p exp⎜⎜ * v * ⎝ λ −κ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ : M=3 (1 − K )2 + (1 − K )(1 − 2ν ur )(λ* / κ * − 1) (1 + 2K )2 (1 + 2K )(1 − 2ν ur )λ* / κ * − (1 − K )(1 + ν ur ) Mặt chảy tổng quát mô hình soft-soil không gian ứng suất thể mặt mũ dịch chuyển theo qui luật logarith mặt phá hoại mặt giới Trang Pl2 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất hạn Mohr-Coulomb Hình ảnh mặt chảy thể theo hình vẽ cho nhìn trực quan mô hình tiến Hình PL1.2 : Mặt phá hoại Mohr-Coulomb mặt chảy không gian ứng suất 1.3 Mô Hình Hardening-Soil : Mô hình kết hợp tăng bền biếndạng dẻo trượt tăng bền biến dạng dẻo thể tích, nên mô hình có đến hai hàm chảy để mô tả hai kiểu tăng bền biến dạng nêu Mặt phá hoại Mohr-Coulomb : f1 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 f2 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 f3 = 1 σ ' −σ ' + (σ ' +σ ' ) sin ϕ' −c cos ϕ' = 2 Mặt chảy chi phối biến dạng trượt : p f = f −γ f = E 50 =0 q 1− Trang Pl3 q qa − 2q E ur Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất γ p = −(2ε 1p − ε vp ) ≈ −2ε 1p Khởi nguồn từ công trình Kondner quan hệ ứng suất biến dạng theo phương trình Hyperbol sau ñaây : − ε1 = 2E 50 q 1− q qa Phương trình thể mối quan hệ ứng suất biến dạng theo hình PL1.3 sau : Hình PL1.3 : Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbola Trong : qa = qf : giá trị tiệm cận phương trình Hyperbol Rf Rf < 1: tỉ số phá hoại ( ) 12−sinsinϕϕ : tiêu chuẩn phá hoaïi Mohr-Coulomb q f = c cot gϕ + σ '3 Đạo hàm phương trình 4.20 theo biến dạng ta xác định độ cứng vật liệu đất trình chịu tải theo phương trình ñaây : E t = −2E ref 50 ⎛ σ' ⎜⎜ ref3 ⎝p ⎞ ⎟⎟ ⎠ m R f (1 − sin ϕ )(σ ' −σ ' ) ⎤ ⎡ ⎢1 − ⎥ ⎣ sin ϕ (c cos ϕ − σ ' sin ϕ )⎦ Mặt chảy biến dạng trượt dịch chuyển không gian ứng suất ứng suất lệch đạt giá trị cực hạn phá hoại đường thẳng Mohr-Coulomb hình PL1.4 sau : Trang Pl4 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất Hình PL1.4 : Mặt chảy biến dạng trượt tiến mặt Mohr-Coulomb Mặt chảy chi phối biến dạng thể tích : q α c f = + p − p 2p = Phương trình giới hạn vùng đàn hồi trình biến dạng đàn hồi dẻo vật liệu, diễn tả theo hình PL4.5 sau : Hình PL1.5 : Mặt mũ chi phối biến dạng thể tích nén đẳng hướng Trong : q = σ1' + (δ − 1)σ '2 − δ.σ '3 : áp suất lệch quy đổi + sin ϕ' δ= − sin ϕ' pp : áp suất cố kết trước Trang Pl5 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất Độ lớn mặt chảy biến dạng thể tích định áp suất cố kết trước, ta có định luật tăng bền mũ theo phương trình sau : ε vpc β ⎛ pp ⎜ = m + ⎜⎝ p ref ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ m +1 Biến dạng dẻo mặt mũ dịch chuyển không gian ứng suất : dε pc ∂f c =λ ∂σ Hình ảnh toàn mặt chảy không gian ứng suất mang dáng dấp lăng trụ sáu cạnh giống mặt phá hoại Mohr-Coulomb hình PL1.6 bên Qũi đạo chảy dẻo biến dạng trượt nở rộng dần đạt giới hạn phá hoại mặt Mohr-Coulomb Quỹ đạo chảy dẻo biến dạng thể tích dịch chuyển đồng thời hay cố định lúc mặt chảy biến dạng trượt dịch chuyển phụ thuộc vào lộ trình chịu tải phân tố vật liệu đất xét Hình PL1.6 : Mặt giới hạn tổng quát mô hình Hardening-soil CÁC THÔNG SỐ CỦA VẬT LIỆU ĐẤT : Thông số vật liệu đất để tính toán vấn đề quan trọng tính toán đất tính biến động mạnh chúng Đặc biệt đất có module Young nhiều nhà khoa học chứng minh tăng theo chiều sâu theo qui luật định Các thông số tính toán tác giả dùng số công thức Trang Pl6 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất thực nghiệm dùng nhiều giới thông số tương ứng với áp suất hữu hiệu đất 2.1 Chỉ Số Nén Và Chỉ Số Nở Của Đất : Đất sét cố kết thường tuân theo định luật nén dạng logarith : ∆e = −C c ∆(lg σ') Trong : ∆e : biến thiên hệ số rỗng theo tải trọng Cc : số nén đất σ' : áp suất hữu hiệu thẳng đứng thí nghiệm nén chiều Chỉ số nén xác định thí nghiệm chiều Oedometer với thông số độ cứng có liên quan khác chẳng hạn số nở áp suất cố kết trước Ta xét công thức thực nghiệm dùng việc xác định Cc cách gần Cho đến biết người ta thường diễn tả kết thí nghiệm nén chiều đồ thị logarith số mười đổi trục toạ độ sang số tự nhiên e để nhận công thức thuận tiện ∆e = −λ.∆(ln σ') λ= Cc Cc = ln 10 2,303 Nếu ta dùng đại lượng biến dạng thay dùng hệ số rỗng công thức thành : ∆e = λ* ∆ (ln σ') λ* = Chỉ số nén cải tiến λ 1+ e ∆ε : số gia biến dạng Một công thức thực nghiệm khác hay sử dụng ngành địa kỹ thuật để xác định số nén Cc theo giới hạn chảy có phương trình sau : C c = 0,9(WL − 0,1) Với WL giới hạn chảy Theo K.Terzaghi-Peck (1967) Wroth-Wood (1978) giới hạn dẻo đất dính có sức chống cắt không thoát nước gấp trăm lần sức chống cắt không thoát nước giới hạn chảy Ta có phương trình : Trang Pl7 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất s u = τ f ' = σ' f tgϕ' c neân σ' f = su tgϕ' c Tính hệ số rỗng theo công thức : ⎛ s LL ⎞ e LL = e Γ − C c lg⎜⎜ u ⎟⎟ ⎝ tgϕ' c ⎠ e PL ⎛ s PL ⎞ = e Γ − C c lg⎜⎜ u ⎟⎟ ⎝ tgϕ' c ⎠ neân : e LL − e PL = C c lg 100 = 2C c mặt khác : e LL − e PL = neân : I P G S 100 I P G S = 2C c 100 Trong haàu hết loại đất ta có GS ≈ 2,7 thay vào phương trình ta nhận kết sau : Cc = 1,35IP Trong : IP giá trị tính theo số thập phân Trong thực tế hai công thức tương đương với số dẻo xác định theo giới hạn chảy theo công thức thực nghiệm : I p = 0,73(W L −0,1) Công thức thể đường thẳng biểu đồ PL1.1 bên tiện lợi cho việc tính toán thực hành Trang Pl8 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất Biểu đồ PL1.1 : Quan hệ số dẻo giới hạn chảy Thật phương trình phương trình đường thẳng song song với đường thẳng A biểu đồ Cazagrande biểu đồ PL1.1 bên Bằng việc sử dụng quan hệ ta viết lại : Cc = 0,9(WL − 0,1) I p = 1,23.I p 0,73(WL − 0,1) Công thức gần với công thức Wroth-Wood đề xuất năm 1978 ⎧⎪C c = 1,35.I p Với ⎨ ⎪⎩I p = 0,73(WL − 0,1) Nên cuối ta xác định số nén cho loại đất thí nghiệm số thường dùng theo công thức thực nghiệm gần sau : ⎡C c = 1,35.I p ⎢ ⎣C c = WL − 0,1 Theo đồ thị hệ toạ độ v − lnσ’ ta xác định tỉ lệ gia số biến dạng đàn hồi gia số biến dạng toàn phần theo phương trình sau : Trang Pl9 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất de e dv e κ C s = = = de dv λ C c Đối với đất dính quan hệ có giá trị : de e dv e κ C s = = = = 0,2 ÷ 0,5 de dv λ C c Với số dẻo lớn tỉ số tiến cận lớn Từ : λ Cc = = 2÷5 κ Cs Chỉ số nén cải tiến số nở cải tiến Từ có : λ* = λ 1+ e κ* = κ 1+ e λ λ* C c = = = 2÷5 κ κ* Cs Với e hệ số rỗng đất Đối với đất yếu ta chọn e = : λ* = Cc C λ = = c + e 2,303(1 + e ) 4,6 nên λ* = 0,3.I p κ * = (0,06 ÷ 0,15).I p Nhằm giúp cho việc tìm giá trị thông số cần thiết dễ dàng theo công thức thực nghiệm Engel thực vào năm 2001 hệ liệu cho 21 loại sét bụi khác có giới hạn chảy biến thiên khoảng (0,2 ÷1,1) số dẻo biến thiên khoảng (0,03 ÷ 0,7) theo biểu đồ PL1.2 : Trang Pl10 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất Biểu đồ PL1.2 : Quan hệ số dẻo số nén cải tiến Nhiều nghiên cứu chứng minh công thức thực nghiệm phù hợp với sét nằm phía đường thẳng A biểu đồ Casagrande chưa phù hợp cho bụi Nếu có kể đến bụi dùng công thức diễn giải theo biểu đồ PL1.3 đây: λ* = 0,2.(WL − 0,1) Trang Pl11 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất Biểu đồPL1.3 : Quan hệ giới hạn chảy số nén cải tiến 2.2 Module Young Của Đất Và Hệ Số Poisson : Theo định luật nén ∆ε = λ* ∆ (ln σ') Viết lại dạng vi phân dε = λ* d(ln σ') neân : dσ' σ' = = E' t dε λ* Module tiếp tuyến thí nghiệm nén chiều tỉ lệ với áp suất nén thẳng đứng theo phương trình : E' oed = σ' λ* Trong nhiều tài liệu người ta kí hiệu module nén chiều M hay Es theo qui ước quốc gia Mối quan hệ theo phương trình phù hợp với loại đất cố kết thường Tuy nhiên Ohde (1959) Janbu (1963) đề xuất quan hệ mang tính tổng quát dựa theo module nén chiều áp suất nén : E oed = σ' ⎝ p' ref ref ⎛ ⎜⎜ E oed Trang Pl12 ⎞ ⎟⎟ ⎠ m Phuï Luïc : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất : 0,5 ≤ m ≤ : số mũ xác định theo thực nghiệm Pref = 100 : đơn vị áp suất dùng thường kPa Khi m=1 phương trình trở thành phương trình quen thuộc sau : ref ⎛ σ' ⎜⎜ E oed = E oed ⎝ p' ref ref Nếu σ’ = p’ref E oed = E oed = p' ref = * λ ⎞ ⎟⎟ ⎠ 100 λ* Phương trình phương trình quan hệ tuyến tính module áp suất nén cho đất cố kết thường m=1 Tương tự module giỡ tải xác định theo công thức tương tự có liên quan đến hệ số poisson theo phương trình sau : E ur = 3(1 − v ur )σ' κ* Và công thức phù hợp trường hợp m=1 Các nhà nghiên cứu đưa quan hệ loại module phù hợp với nhiều loại đất sau : E 50 E oed E = = ur 1 3÷4 σ' ⎝ p' ref ⎞ ⎟⎟ ⎠ σ' ⎝ p' ref ⎞ ⎟⎟ ⎠ E 50 = ref ⎛ ⎜⎜ E 50 E ur = ⎛ E ref ur ⎜ ⎜ m m 2.3 Góc Ma Sát Trong Và Góc Giãn Nở : Hiện nước ta chưa thực nhiều thí nghiệm đo góc ma sát tương ứng với áp suất hữu hiệu nên để tiện lợi ta sử dụng công thức thực nghiệm để xác định gần góc nội ma sát hữu hiệu Theo Kenney (1959) : ( ) sin ϕ' = 0,82 − 0,24 lg I p Theo Mayne (1980) : Trang Pl13 Phụ Lục : Mô Hình Tính Plaxis – Các Thông Số Của Vật Liệu Đất ⎛ Ip ⎞ ⎟ sin ϕ' = 0,656 − 0,409⎜⎜ ⎟ LL ⎠ ⎝ Trong : IP : số dẻo (%) LL : giới hạn chảy (%) Các công thức cho phép xác định góc ma sát phá hoại Trong lúc chịu cắt đất chịu giãn nở tuỳ theo trạng th ban đầu Theo định luật giãn nở Rowe lúc chịu tải góc giãn nở huy động tuân theo công thức sau : sin ω hđ = sin ϕ' hñ − sin ϕ' c − sin ϕ' hñ sin ϕ' c Trong : sin ϕ' hđ = σ'1 −σ' σ'1 +σ' +2.c cot gϕ' ϕ’c : góc nội ma sát trạng thái tới hạn Khi độ lệch ứng suất đạt giá trị đỉnh góc giãn nở huy động đạt giá trị cực đại ψ lúc góc nội ma sát huy động đạt gía trị cực đại ϕ’, từ xác định góc nội ma sát trạng thái tới hạn thông qua giá trị cực đại góc giãn nở ψ góc nội ma sát ϕ’ theo công thức : sin ϕ' c = sin ϕ'− sin ω − sin ϕ' sin ω Góc giãn nở có liên hệ với góc nội ma sát cực đại sau : ψ = ϕ'−30 neáu ϕ' ≤ 30° ⇒ ψ = Trang Pl14 Phụ Lục : Các Bước Thi Công Tường Chắn Có Cốt Dùng Lưới Tenax PHỤ LỤC : CÁC BƯỚC THI CÔNG TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT DÙNG LƯỚI TENAX Trang Pl15 ... GIAO THÔNG ĐÔ THỊ Ở TP. HỒ CHÍ MINH II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG : Nhiệm vụ : Nghiên cứu chế ổn định biến dạng tường chắn có cốt cho công trình giao thông đô thị TP. Hồ Chí Minh Nội dung : Chương mở... Và Ở Thành Phố Hồ Chí Minh 5.1 Công Trình Tường Chắn Có Cốt Trên Thế Giới 5.2 Công Trình Tường Chắn Có Cốt Ở TP. HCM Kết Luận CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ CHẾ ỔN ĐỊNH – BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN... : ? ?Nghiên cứu chế ổn định biến dạng tường chắn có cốt cho công trình giao thông đô thị thành phố Hồ Chí Minh? ?? Tóm tắt : Luận văn trình bày cách thiết kế tường chắn có cốt chủ yếu đảm bảo ổn định