Nghiên cứu sử dụng hệ neo để ổn định tường chắn hồ đào sâu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG DƢƠNG THÀNH KHANG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ NEO ĐỂ ỔN ĐỊNH TƢỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình ngầm Mã số ngành : 60 58 02 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn: PGS.TS VÕ PHÁN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: 1………………………………………………………………… 2………………………………………………………………… 3………………………………………………………………… 4………………………………………………………………… 5………………………………………………………………… CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƢƠNG THÀNH KHANG MSHV: 1570673 Ngày, tháng, năm sinh: 23/02/1991 Nơi sinh: Bến Tre Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình ngầm Mã số: 60 58 02 04 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ NEO ĐỂ ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu lý thuyết tính tốn neo cho hệ thống tường chắn Tính tốn, bố trí hệ thống neo giải tích Sử dụng Plaxis 2D mơ tốn hố đào sâu sử dụng hệ thống tường chắn có neo III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/7/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 03/12/2017 V CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS VÕ PHÁN Tp HCM, ngày…… tháng…… năm 20…… CÁN BỘ HƢỚNG DẪN PGS.TS VÕ PHÁN CHỦ NHIIỆM BỘ MÔN PGS.TS LÊ BÁ VINH TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi gặp nhiều khó khăn việc thực đề tài, cụ thể khó khăn việc tiếp cận lĩnh vực hướng cho luận văn Nhờ hướng dẫn tận tình PSG.TS Võ Phán, tơi bước hoàn thành luận văn nắm bắt kiến thức Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức cho hệ học viên trình học tập trường Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đặc biệt anh chị khóa, người thân ln khuyến khích, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Kết phân tích cho thấy bố trí khoảng cách neo, góc neo lực neo hợp lý giảm moment uốn lớn chuyển vị ngang lớn nhiều Khi khoảng cách hai neo xa gần làm tăng moment uốn chuyển vị ngang tường Ảnh hưởng lực neo góc neo đến nội lực chuyển vị tường tương đối lớn Lực neo lớn gây moment uốn lớn tường, chuyển vị ngang giảm Ngược lại, lực neo nhỏ gây moment uốn nhỏ tường, chuyển vị ngang lớn Kết luận rút từ nghiên cứu tính tốn hệ thống tường neo cần tối ưu hố khoảng cách bố trí neo, góc neo lực neo nhằm giảm giá trị moment uốn chuyển vị ngang tường, làm tiết kiệm vật liệu hạ giá thành xây dựng iii ABSTRACT The numerical analysis results show that the wall bending moment and horizontal displacement will reduce if the reasonable anchor spacing, anchor angles and anchor prestressed force is selected When the anchor spacing is too large or too small, the wall bending moment and horizontal displacement will be large The influence of anchor forces and anchor angles on the internal force and displacement of the wall is also relatively large The large anchor will cause large bending moment in the wall, but horizontal displacement will decrease In contrast, the small anchor force will cause small bending moments in the wall, but large horizontal displacements The conclusions are that when calculating the anchor wall system it is necessary to optimize the anchor spacing, anchor angles and anchor prestressed forces to reduce the bending moment, horizontal displacement of the wall and construction costs iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii ABSTRACT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Giới hạn phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG TRONG ĐẤT VÀ HỆ THỐNG NEO ĐẤT 1.1 Tổng quan tường đất 1.1.1 Khái quát 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Các phương pháp giữ ổn định cho tường [1] 1.2 Tổng quan neo đất 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại 10 1.2.3 Cấu tạo neo 13 1.2.4 Ứng dụng 16 v 1.3 Nhận xét chương 19 CHƢƠNG LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TƢỜNG TRONG ĐẤT CÓ NEO 21 2.1 Tổng quát 21 2.2 Áp lực đất 21 2.2.1 Tổng quát 21 2.2.2 Áp lực đất chủ động bị động 23 2.2.3 Áp lực đất trạng thái nghỉ 28 2.2.4 Ảnh hưởng chuyển vị tường đến áp lực đất [2] 28 2.3 Thiết kế hệ thống tường neo đất 32 2.3.1 Tổng quan 32 2.3.2 Chọn loại neo 33 2.3.3 Thiết kế đoạn neo không liên kết 35 2.3.4 Thiết kế đoạn neo liên kết (bầu neo) 35 2.3.5 Xác định khoảng cách neo 40 2.4 Các phương pháp tính tốn tường neo giải tích 41 2.4.1 Tổng quan lựa chọn phương pháp tính tường đất 41 2.4.2 Phương pháp tính Sachipana [6] 42 2.5 Nhận xét chương 43 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TỐN NEO 45 3.1 Tổng quát 45 3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 45 3.2.1 Phương pháp phần tử hữu hạn đàn hồi tuyến tính (LEFEM) 45 3.2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn đàn hồi phi tuyến tính (NLFEM) 46 vi 3.3 Phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis 2D 47 3.4 Các mơ hình đất phần mềm Plaxis [7] 48 3.4.1 Mô hình Mohr - Coulomb 48 3.4.2 Mơ hình Hardening Soil 52 3.5 Nhận xét 58 CHƢƠNG PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NEO ĐỂ ỔN ĐỊNH THÀNH HỐ ĐÀO CHO CƠNG TRÌNH VNPT TOWER VỚI ĐỊA CHẤT QUẬN 1, TP.HCM 59 4.1 Giới thiệu cơng trình 59 4.2 Giới thiệu địa chất 62 4.3 Tính tốn hệ thống neo theo mơ phần mềm Plaxis 65 4.3.1 Chọn thông số đầu vào 65 4.3.2 Mơ hình tốn 69 4.3.3 So sánh trường hợp có bố trí neo khơng bố trí neo 73 4.3.4 So sánh trường hợp có góc neo khác 76 4.3.5 Tìm lực neo hợp lý 83 4.3.6 Tìm khoảng cách theo phương đứng lực neo hợp lý 88 4.4 Tính tốn hệ thống neo giải tích 99 4.4.1 Sơ đồ tính tường 99 4.4.2 Áp lực đất nước tác dụng lên tường 100 4.4.3 Xác định độ sâu chôn tường, lực dọc chống moment thân tường 102 4.5 So sánh kết giải tích mơ 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108 I Kết luận 108 vii II Kiến nghị 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC : TỔNG HỢP MOMENT VÀ CHUYỂN VỊ PHỤ LỤC : HỒ SƠ ĐỊA CHẤT Giai đoạn Lực neo Lực neo Khoảng cách h Chuyển Moment Moment vị ngang Mmax Mmin 300 300 1400 1500 Giai đoạn Giai đoạn Chênh Chênh Chênh Chuyển Moment Moment Chuyển Moment Moment lệch lệch lệch vị ngang Mmax Mmin vị ngang Mmax Mmin moment moment moment 4.0 68.5 258.1 -83.2 174.9 29.7 530.1 -1339.9 809.8 298.5 1010.0 -977.7 32.3 4.5 82.6 319.3 -84.8 234.5 52.0 516.1 -1258.1 742.0 279.8 882.5 -963.6 81.1 5.0 97.1 381.6 -81.9 299.7 77.1 499.9 -1162.3 662.4 272.4 773.3 -932.0 158.7 5.5 116.5 450.8 -80.0 370.8 104.9 465.5 -1047.6 582.1 285.8 668.6 -881.8 213.2 6.0 136.2 509.4 -77.9 431.6 130.8 422.0 -931.9 509.9 306.2 568.0 -815.9 247.9 6.5 158.0 567.6 -63.3 504.3 158.0 384.9 -781.1 396.2 328.1 475.0 -718.0 243.0 7.0 193.8 661.7 -54.1 607.6 195.5 387.4 -654.0 266.6 350.1 395.6 -605.8 210.2 7.5 232.2 775.5 -48.4 727.1 232.4 435.1 -541.0 105.9 371.8 481.9 -498.7 16.8 8.0 284.0 910.8 -48.5 862.3 282.9 632.7 -348.2 284.5 403.5 668.4 -359.8 308.6 8.5 333.6 1067.2 -53.7 1013.5 328.0 859.4 -146.9 712.5 424.0 879.2 -201.4 677.8 4.0 68.5 258.1 -83.2 174.9 29.6 606.2 -1438.4 832.2 289.5 1022.7 -1062.0 39.3 4.5 82.6 319.3 -84.8 234.5 49.0 560.4 -1387.8 827.4 272.2 877.5 -1071.4 193.9 5.0 97.1 381.6 -81.9 299.7 75.1 539.6 -1292.1 752.5 263.8 765.3 -1042.0 276.7 5.5 116.5 450.8 -80.0 370.8 103.4 503.3 -1178.6 675.3 277.7 662.5 -994.0 331.5 6.0 136.2 509.4 -77.9 431.6 130.3 468.0 -1055.9 587.9 299.9 560.6 -928.6 368.1 6.5 158.0 567.6 -63.3 504.3 157.6 434.8 -908.9 474.1 322.6 467.0 -829.7 362.7 7.0 193.8 661.7 -54.1 607.6 195.8 425.8 -768.7 342.9 345.5 385.1 -715.5 330.4 7.5 232.2 775.5 -48.4 727.1 234.8 418.3 -619.1 200.8 368.3 453.7 -621.3 167.6 8.0 284.0 910.8 -48.5 862.3 285.1 613.4 -438.9 174.5 400.9 640.8 -486.0 154.9 8.5 333.6 1067.2 -53.7 1013.5 327.7 835.2 -262.6 572.6 420.2 850.7 -336.8 513.9 Giai đoạn Lực neo Lực neo Khoảng cách h Chuyển Moment Moment vị ngang Mmax Mmin 400 400 1100 1200 Giai đoạn Giai đoạn Chênh Chênh Chênh Chuyển Moment Moment Chuyển Moment Moment lệch lệch lệch vị ngang Mmax Mmin vị ngang Mmax Mmin moment moment moment 4.0 41.8 326.7 -110.6 216.1 28.6 548.8 -883.8 335.0 316.4 1048.9 -637.1 411.8 4.5 56.1 385.7 -101.1 284.6 38.1 526.0 -810.1 284.1 299.5 981.0 -610.0 371.0 5.0 72.1 448.6 -93.4 355.2 49.7 494.4 -718.4 224.0 291.9 881.9 -565.0 316.9 5.5 89.2 514.1 -81.6 432.5 62.9 463.2 -616.3 153.1 283.4 784.4 -505.7 278.8 6.0 110.8 579.8 -72.8 507.0 84.6 445.1 -505.0 59.9 281.7 678.2 -430.8 247.4 6.5 130.9 632.9 -69.1 563.8 109.8 398.3 -364.8 33.5 298.1 587.3 -328.2 259.2 7.0 164.6 732.8 -68.3 664.5 146.2 408.2 -259.3 148.9 315.2 504.7 -225.2 279.5 7.5 203.2 837.6 -64.7 772.9 188.7 567.2 -133.7 433.5 335.0 601.2 -131.2 470.0 8.0 251.3 966.1 -64.2 901.9 240.1 738.8 -57.0 681.8 364.2 769.3 -11.6 757.7 8.5 312.3 1103.9 -63.3 1040.6 304.4 935.3 -55.2 880.1 402.5 961.8 109.3 852.5 4.0 41.8 326.7 -110.6 216.1 28.6 587.7 -1005.8 418.1 306.7 1087.2 -731.2 356.0 4.5 56.1 385.7 -101.1 284.6 37.8 559.3 -930.7 371.4 289.6 965.2 -707.9 257.4 5.0 72.1 448.6 -93.4 355.2 48.9 535.1 -836.8 301.7 281.9 866.0 -664.0 202.0 5.5 89.2 514.1 -81.6 432.5 61.7 504.2 -735.7 231.5 273.2 765.2 -606.1 159.1 6.0 110.8 579.8 -72.8 507.0 84.2 478.0 -616.0 138.0 271.7 658.2 -529.9 128.3 6.5 130.9 632.9 -69.1 563.8 107.4 430.3 -491.6 61.3 288.2 569.7 -441.3 128.4 7.0 164.6 732.8 -68.3 664.5 144.1 430.0 -374.0 56.0 306.5 488.0 -335.6 152.4 7.5 203.2 837.6 -64.7 772.9 187.2 539.5 -222.2 317.3 328.4 575.1 -223.1 351.9 8.0 251.3 966.1 -64.2 901.9 238.8 718.9 -89.0 629.9 358.4 750.2 -102.5 647.7 8.5 312.3 1103.9 -63.3 1040.6 303.5 918.7 -54.4 864.3 397.8 945.0 19.7 925.3 Giai đoạn Lực neo Lực neo Khoảng cách h Chuyển Moment Moment vị ngang Mmax Mmin 400 400 1300 1400 Giai đoạn Giai đoạn Chênh Chênh Chênh Chuyển Moment Moment Chuyển Moment Moment lệch lệch lệch vị ngang Mmax Mmin vị ngang Mmax Mmin moment moment moment 4.0 41.8 326.7 -110.6 216.1 28.5 625.8 -1130.9 505.1 299.3 1077.3 -828.8 248.6 4.5 56.1 385.7 -101.1 284.6 37.3 592.9 -1054.7 461.8 281.1 953.9 -809.8 144.1 5.0 72.1 448.6 -93.4 355.2 48.3 576.6 -959.6 383.0 273.1 852.7 -768.2 84.5 5.5 89.2 514.1 -81.6 432.5 60.4 541.5 -854.4 312.9 264.8 750.2 -711.3 38.9 6.0 110.8 579.8 -72.8 507.0 83.8 510.8 -730.8 220.0 264.0 647.2 -634.0 13.2 6.5 130.9 632.9 -69.1 563.8 107.6 470.3 -608.5 138.2 282.3 556.8 -543.0 13.8 7.0 164.6 732.8 -68.3 664.5 142.5 458.4 -472.1 13.7 300.1 475.3 -432.7 42.6 7.5 203.2 837.6 -64.7 772.9 185.0 505.9 -329.7 176.2 322.7 546.0 -322.5 223.5 8.0 251.3 966.1 -64.2 901.9 237.6 698.5 -174.5 524.0 353.4 729.4 -200.3 529.1 8.5 312.3 1103.9 -63.3 1040.6 302.8 901.7 -53.6 848.1 393.4 924.9 -80.3 844.6 4.0 41.8 326.7 -110.6 216.1 28.5 663.6 -1260.0 596.4 291.8 1070.7 -929.7 141.0 4.5 56.1 385.7 -101.1 284.6 37.0 637.0 -1183.4 546.4 273.2 946.5 -916.2 30.3 5.0 72.1 448.6 -93.4 355.2 47.5 617.3 -1087.0 469.7 264.5 841.3 -876.6 35.4 5.5 89.2 514.1 -81.6 432.5 59.6 576.6 -976.6 400.0 255.7 736.6 -820.5 83.9 6.0 110.8 579.8 -72.8 507.0 83.5 541.5 -849.8 308.3 257.1 637.0 -742.7 105.7 6.5 130.9 632.9 -69.1 563.8 108.0 491.2 -694.4 203.2 277.3 546.5 -635.6 89.1 7.0 164.6 732.8 -68.3 664.5 143.1 481.2 -560.0 78.8 296.4 464.5 -525.2 60.7 7.5 203.2 837.6 -64.7 772.9 184.1 485.5 -417.7 67.8 319.4 519.7 -426.0 93.7 8.0 251.3 966.1 -64.2 901.9 236.0 676.1 -267.9 408.2 348.8 708.5 -295.8 412.7 8.5 312.3 1103.9 -63.3 1040.6 301.3 882.0 -129.2 752.8 389.2 903.7 -185.7 718.0 Giai đoạn Lực neo Lực neo Khoảng cách h Chuyển Moment Moment vị ngang Mmax Mmin 400 1500 Giai đoạn Giai đoạn Chênh Chênh Chênh Chuyển Moment Moment Chuyển Moment Moment lệch lệch lệch vị ngang Mmax Mmin vị ngang Mmax Mmin moment moment moment 4.0 41.8 326.7 -110.6 216.1 28.6 700.0 -1393.0 693.0 284.2 1066.6 -1035.1 31.5 4.5 56.1 385.7 -101.1 284.6 36.7 680.7 -1316.6 635.9 265.4 941.4 -1027.7 86.3 5.0 72.1 448.6 -93.4 355.2 47.1 656.5 -1217.5 561.0 257.2 834.4 -989.1 154.7 5.5 89.2 514.1 -81.6 432.5 58.6 598.4 -1108.9 510.5 248.4 728.1 -935.4 207.3 6.0 110.8 579.8 -72.8 507.0 83.1 575.3 -962.1 386.8 251.1 630.6 -846.4 215.8 6.5 130.9 632.9 -69.1 563.8 108.1 525.9 -799.7 273.8 272.3 537.5 -738.1 200.6 7.0 164.6 732.8 -68.3 664.5 142.1 514.5 -641.7 127.2 291.7 464.6 -614.6 150.0 7.5 203.2 837.6 -64.7 772.9 183.2 485.2 -513.4 28.2 316.8 493.0 -537.4 44.4 8.0 251.3 966.1 -64.2 901.9 234.7 651.3 -375.7 275.6 345.5 680.9 -418.0 263.0 8.5 312.3 1103.9 -63.3 1040.6 300.5 862.3 -225.1 637.2 386.0 880.6 -297.5 583.1 PHỤ LỤC : HỒ SƠ ĐỊA CHẤT - Vị trí khảo sát địa chất - Mặt cắt địa chất ... TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ NEO ĐỂ ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Nghiên cứu lý thuyết tính tốn neo cho hệ thống tường chắn Tính tốn, bố trí hệ thống neo giải tích Sử dụng. .. nghị bố trí cho hệ thống neo đất tường chắn hố đào cách hợp lý Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, đánh giá đưa kết luận việc ứng dụng công nghệ neo đất ổn định tường chắn hố đào sâu công tác xây... sử dụng Neo chịu áp lực đất Neo tạm thời Neo cố định Neo đất Neo di chuyển Hình 1.10 - Phân loại neo đất - Theo mục đích sử dụng, neo chia thành neo tạm thời neo cố định  Neo tạm thời loại neo