Nghiên cứu trạng thái ứng suất, biến dạng của hào bentonite chống thấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài tập trung nghiên cứu làm việc nghiêm túc, tác giả hoàn thành luận văn thời hạn theo quy định nhà trường giao Có kết trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình hướng dẫn để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn giảng viên khoa sau Đại học, trường Đại học Thủy lợi tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức tới tác giả suốt trình học tập Đại học trình học Cao học Tác giả xin trân trọng cảm ơn tới Ban giám đốc Sở NN&PTNT Nghệ An, Phịng QLXD cơng trình tạo điều điện thuận lợi thời gian để tác giả có thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến Gia đình ni dưỡng, động viên tạo điều kiện tốt cho tác giả học tập nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn bè, người ln nhiệt tình giúp đỡ tác giả để hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2012 Vũ Quý Phát LỜI CAM KẾT Tên là: Vũ Quý Phát Học viên lớp: 18C21 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khoa học Tác giả luận văn Vũ Quý Phát MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 1.1 Vai trò nguồn nước đập đất 1.2 Các cố công trình dịng thấm gây 1.3 Những biện pháp chống thấm xây dựng cơng trình 1.3.1 Chống thấm thân đập 1.3.2 Chống thấm cho đập 10 1.4 Những biện pháp chống thấm cho cơng trình xây dựng 12 1.4.1 Chống thấm cho đập đất vải địa kỹ thuật 12 1.4.2 Chống thấm công nghệ khoan chống thấm 13 1.4.3 Chống thấm công nghệ tường hào Bentonite 17 1.4.4 Công nghệ chống thấm tường hào đất-bentonite…………… 20 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG TƯỜNG HÀO ĐẤT - BENTONITE 27 2.1 Trạng thái ứng suất- biến dạng hào đất- bentonite đất 27 2.1.1 Trạng thái ứng suất chỗ đất đắp từ hỗn hợp đất-bentonite 27 2.1.2 Biến dạng Tường chống thấm đất-bentonite phần đất xung quanh 32 2.2 Các phương pháp tính tốn ứng suất- biến dạng 37 2.3 Giải toán ứng suất- biến dạng phương pháp PTHH 38 2.3.1 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 38 2.3.2 Giải toán US - BD cố kết phương pháp PTHH 38 2.4 Các mơ hình vật liệu phương pháp PTHH 48 2.4.1 Mơ hình đàn hối tuyến tính 48 2.4.2 Mơ hình Mohr – Coulomb (mơ hình dẻo tuyệt đối) 49 2.4.3 Mơ hình đất mềm (soft – soil) 49 2.4.4 Mơ hình Hardening soil (Mơ hình tăng bền kép) 49 2.4.5 Mơ hình tương tác tường hào đất PP PTHH 51 2.5 Lựa chọn mơ hình vật liệu tính toán 51 2.6 Lựa chọn phần mềm tính tốn 51 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG HÀO ĐẤT- BENTONITE 52 3.1 Đặt vấn đề 52 3.2 Ảnh hưởng bề rộng hào đến ứng suất- biến dạng hào đấtbentonite trình cố kết 52 3.2.1 Mặt cắt điển hình tính tốn 52 3.2.2 Chỉ tiêu lý tính tốn 53 3.2.3 Mơ hình hóa bước tính tốn tổ hợp 54 3.2.4 Kết tính tốn 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 KẾT LUẬN 82 NHỮNG HẠN CHẾ 83 KIẾN NGHỊ 83 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự cố thấm mái hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hịa Hình 1.2 Mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa Hình 1.3 Sình lầy thấm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh Hình 1.6 Đập đất đồng chất có tường 10 Hình 1.7 Đập có tường nghiêng chân răng, tường lõi chân 11 Hình 1.8 Chống thấm cho cọc 11 Hình 1.9 Chống thấm tường nghiêng sân phủ 12 Hình 1.10 Chống thấm vải địa kĩ thuật 13 Hình 1.11 Ngun lý số cơng nghệ khoan chống thấm 14 Hình 1.12 Phạm vi ứng dụng loại khoan 14 Hình 1.13 Sơ đồ khoan có nút bịt 15 Hình 1.14 Thi công cọc xi măng đất 16 Hình 1.16 Thi cơng hào chống thấm 20 Hình 1.17 Một số cơng trình hào đất- bentonite xây dựng 23 Hình 2.1 Ảnh hưởng áp lực cố kết đến hệ số thấm 27 Hình 2.2 Đồ thị ứng suất theo chiều sâu hào 29 Hình 2.3 Biến dạng thi cơng tường hào 32 Hình 2.4 Lún lân cận thi công tường hào (Cowland and Thorley 1985) 34 Hình 2.5 Ứng suất hiệu hào đất theo chiều rộng 37 Hình 2.6 Các điều kiện biên 41 Hình 2.7 Sơ đồ xác định lượng nước thấm qua biên 46 Hình 3.1 Mơ hình sử dụng plaxis tính tốn 53 Hình 3.2 Mơ hình lưới phần tử tính tốn 55 Hình 3.3 Phát sinh áp lực lỗ rỗng ban đầu 55 Hình 3.4 Phát sinh ứng suất hiệu ban đầu 56 Hình 3.5 Lưới chuyển vị hào B=,12m sau cố kết 30 ngày 57 Hình 3.6 Chuyển vị đứng hào B=1,2m sau cố kết 30 ngày 57 Hình 3.7 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kêt 30 ngày 58 Hình 3.8 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kết 30 ngày 58 Hình 3.9 Ứng suất hiệu thẳng đứng hào B=1,2m sau cố kết 30 ngày 59 Hình 3.10 Ứng suất hiệu σ'y hào B=1,2m sau cố kết 30 ngày 59 Hình 3.11 Lưới chuyển vị hào B=1,2m sau cố kết 60 ngày 60 Hình 3.12 Chuyển vị đứng hào B=1,2m sau cố kết 60 ngày 60 Hình 3.13 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kêt 60 ngày 61 Hình 3.14 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kết 60 ngày 61 Hình 3.15 Ứng suất hiệu thẳng đứng hào B=1,2m sau cố kết 60 ngày 62 Hình 3.16 Ứng suất hiệu σ'y hào B=1,2m sau cố kết 60 ngày 62 Hình 3.17 Lưới chuyển vị hào B=1,2m sau cố kết 90 ngày 63 Hình 3.18 Chuyển vị đứng hào B=1,2m sau cố kết 90 ngày 63 Hình 3.19 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kêt 90 ngày 64 Hình 3.20 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kết 90 ngày 64 Hình 3.21 Ứng suất hiệu thẳng đứng hào B=1,2m sau cố kết 90 ngày 65 Hình 3.22 Ứng suất hiệu σ'y hào B=1,2m sau cố kết 90 ngày 65 Hình 3.23 Lưới chuyển vị hào B=1,2m sau cố kết 180 ngày 66 Hình 3.24 Chuyển vị đứng hào B=1,2m sau cố kết 180 ngày 66 Hình 3.25 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kêt 180 ngày 67 Hình 3.26 Ứng suất tổng σy hào B=1,2m sau cố kết 180 ngày 67 Hình 3.27 Ứng suất hiệu thẳng đứng hào B=1,2m sau cố kết 180 ngày68 Hình 3.28 Ứng suất hiệu σ'y hào B=1,2m sau cố kết 180 ngày 68 Hình 3.29 Chuyển vị mặt hào B=0,9m theo thời gian…………………… …69 Hình 3.30 Chuyển vị mặt hào B=1,2m theo thời gian 72 Hình 3.31 Chuyển vị mặt hào B=1,5m theo thời gian 73 Hình 3.32 Chuyển vị mặt hào B=1,8m theo thời gian 75 Hình 3.33 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cố kết 30 ngày 76 Hình 3.34 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cố kết 60 ngày 77 Hình 3.35 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cố kết 90 ngày 78 Hình 3.36 Ứng suất, chuyển vị hào sau thời gian cố kết 180 ngày 79 Hình 3.37 Kết quan trắc lún…………………………………………………80 Hình 3.38 Ứng suất hiệu thẳng đứng tín-18 -20 -22 H (m) Hình 1.12 Ứng suất hiệu σ'y hào B=0,9m sau cố kết 90 ngày Hình 1.13 Lưới chuyển vị hào B=0,9m sau cố kết 180 ngày BIẾN DẠNG THẲNG ĐỨNG HÀO CỐ KẾT 180 NGÀY H (m ) -0.1 -2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 M/c sát hào M/c 1/4 hào M/c hào -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 Uy (m ) Hình 1.14 Chuyển vị đứng hào B=0,9m sau cố kết 180 ngày Hình 1.15 Ứng suất hiệu thẳng đứng hào B=0,9m sau cố kết 180 ngày ỨN G S UẤT H IỆU Q UẢ T H ẲN G ĐỨN G C Ố KẾT 18 N G À Y ứng suất ( KN / m2 ) M /c sát hào -50 -40 -30 -20 -10 M /c hào -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 H ( m) Hình 1.16 Ứng suất hiệu σ'y hào B=0,9m sau cố kết 180 ngày 2) Trường hợp B=1,5m Hình 2.1 Lưới chuyển vị hào B=1,5m sau cố kết 30 ngày CHUYỂN VỊ THẲNG ĐỨNG HÀO CỐ KẾT 30 NGÀY H (m ) -0.1 -2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 -4 M/c sát hào -6 M/c 1/4 hào -8 M/c hào -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 Uy (m ) Hình 2.2 Chuyển vị đứng hào B=1,5m sau cố kết 30 ngày ... Công nghệ chống thấm tường hào đất -bentonite? ??………… 20 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỨNG SUẤT- BIẾN DẠNG TƯỜNG HÀO ĐẤT - BENTONITE 27 2.1 Trạng thái ứng suất- biến dạng hào đất- bentonite. .. 2.1.1 Trạng thái ứng suất chỗ đất đắp từ hỗn hợp đất -bentonite 27 2.1.2 Biến dạng Tường chống thấm đất -bentonite phần đất xung quanh 32 2.2 Các phương pháp tính tốn ứng suất- biến dạng. .. Giải toán ứng suất- biến dạng phương pháp PTHH 38 2.3.1 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 38 2.3.2 Giải toán US - BD cố kết phương pháp PTHH 38 2.4 Các mơ hình vật liệu phương pháp PTHH