Nghiên cứu ổn định nền đắp bằng phương pháp phân tích giới hạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA CƠNG TRÌNH BỘ MƠN CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG TS ĐỖ THẮNG (Chủ biên) NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH GIỚI HẠN NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU B Bề rộng đường c Lực dính đơn vị c0 Lực dính đơn vị thiên nhiên c1 Lực dính đơn vị đắp E Môđun đàn hồi G Môđun trượt H Chiều cao đắp Hgh Chiều cao giới hạn đắp i, j Thứ tự hàng cột lưới sai phân K0 Hệ số áp lực đất tĩnh m, n Số nút lưới sai phân theo trục y theo trục x Nc, Nq, N Hệ số tải trọng giới hạn p Tải trọng tác dụng pgh Tải trọng giới hạn x, y Kích thước lưới sai phân theo trục x trục y  Góc nội ma sát 0 Góc nội ma sát thiên nhiên 1 Góc nội ma sát đắp  Trọng lượng thể tích  Biến dạng tương đối  Hệ số Poisson  Ứng suất nén x, y Ứng suất pháp theo phương x, y 1, 2 Các ứng suất  Ứng suất tiếp f Ứng suất tiếp giới hạn max Ứng suất tiếp lớn xy, yx Các ứng suất tiếp LỜI NÓI ĐẦU Phương pháp nghiên cứu ổn định đất sử dụng rộng rãi thiết kế phương pháp cân giới hạn Hệ phương trình phương pháp bao gồm hai phương trình cân (bài toán phẳng) điều kiện chảy dẻo Mohr-Coulomb Tuy nhiên, phương pháp cân giới hạn chưa xét đến tượng thể tích khối đất bị thay đổi dùng điều kiện chảy dẻo Mohr-Coulomb Mặt khác, hệ phương trình nêu khơng cho phép xác định trạng thái ứng suất điểm chưa chảy dẻo, tức không xét trạng thái ứng suất tồn khối đất Vì vậy, sách giới thiệu phương pháp mới, cách sử dụng trường ứng suất hữu hiệu đất dựa điều kiện biến dạng trượt cực tiểu, tác giả áp dụng trực tiếp định lý giới hạn để nghiên cứu ổn định khối đất nói chung ổn định đắp thiên nhiên Cuốn sách “Nghiên cứu ổn định đắp phương pháp phân tích giới hạn” biên soạn nhằm cung cấp cho người đọc vấn đề ổn định đắp chuyên sâu xây dựng phương pháp đánh giá ổn định đất phù hợp với làm việc thực mơi trường đất, góp phần phát triển nghiên cứu ổn định đất Cuốn sách dùng cho nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật tài liệu tham khảo mơn học Cơng trình - mặt đường nâng cao cho học viên cao học, môn học Thiết kế mặt đường, Xây dựng mặt đường, Chuyên đề đường cho sinh viên đại học ngành Kỹ thuật xây dựng Cơng trình Giao thông - Trường Đại học Thủy lợi Sách dùng sổ tay cho kỹ sư thiết kế, cán kỹ thuật Tác giả ghi nhớ lời động viên, giúp đỡ đóng góp quan trọng cố GS.TSKH Hà Huy Cương cho thảo sách Tác giả xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Bộ mơn Cơng trình Giao thông - Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt GS.TS Vũ Đình Phụng có nhiều ý kiến đóng góp q trình biên soạn sách Mặc dù có nhiều cố gắng, song sách biên soạn lần đầu nên chắn tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý bạn đọc để lần tái sau sách hoàn thiện Tác giả Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP   Trong chương trình bày nghiên cứu ổn định đường đất đắp thiên nhiên áp dụng Việt Nam nước giới Tiếp theo, tác giả phân tích ưu, nhược điểm tồn phương pháp 1.1 PHÂN TÍCH CÁC NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP LIÊN QUAN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1 Các dạng ổn định đắp Theo Tiêu chuẩn Thiết kế đường ôtô TCVN 4054-2005 [7], đường phải đảm bảo ổn định, trì kích thước hình học, có đủ cường độ để chịu tác động tải trọng xe yếu tố thiên nhiên suốt thời gian sử dụng Do đó, với đường đắp phải đảm bảo không bị tượng như: trượt lở mái taluy, trượt phần đắp sườn dốc, trượt trồi, lún sụt đắp đất yếu… (hình 1.1) Hình 1.1 Các tượng ổn định đường đắp: a) Trượt mái dốc đắp; b) Trượt phần đắp sườn dốc; c) Lún sụt đất yếu; d) Trượt trồi đất yếu Tiêu chuẩn hành nước ta có quy định để đảm bảo ổn định đắp thiên nhiên cho trường hợp sau:  Trường hợp chiều cao mái dốc đắp lớn Khi chiều cao mái dốc đắp lớn 12m phải kiểm toán ổn định [7], [8] Với mái dốc vật liệu rời rạc, dính nên áp dụng phương pháp mặt trượt phẳng; với đất dính kết nên dùng phương pháp mặt trượt tròn, hệ số ổn định nhỏ phải lớn 1,25 Trên thực tế thường sử dụng phương pháp phân mảnh cổ điển Fellenius đề xuất từ năm 1926 [38] phương pháp Bishop (1955) [32] để kiểm toán ổn định mái dốc Phương pháp phân mảnh cổ điển giả thiết khối đất mái dốc ổn định trượt theo mặt trượt hình trụ trịn khơng xét đến tác dụng lực phân mảnh, phương pháp Bishop có xét đến lực đẩy ngang tác dụng từ hai phía mảnh trượt (khơng quan tâm đến điểm đặt hai lực ngang đó)  Trường hợp đắp sườn dốc Khi xây dựng đường sườn dốc [5], để đảm bảo điều kiện ổn định, việc tính tốn, thiết kế cần đáp ứng hai yêu cầu sau: - Nền đường phải đặt sườn dốc ổn định thân sườn dốc ổn định sau xây dựng đường - Trên sở sườn dốc chắn ổn định, đắp phải khơng bị trượt mặt dốc thân mái ta luy đường phải đảm bảo ổn định Đánh giá ổn định sườn dốc thường dựa vào cách tính tốn sở xét điều kiện cân tĩnh khối trượt mặt trượt dự kiến (hoặc mặt trượt điều tra được) Các phương pháp thường sử dụng phương pháp Maslov, phương pháp Shakhunyants cho mặt trượt gẫy khúc phương pháp mặt trượt trụ trịn khó xác định mặt trượt  Trường hợp đắp đất yếu Nền đắp đất yếu [6] phải đảm bảo ổn định, không bị phá hoại trượt trồi q trình thi cơng đắp (đắp phần theo thiết kế đắp cao cao độ thiết kế để gia tải trước) suốt trình đưa vào khai thác sử dụng sau Phương pháp sử dụng để tính tốn đánh giá mức độ ổn định đắp đất yếu phương pháp phân mảnh cổ điển phương pháp Bishop với mặt trượt trịn kht xuống vùng đất yếu Có thể nói yêu cầu vừa nêu quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu không đảm bảo điều kiện an tồn khơng phù hợp với truyền thống nghiên cứu ổn định khối đất 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu ổn định đất  Đất vật liệu phức tạp, chưa biết đầy đủ đặc trưng lý Tuy nhiên, nghiên cứu mẫu đất phịng thí nghiệm thí nghiệm ép trường cho thấy coi đất vật liệu đàn dẻo lý tưởng tuân theo điều kiện chảy dẻo Mohr-Coulomb [34] để sử dụng phương pháp cân giới hạn tổng quát định lý phân tích giới hạn để nghiên cứu ổn định khối đất Vì vậy, mục này, trước giới thiệu phương pháp nghiên cứu ổn định đất, tác giả trình bày liên hệ vật liệu đàn dẻo lý tưởng 1.1.2.1 Các liên hệ vật liệu đàn dẻo lý tưởng Để trình bày ngắn gọn, ta dùng quy tắc số sau: a i a i  a12  a 22  a 32 (1.1a) a kk  a1  a  a Hệ số Kronecker: ij  i  j (1.1b) ij  i  j Tenxơ môđun đàn hồi: E ijkl  E    ij kl   lk ij  1    2  (1.1c) a) Biến dạng dẻo  E O P E E  Hình 1.2 Mơ hình đàn dẻo lý tưởng Trên hình 1.2 trình bày quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu đàn dẻo lý tưởng chịu ứng suất chiều [2], [41] Ứng suất tăng từ đến giới hạn đàn hồi E ta có biến dạng đàn hồi, đạt giới hạn ứng suất không tăng biến dạng tăng Khi dỡ tải, đường dỡ tải song song với đường đặt tải biến dạng khơng hồi phục hồn tồn, biến dạng dẻo Ta thấy biến dạng dẻo phụ thuộc vào trình (lịch sử) đặt tải Ứng suất E gọi giới hạn dẻo Vật liệu đất xem vật liệu đàn dẻo lý tưởng a) Hàm giới hạn chảy dẻo Vấn đề cần nghiên cứu đưa điều kiện chảy dẻo cho trường hợp vật liệu làm việc trạng thái ứng suất phức tạp Các điều kiện chảy dẻo phải kiểm tra thí nghiệm Đối với vật liệu đàn dẻo lý tưởng, điều kiện chảy dẻo viết dạng sau: f (ij )  k  (1.2) đó: ij - biểu thị trạng thái ứng suất điểm vật thể; k - thơng số vật liệu Hiện nay, tính tốn thường dùng điều kiện chảy dẻo sau: điều kiện chảy dẻo Tresca, điều kiện chảy dẻo Von Mises, điều kiện chảy dẻo MohrCoulomb, điều kiện chảy dẻo Drucker-Prager [34] Điều kiện chảy dẻo MohrCoulomb dùng sách nên giới thiệu b) Vòng tròn Mohr  1 2  A   2 O 2    1 C   1  B Hình 1.3 Vịng trịn Mohr Khi biết trạng thái ứng suất điểm sử dụng vịng trịn Mohr ta biết trạng thái ứng suất bề mặt khác qua điểm Như vậy, để vẽ vịng trịn Mohr (hình 1.3), trước hết ta vẽ hệ trục tọa độ vng góc O 10 Khi thiên nhiên có cường độ lớn đắp (tức thiên nhiên có c  hai lớn đắp) chiều cao giới hạn phụ thuộc vào tính chất lý đắp theo công thức tương tự trường hợp đồng 5, 2c1 (chỉ thay c c1), H gh  tg (45   / 2)  Từ hình 5.5 ta thấy ứng với chiều cao giới hạn, điểm chảy dẻo chân mái dốc sau phát triển vào phía đắp hình thành chế phá hoại tương tự toán 5.4 5.5 mặt trượt hình thành đắp mà khơng ăn xuống thiên nhiên  Trường hợp 2: Nền đất thiên nhiên có cường độ yếu đắp: Số liệu tính tốn: Nền đường đắp có chiều rộng đường Bnền = 12m, độ dốc taluy 1/1,5 Các tính chất lý đất sau: Đất dính lý tưởng có c1 = 20kPa, c0 = 10kPa, 1 = 0 =  = 0,1 = 0 = 17kN/m3 Kích thước lưới sai phân x = 1m Kết tính tốn hình 5.6 với chiều cao giới hạn mái dốc là: Hgh(c1=c0=10kPa) = 3,06m < Hgh = 3,22m < Hgh(c1=c0=20kPa) = 6,26m Hình 5.6 Biểu đồ đường đẳng trị khả chảy dẻo Từ kết trên, ta thấy thiên nhiên có cường độ tương đối yếu ta đắp vật liệu có cường độ lớn chiều cao giới hạn đắp lớn so với đắp vật liệu loại với thiên nhiên Tuy nhiên, chiều cao giới hạn đắp trường hợp nhỏ với trường hợp đất đồng có tính chất lý giống với vật liệu đắp 84 Từ hình 5.6 ta thấy thiên nhiên có cường độ yếu đắp mặt trượt ăn sâu vào thiên nhiên Để thuận tiện cho người thiết kế nhanh chóng xác định cao độ khống chế đường đỏ đảm bảo ổn định đường, tác giả lập bảng tra tỷ số Hgh  /c0 để từ xác định chiều cao giới hạn đắp nhiều trường hợp khác Kết tổng hợp bảng 5.8 Bảng 5.8 Quan hệ tỷ số Hgh  /c0 với góc nội ma sát tỷ số lực dính đơn vị Độ dốc taluy 1/1 1/1,25 1/1,5 Tỷ số c1/c0 Góc nội ma sát (độ) 1,5 4,76 5,25 5,31 5,33 5,42 6,25 6,61 6,13 10 6,06 7,46 8,23 9,32 15 6,81 8,92 10,3 12,08 20 7,61 10,71 12,94 15,53 25 9,12 12,94 16,39 20,61 30 11,73 15,75 20,97 27,70 5,06 5,34 5,42 5,47 5,82 6,41 6,80 7,26 10 6,69 7,71 8,54 9,61 15 7,70 9,30 10,77 12,54 20 8,89 11,26 13,66 16,17 25 10,64 13,74 17,47 21,48 30 13,19 16,90 22,56 29,57 5,20 5,37 5,47 5,55 6,17 6,51 6,93 7,34 10 7,27 7,90 8,78 9,73 15 8,54 9,62 11,18 12,95 20 10,11 11,76 14,32 16,83 25 12,09 14,48 18,48 22,49 30 14,59 17,98 24,10 32,19 85 Độ dốc taluy Tỷ số c1/c0 Góc nội ma sát (độ) 1,5 5,28 5,41 5,53 5,64 6,71 6,69 7,16 7,66 10 7,90 8,39 9,33 10,13 15 9,57 10,52 12,11 13,73 20 11,78 13,20 15,57 18,45 25 14,38 16,72 20,44 24,86 5,54 5,64 5,78 5,92 7,12 7,33 7,64 8,04 10 9,09 9,55 10,13 10,94 15 11,66 12,48 13,49 14,96 20 15,05 16,13 18,08 20,61 25 19,58 21,31 24,26 28,69 1/1,75 1/2 Từ số liệu bảng 5.8, tác giả lập thành toán đồ với trục nằm ngang phía tỷ số lực dính đơn vị đắp thiên nhiên (c1/c0) trục nằm ngang phía tỷ số dùng để xác định chiều cao giới hạn đắp (Hgh  /c0).  Tỷ số Hgh  /c0 35 25 20 2.5 :1 /1, TL: 1                    TL 15 (14.32) 10  /1 ,25 :1 TL : 1/1 1/1, TL TL: 30 75 /2 1.5 Tỷ số c1/c0 Hình 5.7 Toán đồ xác định tỷ số Hgh  /c0 86 Cách tra tốn đồ: Từ tỷ số c1/c0 dóng thẳng đứng lên đường độ dốc taluy, dóng ngang sang đường góc nội ma sát đất, cuối dóng thẳng đứng lên trục nằm ngang phía tỷ số Hgh  /c0 Khi thiên nhiên có cường độ lớn đắp chiều cao giới hạn đắp trình bày trường hợp đồng có tiêu lý đắp Do chiều cao giới hạn đắp trường hợp tra ứng với tỷ số c1/c0 = 1và thay tỷ số Hgh  /c0 Hgh  /c1 5.2 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MỚI NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ Trong công tác thiết kế đường, việc kẻ đường đỏ ngồi nhiệm vụ đảm bảo yếu tố hình học đường phải đảm bảo yêu cầu ổn định đường Cách làm thông thường người thiết kế sau thiết kế xong trắc dọc, trắc ngang tiến hành kiểm toán ổn định cho mặt cắt nguy hiểm Do đó, người thiết kế nhiều thời gian công sức Từ kết xác định chiều cao giới hạn đường đảm bảo điều kiện ổn định cho nhiều trường hợp khác (bảng 5.8 tốn đồ hình 5.7), ta nhập vào phần mềm thiết kế đường để tự động vẽ đường chiều cao giới hạn hình 5.8 Đường đỏ thiết kế phải nằm đường chiều cao giới hạn hệ số ổn định tỷ số chiều cao giới hạn khoảng chênh cao đường đỏ với đường đen Khi thi công đường đắp đất yếu thường phải chia thành nhiều giai đoạn với chiều cao đắp khác để đảm bảo ổn định Do vậy, thông qua kết xác định chiều cao giới hạn, người kỹ sư lựa chọn chiều cao đắp giai đoạn nhanh chóng thuận lợi Để kiểm toán ổn định mặt cắt ngang đường thiết kế thi công, ta cần so sánh chiều cao đắp với chiều cao giới hạn, nhỏ đường đảm bảo ổn định ngược lại Ngoài ra, từ biểu đồ đường đẳng trị khả chảy dẻo xác định lưới mặt trượt nên đưa biện pháp gia cường phù hợp, vị trí để nâng cao ổn định đường cần 87 Km 8+0.00 Km8+500.00 2.70 2.75 2.60 2.80 2.80 2.60 2.60 2.62 2.62 2.50 3.39 đờng Chiều cao giới hạn H gh RÃnh trái RÃnh phải Tên cọc Lý trình KM8 KM8 H1 H1 5.30 2.60 5.30 500.00 50.00 450.00 400.00 50.00 H3 H3 2.55 5.30 2.70 5.30 50.00 350.00 300.00 50.00 H2 H2 2.50 2.50 5.30 50.00 250.00 50.00 200.00 50.00 2.70 5.30 2.70 5.30 2.68 5.30 2.68 50.00 150.00 50.00 0.00 50.00 100.00 1.91 50.00 Cù ly lỴ Cù ly cộng dồn 5.30 5.30 Cao độ thiên nhiên 2.80 Cao ®é thiÕt kÕ 5.30 0.0% 500.00 Dèc däc thiÕt kế H4 H4 H5 H5 đoạn thẳng, đoạn cong Hình 5.8 Trắc dọc thiết kế 5.3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Dùng lý thuyết xác định trường ứng suất hữu hiệu đất dựa điều kiện biến dạng trượt cực tiểu phương pháp phân tích giới hạn cho ta đầy đủ phương trình để nghiên cứu ổn định đồng thời đắp thiên nhiên Chương trình tính cho phép giải tốn ổn định đắp cách nhanh chóng xác định trạng thái ứng suất xuất đắp thiên nhiên điều kiện khác cấu tạo hình học đường, đặc trưng lý đất đắp thiên nhiên Qua khảo sát, tính tốn cách hệ thống cho thấy kết nghiên cứu tác giả phù hợp với thực tế mặt quy luật Kết xác định chiều cao giới hạn đắp theo phương pháp tác giả xấp xỉ với chiều cao có chiết giảm theo phương pháp mặt trượt (lấy hệ số an toàn lớn 1) phương pháp mặt trượt cho ta giới hạn chiều cao đắp 88 Từ việc xây dựng số chương trình tính, lập bảng tra tốn đồ giúp người kỹ sư nhanh chóng xác định chiều cao độ dốc giới hạn đắp Ngoài ra, từ biểu đồ đường đẳng trị khả chảy dẻo xác định lưới mặt trượt nên đưa biện pháp gia cường phù hợp, vị trí để nâng cao ổn định đường có yêu cầu Hệ số ổn định đắp xác định tỷ số chiều cao giới hạn khoảng chênh cao đường đỏ với đường đen 89 KẾT LUẬN   Khác với phương pháp truyền thống học đất, tác giả sử dụng lý thuyết xác định trường ứng suất hữu hiệu đất dựa điều kiện biến dạng trượt cực tiểu để áp dụng trực tiếp lý thuyết phân tích giới hạn vào nghiên cứu ổn định đất (không cho trước trạng thái ứng suất dạng mặt trượt) Sử dụng định lý giới hạn lý thuyết phân tích giới hạn cho ta biết phân bố ứng suất khối đất trước phá hỏng mặt trượt xảy khối đất, từ đưa biện pháp phù hợp nâng cao ổn định đất cần thiết Khác với phương pháp truyền thống phương pháp nghiên cứu tách rời ổn định mái dốc với cường độ giới hạn thiên, tác giả xây dựng toán ổn định tổng thể đắp thiên nhiên để xét ảnh hưởng qua lại chúng Các toán ổn định khối đất trình bày sách đắn học, chặt chẽ toán học Xét mặt tốn tốn quy hoạch phi tuyến có ràng buộc điều kiện chảy dẻo Mohr-Coulomb Phương pháp giải số phương pháp sai phân hữu hạn để sử dụng hàm tối ưu có sẵn, tác giả lập trình phần mềm Matlab để giải Sơ đồ sai phân dùng tính tốn cho kết với độ xác cao, ví dụ tốn Flamant số, góc dốc giới hạn vật liệu có nội ma sát khơng dính góc nội ma sát vật liệu, tải trọng giới hạn mái dốc thẳng đứng trùng với công thức lý thuyết (kết mới), v.v Cuốn sách trình bày toán ổn định khác nhau: cường độ giới hạn đất nằm ngang tải trọng móng cứng (bài tốn Prandtl), mái dốc khối cát khô, mái dốc thẳng đứng thiên nhiên tác dụng tải trọng lượng thân, đắp hình thang thiên nhiên tác dụng trọng lượng thân Từ nghiên cứu rút kết luận nhận xét định tính định lượng sau đây: 4.1 Điều kiện chảy dẻo Mohr-Coulomb cho biết vật liệu có nội ma sát lớn sức chịu tải lớn Tuy nhiên vật liệu xây dựng 90 đắp đất, cát loại, đá dăm vụn vật liệu có lực dính đơn vị lớn vật liệu bảo đảm ổn định mái dốc tốt Thực tiễn xây dựng đường đắp nước ta chứng thực điều 4.2 Mặt trượt xuất mái dốc mặt đắp có tải trọng tác dụng 4.3 Khi nghiên cứu ổn định đường đắp mà xét trọng lượng thân đất khơng xuất mặt trượt mái dốc mặt đắp 4.4 Tùy theo cường độ (c, ) vật liệu đắp thiên nhiên mà xảy trường hợp phá hoại: cường độ vật liệu đắp lớn chiều cao giới hạn đắp lớn, độ dốc taluy lớn Khi đắp có cường độ (c, ) nhỏ cường độ thiên nhiên mặt trượt xuất chân taluy đắp, Khi đắp có cường độ lớn thiên nhiên mặt trượt ăn sâu vào thiên nhiên 4.5 Những tính tốn so sánh cho thấy chiều cao giới hạn đắp theo phương pháp tác giả xấp xỉ với chiều cao có chiết giảm theo phương pháp mặt trượt (lấy hệ số an toàn lớn 1) Điều giải thích phương pháp mặt trượt cho ta giới hạn chiều cao đắp Phương pháp nghiên cứu ổn định đắp thiên nhiên trình bày sách phương pháp Tác giả xây dựng số chương trình tính, lập bảng tra tốn đồ giúp người kỹ sư nhanh chóng xác định chiều cao độ dốc giới hạn đắp Ngoài ra, từ biểu đồ đường đẳng trị khả chảy dẻo xác định lưới mặt trượt nên đưa biện pháp gia cường phù hợp, vị trí để nâng cao ổn định đường 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT N.I Bêdukhôp (1978), người dịch: Phan Ngọc Châu Cơ sở lý thuyết đàn hồi lý thuyết dẻo lý thuyết từ biến Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội Đào Huy Bích (2004) Lý thuyết dẻo ứng dụng Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Nguyễn Ngọc Bích, Lê Thị Thanh Bình, Vũ Đình Phụng (2005) Đất xây dựng - địa chất cơng trình kỹ thuật cải tạo đất xây dựng Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Nguyễn Ngọc Bích (2013) Cơ học đất ứng dụng xây dựng Nhà xuất Xây dựng Hà Nội Bộ Giao thơng Vận tải (1987) Quy trình khảo sát địa chất cơng trình thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt sụt lở 22TCN 171 - 87 Hà Nội Bộ Giao thơng Vận tải (2000) Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu 22TCN 262 - 2000 Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2006) Đường ôtô - Yêu cầu thiết kế TCVN 4054 - 2005 Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2012) Đường ôtô cao tốc - Yêu cầu thiết kế TCVN 5729 - 2012 Hà Nội Bộ Khoa học Công nghệ (2012) Nền đường ôtô - Thi công nghiệm thu TCVN 9436 - 2012 Hà Nội 10 Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003) Cơ học đất Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 11 Đỗ Bá Chương (2013) Thiết kế đường ôtô - Tập Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 12 Hà Huy Cương (2005) “Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss” Tạp chí Khoa học kỹ thuật IV/2005 tr.112-118 92 13 Nguyễn Văn Đạo (2001) Cơ học giải tích Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 14 Bùi Anh Định (2004) Cơ học đất Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 15 Tạ Văn Đĩnh (2002) Phương pháp sai phân phương pháp phần tử hữu hạn Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 16 L.E Engơn (1974), người dịch: Hồng Tấn Hưng Phép tính biến phân Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 17 Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Trục (2005) Thiết kế đường ôtô - Tập Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 18 Dương Học Hải (2005) Thiết kế đường ôtô - Tập Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 19 Ngô Thị Thanh Hương (2012) Luận án Tiến sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu tính tốn ứng suất đất cơng trình giao thơng” Học viện Kỹ thuật Quân Hà Nội 20 Đặng Hữu, Đỗ Bá Chương, Nguyễn Xuân Trục (1976) Sổ tay thiết kế đường ôtô Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 21 Pierre Lareal, Nguyễn Thành Long, Lê Bá Lương, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục (1994) Nền đường đắp đất yếu điều kiện Việt Nam Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 22 Nguyễn Xuân Lựu (2004) Lý thuyết đàn hồi Nhà xuất Giao thông vận tải Hà Nội 23 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng (2000) Cơ học đất Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 24 Phan Trường Phiệt (2010) Cơ học đất ứng dụng tính tốn cơng trình đất theo trạng thái giới hạn Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 25 Phan Trường Phiệt, Phan Trường Giang (2011) Tính tốn phân tích trượt lở đất đá - giải pháp đề phịng giảm nhẹ tác hại Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 26 Vũ Đình Phụng, Vũ Quốc Cường (2005) Công nghệ vật liệu xây dựng đường - Tập Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 27 Nguyễn Xuân Trục, Dương Học Hải (2011) Sổ tay thiết kế đường ôtô Tập Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 93 28 Nguyễn Xuân Trục, Dương Học Hải, Vũ Đình Phụng (2003) Sổ tay thiết kế đường ô tô - Tập Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 29 Hoàng Tụy (2006) Lý thuyết tối ưu Viện Toán học Hà Nội 30 R Whitlow (1999), người dịch: Nguyễn Uyên Trịnh Văn Cương Cơ học đất - Tập 1, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội II TIẾNG ANH 31 J H Atkinson (2007) The mechanics of soil and foundations Published by Taylor & Francis Oxford 32 A W Bishop (1955) “The use of slip circle in stability of slopes” Geotechnique London (5) pp - 17 33 W F Chen Charles R Scawthorn (1968) Soil mechanics and theories of plasticity: Limit analysis and limit equilibrium solutions in soil Lehigh University Pennsylvania 34 W F Chen (2008) Limit analysis and soil plasticity J Ross Publishing edition is an unabridged republication of the work originally published by Elsevier Scientific Publishing Co Amsterdam 35 D C Drucker (1951) “A more fundamental approach to plastic stressstrain relations” In Proceedings of the First U S National Congress of Applied Mechanics Chicago pp 487 - 491 36 D C Drucker W Prager (1952) “Soil mechanics and plasticity analysis or limit design” Quarterly of Applied Mathematics Providence (10) pp 157 - 165 37 A J M Ferreira (2009) Matlab codes for finite element analysis Springer Publishers Porto 38 W O Fellenius (1936) “Calculation of the stability of earth dams” Transactions 2nd Congress on Large Dams Washington (4) pp 445 - 459 39 D G Fredlund, J Krahn (1977) “Comparison of slope stability menthods of analysis” Can Geotech J Ottawa (14) pp 429 - 439 40 R Hill (1950) The mathematical theory of plasticity Oxford University Press Oxford 41 Jan A König (1987) Shakedown of elastic-plastic structures PWN – Polish Scientific Publishers Warszawa 94 42 J Krahn (2003) “The 2001 R.M Hardy lecture: The limits of limit equilibrium analyses” Can Geotech J Ottawa (40) pp 643 - 660 43 H T V Pham, D G Fredlund (2003) “The application of dynamic programming to slope stability analysis” Can Geotech J Ottawa (40) pp 830 - 847 44 D W A Rees (2006) Basic engineering plasticity Published by Elsevier Ltd Oxford 45 Karl Terzaghi (1943) Theoretical soil mechanics Wiley New York 46 Karl Terzaghi, Ralph B Peck, Golamreza Mersi (1996) Soil Mechanics in Engineering Practice Wiley-Interscience Hoboken 47 N Tsytovich (1976) Soil mechanics Mir Publishers Moscow 48 Arnold Verruijt (2010) Soil mechanics Delft University of Technology Delft 49 David Muir Wood (1990) Soil behaviour and critical state soil mechanics Cambridge University Press Cambridge 50 David Muir Wood (2004) Geotechnical modelling CRC Press Florida 51 H S Yu, R Salgado, S W Sloan, J M Kim (1998) “Limit analysis versus limit equilibrium for slope stability” J Geotech Engng Reston (124) pp - 11 52 O C Zienkiewicz, R L Taylor, J Z Zhu (2005) The finite element method: Its basis and fundamentals Butterworth-Heinemann Publishers Oxford 95 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP 1.1 PHÂN TÍCH CÁC NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP LIÊN QUAN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1 Các dạng ổn định đắp 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu ổn định đất 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI TRONG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP 31 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP 33 2.1 TRƯỜNG ỨNG SUẤT HỮU HIỆU TRONG ĐẤT DỰA TRÊN ĐIỀU KIỆN THẾ NĂNG BIẾN DẠNG TRƯỢT CỰC TIỂU 33 2.1.1 Trường ứng suất đàn hồi đất 34 2.1.2 Trường ứng suất hữu hiệu dựa điều kiện biến dạng trượt cực tiểu 37 2.2 XÂY DỰNG BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH TRƯỜNG ỨNG SUẤT HỮU HIỆU TRONG ĐẤT 40 2.3 GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 42 2.4 LỜI GIẢI SỐ BÀI TOÁN FLAMANT 43 2.5 GIẢI BÀI TOÁN PHẲNG DỰA TRÊN ĐIỀU KIỆN THẾ NĂNG BIẾN DẠNG TRƯỢT CỰC TIỂU 47 2.6 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 49 CHƯƠNG BÀI TOÁN CƠ BẢN VỀ TẢI TRỌNG GIỚI HẠN VÀ ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 51 3.1 TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT TỰ NHIÊN CỦA NỀN ĐẤT TRONG NỬA KHÔNG GIAN VÔ HẠN 51 3.2 BÀI TOÁN PRANDTL 52 96 3.3 BÀI TỐN GĨC DỐC GIỚI HẠN CỦA KHỐI CÁT KHÔ 56 3.4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 61 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH KHỐI ĐẤT CÓ MÁI DỐC THẲNG ĐỨNG 62 4.1 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC THẲNG ĐỨNG DO TẢI TRỌNG NGOÀI 62 4.2 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH MÁI DỐC THẲNG ĐỨNG DO TRỌNG LƯỢNG BẢN THÂN 69 4.3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 74 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP MỚI NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN 75 5.1 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP TRÊN NỀN THIÊN NHIÊN 75 5.1.1 Xây dựng toán 75 5.1.2 Khảo sát ảnh hưởng lưới sai phân đến chiều cao giới hạn đắp 77 5.1.3 Khảo sát ảnh hưởng bề rộng đắp đến chiều cao giới hạn đắp 77 5.1.4 Khảo sát ảnh hưởng độ dốc taluy đến chiều cao giới hạn đắp 78 5.1.5 Khảo sát ảnh hưởng lực dính đơn vị đến chiều cao giới hạn đắp 79 5.1.6 Khảo sát ảnh hưởng góc nội ma sát đến chiều cao giới hạn đắp 80 5.1.7 So sánh kết tính tốn chiều cao giới hạn đắp theo phương pháp phân tích giới hạn với phương pháp cân giới hạn 81 5.1.8 Khảo sát ảnh hưởng đất không đồng đến chiều cao giới hạn đắp 83 5.2 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MỚI NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ 87 5.3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 88 KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 97 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH GIỚI HẠN - NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Trụ sở: Ngõ 17, Tạ Quang Bửu, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Điện thoại: 024.38684569; Fax: 024.38684570 http://nxbbk.hust.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất Giám đốc – Tổng biên tập: TS BÙI ĐỨC HÙNG Biên tập: NGỤY THỊ LIỄU, ĐINH THỊ PHƯỢNG Sửa in: VŨ THỊ HẰNG, NGUYỄN PHƯƠNG ANH Thiết kế bìa: DƯƠNG HỒNG ANH, ĐINH XUÂN DŨNG In 50 khổ (19  27) cm Công ty TNHH in thương mại Sơng Lam, số 01 Phùng Chí Kiên, phường Nghĩa Đơ, quận Cầu Giấy, Hà Nội Số xuất bản: 77 - 2021/CXBIPH/31 - 01/BKHN; ISBN: 978-604-316-054-3 Số QĐXB: 98/QĐ - ĐHBK - BKHN ngày 20/4/2021 In xong nộp lưu chiểu năm 2021 98 ... xác định tải trọng giới hạn khơng thể dùng giới hạn riêng biệt mà phải dùng giới hạn Lời giải giới hạn giới hạn 1.1.2.2 Phương pháp nghiên cứu ổn định khối đất Phương pháp nghiên cứu ổn định. .. Mohr-Coulomb [34] để sử dụng phương pháp cân giới hạn tổng quát định lý phân tích giới hạn để nghiên cứu ổn định khối đất Vì vậy, mục này, trước giới thiệu phương pháp nghiên cứu ổn định đất, tác giả trình... chung ổn định đắp thiên nhiên Cuốn sách ? ?Nghiên cứu ổn định đắp phương pháp phân tích giới hạn? ?? biên soạn nhằm cung cấp cho người đọc vấn đề ổn định đắp chuyên sâu xây dựng phương pháp đánh giá ổn