Thông tin tài liệu
Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ************************** LÊ KIM TÍN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ CÔNG TRÌNH NHÀ KHO T/m2 ÷ T/m2 Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NƯỚC NỔI Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên Ngành : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mã Số Ngành : 31.10.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2003 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 …………………………………………… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ KIM TÍN Ngày tháng năm sinh: 19-09-1976 Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Phái: NAM Nơi sinh: BÌNH DƯƠNG Mã số: 31.10.02 I/-TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH BỜ KÈ BẢO VỆ CÔNG TRÌNH NHÀ KHO 2T/m2 ÷ 4T/m2 Ở VEN SÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NƯỚC NỔI Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng công trình bờ kè bảo vệ công trình nhà kho 2T/m2 ÷ 4T/m2 ven sông điều kiện đất yếu nước đồng sông Cửu Long 2.NỘI DUNG: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương : Nghiên cứu tổng quan Đồng sông Cửu Long công trình bờ kè đất yếu ven sông Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương : Nghiên cứu đặc điểm đất yếu ven sông khu vực ĐBSCL Chương 3: Nghiên cứu dạng cấu tạo thích hợp cho bờ kè bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL Chương 4: Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định bờ kè hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL Chương 5: Nghiên cứu giải pháp tính toán biến dạng bờ kè hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL Chương 6: Ứng dụng kết nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho 2T/m2 ÷ 4T/m2 ven sông điều kiện đất yếu nước ĐBSCL PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương : Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : VI.HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 20/01/2003 12/12/2003 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS VÕ DŨNG CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS VÕ DŨNG GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG ThS VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2003 PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương, Thầy tận tình hướng dẫn, bảo Em thời gian Em thực luận văn Em xin chân thành biết ơn Thầy Cô tận tình truyền đạt cho Em kiến thức quý báu suốt hai năm học thời gian Em thực luận văn, giúp Em có nhận thức tốt công tác thiết kế công tác nghiên cứu khoa học Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Lê Bá Lương Thầy Giáo Sư Tiến Só Khoa Học Nguyễn Văn Thơ Thầy Tiến Só Châu Ngọc Ẩn Thầy Tiến Só Cao Văn Triệu Cô Tiến Só Trần Thị Thanh Thầy Tiến Só Lê Bá Khánh Thầy Tiến Só Võ Dũng Em xin chân thành biết ơn Thầy Cô Phòng Quản Lý Sau Đại Học – trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho Em suốt thời gian Em theo học trường Em xin chân thành biết ơn gia đình bạn bè thông cảm, động viên giúp đỡ Em thời gian Em thực luận văn TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong nhiều năm lại đây, trình diễn biến lòng sông Cửu Long dẫn đến tượng lũ lụt, sạt lở mái bờ sông liên tục rộng khắp toàn tuyến sông Cửu Long gây nên tổn thất nặng nề người của, mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng tài sản Nhà nước nhân dân ven sông Cửu Long, làm cản trở đến kế hoạch xây dựng, khai thác phát triển bền vững dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường, gây ổn định khu dân cư an ninh quốc phòng Đồng sông Cửu Long Để chống sạt lở bảo vệ công trình ven sông Cửu Long, nhiều công trình bờ kè xây dựng với nhiều dạng cấu tạo, vật liệu sử dụng phương pháp thi công khác Tuy nhiên , thực tế có số công trình bờ kè xảy cố trượt, ổn định, chuyển vị lớn dẫn đến hư hỏng hoàn toàn phải sửa chữa tốn Nguyên nhân phần việc thiết kế, tính toán dạng bờ kè không thích hợp cho cấp tải trọng công trình xây dựng ven sông điều kiện đất yếu nước đồng sông Cửu Long Thực tế vấn đề bảo vệ bờ sông tốn Tuy nhiên với yêu cầu cấp thiết phục vụ phát triển kinh tế dân sinh đồng sông Cửu Long bắt buộc phải có biện pháp bảo vệ công trình xây dựng ven sông cách an toàn kinh tế Vì việc nghiên cứu tính toán ổn định biến dạng công trình bờ kè bảo vệ công trình ven sông nhằm đề xuất : - Dạng cấu tạo thích hợp bờ kè bảo vệ công trình ven sông điều kiện đất yếu nước khu vực đồng sông Cửu Long - Phương pháp tính toán ổn định biến dạng bờ kè bảo vệ công trình ven sông điều kiện đất yếu nước khu vực đồng sông Cửu Long với độ tin cậy cao Luận văn “ Nghiên cứu ổn định biến dạng công trình bờ kè bảo vệ công trình nhà kho T/m2 ÷ T/m2 ven sông điều kiện đất yếu nước Đồng sông Cửu Long” bao gồm phần có chương phần phụ lục Phần I Nghiên cứu tổng quan Chương Nghiên cứu tổng quan công trình bờ kè đất yếu ven sông đồng sông Cửu Long Phần II Nghiên cứu sâu phát triển Chương Nghiên cứu đặc điểm đất yếu ven sông khu vực đồng sông Cửu Long Chương Nghiên cứu dạng cấu tạo thích hợp cho bờ kè bảo vệ công trình ven sông đồng sông Cửu Long Chương Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định bờ kè hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông đồng sông Cửu Long Chương Nghiên cứu giải pháp tính toán biến dạng bờ kè hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông đồng sông Cửu Long Chương Ứng dụng kết nghiên cứu để tính toán ổn định hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho 2T/m2 ÷ 4T/m2 ven sông điều kiện đất yếu nước đồng sông Cửu Long Phần III Kết luận kiến nghị Chương Kết luận kiến nghị Phần phụ lục Phụ lục luận văn bao gồm danh mục tài liệu tham khảo phụ lục kết tính toán SUMMARY THESIS The MeKong River Delta, where concentrates 37 rivers, has 1706 km of total length In recent years, the change of MeKong riverbed leads to flood and erosion of riverbank continuously and widely on whole MeKong river system It also causes heavy loss of people and wealth; threatens life and property of government and people living MeKong riverbank seriously; obstructs stable building exploiting developing plan about people’s livelihood, economics, society and environment; causes unstable residential areas and security of national defence in MeKong River Delta To prevent erosion and protect constructions in MeKong Riverbank, many retaining structures constructions were built with many kinds of structure, material and different constructing methods However, some retaining structures constructions have breakdowns such as slide, unstabilizing, and big transposition They lead to spoil completely or have to repair very costly A part of reason is due to structure and calculation kind of retaining structures unsuitably for each level of loading capacity of building retaining structures construction with soft soil and floating water in MeKong River Delta Nowadays, the protection of riverbank is very costly However, necessary require serving economic development and people’s livelihood in MeKong River Delta forces us have measure to protect riverbank building constructions the most safely and economically Therefore, the research and calculation of stable and inflexional retaining structures construction protecting riverbank promote: − The suitable kind of structure of protects riverbank construction in conditions with soft soil and floating water in MeKong River Delta − Stable calculation and inflexional retaining structures method protects riverbank constructions in conditions with soft soil and floating water in MeKong River Delta very trustly The thesis “The research of stability and deformation of riverbank construction protects T/m2 ÷ T/m2 store constructions on riverbank in conditions with soft soil and floating water in MeKong River Delta” consists of main parts with chapters and appendix Part I General research Chapter General research of MeKong River Delta and retaining structures on soft soil of MeKong Riverbank Part II Detailed research and development Chapter Research basic characteristics of soft soil of MeKong River Delta Chapter Research suitable kind of structure for retaining structures protecting riverbank constructions in MeKong River Delta Chapter Research calculating solution to stabilize sheet piles with an anchor protecting riverbank constructions in MeKong River Delta Chapter Research calculating solution to deformation sheet piles with an anchor protecting riverbank constructions in MeKong River Delta Chapter Apply result of research to calculate stability and deformation sheet piles of with an anchor protecting T/m2 ÷ T/m2 store constructions on riverbank in conditions with soft soil and floating water in MeKong river Delta PART III Conclusion and petition Chapter Conclusion and petition Appendix Appendix consists of reference document list and calculating result MỤC LỤC PHẦN A NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU MỞ ĐẦU Phần I TỔNG QUAN Chương Nghiên cứu tổng quan Đồng sông Cửu Long công trình bờ kè đất yếu ven sông Đồng sông Cửu Long 1.1 Khái quát Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) 1.2 Tổng quan đặc điểm vùng ngập lũ tình hình xói lở ven sông ĐBSCL 1.2.1 Hệ thống sông vai trò phát triển bền vững kinh tế – xã hội ĐBSCL Hệ thống sông ngòi ĐBSCL b Vai trò hệ thống sông ngòiù phát triển bền vững kinh tế – xã hội ĐBSCL 1.2.2 Đặc điểm vùng ngập lũ ĐBSCL 1.2.3 Tình hình xói lở ven sông ĐBSCL 1.3 Tổng quan công trình bờ kè ven sông chống xói lở bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL 12 1.3.1 Tầm quan trọng công trình bờ kè ven sông chống xói lở bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL 12 1.3.2 Các công trình bờ kè ven sông chống xói lở bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL 13 1.4 Một số cố điển hình công trình bờ kè ven sông ĐBSCL 16 1.5 Kết luận 20 Phần II NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương Nghiên cứu đặc điểm đất yếu ven sông khu vực Đồng sông Cửu Long 2.1 Tổng quan đất yếu 21 2.1.1 Khái niệm đất yếu 21 2.1.2 Các loại đất yếu thường gặp ĐBSCL đặc điểm chúng 21 2.2 Tổng quan đất yếu ĐBSCL 24 2.2.1 Khái quát cấu tạo địa chất công trình ĐBSCL 24 2.2.2 Phân bố đất yếu ĐBSCL 26 2.2.3 Đặc trưng lý đất yếu ĐBSCL 28 2.2.4 Kết luận 31 2.3 Đất yếu ven sông ĐBSCL 32 2.3.1 Khái quát cấu tạo địa chất công trình khu vực ven sông ĐBSCL 32 2.3.2 Đặc trưng lý đất khu vực ven sông ĐBSCL 33 2.3.3.Một mặt cắt địa chất ven bờ hệ thống sông Cửu Long phục vụ cho công tác thiết kế hệ thống bờ kè bảo vệ công trình xây dựng ven sông.35 2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng trình sạt lở bờ hệ thống sông Cửu Long 41 2.3.5 Các dạng sạt lở ven bờ hệ thống sông Cửu Long 2.4.Kết luận 44 46 Chương Nghiên cứu dạng cấu tạo thích hợp cho bờ kè bảo vệ công trình ven sông Đồng sông Cửu Long 3.1 Các dạng cấu tạo bờ kè ven sông ĐBSCL 47 3.1.1.Bờ kè tường trọng lực 3.1.2.Bờ kè tường cừ thép 47 48 3.1.3.Bờ kè tường cừ BTCT 48 3.2 Chọn giải pháp cấu tạo bờ kè thích hợp cho điều kiện xây dựng bờ kè bảo vệ công trình ven sông ĐBSCL 50 3.3 Hệ thống dạng tường chắn cọc BTCT có neo 55 3.4.Các phương pháp thi công tường cọc 3.5 Kết luận 58 60 Chương Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định bờ kè tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông Đồng sông Cửu Long 4.1 Nghiên cứu phương hướng tính toán hệ tường chắn chịu lực ngang 4.1.1 Khái niệm áp lực chủ động, áp lực tónh áp lực bị động 61 61 4.1.2 Những nghiên cứu tính toán áp lực đất liên quan đến việc xác định áp lực ngang đất 62 a p lực đất tónh 62 b Lý thuyết Rankine 64 c Lý thuyết Coulomb 68 d Lý thuyết đường xoắn logarith 69 4.1.3 Một số nhận xét lý thuyết áp lực đất lên tường chắn 71 4.2 Nghiên cứu giải pháp tính toán ổn định ường cọc có neo 73 4.3.Tính toán ổn định hệ tường cọc có neo theo phương pháp giải tích 75 4.3.1.Thiết kế tường cọc neo phương pháp chống đỡ đất tự 77 a Hệ tường cọc có neo đóng đất rời 77 b Hệ tường cọc có neo đóng đất dính 79 4.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán ổn định hệ tường cọc có neo theo phương pháp giải tích 80 a Các thông số cường độ đất thích hợp tính toán 80 b.Ma sát tường lực bám dính tường 84 c p lực nước 85 d Đường nạo vét nằm nghiêng 88 e Tải trọng công trình tác động cục mặt đất 90 4.5 Các hệ số an toàn phương pháp giải tích thiết kế hệ tường cọc có neo 94 4.5.1 Một số phương pháp sử dụng hệ số an toàn phương pháp “chống đỡ đất tự do” thiết kế ổn định hệ tường cọc có neo 94 4.5.2 Nhận xét việc sử dụng hệ số an toàn phương pháp “chống đỡ đất tự do” thiết kế ổn định hệ tường cọc có neo 96 4.6 Tính toán ổn định tường cọc có neo theo phương pháp PTHH 96 4.7 Kết luận 98 Chương 5.Nghiên cứu giải pháp tính toán biến dạng bờ kè tường cọc có neo bảo vệ công trình ven sông Đồng sông Cửu Long 5.1 Các sơ đồ biến dạng hệ tường cọc có neo 5.2 Các dạng phá hoại hệ tường cọc có neo 99 100 5.2 Các nguyên nhân gây phá hoại hệ tường cọc có neo biến dạng 5.2.1 Vấn đề khảo sát địa chất thủy văn 103 5.2.2 Vấn đề thiết kế 103 5.2.3 Vấn đề thi công hệ tường cọc có neo 105 5.3 Nghiên cứu tác dụng tương hổ tường cọc đất 106 5.3.1.Ảnh hưởng độ cứng hệ tường cọc có neo đến phân bố áp lực đất, moment uốn tường chuyển vị tường 107 5.3.2 Ảnh hưởng độ cứng tường cọc đến chuyển vị tường moment uốn tường theo kết tính toán phần mềm sử dụng p.p PTHH.109 5.3.3.Ảnh hưởng độ sâu cắm vào đất hệ tường cọc có neo đến chuyển vị tường 5.4 Tính toán ổn định tổng thể hệ tường cọc có neo 110 113 5.4.1 Nghiên cứu phương hướng tính toán ổn định mái đất 113 5.4.2 Phương pháp W Fellenius 115 5.4.3 Phương pháp Bishop đơn giản hóa 116 - 21- : Độ cứng gia tải/ dỡ tải (kN/m2) - E - m : Năng lượng mức ứng suất phụ thuộc vào độ cứng - νur : Hệ số Poisson gia tải/ dỡ tải - ϕ : Góc ma sát (o) - c - ψ : Góc dãn nở vật liệu (o) - K oNC : Ko điều kiện cố kết bình thường - Pref : Ứng suất tham chiếu độ cứng (kN/m2) - Rf : Hệ số phá hoại = qf/qa - σtension : Cường độ chịu kéo (kN/m2) - cincrement : Số gia cường độ kháng cắt vật liệu theo chiều sâu (kN/m2) ref ur : Cường độ kháng cắt vật liệu (kN/m2) c.Mô hình cho đất yếu (Soft soil) Đây dạng mô hình Cam-Clay dùng để mô ứng xử đất yếu sét cố kết thường than bùn Để sử dụng mô hình cần có hiểu biết tốt điều kiện chịu nén ban đầu đất Các thông số đầu vào mô hình gồm : - k* : Chỉ số trương nở hiệu chỉnh - λ* : Chỉ số nén hiệu chỉnh - ϕ : Góc ma sát (o) - c - ψ : Góc dãn nở vật liệu (o) - νur : Hệ số Poisson gia tải/ dỡ tải - K oNC : Hệ số tương quan σ’xx / σ’yy điều kiện cố kết bình thường - M : Cường độ kháng cắt vật liệu (kN/m2) : Hệ số liên quan K oNC d.Mô hình đất yếu có kể đến từ biến (Soft soil creep) Đây mô hình đất yếu có kể tới yếu tố nhớt Mô hình sử dụng để mô ứng xử đất yếu theo thời gian Các thông số đầu vào mô hình bao gồm : - k* : Chỉ số trương nở hiệu chỉnh - λ* : Chỉ số nén hiệu chỉnh - μ* : Chỉ số từ biến hiệu chỉnh - ϕ : Góc ma sát (o) - c : Cường độ kháng cắt vật liệu (kN/m2) - ψ : Góc dãn nở vật liệu (o) - 22- - νur : Hệ số Poisson gia tải/ dỡ tải - K oNC : Hệ số tương quan σ’xx / σ’yy điều kiện cố kết bình thường - M : Hệ số liên quan K oNC 2.1.3.Các kiểu phần tử PLAXIS a.Phần tử tam giác nút Phần tử tam giác nút sử dụng toán biến dạng phẳng thoát nước hay không thoát nước Các điểm ứng suất Các nút Hình Phần tử tam giác nút b.Phần tử tam giác 15 nút Phần tử tam giác 15 nút sử dụng toán biến dạng phẳng có độ xác cao toán đối xứng trục Các điểm ứng suất Các nút Hình Phần tử tam giác 15 nút c.Phần tử dạng nêm 15 nút Phần tử dạng nêm 15 nút sử dụng cho toán đối xứng trục Các điểm ứng suất Các nút Hình Phần tử dạng nêm 15 nút d.Các phần tử beam nút nút Các phần tử beam nút nút sử dụng để mô kết cấu Các phần tử sử dụng lý thuyết Mindlin cho phép chịu biến dạng uốn moment lực cắt gây Các nút Các điểm ứng suất Hình Các phần tử beam nút nút - 23- 2.1.4 Kết tính toán ổn định hệ tường cọc BTCT dự ứng lực có neo phần mềm PLAXIS (Hà Lan) a Áp lực nước lỗ rỗng kiểu tải trọng nhập vào PLAXIS cho phép tự sinh áp lực nước lỗ rỗng trạng thái ổn định theo hai phương pháp khác : - Ground flow analysis : phương pháp tính áp lực nước lỗ rỗng sở tính toán phân tích thấm - Phreatic lines : phương pháp tính áp lực nước lỗ rỗng sở tính toán áp lực thủy tónh Các đường thủy tónh khác áp dụng cho lớp đất khác Áp lực nước lỗ rỗng cộng thêm từ áp lực nước lỗ rỗng lớp đất lân cận Trong luận văn này, tác giả chọn phương pháp Phreatic lines Trong tính toán, PLAXIS phân biệt rõ kiểu tải trọng nhập vào (Loading input), kiểu tải trọng hoạt động thời điểm : - Sự chất tải theo hướng tăng giảm lực ngoài, hoạt động thay đổi số nhân tăng dần (Incremental multipliers) số nhân tổng (Total multipliers) - Sự chất tải theo hướng thay đổi trọng lượng, cường độ độ cứng phần tử, hoạt động thay đổi hình dạng hình học phân bố áp lực lỗ rỗng phương thức Giai đoạn xây dựng (Staged construction) - Sự chất tải theo hướng giảm cường độ ( giảm bớt ϕ -c) phân tích an toàn, hoạt động số gia số nhân ΣMsf Ở ta xem xét ổn định biến dạng hệ tường cọc BTCT có neo trình làm việc lâu dài, nên tác giả chọn chất tải theo hướng thứ Các số nhân tải trọng (Load multipliers) Trong trình phân tích biến dạng, điều cần thiết điều khiển cường độ tất kiểu chất tải Các chất tải đưa vào tính toán từ giá trị nhập tải trọng phần Input, tương ứng với số nhân Có khác số nhân tăng dần (Incremental multipliers) số nhân tổng (Total multipliers) Incremental multipliers tương ứng với số gia tải trọng bước tính toán đặc biệt, ngược lại Total multipliers tương ứng với mức tổng tải trọng bước Trong luận văn này, tác giả chọn Total multipliers với số nhân tải trọng ΣMloadA, ΣMloadB, ΣMweight - 24- ΣMloadA, ΣMloadB Các số nhân điều khiển cường độ tải trọng phân bố tải trọng tập trung mà nhập vào hệ thống tải A B Tổng giá trị tải trọng phân bố tải trọng tập trung riêng hệ thống tải trọng đưa vào tính toán kết giá trị nhập tương ứng phần Input thông số ΣMloadA ΣMloadB tương ứng ΣMweight Trong PLAXIS, giá trị mặc định để tính toán ảnh hưởng trọn vẹn trọng lượng đất áp lực nước thủy tónh b Trường hợp hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho tải trọng lên 2T/m2 Beam Element cocban cocban cocban cocban cocban Node X(m) Y(m) N(kN/m) Q(kN/m) M(kNm/m) 77 20 45.00 -0.003 0.001 0.000 78 20 44.75 -2.809 0.347 0.030 79 20 44.50 -5.621 1.311 0.225 80 20 44.25 -8.434 2.893 0.738 76 20 44.00 -11.244 5.090 1.722 76 20 44.00 -11.250 -85.312 1.722 73 20 43.75 -14.052 -82.470 -19.249 74 20 43.50 -16.862 -79.025 -39.455 75 20 43.25 -19.676 -74.980 -58.736 72 20 43.00 -22.490 -70.339 -76.903 72 20 43.00 -22.393 -71.776 -76.903 71 20 42.75 -18.726 -84.291 -96.418 70 20 42.50 -16.926 -94.467 -118.851 69 20 42.25 -17.059 -101.191 -143.393 117 20 42.00 -19.189 -103.350 -169.069 117 20 42.00 -22.655 -88.453 -169.069 120 20 39.75 -37.649 -23.944 -295.228 119 20 37.50 -51.444 38.760 -278.022 118 20 35.25 -64.109 99.379 -122.265 157 20 33.00 -75.711 157.633 167.262 157 20 33.00 -77.869 136.302 167.262 160 20 31.50 -77.029 19.376 280.408 159 20 30.00 -75.548 -59.341 243.631 158 20 28.50 -74.623 -90.856 125.873 307 20 27.00 -75.450 -66.173 0.000 - 25- Keát chuyển vị Beam Element Node X(m) Y(m) Ux(m) Uy(m) 77 20 45.00 -0.293 -0.025 78 20 44.75 -0.291 -0.025 79 20 44.50 -0.289 -0.025 80 20 44.25 -0.287 -0.025 76 20 44.00 -0.286 -0.025 76 20 44.00 -0.286 -0.025 73 20 43.75 -0.284 -0.025 74 20 43.50 -0.282 -0.025 75 20 43.25 -0.280 -0.025 72 20 43.00 -0.279 -0.025 72 20 43.00 -0.279 -0.025 71 20 42.75 -0.277 -0.025 70 20 42.50 -0.275 -0.025 69 20 42.25 -0.273 -0.025 117 20 42.00 -0.271 -0.025 117 20 42.00 -0.271 -0.025 120 20 39.75 -0.250 -0.025 119 20 37.50 -0.222 -0.025 118 20 35.25 -0.185 -0.025 157 20 33.00 -0.146 -0.025 157 20 33.00 -0.146 -0.025 160 20 31.50 -0.122 -0.025 159 20 30.00 -0.101 -0.025 158 20 28.50 -0.083 -0.025 307 20 27.00 -0.066 -0.025 Cocban Cocban Cocban Cocban Cocban c Trường hợp hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho tải trọng lên 4T/m2 Kết nội lực chuyển vị - 26Beam Element Cocban cocban cocban cocban cocban cocban cocban Node X(m) Y(m) N(kN/m) Q(kN/m) M(kNm/m) 35 20 45.00 0.00 0.00 0.00 36 20 44.75 -2.72 0.28 0.02 37 20 44.50 -5.44 1.19 0.19 38 20 44.25 -8.16 2.73 0.67 34 20 44.00 -10.88 4.90 1.61 34 20 44.00 -10.89 -69.34 1.61 31 20 43.75 -13.60 -66.52 -15.38 32 20 43.50 -16.32 -63.07 -31.59 33 20 43.25 -19.04 -59.00 -46.88 30 20 43.00 -21.77 -54.33 -61.05 30 20 43.00 -21.60 -56.17 -61.05 29 20 42.75 -16.64 -69.10 -76.69 28 20 42.50 -13.75 -80.57 -95.48 27 20 42.25 -13.07 -89.05 -116.75 81 20 42.00 -14.74 -93.05 -139.63 81 20 42.00 -18.53 -74.27 -139.63 84 20 39.75 -34.07 -8.78 -233.14 83 20 37.50 -48.20 56.02 -179.42 82 20 35.25 -61.01 119.15 17.86 131 20 33.00 -72.59 179.61 354.53 131 20 33.00 -74.89 155.50 354.53 134 20 31.50 -69.64 39.56 497.02 133 20 30.00 -64.97 -43.08 489.47 132 20 28.50 -60.93 -89.44 385.85 171 20 27.00 -57.55 -96.54 241.15 171 20 27.00 -58.11 -99.06 241.15 174 20 26.75 -57.89 -98.01 216.52 173 20 26.50 -57.74 -96.44 192.16 172 20 26.25 -57.67 -94.37 168.31 269 20 26.00 -57.66 -91.80 145.05 269 20 26.00 -57.72 -91.36 145.05 272 20 25.50 -57.84 -85.16 100.79 271 20 25.00 -58.53 -75.17 60.51 270 20 24.50 -59.82 -61.21 26.24 441 20 24.00 -61.72 -43.10 0.00 - 27- Beam Element 1 cocban cocban cocban cocban cocban cocban cocban Node 35 36 37 38 34 34 31 32 33 30 30 29 28 27 81 81 84 83 82 131 131 134 133 132 171 171 174 173 172 269 269 272 271 270 441 X(m) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 Y(m) 45.00 44.75 44.50 44.25 44.00 44.00 43.75 43.50 43.25 43.00 43.00 42.75 42.50 42.25 42.00 42.00 39.75 37.50 35.25 33.00 33.00 31.50 30.00 28.50 27.00 27.00 26.75 26.50 26.25 26.00 26.00 25.50 25.00 24.50 24.00 Ux(m) -0.342 -0.339 -0.336 -0.332 -0.329 -0.329 -0.326 -0.322 -0.319 -0.316 -0.316 -0.312 -0.309 -0.306 -0.302 -0.302 -0.270 -0.234 -0.195 -0.156 -0.156 -0.133 -0.114 -0.099 -0.086 -0.086 -0.085 -0.083 -0.081 -0.079 -0.079 -0.076 -0.072 -0.069 -0.066 Uy(m) -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 -0.028 - 283 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ HỆ TƯỜNG CỌC BẢN BTCT CÓ NEO BẢO VỆ CÔNG TRÌNH NHÀ KHO T/m2 ÷ T/m2 Ở VEN SÔNG BẰNG PHẦN MỀM GEO – SLOPE/W (CANADA), LÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PTHH 3.1.1 Cơ sở lý thuyết tính toán Cơ sở lý thuyết phần mềm SLOPE/W trình bày sau Đầu tiên phần định nghóa biến, sau mô tả ngắn gọn phương pháp cân giới hạn tổng quát Các phương trình chứng minh bao gồm phương trình lực pháp tuyến đáy cung trượt phương trình hệ số an toàn Tiếp sau phần mô tả trình tự giải lặp để giải phương trình phi tuyến hệ số an toàn Chương trình SLOPE/W giải hai phương trình để tìm hệ số an toàn, phương trình thỏa cân lực ngang thỏa cân moment a.Định nghóa biến Một hệ số an toàn định nghóa hệ số mà sức kháng cắt đất phải giảm để đưa khối đất sang trạng thái cân giới hạn dọc theo mặt trượt Đối với phân tích ứng suất hiệu quả, cường độ kháng cắt định nghóa laø : s = c'+(σ n − u)tanφ' (7) : - s : cường độ kháng cắt - c’: lực dính hiệu - φ’ : góc ma sát hiệu - σn : ứng suất toàn phần - u : áp lực nước lỗ rỗng Đối với phân tích ứng suất toàn phần, thông số cường độ định nghóa theo ứng suất toàn phần không cần kể đến áp lực nước lỗ rỗng Phân tích ổn định bao gồm việc vẽ mặt trượt ngang qua khối đất chia mặt trượt thành cột đất thẳng đứng Mặt trượt tròn, hỗn hợp (gồm cung tròn lẫn đoạn thẳng) hình dạng định nghóa chuỗi đoạn thẳng b.Phương pháp cân giới hạn Phương pháp cân giới hạn giả thiết : Đất làm việc vật liệu tuân theo quan heä Mohr – Coulomb - 29- Heä số an toàn thành phần lực dính thành phần ma sát sức kháng cắt cho lớp đất mặt trượt Hệ số an toàn giống cho cột đất mặt trượt Hình Lực tác dụng lên mặt trượt dạng tròn Hình 10 Lực tác dụng lên mặt trượt dạng hỗn hợp Hình 10 tất lực tác dụng lên mặt trượt tròn mặt trượt hỗn hợp Các biến định nghóa sau : W – trọng lượng toàn cột đất có bề rộng b chiều cao h N – lực pháp tuyến toàn đáy cột đất S – lực cắt huy động đáy cột đất E – lực pháp tuyến nằm ngang mặt tiếp xúc cột đất Chỉ số L R để phía trái phía phải cột đất X - lực cắt theo phương đứng mặt tiếp xúc cột đất Chỉ số L R để phía trái phía phải cột đất - 30- D – ngoại tải tập trung (nhưng có dạng phân bố dọc theo phương thẳng góc với hình vẽ) kW - lực động đất nằm ngang đặt trọng tâm cột đất R – bán kính mặt trượt tròn hay cánh tay đòn lực cắt huy động Sm mặt trượt dạng f – độ lệch thẳng góc lực pháp tuyến tính từ tâm xoay tâm moment Giả thiết khoảng cách f phía phải tâm xoay mái dốc âm (tức mái dốc hướng phía phải) âm khoảng cách phía phải tâm xoay dương Đối với mái dốc dương quy ước dấu ngược lại x-khoảng cách nằm ngang từ tâm cột đất đến tâm xoay hay tâm moment e-khoảng cách thẳng đứng từ tâm cột đất đến tâm xoay hay tâm moment d - khoảng cách thẳng góc từ từ tải tập trung D đến tâm xoay hay tâm moment h – khoảng cách thẳng đứng từ tâm đáy cột đất đến mặt đất (thường mặt đất tự nhiên) a – khoảng cách thẳng góc từ hợp lực áp lực nước ngoại lực đến tâm xoay hay tâm moment Chỉ số L R để phía trái phía phải mái dốc A – hợp lực áp lực nước ngoại lực Chỉ số L R để phía trái phía phải mái dốc ω - góc hợp phương tải tập trung với phương nằm ngang Góc đo theo chiều kim đồng hồ tính từ chiều dương trục x α - góc hợp tiếp tuyến tâm đáy cột đất với phương nằm ngang Quy ước dấu sau : góc dương nghiêng theo phương với độ dốc tổng thể mái dốc ngược lại Hình 11 Lực tác dụng lên mặt trượt có dạng định sẵn - 31- Hình 11 lực tác dụng lên mặt trượt xác định đoạn thẳng Tâm moment không quan trọng phương trình cân moment lực ngang thỏa mãn Tuy nhiên, thoả mãn phương trìng cân moment, việc chọn tâm hợp lý để tính moment quan trọng Đối với mặt trượt có dạng định sẵn dạng khối, cần phải xác định tâm cân moment điểm trục Giá trị lực cắt huy động để thỏa mãn điều kiện cân giới hạn : sm = sβ β[c'+(σ n − u)tanφ'] = F F (8) : σn = N/β = ứng suất pháp trung bình (toàn phần) đáy cột đất F = hệ số an toàn β = chiều dài đáy cột đất dọc theo mặt trượt s : cường độ kháng cắt Các phương trình cân tónh học dùng để thiết lập hệ số an toàn tổng hình chiếu lực theo hai phương tổng moment Các phương trình với tiêu chuẩn phá hoại chưa đủ để làm cho toán xác định Cần phải biết thêm thông tin phân bố lực pháp tuyến đáy cột đất lẫn phân bố lực mặt tiếp giáp cột đất Do cầøn phải thiết lập số giả thiết liên quan đến phương, độ lớn, và/hoặc điểm đặt số lực để giải toán Giả thiết hầu hết phương pháp điểm đặt lực pháp tuyến đáy cột đất qua tâm đáy cột đất Một giả thiết khác thường dùng liên quan đến giá trị, phương, điểm đặt lực lực mặt tiếp xúc cột đất Nói chung, phương pháp phân loại theo : (1) phương trình tónh học dùng để thiết lập hệ số an toàn (2) giả thiết lực tiếp giáp cột đất Phương pháp cân giới hạn tổng quát Phương pháp cân giới hạn tổng quát sử dụng phương trình tónh học sau để giải tìm hệ số an toàn : Tổng lực theo phương đứng cột đất, dùng để xác định lực pháp tuyến N đáy cột đất - 32- Tổng lực theo phương ngang cột đất, dùng để tính toán lực pháp tuyến E mặt tiếp giáp cột đất Phương trình áp dụng cách tích hợp ngang qua toàn khối trượt (tức từ trái sang phải) Tổng moment điểm chung cho tất cột đất, dùng để tìm hệ số an toàn Fm theo phương pháp cân moment Tổng lực theo phương ngang cho tất cột đất, dùng để tìm hệ số an toàn Ff theo phương pháp cân lực Tuy nhiên lời giải bất định cần phải giả thiết thêm phương hợp lực lực tiếp giáp cột đất Phương mô tả hàm số lực tiếp giáp Bây hệ số an toàn tính toán dựa vào phương trình cân moment (Fm) cân lực theo phương ngang (Ff) Các hệ số an toàn thay đổi tùy thuộc vào phần trăm (λ) hàm số lực tiếp giáp dùng tính toán Hệ số an toàn thỏa mãn phương trình cân moment cân lực xem hệ số an toàn hội tụ phương pháp cân giới hạn tổng quát Bằng cách sử dụng phương pháp cân giới hạn tổng quát, ta xác định nhiều điều kiện lực khác thỏa điều kiện cân moment điều kiện cân lực c.Hệ số an toàn theo phương pháp cân moment Tham khảo hình 8., 10 thiết lập phương trình hệ số an toàn theo phương pháp cân moment Trong trường hợp, tổng moment tất cột đất điểm chung viết sau : ∑ Wx − ∑ S m R − ∑ Nf + ∑ kWe ± [Dd ] ± Aa = (9) Dấu ngoặc vuông [*] phương trình (9) có nghóa lực xem xét cho cột đất có lực D tác dụng vào Thay phương trình (8) vào phương trình (9) giải, ta tìm hệ số an toàn theo phương pháp cân moment : Fm = ∑ [c' βR + ( N − uβ ) R tan φ '] ∑ Wx − ∑ Nf + ∑ kWe ± [Dd] ± Aa (10) d.Hệ số an toàn theo phương pháp cân lực Cũng tham khảo hình 9., 10 11 thiết lập phương trình hệ số cân lực Chiếu tất lực tác dụng lên cột đất theo phương ngang, ta : ∑ (E L − E R ) − ∑ Nsinα + ∑ S m cosα − ∑ kW + [Dcosω] ± A = (11) - 33- Soá hạng ∑ (E L − E R ) không lấy tổng toàn khối trượt Thay phương trình (8) vào phương trình (11) giải, ta tìm hệ số an toàn theo phương cân lực : Ff = ∑ [c' βcosα + (N − uβ)tanφ' cosα] ∑ Nsinα + ∑ kW − [Dcosω] ± A (12) Phương trình (12) phi tuyến e.Lực pháp tuyến đáy cột đất Lực pháp tuyến đáy cột đất xác định từ hình chiếu lên phương đứng tổng lực tác dụng lên cột đất, kết : − W + (X L − X R ) + Ncosα + S m sinα − [Dsinα ] = (13) Thay phương trình (2) vào (7) giải tìm lực pháp tuyến N ta − c' βsinα + uβsinαtanφ' + [Dsinω] W + (X R − X L ) + F N= (14) sinαtanφ' cosα + F Mẫu số phương trình (14) thường ký hiệu mα hệ số an toàn ký hiệu Fm tính theo phương pháp cân moment, Ff tính theo phương pháp cân lực Phương trình (14) giải cách trực tiếp hệ số an toàn F lực cắt cột đất (tức XL XR) chưa biết Do đó, lực pháp tuyến N thường giải lặp f.Phương pháp Fellenius hay Ordinary Giả thiết E = X = (tức không xét đến lực pháp tuyến lực cắt mặt tiếp giáp cột đất) Chiếu tất lực tác dụng lên cột đất theo phương thẳng góc với đáy cột đất, ta lực pháp tuyến : N = Wcosα − kWsin α + [Dcos (ω + α − 90 )] (15) Thay phương trình (15) vào phương trình (10) ta hệ số an toàn Fm theo phương pháp Fellenius Thay phương trình (15) vào phương trình (12) ta hệ số an toàn Ff theo phương pháp Ordinary (thông thường) Trong trường hợp Fm = Ff g.Phương pháp Bishop đơn giản hóa Giả thiết X = E ≠ (tức không xét đến lực cắt mặt tiếp giáp cột đất) Phương trình (14) trở thaønh : - 34- N= W+ − c' βsinα + uβsinαtanφ' + [Dsinω] F sinαtanφ' cosα + F (16) Thay phương trình (16) vào phương trình (10) giải lặp (vì hệ số an toàn F xuất hai vế phương trình), ta hệ số an toàn theo phương pháp Bishop Đối với phương pháp Bishop lực tác dụng lên cột đất thường không thỏa điều kiện cân theo phương ngang 3.1.2 Kết tính toán từ chương trình phần mềm SLOPE/W (Canada) a Trường hợp hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho tải trọng lên 2T/m2 Method Mean_FOS SD_FOS R_Index F_Prob ========================================= Fellenius 3.201 1.417 1.554 0.05986 Bishop 3.961 1.676 1.766 0.03851 Janbu 2.846 0.819 2.253 0.01208 Trial # Fellenius Bishop Janbu ======================== 2.474 2.813 2.285 3.326 3.556 2.764 3.536 3.875 2.757 1.628 3.577 2.286 2.147 2.354 2.825 4.720 5.120 3.758 2.670 2.935 3.746 3.079 3.051 2.351 2.040 2.108 3.578 10 1.761 1.908 1.670 11 7.432 8.518 5.476 12 3.390 4.003 3.254 13 2.370 2.112 1.694 14 5.350 6.016 2.819 15 2.225 2.459 1.776 16 1.774 1.673 1.348 17 2.782 3.084 2.023 18 2.490 2.801 1.976 19 4.436 5.020 3.751 20 4.398 4.951 3.233 - 35- b Trường hợp hệ tường cọc có neo bảo vệ công trình nhà kho tải trọng lên 4T/m2 Method Mean_FOS SD_FOS R_Index F_Prob ======================================== Fellenius 2.465 0.797 1.838 0.03292 Bishop 3.003 0.877 2.283 0.01116 Janbu 3.304 0.663 3.476 0.00025 Trial # Fellenius Bishop Janbu ========================= 3.264 3.621 3.326 1.371 1.670 1.215 2.650 3.000 2.759 2.058 2.424 2.102 2.942 3.221 3.017 1.966 2.223 2.061 2.564 2.828 2.651 3.661 4.070 3.748 2.225 3.120 2.525 10 2.937 3.221 2.567 11 2.512 2.843 2.472 12 1.589 1.786 1.462 13 1.885 2.135 1.758 14 1.887 2.190 1.761 15 3.025 3.591 2.452 16 1.838 2.157 1.736 17 3.051 3.583 2.784 18 1.831 1.968 1.763 19 1.443 1.584 1.320 20 4.595 5.263 4.094 Ghi chú: - Method : phương pháp phân tích ổn định mái dốc - Mean-FOS : hệ số an toàn trung bình phép thử Monte Carlo - SD-FOS : độ lệch chuẩn hệ số an toàn - R-Index : số tin cậy - F-Prob : xác suất phá hoại ... TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NƯỚC NỔI Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG II/-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ổn định biến dạng công trình bờ kè bảo vệ công trình nhà kho 2T/ m2 ÷ 4T /m2 ven sông điều. .. bờ kè bảo vệ công trình ven sông điều kiện đất yếu nước khu vực đồng sông Cửu Long - Phương pháp tính toán ổn định biến dạng bờ kè bảo vệ công trình ven sông điều kiện đất yếu nước khu vực đồng. .. vực đồng sông Cửu Long với độ tin cậy cao Luận văn “ Nghiên cứu ổn định biến dạng công trình bờ kè bảo vệ công trình nhà kho T /m2 ÷ T /m2 ven sông điều kiện đất yếu nước Đồng sông Cửu Long? ?? bao
Ngày đăng: 29/08/2021, 18:03
Xem thêm:
