Ứng dụng Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Để Tính Toán Hành Vi Đất Yếu Bên Dưới Tường Cọc Bản Khi Thi Công Công Trình Ven Sông

SỰ PHÂN BỐ ĐẤT YẾU KHU VỰC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Vùng này được cấu tạo bởi các loại đá cứng, địa mạo xâm thực bào trụi, có điều kiện địa chất công trình không thuận lợi vì diện tích phân bố rất hẹp, địa hình núi thấp; phổ biến các hiện tượng phong hố có thể làm dịch chuyển cả khối đá. Vùng này địa mạo bào mòn, tích tụ với các trầm tích Pleixtoxen tạo nên bề mặt địa hình được chia ra hai tiểu vùng (Tiểu vùng 1 và Tiểu vùng 2). + Tiểu vùng 1: Thuộc khối nâng Thủ Đức và Củ Chi gồm cát pha, sét pha phủ trên lớp đất laterite ở các dạng khác nhau, đều là trầm tích tuổi Pleixtoxen, địa mạo bào mòn tích tụ, địa hình từ 10m đến 30m trở lên. Thành phần cát pha, sét pha phủ trên lớp đất laterite dạng kết ion hoặc loang lổ. Có thể gặp hiện tượng lún ướt và cát chảy. c) Vùng C: Các quận huyện Nhà Bè, Bình Chánh, Bình Thạnh.v.v…. Dựa vào các đặc điểm về cấu trúc địa chất và địa mạo có thể phân chia thành ba vùng lớn như đã trình bày ở trên là Vùng A, Vùng B, Vùng C, có tính chất không đồng nhất về các đặc điểm địa tầng, hình thái về địa mạo, điều kiện địa chất thuỷ văn.v.v… Do đó trong mỗi vùng lớn được chia thành nhiều tiểu vùng có điều kiện địa chất công trình tương đối đồng nhất hơn để thuận tiện cho việc nghiên cứu, xử lý đất nền cho phù hợp tương ứng với cấp công trình xây dựng nhằm đảm bảo về mặt ổn định của công trình cũng như vấn đề hiệu quả kinh tế.

Để tăng khả năng chịu lực, kết cấu cừ bản bê tông cốt thép ứng suất trước được cấu tạo gần dạng chữ C, góc nghiêng, chiều dày, chiều cao cừ thay đổi theo yêu cầu từng loại cừ thiết kế- Riêng kích thước chiều rộng bản cừ không thay đổi = 996mm. Trong không gian ta có thể chọn phương các trục tọa độ sao cho trong các mặt phẳng tọa độ sẽ không có biến dạng trượt mà chỉ biếng dạng pháp tuyến dọc theo các trục này gọi là biến dạng pháp tuyến chính ε ε ε1, ,2 3. Trong không gian ứng suất (σ1, σ2, σ3), trục phân giác diễn tả ứng suất trung bình p, có vectơ đơn vị khi chiếu vào các trục và vectơ đơn vị trên các trục sẽ tương ứng với vectơ có suất là 3 trên trục phân giác, như hình 4.3.

Trên mặt π chứa diểm khảo sát M và thẳng góc với trục phân giác, hình chiếu của ba trục ứng suất chính σ1, σ2, σ3 hình thành hệ trục s1, s2, s3 cách đều nhau 1200 , hệ trục này diễn tả độ lệch ứng suất, có thể xác định được M nếu định nghĩa một góc phase giữa HM và một trục sj bất kỳ. Giả sử trạng thái ứng suất và biến dạng khởi đầu phần tử trong môi trường đàn dẻo được đặc trưng bởi điển A với vectơ ứng suất và biến dạng tương ứng { } { }σ , ε ; nếu đặt vào phần tử đó một lượng tăng ứng suất { }dσ , thì lượng tăng biến dạng tồn phần { }dε có thể chia làm hai thànhh phần đàn hồi { }dεe và biến. Nếu đặt lượng ứng suất { }∆σ vào phần tử ứng suất tới hạn, thì do năng lượng này nhỏ mà các phương ứng suất chính và phương các mặt ứng suất tới hạn liên quan tới chúng sẽ không thay đổi và sự tăng biến dạng dẻo là do sự trượt bổ sung trên các mặt này sẽ đồng trục với các ứng suất tác dụng { }σ.

Trong đó g=g( { }σ ,k)hàm vô hướng của các bất biến ứng suất à lịch sử tải trọng, được đăc trưng bằng thông số tăng bền k. Mặt mô tả bởi hàm g trong không gian ứng suất chính gọi là mặt thế dẻo. Nếu mặt chảy F trùng với mặt thế dẻo g, thì vectơ lương tăng biến dạng { }dεp. vuông góc với mặt chảy khi đó. hoặc dạng ma trận. Trước khi đạt lượng tăng ứng suất thì phương trình chảy dẻo có dạng { }, ) 0. Trong thí nghiệm ba trục còn ghi nhận sự thay đổi thể tích lỗ rỗng khi thí nghiệm cố kết – thốt nước (CD) hoặc ghi nhận được sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng khi thí nghiệm không cố kết – không thốt nước (UU) và thí nghiệm cố kết – không thốt nước (CU), giá trị hệ số rỗng e hoặc thể tích riêng v = 1+e lúc mẫu đất bị trượt cũng nằm trên đường CSL trong mặt (v, p’). Trong thí nghiệm nén ba trục CU, sau giai đoạn nén cố kết đẵng hướng, giữ nguyên áp lực buồng khóa các vòi thốt nước từ mẫu đất, tác động ứng suất lệch q cho đến khi mẫu đất bị trượt (đạt trạng thái tới hạn critical state).

Để có cái nhìn tồn diện các đặc điểm của mẫu đất cố kết thường NC trong thí nghiệm nén ba trục CD, chấp nhận sai sót là trục p’ và lnp’ có cùng chiều dài!, Ứng suất lệch q trong mẫu đất gia tăng theo biến dạng dọc trục ε đồng thời với sự giảm thể tích lỗ rỗng e (hoặc v) và sự gia tăng ứng suất hữu hiệu trung bình p’. Trong gia đoạn áp ứng suất lệch không cho nước trong lỗ rỗng thốt ra nên mẫu đất không thay đổi thể tích trong suất quá trình này và áp lực nước lỗ rỗng gia tăng (vì đất NC khi chịu ứng suất lệch có khuynh hướng giảm thể tích). Đường ứng suất – biến dạng không thốt nước nằm trong mặt thể tích v không đổi (mặt này song song với mặt (q, p’)), trong khi đó đường ứng suất – biến dạng thốt nước cũng đi từ đường NCL đến đường CSL trên mặt nghiêng hợp với trục q một góc α có tgα = 1/3, và thể tích riêng của mẫu đất giảm dần.

Trong thí nghiệm nén ba trục, đất cố kết nhẹ được định nghĩa là vị trí cuối giai đoạn nén cố kết nằm giữa đường NCL và CSL trên mặt (v, p’), hoặc là khi áp ứng suất lệch thể tích giảm với điều kiện thốt nước, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng khi không thốt nước. Như thế đất cố kết trước nhẹ có ứng xử gần giống như đất cố kết thường nhưng lộ trình ứng suất – biến dạng dưới tác động ứng suất lệch không nằm trên mặt Roscoe hồn tồn, mà một phần đầu nằm trong tường đàn hồi và phần cuối nằm trên mặt Roscoe.