Ứng xử của đất sau tường cọc bản dưới tải trọng động trong tính toán công trình ven sông vùng đất yếu bằng phương pháp phần tử hữu hạn

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 hoá 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 Biến dạng trượt lớn nhất. 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 toàn phần { }dε có thể chia làm hai thànhh phần đàn hồi { }dεe và biến dạng dẻo { }dεp. Quan hệ của lượng tăng biến dạng dẻo với lượng tăng ứng suất thì hoàn toàn khác, biến dạng dẻo xảy ra do sự xuất hiện trượt trên các mặt có trị số ứng suất tiếp cực hạn hoặc do gián đoạn các ứng suất giới hạn nào đó. Để có cái nhìn toàn 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 thoát 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). Ghép hai biểu đổ q-p’ và v-p’ chung trong không gian (v, q, p’), thí nghiệm không thoát nước (CU ) thể tích không đổi trong quá trình áp ứng suất lệch nên lộ trình ứng suất AB phải nằm trong mặt phẳng v = const, mặt ACBDE song song với mặt (p’, q). Đường ứng suất – biến dạng không thoát 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 thoát 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.

Ghi nhận từ tất cả thí nghiệm nén ba trục rằng lộ trình ứng suất p’, q’ đồng dạng nhưng kích thước khác nhau bởi vì khởi đầu áp độ lệch ứng suất ở những vị trí ứng suất đẵng hướng p’e khác nhau, nên tương ứng với các thể tích riêng khác nhau. Lộ trình ứng suất CD tại vị trí mặt cắt v có cùng dạng với các giá trị v khác nếu chia q’ và p’ cho ứng suất tương đương p’e trên đường NCL ứng với giá trị v, thí dụ đường A1D2B3, tại A1 có ứng suất tương đương là pe1; tại D2 có áp lực tương đương là pe2; tại B3. 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 thoát nước, áp lực nước lỗ rỗng thặng dư tăng khi không thoát 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 hoàn toàn, mà một phần đầu nằm trong tường đàn hồi và phần cuối nằm trên mặt Roscoe. Xét một mẫu đất trong nén đẳng hướng hay nén cố kết hoặc ứng với một lộ trình ứng suất không có khuynh hướng cắt đường tới hạn CSL, không đạt đến sự phá hủy dù đã có biến dạng dẻo Lộ trình DBCE có biến dạng đàn hồi – dẻo: từ D đến B đất bị nén lại nên có biến dạng đàn hồi; từ B đến C đất bị nén lần đầu với các tải này, chủ yếu là biến dạng dẻo (không hồi phục); từ C đến E đất nở ra nên chủ yếu là biến dạng đàn hồi.