a) Các số liệu về địa chất
Lớp 2 : Lớp sét pha dẻo cứng, chiều dày 2,8m;
Lớp 3: Lớp sét pha dẻo mềm xen kẹp cát pha, chiều dày 5,6m; Lớp 4 : Lớp cát hạt mịn kém chặt lẫn hữu cơ, chiều dày 15,3m; Lớp 5 : Lớp cát hạt nhỏ chặt vừa, chiều dày 12,7m;
Lớp 6 : Lớp cát hạt trung chặt vừa đến chặt, chiều dày 6,7m;
Lớp đất γdry γwet Eref ν Cref ϕ ψ Rinter
2 14,8 18,8 7300 0,32 21,2 12020' 0 1
3 14 18,2 6700 0,35 13,1 11000' 0 1
4 14,2 19 9100 0,33 12,5 23080' 0 1
5 15.5 19.5 12700 0,25 14,2 29015' 0 1
Trong đó: γdry: Khối lợng thể tích khô, KN/m3. γwet: Khối lợng thể tích tự nhiên, KN/m3. Kx: Hệ số thấm theo phơng x, m/ngày Ky: Hệ số thấm theo phơng y, m/ngày Eref: Mô đun biến dạng, KN/m2. Cref: Lực dính ν: Hệ số Poisson ϕ: Góc ma sát trong,(độ). ψ: Góc trơng nở,(độ). Rinter: Hệ số kể đến phần tử mặt tiếp xúc. b) Tải trọng tính toán
Do trong Plaxis ta phải khai báo các lớp đất thực tế, kết cấu thực của công trình nên các loại tải trọng do áp lực đất, tải trọng bản thân công trình gây ra ta không phải tính toán cụ thể, tải trọng đó sẽ đợc phần mềm tự tính toán khi xử lý số liệu đầu vào, vì vậy tải trọng cần đợc tính toán là hoạt tải do các phơng tiện tham gia giao thông gây ra [15].
b1) Hoạt tải của ô tô [20]
Hoạt tải xe ôtô trên mặt đờng đợc đặt tên là HL-93
- Độ lớn do hoại tải tác dụng lên công trình ngầm phụ thuộc vào chiều sâu công trình, phân bố của dải đờng và loại phơng tiện giao thông.
- Với các công trình đặt nông, tải trọng động tác dụng lên công trình là từ các phơng tiện giao thông của mạng lới giao thông trên mặt đất.
- Căn cứ vào kích thớc của hầm và hiện trạng giao thông trong tơng lai thì vị trí bất lợi nhất đối với hầm khi có 2 xe HL93 chạy song song. Khi chiều sâu công trình lớn hơn 0,7-0,8m tải trọng tạm thời đợc qui đổi thành tải trọng phân bố đều. Với mặt đờng rải bằng bê tông tải trọng sẽ truyền xuống phía dới với góc α = 450 còn với lớp đát đá nền thì tải trọng sẽ truyền xuống với một góc α = 300.
Hình 4. . Đặc trng của xe tải thiết kế
Hình 4. . Sơ đồ tác dụng của hoạt tải lên kết cấu
Theo hình 4.5 ta có:
a1 = a2 + 2H1tg450+2H2tg300 (1) b1 = b2 +2H1tg450 + 2H2tg300 (2) Trong đó:
H2: Chiều dày của lớp đất nền phía trên kết cấu hầm a2: chiều dài tiếp xúc dọc đờng của bánh (m)
b2: chiều rộng của bánh sau (m), b2 = 0.51m 3
2 2, 28.10 . .(1 /100).
a = − γ +IM P (3)
γ : Là hệ số tải trọng. Lấy γ = 2.
IM : Lực xung kích tính bằng phần trăm Với cấu kiện vùi IM =33.(1 4,1.10 .− −4DE) (3.13)
* Tại vị trí nóc hầm
DE = H1+H2 = 0,5+2,5 = 3,0m. Thay vào ta đợc:IM ≈33%
P: Tải trọng trục lớn nhất của hoạt tải, P = 72,5 KN Thay vào (3.12) ta tính đợc a2 = 0,44m
Thay các giá trị H1, H2, a1, a2 vào (1) và (2) ta đợc: a1 = 4,33m; b1 = 4,4m
Cờng độ áp lực phân bố của một bánh xe trên 1m bề rộng cơ bản tại nóc hầm: 0 1 1. P q a b = (4)
Thay các giá trị P, a1, b1 vào (4) ta đợc: q = 3,8 KN/m
Vị trí bất lợi nhất là khi hai bánh xe sau có áp lực trùm lên nhau tác dụng lên. Vậy áp lực tính toán sẽ là: 0 2. 2.3,8 7,6( / ) tt q = q = = KN m * Tại vị trí đáy nền đờng hầm DE = H1+H2 = 0,5+0 = 0,5m Với H1 = 0,5m; H2 = 0m
Thay các đại lợng vào (3) ta đợc IM ≈33%
Thay các giá trị vào (1), (2), (3) ta có: a1 = 2,44m; b1 = 2,51m
Cờng độ áp lực phân bố của một bánh xe trên 1m bề rộng cơ bản tại đáy nền đ- ờng hầm là: 0 1 1 72,5 11,84( / ) . 2, 44.2,51 P q KN m a b = = =
b2) Hoạt tải của tầu hoả T-26 [21]
Tải trọng thẳng đứng do đờng sắt đi trên nóc hầm gây ra đợc tính theo công thức: 2 0,3. ( / ) 0,5. 1, 25 tauhoa Z q KN m H = + (5)
Z: Tải trọng trục tàu hoả, Z = 26T
H: Chiều dày lớp đất đắp trên hầm tính từ đỉnh hầm tới đáy tà vẹt, H = 3,0m Thay vào (5) ta đợc: qtauhoa = 28,36 KN/m2
c. Đặc trng kết cấu:
Để xác định nội lực, chuyển vị của kết cấu đờng hầm sơ bộ chọn:
- Tính toán cho đoạn tờng có H=20(m) kể từ cos 0.00 ( do lớp đất 1 không có tính năng xây dựng, khi mô hình hoá vào phần mềm này ta sẽ bỏ qua sự làm việc của nó và thay đó là lớp đất thứ 2)
- Chiều dày tờng trong đất: Btuong = 1m - Chiều dày nóc hầm: Bnoc ham = 0,6m - Chiều dày bản đáy: Bban day= 1m - Neo có các thông số sau:
+ Tổng chiều dài neo là 16m: thân neo dài 12m; bầu neo 4m; + Đờng kính ống khoan neo: 150mm
+ Góc nghiêng của neo so với phơng ngang là 300 - Siêu tải mặt đất: q= 10 (kN/m2).
- Mực nớc ngầm nằm tại cos -1,0(m) so với cos 0,00
Từ các phân tích trên ta có thể đa ra các hình vẽ nh sau để mô tả quá trình tính toán tờng trong đất công trình này.