Khi nền đÍt phá hoại, đÍt tr−ợt theo mĩt mƯt tr−ợt nhÍt định. Hiện t−ợng này đã đ−ợc nhiều ng−ới nhỊn thÍy từ lâu. Nh−ng vÍn đề xác định mƯt tr−ợt mĩt cách chính xác, là mĩt vÍn đề hết sức khờ khăn và phức tạp, cho nên tr−ớc đây mĩt sỉ tác giả đã giả định tr−ớc mƯt tr−ợt là những mƯt gãy khúc (ph−ơng pháp của X.I.Belzetxki, N.M Gerxêvanov, Packer, v.v...), rơi từ điều kiện cân bằng tĩnh của khỉi đÍt nằm trong phạm vi giới hạn bịi mƯt tr−ợt để tìm ra tải trụng giới hạn của đÍt nền, và xác định sự ưn định của công trình .
TÍt nhiên, điều giả định đờ không phù hợp với thực tế, cho nên sau này cờ nhiều tác giả đã đề ra ph−ơng pháp tính toán dựa vào giả thiết tr−ớc mƯt tr−ợt là mƯt hình trụ tròn (ph−ơng pháp của Petecxon; H.Kreg W.Fellenius, v.v...) đ−ợc thừa nhỊn là đáng tin cỊy hơn và đ−ợc dùng chính thức trong các quy trình, quy phạm thiết kế nền mờng công trình.
Nĩi dung chủ yếu của các ph−ơng pháp mƯt tr−ợt hình trụ tròn là dùng cách "mò dèn" xác định đ−ợc mƯt tr−ợt nguy hiểm nhÍt, tức là tìm hệ sỉ ưn định tr−ợt của khỉi đÍt d−ới đáy mờng cờ hệ sỉ ưn định nhõ nhÍt.
Muỉn thế, từ mĩt điểm O bÍt kỳ lÍy làm tâm, vẽ mĩt cung tròn đi qua mép đáy mờng (hình IV-31). Chia khỉi đÍt tr−ợt thành nhiều mảnh nhõ thẳng đứng cờ chiều rĩng là b. Tải trụng đáy mờng đ−ợc quy ra trụng l−ợng đÍt t−ơng ứng. Pgh D A B C bi Ti gi Ni li O αi αi TÍt cả các lực tác dụng trên mĩt mảnh đÍt đều truyền xuỉng mƯt tr−ợt nh− trên hình (IV-31) đã biểu thị.
Lực Ti = Gi.sinαi làm cho
mảnh đÍt tr−ợt trên mƯt tr−ợt (Gi là lực tác dụng trên mảnh đÍt thứ i)
Hình IV-31: Sơ đơ tính toán theo ph−ơng pháp mƯt tr−ợt hình trụ tròn.
Si = Ni.tgϕ1 + ci∆li = Gicosαi.tgϕi + ci∆li (IV-85) Trong đờ: ϕi - gờc ma sát trong của đÍt trong phạm vi cung tr−ợt ∆li t−ơng ứng với mảnh thứ i;
ci - lực dính đơn vị của đÍt trong phạm vi cung tr−ợt ∆li;
∆li - chiều dài cung tr−ợt t−ơng ứng với mảnh thứ i;
αi - gờc tạo bịi đ−ớng thẳng đi qua điểm giữa của cung tr−ợt ∆li tới tâm O và đ−ớng thẳng đứng.
Nh− vỊy, hệ sỉ ưn định của nền là tỷ sỉ giữa mô men chỉng tr−ợt và mô men gây tr−ợt, đ−ợc xác định nh− sau: ∑ ∑ ∑ = = = = = = ∆ + = = i n i i i n i i n i i i i i i i t g G l c tg G M M K 1 1 sin . . . cos α ϕ α 1 (IV-86)
Bằng ph−ơng pháp "mò dèn" tính toán nhiều cung tr−ợt để tìm đ−ợc mƯt tr−ợt nguy hiểm nhÍt, tức là lúc Íy K cờ trị sỉ nhõ nhÍt (Kmin). Sau đờ so sánh Kmin với hệ sỉ cho phép (th−ớng lÍy từ 1,2-1,5). Nếu Kmin nhõ hơn trị sỉ cho phép tức là tr−ớng hợp không an toàn, cèn thiết kế lại.
Từ đờ, cờ thể nhỊn thÍy rằng, ph−ơng pháp tính toán cung tr−ợt hình trụ tròn, đã trình bày ị trên không xác định đ−ợc tải trụng giới hạn, cũng không xác định đ−ợc mƯt tr−ợt t−ơng ứng với trạng thái giới hạn, tức là không thể cho biết đ−ợc vị trí của mƯt tr−ợt cờ thể xỈy ra. Cho nên, cả ph−ơng pháp tính toán và hệ sỉ ưn định K cũng chỉ cờ tính qui −ớc mà thôi. Muỉn xác định đ−ợc tải trụng giới hạn thì phải tìm đ−ợc hệ sỉ ưn định tr−ợt Kmịn = 1, để thực hiện đ−ợc việc này cũng rÍt phức tạp.
Đ5 ưn định của mái dỉc
Mái dỉc là mĩt khỉi đÍt cờ mĩt mƯt giới hạn là mƯt dỉc (hình IV-32). Mái dỉc đ−ợc hình thành hoƯc do tác dụng tự nhiên (s−ớn núi, bớ sông, bớ hơ v.v...) hoƯc do tác dụng nhân tạo (ta luy nền đ−ớng đÍt đào, đÍt đắp, hỉ mờng, kênh đào, thân đỊp đÍt, đê, v.v...)
Mĩt trong những dạng phá hoại ưn định mái dỉc là hiện t−ợng đÍt tr−ợt (gụi tắt là hiện t−ợng tr−ợt) Tr−ợt là sự chuyển đĩng của khỉi đÍt trên s−ớn dỉc d−ới tác dụng của trụng lực. Đờ chính là mĩt hiện t−ợng địa chÍt công trình đĩng lực gây nhiều tưn thÍt và nguy hại cho tÍt cả các công trình xây dựng trên s−ớn dỉc.
Các yếu tỉ gây mÍt ưn định cho mái dỉc th−ớng là do tải trụng ngoài, trụng l−ợng bản thân của đÍt, áp lực n−ớc lỡ rỡng, lực đĩng đÍt và các yếu tỉ khác. Tham gia giữ cho mái dỉc ưn định là lực dính và ma sát trong của đÍt. Cũng cèn l−u
H α gúc dốc vai dốc mặt đỉnh mặt dốc chõn dốc Hình IV-32
ý rằng trong mĩt sỉ tr−ớng hợp, yếu tỉ chỉng tr−ợt cờ thể là trụng l−ợng bản thân của đÍt, ví dụ đÍt dùng làm bệ phản áp. Các đƯc tr−ng c−ớng đĩ chỉng cắt của đÍt ị mái dỉc th−ớng thay đưi lớn do ảnh h−ịng của m−a, nắng theo mùa, do đờ khi tính toán kiểm tra ưn định của mái dỉc cèn chụn các giá trị của các đƯc tr−ng này trong mùa bÍt lợi nhÍt.
Thực tế chỉng tr−ợt đã chứng tõ rằng nhiều khi rÍt khờ đạt đ−ợc kết quả mong muỉn do ch−a xét đến đèy đủ các nhân tỉ gây ra hiện t−ợng tr−ợt. Chính vì vỊy mà ngày càng xuÍt hiện nhiều ph−ơng pháp mới để tính toán ưn định mái dỉc. Tuy nhiên khi đề ra ph−ơng pháp tính toán, các tác giả đã cỉ gắng bảo đảm tính chÍt lý thuyết "đơn thuèn" và điều đờ đã dĨn đến sự phức tạp thêm của bản thân các ph−ơng pháp, thêm vào đờ, do việc nghiên cứu ch−a đèy đủ các nhân tỉ ảnh h−ịng đến ưn định của mái dỉc, nên tÍt cả các ph−ơng pháp và sơ đơ tính toán đều phải dựa trên mĩt sỉ giả thiết nhÍt định, cho nên giá trị thực tế của ph−ơng pháp đờ ch−a đ−ợc rđ ràng và ch−a đáng tin cỊy hoàn toàn.
Về cơ sị lý luỊn mà nời thì bài toán ưn định của mái đÍt thuĩc cùng mĩt loại với các bài toán sức chịu tải của nền đÍt và áp lực đÍt lên t−ớng chắn. Vì vỊy, để xét sự ưn định của các mái dỉc, các tác giả cũng dùng những ph−ơng pháp t−ơng tự nh− các ph−ơng pháp đ−ợc dùng để giải quyết hai bài toán trên, các ph−ơng pháp này bao gơm hai nhờm:
+ Nhờm ph−ơng pháp theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khỉi rắn ( giả
thiết tr−ớc hình dạng của mƯt tr−ợt). ĐƯc điểm của nhờm ph−ơng pháp dùng mƯt tr−ợt giả định là không căn cứ trực tiếp vào tình hình cụ thể của tải trụng và tính chÍt cơ lý của đÍt đắp để quy định mƯt tr−ợt cho mái dỉc, mà xuÍt phát từ kết quả quan trắc lâu dài các mƯt tr−ợt của mái dỉc trong thực tế để đ−a ra giả thiết đơn giản hoá về hình dạng mƯt tr−ợt rơi từ đờ nêu lên ph−ơng pháp tính toán, đơng thới xem khỉi tr−ợt nh− là mĩt vỊt thể rắn ị trạng thái cân bằng giới hạn.
Ph−ơng pháp tính toán dựa vào giả thiết mƯt tr−ợt là mƯt hình trụ tròn do K.E.Pettecxon đề nghị từ năm 1916, về sau đ−ợc nhiều nhà nghiên cứu về ưn định mái dỉc xác nhỊn, giả thiết này là phù hợp với thực tế, nhÍt là đỉi với những mái dỉc đơng nhÍt. Đáng kể nhÍt đỉi với các ph−ơng pháp tính toán theo giả thiết này là ph−ơng pháp của W.Fellenius, H. Krey-Bishop, O.Frelix, K.Terzaghi, R.R.TSugaev v.v...
Ph−ơng pháp tính toán dựa vào giả thiết mƯt tr−ợt là mƯt phẳng gĨy khúc, chỉ thích hợp cho mĩt sỉ tr−ớng hợp nh−: mái dỉc gơm nhiều lớp đÍt cờ tính chÍt cơ lý khác nhau, hoƯc khi trong nền cờ lớp đÍt yếu, hoƯc mái đÍt tựa trên mƯt đá gỉc. Nh−ợc điểm chủ yếu của các ph−ơng pháp nêu trên là coi khỉi đÍt bị phá hoại nh− mĩt cỉ thế, giới hạn bịi mƯt tr−ợt và mƯt mái dỉc, đơng thới xem trạng thái ứng suÍt giới hạn chỉ xảy ra trên mƯt tr−ợt mà thôi.
+ Nhờm ph−ơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn thuèn tuý:
Nhờm lý thuyết này dựa trên giả thiết chính cho rằng, tại mỡi điểm trong khỉi đÍt đắp đều thoả mãn điều kiện cân bằng giới hạn. Việc mĩt điểm bị mÍt ưn
định đ−ợc giải thích là do sự xuÍt hiện biến dạng tr−ợt tại điểm đờ, còn mái đÍt mÍt ưn định là do sự phát triển của biến dạng tr−ợt trong mĩt vùng rĩng lớn giới hạn của khỉi đÍt đắp. Công lao lớn đờng gờp cho tr−ớng phái lý luỊn này phải kể đến W.J.W Rankine, F.kotter và sau này không ngừng đ−ợc hoàn thiện thêm của L.Prandlt, H. Reissner, và V.V Xocolovxki...
Nhìn chung, nhờm ph−ơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn thuèn tuý vĨn mô phõng đ−ợc gèn đúng trạng thái ứng suÍt trong khỉi đÍt bị phá hoại, về mƯt toán hục mang tính logic cao, nh−ng vĨn còn hạn chế là vĨn ch−a kể đ−ợc biến dạng thể tích của khỉi đÍt. Do lới giải bài toán ưn định của mái dỉc theo ph−ơng pháp này rÍt phức tạp, tỉn nhiều công sức, cho nên ph−ơng pháp tính toán này ch−a đ−ợc áp dụng rĩng rãi trong thực tế và kiểm định ưn định mái dỉc.
Nhờm ph−ơng pháp dùng mƯt tr−ợt giả định cho tr−ớc cờ các nh−ợc điểm nêu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trên. Nh−ng tuỳ theo tình hình cụ thể của từng công trình mà giả định tr−ớc các mƯt tr−ợt cho phù hợp, đơng thới ph−ơng pháp tính toán này đơn giản hơn và thiên về mƯt an toàn hơn so với ph−ơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn, đờ chính là −u thế của ph−ơng pháp này mà trong thực tế hiện nay đang đ−ợc áp dụng rĩng rãi hơn.
Việc tính toán ưn định mái đÍt là mĩt nhiệm vụ cèn thiết để xác định hình dáng, kích th−ớc của mái đÍt mĩt cách hợp lý nhÍt. Khi vỊn dụng các ph−ơng pháp tính toán để phân tích ưn định của mái đÍt cèn phải xét đến tình hình làm việc của cả khỉi đÍt nền, vì các yếu tỉ ảnh h−ịng đến sự ưn định của mái đÍt không chỉ bao gơm hình dạng mái đÍt cũng nh− c−ớng đĩ và tải trụng bên ngoài tác dụng lên nờ, mà còn cả tình hình biến dạng của nền đÍt nữa.