TĐ KRƠNG NƠ 2 - MẶT CẮT TẠI LÝ TRÌNH 1+214 14.1. Bài tốn:
IIB để đưa ra biện pháp gia cố hợp lý cho mặt cắt tính tốn. 14.2. Số liệu phục vụ tính tốn: - Cao độ mặt đất tự nhiên : 802,24 m - Cao độ tim hầm : 594,04 m - Tỉ số ứng suất k : 0,96 - Cấp cơng trình : cấp III
Chỉ tiêu cơ lý của đá nền theo tiêu chuẩn Hoek – Brown cho ở bảng sau:
Đới Trọng lượng riêng g/cm3 Khối đá Độ bền nén 1 trục σi (MPa)
GSI mi D Mô đun biến
dạng (MPa) Hệ số poisson IIA 2,62 55 50 30 *0,4/0 *7000/12542 0,25 IIB 2,62 65 57 30 *0,2/0 *10000/17450 0,22 Ghi chú:
* Tử số: trong vùng ảnh hưởng nổ mìn/mẫu số: ngồi vùng ảnh hưởng nổ mìn. mi: hằng số vật liệu của khối đá.
GSI: Chỉ số độ bền địa chất.
D: hệ số ảnh hưởng kể đến ảnh hưởng của chấn động.
14.3. Trường hợp tính tốn:
Trường hợp tính tốn là trường hợp thi cơng đào hầm, bỏ qua áp lực nước ngầm bên ngồi do hầm lúc này có vai trị như là hầm thu nước. Chỉ kể đến áp lực đất đá, và giả thiết vùng ảnh hưởng của nổ mìn là 3m kể từ biên đào hầm.
14.4. Hướng dẫn tính tốn:
Khởi động chương trình Phase 2. Giao diện chương trình sau khi khởi động như hình dưới đây:
Thiết lập chung cho bài tốn
Vào menu Analysis→Project settings (hoặc Ctrl + J), xuất hiện hộp thoại:
Hộp thoại Project settings
- Chọn đơn vị tính tại dịng Units là Metric, ứng suất tính theo MPa.
- Chuyển sang Tab Stages, điều chỉnh thành 2 tại ô Number of Stages hoặc gõ trực tiếp vào. Vậy bài tốn ta gồm 2 thời đoạn tính tốn (trước và sau khi đào hầm).
- Các Tab còn lại của hộp thoại ta để mặc định của chương trình.
Nhập mơ hình tính tốn từ file .DXF
Vào menu File → Import → Import DXF...xuất hiện hộp thoại DXF Option, kích chọn 3 thuộc tính cần nhập vào là vùng đào (Excavations), biên ngoài (External Boundary) và biên vật liệu (Materials) như hình dưới đây, sau đó nhấn nút Import.
Chia lưới phần tử
Vào menu Mesh → Mesh setup (hoặc kích vào biểu tượng trên thanh công cụ). Xuất hiện hộp thoại Mesh setup, nhập vào các thơng số như hình sau:
- Kích chọn nút Discretize tiến hành chia biên mơ hình. - Kích chọn nút Mesh để chia lưới phần tử. Chọn OK - Kết quả sau khi chia lưới phần tử như hình sau:
Thiết lập điều kiện biên
Vì mơ hình tính tốn là mặt cắt hầm nằm sâu trong lịng đá IIB, khơng thể hiện mặt đất tự nhiên thật mà chỉ thể hiện mơ hình tính trong phạm vi 3 lần đường kính hầm. Do đó các điều kiện biên của bài tốn là mặc định như hình trên.
Khai báo trường ứng suất
- Vào menu Loading → Field stress.
- Chọn Gravity tại mục Field stress type. - Nhập cao trình mặt đất tự nhiên 802,24m - Nhập trọng lượng riêng của đá IIB: 0,0262 - Nhập tỉ số ứng suất K: 0,96
- Chọn ok.
Khai báo các thuộc tính của vật liệu
- Vào menu Properties → define materials, xuất hiện hộp thoại: - Khai báo lớp đầu tiên là đá IIB, nhập các thong số như hình sau:
- Khai báo lớp vật liệu thứ 2 là lớp IIB trong vùng ảnh hưởng nổ mìn, như hình sau:
Xong việc khai báo vật liệu, chọn OK để kết thúc. Chú ý, các thông số mb và s có được từ chương trình roclap cũng do hãng Rocscience cung cấp dựa vào các giá trị σi, GSI,
Gán vật liệu và gán vùng đào cho mô hình
Vào menu Properties → Assign properties. Xuất hiện hộp thoại gồm danh sách các lớp vật liệu như hình dưới đây, vật liệu mà ta đã định nghĩa ở phần trên. Tiến hành gán vật liệu theo trình tự sau:
- Chọn lớp vật liệu từ hộp thoại, di chuyển chuột đến vùng vật liệu cần gán, kích chọn vùng đó, vật liệu sẽ được gán và màu vật liệu của mơ hình sẽ thay đổi như màu trong danh sách vật liệu đã định nghĩa.
- Cứ như thế, ta gán thuộc tính vật liệu cho tất cả các lớp trong mơ hình.
- Giờ ta sẽ gán vùng đào cho mơ hình bằng cách chọn Excavate trong hộp thoại Assign properties, di chuyển chuột và kích chọn vùng ta muốn đào. Xong, ta nhấn phím Escape để kết thúc quá trình gán vật liệu. Lúc này mơ hình của ta như sau:
Các bước cơ bản đã xong, thực hiện thao tác lưu bài toán lại với menu File → Save, chọn nơi cần lưu, đặt tên cho file tính tốn, sau đó OK.
IIB (nổ mìn)
Excavate
Chạy chương trình để tiến hành tính tốn
Vào menu Analysis → Compute, hoặc chọn biểu tượng trên thanh công cụ. Chương trình sẽ tự động tính tốn, và sau khi tính tốn xong sẽ hiển thị kết quả tính dạng mơ hình ở trình hiển thị kết quả Interpret.
14.5. Hiển thị kết quả tính:
Tính tốn cho thấy ứng suất tại mặt cắt này rất lớn, ứng suất cục bộ tập trung lớn tại điểm góc của mặt cắt hầm, chuyển vị lớn nhất ở đáy là 2,6mm. Tuy nhiên hầm vẫn đảm bảo ổn định trong thời gian thi công đào hầm và đổ bê tơng vỏ hầm.
Lý trình 1+214 – Ứng suất chính σ3 (MPa)