1. Phần mềm tính toán
Trên cơ sở tài liệu địa hình, địa chất việc tính toán ổn định mái kè được tính toán dựa trên phần mềm Plaxis V8.2.
Hiện nay việc ứng dụng PLAXIS trong tính toán địa kỹ thuật thuộc nhiều lĩnh vực là khá phổ biến ở nhiều nước trong đó có Việt Nam. PLAXIS cho phép phân tích ổn định địa kỹ thuật cho nhiều bài toán phức tạp, là công cụ hữu ích của kỹ sư thiết kế xây dựng dân dụng. Thực tế cho thấy trong nhiều trường hợp việc tính toán ổn định bằng Plaxis cho kết quá khá phù hợp có độ tin cậy cao trong thiết kế công trình.
2. Phương pháp tính toán
Các pha tính toán được thiết lập trên cơ sở phương pháp tạo ứng suất ban đầu (Initial stresses), ưu điểm của phương pháp này là ứng suất cân bằng trong mọi trường hợp, cụ thể các pha tính toán được thể hiện như sau:
- Phase 1: Phân tích đàn dẻo (Plastic calculation) - Staged Construction: Dựa trên điều kiện ban đầu ở Phase 1 được thực hiện cho các giai đoạn xây dựng công trình (các quá trình chất tải) mà không cần xét đến ảnh hưởng của quá trình cố kết nền. Tính toán đàn dẻo được dựa trên giả thiết biến dạng, chuyển vị nhỏ và có thể áp dụng phù hợp cho nhiều mục đích khác nhau của địa kỹ thuật công trình. Kết quả tính toán của bước này là cơ sở cho các bước tính toán tiếp theo. Tùy theo các giai đoạn xây dựng hoặc điều kiện bài toán mà có thể có một hoặc nhiều bước tính toán đàn dẻo.
- Phase 2: Tính toán ổn định (Phi - C reduction): Bước tính toán này là nhằm xác định các hệ số an toàn. Đây là bước tính toán độc lập trong PLAXIS có thể áp dụng cho nhiều giai đoạn xây dựng hoặc chịu tải của công trình. Phương pháp tính toán là giảm dần sức chịu tải của đất (góc ma sát trong và lực dính) cho đến khi hư hỏng của khối đất xảy ra (xảy ra mặt trượt). Tỷ số giữa sức chịu tải thực tế của đất và sức chịu tải lúc xảy ra hư hỏng chính là hệ số an toàn cần tìm.
Hệ số an toàn được xác định như sau: SF=
Trong đó S là khả năng kháng cắt.Tỉ số giữa sức kháng thực sự và sức kháng tính toán nhỏ nhất yêu cầu trong trạng thái cân bằng là hệ số an toàn được đưa ra sử dụng trong cơ học đất.Bằng việc đưa ra tiêu chuẩn Coulomb thì hệ số an toàn được sử dụng là :
tan tan c n SF cr n r σ ϕ σ ϕ − = −
Với c và φ là thông số kháng cắt đầu vào.σn là ứng suất pháp trung bình trên mặt tương ứng.Thông số cr và φr là các thông số đủ lớn để duy trì trạng thái cân bằng.Nguyên tắc được trình bày ở trên là nền tảng của phương pháp Phi/c reduction được sử dụng trong Plaxis để tính toán ổn định tổng thế. Sự chiết giảm lực dính và góc ma sát trong theo tỉ lệ sau:
tan tan c M sf cr r ϕ ϕ = =∑ (1-4)
Việc chiết giảm các thông số kháng cắt được điều chỉnh bởi bội tổng∑M sf
.Thông số này được chiết giảm trong từng bước cho đến khi sự phá hoại diễn ra. Hệ số an toàn khi đó được định nghĩa như là ∑Msf ở trạng thái phá hoại.