Lý thuyết áp lực đÍt là mĩt trong những vÍn đề quan trụng và phức tạp của Cơ hục đÍt. Để giải quyết vÍn đề này, đến nay đã cờ khá nhiều thuyết về áp lực đÍt theo những quan điểm khác nhau. Tuy nhiên, cờ thể thÍy rằng tÍt cả các lý thuyết Íy thuĩc về hai loại cơ bản khác nhau.
- Loại không xét đến đĩ cứng của t−ớng và loại cờ xét đến đĩ cứng của t−ớng (cờ thể tham khảo trong các tài liệu chuyên sâu về t−ớng chắn).
- Loại không xét đến đĩ cứng của t−ớng giả thiết t−ớng tuyệt đỉi cứng và chỉ xét đến các trị sỉ áp lực đÍt ị trạng thái giới hạn là áp lực chủ đĩng và áp lực đÍt bị đĩng. Thuĩc loại này cờ thể phân thành hai nhờm.
a) Nhờm theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khỉi rắn.
Các lý thuyết theo nhờm này đều giả thiết khỉi đÍt tr−ợt sau t−ớng chắn, giới hạn bịi mƯt tr−ợt cờ hình dạng định tr−ớc, nh− mĩt khỉi rắn ị trạng thái cân bằng giới hạn. Đại diện cho xu h−ớng lý thuyết này là lý thuyết C.A.Coulomb (1773) và sau đờ đ−ợc I.V.Pôngxele, K.Culman, ... phát triển thêm.
b) Nhờm theo lý thuyết cân bằng giới hạn phân tỉ (điểm):
Nhờm lý thuyết này chủ tr−ơng tính toán các trị sỉ áp lực đÍt chủ đĩng và áp lực đÍt bị đĩng với giả thiết các điểm của môi tr−ớng đÍt đắp đạt trạng thái cân bằng giới hạn cùng mĩt lúc. Lý thuyết này đã đ−ợc giáo s− V.L.M.Rankine đề ra năm 1857 sau đờ đ−ợc nhiều tác giả phát triển thêm và đƯc biệt đến nay lý thuyết cân bằng giới hạn phân tỉ đ−ợc phát triển rÍt mạnh mẽ, tr−ớc hết phải kể đến các công trình nghiên cứu lý thuyết của viện sĩ V.V.Xôcôlovski. Ngoài ra còn cờ X.X.Geluskêvits đã thành công trong việc giải các bài toán về lý thuyết cân bằng giới hạn bằng ph−ơng pháp đơ giải, bằng hệ vòng tròn đƯc tr−ng.
Đến nay, lý thuyết tính toán áp lực đÍt cờ xét đến đĩ cứng của t−ớng (t−ớng mềm) ch−a đ−ợc nghiên cứu đèy đủ bằng lý thuyết tính toán áp lực đÍt lên t−ớng cứng loại này đ−ợc phát triển theo hai h−ớng.
Xu h−ớng tính gèn đúng theo các biểu thức tính toán áp lực đÍt chủ đĩng và áp lực đÍt bị đĩng đỉi với t−ớng cứng.
Xu h−ớng tính t−ớng mềm nh− dèm tựa lên nền đàn hơi và dùng các loại mô hình cơ hục về nền để giải. Các ph−ơng pháp theo xu h−ớng này không những cho phép xác định áp lực đÍt lên t−ớng mềm (tức là phản lực nền) mà còn xác định đ−ợc cả chuyển vị của t−ớng mềm nữa.
Lý luỊn áp lực đÍt của Xôcolovski hiện nay đ−ợc coi là mĩt lý luỊn chƯt chẽ về mƯt toán hục, cho kết quả với đĩ chính xác khá cao và đúng với các quan sát thực tế, song còn bị hạn chế chủ yếu ị chỡ cách thực hiện lới giải quá phức tạp, ch−a đ−a ra đ−ợc các lới giải và bảng tính sẵn cho mụi tr−ớng hợp cèn thiết trong tính toán thực tế.
Còn lý luỊn áp lực đÍt của C.A.Coulomb chỉ đ−ợc coi là lý luỊn gèn đúng do những hạn chế của các giả thiết cơ bản. Song hiện nay lý luỊn này vĨn đ−ợc dùng phư biến để tính áp lực đÍt chủ đĩng lên t−ớng chắn, vì tính toán t−ơng đỉi đơn giản, cờ khả năng giải đ−ợc nhiều bài toán thực tế phức tạp và cho kết quả đủ chính xác trong
CHƯƠNG v Trang 223
tr−ớng hợp tính áp lực đÍt chủ đĩng, còn khi xác định áp lực bị đĩng của đÍt thì sai sỉ lại quá lớn so với thực tế.
Đ2. PHƯƠNG PHáP XáC ĐịNH áP LựC TĩNH CủA ĐÍT LÊN TƯớng chắn
Xét bài toán mƯt đÍt sau t−ớng phẳng, nằm ngang, đÍt sau t−ớng đơng nhÍt nằm trong trạng thái cân bằng bền, l−ng t−ớng phẳng thẳng đứng. Với giả thiết sự cờ mƯt của t−ớng không làm thay đưi điều kiện làm việc của đÍt. Khi đờ áp lực của đÍt tác dụng lên mƯt phẳng l−ng t−ớng chính là áp lực hông trên mƯt phẳng đờ trong nền khi không cờ t−ớng. Do khỉi đÍt ị trạng thái cân bằng tĩnh nên áp lực đờ gụi là áp lực tĩnh.
C−ớng đĩ áp lực đÍt tĩnh đ−ợc xác định theo công thức sau:
z K
Po = o.γ. (V-1)
Trong đờ : - γ : là dung trụng của đÍt z: đĩ sâu của điểm M cèn tính
Ko hệ sỉ áp lực hông của đÍt . Hệ sỉ này cờ thể xác định bằng thí nghiệm hoƯc tính theo các công thức sau:
o o o K à à − = 1 ; K0 =1-sinϕ ; ϕ ϕ cos sin 1− = o K
HoƯc cờ thể lÍy theo bảng (V-1) sau:
Bảng V-1: Hệ sỉ áp lực hông K0
Tên đÍt Cát á sét nhẹ á sét Sét
Hệ sỉ K0 0,43ữ0,54 0,54ữ0,67 0,67ữ0,82 0,82ữ1,00 Vì đÍt ị trạng thái cân bằng bền nên vòng Mohr biểu diễn ứng suÍt tại điểm M nằm d−ới đ−ớng C.A.Coulomb (Hình V-5).
Biểu diễn c−ớng đĩ áp lực đÍt tác dụng lên t−ớng cờ dạng tam giác, do đờ tưng áp lực đÍt tĩnh tính theo công thức: o t H K E . 2 1γ 2 = (V-3)
Và điểm đƯt cách đáy t−ớng 1/3 H.
ϕ c 0 τ=σ ϕ+c 0 P γz H z γ M z P 3 H c E 0 τ σ Hình V-5
Đ3. Lý THUYếT áP LựC ĐÍT CủA C.A.COULOMB.
Nh− chúng ta đã biết, trong nhờm theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khỉi rắn cờ xu h−ớng xem khỉi đÍt tr−ợt sau t−ớng chắn, giới hạn bịi mƯt tr−ợt cờ hình dạng định tr−ớc: Là mƯt phẳng (C.A.Coulomb), là mƯt cong (W.Fellenius), là mƯt hỡn hợp giữa phẳng và cong (L.Rendulic). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG v Trang 224
Do tính phức tạp trong tính toán của xu h−ớng xem mƯt tr−ợt là mƯt cong hay mƯt hỡn hợp, hơn nữa kết quả cũng không sai khác nhiều so với xu h−ớng xem mƯt tr−ợt là mƯt phẳng của C.A.Coulomb, nên trong phèn này chỉ trình bày xu h−ớng xem mƯt tr−ợt là mƯt phẳng.
Lý thuyết áp lực đÍt lên t−ớng chắn của C.A.Coulomb dựa trên cơ sị của các giả thiết sau đây :
- T−ớng tuyệt đỉi cứng không biến dạng, mƯt tr−ợt là mƯt phẳng.
- Lăng thể tr−ợt xem nh− mĩt khỉi rắn tuyệt đỉi đ−ợc giới hạn bằng hai mƯt tr−ợt : mƯt phát sinh trong khỉi đÍt và mƯt l−ng t−ớng. Giả thiết này cho phép ta thay các lực thể tích và lực bề mƯt tác dụng lên lăng thể tr−ợt bằng các lực t−ơng đ−ơng nh−
trụng l−ợng G của lăng thể tr−ợt, phản lực R từ khỉi đÍt bÍt đĩng và phản lực E từ phía t−ớng.
- Xét khỉi đÍt tr−ợt ị trạng thái cân bằng giới hạn, nghĩa là trạng thái ứng với thới điểm bắt đèu tr−ợt (trị sỉ áp lực đÍt chủ đĩng tính toán đ−ợc xác định t−ơng ứng với lực đỈy của lăng thể tr−ợt lên t−ớng, còn trị sỉ áp lực đÍt bị đĩng đ−ợc xác định t−ơng ứng với lực chỉng của lăng thể tr−ợt lên t−ớng). Với giả thiết này cho phép ta thừa nhỊn các gờc lệch của các phản lực tại các mƯt tr−ợt bằng gờc ma sát trong ϕ
(giữa khỉi đÍt bÍt đĩng và lăng thể tr−ợt) và gờc ma sát ngoài δ (giữa đÍt và l−ng t−ớng) đơng thới đa giác lực (G, Ec, R) khép kín.