c) Trượt lớp bảo vệ khi súng lớn Hỡnh 1.36 Cỏc dạng phỏ hoại lớp bảo vệ mỏ
2.2.1.Tổng quan về cỏc phương phỏp tớnh ổn định mỏi dốc
Để tớnh toỏn ổn định mỏi dốc người ta thường dựng phương phỏp phõn tớch giới hạn hoặc phương phỏp cõn bằng giới hạn. Phương phỏp cõn bằng giới hạn dựa trờn cơ sở giả thiết định trước mặt trượt và phõn tớch trạng thỏi cõn bằng giới hạn của cỏc phõn tố đất trờn mặt trượt giả định trước. Độ ổn định được đỏnh giỏ bằng tỷ số giữa thành phần lực chống trượt đất nếu được huy động hết so với thành phần lực gõy trượt.
Hiện nay, đó cú một số tỏc giả đó dựng bài toỏn 3 chiều để phõn tớch ổn định mỏi dốc. Tuy nhiờn, cỏc kết quả cho thấy rằng thường phõn tớch theo bài
toỏn phẳng cho kết quả thiờn nhỏ một chỳt. Mặt khỏc, nhiều cụng trỡnh thuỷ lợi và giao thụng (như đờ, đập, đường.) cú dạng bài toỏn phẳng. Vỡ vậy, bài toỏn phẳng để phõn tớch ổn định mỏi dốc võ̃n được ỏp dụng rộng rói trong nghiờn cứu và tớnh toỏn cho cỏc bài toỏn thực tế. Phương phỏp tớnh toỏn ổn định mỏi dốc đó được đề cập từ rất lõu. Nghiờn cứu ổn định mỏi dốc cho đến hiện nay, thường dựng bài toỏn phẳng để phõn tớch ổn định mỏi dốc. Phương phỏp cõn bằng giới hạn dựa vào mặt trượt giả định trước (cõn bằng giới hạn cố thể). Để cú cơ sở lựa chọn dạng mặt trượt, người ta phải cú những kết quả nghiờn cứu thực nghiệm và tài liệu quan sỏt hiện trường. Thực tế thấy rằng, hỡnh dạng mặt trượt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: địa tầng cỏc lớp đất, loại đất, gúc dốc của mỏi dốc, tớnh chất nứt nẻ của bề mặt mỏi dốc, khả năng thấm nước trờn mặt xuống...
Cỏc phương phỏp tớnh ổn định mỏi dốc chủ yếu khỏc nhau ở việc giả thiết hỡnh dạng mặt trượt, lực tương tỏc giữa cỏc thỏi, điểm đặt của lực tương tỏc giữa cỏc thỏi. Hiện nay, người ta đó dựng phương phỏp phần tử hữu hạn để phõn tớch ổn định mỏi dốc.
Culman (1776) giả thiết mặt trượt phẳng qua chõn mỏi dốc, giả thiết này chỉ để đơn giản trong tớnh toỏn, tuy nhiờn độ tin cậy của phương phỏp thấp.
Năm 1850 đến 1870 Collin, trong khi xõy dựng kờnh đào ở Phỏp, đó gặp rất nhiều khú khăn liờn quan đến hiện tượng trượt lở. ễng đó nghiờn cứu 18 mặt trượt và thấy rằng mặt trượt thường cú dạng gần như cung trũn.
Năm 1862 Rankine đó nhận thấy sức khỏng cắt trờn mặt trượt trong khối đất một phần từ ma sỏt và một phần từ sức dớnh giữa cỏc hạt. ễng cũng nhận thấy rằng theo thời gian thỡ ảnh hưởng của lực dớnh dần dần tiờu tan do những quỏ trỡnh cơ học. Như vậy, độ ổn định lõu dài của mỏi dốc được quyết
định chỉ bởi lực ma sỏt. Rankine cũng là người đầu tiờn nờu lờn nguyờn lý ỏp lực đất chủ động và bị động.
Năm 1870 đến 1912 rất nhiều cụng trỡnh lớn được xõy dựng ở chõu Âu, hiện tượng trượt đó trở thành phổ biến hơn và con người ngày một quan tõm. Những vớ dụ về cụng trỡnh đỏng chỳ ý ở đú hiện tượng trượt lớn xuất hiện bao gồm: kờnh đào Panama, Kờnh đào Kiel, cảng Gothemburg ở Thuỵ điển. Sau những khối trượt lớn xẩy ra ở cảng Thuỵ điển, chớnh phủ đó triệu tập một Uỷ ban Địa kỹ thuật để tiến hành khảo sỏt nguyờn nhõn của hiện tượng trượt này và đề ra cỏc giải phỏp, kiến nghị. Tuy nhiờn, cỏc kết quả từ cụng tỏc khảo sỏt này rất hạn chế.
Năm 1916, sau khi những mặt trượt khỏc xuất hiện ở khu vực cảng, 2 kỹ sư Thuỵ Điển là Petterson và Hultin đó xõy dựng phương phỏp tớnh toỏn, trong đú đó dựng phương phỏp cung trũn ma sỏt và gọi đú là “phương phỏp Thuỵ Điển”. Tuy nhiờn, trong tớnh toỏn võ̃n chưa đề cập đến ỏp lực nước lỗ rỗng hoặc ứng suất hiệu quả. Thờm nữa, họ đó dựng dung trọng đẩy nổi trong phương phỏp tớnh toỏn này.
Hellan đó kiến nghị rằng ứng suất trong đất cú thể biểu thị như thụng số về cường độ trong sử dụng tớnh toỏn vũng trũn ma sỏt thay cho việc sử dụng thụng số phi. Trong tớnh toỏn, đó dựng cường độ chống cắt khụng thoỏt nước của đất.
Năm 1918, Fellenius đó tổng hợp ý tưởng của Hellan và phương phỏp của Petterson và Hultin. ễng đó phỏt triển phương phỏp phõn tớch cường độ chống cắt khụng thoỏt nước, được gọi là phi = 0 và phương phỏp Su. Phương phỏp này được nhiều người biết tới. Tuy nhiờn, người ta nhận thấy phương phỏp này chỉ phự hợp cho sột mềm yếu khụng phự hợp cho đất sột cứng nứt nẻ.
Năm 1936 Terzaghi đó đề nghị phương phỏp phõn tớch ứng suất cú hiệu cho ổn định mỏi dốc (gọi là c’ và phớ).
Năm 1950 Bishop sử dụng mặt trượt dạng trụ trũn và chỉ dựng phương trỡnh cõn bằng moment đối với khối trượt và phương trỡnh cõn bằng lực theo phương đứng và được gọi là phương phỏp Bishop đơn giản.
Janbu (1950-1960) sử dụng bề mặt trượt dạng bất kỳ và chỉ dựng phương trỡnh cõn bằng lực đối với khối trượt. Tuy vậy, phương phỏp này đó gặp khú khăn về điểm đặt của lực tương tỏc giữa cỏc thỏi.
Morgensten-Price (1960) giả thiết mặt trượt bề mặt trượt dạng bất kỳ và dựng cả 2 phương trỡnh cõn bằng moment và cõn bằng lực.
Fredlund (1970) sử dụng bề mặt trượt dạng hỗn hợp và cũng dựng cả 2 phương trỡnh cõn bằng moment và cõn bằng lực. Dạng mặt trượt hỗn hợp nghĩa là bao gồm một phần là mặt trụ trũn và 1 phần là mặt phẳng.
Celestino và Duncan (1981) đó sử dụng cực tiểu của hàm nhiều biến đẻ tỡm mặt trượt nguy hiểm nhất, nú gồm một loạt cỏc đoạn thẳng.
Gần đõy phương phỏp tớnh ổn định mỏi dốc theo phương phỏp phần tử hữu hạn đó được ỏp dụng nhằm giải quyết vấn đề lực tương tỏc giữa cỏc thỏi mà trong phương phỏp phõn thỏi gặp khú khăn.