- Điều kiện thoỏt nớc Trạng thỏi cố kết
a) Mụ hỡnh SASPro; b) Mụ hỡnh 2-4 (xem chơng 2)
Ghi chú:
- Hỡnh 3-15 là nền đắp đoạn 0+600 đến 0+720, đờng đầu cầu vợt Hoàng Long, QL1A, cao 6m+1m gia tải, sau sự cố đợc xử lý bằng bệ phản ỏp rộng 20m, cao 4m, giếng cỏt cắm hết chiều 6m+1m gia tải, sau sự cố đợc xử lý bằng bệ phản ỏp rộng 20m, cao 4m, giếng cỏt cắm hết chiều sõu đất yếu và hết phạm vi nền đắp (cả bệ phản ỏp), theo mạng hỡnh vuụng, khoảng cỏch 2m. - Hỡnh 3-16 là nền đắp đoạn 0+600 đến 0+720, đờng đầu cầu vợt Hoàng Long, QL1A, cao 6m+1m gia tải, giả thiết đợc xử lý bằng bệ phản ỏp rộng 20m, cao 4m, giếng cỏt cắm hết chiều sõu đất yếu và trong phạm vi nền đắp (khụng xử lý đất yếu dới phạm vi bệ phản ỏp), theo mạng hỡnh vuụng, khoảng cỏch 2m.
- Hỡnh 3-17 là nền đắp đoạn sau lý trỡnh 0+720, đờng đầu cầu vợt Hoàng Long, QL1A, cao 4m, xử lý bằng bấc thấm, cắm hết chiều sõu đất yếu, theo mạng tam giỏc, khoảng cỏch 1.2m. 4m, xử lý bằng bấc thấm, cắm hết chiều sõu đất yếu, theo mạng tam giỏc, khoảng cỏch 1.2m. - Mụ hỡnh 2-4 đ) đợc sử dụng tớnh toỏn thiết kế bản vẽ thi cụng cho chớnh dự ỏn nà
Kết quả tớnh toỏn cho thấy:
- Mụ hỡnh 2-4 cho kết quả khỏc so với mụ hỡnh SASPro mụ phỏng sự thay đỉi σztheo phơng ngang sỏt thực tế hơn (tạm gọi là mụ hỡnh chuẩn). Thờm nữa, sự sai khỏc này cũng khụng cú quy luật: cú trờng hợp lớn hơn, cú trờng hợp nhỏ hơn so với mụ hỡnh chuẩn.
- Khi nền đắp cú bệ phản ỏp, việc cú xử lý đất yếu dới phạm vi bệ phản ỏp hay khụng ảnh rất lớn đến kết quản tớnh toỏn. Với mụ hỡnh kiến nghị, SASPro có thĨ tính tốn chính xỏc hơn cho trờng hợp này, trong khi đú mụ hỡnh hiện tại khụng thể thực hiện đợc.
Vớ dụ cụ thể trờn đõy cho thấy rất rừ hạn chế của mụ hỡnh hiện tại: Kết quả tớnh toỏn thiếu chớnh xỏc và mức độ sai khỏc đú cũng khụng kiểm soỏt đợc; và đồng thời cho thấy rừ u điểm của SASPro: Kết quả tớnh toỏn chớnh xỏc hơn và cú thể xử lý đợc những trờng hợp mà cỏc phần mềm khỏc khụng thực hiện đợc (hỡnh 3-14).
SASPro là phần mềm đầu tiờn ở Việt Nam, cú thể giải quyết hoàn chỉnh hầu hết cỏc bài toỏn xử lý nền đất yếu bằng giải phỏp thoỏt nớc đứng phổ biến nhất hiƯn nay trong xây dựng đờng giao thụng, cũng nh cỏc loại cụng trỡnh khỏc cú dạng phõn bố tải trọng tơng tự.
Thờm nữa, diễn biến ALNLRD theo sơ đồ đắp thiết kế đ) đợc xỏc định, cung cấp một trong những thụng số quan trọng nhất cho quản lý cụng tỏc đắp nền khi thi cơng.
Thật vậy, viết lại biĨu thức (2-1) sẽ có:
( u) m m U m Su= ì ì z = ì z = ì z − ∆ σ σ' σ (3-28) Trong đó: ' z σ : ứng st hữu hiƯu; u: ALNLDR.
Biểu thức (3-28) cho thấy, sức khỏng cắt khụng thoỏt nớc của đất tỷ lệ nghịch với ALNLRD: u tăng, ∆Su giảm, làm giảm hệ số an toàn trợt, khả năng trợt sẽ tăng và ngợc lạ
Nh vậy, nếu nền đắp là ổn định theo sơ đồ đắp thiết kế, thỡ diễn biến ALNLRD tơng ứng với sơ đồ đắp thiết kế đú cú thể xem nh những trị số tới hạn, mà nếu ALNLDR quan trắc vợt quỏ (utăng) nền đắp cú thể bị mất ổn định (Hỡnh 3-17).
Rừ ràng, đờng ALNLRD tới hạn xỏc định đợc nh một tiờu chuẩn đỏnh giỏ số liệu quan trắc, đồng thời giỳp quỏ trỡnh thi cụng chủ động hơn: Cú thể đẩy nhanh quỏ trỡnh thi cụng nếu số liệu quan trắc vẫn nằm trong vựng an toàn
và ngợc lại, phải giảm bớt tốc độ đắp, dừng đắp thậm chớ dỡ bớt tải nếu số liệu quan trắc rơi sang vựng nguy hiĨm (xem hình 3-18).
Hình 3-18 DiƠn biến ỏp lực tổng và ALNLRD theo sơ đồ đắp thiết kế
ALNLRD chia biĨu đồ ỏp lực tổng ra hai phần và để nền đắp đảm bảo ổn định, trị số quan trắc chỉ đợc phộp nằm ở phần trờn đ−ờng ALNLRD.
Hình 3-19 và 3-20 là hai ví dơ kết quả SASPro tính toán diƠn biến ALNLRD, tơng ứng cho 2 trờng hợp đắp 1 và 3 giai đoạn, số liệu tớnh toỏn lấy tại dự ỏn cầu Hoàng Long, QL1A (xem mục 3.4).
Hình 3-19 DiƠn biến ALNLRD khi đắp 1 giai đoạn (đờng đầu cầu Hoàng Long) Sơ đồ đắp thiết kế (đảm bảo ổn định) Thời gian Chiều cao đắp ỏp lực áp lực tỉng ALNLRD (tới hạn) Vùng Nguy hiểm Vùng an toàn 0 1 2 3 4 5 6 7 0 50 100 150 200 250 300 A L N L R D ( t/m 2 ) 0 2 4 6 8 10 0 50 100 150 200 250 300 C hi ều c ao đ ắp ( m )
Hình 3-20 DiƠn biến ALNLRD khi đắp 3 giai đoạn (đờng đầu cầu Hoàng Long)
3) Giải quyết hoàn chỉnh một bài toỏn xử lý nền đất yếu
Bằng cỏch tự động kết nối với phần mỊm Geo-Slope, SASPro cho phép giải quyết hoàn chỉnh cả hai nội dung tớnh toỏn ổn định lỳn và ổn định trợt của bài toỏn xử lý nền đất yếu điển hỡnh. Núi một cỏch chớnh xỏc, sau khi tớnh toỏn cỏc thụng số cần thiết để kiểm tra ổn định trợt, cựng với cỏc thụng số về địa tầng, cấu tạo hỡnh học nền đắp tại thời điểm kiểm tra,… SASPro thiết lập cỏc file số liệu theo định dạng chuẩn của Geo-Slope phần mềm tớnh toỏn ổn định trợt phổ cập nhất hiện nay; ngời sử dụng mở cỏc file này, chạy và in kết quả tớnh toỏn ổn định trợt trong Geo-Slop
Đõy là u điểm mà cha cú phần mềm nào thực hiện đợc. Ưu điểm này tạo ra nhiỊu tiƯn ích cho SASPro nh−:
- Nâng cao rõ rƯt hiƯu xt tớnh toỏn đồng thời đảm bảo tớnh thống nhất cỏc thụng số tớnh toỏn trong một bài toỏn do chỉ phải vào số liệu 1 lần.
0 1 2 3 4 5 0 100 200 300 400 A L N L R D ( t/m 2 ) 0 2 4 6 8 10 0 100 200 300 400 C hi ều c ao đ ắp ( m )
- Đơn giản hoỏ việc lu trữ và quản lý dữ liệu vỡ mỗi mặt cắt tính tốn trong SASPro chỉ phải l−u 1 file duy nhất với dung l−ỵng cực nhỏ, chỉ khoảng 2~4KB.
3.3.2.2 Hạn chế
Cũng nh những phần mềm khỏc, SASPro cũng khụng trỏnh khỏi những hạn chế:
- Hiện ngụn ngữ giao diƯn SASPro hoàn toàn bằng tiếng Anh, cha đợc chun đỉi sang tiếng ViƯt. Tuy nhiờn, SASPro đ) sử dụng tối đa cỏc thuật ngữ và ký hiệu thụng dụng nờn, cú thể núi, hạn chế này khụng ảnh hởng đỏng kể đến viƯc sư dơng.
- DiƠn biến ALNLRD hiƯn xt ra d−ới dạng số. Tuy nhiên, nếu mn có biĨu đồ trực quan, ng−ời sư dơng có thĨ dƠ dàng xử lý bằng Excel.
3.4 Một số Vớ dụ tớnh toỏn bằng phần mềm SASPro
Phần này trỡnh bầy một số kết quả tớnh toỏn kiểm tra, sử dụng phần mỊm SASPro, đối với hai sự cố đ) giới thiệu trong chơng 2 trờn đõ Kết quả tớnh toỏn chi tiết đợc giới thiệu trong phụ lục C và D.
3.4.1 Sự cố lún đ−ờng Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chớ Minh
Nh đ) giới thiệu ở chơng 2, sự cố lỳn sụt đờng Nguyễn Hữu Cảnh xẩy ra trờn tất cả cỏc đoạn tuyến có xư lý nỊn đất u bằng bấc thấm. Với mục đớch minh hoạ, ở đõy chỉ tiến hành tớnh toỏn kiểm tra đối với đoạn đầu cầu Văn Thỏnh, nơi đợc xem là nghiờm trọng nhất. Đõy là những kết quả tớnh toỏn đợc trớch trong bỏo cỏo kiểm tra sự cố lỳn sụt đờng Nguyễn Hữu Cảnh TP Hồ Chí Minh, do đoàn thẩm tra Bộ GTVT thực hiện thỏng 3/2005, trong
đú, tỏc giả là một thành viờn tham gia, trực tiếp tớnh toỏn kiểm tra bằng phần mềm SASPrọ
1) Sơ lợc phạm vi nghiờn cứu
- Phạm vi nghiờn cứu là ~60m đoạn đầu cầu Văn Thỏnh, tiếp giỏp mố A2 về phớa cầu vợt Sài Gũn.
- Nền đờng rộng b=48m, đắp cao nhất He=3.5m; đắp bằng cỏt, khối lợng thể tớch theo tớnh toỏn là 1.8t/m3, tuy nhiờn sau khi cú kết quả khảo sỏt kiểm tra chúng tôi xỏc định ~1.9t/m3 (tính chung cả phần kết cấu múng và ỏo đờng, kể cả bù).
- Đất yếu phõn bố từ trờn mặt tự nhiờn đến chiều sõu ~28m; khối l−ỵng thĨ tích tự nhiên γ=1.52t/m3; cỏc bảng 3-2 và 3-3 là cỏc số liệu về hệ số rỗng và hệ số cố kết theo các cấp áp lực của lớp đất yếu nà
Bảng 3-2 Đờng cong e P đất yếu đờng đầu cầu Văn Thỏnh, TP HCM e – P (KG/cm2)
0 0.1 0.25 0.5 1 2 4
2.263 2.207 2.170 2.059 1.858 1.607 1.287
Bảng 3-3 Đờng cong Cv P đất yếu đờng đầu cầu Văn Thỏnh, TP HCM Cv (•10-3 cm2/s) – P (KG/cm2)
0.175 0.375 0.75 1.5 3
1.187 0.947 0.570 0.346 0.237
(Nguồn: Bỏo cỏo kết quả khảo sỏt kiểm tra sự cố lỳn đờng Nguyễn Hữu Cảnh, TP Hồ Chớ Minh do TEDI lập tháng 4/2005)
2) Tính tốn thiết kế giai đoạn thiết kế kỹ thuật (TKKT) và thực tế thi công
- Đất yếu đợc xử lý bằng bấc thấm; cắm sõu 18m, theo mạng tam giỏc khoảng cỏch 1.2m.
- Nền đờng đợc đắp tới cao độ thiết kế (khụng qui định tốc độ đắp). Tỉng lún tính toỏn là 1.6m.
- Trong quỏ trỡnh thi cụng, sau khi cắm bấc thấm, nền đờng đ) đợc đắp rất nhanh đến cao độ thiết kế và sau đú hoàn thiện mặt đờng và đa vào khai thỏc. Sau khi đa vào khai thỏc, thỏng 12/2001, sự cố lỳn đ) xẩy ra và kộo dài cho tới thời điểm này cha khắc phục đợc triệt để.
- Tại mặt cắt kiểm tra, đến thỏng 3/2005, nền đờng đ) đợc bự (nhiều lần!) với tỉng chiỊu dầy xỏc định thực tế 1.1m và cũn thấp hơn cao độ thiết kế 1.06m. Nghĩa là nỊn đ) đắp tới chiỊu cao Hd=4.6m (=3.5+1.1) và đ) lỳn ~2.16m (=1.1+1.06).
3) Kết quả tớnh toỏn kiểm tra
Theo hồ sơ TKKT và thực tế thi cụng cho thấy, lỳn nền đờng đ) khụng đợc xem xột bự trong tớnh toỏn cũng nh trong thi cụng. Nghĩa là thi cụng cha đủ tả Đõy là một sai sút (nh đ) trỡnh bầy ở chơng 2). Nhận định đõy cú thể là một nguyờn nhõn dẫn đến sự cố lỳn kộo dài cựng với quỏ trỡnh bự lỳn khắc phục sự cố, chỳng tụi đ) tiến hành tớnh toỏn lại với giả thiết:
- Tớnh đến thời điểm kiểm tra, thỏng 3/2005, tức ~3.5 năm sau khi đắp, 18m đất yếu phớa trờn đợc xử lý bằng bấc thấm đ) cố kết hoàn toàn dới tải trọng đắp 4.6m;
- Phần đất yếu phía trên xư lý bằng bấc thấm đợc xem nh 1 lớp thoát nớc.
Kết quả tớnh toỏn trỡnh bầy trong bảng 3-4. Trong đó: