- Bè chìm: Bè chìm có 3 loại thường dùng là bè chìm bằng cành cây, bè chìm bằng bê tơng cốt thép, bè chìm bằng bê tơng nhựa đường Bè chìm là
b, Phương pháp tính tốn và phần mềm tính tốn
Phương pháp được lựa chọn để nghiên cứu sự ổn định của cơng trình là phương pháp cung trịn. Hình dạng mặt trượt được xác định theo dạng mặt trượt trụ trịn.
Với mái dốc có hình dáng phức tạp, nhất là trường hợp mái dốc không đồng chất, do nhiều loại đất tạo thành thì việc tính trọng lượng và xác định trọng tâm của khối trượt sẽ rất khó khăn. Mặt khác, trong trường hợp này, do áp lực pháp tuyến và cường độ chống cắt phân bố không đều trên mặt trượt càng làm cho việc phân tích ổn định mái dốc trở nên khó khăn. Để khắc phục những khó khăn này khi phân tích ổn định mái dốc, thường chia khối trượt thành những thỏi thẳng đứng, tiếp đó tính momen chống trượt và gây trượt đối với tâm O của mỗi thỏi rồi tổng hợp lại để tính hệ số ổn định K theo cơng thức : ct
gt
MK K
M
= , trong đó MRctR và MRgtR lần lượt là tổng các momen chống trượt và momen gây trượt.
αι αi A B C D O bi Wi Wi c d e f Pi Pi+1 Ti Ni Hi Hi+1 αι li
Hình 3.15: Sơ đồ phân thỏi khối trượt ABCD và sơ đồ lực tác dụng lên thỏi thứ i
Trong đó :
- PRiR và PRi+1R: là lực đẩy ở hai mặt bên của thỏi thứ i
- HRiR và HRi+1R: là lực ma sát trên hai mặt bên của thỏi thứ i - NRiR: là phản lực pháp tuyến lên đáy ef của thỏi thứ i - TRiR: là phản lực tiếp tuyến ở đáy ef của thỏi thứ i
Muốn xác định NRiR thì cần phải biết giá trị và vị trí tác dụng của các thành phần PiRR, PRi+1R, HRiR và HRi+1R, đây là một vấn đề khó, do đó, để xác định NRiR cần giả thiết giá trị và điểm đặt của các lực đó. Nhiều tác giả đã đề xuất nhiều phương pháp tính tốn khác nhau. Trong luận văn sử dụng phương pháp của A.W. Bishop. Wi c d e f Pi Pi+1 Ti Ni Hi Hi+1 αι li Pi+1 αι Ti Ni Wi Hi+1 Hi Pi Wi D C B A αι O' R R Ti Ni xi
Khi mái dốc ổn định (K>1), cường độ chống cắt trên phạm vi cung trượt của mỗi thỏi chỉ phát huy một phần và bằng :
i i i i i
s s
c l N tgφ
T = +
F F (3-9) Chiếu các lực lên phương pháp tuyến của cung trượt, ta có:
NRiR = [WRiR + (HRi+1R – HRiR)]cosαRiR – (PRi+1R – PRiR )sinαRiR (3- 10)
Nếu xét sự cân bằng của tồn khối trượt thì tổng momen của các lực tác dụng lên các thỏi đối với tâm cung trượt sẽ bằng không, tức là :
ΣWRiR.xRiR - ΣTRiR.R = 0 (3-11) Thay (3-9) và (3-10) vào (3-11) và chú ý : xRiR = RsinαRiRsẽ nhận được : ( ) { i i i i+1 i i i+1 i i i} i i c l + W +H -H )cosα -(P -P sinα tgφ K= W sinα Σ ∑ (3-12)
Trên quan điểm thực dụng, Bishop bỏ qua hiệu số lực ma sát ở hai mặt bên của thỏi đất, tức là coi HRi+1R- HRi R = 0. Nếu vậy công thức (3-12) sẽ trở thành: ( ) { i i i i i+1 i i i} i i c l + W cosα -(P -P sinα tgφ K= W sinα Σ ∑ (3-13)
Kết quả tính tốn FRsR từ cơng thức (3-13) so với lời giải chính xác nhận được từ cơng thức (3-12) sẽ thiên về an toàn hơn. Lời giải (3-13) gọi là phương pháp Bishop đơn giản.
Để hệ lực cân bằng còn cần thoả mãn hai điều kiện : Tổng hợp các lực lên phương đứng y và phương ngang x phải bằng 0, tức là : ΣFRyR = 0 và ΣFRxR = 0, ta có:
i i i i i i i i+1 i i i i c l 1 .W .cosα tgφ + -Wsinα K K P -P = tgφ sinα +cosα K (3-14)
Thay (3-14) vào (3-13) sẽ được :
i i i i i i i i i i 1 (c l cosα +W tgφ ) tgφ sinα +cosα K K= W sinα Σ Σ (3-15)
Ta tính ổn định của tường cánh bằng phần mềm Geo–Slope Office - một phần mềm rất mạnh trong tính tốn địa kĩ thuật hiện nay, với module Slope/W. Khi tính tốn, chương trình sử dụng phương pháp Bishop đơn giản hoá (xét cân bằng về momen) đã nêu ở trên để tìm ra hệ số an tồn nhỏ nhất – KRminminR.
Hệ số ổn định được tính tốn theo phương pháp Bishop. Q trình tính tốn được thực hiện bằng phần mềm Geo-slope. Tính theo module slope/w để tìm ra hệ số an toàn nhỏ nhất – KRminminR.
- Sử dụng phương pháp tính ổn định tổng thể theo phương pháp xét đến ổn định của cung trượt trụ trịn bằng phần mềm Geo - Slope để tìm tâm cung trượt nguy hiểm nhất.
Tổng quan về phần mềm Geo-Slope:
Bộ phần mềm Geo- Slope (Canada) được ứng dụng tại nhiều nước trên thế giới, và được đánh giá là một trong số những phần mềm ưu việt nhất trong việc tính tốn ổn định trượt lật mái dốc với các môi trường địa chất. Bộ phần mềm gồm có 6 Modul sau:
- SEEP/W: Phân tích thấm - SIGMA/W: Phân tích biến dạng
- CTRAIN/W: Phân tích ơ nhiễm trong giao thơng - TEMP/W: Phân tích địa nhiệt
- QUAKE/W: Phân tích đồng thời các thành phần trên.
Trong luận văn này, tác giả sử dụng Modul Slope/W để tính tốn ổn định trượt lật cho cơng trình.
Các bước phân tích trượt lật bằng phần mềm Geo- Slope:
- Phác thảo bài tốn (mơ hình bài tốn trong mơi trường làm việc của phần mềm)
- Xác định phương pháp phân tích (Bishop, Ordinary, Janbu,…). Với bài toán trượt lật, thường chọn phương pháp phân tích Bishop.
- Nhập các thơng số tính tốn cho đất nền (các chỉ tiêu cơ lý cơ bản), vẽ đường phân cách cho các lớp đất khác nhau.
- Xác định mặt trượt và bán kính trượt. - Khai báo tải trọng.
- Chạy phần mềm, phân tích các yếu tố cần thiết, xuất kết quả.
c, Các chỉ tiêu tính tốn:
- Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền: trọng lượng riêng của đất, góc ma sát trong, lực dính C, hệ số thấm được lấy dựa trên kết quả thí nghiệm các mẫu đất như đã trình bày trong bảng 3.6
Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp như sau: + Lực dính: CRcb R=0,412 kg/cmP 2 + Góc ma sát trong: ϕRcbR = 11P 0 P 47’ + Dung trọng tự nhiên: γRtn R= 1.973 (T/mP 3 P ) + Hệ số thấm K =3.85 x 10P -6 P cm/s d, Kết quả tính tốn bằng phần mềm Geo-Slope:
Đối với mỗi phương án kết cấu hộ chân, tính tốn với mặt cắt khi đã có biện pháp cơng trình. Kết quả tính tốn ổn định cho các mặt cắt với các tổ
hợp tải trọng được trình bày trong phụ lục tính tốn và được tóm tắt trong bảng 3.7. Trong luận văn chỉ thể hiện kết quả của mặt cắt T26 (Ko+815) thể hiện ở các hình 3.17a, 3.17b, 3.18a, 3.18b, 3.19a và 3.19b
Hình 3.17a: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng ống buy đá hộc, với tổ hợp tải trọng thời kỳ thi cơng tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Hình 3.17b: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng ống buy đá hộc, với tổ hợp tải trọng đặc biệt tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Hình 3.18a: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng tường sườn BTCT với tổ hợp tải trọng thời kỳ thi công tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Hình 3.18b: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng tường sườn BTCT với tổ hợp tải trọng đặc biệt tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Hình 3.19a: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng tường đá xây với tổ hợp tải trọng thời kỳ thi cơng tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Hình 3.19b: Kết quả tính tốn cho phương án hộ chân bằng tường đá xây với tổ hợp tải trọng đặc biệt tại mặt cắt T26 (Ko+815)
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp kết quả tính tốn ổn định kè
Mặt cắt tính tốn
Hệ số ổn định Kminmin
Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3
T. hợp 1 T. hợp 2 T. hợp 1 T. hợp 2 T. hợp 1 T. hợp 2 T26 (Ko+815) 1,225 1,269 2,245 3,338 1,155 1,156 T26 (Ko+815) 1,225 1,269 2,245 3,338 1,155 1,156 T56 (Ko+1270) 1,292 1,683 2,340 3,003 1,179 1,169 T80 (Ko+1840) 1,219 1,266 2,335 2,356 1,158 1,168 Ghi chú: 1. Các phương án tính tốn:
- Phương án 1: Kè có kết cấu lát mái, hộ chân bằng cấu kiện ống buy BTCT đổ đá hộc;
- Phương án 2: Kè có kết cấu lát mái, hộ chân bằng tường sườn bê tông cốt thép M200;
- Phương án 3: Kè có kết cấu lát mái, hộ chân bằng tường đá xây.
2. Các trường hợp tính tốn:
- Trường hợp 1 (Tổ hợp tải trọng thời kì thi cơng): Phía sơng khơng có nước, trên mặt đất sau lưng tường có tải trọng phân bố đều q= 10 kN/m2, chiều rộng phân bố B= 4m.
- Trường hợp 2 (Tổ hợp tải trọng đặc biệt): Mực nước phía sơng ở cao trình +180,9m (mực nước bình quân năm), mực nước ngầm ở cao trình +184,46m (mực nước lũ thiết kế P=10%), hệ thống lỗ thoát nước thân kè bị tắc.