5 Biến dạng nền và sự sụt lở đáy biển
5.3 Tính toán lún
5.3.5 Phân tích phần tử hữu hạn
5.3.5.1 Phân tích hữu hạn phần tử tính tốn tạo thành một lựa chọn hấp dẫn cho các dự đoán
giải quyết. Lợi ích từ việc sử dụng phương pháp hữu hạn để phân tích sụt lún bao gồm:
- Khả năng phản ứng của đất theo thực tế bằng cách sử dụng các mơ hình vật liệu đàn hồi dẻo;
- Đối với nền móng, khả năng phân tích hiệu ứng kết hợp của ma sát chân khay móng tăng theo thời gian kết hợp với cố kết;
- Khi thực hiện phân tích hợp nhất, có thể ước tính sự gia tăng độ bền của đất theo thời gian.
Tuy nhiên, sự gia tăng ước tính về độ bền của đất do tăng áp lực đất nên được đánh giá một cách thận trọng.
5.3.5.2 Các khía cạnh sau đây rất quan trọng cần xem xét khi thực hiện phân tích quyết tốn:
- Lựa chọn mơ hình vật liệu và các thông số độ cứng tương ứng; - Biểu diễn tính thấm của đất;
- Ma sát tường chân khay móng, để phân tích nền móng; - Các điều kiện biên của mơ hình;
- Kích thước mắt lưới và gần ranh giới; - Lưới phụ thuộc và cài đặt số.
5.3.5.3 Mơ hình vật liệu phải có khả năng biểu diễn các đặc điểm biến dạng chính của đất đối
với điều kiện tải quy định. Mơ hình vật liệu phải thể hiện đúng cách làm cứng biến dạng và làm cứng thể tích. Làm cứng biến dạng là sự cắt cứng liên quan đến ứng suất cắt. Làm cứng thể tích là làm cứng nhựa kết hợp với nén chính. Dành cho phân tích hợp nhất, sự phụ thuộc ứng suất của độ cứng của đất phải được biểu diễn phù hợp với loại đất, xem 5.3.3.
5.3.5.4 Độ cứng và các thơng số thấm trong mơ hình vật liệu phải được xác định dựa trên các
thử nghiệm đất có liên quan. Đối với sự lún ngay lập tức, các đặc tính độ cứng từ các thử nghiệm ba trục và các thử nghiệm cắt trực tiếp nên được sử dụng. Để phân tích hợp nhất, các đặc tính độ cứng và các đặc tính thấm phải được lấy từ các thử nghiệm oedometer. Phạm vi ứng suất quan tâm cần được đánh giá khi xác định các thông số đất.
5.3.5.5 Cần kiểm tra chất lượng của các phép thử đất dưới ánh sáng của sự xáo trộn mẫu có
thể xảy ra khi các phép thử đất được sử dụng để xác định các thông số đất. Tỷ lệ quá tải OCR và độ cứng trong khu vực ứng suất quá cố gắng thường sẽ được đánh giá thấp, trong khi độ cứng trong vùng ứng suất tự nhiên cố gắng có thể được đánh giá quá cao khi các mẫu đất sét tiếp xúc với sự nhiễu loạn mẫu. Các đặc tính chỉ số được chỉ định của đất và CPT có thể được sử dụng để tương quan các tính chất của đất. Điều này đặc biệt phù hợp khi số lượng thử nghiệm oedometer bị hạn chế và khi các mẫu đất có liên quan bị tiếp xúc với nhiễu lớn. Lunne và Andersen (2007) giải thích các ngun nhân có thể gây rối loạn mẫu.
5.3.5.6 Hình 5 cho thấy độ cứng của đất có thể được biểu diễn bằng mơ hình vật liệu lý tưởng
và cách so sánh này với phản ứng đất thực tế trong thử nghiệm oedometer. Hai mơ hình được minh họa trong Hình 5 và độ cứng về môđun tiếp tuyến bị ràng buộc được đánh dấu trên trục thẳng đứng. Độ cứng trong, model-1 tỷ lệ thuận với mức ứng suất. Tuy nhiên với các độ cứng khác nhau với ứng suất trong vùng ứng suất NC và OC, trong khi độ cứng trong mơ hình-2 có độ cứng cố định khơng đổi cho một độ sâu nhất định.
được chỉ ra. Hình 5 cho thấy tầm quan trọng của việc xem xét phạm vi căng thẳng của lãi suất đúng cách. Độ cứng của đất có thể cách khác được xác định trực tiếp từ các ơ ứng suất, ví dụ các ơ ε-log (σ) hoặc e-log (σ), trong đó ε biểu thị biến dạng, biểu thị tỷ lệ rỗng, và σ biểu thị ứng suất thẳng đứng. Đối với kịch bản dỡ hàng, độ cứng của đất phải được xác định dựa trên một giai đoạn dỡ hàng của thử nghiệm oedometer. Lưu ý rằng hai mơ hình được hiển thị trong Hình 5 là các ví dụ về các mơ hình có sẵn, được lý tưởng hóa và do đó khơng thể mơ phỏng đầy đủ phản ứng đất trong một thử nghiệm oedometer.
Hình 5 - Mơđun hạn chế và ứng suất hiệu quả theo chiều dọc
5.3.5.7 Các khuyến nghị cho các mơ hình tài liệu phân tích FE trong các thỏa thuận được nêu
trong 5.3.5.3 đến 5.3.5.6 khơng chỉ áp dụng cho phân tích FE mà cịn phân tích giải quyết nói chung và có thể bổ sung hữu ích cho hướng dẫn được cung cấp trong 5.3.2 đến 5.3.4.
5.3.5.8 Đối với nền móng, ma sát chân khay sẽ ảnh hưởng đến sự lún ước tính. Ngay sau khi
thâm nhập vào chân khay, ma sát chân khay trong đất sét và bùn mịn sẽ xấp xỉ bằng lực cắt của các loại đất này. Sau khi lắp dựng, ma sát giữa tường chân khay và đất sẽ tăng theo thời gian do sự cố kết, tản nhiệt áp lực lỗ rỗng dư và tăng áp suất ngang hiệu quả. Điều này được nêu chi tiết trong Andersen và Jostad (2002). DNVGL-RP-E303 đề xuất các yếu tố thiết lập cho nền móng có rãnh trong đất sét, có thể được sử dụng khi thông tin cụ thể của trang web về các thông số bắt buộc bị hạn chế. Các ma sát chân khay thu được có thể được thực hiện trong mơ hình FE bằng cách xác định các mơ hình vật liệu riêng biệt, sau đó có thể được gán cho giao diện cọc váy và đất cho các khoảng thời gian phù hợp khác nhau khi thích hợp.
5.3.5.9 Sự lún rão có thể có liên quan đến sự lún lâu dài, đặc biệt đối với đất sét thông thường
và hơi quá cố với hàm lượng nước cao. Các mơ hình vật liệu được phát triển để phân tích sự lún rão thường dựa trên khái niệm đẳng hướng được Bjerrum giới thiệu (1967). Nếu sự lún rão được bao gồm một cách rõ ràng trong các phân tích FE, do việc xem xét chất lượng mẫu và độ tuổi địa chất của trầm tích đất là rất quan trọng.
Ứng suất hiệu dụng theo chiều dọc cọc [kPa]
M ơ đ u n h ạn ch ế [ M P a ]
5.3.5.10 Các mơ hình cấu thành hữu ích để thể hiện hành vi ứng suất của đất trong phân tích
FE cho dự đốn giải quyết bao gồm, nhưng không giới hạn đối với:
- Mơ hình Cam-clay cải tiến: Có các đặc điểm tương tự như mơ hình của Model-1 trong 5.3.5.6.
- Mơ hình vật liệu cứng: Cung cấp khả năng chọn sự phụ thuộc ứng suất của độ cứng phù hợp với hành vi của đất như được nêu trong 5.3.3 và tính đến sự cứng rắn biến dạng. Xem Schanz et al. (1999).
5.3.5.11 Đối với bất kỳ phân tích FE được thực hiện nào, kết quả cũng phải được ghi chép đầy đủ và cần được so sánh với các dự đốn có sẵn. Nếu kết quả lệch khỏi phản ứng đất dự kiến, các nguyên nhân có thể sẽ được xác định.