Phần mềm plaxis là phần mềm được phát triển dựa trên cơ sở thuật toán phần tử hữu hạn để phân tích sự biến dạng và ổn định trong các dự án địa kỹ thuật công trình. Chương trình này có thể mô phỏng các tình huống thật bằng mô hình biến dạng phẳng hoặc mô hình đối xứng trục.
IV.1 Mô hình
Xe tải tạo chấn theo phương thẳng đứng có bản đế bằng thép đặt cố định ở mặt đất. Hệ thống thủy lực tạo ra dao động theo phương thẳng đứng ở tấm đế sẽ tạo ra sóng địa chấn lan truyền trong lòng đất. Tấm đế có đường kính 1m và được làm bằng thép.
Độ dày của nó được tính toán dựa độ cứng của thép. Bản đế có trục đối xứng, vì thế mà trạng thái ứng suất và biến dạng sẽ là như nhau dù ở bất kì hướng bán kính nào, do đó sử dụng mô hình đối xứng trục để mô phỏng lại bài toán như trình bày ở hình 3.1 với trục tọa độ x (hướng bán kính), y (hướng trục dọc) và θ (hướng chu vi). Một thanh với độ dài 0.5m được dùng để mô phỏng bản đế. Trên mặt đất dọc theo hướng bán kính và theo chiều sâu bố trí các điểm thu tín hiệu cách đều 2m để ghi nhận ứng xử của đất nền. Các điểm thu tín hiệu được mô phỏng bằng các điểm dánh dấu trên mô hình bài toán các điểm trên mặt đất nằm cách đều nhau với khoảng cách 2m từ tâm chấn, các điểm theo chiều sâu bố trí ở giữa khối đất nghiên cứu cũng có khoảng cách nhau 2m
IV.2. Chọn mô hình hình học
Mô hình dài 100m sâu 40m. Kích thước này được chọn để lập sơ đồ tính vì có thể kiểm soát được tốt các thông số đầu ra. Đồng thời có thể giảm thiểu tối đa sự ảnh hưởng của các sóng áp lực khác từ phía đường bao quanh có thể dẫn đến sai lệch về kết quả.
Các biên đều đuợc cố định (Standard fixities) đảm bảo không có sự dịch chuyển khi tính toán, các đường biên phía dưới và bên phải mô hình được khai báo thêm biên dạng Absorbent boundaries nhằm hấp thụ các sóng và biến dạng lan truyền tới đảm bảo không có sự phản xạ trở lại .Nếu không, các sóng phát ra dưới sức tăng áp lực sẽ ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận.
Nguồn gây rung động được đặt phía trên cùng bên trái của mô hình, trên mô hình bố trí các điểm thu kết quả theo phuơng ngang và phương dọc các điểm này cách nhau 2m (như đã trình bày ở trên).
Bài toán là bài toán đối xứng trục, mô phỏng bàn đế đặt trên nền đất : kích thước plate
Tấm đế thép với đường kính 1m được mô hình bằng một tấm đàn hồi (elastic plate) 0.5m với các thông số được miêu tả như ở bảng 3.2 phía dưới đây.
Bảng 1-2: Bảng thông số tấm đế
Vật liệu đàn hồi EA(kN/m) EI(kNm2/m) d(m) v
Trong bảng này:
EA: là độ cứng dọc trục
EI : là độ cứng chống uốn của thép
d : là độ dày tương ứng của tấm và được tính bằng công thức: d= EA
EI
12
v : hệ số Poisson của thép, cho cấu trúc thép mỏng thì tỉ số này thường được đưa về 0 trong FEM.
-Cách lựa chọn tải trọng tĩnh
Tải trọng do xe tạo chấn tác dụng lên bàn đế
2 2 2 ax . 3,14.1 100. 100. 78,5 / 4 4 m d P = π = = kN m
Trong đó d là đường kính của bàn đế (d=1m) Thực tế thường lấy lấy P = (0.4 – 0.6)Pmax
Ở đây ta chọn P=40kN/m2
- Cách lựa chọn tải trọng động thường nhỏ hơn: 10kPa và 20kPa để đảm bảo tấm bản đế không bị tách rời khỏi mặt đất.
Bảng 1-3. Các thông số của vật liệu và mô hình:
Soil Model HS-Small Linear Eslastic
Model parameter Symbol Units Dense
sand N.C clay
Dense sand
N.C clay (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Relative density/Plasticity index Dr/PI % 95 50 95 50
Unsaturated units weigh γunsat KN/m3 19 17.5 19 17.5
Saturated units weigh γsat KN/m3 21 20.5 21 20.5
Shear strain at 0.7G0 γ0.7 - 1.0E-4 1.0E-4
Poisson’s ratio νur - 0.2 0.2 0.26 0.4
Stiffness Eref KN/m2 200000 15000
Triaxial compression stiffness E50ref KN/m2 57000 2000
Unloading/Reloading stiffness Eurref KN/m2 17100 6000
Reference pressure pref KN/m2 100 100 100 100
Un/Reloading shear stiffness Gurref KN/m2 71250 2500
Small strain stiffness G0ref KN/m2 214000 17500
Rate of stress-dependency m - 0.4 1
Cohension c KN/m2 0 16
Friction angle ϕ degree 40 20
Dilatancy angle ψ degree 10 0
Failure ratio Rf - 0.9 0.9
Stress ratio in primary
compression K0nc 036 0.66 0.36 0.66
Initial conditions drained drained
Permeability k m/s 1.00E-3 2.0E-7
Over-consolidated ratio OCR - 1 0.9
Per-overburden pressure POP KN/m2 20 20