CHƯƠNG 3. QUAN HỆ GIỮA HỆ SỐ ỔN ĐỊNH MÁI HỐ MểNG VÀ CÁC NHÂN T Ố ẢNH HƯỞNG
3.2. Lựa chọn các tham số và thiết lập các phương án tính toán
Ổn định của mái dốc nói chung, mái hố móng không gia cố nói riêng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: dung trọng, góc ma sát trong, lực dính của đất; yếu tố nước ngầm; sự phân bố các lớp đất; các đặc trưng hình học của mái dốc ….
Tuy nhiên, do khuôn khổ có hạn của luận văn nên trong trường hợp này chỉ chọn ra 4 tham số cơ bản nhất, ảnh hưởng đến ổn định của mái dốc, đó là:
Hệ số mái dốc; Dung trọng đất nền; Góc ma sát trong; Lực dính. Như vậy trong sơ đồ tính toán đã đơn giản hoá một số yếu tố như: không xét tới ảnh hưởng của nước ngầm, không xét đến sự phân lớp của khối đất mái hố móng cũng như các cơ trên mái, không xét đến các yếu tố tải trọng tác động trọng quá trình thi công.
Phạm vi giá trị của các tham số xét đến trong bài toán thì được chọn căn cứ vào số liệu thực tế của các công trình đã và đang xây dựng trên địa bàn Hà Nội và Hà Tây (cũ) đã được giới thiệu ở chương 2. Cụ thể phạm vi giá trị của các tham số được chọn như sau:
• X1: Hệ số mái dốc: m= 0,5÷2,0
• X2: Dung trọng đất nền: γ= 1,4÷2,0 (T/m3)
• X3: Góc ma sát trong của đất: φ = 5÷20 (độ)
• X4: Lực dính C=0,05÷0,3(kg/cm2)
Theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm toàn phần dạng 2PkPthì ứng với trường hợp tính toán của luận văn xem xét đến 4 tham số (k=4), vì vậy xây dựng được 2P4P=16 phương án và 1 phương án thí nghiệm ở tâm ứng với các
giá trị trung bình của các tham số: X1=X2=X3=X4=0; tương ứng với mR0R=1,25; γR0R=1,7(T/m3); φR0R=12,5(độ); CR0R=0,175(kg/cm2).
Khi các tham số nhận giá trị lớn nhất thì ta ký hiệu +1 hoặc +, khi nhận giá trị nhỏ nhất thì ký hiệu -1 hoặc -. Các phương án tính toán được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 3-1. Bảng sơ đồ các phương án tính toán
TT X0
Hệ số mái hố móng
m
X1
Dung trọng đất γ (T/mP3P)
X2
Góc ma sát trong
(độ) φ X3
Lực dính
c (kg/cmP2P)
X4
1 + 2 + 2 + 20 + 0.3 +
2 + 0.5 - 2 + 20 + 0.3 +
3 + 2 + 1.4 - 20 + 0.3 +
4 + 0.5 - 1.4 - 20 + 0.3 +
5 + 2 + 2 + 5 - 0.3 +
6 + 0.5 - 2 + 5 - 0.3 +
7 + 2 + 1.4 - 5 - 0.3 +
8 + 0.5 - 1.4 - 5 - 0.3 +
9 + 2 + 2 + 20 + 0.05 -
10 + 0.5 - 2 + 20 + 0.05 -
11 + 2 + 1.4 - 20 + 0.05 -
12 + 0.5 - 1.4 - 20 + 0.05 -
13 + 2 + 2 + 5 - 0.05 -
14 + 0.5 - 2 + 5 - 0.05 -
15 + 2 + 1.4 - 5 - 0.05 -
16 + 0.5 - 1.4 - 5 - 0.05 -
17 + 1.25 0 1.7 0 12.5 0 0.175 0
Từ các sơ đồ tính toán ở trên ta có thể thiết lập thành 17 bài toán tính ổn định riêng biệt với các số liệu đầu vào tương ứng với từng phương án trong bảng.
Như đã nói ở trên, ta chỉ xét đến ảnh hưởng của 4 tham số chính ảnh hưởng đến ổn định mái dốc, vì vậy trong các trường hợp tính toán dưới đây không xét đến yếu tố nước ngầm, yếu tố tải trọng trong quá trình thi công. Coi khối đất mái hố móng là đồng chất và chọn chiều cao hố móng H=5m, không có cơ.
Ta có các trường hợp tính toán cụ thể như sau:
1. Trường hợp 1: m = 2, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
3.315
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 20 do C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 3.315
2. Trường hợp 2: m = 0.5, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
2.390
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 20 do C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 2.390
3. Trường hợp 3: m = 2, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
4.199
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 20 do C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 4.199
4. Trường hợp 42: m = 0.5, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
3.208
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 20 do
C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 3.208
5. Trường hợp 5: m = 2, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
2.239
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 5 do C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 2.239
6. Trường hợp 6: m = 0.5, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
1.933
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 5 do C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 1.933
7. Trường hợp 3: m = 2, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
3.018
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 5 do
C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 3.018
8. Trường hợp 2: m = 0.5, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.3 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
2.665
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 5 do
C = 0.3 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 2.665
9. Trường hợp 9: m = 2, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
1.391
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 20 do C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 1.391
10. Trường hợp 10: m = 2, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.738
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 20 do C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.738
11. Trường hợp 11: m = 2, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
1.585
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 20 do C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 1.585
12. Trường hợp 12: m = 0.5, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 20P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.875
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 20 do
C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.875
13. Trường hợp 13: m = 2, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.631
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 5 do C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.631
14. Trường hợp 14: m = 0.5, γ = 2 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.397
1
2 3
4 5
6
Gamma = 2 T/m3 Phi = 5 do C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.397
15. Trường hợp 15: m = 2, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.793
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 5 do
C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.793
16. Trường hợp 16: m = 0.5, γ = 1.4 T/mP3P, ϕ = 5P0P, c = 0.05 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
0.536
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.4 T/m3 Phi = 5 do
C = 0.05 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 0.536
17. Trường hợp 17: m = 1.25, γ = 1.7 T/mP3P, ϕ = 12.5P0P, c = 0.175 kg/cmP2
1
1
2 3
4 5
6
1.895
1
2 3
4 5
6
Gamma = 1.7 T/m3 Phi = 12.5 do C = 0.175 kg/cm2
Chieu dai (m)
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Cao do (m)
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số ổn định K = 1.895
Hình 3-1. Bảng tổng hợp kết quả tính toán
STT XR0 m XR1
γ
(T/mP3P) XR2 φ (độ) XR3
C
(kg/cmP2P) XR4 K
1 1 2 1 2 1 20 1 0.3 1 3.315
2 1 0.5 -1 2 1 20 1 0.3 1 2.390
3 1 2 1 1.4 -1 20 1 0.3 1 4.199
4 1 0.5 -1 1.4 -1 20 1 0.3 1 3.208
5 1 2 1 2 1 5 -1 0.3 1 2.239
6 1 0.5 -1 2 1 5 -1 0.3 1 1.933
7 1 2 1 1.4 -1 5 -1 0.3 1 3.018
8 1 0.5 -1 1.4 -1 5 -1 0.3 1 2.665
9 1 2 1 2 1 20 1 0.05 -1 1.391
10 1 0.5 -1 2 1 20 1 0.05 -1 0.738
11 1 2 1 1.4 -1 20 1 0.05 -1 1.585
12 1 0.5 -1 1.4 -1 20 1 0.05 -1 0.875
13 1 2 1 2 1 5 -1 0.05 -1 0.631
14 1 0.5 -1 2 1 5 -1 0.05 -1 0.397
15 1 2 1 1.4 -1 5 -1 0.05 -1 0.793
16 1 0.5 -1 1.4 -1 5 -1 0.05 -1 0.536
17 1 1.25 0 1.7 0 12.5 0 0.175 0 1.895
3.3. Xây dựng quan hệ giữa hệ số ổn định và các nhân tố ảnh hưởng