- Điện trở biểu kiến của cõc võch l ỗ khoan
4. Khi cao độ nước ngầm cao hơn cao độ đõy hố, nớn dựng cõc phương phõp hạ m ực nước ngầm
3.1.2.2. Tớnh toõn tường chắn cựng lăm việc đồng thời với đất
a. Phương phõp dầm trớn nền đăn hồi. Âp lực đất lớn tường thực tế phụ thuộc văo mức độ dịch chuyển của tường. Khi đất chuyển từ trạng thõi cđn bằng đăn hồi (tường khụng chuyển vị) sang trạng thõi chủ động, hướng ứng suất chớnh khụng thay đổi, giõ trị của nú giảm xuống gđy ra biến dạng ngang của đất nhỏ
một gúc 900 trong đú ứng suất theo phương ngang tăng lớn nhiều). Chuyển vị của chđn tường do đú chưa đạt đến trạng thõi giới hạn bị động. Việc õp dụng lý thuyết cđn bằng giới hạn một mặt khụng đảm bảo ổn định của tường (vỡ õp lực đất bị động ở chđn tường chưa đạt tới giõ trị tớnh toõn), mặt khõc kết cấu bản thđn tường lại quõ lờng phớ (vỡ được tớnh với giõ trị õp lực lớn). Để giải quyết mđu thuẫn năy, mụ hỡnh dầm trớn nền đăn hồi cục bộ được đề xuất õp dụng trong đú thay nền đất tiếp xỳc hai bớn tường bằng cõc lũ xo đăn hồi độc lập thoe mụ hỡnh Winkler (1867). Tư tưởng của phđn tớch dầm trớn nền đăn hồi chủ yếu như sau:
Nền đất được mụ phỏng bằng hệ lũ xo cú độ cứng ks= p/δ
trong đú p - tải trọng gđy ra chuyển vị δ; ks - độ cứng của lũ xo thay thế nền đất cũn được gọi lă mụ đun phản lực nền.
Đối với một đoạn tường cú bề rộng đơn vị (thường lă 1m) vă chiều dăi di
được thay thế bắng lũ xo đăn hồi độ cứng Ksi xõc định theo cụng thức:
0 , 2 0 (1 ) i s i si i d E K k d υ ω = = − 0 , 2 0 (1 ) i s i si i d E K k d υ ω = = − (2.12)
Trong đú, ksi = mụ đun phản lực nền tại độ sđu đang xĩt; E0 = mụ đun biến dạng của đất; v0 = hệ số biến dạng ngang của đất; ω = hệ số phụ thuộc tỉ lệ giữa chiều dăi di với bề rộng tường.
Hỡnh 2.4. Sơ đồ dầm đăn hồi phđn tớch tường chắn
Sơ đồ thay thế õp lực đất từ hai phớa vă văng chống bằng cõc lũ xo cú độ cứng tương ứng vă dầm thay thế tường chắn được thể hiện trớn hỡnh 2.4. Trước khi đăo, õp lực hai phớa cđn bằng ở trạng thõi tĩnh. Giả sử việc đăo đảm bảo được tường hoăn toăn khụng chuyển dịch, õp lực tĩnh lớn tường cú dạng như hỡnh 2.4.c chứng tỏ sự mất cđn bằng. Sự mất cđn bằng õp lực như vậy suất hiện khi đăo lăm cho tường bị biến dạng vă lăm thay đổi õp lực đất lớn tường dần đến trạng thõi cđn bằng mới như trớn hỡnh 2.4.c.
b. Phương phõp số gia. Phương phõp số gia được dựng để phđn tớch đơn giản tường trong điều kiện thi cụng cú nhiều tầng hoặc nhiều tầng neo cú xĩt đến sự lăm việc đồng thời giữa tường, thanh chống/ neo vă đất. Trong phương phõp năy phần đất chưa đăo vă hệ văng chống được thay thế bằng cõc lo xo tương ứng cú độ cứng đăn hồi K phụ thuộc độ cứng của đất, của hệ văng chống. Khi việc đăo đất được gia tăng theo độ sđu trong quõ trỡnh thi cụng, cõc lũ xo thay thế đất dần bị mất đi, nội lực tương ứng chuyển dần sang hệ văng chống vă cõc lũ xo đất cũn lại sẽ lăm thay đổi chuyển vị của tường cũng như của đất cho đến khi quõ trỡnh thi cụng kết thỳc.
thanh dầm. Âp lực đất phớa chủ động đúng vai trũ tải trọng lớn hệ với giõ trị õp lực đất chủ động phđn bố tam giõc cho phần trớn đõy hố đăo vă phđn bố đều cho phần dưới; đất phớa bị động thay thế bằng cõc gối tựa đăn hồi cú độ cứng K xõc định theo (3.12). Ma trận độ cứng của phần tử thanh dầm xõc định theo cụng thức:
(2.13)
Trong đú, [K]c
- ma trận độ cứng của phần tử; A - diện tớch tiết diện ngang tường với bề rộng đơn vị; I - mụ men quõn tớnh tương ứng; l - độ dăi phần tử (di); E - mụ đun đăn hồi của vật liệu tường.
Ma trận độ cứng của hệ văng chống hoặc neo cú dạng như sau khi coi phđn tử chỉ cú một bậc tự do:
(2.14)
Trong đú, E - mụ đun đăn hồi của vật liệu chống hoặc neo; A - diện tớch tiết diện phần tử; 1- chiều dăi phần tử.
Hỡnh 2.5 : Sơ đồ phđn tớch tử dầm: nội lực vă chuyển vị nỳt
d. Phương phõp phần tử hữu hạn tổng thể hai chiều. Chia vựng ảnh hưởng của việc đăo hố bằng cõc lưới (tam giõc hoặc hỡnh chữ nhật) để tạo thănh cõc phần tử. Mỗi phđn tử xõc định bởi tọa độ cõc đỉnh gọi lă cõc nỳt. Chuyển vị của cõc nut trớn phần tử, {q} liớn hệ với chuyển vị tại một điểm bất kỳ bớn trong phẩn tử bởi phương trỡnh:
{u} = [f] {q} (2.15)
Trong đú. {u} - vector chuyển vị tại một điểm bất kỳ trong vựng phđn tớch; [f] - hăm hỡnh dạng chuyển vị; {q} - ma trận chuyển vị nỳt.
Ma trận biến dạng tại một điểm xõc định theo biểu thức:
{ }=[d]{ }=[d][f]{ }=[B]{ }ε u q q (2.16)
Trong đú, [d] - toõn tử vi phđn tuyến tớnh riớng phần; [B] - ma trận liớn hệ giữa biến dạng với chuyển vị nỳt.
Theo nguyớn lý cụng khả dĩ, ma trận độ cứng của phần tử xõc định theo cụng thức:
e v
[K ]= [B] [D][B]dV∫ T (2.17)
Trong đú [D] - ma trận quan hệ ứng suất – biến dạng của phần tử (đất nền, tường chắn, văng chống...) xđy dựng theo mụ hỡnh nền lựa chọn.
Tổ hợp cõc ma trận độ cứng của cõc phần tử trong hệ tọa độ tổng thể ta thiết lập được ma trận độ cứng [K] của hệ do đú ma trận chuyển vị nỳt {q} lă nghiệm của phương trỡnh:
[K] {q}= {P} (2.18)
{σ} = [D] {ε} (2.19)
e. Nhận xĩt chung
1. Cõc phương phõp phđn tớch tường chắn như dầm trớn nền đăn hồi cục bộ dựa văo lời giải phương trỡnh vi phđn trục dầm thuận lợi cho trường hợp nền đồng nhất hoặc cú mụ đun phản lực nền thay đổi tuyến tớnh, khụng cú hệ thống chống ngang. Lời giải cú sẵn của băi toõn cọc chịu tải trọng ngang cú thể õp dụng trực tiếp hoặc cú số húa. Trường hợp nền nhiều lớp, nhiều hệ văng chống ngang, băi toõn trở nớn phức tạp hơn vă chỉ cú thể cú được lời giải theo phương phõp số, trỡnh tự thực hiện vă nội dung tương tự phương phõp lý luận cựng biến dạng với khả năng mở rộng linh hoạt hơn nhờ quan hệ ứng suất – biến dạng khụng bị răng buộc. Trong số đú phương phõp số gia dựa văo quan hệ ứng suất – biến dạng của nền theo mụ hỡnh đăn hồi tuyến tớnh thường kĩm chớnh xõc, đặc biệt lă khi mụ tả chuyển vị ngang của đất.
2. Phương phõp PTHH coi tường như hệ thanh trớn nền đăn hồi về căn bản tương tự như phương phõp dầm trớn nền đăn hồi trong đú tường được phđn thănh cõc phđn tử cú cựng độ cứng, cú nỳt được lựa chọn sao cho chỉ tồn tại sự thay đổi tải trọng, chuyển vị chỉ xảy ra tại nỳt do đú phần tử trở nớn thuần nhất hơn. Việc xuất hiện hệ thống văng chống ngang, neo ... cũng như trỡnh tự vă biện phõp thi cụng cú thể được xử lý một cõch thuận lợi trong quõ trỡnh phđn tớch.
3. Tất cả cõc phương phõp phđn tớch nớu trớn mặc dự đờ ngăy căng trở nớn “tiến bộ”, cõc yếu tố ảnh hưởng đến kết cấu tường chắn được xem xĩt nhưng vẫn tồn tại nhược điểm chủ yếu lă tõch rời hoặc “liớn kết” lỏng lẻo giữa tường vă mụi trường đất xung quanh. Sự khiếm khuyết năy lăm hạn chế khả năng phđn tớch, khụng cho phĩp mụ tả đồng thời hiệu ứng quan trọng của quõ trỡnh lă sự ổn định chung của hệ thống, ổn định đõy hố đăo cũng như chuyển dịch của đất xung quanh hố. Cõc khiếm khuyết năy cú thể được khắc phục bằng phương phõp PTHH đầy đủ mụ tả toăn bộ hệ tường – đất nền bằng cõc phđn tử cú liớn hệ trực tiếp với nhau trong đú nền đất được mụ tả thụng qua cõc mụ hỡnh toõn học thớch hợp với từng điều kiện địa chất cụng trỡnh cụ thể.