H 3.1 Kết cấu công trình ngầm: a một nhịp; b hai nhịp; c dạng tròn
3.2. Tính toán tờng công xôn
Sơ đồ tính toán tờng mềm công xôn đợc dùng để đánh giá cờng độ và ổn định tờng cừ cho hố đào cũng nh tờng công trình ngầm thi công bằng phơng pháp “tờng trong đất”, ở giai đoạn đào hố đến cao độ gối đỡ - tầng đầu tiên.
Trong thực tế thi công hố đào sâu để xây dựng công trình ngầm bằng phơng pháp lộ thiên, phụ thuộc vào độ sâu ngàm tờng vào nền đất, theo điều kiện ổn định, có thể xảy ra 2 trờng hợp sau đây:
1. Trờng hợp tờng có độ ngàm tối thiểu vào nền đất (khi thi công công trình ngầm một tầng). Trong trờng hợp này, nhiệm vụ tính toán là xác định chiều sâu ngàm tối thiểu và chiều dày tờng đảm bảo cờng độ và ổn định của chúng. Trong đó giả thiết rằng sự cân bằng tĩnh học của tờng xuất hiện do phản lực bị động của đất tác dụng lên đoạn của nó đặt sâu hơn đáy hố đào. Trong tính toán giả thiết rằng cờng độ lực kháng bị động của đất trên toàn bộ chiều sâu ngàm đạt tới giá trị xác định theo lý thuyết cân bằng giới hạn, không phụ thuộc vào chuyển vị của tờng.
2. Trờng hợp tờng có độ ngàm d vào nền đất thờng gặp khi xây dựng tầng trên cùng của công trình ngầm nhiều tầng hoặc tờng hạ vào đất thấp hơn đáy hố đào để ngàm trong lớp bền nớc. Nhiệm vụ tính toán là đánh giá cờng độ của tờng.
Trong trờng hợp này, trên các đoạn theo chiều sâu ngàm, phản lực bị động của đất có thể thấp hơn rất nhiều so với giá trị giới hạn xác định theo lý thuyết cân bầng giới hạn. Chúng đợc xác định từ điều kiện tác động tơng hỗ của tờng với khối đất có xét đến chuyển vị thực của tờng và tính chất biến dạng của đất.
Tính toán tờng mềm ( công xôn) có độ sâu ngàm tối thiểu
Phơng pháp tính toán giải tích đơn giản để xác định độ sâu ngàm tối thiểu cho tờng công xôn là dựa trên giả thuyết rằng, biến dạng xoay trong đất xung quanh điểm 0 nằm tại độ sâu f=0,8t ( f- độ sâu ngàm ; t- độ sâu tờng nằm trong đất) (h.3.2). Trong đó, áp lực chủ động của đất tác dụng từ cạnh phía sau lên tờng cao hơn điểm 0, còn từ mặt trớc thấp hơn mức đáy và từ mặt sau thấp hơn điểm 0- phản lực bị động. Khi xác định áp lực chủ động và bị động, ma sát của đất trên bề mặt tờng không tính đến.
Điều kiện cân bằng của tờng là tổng mô men đối với điểm 0 bằng không. Từ điều kiện đó xác định đợc chiều sâu ngầm cần thiết của tờng thấp hơn đáy hố đào.
Đối với đất đồng nhất, áp lực chủ động và bị động đợc tính theo công thức (2.1) và (2.2) có kể đến áp lực chủ động đối với đất dính chỉ bắt đầu tác dụng từ chiều sâu hC, xác định theo công thức (2.5).
Giá trị áp lực chủ động cực đại tại điểm 0 bằng:
σah MAX= [γ(h + f) +q]λah - Ctgϕ.(1-λah) (3.1) Phản lực bị động tại độ sâu đáy hố đào bằng:
σph1= C.tgϕ.(λph -1) (3.2) còn tại điểm 0:
σph2= C.tgϕ.(λah -1) + γf λph (3.3)
trong đó: γ, ϕ, C- các thông số của đất để tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất (γI,
ϕI, CI).
Tiếp theo là xác định tổng hợp lực của áp lực chủ động
EI =0,5σah MAX(h + f - hC) (3.4) Và cánh tay đòn tác dụng cuả nó đối với điểm 0
r1 = ( ) 3 1 C h f h+ − (3.5)
Biểu đồ áp lực bị động đợc chia ra thành phần hình chữ nhật và hình tam giác. Tổng hợp lực cân bằng phần hình chữ nhật E2 =σph1.f, còn cánh tay đòn tác động của nó r2 =0,5.f. Tổng hợp lực cân bằng phần hình tam giác E3 =0,5(σph2- σph1).f, còn cánh tay đòn tác động của nó r3= 1/3f.
Điều kiện cân bằng đợc đợc viết trong dạng sau: E1r1 = (E2r2 E3r3 n c + γ γ ) (3.6)