Phần mềm Geotecco1 do công ty tư vấn đầu tư XDCTGT- 123docz.net

2.2. Phần mềm Geotecco1 do công ty tư vấn đầu tư XDCTGT1–Cienco1 lập lập

2.2.1. Tổng quan

Trong những năm gần đây, mạng lưới giao thông ở Việt Nam đã và đang được nâng cấp và hoàn thiện. Nhiều tuyến đường đang được nâng cấp và làm mới đi qua vùng đất yếu, đòi hỏi phải có biện pháp xử lý nhằm đảm bảo yêu cầu về mặt chất lượng ngày một cao, tương xứng với tiêu chuẩn thiết kế cũng như khai thác tuyến đường.

Trong số các biện pháp xử lý nền đất yếu, việc sử dụng các loại đường thấm thẳng đứng SD, SCP, PVD có nhiều ưu điểm được thừa nhận. Biện pháp xử lý này phù hợp với đặc điểm đất yếu, với trình độ công nghệ và cũng phù hợp với khả năng kinh tế của Việt Nam.

Cũng như tất cả các nội dung thiết kế khác, việc phát triển các phần mềm trợ giúp cho việc tính toán xử lý nền đất yếu là cần thiết, để nâng cao tính chính xác của kết quả tính toán, tăng năng xuất lao động, đồng thời cũng phù hợp với xu hướng phát triển chung – tự động hóa trong công tác tính toán thiết kế xử lý nền đất yếu.

Hiện nay có rất nhiều phần mềm xử lý nền đất yếu trong và ngoài nước đã ra đời và áp dụng vào công việc tính toán xử lý, đặc biệt ở trong nước hiện nay nhiều tư vấn thiết kế đang sử dụng phần mềm SasPro xong xong với việc dùng bảng tính của các đơn vị đó, bởi theo những phân tích ở trên, phần mềm SasPro vẫn còn mang nhiều nhược điểm dẫn đến nhiều công trình tính toán không áp dụng được nó.

Với những nhu cầu cấp bách hiện nay cần có một phần mềm xử lý nền đất yếu khắc phục được những nhược điểm mà phần mềm SasPro đang mắc phải đó, là kỹ sư tham gia trực tiếp thiết kế tại phòng Thiết kế 3 của công ty cổ phần tư vấn đầu tư XDCTGT1-Cienco1 đặc biệt là khi tham gia vào rất

nhiều những dự án liên quan đến xử lý nền đất yếu như: Quốc Lộ 30, Quốc Lộ 61, Quốc Lộ 63... đây là những dự án phải thiết kế xử lý nền đất yếu rất nhiều, có dự án xử lý toàn bộ gói thầu. Vậy phải làm thế nào để công việc tính toán xử lý một cách chính xác, nhanh chóng bên cạnh đó đáp ứng được nhưng yêu cầu khắt khe của tư vấn thẩm tra.

Để đáp ứng được điều đó phần mềm xử lý nền đất yếu Geotecco1 đã được tạo ra từ trong thực tiễn lao động.

Phần mềm ra đời cũng đáp ứng được phần lớn công việc tại phòng Thiết Kế 3, mà người trực tiếp viết ra phần mềm là kỹ sư Vũ Trần Khoa hiện tại đang là chủ trì hạng mục xử lý nền đất yếu tại phòng. Phần mềm có thể đáp ứng tính toán được tổng quát n lớp đất, với độ phân mảnh cho từng lớp đất để tăng độ chính xác của tính toán lún.

2.2.2. Ưu điểm của phần mềm Geotecco1

Bên cạnh tiếp thu những ưu điểm của phần mềm SasPro và những ưu điểm đã nêu ở trên thì phần mềm Geotecco1 đã khắc phục được những mặt hạn chế của phần mềm SasPro và bổ sung thêm các giải pháp xử lý mới.

Phần mềm thân thiện với người dùng vì chương trình tận dụng trên nền Excel, có thể tác động được từ bên ngoài vào phần mềm. Đó là một lợi thế khi tiếp cận phần mềm.

Chương trình sử dụng công thức và lý thuyết tính toán chủ yếu dựa trên cơ sở quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên nền đất yếu 22TCN262-2000 và những lý thuyết cơ bản của Cơ học đất.

GeoTecco1 được viết bằng ngôn ngữ VB6, chạy trực tiếp trên nền Excel, đây là một lới thế cho người sử dụng do hiện nay Excel là một công cụ đắc lực nhất cho người kỹ sư, chỉ cần copy file vào máy là chạy được luôn không cần cài đặt thêm bất cứ công cụ hỗ trợ nào.

Chương trình cũng có thể giải quyết khá đầy đủ các dạng bài toán xử lý nền đất yếu phổ biến trong xây dựng đường giao thông ở Việt Nam đã ứng dụng được các ưu điểm của phần mềm SasPro bên cạnh đó còn khắc phục

được những nhược điểm mà phần mềm SasPro hiện hữu còn vướng mắc, cụ thể phần mềm Geotecco1 đắp ứng được những công việc:

- Nền đường có hoặc không có bệ phản áp.

- Giải pháp xử lý có thể là gia tải, giếng cát, bấc thấm, cọc cát đầm chặt. - Có thể thay đổi tốc độ đắp đối với mỗi giai đoạn.

- Giếng cát (SD)/bấc thấm(PVD) kết hợp đắp gia tải. - Cọc cát đầm chặt (SCP) kết hợp đắp gia tải.

Chương trình tính toán cơ bản đầy đủ các thông số cần thiết của một bài toán xử lý nền đất yếu. Những kết quả chính gồm:

- Lún nền đường tính bằng phương pháp phân tầng lấy tổng, theo chỉ số nén (xét trạng thái cố kết của đất) được tính cho các điểm tim, vai và chân nền đắp, vai và chân bệ phản áp (nếu có).

- Quy mô xử lý gồm loại đường thấm và phạm vi xử lý, chiều sâu và sơ đồ cắm, chiều cao và vật liệu gia tải, thời gian thi công và sơ đồ đắp.

- Giao diện Geotecco1 hoàn toàn bằng tiếng việt nên việc tiếp cận sử dụng phần mềm là điều dễ dàng với các kỹ sư.

- Chương trình đã xét đến độ lún tức thời xảy ra ngay khi đắp nền đường dựa theo công thức Si = (m-1)Sc, theo mục (VI.4) quy trình 22TCN262- 2000, từ đó chương trình sẽ dự tính được chiều cao phòng lún và khối lượng bù hợp lý.

- Phần mềm tự động tính toán được khi nào thì lớp đất cố kết thông thường, khi nào thì lớp đất qúa cố kết làm tăng nhanh hiệu quả trong quá trình nhập dữ liệu và tính toán.

- Người dùng có thể tác động từ bên ngoài vào phần mềm.

- Do chương trình làm việc trên nền Excel và trong quá trình tính toán có hiển thị công thức nên là một thuận lợi cho các chủ đầu tư và đơn vị tư vấn thẩm tra kết quả tính toán của đơn vị thiết kế.

- Phần mềm đã khắc phục được hạn chế của phần mềm SasPro đó là chương trình đã tính toán được với chiều dày nền đất bất kỳ ngay cả chiều dày ≥ 30m.

- Bên cạnh giải pháp xử lý bằng thoát nước thẳng đứng SD và PVD mà phần mềm SasPro cũng có thì phần mềm Geotecco1 đã cập nhật thêm giải pháp xử lý cọc cát đầm chặt (SCP) và giải pháp xử lý đắp theo giai đoạn độc lập mà không kết hợp với các giải pháp khác, đây là một ưu điểm lớn của phần mềm.

- Khi tính toán xử lý đắp theo nhiều giai đoạn phần mềm đã đưa ra được các chỉ tiêu xử lý của tất các các giai đoạn đắp trung gian và giai đoạn đắp cuối cùng phụ vụ cho quá trình thiết kế và xử lý nền đất yêu theo giai đoạn tường minh hơn.

- Phần mềm Geotecco1 đưa ra được các biểu đồ tiến trình đắp theo giai đoạn lý thuyết và theo giai đoạn đắp thực tế một cách tường mình và có hiển thị giá trị theo từng giai đoạn đắp.

- Chương trình đã tính toán và đưa ra con số cụ thể chiều sâu ảnh hưởng của nền đất yếu, có hạng mục khai báo chiều sâu xử lý giếng cát, bấc thấm, cọc cát đầm chặt rõ ràng phục vụ cho người thiết kế quyết định chiều sâu xử lý. Trong khi đó phần mềm SasPro lại không đưa ra được thông số này.

- Phần mềm đã tích hợp module xử lý số liệu quan trắc thực tế ngoài hiện trường nhằm mục đích sửa đổi chỉ tiêu cơ lý cập nhật vào hồ sơ thiết kế, tính toán đưa vào chương trình để tính toán lại khối lượng bù lún cho đơn vị thi công.

- Phần mềm còn tích hợp sẵn quy trình xử lý nền đất yếu 22TCN262- 2000 như là một tài liệu trợ giúp cho người thiết kế, bên cạnh đó còn có tài liệu cô đọng trong nhiều năm của tác giải tích hợp vào phần mềm nhằm cung cấp thêm cách lựa chọn chỉ tiêu cơ lý chính xác nhất cho người thiết kế để đưa vào chương trình.

 Sơ đồ khối tổng quát của chương trình được trình bày ở hình 2.1 dưới đây Đ Đ S S S Đ S Đ S Thông số nền đắp -Số lớp đất, γw, b,m, Vtk,t, h -Điều kiện thoát nước -Thông số mực nước ngầm -Bố trí hoặc không bố trí Bệ Pa

Bắt đầu

Thuộc tính lớp đất -Loại đất, chiều dày lớp đất,hi -γw, Cr,Cc,eo,Cv,P’,Cu,φcu -Trị số SPT nếu có lớp cát Tính S Tính Sc, U,Sr, St Kiểm tra ổn định lún t< yêu cầu Sr< yêu cầu Tính ổn định trượt Fo Kiểm tra ổn định trượt Fo > yêu cầu In kết quả Kết thúc Kiểm tra chiều cao thiết kế Htk =Hpl - S Giải pháp xử lý -SD/PVD - SD/PVD/SCP + đắp gia tải Thông số xử lý -SD/PVD/PVD: Ds,Dw - Sơ đồ cắm, sơ đồ đắp,v.d - Ranh giới xử lý Tính Sc, U,Sr, St Kiểm tra ổn định lún t< yêu cầu Sr< yêu cầu Kiểm tra ổn định trượt Thi công và khai

thác

 Hệ thống của chương trình gồm có 2 Menu và ứng với các cây chương trình trong từng menu, cụ thể:

2.2.3. Chức năng chi tiết của từng Menu 2.2.3.1. Menu Lún Pro

 Nhập dữ liệu

Người dùng Click vào “Nhập dữ liệu” trên màn hình hiện lên một Form cho người dùng nhập các thông số đầu vào của nền đất:

 Nhóm 1 – Thông số nền đất:

Với nhóm này người dùng cần nhập vào các thông số hình học nền đắp, số lớp đất…

 Nhóm 2 – Thông số bệ phản áp:

Khi người dùng tích chọn vào thông số “Bố trí bệ phản áp”, cần nhập các thông số Bề rộng, chiều cao, ta luy bệ phản áp.

 Nhóm 3 – Thông số mực nước ngầm…:

Nhập trọng lương riêng nước, và cao độ mực nước ngầm.

 Nhóm 4 – Lựa chọn tốc độ thiết kế và vị trí đoạn nền đắp trên đất yếu

 Commbox “Tiếp tục”:

Sau khi nhập xong người dùng Click chuột vào commbox “tiếp tục” lúc này phần mềm sẽ hiện ra một Form cho người dùng lựa chọn nhập thuộc tính của lớp đất.

Khi hoàn thành bước nhập dữ liệu cho “thuộc tính lớp đất” người dùng Click vào nút “Cập nhật”, toàn bộ dữ liệu nhập vào form sẽ được đổ vào Cơ sở dữ liệu của phần mềm để tính toán.

Chú ý: khi người dùng nhập dữ liệu còn thiết hay chưa đúng mục đích quy định của chương trình thì phần mềm sẽ tự dò lỗi sai và hiện lên thông báo cho người dùng biến để nhập lại.

 Commbox “Thoát”:

Khi Click vào Commbox “thoát” thì toàn bộ dữ liệu đầu vào nhập trong form “Thông số nền đắp và kiểu lựa chọn…” sẽ bị mất hết dữ liệu.

Khi người dùng nhập xong hết dữ liệu và đảm bảo dữ liệu đầu vào là chính xác và tiến hành tính toán, kết quả sẽ hiện như hình vẽ:

 Lún theo thời gian

Khi chương trình lựa chọn tính toán “Lún theo thời gian” sẽ hiện lên một form kết quả như hình

Trên Form “độ lún theo thời gian...” hỗ trợ chức năng in ấn độ lún và biểu đồ quan hệ giữa St -:- t.

 Giải pháp xử lý

Chương trình tích hợp gồm các giải pháp xử lý phổ biến hiện nay trong nước đang sử dụng như: đắp theo giai đoạn, PVD, SD, SCP.

Chương trình yêu cầu người dùng nhập các thông số đầu vào như: lựa chọn giải pháp , đường kính, khoảng cách, kiểu bố trí, phân kỳ đất đắp...sau

đó chương trình sẽ tự động tính toán khi click vào nút “Tiếp tục” và kết quả xử lý theo các giải pháp sẽ được lưu trong cơ sở dữ liệu là sheet “xuly”.

Chú ý: Trong quá trình chương trình tự động tính toán nếu dữ liệu đầu vào người dùng chưa nhập hoặc khai báo sai hệ thống chương trình sẽ hiện lên cảnh báo và yêu cầu người dùng nhập lại dữ liệu đó, chỉ khi người dùng đã nhập đúng dữ liệu thì chương trình mới tiếp tục tính toán được.

 Mô hình Geoslope

Chương trình hỗ trợ người dùng phác hoạ mô hình để đưa vào Geoslope một cách nhanh và hiệu quả.

 Dự báo quan trắc

Chương trình hỗ trợ tính năng mới nhất, đó là xử lý dữ liệu sau khi thi công và đo quan trắc lún ngoài hiện trường sau đó người thiết kế cập nhật lại

dữ liệu đo đạc thực tế ngoài

hiện trường một cách hiệu

quả, người dùng chỉ việc

một số thông số cơ bản của

quan trắc như thời gian ứng

với độ lún quan trắc từ đó

phần mềm sẽ đưa ra được độ

lún cố kết, độ lún và độ cố

Chương trình còn hỗ trợ dự báo độ lún t năm tiếp theo sau khi kết thúc quan trắc khi người dùng nhập vào chương trình t (năm) cần dự báo và nhấn nút “Cập nhật”.

2.2.3.2. Menu Trợ giúp

 Tiêu chuẩn áp dụng

Chương trình tích hợp tiêu chuẩn 22TCN262-2000 vào phần mềm nhằm mục đích hỗ trợ nhanh chóng cho người thiết kế khi cần tra cứu thông tin liên quan đến lĩnh vực nền đất yếu.

 Cách lực chọn chỉ tiêu

Được tích hợp dưới dạng bản wold, đây là những kinh nghiệm lựa chọn chỉ tiêu nhập vào phần mềm của tác giải khi trực tiếp tham gia thiết kế xử lý nền đất yếu tại công ty. Mục đích duy nhất là hỗ trợ thêm người dùng trong công tác thiết kế.

 Liên hệ

Để nâng cao tinh thần học hỏi, góp ý tạo điều kiện phiên bản tiếp theo được hoàn thiện hơn, tác giả đã đưa thêm thông tin liên hệ cập nhật lên phần

mềm để người dùng trực tiếp góp ý thêm nhằm hoàn thiện hơn nữa phần mềm, mọi người ý đóng góp đều là quý báu với tác giải.

2.2.4. Lý thuyết tính toán

Phần mềm Geotecco1 sử dụng lý thuyết tính toán như sau 2.2.4.1. Áp lực nền đắp

Áp lực nền đắp là một hàm số phụ thuộc vào chiều cao nền đắp và được xác định theo công thức. (3.1.1) (3.1.2) Trong đó: γ: Dung trọng đất đắp H: Chiều cao đắp

Ip: Hệ số được tính toán hoặc tra toán đồ Osterberg theo chiều cao đắp (có xét đến chiều cao phòng lún)

(3.1.3)

2.2.4.2. Độ lún cố kết

Độ lún được tính toán theo phương pháp phân tầng lấy tổng. Độ lún tổng cộng bằng tổng độ lún trong từng phân lớp. Xem lại 2.3.2

- Nếu tính lún theo đường cong e-logP (tùy chọn mặc định) thì độ lún được tính theo công thức

(3.2.1) - Nếu tính lún theo các chỉ số Cc, Cs, Pc thì công thức là

+ For over consolidation cohesive soil

Hq=γ q=γ z x r α β b a ∑ +− = i i i i h eo e eo Sc 1 1 q Ip dp= * H q=γ ( )   + − − − = x a b r z a x Ip 1 β α 2 π

(3.2.2) + For normal consolidation cohesive soil

(3.2.3) Trong đó:

Sc: Độ lún cố kết

Poi: Áp lực do trọng lượng bản thân nền đất tại điểm giữa phân lớp thứ i

∆Pi: Áp lực do nền đắp gây ra tại điểm giữa phân lớp thứ i Pc: Áp lực tiền cố kết

eoi: Hệ số rỗng phân lớp thứ i dưới tác dụng của Poi

e1i: Hệ số rỗng phân lớp thứ i dưới tác dụng của Poi+∆Pi

Cs: Chỉ số nén hồi phục Cc: Chỉ số nén cố kết

hi: Chiều dày phân lớp thứ i

Trong trường hợp tính lún trong đất rời, áp dụng công thức (3.2.1). Hệ số rỗng được nội suy từ áp lực và chỉ số xuyên tiêu chuẩn SPT theo biểu đồ sau. ∑  + +∆  +