Trờn thực tế, ứng xử của đất là phi tuyến, mụ đun đàn hồi của đất phụ thuộc cấp ỏp lực hụng. Do đú mo đun đàn hồi của đất thay đổi theo quỏ trỡnh thi cụng, và trong quỏ trỡnh thi cụng, mặt cắt đập cũng thay đổi. Ban đầu, trường ứng suất ban đầu được mụ tả bao gồm nền ở trạng thỏi tự nhiờn và mực nước ngầm trong nền. Sau đú, trong giai đoạn thi cụng, cỏc lớp đắp, đào, lắp cỏc neo gia cố..được thay đổi trong quỏ trỡnh tớnh toỏn. Trỡnh tự này phải đỳng với trỡnh tự thi cụng trong thực tế.
Hỡnh sau thể hiện kết quả phõn tớch ứng suất biến dạng của 1 đập đồng chất, trong đú quỏ trỡnh đắp đập được thể hiện theo 2 mụ hỡnh khỏc nhau. Trong mụ hỡnh thứ nhất đập được đắp tức thời, trong mụ hỡnh 2 đập được đắp theo nhiều lớp. Kết quả cho thấy ứng suất trong thõn đập của 2 mụ hỡnh gần giống nhau. Đối với chuyển vị, chuyển vị ngang giữa 2 trường hợp tớnh toỏn cũng khụng cú sai khỏc lớn, tuy nhiờn đối với chuyển vị đứng thỡ cú sự sai khỏc rất lớn về giỏ trị cũng như sự phõn bố. Khi coi đập được đắp tức thời, chuyển vị lớn nhất xảy ra ở vị trớ đỉnh đập, càng xuống dưới chuyển vị càng giảm dần. Trong khi đú khi đập được mụ hỡnh thành nhiều lớp chuyển vị trờn đỉnh gần bằng 0.0 trong khi đú chuyển vị lớn nhất xảy ra ở vị trớ khoảng giữa thõn đập. Theo quy trỡnh tớnh toỏn phõn tớch ứng suất biến dạng đập vật liệu địa phương được đề xuất bởi Clough và Woodward:
- Sử dụng nhiều hơn 8 cấp tải trọng để mụ phỏng quỏ trỡnh thi cụng lờn dần theo từng lớp
- Sử dụng nhiều hơn 4 cấp tải trọng để mụ phỏng quỏ trỡnh tớch nước của hồ chứa và sự phỏt triển đường bóo hũa.
y x
Hỡnh 3-1: Ảnh hưởng của quỏ trỡnh thi cụng đến trạng thỏi ứng suất biến dạng
Trong cỏc phần mềm phần tử hữu hạn, quỏ trỡnh thi cụng được mụ phỏng bằng cỏch bật, tắt phần tử (phần tư tham gia, khụng tham gia vào tớnh toỏn). Ban đầu, lưới phần tử được chia toàn bộ, cỏc vật liệu cho cỏc lớp thi cụng được định nghĩa sẵn. Sau đú, ứng với cỏc lớp thi cụng, phần tử thuộc lớp đú được bật, cỏc phần tử thuộc lớp chưa thi cụng được tắt đi (trong phần mềm Ansys gọi là death-birth elements). Khi một lớp phần tử được bật (active) trở lại, cú hai quan điểm về chuyển vị ban đầu:
- Thứ nhất: Phần tử được kớch hoạt nhận toàn bộ chuyển vị của lớp trước đú. Giả sử quỏ trỡnh thi cụng được mụ tả thành 2 bước, bước 1 và bước 2. Kết thỳc bước 1, chuyển vị tại đỉnh tại miền tiếp giỏp bước 1 và 2 là a. Bắt đầu bước 2, toàn bộ chuyển vị a này sẽ được cộng vào lớp 2 như là điều kiện ban đầu. Điều này cú nghĩa là, chuyển vị lớp 2 luụn luụn
lớn hơn lớp 1. Ứng với quỏ trỡnh này, khi lắp thiết bị đo chuyển vị tại lớp 2, chuyển vị này phải được hiệu chỉnh bằng cỏch cộng thờm giỏ trị ban đầu là a.
- Thứ hai: Phần tử kớch hoạt khụng nhận chuyển vị của lớp trước đú. Như vớ dụ ở trờn, chuyển vị lớp 2 chỉ do tải của lớp hai gõy ra, chuyển vị ban đầu lớp 2 bằng 0. Do đú chuyển vị tại khu vực tiếp giỏp lớp 1,2 sẽ là khu vực cú chuyển vị lớn nhất vỡ chịu tỏc dụng tổng của cả hai lớp 1 và 2. Ứng với quỏ trỡnh này, khi lắp thiết bị quan trắc, chu kỳ 0 luụn luụn cú giỏ trị 0, khụng cú giỏ trị ban đầu hiệu chỉnh. Đõy là cỏch mà hầu hết cỏc thiết bị quan trắc làm việc và cho ra biểu đồ chuyển vị như hỡnh 3.1.
Đối với cỏch thứ nhất, kết quả cú thể quy về cỏch thứ hai bằng cỏch tớnh chuyển vị cho bước thi cụng, coi như bước trước đú chuyển vị đứng bằng 0 (reset to zero displacement). Ngược lại, kết quả theo cỏch thứ hai cũng cú thể đưa về cỏch thứ nhất bằng cỏch làm tương tự.