II. MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
4. Kết quả đạt được
2.2.4. Tiờu chuẩn bền Mohr-Coulomb và tớnh toỏn ổn định theo cõn
bằng giới hạn
2.2.4.1 Những luận điểm cơ bản
Đỏnh giỏ ổn định cụng trỡnh theo phương phỏp cõn bẳng giới hạn. Đỏnh giỏ ổn định lật dựng giả thiết vật rắn, ỏp lực phõn bố dọc mặt cắt theo quy luật tuyến tớnh. Áp lực đất và đẩy nổi lờn cụng trỡnh thường dựa trờn cỏc giả thiết đơn giản. Tiờu chuẩn bền Mohr-Coulomb sử dụng để đỏnh giỏ trạng thỏi ứng suất của miền tớnh toỏn.
2.2.4.2. Cường độ chống cắt
Nền cụng trỡnh thường bị phỏ hoại dưới dạng bị trượt. Sự trượt xảy ra theo một mặt nào đú là do ứng suất cắt (do tải trọng ngoài gõy ra) tại cỏc
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 26 - Chuyờn nghành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ
Nghiờn cứu tớnh toỏn độ bền và độ ổn định bể tiờu năng của đập bờ tụng đầm lăn trọng lực
điểm trờn mặt đú quỏ lớn, lớn bằng cường độ chống cắt 0. Khi trượt khối đất, đỏ chuyển dịch lớn gõy mất ổn định nền dẫn đến hư hỏng cụng trỡnh. Như vậy cường độ chống cắt 0 là nhõn tố chủ yếu quyết định đối với sự ổn định của nền và an toàn của cụng trỡnh.
Khả năng chống cắt được đỏnh giỏ bằng cường độ chống cắt 0 tại từng điểm trờn mặt trượt. Cường độ chống cắt 0 được hiểu là lực chống trượt lớn nhất trờn một đơn vị diện tớch tại mặt trượt khi khối đất này trượt lờn khối đất kia. Cường độ chống cắt 0 trước hết phụ thuộc ứng suất phỏp (do tải trọng ngoài gõy ra) tỏc dụng tại mặt trượt. Ngoài ra, cường độ chống cắt 0 cũn phụ thuộc cường độ ma sỏt bề mặt f và lực dớnh kết C.
Năm 1773, trờn cơ sở kết quả thớ nghiệm Culụng đó đưa ra biểu thức xỏc định cường độ chống cắt 0: 0 tg C (2-6)
Trong đú:
0 : cường độ chống cắt tại một điểm trờn mặt cắt. : ứng suất phỏp tỏc dụng trờn mặt cắt tại điểm đú. : gúc ma sỏt trong của đất nền, tg = f.
f : hệ số ma sỏt tiếp xỳc tại mặttrượt.
Biểu thức (2-6) gọi là định luật Culụng. Định luật Culụng cú thể biểu diễn bằng đồ thị quan hệ giữa cường độ chống cắt 0 và ứng suất phỏp tỏc dụng lờn mặt cắt như hỡnh 2.2. ° ° °° ° ° ° ° O° C°
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 27 - Chuyờn nghành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ
Nghiờn cứu tớnh toỏn độ bền và độ ổn định bể tiờu năng của đập bờ tụng đầm lăn trọng lực
Hỡnh 2.2. Đồ thị đường thẳng giữa cường độ chống cắt 0 và ứng suất phỏp Định luật Culụng trỡnh bày ở trờn là quan hệ đường thẳng chỉ phản ỏnh gần đỳng cường độ chống cắt 0. Trờn thực tế cho thấy quan hệ giữa cường độ chống cắt0 và ỏp lực phỏp tuyến khụng phải là đường thẳng mà cú dạng hỡnh cong như hỡnh 2.3. °° ° ° ° ° ° ° O° °° M°° ° °°
Hỡnh 2.3. Đồ thị đường cong giữa cường độ chống cắt 0 và ứng suất phỏp Vỡ vậy một số tỏc giả kiến nghị xỏc định cường độ chống cắt 0 theo cụng thức sau: 0 itg i Ci (2-7)
Trong đú:
I : gúc chống cắt, gúc nghiờng của đoạn thẳng nối gúc tọa độ với điểm Mi trờn đường Culụng cú ứng suất phỏp i
Ci : lực dớnh đơn vị của điểm Mi cú ứng suất phỏp i
Trong phạm vi luận văn chỉ xem xột i và Ci là khụng đổi.
2.2.4.3. Giả thiết và cụng thức tớnh toỏn
Hệ số ổn định trượt tớnh theo phương phỏp cõn bằng giới hạn là tỷ số giữa ứng suất tiếp giới hạn trờn mặt trượt với ứng suất phỏp trờn mặt trượt.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 28 - Chuyờn nghành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ
Nghiờn cứu tớnh toỏn độ bền và độ ổn định bể tiờu năng của đập bờ tụng đầm lăn trọng lực
0 tg C K (2-8) Trong đú:
0 : cường độ chống cắt tại một điểm trờn mặt cắt. : ứng suất cắt tớnh toỏn.
: ứng suất phỏp tỏc dụng trờn mặt cắt tại điểm đú.
: gúc ma sỏt trong, tg = f với f là hệ số ma sỏt tiếp xỳc tại mặt trượt
C : lực dớnh.
Khi tớnh toỏn trờn toàn bộ mặt trượt, hệ số ổn định là tỷ số giữa lực cắt giới hạn lớn nhất và lực cắt phỏt sinh trờn mặt trượt
0 . . T P tg C B K T T (2-9) Trong đú: P : tổng cỏc lực thẳng đứng tỏc dụng lờn mặt trượt B : chiều dài mặt trượt
T : lực cắt phỏt sinh trờn mặt trượt.
2.2.4.3. Áp dụng tớnh toỏn hệ số ổn định trượt theo tiờu chuẩn bền Mohr- Coulomb
Để tỡm được hệ số ổn định trượt K ta đi tỡm ứng suất phỏp và ứng suất tiếp mặt cắt ngang đỏy đập, và ỏp dụng cụng thức tớnh toỏn hệ số ổn định trượt của đập theo phương phỏp này:
i i i i i l tg Cl K l (2-10)
2.2.4.4.Áp dụng tớnh toỏn hệ số ổn định đẩy nổi
Cụng thức tớnh toỏn ổn định đảy nổi đỏy múng như sau:
i wi i yi t l p l K . . (2-11)
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 29 - Chuyờn nghành Xõy dựng cụng trỡnh thuỷ
Nghiờn cứu tớnh toỏn độ bền và độ ổn định bể tiờu năng của đập bờ tụng đầm lăn trọng lực
Trong đú:
yi : ứng suất phỏp của từng phõn tố trờn mặt tớnh toỏn (T/m2).
li : chiều dài từng phõn tố. Chia mặt cắt sỏt nền thành từng phõn tố cú chiều dài mỗi phõn tố là li .
pwi : ỏp lực nước lỗ rỗng tớnh toỏn của từng phõn tố (T/m2).
2.2.4.5. Nhận xột đỏnh giỏ cỏc phương phỏp tớnh
Ngày nay cú nhiều phương phỏp để xỏc định độ ổn định của bể tiờu năng như: Phương phỏp Sức bền vật liệu, phương phỏp Lý thuyết đàn hồi, phương phỏp Phần tử hữu hạn. Mỗi phương phỏp đều cú ưu nhược điểm riờng do đú việc lựa chọn phương phỏp nào để tớnh toỏn cũn tuỳ thuộc vào yờu cầu của từng bài toỏn cụ thể.
Tuy nhiờn kết hợp phương phỏp phần tử hữu hạn và tiờu chuẩn bền Mohr-Coulomb để phõn tớch tớnh toỏn ứng suất cụng trỡnh bờ tụng và đất nền, từ đú đỏnh giỏ ổn định trượt bằng phõn bố ứng suất phỏp và ứng suất tiếp tiếp xỳc đập và nền.