V. Cấu trúc của luận văn
2.2.3. Các bƣớc thực hiện chính trong thi công vải lọc
a, Chuẩn bị nền
Mặt nền phải đạt cao độ thiết kế và đầm đến độ chặt theo yêu cầu thiết kế. Bề mặt nền tiếp xúc với vải phải thật phẳng đảm bảo cho vải tiếp xúc tốt với nền.
Những vật cứng, sắc, nhọn phải đƣợc dọn sạch để không làm hỏng vải.
b, Trải vải
- Thi công trên khô: Vải đƣợc cắt sẵn theo kích thƣớc yêu cầu, cuộn lại và thả từ đỉnh xuống chân mái dốc
Hình 2.6. Trải vải lên mái
Ngoài ra trong thi công cơ giới thƣờng dùng các cần cẩu có trang bị thêm khung chuyên dùng, để đặt các thảm vào vị trí. Trƣớc đó vải đã đƣợc khâu nối thành cuộn có kích thƣớc tính sẵn.
Hình 2.7. Đặt thảm lắp sẵn - Thi công dƣới nƣớc:
Ở vùng nƣớc triều, thƣờng chọn vùng bờ thoải dƣới mức triều cƣờng, để khi triều lên thảm lắp ráp xong, sẽ nổi lên mặt nƣớc có thể lại dắt ngang đến các vị trí
đã định. Khi thi công mái sông chọn bãi ở vị trí cao hơn mực nƣớc sông, nên thi công phần dƣới nƣớc trƣớc, phần trên khô sau
Hình 2.8. Bãi thi công trên mái sông
Có thể dùng theo phƣơng pháp sử dụng các loại vải đặc biệt có các vòng sợi để buộc vật nổi, hoặc rong rào vào thảm. Vật nổi chỉ có nhiệm vụ căng vải, làm cho vải phẳng, dễ nổi hơn trong quá trình vận chuyển và đánh chìm. Để truyền lực đều cho vải, ở vùng mép vải, cần tăng cƣờng thêm các kết cấu để đảm bảo đủ độ cứng cần thiết khi thi công.Vùng đầu thảm, dành ra khoảng 1 ÷ 2 m vải đủ để buộc vào dầm nổi. Dầm này cũng đồng thời là dầm neo khi đánh chìm.
Hình 2.9. Vận chuyển thảm bằng dầm nổi
Sau khi đặt đúng vị trí, nhận chìm thảm bằng cách đổ lên thảm một lớp đá. Đề phòng vải bị xé rách, lúc đầu chỉ đổ đá nhẹ trọng lƣợng không quá vài chục Kg (cuội sỏi và đá hộc). Trọng lƣợng đủ nhận chìm thảm khoảng 150 ÷ 200 Kg/m2. Khi thảm đã nằm ở đáy sông, tiếp tục thả đá to hơn, tùy theo tính toán ổn định, để cuối cùng đạt khoảng 500 Kg/m2.
Nếu thảm đặt trên mái (hình 2.10), đầu trên phải neo đầu thảm vào bờ để đổ đá lên trên nhằm cố định vị trí. Phải rải đá cho đều để thảm chìm đều, đánh chìm thảm dần dần từ nông ra sâu
Hình 2.10. Neo đầu thảm vào bờ
Nếu thảm đặt dƣới đáy sông (hình 2.11) một đầu đƣợc gắn vào dầm neo, đầu kia vào dầm giữ. Lúc đầu cả hai dầm đƣợc giữ nổi trên mặt nƣớc bằng phao. Khi đánh chìm, dầm đƣợc tháo khỏi phao. Hệ thống phao còn có tác dụng định hƣớng, giữ cho thảm đặt đúng vị trí.
Hình 2.11. Nhấn chìm thảm xuống đáy sông
- Thi công thảm lắp ghép:Thảm lắp sẵn có thể dùng để bảo vệ mái trong đáy sông. Hiện nay thƣờng dùng các phƣơng pháp trải thảm sau:
Trải thảm bằng cần cẩu nổi, có gắn thêm đối trọng (hình 2.12). Do sức nâng của cần cẩu không lớn nên khi dùng phƣơng pháp này, kích thƣớc và trọng lƣợng của thảm lắp sẵn bị giới hạn, do đó sau khi đặt thảm vào vị trí phải đổ thêm đá phủ lên trên.
Hình 2.12. Trải thảm xuống đáy sông bằng cần cẩu
Trải thảm bằng cách để thảm trƣợt trên 1 sàn nghiêng (hình 2.13). Phƣơng pháp này hay dùng khi thi công kè lát mái: vừa dùng tời hạ sàn cho độ dốc tăng dần vừa lái sà lan ra phía nƣớc sâu để thảm tụt dần và trải lên đúng vị trí quy định.
Hình 2.13. Trải thảm lên mái bằng ván trƣợt
c, Thi công các mối nối
Khi thi công vải địa kỹ thuật thƣờng dùng kiểu nối gối đầu hoặc khâu (may mép). Khi dự trù vải có thể nhân với hệ số 1,12 - 1,15 so với diện tích cần phủ để trừ vào các mối nối.
- Gối đầu: Nói chung kích thƣớc mép vải (L) chồng lên nhau (hình 2.14) thay đổi từ 0,3 đến 1,0 m, tùy theo biến dạng của nền, độ chính xác trải vải và kích thƣớc hòn đá sẽ đổ trực tiếp lên vải.Đối với những vùng có khả năng lún nhiều hoặc những phần dƣới mực nƣớc biển, kích thƣớc chống mép vải cần lấy không nhỏ hơn 2,0m. Có thể chọn giá trị L theo công thức sau:
L = (2-11)
Trong đó: dx- Đƣờng kính hòn đá - Tỷ trọng của đá
Hình 2.14. Nối vải địa kỹ thuật theo phƣơng pháp chồng mép
- May mép vải: Chỉ may thƣờng dùng sợi Polietilen. Cƣờng độ chịu kéo của chỉ phải không nhỏ hơn cƣờng độ chịu kéo của vải. Tùy theo điều kiện thi công và yêu cầu về độ bền của mối nối, có thể áp dụng các kiểu may ở hình 2.15.
Tùy thiết bị may và kiểu may, có thể may vải trƣớc khi thi công hoặc trong quá trình rải vải.Đƣờng khâu phải cách mép vải 0,05 m. Nếu vải đƣợc khâu nối tại
hiện trƣờng, mép vải phải chồng lên nhau ít nhất 20 cm. Đƣờng khâu không nên đặt thẳng góc với phƣơng có tải trọng lớn nhất.
Hình 2.15. Các kiểu may vải
a/ Kiểu chắp tay, b/ Kiểu chữ J, c/ Kiểu con bƣớm d/ Kiểu chồng đơn, e/ Kiểu gập mép
- Neo vải: Vải phải đƣợc neo ở đỉnh và chân mái dốc. Chiều dài đoạn vải neo thƣờng ít nhất là 1m.
d, Thi công lớp bảo vệ
Nguyên tắc chung là khi thi công, lớp áo bảo vệ này không đƣợc làm rách thủng vải địa kỹ thuật, hạn chế tối đa việc bôi bẩn bề mặt vải gây lấp tắc vải. Việc thi công trên khô lớp áo bảo vệ phải tiến hành ngay sau khi rải vải để hạn chế sự lão hóa vải do tia cực tím của ánh sáng mặt trời.Khi gặp nền đất yếu việc thi công lớp bảo vệ phải bắt đầu từ đáy sau nhất tiến dần lên đỉnh để tránh trƣợt lở.Khi thi công lớp bảo vệ đá đổ phải đảm bảo kích thƣớc đá tối đa và độ cao rơi tối đa nhƣ thiết kế. Khi rải đá không cho phép đá trƣợt trên vải dễ làm hỏng vải. Để đề phòng các hiện tƣợng phá hoại trên, nên bố trí thêm 1 lớp trung gian giữa vải và lớp áo bảo vệ bằng đá dăm hay rong rào.
e, Kiểm tra tính năng của vải địa kỹ thuật với yêu cầu của từng công trình
Kiểm tra đặc tính của vải: ngoài các chỉ tiêu trên phải tiến hành kiểm tra thêm một số chỉ tiêu khác của vải. Nội dung kiểm tra và tần suất kiểm tra phụ thuộc vào tầm quan trọng của các chức năng của vải địa kỹ thuật đối với công trình và quy mô sử dụng vải.
Việc lựa chọn chỉ tiêu thí nghiệm có thể tiến hành nhờ bảng 2.4. Các cột có dấu “+” là các chỉ tiêu cần kiểm tra.
Bảng 2.4. Sự tƣơng ứng giữa chức năng và thí nghiệm kiểm tra Thí nghiệm Chức năng Kéo Ma sát Hệ số thấm đơn vị Hệ số dẫn truyền nƣớc Độ hổng Ngăn cách + Gia cố + + Lọc + + Tiêu +
Để phân biệt các chức năng của vải trong một số loại hình ứng dụng thông thƣờng có thể tham khảo tại bảng 2.5.
Bảng 2.5. Tầm quan trọng của các chức năng của vải địa kỹ thuật Khu vực áp dụng điển hình Chức năng Phân cách Tiêu nƣớc Lọc Gia cƣờng Bảo vệ Đập ● o o Tƣờng chắn, mái dốc gia cố ● o ● Tiêu nƣớc nền o o ● Lọc ngƣợc cho rọ đá o o ● Lọc ngƣợc cho đập đất ● ● ●
Lọc ngƣợc cho bờ sông biển o ●
Thi công đắp lấn bằng thủy lực ● ●
Hạp long bằng vật liệu phế thải o ● o ●
Giữ vật liệu phế thải o o o ●
Đƣờng kiên cố, bãi đậu xe ● o o o
● - Chức năng chính o - Chức năng phụ
- Tùy thuộc vào đất và sự áp dụng
2.3. Kết luận chƣơng
Đối với một công trình khi đƣợc xây dựng trên nền đất yếu khi xử lý nền bằng phƣơng pháp sử dụng vải địa kỹ thuật cần phải xác định cụ thể nền đất yếu đó cần đƣợc xử lý để đạt đƣợc yêu cầu gì trong các yêu cầu chung về xử lý: tăng cƣờng độ, tăng độ ổn định và giảm biến dạng lún cho công trình. Khi đã xác định đƣợc các yêu cầu cần xử lý và có đƣợc các chỉ tiêu cơ lý của đất, ta sẽ xác định đƣợc yêu cầu chỉ tiêu cơ lý của vật liệu, từ đó làm cơ sở để đƣa ra các biện pháp thi công ngoài hiện trƣờng, tiến hành xử lý nền đất yếu. Tuy nhiên, trên thực tế việc thiết kế vải địa kỹ thuật không chỉ phụ thuộc vào các yếu tố về chỉ tiêu cơ lý của vải địa kỹ thuật mà còn cần xét đến khả năng suy giảm cốt liệu của thành phần vải địa kỹ thuật trong khi sản xuất và yếu tố khả năng hƣ hỏng trong quá trình thi công ngoài hiện trƣờng. Việc xác định các yếu tố sự suy giảm cốt liệu trong khi sản xuất và suy giảm đặc tính khi thi công ngoài hiện trƣờng rất phức tạp và kết quả đƣa ra phụ thuộc vào kinh nghiệm thực tế. Với các khó khăn hạn chế nhƣ vậy nên luận văn không nghiên cứu đến sự suy giảm cƣờng độ vải địa kỹ thuật trong khi sản xuất và khi thi công.
Việc áp dụng biện pháp gia cố nền bằng vả địa kỹ thuật trên nền đất yếu dƣới ảnh hƣởng của sóng biển đƣợc nghiên cứu kỹ trong chƣơng 3. Vai trò của sóng và thủy triều tác động tới lớp đất yếu bị kẹp giữa các lớp đất cát. Quá trình dao động của mực nƣớc trƣớc đê, làm cho sự lan truyền áp lực nƣớc lỗ rỗng bên trong đất nền diễn ra mạnh, qua đó tác động gây trƣợt sâu qua nền
CHƢƠNG III. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐỊA KỸ THUẬT CÓ XÉT ĐẾN TẢI TRỌNG SÓNG 3.1. Giới thiệu các mô hình toán
3.1.1. Mô hình tính toán phân tích ổn định Geo5
Đầu năm 2001 tập đoàn FINE (cộng hòa Séc) đã cho ra mắt sản phẩm bộ phần mềm Geo5 mô phỏng theo lý thuyết phần tử hữu hạn để hỗ trợ việc tính toán các loại kết cấu kết cấu trọng lực (khối xếp, tƣờng chắn, đê, đập, kè bê tông,.. v), tƣờng cừ, cọc đơn, hệ cọc.Bộ chƣơng trình GEO5 đƣợc thiết kế để giải quyết các vấn đề địa kỹ thuật đa dạng, các bài toán tƣơng tác giữa kết cấu và nền đất. Bộ chƣơng trình bao gồm nhiều môđun riêng biệt, dễ sử dụng với một dao diện thống nhất và thân thiện với ngƣời sử dụng.
Các mô đun của bộ Geo5
Phân tích địa kỹ thuật bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)
Mô hình hoá các bài toán địa kỹ thuật đa dạng bằng phƣơng pháp FEM
Phân tích đƣờng hầm bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM)
Thiết kế móng
Dầm trên nền dàn hồi Kiểm tra một cọc đơn
Phân tích móng và bản vòm bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM)
Thiết kế và kiểm tra móng
Thiết kế tường chắn
Kiểm tra các mố trụ cầu
Kiểm tra và tính toán tƣờng chắn có đầu conson Phân tích áp lực đất
Kiểm tra và tính toán tƣờng chắn trọng lực Kiểm tra tƣờng chắn xây gia cố
Kiểm tra kết cấu neo
Kiểm tra và tính toán tƣờng chắn khối xếp Thiết kế tƣờng chắn đá giật cấp
Phân tích ổn định
Phân tích ổn định mái dốc đá Phân tích ổn định mái dốc
Các kết cấu công trình ngầm
Đánh giá sự nguy hiểm của việc phá hoại công trình do thi công đƣờng
Phân tích đƣờng hầm bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn
Phân tích lún
Lún-Phân tích lún của đất nền
Một số mô hình của bề mặt
Mô hình số của bề mặt địa hình
3.1.2. Mô hình tính toán phân tích ổn định Geo – Slope Office
Bộ phần mềm Geo – Slope Office đƣợc sản xuất bởi công ty Geo – Slope International(Canada) bao gồm các modun chuyên dùng để tính toán ổn định công trình trong các bài toán địa kỹ thuật sau:
SEEP/W : Phân tích thấm
SIGMA/W: Phân tích tứng suất biến dạng
CTRAIN/W: Phân tích ô nhiễm trong giao thông
TEMP/W: Phân tích địa nhiệt
QUAKE/W: Phân tích đồng thời các thành phần trên
VADOSE/W: phân tích lớp đất bề mặt và đất trong vùng không BH
SEEP 3D: phân tích thấm theo phần tủ hữu hạn 3D
Trong các modun trên, modun SLOPE có thể phân tích và giải các bài toán mái dốc không đồng nhất trên nền đá, trƣờng hợp mặt trƣợt xác định trƣớc theo từng khối, mái đất chịu tải trọngngoài và có gia cố. SLOPE/W có thể ghép nối với SEEP/W phân tích ổn định mái dốc trong điều kiện có áp lực nƣớc lỗ rỗng phức tạp, với SIGMA/W phân tích ổn định mái dốc theo ứng suất phân tố, với QUAKE/W phân tích ổn định mái dốc có xét tới tác động củađộng đất và phân tích ổn định mái dốc theo lý thuyết độ tin cậy, do đó có thể áp dụngchúng vào việc tính toán – thiết kế các công trình xây dựng, địa kỹ thuật và khai thácmỏ...có liên quan tới mái dốc.
Chƣơng trình SLOPE/W đƣợc xây dựng dựa trên một số lý thuyết tính ổn định mái dốc nhƣ: Phƣơng pháp Ordinary (hay còn gọi là phƣơng pháp Fellenius), phƣơng pháp Bishop đơn giản hoá, phƣơng pháp Janbu đơn giản hoá, phƣơng pháp Spencer, phƣơng pháp Morgen-price, phƣơng pháp cân bằng tổng quát Gle, phƣơng pháp ứng suất phần tử hữu hạn. Đặc điểm khác biệt cơ bản giữa các phƣơng pháp khác nhau là giả thiết liên quan đến lực tiếp tuyến và pháp tuyến giữa các dải. Hơn nữa rất nhiều hàm số biểu diễn quan hệ giữa các lực tác động giữa các cạnh của các dải cũng đƣợc sử dụng đối với các phƣơng pháp Gle và phƣơng pháp Morgenstern- price mà các phƣơng pháp này rất chặt chẽ về mặt toán học. SLOPE/W đƣa ra rất nhiều các phƣơng pháp tính toán khác nhau để cho ngƣời dùng có thể lựa chọn phƣơng pháp phù hợp nhất với bài toán của mình. Một số lý thuyết tính đƣợc dùng trong chƣơng trình Slope/W:
Phƣơng pháp Bishop: Đơn giản hoá chỉ quan tâm đến lực pháp tuyến mà không để ý đến lực tiếp tuyến giữa các dải, và chỉ cần thoả mãn phƣơng trình cân bằng momen.
Phƣơng pháp Janbu: Đơn giản hoá cũng chỉ dùng lực pháp tuyến mà không sử dụng lực tiếp tuyến giữa các dải, nhƣng chỉ dựa trên điều kiện cân bằng lực.
Phƣơng pháp Spencer: Xét cả điều kiện cân bằng lực và cân bằng momen, nó hạn chế coi lực trƣợt là hằng số.
Phƣơng pháp Morgenstern-Price và Gle: Dùng cả lực pháp tuyến và tiếp tuyến giữa các dải và phải thoả mãn cả phƣơng trình cân bằng lực và phƣơng trình cân bằng mômen.
3.2. Mô hình Plaxis
Sự phát triển phần mềm Plaxis đƣợc bắt đầu từ năm 1987 tại Đại học Công nghệ Delft – Hà Lan. Phần mềm Plaxis đƣợc dựa trên phƣơng pháp phần tử hữu hạn và dành cho phân tích 2 chiều và 3 chiều biến dạng và ổn định của cấu trúc của đất, cũng nhƣ nƣớc ngầm và nhiệt dòng chảy, trong các ứng dụng địa kỹ thuật nhƣ thi công đƣờng hầm, cơ sở, kè và đƣờng hầm.
Bộ phần mềm Plaxis bao gồm các modun sau:
- Plaxis V8.2: Phân tích biến dạng và ổn định các bài toán địa kỹ thuật theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn trƣờng hợp đất bão hòa và không bão hòa
- Plaxis Plaxflow: Phân tích thấm trong môi trƣờng đất đá theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn; sử dụng tính toán cho các bài toán thấm ổn định, thấm không ổn định trong môi trƣờng đẳng hƣớng và bất đẳng hƣớng - Plaxis 3D Tuynen: Phân tích biến đạng và ổn định theo bài toán 3 chiều
trong thiết kế đƣờng hầm theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn
- Plaxis 3D Foundation: Phân tích biến dạng móng bè, móng cọc và công trình biển theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn
Lời giải bài toán cơ học vật rắn Các đặc tính kết cấu với điều kiện biên Các đặc tính kết cấu với điều kiện biên
Các đặc tính đất nhƣ một phân tố Các đặc tính đất nhƣ một phân tố Thí nghiệm mô hình vật lý Quan sát ứng xử của đất Phân tích lý thuyết số Các yếu tố tác động đến điều