20120810 Luan van (in)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)

http://slidepdf.com/reader/full/20120810-luan-van-in 1/90

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCMTR NG ĐẠ I HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC QUANG THUẦN

ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA T NG CHẮN

HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉTĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH

MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨ C ĐỘ

CHUYỂN VỊ CỦA T NG CHẮN

Chuyên ngành:Địa k ỹ thuật xây dựngMã số: 60 58 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 12năm 2011

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


CÔNGTRÌNH Đ C HOÀN THÀNH TẠI

TR NG ĐẠ I HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán b ộ hướ ngd ẫ n : TS. LÊ TR ỌNG NGHĨA

Cán b ộ ch ấ m nh ận xét 1 : .......................................................................

Cán b ộ ch ấ m nh ận xét 2 : .......................................................................

Luận Văn Thạc s ĩ đ c bảo vệ tại Tr ng Đạ i học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM

Ngày……tháng……năm 2011

Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1. ...............................................................................2. ...............................................................................3. ...............................................................................4. ...............................................................................5. ...............................................................................

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã đ c sữa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TR NGĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

---------------- ---oOo---Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên:NGUY Ễ N NG ỌC QUANG THU Ầ N Giớ i tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh :21/07/1986 Nơ i sinh :An Giang Chuyên ngành : Đị a k ỹ thu ật xây d ự ng MSHV:10090342Khoá (Năm trúng tuyển) : 2010 I- TÊNĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH CH UY Ể N V Ị C Ủ A T ƯỜ NG CH Ắ N H Ố ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾ N S Ự ĐI Ề U

CH Ỉ NH M ODULUS C Ủ A ĐẤ T THEO M Ứ C ĐỘ CHUY Ể N V Ị C Ủ A T ƯỜ NG CH Ắ NII- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Nhi ệm v ụ:Phân tích chuyển vị của t ng chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnhmodulus của đất theo mức độ chuyển vị của t ng chắn.

N ội dung:

Mở ĐầuCh ng 1 : Tổng quan về sự điều chỉnh thông số modulus của đất

Ch ng 2 :Cơ sở lý thuyết khi phân tích chuyển vị của t ng chắn hố đào sâu bằng phần tử hữu hạn

Ch ng 3 :Phân tích chuyển vị t ng chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnhmodulus của đất theo mức độ chuyển vị của t ng

K ết luận và kiến nghị III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ……/ …. / 2011 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ……/ …. / 2011

V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ H NG DẪN :TS. LÊ TR ỌNG NGHĨA Nội dung vàđề c ng Luận văn thạc sĩ đãđ c Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

CÁN B Ộ H ƯỚ NG D Ẫ NCH Ủ NH I Ệ M B Ộ M ÔN KH OA QL CH UYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS. LÊ TR ỌNG NGHĨA PGS.TS. VÕ PHÁN

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-i-

LỜ I CẢM ƠN Tr c tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền

móng đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọiđiều kiện thuận lợ i giúpđỡ học viên trong thờ i gian qua.

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Lê TrọngNghĩa, ng i đã giúp đỡ , chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh

thần trong thờ i gian học viên thực hiện Luận văn. Thầy đã truyền đạt cho họcviên hiểu đ c ph ng thứ c tiế p cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây làhành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tậ p và làm việc tiế ptheo của mình.

Và cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình và bạn bè thân hữu đã động viên, giúpđỡ học viên trong thờ i gian học tậ p vừa qua.

Chân thành cảm ơn! TP. H ồ Chí Minh, tháng 12 năm 2011

Học viên

Nguyễn Ngọc Quang Thuần

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-ii-

1. TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI

PHÂN TÍCH CHUY Ể N V Ị C Ủ A T ƯỜ NG CH Ắ N H Ố ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾ N S Ự ĐI Ề U CH Ỉ NH MODULUS C Ủ A ĐẤ T THEO M Ứ C ĐỘ CHUY Ể N V Ị C Ủ AT ƯỜ NG CH Ắ N

TÓM TẮT

Chuyển vị của t ng bêtông cốt thé p đ c quan tr ắc ở dự án Ngân hàngcủa Thái Lan (BOT), nằm trên bờ sông Chao Praya, Bangkok. Dự án báo gồmnăm tầng hầm vớ i tổng độ sâu đào là 15.2m. Dự án này đã mất hơn một năm để hoàn thành tất cả các hố đào và xây dựng từ trên xuống cho các tầng hầm. Diệntích hố đào hơn 10.790 m2, và đ c chia thành m i ba khu vực xây dựng.Trình tự thi công tầng hầm ở từng khu vực. Thi công đào đ c tạm dừng ở bagiai đoạn đào 2, 4 và 6 ở độ sâu 1.75m; 8.1m và 15.2m t ng ứ ng. Trong suốtthờ i gian thi công, công trình có tiến hành quan tr ắc chuyển vị ngang củat ng. Hệ thống quan tr ắc đầy đủ đ c thiết lậ p trongt ng và mặt đất nền

xung quanh để theo dõi trong suốt quá trình thi công và sau khi hoàn thànhcông trình.

Số liệu đo đạt đ c sử dụng để phân tích ng c vớ i các dự báo của phầnmềm PLAXIS 3D Foundation k hi điều chỉnh modulus của đất sử dụng mô hìnhMorh-Coulumbcho t ng thích vớ i giá tr ị quan tr ắc theo từng cấp đào.

K ết quả việc phân tích ng clà modulus của đất giảm dần khi chiều sâuđào tăng dần theo từng b c thi công. Một t ng quan giữa modulus của đấtvà

mức độ chuyển vị1 của t ng vớ i từng cấp đào đ c thiết lậ p cho hệ thốngt ng bêtông cốt thép, thi công hố đào theo ph ng pháp top-down trên nềnđất ở Bangkok thông qua hệ số hiệu chỉnh 2. Hệ số =150-300 cho đất sét

yếu và =1200-800 cho lớ p sét cứng.

1Mức độ chuyển vị là tỉ số umax/h, vớ i umax là giá tr ị chuyển vị lớ n nhất củat ng, h là chiều sâu của hố đào tại cấp đào t ng ứng2Eu= Su hệ số hiệu chỉnh modulus của đất theo sức chống cắt không thoát n c

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-iii-

SUMMARY OF THESISTITLEANALYSIS DISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS ON

EXCAVATION WITH AMENDMENT OF MODULUS SOIL BYLEVELDISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS.

ABSTRACTA movement of Diaphragm walls was monitored at the Bank ofThailand

(BOT) project, located on the Chao Praya Riverbank, Bangkok. The projectconsisted of five undergroundbasement floors with the total depth ofexcavation about15.2 m. This project took more than one year to finishall theexcavation and top-down construction for thebasement floors. The area ofexcavation was larger than10,790 m2, and was divided into thirteenconstructedzones. The sequence of basement construction at eachzone. Theexcavationwas paused at three main excavated stages 2, 4 and 6at the depth of1.75 m, 8.1 m and 15.2 m, respectively.The full set of instrumentation wasinstalled at the palaces, diaphragm wall and ground surface to monitor the field

performances during and after basement constructionThe field measurement used to back analysis with prediction of software

PLAXIS 3D Foundation when amendment of modulus soil which use modelMorh-Coulumb for compatibility with the value observef for each excavationlevel.

Results of back analysis is the modulus of soil decrease gradually whendepth excavation increase gradually with each step of construction.Acorrelation between the modulus of the soil and the set leveldisplacement of the wall witheach level of excavation is set for systemsdiaphrgamwall,construction top-

down approachontheground in Bangkok through thecorrection factor. Factor

=150-300 with soft clay and =1200-800 with stiff clay.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-iv-

2. MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN................................................................................ ii

MỤC LỤC .................................................................................................... iv

DANH MỤC HÌNHẢ NH, HÌNH VẼ ......................................................... vi

DANH MỤC ĐỒ THỊ ................................................................................ viii

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................... 1

2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .................................................................................... 1

3. PH NG PHÁP NGHIÊN CỨ U ............................................................... 1 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI .............. 2 5. GIỚI HẠ N PHẠM VI VÀ ĐỐI T NG NGHIÊN CỨ U ......................... 2 6. HẠ N CHẾ CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 2

7. NỘI DUNG ĐỀ TÀI .................................................................................... 2

Ch ng 1. TỔ NG QUAN VỀ SỰ ĐIỀU CHỈ NH THÔNG SỐ MODULUSCỦA ĐẤT ..................................................................................................... 4

1.1. TỔ NG QUAN ........................................................................................... 4

1.2. THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT ....................................................... 5

1.3. HỆ SỐ POISSON [17] ........................................................................... 16

1.4. HỆ SỐ THẤM ........................................................................................ 17

1.5. K ẾT LUẬ N ............................................................................................ 18

Ch ng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂ N VỊ CỦAT NG CHẮ N HỐ ĐÀO SÂU BẰ NG PP PTHH [6][16] ....................... 21

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PLAXIS 3D FOUNDATION 1.6 ........ 21

2.2. MÔ HÌNH VẬT LIỆU ........................................................................... 21

2.3. ĐỊNH NGHĨA BIẾ N DẠNG THÔNG TH NG ................................ 21

2.4. PHÂN TỬ BỀ MẶT .............................................................................. 22

2.5. PHÂN TÍCHỨ NG SUẤT HỮ U HIỆU KHÔNG THOÁT N C VỚICÁC THAM SỐ HỮ U HIỆU ........................................................................ 22

2.6. THAM SỐ SKEMPTON B .................................................................... 24

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-v-

2.7. PHÂN TÍCHỨ NG XỬ KHÔNG THOÁT N C VỚI THÔNG SỐ Ứ NG SUẤT TỔ NG ....................................................................................... 26

2.8. ÁP LỰ C TIỀ N CỐ K ẾT BAN ĐẦU TRONG MÔ HÌNH NÂNG CAO

....................................................................................................................... 26

2.9.Ứ NG SUẤT BAN ĐẦU ......................................................................... 28

2.10. LỰ A CHỌ N MÔ HÌNH ....................................................................... 29

2.10.1. Mô hình Mohr-Coulumb (MC) ...................................................... 29

2.10.2. Mô hình hardening soil (HS).......................................................... 35

2.10.2.2. Biến dạng thể tích dẻo đối vớ i tr ạng tháiứng suất ba tr ục ......... 37 2.11. NHÂN TỐ THỜI GIAN [6] ................................................................. 38

2.12. CÁC LỖI TH NG GẶP VỚI MÔ HÌNH 3D ................................... 39 2.13. KẾT LUẬN CH NG 2 ..................................................................... 42

Ch ng 3. PHÂN TÍCH CHUYỂ N VỊ T NG CHẮ N HỐ ĐÀO SÂU CÓXÉT ĐẾ N SỰ ĐIỀU CHỈ NH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂ N VỊ CỦA T NG ...................................................................... 44

3.1. SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH ....................................................................... 44

3.2. PHÂN TÍCH BẰ NG PHẦ N MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION ....... 45

3.2.1. Thông số đầu vào ............................................................................. 45

3.2.2.Mô hình Plaxis 3D ............................................................................ 50

3.2.3. K ết quả tính toán và phân tích dữ liệu ............................................. 55

3. 3. K ẾT LUẬ N ........................................................................................... 72

K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ ..................................................................... 73

4.1. K ẾT LUẬ N ............................................................................................ 73

4.2. HẠ N CHẾ CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................... 74

4.3. KIẾ N NGHỊ ............................................................................................ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 76

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-vi-

3. DANH MỤCHÌNHẢNH, HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mặt cắt đất nền ở Bangkok .................................................................. 4

Hình 1.2 Tổng hợ p các nghiên cứu hệ số Modulus [4][10][17] ......................... 6

Hình 1.3 Tổng hợ p các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu ................... 7 ở đất nền Bangkok [10] ....................................................................................... 7

Hình 1.4 K ết quả thí nghiệm nén ngang chođất sét mềm Bangkok................... 9

Hình 1.5 K ết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok ................... 9

Hình 1.6 Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào ................. 10 Hình 1.7 So sánh đặc tính nén của đất vớ i dữ liệu quan tr ắc ở Nam Boston ... 11

Hình 1.8Ảnh h ng của chiều dài t ng trên chuyển vị ngang và độ lún nềncho OCR=1 của đất sét ..................................................................................... 12

Hình 1.9Ảnh h ng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét......................................................................... 13

Hình 1.10Ảnh h ng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớ n nhất củat ng và moment uốn ....................................................................................... 13

Hình 1.11 Mô hình đối xứng, độ dày t ng vây là 0.9m, B/2=20m. Bề r ộng củahố đào và thông số độ cứng của t ng đ c nghiên cứu. [Fino và Harahap,1991] ................................................................................................................. 14

Hình 1.12 Kích th c mô hình hố đào .............................................................. 14

Hình 1.13 Chuyển vị ngang của t ng và độ lún nền trong tiến trình đào ....... 15 Hình 1.14 Chuyển vị ngang của chín b c thi công hố đào ............................. 15 Hình 1.15 Độ lún nền của chín b c thi công hố đào ...................................... 16

Hình 2.1 Minh hoạ ứng su

ất ti

ền c

ố k ết d

ọc trong m

ối quan h

ệ vớ iứng su

ấthiện tại (a) Sử dụng OCR, (b) Sử dụng POP .................................................... 27

Hình 2.2 Tr ạng thái quá cố k ết đạt đ c từ việc chất tải tr c và sau đó dỡ tải............................................................................................................................ 28

Hình 2.3 Quan hệ ứng suất-biến dạng trong mô hình đàn dẻo ......................... 30 Hình 2.4 Mặt giớ i hạn Mohr-Coulomb trong không gianứng suất chính (c=0)........................................................................................................................... 31

Hình 2.5 Điều kiện làm việc của vật liệu .......................................................... 33

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-vii-

Hình 2.6Ứ ng suất cắt điều kiện làm việc của vật liệu ..................................... 33

Hình 2.7 Xác định E0 và E50 từ k ết quả thí nghiệm nén ba tr ục thoát n c ..... 34 Hình 2.8 Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbol cho mẫu chịu nén ban đầu .... 37

Hình 2.9 Lỗi giớ i hạn của Plaxis về số phần tử ................................................ 40

Hình 2.10 Lỗi phần tử xấu khi Mesh l i phần tử ......................................... 41

Hình 2.11 Lỗi Phân k ỳ và hội tụ ....................................................................... 41

Hình 2.12 Thông số kích th c phân bố phần tử địa ph ng .......................... 42 Hình 3.1 Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT ......................... 46

Hình 3.2. Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT ........................ 46

Hình 3.3 Các b c đào từ trên xuống của công trình và dữ liệu đo nghiêng củadự án BOT ......................................................................................................... 47

Hình 3.4 Thuộc tính k ỹ thuật của đất ở dự án BOT......................................... 48

Hình 3.5 Mô phỏng một nữa hố đào có cọc, mesh 3D ..................................... 51

Hình 3.6 Mô hình Plaxis 3D Foundation .......................................................... 52

Hình 3.7 Mesh 3D mô hình Plaxis 3D Foundation ........................................... 54

Hình 3.8 Chuyển vị ngang t ng chắn hố đào sâu trong Mô hình Plaxis 3D Foundation ........................................................................................................ 55

Hình 3.9 Chuyển vị khi đào xuống -1.75 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation........................................................................................................................... 56

Hình 3.10 Chuyền vị khi đào xuống -8.1 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation........................................................................................................................... 57

Hình 3.11 Chuyền vị khi đào xuống -15.2 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation........................................................................................................................... 58

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-viii-

4. DANH MỤC ĐỒ THỊ

Biểu đồ 1.1 Khoảng biến dạng theo modulus chống cắt G (Mair, 1993) [17] ... 5

Biểu đồ 1.2 Giá tr ị Eu kinh nghiệm, Duncan & Duchigani, 1976. [10] ............. 5

Biểu đồ 3.1 K ết quả so sánh quan tr ắc và tính toán bằng Plaxis ...................... 61

Biểu đồ 3.2 Quan tr ắc và các tr ng hợp tính toán điểm No.9 đào đến -1.75m........................................................................................................................... 62

Biểu đồ 3.3 Tổ hợp đ c lựa chọn và quan tr ắc điểm No.9 đào đến -1.75m ... 63 Biểu đồ 3.5 Tổ hợp đ c lựa chọn và quan tr ắc điểm No.9 đào đến -8.1m ..... 65 Biểu đồ 3.6 Quan tr ắc và các tr ng hợp tính toán điểm No.9 đào đến -15.2m

........................................................................................................................... 66

Biểu đồ 3.7 Tổ hợp đ c lựa chọn và quan tr ắc điểm No.9 đào đến -15.2m ... 67 Biểu đồ 3.8 Quan tr ắc và các tổ hợ p tính toán lựa cho từng b c đ ào No.9 ... 68 Biểu đồ 3.9 Vị trí chuyển vị lớ n nhất theo chuyển sâu phụ thuộc vào độ sâu đào(Quan tr ắc và tính toán Plaxis) .......................................................................... 70

Biểu đồ 3.10 Sự Biến thiên modulus Eu theo độ sâu của từng lớp đất. ............ 71

Biểu đồ 3.11 Sự biến thiên hệ số theo độ sâu của từng lớp đất. ................... 71

Biểu đồ 4.1 Hệ số theo độ sâu đào sét yếu và sét cứng ............................... 73

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-ix-

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thuộc tính k ỹ thuật của BBC từ mô hình đất MIT-E3 ..................... 11

Bảng 1.2 Thuộc tính mô hình Cam-Clay cải tiến sử dụng tổng hợ p quan tr ắc,trên đất cố k ết th ng vớ i K0=0.53 (Hashash) ................................................. 14

Bảng 1.3 Hệ số Poisson của một số loại đất [5]................................................ 17

Bảng 1.4 Một sô giá tr ị hệ số thấm của các loại đất theo tổng k ết của Das [9] 18 Bảng 1.5. Modulus và hệ số Poission [5] .......................................................... 20

Bảng 3.1 Trình tự xây dựng tầng hầm của tr ng hợ p lịch sử BOT ................ 45 Bảng 3.2 Thông số Rinter đ c lấy theo đề nghị của Plaxis. ........................... 45

Bảng 3.3 Bảng tóm tắt thông số sử dụng trong mô hình Morh-Coulomb ........ 49

Bảng 3.4 Thông số đầu vào của vật liệu khác................................................... 50

Bảng 3.5 Các tr ng hợ p modulus của 3 lớp đất .............................................. 50

Bảng 4.1 Bảng tổng k ết quả nghiên cứu ........................................................... 73

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-1-

1. MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, các công trình nhà cao tầng mọc lên ngày càngnhiều. Dẫn đến việccác công trình này phải có một diện tích công trình ngầm đủ lớ nđể chứa các thiết bị phụ tr ợ nh hệ thống điện, hệ thống n c … và bãi giữ xe. Vấnđề cần giải quyết là phải có một hệ thống t ng chắn phù hợ p vớ i việc độ sâu củacông trình ngầm ngày càng lớ n.Ở đâyviệc chống chuyển vị của t ng chắn hố đào

sâu của công trình ngầm nổi lên nh là một vấn đề thách thức cần phải đ c giảiquyết.

Theo các nghiên tr c đó,chuyển vị của t ng chắn hố đào sâu phụ thuộcr ất nhiều vào tham số modulus biến dạng của đất. Mà tham số này lại biến đổi trongsuốt quá trình thi côngđào đất từ khi t ng bắt đầu chuyển vị chứ không phải hằngsố. Trong các bài toán phân tích thông th ng, ng i ta chỉ xét đến thông số modulus là hằng số trong suốt quá trình thi công. Để hiểu rõ hơn và mô phỏng gầnthực tế các b c thi công có điều chỉnh tham số modulus biến dạng của đất theomức độ chuyển vị của t ng chắn sao cho t ng thích vớ i giá tr ị quan tr ắc của các b c thi côngở các công trình hố đào sâu.

2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Mục tiêu: “ Đề ngh ị phương pháp hiệu ch ỉ nh thông s ố module bi ế n d ạng

c ủa đấ t theo m ức độ chuy ể n v ị c ủa tườ ng trong quá tr ình th i công ”.

3. PH NG PHÁP NGHIÊN CỨ U

+ Tổng hợ p các nghiên cứu tr c đó. + Sử dụng k ết quả quan tr ắc ngoài thực địa công trình đã thicông.+ Thiết lậ p các thông số đầu vào và thành lậ p mô hình trong Plaxis.+ Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation 1.6 phân tíchng c để hiệu

chỉnh modulus biến dạng của đất.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-2-

4. ÝNGHĨA KHOA HỌC VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài này có ý nghĩa nhằm đ a ra h ng hiệu chỉnh tham số modulus biếndạng. Đ a ra các giải pháp xây dựng mô hình đất của hố đào sâu bằng Phần mềmPlaxis 3D Foundation 1.6. Dự báo đ c chính xác chuyển vị của từng b c thi cônggiúp tránh r ủi ro trong quá trình thi côngđào đất trong hố đào sâu. Vì khái niệm hố đào sâu luôn đ c hiểu đồng nghĩa vớ i sự nguy hiểm. Chính tính chất đặt thù nàynên việc dự báo đ c chính xác các xu h ng ứng xử của hố đào sâu, nhất làchuyển vị của t ng chắn là việc r ất có ý nghĩa cho một thiết k ế ngày càng an toàn.

5. GIỚ I HẠN PHẠM VI VÀ ĐỐI T NG NGHIÊN CỨ U

Phạm vi nghiên cứu chỉ giớ i hạn trong việc khảo sát chuyển vị ngang củat ng chắn hố đào sâu. Và đối t ng nghiên cứu từ công trình BOT,ở Thái Lan.

6. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI

Mô phỏng các b c thi công có sự thay đổi thông số E trong từng b c thi

công là một lựa chọn không có sẵn trong Plaxis. Nên khi thực hiện đề tài này, thôngsố modulus E của 3 lớ p đất trên cùng cóảnh h ng nhất đến quá trình thi công,đ c tổ hợ p thành nhiều tr ng hợp. Sau đó, chọn ra 3 bộ tổ hợ p có k ết quả chuyểnvị của t ng gần vớ i quan tr ắc của 3 b c đào t ng ứ ng.Dẫn đến việc xây dựngmô hình tính toán mất nhiều thờ i gian.

7. NỘI DUNGĐỀ TÀI

MỞ ĐẦUCh ng 1. TỔ NG QUAN về sự điều chỉnh thông số modulus của đấtTổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị t ng chắn hố đào sâu. Các

công trình nghiên cứu về quan hệ biến dạng và modulus biến dạngCh ng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂ N VỊ CỦA

T NG CHẮ N HỐ ĐÀO SÂU BẰ NG PH NG PHÁP PHẦ N TỬ HỮ U HẠ N

(PP PTHH)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-3-

Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS3D Foundation 1.6” để phân tíchng c theo mô hình Mohr-Coulumb.

Ch ng 3. PHÂN TÍCH CHUYỂ N VỊ T NG CHẮ N HỐ ĐÀO SÂU CÓXÉT ĐẾ N SỰ ĐIỀU CHỈ NH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂ NVỊ CỦA T NG

Giớ i thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan tr ắc của dự án ngân hàngThái Lan,ở Bangkok.

Dùng k ết quả chuyển vị ngang của t ng chắn đ c mô phỏng bằng phầnmềm “PLAXIS3D Foundation 1.6” để so sánh chuyển vị ngang của t ng theoquan tr ắc. Vớ i k ết quả này ta sẽ thấy xu h ng biến đổi modulus biến dạng của đấttheocác b c thi công và có k ể đến mức độ chuyển vị ngang của t ng chắn.

K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ Từ k ết quả phân tíchở ch ng 3.Đ a ra xu h ng giảm modulus biến dạng

của đất theo mức độ chuyển vị của t ng.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-4-

1. Ch ng 1.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU

CHỈNH THÔNG SỐ MODULUS CỦAĐẤT

1.1. TỔNG QUAN

Việc dự báo chính xác sự thay đổi giá tr ị module biến dạngứng vớ i ứng suấtvà biến dạng của đất r ất khó khăn vì đất là mô hình phi tuyến. Còn trong phân tích

bằng PP PTHH làmô hình đẳng h ng nên chỉ thuận tiện cho việc thay đổi giá tr ị modulus biến dạng theođộ sâu. (Ohta and Hayashi, 1997; Anderbrooke và cộng sự,1997).[3]

Ở Bangkok, địa chất khu vực đồng bằng châu thổ bên d i có lớp đất sét biển r ất yếu. Đây là vấn đề cần quan tâm khi xây dựng công trìnhở đây.Đã có rấtnhiều công trình nghiên cứu sức chống cắt và đặc điểm cố k ết của đất sét yếu ở khuvực này. Mặt khác, việc thiết k ế và thi công các công trình ngầm yêu cầu ng i

thiết k ế phải có hiểu biết về ứng xử của lớp đất yếu nàyvàđảm bảo biến dạng củacông trình ngầm nhỏ hơn 1%.

Hình 1.1M ặt cắt đấ t nề n ở Bangkok

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-5-

1.2. THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT

Hiện nay, mô phỏng đặc tr ngquan hệ ứng suất - biến dạng của đất chủ yếudựa vào phân tích sử dụng PP PTHH. R ất nhiều nghiên cứu đã đ c thực hiện để mô phỏng t ng thích nhất ứng xử quan hệ ứng suất - biến dạng của đất. Màứng xử của đất quá phức tạ p nên việc đơn giản hoá bài toán là cần thiết. Nh một quy luật,độ c ứ ng l ớ n ở bi ế n d ạng nh ỏ vàgi ảm d ần d ần để v ật li ệu b ắt đầu bi ế n d ạng vànó

s ẽ đạt giá tr ị ngưỡ ng t ại m ột s ố bi ế n d ạng l ớ n .

Biểu đồ 1.1Kho ảng biế n d ạng theo modulus ch ố ng cắ t G (Mair, 1993 )[19]

Biểu đồ 1.2 Giá tr ị Eu kinh nghi ệm, Duncan & Duchigani, 1976. [15]

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-6-

Hình 1.2 T ổ ng hợ p các nghiên c ứ u hệ số Modulus [14][15][19]

200

500

GHI CHÚ

Bjerrum

1964

Thuc nghiem

1981

70

250

Balasubramaniam and Bremet

Bangkok

Bowels

Embankment

Bergado

Hock, Soft Clay

Hock, Stiff Clay

Exvacaion

Exvacation Works, In Japan

Eu/Su(FVS)

Eu/Su

1988

15

40E'/Su

1990

200

500

Eu/Su

1997

280

350Eu/Su

1200

1600

Eu/Su

100

200

300

400

500

600

700800

900

1100

1200

1300

1400

1500

16001700

1800

1900

2000

Date

Times

Simpson

Akino, 1990; Ochi, 1994; Siff Clay

Akino, 1990; Tatsuoka, 1992; Shigehiko, 1999. In Japan

2000

0.5 SAGA-CRISP

Japan

0.5

0.7

1000 E'max

0.3

Undrainedanalysis

Sage-Crisp

Britto and Gunn

1987

50

500

Kw/K'

0.510 E'max

60Su

100 E'max

100 E'max

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-7-

Hình 1.3 T ổ ng hợ p các nghiên c ứ u hệ số Modulus cho h ố đào sâu ở đấ t nề n Bangko k[15]

Để xác định độ cứng đànhồi dựa trên thuộc tính của sức chống cắt khôngthoát n c Su với độ sâu sử dụng quan hệ thực nghiệm của modulus Young đàn hồikhông thoát n c.Eu=αSu đ c đề xuất bở i Bjerrum (1964).

250

GHI CHÚ

Sivadran, at NNH, 4m depths

1975

Chaiseri and Parkison, Top downconstruction with diaphragm wall.

Bowels, Soft Bangkok Clay

Heluin, used FEM to analysis

Viggiani and Atkinson10 m depth

Vucetic and Dobry

E/Su(FVS)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

Date andLocation

Times

500

1988

Eu/Su200

400

1989

Eu/SuSoft Clay

800

Eu/SuStiff Clay

1600

1991

E/SuMohr-Coulumb

Used FEM

500

Eu/SuSoft Clay

1995

2000

400Eu/Su

1995

Viggiani and Atkinsonat MRTA station, 20 m depth

300

Eu/Su

1500

850

1000

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-8-

Các k ế t quả nghiên c ứ u t ừ các công trình th ự c t ế Dự án đại học Thamasart[1]

Dự án sử dụng t ng diaphragm wall với độ sâu đào là 20m.K ết quả phântích ng c so vớ i quan tr ắc t ng thích khi chọn modulusEu/Su=500 cho đất sétyếu và chọn modulusEu/Su=2000chođất sét cứng.

Dự án công trình ngầm Dingdang và Dự án khu phứ c hợ p Sathorn chok ết quả tốt vớ i khoảng biến độngở trên. [1]

Trong dự án Metropolitan Rapid Trasnit (MRT) northern thi công bở iCambridge In-situ of Little Eversden (1997) có k ết quả ở chuyển vị cắt 0.1~0.2%cho G/Su =160và Eu/Su=480. Cònở chuyển vị cắt 0.05~0.1% choG/Su =340vàEu/Su=1020. [15]

Độ cứng của đất sét mềm từ k ết quả thí nghiệm nén ngang cho k ết quả trùngkhớ p vớ i phân tíchng c (Hình 1.4). Nh ng thí nghiệm nén ngang của đất sét cứnglại cho k ết quả độ cứng thấp hơn so với phân tích ng c (Hình 1.5).

Phein-wej và cộng sự (1996) phân tích từ dữ liệu chuyển vị thực tế của một

số dự án hố đào sâu ở Bangkok cho cả hai loạit ng cọc bản thép vàt ng vây bêtông cốt thép. Thì cho k ết quả, t ng cọc bản thép có khoảng chuyển vị lớ n nhấtnằm khoảng 1~2% độ sâu của hố đào. T ng vây betong cốt thép chuyển vị lớ nnhất không v t quá 0.5% độ sâu của hố đào. [19]

Ou và cộng sự (2000) quan tr ắc chuyển vị nền của công trình gây ra bở i quátrình thi công hố đào theo ph ng pháp top down vớ i t ng vây bêtông cốt thép.Hệ thống quan tr ắc tổng quát đ c thiết lậ p trong quá trìnhđào công trình Taipei

National Enterprising Center (TNEC), họ đã quan trắc độ lún dọc, biến dạng ngangvà biến dạng cắt. Biến dạng dọc tr ục tăng theo độ sâu hố đào, cao nhất đạt 0.5%chiều sâu của hố đào tại b c thi công 13 (hố đào có sàn ở độ sâu 19.7m tính từ mặtđất tự nhiên. Trong khi biến dạng cắt lớ n nhất và biến dạng ngang lớ n nhất đạt đ cxung quanh 0.6 đến -0.6% chiều sâu hố đào ở b c thi công 13. Tuy nhiên, quátrình đào hoàn toàn không thoát n c vớ i thể tích không đổi. Dựa vào sự theo dõi

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-9-

hiện tr ng đất phía sau t ng có thể tích không đổi trong khi đào, nó có thể là docố k ết hayứng xử từ biến của đất.[19]

Hình 1.4 K ế t quả thí nghi ệm nén ngang cho đấ t sét m ề m Bangkok

Hình 1.5 K ế t quả thí nghi ệm nén ngang cho đấ t sét c ứ ng Bangkok

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-10-

Khảo sát chuyển vị của t ng vây cứng (diaphragm wall). Phân tích theo môhìnhứng suất hữu hiệu, MIT-E3 (Whittle và Kavvadas, 1994), mô tả sự thay đổi các

thông số phụ thuộc K 0chosét quá cố k ết. Thực hiện trên mẫu đất sét xanh Boston,USA.

(a). Điều kiện ban đầu và tổng hợ p thông số địa k ỹ thuật

(b). Trình tự đào Hình 1.6Mô hình hình h ọc, điề u kiện thanh ch ố ng và trình t ự đào

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-11-

Hình 1.6(a) cho thấy các thông số thay đổi của mô hình h ng đến là chiềudài t ng, độ sâu hố đào, khoảng cách đặt các thanh chống theo ph ng đứng và

ph ng ngang. Nghiên cứu sự thay đổi các thông số này để xem xét sự ảnh h ngcủa từng thông số lên chuyển vị ngang của t ng và độ lún nền xung quanh.

Hình 1.7 So sánh đặc tính nén c ủa đấ t vớ i d ữ liệu quan tr ắ c ở Nam Boston

Bảng 1.1Thu ộc tính k ỹ thuật của BBC t ừ mô hình đấ t MIT-E3

Tham số Ký hiệu OCR = 1.0 OCR = 2.0 OCR = 4.0Tỷ số áp lực ngang nén 3 tr ụcTỷ số sức chống cắt khôngthoát n c trên cắt tr ực tiế pModulus cắt cát tuyến tại =

0.001, 0.01, 0.1%

Tỷ số ứng suất cắt đỉnh*

Biến dạng cắt tại ứng suất đỉnhBiến dạng phẳng chủ độngTỷ số sức chống cắt khôngthoátn cBiến dạng dọc tr ục tại đỉnhBiến dạng phẳng bị động

Tỷ số sức chống cắt khôngthoát n c

Biến dạng dọc tr ục tại đỉnh

K osuTC/ vo

G0.001/ vo G0.01/ vo

G0.1/ vo

h/ vo

p (%)

suPSA/ vo

ap(%)

suPSP/ vo

ap(%)

0.530.33

37520080

0.21

3.0

0.34

0.2

0.17

>10

0.690.58

4252301050.41

3.5

0.64

0.7

0.31

>10

1.001.10

4902651200.77

6.0

1.20

9.0

0.52

>10

* suDSS/ vo= suDSS/ vo

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-12-

Thuộc tính k ỹ thuật của mô hình đất đ c sử dụng trong phân tích đ c trình bàyở Bảng 1.1có hệ số OCR thay đổi.

Hình 1.8thể hiện ảnh h ng của chiều dài t ng đến độ lún nền và chuyểnvị ngang của t ngứng vớ i các chiều sâu t ng là L=40m và 20m. Khi đào đến cáccấp đào H=2.5m, 5.0m, 10.0m, 15.0m, 22.5m cho đất OCR=1. Khi chiều sâu t ngtăng dẫn đến chuyển vị ngang của t ng giảm. Cònđộ lún nền không bị ảnh h ngnhiều bởi thay đổi chiều dài t ng.

Và Hình 1.9xét đến ảnh h ng của khoảng cách thanh chống theo ph ngđứng. K ết quả là khoảng cách thanh chống ảnh h ng đáng k ể đến độ lún nền xungquanh và cả chuyển vị ngang của t ng.

(b) chuyển vi ngang của t ng Hình 1.8 Ảnh hưở ng của chi ều dài tườ ng trên chuy ể n vị ngang và độ lún n ề n cho

OCR=1 c ủa đấ t sét

(a) Độ lún nền

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-13-

(b) Chuyển vị ngang của t ng

Hình 1.9 Ảnh hưở ng của kho ảng cách thanh ch ống đế n chuy ể n vị ngang và độ lúnnề n cho OCR=1 c ủa đấ t sét

Hình 1.10 Ảnh hưở ng kho ảng cách thanh ch ố ng cho chuy ể n vị l ớ n nhấ t của tườ ng

và moment u ố n

Ghaboussi và Sidarta, 1997, dựa vào mô hình NN (Hệ thống thần kinh - Neural net work) và NANN (Hệ thống thần kinh t ng thích - Nested Adaptive Neural Network). Phân tích bằng ph ng pháp số so vớ i quan tr ắc. Công trình trênđất cố k ết th ng của mẫu sét xanh Boston.Kích th c mô hình mô phỏng là nữachiều r ộng B/2=20m, t ng vây cứng dày 0.9m. Có chiều dài t ng là L=40m.(Hình 1.11, Hình 1.12)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-14-

Hình 1.11 Mô hình đố i xứng, độ dày tườ ng vây là 0.9m, B/2=20m. B ề r ộng của hố đào và thông số độ cứ ng của tường đượ c nghiên c ứ u. [Fino và Harahap, 1991]

Hình 1.12 Kích thướ c mô hình h ố đ ào

Bảng 1.2 Thu ộc tính mô hình Cam-Clay c ải tiế n sử d ụng t ổ ng hợ p quan tr ắ c,trên đấ t cố k ết thườ ng vớ i K0=0.53 (Hashash)

Thuộc tính mô hình eo TC 2G/KGiá tr ị 0.957 0.184 0.034 33.4 1.05

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-15-

Trong Hình 1.13sử dụng mô hình NN qua các b c đào 2.5m, 7.5m, 12.5m,17.5m, và 22.5m cho k ết quả chuyển vị ngang của t ng và độ lún nền lớn hơn

quan tr ắc khoảng 1.5 lần khi ch a thay đổi thông số modulus của đất. Sau đó tiếnhành biến đổi thông số modulus của đất sao cho t ng thích với b c đào đến 2.5m,r ồi từ chuyển vị ngang của t ng (Hình 1.14) t ng thích cho cả 5 b c đào còn lại.Biến đổi t ng tự chođộ lún của nền xunh quanh(Hình 1.15).

K ết quả sát vớ i quan tr ắc chỉ sau 4 b c biến đổi thông số của mô hình.

Hình 1.13Chuy ể n vị ngang c ủa tường và độ lún n ề n trong ti ến trình đào

Hình 1.14 Chuy ể n vị ngang c ủa chín bướ c thi công h ố đào

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-16-

Hình 1.15 Độ lún n ề n của chín bướ c thi công h ố đào

1.3. HỆ SỐ POISSON[19]

Trongđiều kiện ứng xử không thoát n c, thể tích đất bị thay đổi r ất ít nênhệ số Poissonxem nh đạt giá tr ị giớ i hạn là 0.5. Nhng quá trình thoátn c và cố k ết của đất có liên quan đến sự thay đổi thể tích nhiều dẫn đến hệ số Poisson bắt đầugiảm thấp hơn 0.5.

Hệ số Poisson trong điều kiện ứng xử thoát n c liên quan đến chỉ số dẻocủa vật liệu (Wroth, 1975). Trong khoảng chỉ số dẻo đo đ c trên đất sét Bangkokcó hệ số Poisson giữa 0.3 và 0.4. Trong khi sét cứng cơ bản, hệ số này nằm trong

khoảng 0.25 đến 0.35.Paulos (1975)đề xuấthệ số Poissontrong điều kiện thoát n c υ nằm giữa

0.35 đến 0.45 cho đất sét mềm và 0.3 đến 0.35 cho đất sét cứng. Parnploy (1985) thìđề nghị υ nằm trong khoảng 0.3 đến 0.39 lấy giá tr ị cao hơn đối đất cố k ết th ngvà giá tr ị thấp hơn cho lớ p vỏ phong hoá đ ng cao tốc Bangna Bangpakong.Bergado và cộng sự (1990) cũng đề nghị r ằng υ cho đất sét Bangkok thay đổi từ 0.3 đến 0.45.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-17-

Bảng 1.3 H ệ số Poisson c ủa một số loại đấ t[1].

Loại đất Hệ số Poisson

Cát 0.25 ~ 0.3Cát pha sét 0.2 ~ 0.3Sét pha cát 0.33 ~ 0.47Sét 0.38 ~ 0.45

1.4. HỆ SỐ THẤM

Điểm quan tr ọng trong việc dự đoán ứng xử của đất đắ p trên nền đất yếu làmô phỏng quá trình cố k ết, nó phụ thuộc vào l u l ng n c thoát ra trong quá

trình cố k ết của đất nền. Hệ số thấm của nền đất yếu thay đổi tr ong khi đặt tải vàtrong quá trình cố k ết. Sự thay đổi này làđáng kể tr c và saucác b c thi công[Tavennas và cộng sự (1980), Tavenas và cộng sự (1983)]. Tuy nhiên, hầu hết môhình PTHHkhông xem xét đến sự thay đổi đáng kể đó trong hệ số thấm của nền đấtyếu tr c và saucác b c thi công [Tavenas và cộng sự (1980)]. Do đó, không mô phỏng tốt toàn bộ quá trình cố k ết.

Có nhiều ph ng pháp đ c sử dụng để đo hệ số thấm của đất sét trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện tr ng. Biết r ằng các thí nghiệm khác nhau cho k ếtquả khác nhau.

Leroueil và cộng sự (1990) cho r ằng giá tr ị thực của hệ số thấm ngoài hiệntr ng thì cao hơn một chút so vớ i hệ số thấm đo đ c tr ực tiế p tại phòng thínghiệm. Hệ số thấm suy ra từ hệ số cố k ết đ c đánh giá thấp hơn hệ số thấm đongoài hiện tr ng. Còn xác định hệ số thấm đứng từ thí nghiệm oedemeter vớ i cvthì

đ c đánh giá là thấ p hơn đến 18 l ầnhệ số thấm đo đ c bở i hố khoan thăm dò(đ c cân nhắcnh là hệ số thấm ngoài hiện tr ng vì hệ số thấm đ c đo bằngcách đặt áp suất k ế tại chỗ không đ c đánh giá cao). Piezocone sử dụng ở hiệntr ng để đo hệ số thấm ngang có thể cũng thiếu soát do sự nén lại của đất sét haycó khả năng do tắt nghẽn của các phần tử xố p. Tất cả điều đó làm giảm hệ số thấmđo đ c từ thí nghiệm Piezocone. T ng tự báo cáo của Tavenas và cộng sự (1983b), Olson (1985), v..v.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-18-

Bergado và cộng sự (1990) trong quá trình tìm lại hiệu suất lún của đ ngcao tốc Bangna Bangpakong, Bangkok nhận thấy tỉ lệ của hệ số cố k ết cv(field)/cv(lab)

là 26. Tỉ số cv(field)/cv(lab) đ c tìm ra bở i Kampananonda (1984) bằng 70 vàBalasubramaniam và cộng sự (1985) bằng 2~200. Tỉ số cv(field)/cv(lab)cao có thể là dosự hiện diện của lớ p thấu kính tốt (Bergado và cộng sự, 1987); hay do sự hiện diệncủa vết nứt và sạt hố khoan (Moh và cộng sự, 1972); hay dorút n c đa chiềuảnhh ng của việc bơm n c ngầm từ tầng chứa n c nằm d i và cũng do sự lúnxuống của nền (Bergado và cộng sự, 1988). Giá tr ị cv(lab) có thể không đáng tin cậytrong thí nghiệm oedometer bình th ng, trong khi mẫu nhỏ và mẫu đồng nhấtth ng đ c chọn cho thí nghiệm.

Sekiguchi và cộng sự (1982) thực hiện phân tích FE để dự đoán chuyển vị về một phía của đất nền do tải đất đắ p. Trong khi phân tích, họ đã thể hiện điều quantr ọng của việc sử dụng nhân tố cho việc tính hệ số thấm. Họ đã tính toán lại hệ số thấm nó xung quanh 6 lần giá tr ị đo đạt.

Bảng 1.4 M ột sô giá tr ị hệ số thấ m của các lo ại đấ t theo t ổ ng k ế t của Das [5]

Loại đất Hệ số thấmcm/s m/ngàySỏi sạchCát thôCát mịnSét lẫn bộtSét

1 ~ 10010-2 ~ 1

10-3 ~ 10-2

10-5 ~ 10-3

< 10-6

8.64x102 ~ 8.64x104 8.64~ 8.64x102 8.64x10-1~ 8.64

8.64x10-3 ~ 8.64x10-1

< 8.64x10-4

1.5. K ẾT LUẬNQuá trình thi công hố đào sâu là quá trình dỡ tải và theoquá trình này

modulus c ủa đấ t giảm khi biế n d ạng c ủa tườ ng ch ắn ngày càng tăng . Nh ng thôngsố này khi khai báo trong phần mềm PTHHthông th ng là cố định hoặc tăngtuyến tính theo độ sâu và xem nh không thay đổi trong suốt quá trình tính toán.

Còn các nghiên cứu phân tíchng c từ các công trình thực tế và các nghiêncứu tr c. Đã chỉ ra r ằng, ở mức độ chuyển vị d i 2%, modulus của đất còn làm

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-19-

việc trong giớ i hạn đàn hồi có modulus của đất giảm chậm. Nh ng khi mức độ chuyển vị càng lớ n thì tốc độ giảm càng lúc càng nhanh nh Biểu đồ 1.1.Hệ số hiệu

chỉnh cho đất sét mềm trong khoảngEu/Su=200-500và đất sét cứng Eu/Su=800-1600.Vận dụng hệ số hiệu chỉnh này vào phần mềm PTHHđể tính toán chuyển vị t ng thích vớ i số liệu quan tr ắc của từng b c thi công.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-20-

Bảng 1.5. Modulus và h ệ số Poission [1]

Đất Module tổng

biến dạng, MPa

Module đàn

hồi, Mpa

Hệ số Poisson

Đất hòn lớ nCuội sỏiĐá dăm Dăm vụnSạn sỏi lẫn cát lấp nhétSạn sỏi lẫn sét lấp nhétSỏi sạn lẫn cát

54 – 6529 – 6514 – 4240 – 6040 – 4810 - 15

24 – 3213 – 306 – 14

80 -11070 – 8020 - 28

0.23 – 0.270.25

0.25 – 0.270.25 – 0.270.25 – 0.280.17 – 0.19

Đất cátCát-Sỏi-Thô-Lớ n-Vừ a-Bụi-Mịn lẫn sét

45 - 7035 – 5626 – 6218 – 5011 – 3930 - 200

68 – 9070 – 8044 – 12020 – 9340 – 9460 - 380

0.17 – 0.460.17 – 0.410.17 – 0.430.16 – 0.460.17 – 0.460.15 – 0.38

Đất loại sétCát pha-Cứ ng-DẻoSét pha-Cứ ng-Nử a cứ ng-Dẻo cứ ng

-Dẻo mềm-Dẻo nhãoSét-Cứ ng-Nử a cứ ng-Dẻo cứ ng-Dẻo mềm-Dẻo nhão

10 – 392 – 36

10 – 405 – 3211 – 28

8 – 124 – 19

24 – 35016 – 2407 – 265 – 152 -7

30 – 9020 – 460

25 – 1 80045 – 1 60018 – 110

240 – 64053 – 450

100 – 7 60095 – 5 60050 – 9608 – 72

2.7 - 60

0.24 – 0.280.24 – 0.31

0.25 – 0.370.26 – 0.300.26 – 0.37

0.26 – 0.400.26 – 0.37

0.27 – 0.410.28 – 0.400.27 – 0.410.27 – 0.390.27 0.48

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-21-

2. Ch ng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTKHI PHÂN

TÍCH CHUYỂN VỊ CỦAT NG CHẮN HỐ ĐÀOSÂU BẰNG PP PTHH[2][18]

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PLAXIS 3D FOUNDATION 1.6

Phần mềm và các mô hình đất đ c phát triển để thực hiện tính toán các bàitoán địa k ỹ thuật. Chỉ đ c xem là một công cụ mô phỏng địa k ỹ thuật. Các mô phỏng này vẫn còn mang tính xấ p xỉ, độ chính xác liên quan đến k ỹ thu ật số học và

l ỗ i mô hình hoá trong tin h ọc. Hơn nữa, độ chính xác thực tế lại phụ thuộc vàochuyên môn, sự hiểu biết về các mô hình đất của ng i dùng trong việc lựa chọncác thông số đầu vào và khả năng đánh giá độ tin cậy của k ết quả tính toán.

2.2. MÔ HÌNH VẬT LIỆU

Mô hình vật liệu đ c thiết lậ p từ các công thức toán học nhằm mô tả mối

quan hệ giữa ứng suất và biến dạng. Mô hình vật liệu chỉ rõ độ tăngvi phân của ứngsuất (hay“tỉ lệ ứng suất”) có liên quan đến độ tăng vi phân của biến dạng (hay “tỉ lệ biến dạng”). Tất cả mô hình vật liệu trong PLAXIS dựa vào quan hệ giữa tỉ lệ ứngsuất hữu hiệu σ và tỉ lệ biến dạng ε. Trong mô hình dựa vào mối quan hệ giữa biếndạng vàứng suất để thiết lậ p công thức của áp lực n c lỗ r ỗng để mô tả vật liệukhông thoát n c.

2.3. ĐỊNH NGHĨA BIẾN DẠNG THÔNG TH NG (2.1)

Qua đó ta thấy trong mô hình Plaxis, biến dạng đ c định nghĩa gồm haithành phần: chỉ số mũ e đ c sử dụng để chỉ biến dạng đàn hồi và chỉ chỉ số p chỉ biến dạng dẻo.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-22-

Quan hệ giữa modulus Young E (Young s modulus) và modulus độ cứngkhác, nh modulus cắt G (shear modulus), modulus khối K (the bulk modulus) và

modulus oedometer Eoed (oedometer modulus)

Trong các thông số đầu vào, giá tr ị G và Eoed đ c sử dụng nh là các thôngsố phụ (thay thế), tính từ các biểu thức (2.2). Sự lựa chọn này chịu ảnh h ng củacác giá tr ị đầu vào của E và υ.

Ở đây ta có thể thayđổi tăng độ cứng và lực đính trên một đơn vị chiều sâu.

Theo (2.3)( )

Và đây cũng là một hạn chế của ch ng trình. Vì mô hình ở đây là mô hìnhđàn hồi tuyến tính không thích hợp để mô hình cácứng xử phi tuyến tính của đất.

2.4.PHÂN TỬ BỀ MẶT

Phần tử bề mặt (Interface) th ng đ c mô hình hoá bằng mô hình Mohr-Coulomb tuyến tính. Mô hình cải tiến hơn độ cứng giao diện để có đ c độ cứngđàn hồi của đất. Do đó, E=Eur trong đó Eur phụ thuộc vào mức độ ứng suất, theođịnh luật năng l ng Eur tỷ lệ thuận với σm. Đối vớ i mô hình Soft soil Creep, m=1và Eur phần lớ n là hằng số xác định bở i sự tr ồi của đất κ*.

(2.4)

2.5.PHÂN TÍCHỨ NG SUẤT HỮ U HIỆU KHÔNG THOÁT N C VỚ I CÁCTHAM SỐ HỮ U HIỆU

Trong Plaxis chỉ rõ ứng xử không thoát n c trong phân tíchứng suất hữuhiệu sử dụng các thông số hữu hiệu. Điều đó đạt đ c bằng cách đồng nhất hoá cáckiểu ứng xử của vật liệu trong lớp đất xem nh không thoát n c. Trong phầnnày,giải thích bằng cách nào Plaxis có sự lựa chọn ứng xử “Undrained”cho vật liệu.

Sự xuất hiện áp lực n c lỗ r ỗng trong cấu trúc đất là don c ảnh h ng

đến sự hình thànhứng suất tổng. Theo lý thuyết Terzaghi,ứng suất tổng σ có thể

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-23-

chia làứng suất hữu hiệu σ và ứng suất lỗ r ỗng σw. Tuy nhiên, n c không hỗ tr ợ bất k ỳ ứng suất cắt nàovà do đó ứng suất cắt hữu hiệu bằng tổngứng suất cắt.

Cần phân biệt giữa tr ạng thái áp lực n c thủy tĩnh psteady và áp lực n cthặng d pexcess

(2.6)

Tr ạng thái áp lực n c thủy tĩnh đ c xemnh dữ liệu đầu vào, th ng dựavào đ ng áp lực n c thuỷ tĩnh hay l u l ng n c ngầm. Áp lực n c thặng dự trong suốt quá trình tính toánđàn hồi của tr ng hợ p vật liệu ứng xử không thoátn c đ c mô tả theo công thức (2.7).

( )

Trong đó K w là modulus khối của n c và n làđộ xố p của đất. Nhờ mô hình

của định luật Hooke có thể tìm ra tỉ lệ ứng suất tổng và thông số không thoát n cEu và υu. Vớ i

Do đó, rõ ràng là lựa chọn ứng xử không thoát n c trong Plaxis từ thông số G và đ c chuyển đổi thành thông số không thoát n c Eu và từ công thức

(2.8). Chú ý là chỉ số u đ c dùng làm chỉ số để chỉ ứng xử không thoát n c củavật liệu. Do đó, Eu và không đ c nhầm lẫn vớ i Eur và đ c dùng để chỉ sự dỡ và nén tải lại của vật liệu.

Ứ ng xử của vật liệu là hoàn toànkhông nén ép đ c khi . Tuynhiên, khi lấy dẫn đến những điểm k ỳ dị trong ma tr ận độ cứng. Thực rathì, n c khôngnén ép đ c do modulus khối thực tế của n c r ất lớn. Điều đó gâyra vấn đề số học bở i vì chỉ số nén quá thấ p nên đ c chọn mặt định là 0.495 làm

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-24-

cho modulus khối của đất ứng xử không thoát n c hơi yếu đi.Để đảm bảo đúng trình tự thực tế của k ết quả tính toán, modulus khối của n c phải cao hơnso vớ i

modulus khối của đất K w >> n K . Điều kiện này đ c bảo đảm bở i yêu cầu. Ng idùng sẽ đ c cảnh báo khi nhậ p hệ số poisson lớn hơngiá tr ị

5 vớ i ứng xử vật liệu không thoát n c.Do đó ở vật liệu ứng xử không thoát n c, modulus khối của n c đ c tự

động thêm vào ma tr ận độ cứng. Giá tr ị của modulus khối đ c cho theo điều kiện

Dẫn đến phải đ c đảm bảo.

2.6. THAM SỐ SKEMPTON B

Khi kiểu vật liệu (kiểu ứng xử của vật liệu) đ c thiết lập là “Undrained”,Plaxis tự động chọn modulus khối không thoát n c K u cho đất có khả năng đầy đủ (khung đất và n c) và phân biệt giữa ứng suất tổng, ứng suất hữu hiệu và áp lựcn c lỗ r ỗng.

Ứ ng suất tổng: (2.10)Ứ ng suất hữu hiệu:

Áp lực n c lỗ r ỗng thặng d : (2.12)

Chú ý r ằng mô hình tham s ố h ữ u hi ệu c ần b ảo đảm b ằng vi ệc thi ế t l ập cơ

s ở d ữ l i ệu đầu vào là E’, ν’, c’, φ’màkhông ph ải E u , νu , c u (s u ), φu . Modulus khốikhông thoát n c sẽ đ c Plaxis tự động tính bằng cách sử dụng định luật Hookeđàn hồi tuyến tính. (2.13)

Đặc biệt giá tr ị của tỉ số poisson không thoát n c đúng làmodulus khối

tham chiếu của n c trong lỗ r ỗng,

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-25-

(2.14)

Giá tr ị th ng r ất nhỏ hơn modulus khối của n c tinh khiết,

Nếu không có giá tr ị tham số Skempton B, nh ngcó mức độ bão hoà S và độ

r ỗng nthay thế, thì modulus khối của chất lỏng trong lỗ r ỗng có thể c l ng từ công thức (2.15)

là modulus khối của không khí d i áp lực khí quyển.Giá tr ị tham số Skempton B có thể tính đ c tr ực tiế p từ tỉ số modulus khối củakhungđất và modulus khối của n c trong lỗ r ỗng

(2.16)

Áp lực n c lỗ r ỗng thặng d đ c tính từ tỉ lệ biến dạng thể tích nhỏ:

(2.17)

Kiểu phần tử sử dụng trong Plaxis làđủ t ng thích để tránhảnh h ng củahiệu ứng khi xem nh vật liệu gần nh không nén ép đ c.

Sự lựa chọn mô hình vật liệu ứng xử không thoát n c dựa trên cơ sở môhình thông số hữu hiệu có giá tr ị cho tất cả các mô hình vật liệu trong Plaxis. Điềunày bảo đảm tính toánứng xử không thoát n c đ c thể hiện thông qua các thôngsố đầu vào làứng suất hữu hiệu. Cần phân biệt rõ ràng giữa ứng suất hữu hiệu và áp

lực n c lổ r ỗng thặng d . Nh vậy phân tích “Undrained” yêu cầu thông s ố đấ t hữ u hiệu. Cho nên các

dự án trên nền đất yếu, các dữ liệu chính xác dựa vào thông số hữu hiệu có thể không luôn luôn có sẵn. Thay vào đó, thí nghiệm hiện tr ng và thí nghiệm trong phòng có thể đ c sử dụng để suy ra thông số đất ứng xử không thoát n c. Nhữnggiá tr ị đo đạt của modulus Young không thoát n c có thể dễ chuyển đổi quamodulus Young hữu hiệu bở i công thức

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-26-

Dù vậy, sức chống cắt không thoát n c không dễ dàng sử dụng để xác địnhthông số sức chống cắt hữu hiệu φ và c . Plaxis phải tr ả giá cho khả năng phân tíchứng xử không thoát n c vớ i sự lựa chọn tr ực tiế p cu hay suvà φ=φu=0ocho kiểu vậtliệu Non-porous (m ục 2.7) . Lựa chọn này chỉ có giá tr ị cho mô hình Mohr-Coulombvà mô hình Hardening-Soil, nh ng cho mô hình Soft Soil Creep thì không. Chú ý làkhibất k ỳ kiểu vật liệu nào, tham số đ c thiết lập là “Undrained”, giá trị hữu hiệu phải bảo đảm để thông số đàn hồi E và υ ! Không phải là Eu và υu

2.7. PHÂN TÍCHỨ NG XỬ KHÔNG THOÁT N C VỚ I THÔNG SỐ Ứ NGSUẤT TỔNG

Nếu không muốn sử dụng tuỳ chọn Undrained trong Plaxis để phân tíchứngxử không thoát n c, chỉ có thể mô phỏngứng xử không thoát n c bằng cách chọnkiểu vật liệu Non-porous và nhậ p tr ực tiế p thông số đàn hồi không thoát n c E=Eu và ν=νu=0.495 k ết hợ p thông số chống cắt không thoát n c c=cu và φ=φu=0o.

Trong tr ng hợ p này, phân tích ứ ng su ấ t t ổ ng không phân bi ệt gi ữ a ứ ng su ấ th ữ u hi ệu vàáp l ực nướ c l ỗ r ỗ ng . Do đó, ứng suất hữu hiệu đ c giải thích nhứng suất tổng và toàn bộ áp lực n c lỗ r ỗng bằng không. Trong giao diện đầu vàocủa kiểu vật liệu Non-Porus không thể hiện ứng suất. Nếu muốn thể hiện ứng suấtcần lựa chọn lựa chọn kiểu vật liệu Drained thay vì Non-Porus cho kiểu ứng xử của vật liệu và phải chắc r ằng không có áp lực n c lỗ r ỗng đ c tạo ra trong cácthớ của vật liệu lựa chọn.

Chú ý r ằng đây là kiểu vật liệu này gần nh khôngthể có khi sử dụng môhình Soft Soil Creep. Thông th ng, thì phân tíchứng suất hữu hiệu thích hợp hơn phân tíchứng suất tổng.

2.8. ÁP LỰ C TIỀN CỐ K ẾT BAN ĐẦU TRONG MÔ HÌNH NÂNG CAO

Khi sử dụng mô hình nâng cao trong Plaxis, áp lực tiền k ết tr c ban đầu

đ c xác đị nh trong phần này. Trong k ỹ thuật thực tiễn, áp lực tiền cố k ết ban đầu

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-27-

th ng đ c sử dụng áp lực tiền cố k ết dọc σ p. Nh ng Plaxis cần một áp lực tiền cố k ết đẳng h ng t ng đ ng p p

eq để xác định kiểu giớ i hạn ứng suất bề mặt của vị

trí ban đầu. Nếu một vật liệu quá cố k ết, tỉ số quá cố k ết (OCR) cần đ c cung cấ pcho mô hình. OCR là tỉ số của ứng suất dọc lớ n nhất tr c đây đã trải qua σ p (Hình2.1) vàứng suất dọc hữu hiệu hiện tạiσyy

0

Cũng có thể chỉ rõ tr ạng tháiứng suất ban đầu bằng cách sử dụng ứng suấtv t tải tr c đó (POP) để quy định tỉ số quá cố k ết. Ứ ng suất v t tải tr c đó

đ c định nghĩa bở i

| |

Cả hai đ ng đều chỉ raứng suất tiền cố k ết dọc đ c minh hoạ trongHình 2.1Ứ ng suất tiền cố k ết σ p đ c sử dụng để tính toán p peq xác định kiểu giớ i hạn

ứng suất bề mặt của vị trí ban đầu (initial position of a cap-type yield surface ) trongmô hình đất nâng cao. Tính toán p p

eqdựa vào tr ạng tháiứng suất.

Trong đó, là giá tr ị K 0 liên k ết vớ i tr ạng thái cố k ết th ng của ứng suất.

Trong mô hình Hardening Soil thiết lậ p các tham số mặc định theo công thức của

Jaky, . Còn trong mô hình Soft Soil Creep thiết lậ p mặt định hơikháct ng đố i vớ i Jaky.

(a) (b)Hình 2.1 Minh hoạ ứng suất tiền cố k ết dọc trong mối quan hệ vớ i ứng

suất hiện tại (a) Sử dụng OCR, (b) Sử dụng POP

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-28-

2.9.Ứ NG SUẤT BAN ĐẦU

Trong đất quá cố k ết, hệ số ứng suất ngangở mặt đất lớn hơn đất cố k ếtth ng.Ảnh h ng đó đ c tự động lấy chomô hình đất nâng cao khi tính toán banđầu (initial phase ) sử dụng “ K0-procedure ” thay vì sử dụng “Gravity loading ”. Thủ tục nàysẽ đ c mô tả trong mục này.

Xem xét thí nghiệm nén một chiều, tải tr ọng đặt tr c σ yy=σ p và sau đó dỡ tải đến σyy=σyy „0. Trong khi dỡ tải mẫu ứng xử dẻo và tỉ số ứng suất tăng theo địnhluật Hooke đ c cho bở i công thức (2.22)

(2.22)

Trong đó là tỉ số ứng suất ở tr ạng thái cố k ết th ng. Do đó, tỉ số ứngsuất của mẫu đất quá cố k ết đ c cho bở i công thức (2.23)

Sử dụng tỉ số Poisson nhỏ, sẽ dẫn đến tỉ số ứng suất ngang vàứng suất đứnglớ n. Chú ýở đây là công thức (2.22) chỉ đúng trong phạm vi đàn hồi, bở i vì thiết lậ pnhờ định luật Hooke của đàn hồi tuyến tính. Nếu mẫu đất đ c dỡ tải khối l nglớ n, k ết quả mức độ quá cố k ết cao thì tỉ số ứng suất sẽ đ c giớ i hạn bởi điều kiện phá hoại Mohr-Coulomb.

Hình 2.2 Tr ạng thái quá c ố k ết đạt đượ c t ừ việc chấ t t ải trước và sau đó dỡ t ải.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-29-

2.10. LỰ A CHỌN MÔ HÌNH

2.10.1. M ô hình M ohr -Coulumb (M C)

Mô hình Mohr-Coulomb là mô hìnhđàn-dẻo bao gồm 5 thông số đầu vào: Evà υ thể hiện tính đàn hồi của đất; φ và c cho tính dẻo của đất và ψ nh là góctr ng nở của đất. Mô hình Mohr-Coulomb đại diện gần đúng ứng xử của đất và đá. Nên khuyến khích sử dụng mô hình này cho phân tích đầu tiên của vấn đề đang xemxét. Đối vớ i mỗi lớp đất đ c c l ng độ cứng trung bình không đổi. Do độ cứngnày không đổi, nên tính toán có xu h ng t ng đối nhanh và có đ c một hìnhảnh

đầu tiên của biến dạng. Bên cạnh 5 thông số mô hình đã nói trên, điều kiện địa chất ban đầu cũng đóng vai trò thiết yếu trong vấn đề biến dạng của đất. Ứ ng suất ngangcủa đất phải đ c chọn đúng giá trị K 0.

Tính dẻo là sự phát triển của biến dạng không hồi phục. Để xác định trongquá trình tính toán có xảy ra biến dạng dẻo hay không ng i ta đ a ra hàm giớ i hạndẻo f đây là hàm ứng suất và biến dạng. Một hàm giớ i hạn dẻo th ng đ c biểudiễn trên mặt phẳng trong không gianứng suất chính. Mô hình dẻo thuần túy là mộtmô hình đ c tạo thành bở i một mặt cong giớ i hạn cố định, đ c xác định đầy đủ bằng các thông số của mô hình và không bị ảnh h ng bở i biến dạng dẻo. Đối vớ icác tr ạng tháiứng suất đ c biểu diễn bằng những điểm nằm trong mặt cong giớ ihạn thìứng xử của những điểm đó là đàn hồi và tất cả những biến dạng đó đều cóthể phục hồi đ c.

2.10.1.1. Ứ ng x ử đàn dẻ o thu ần túy

Nguyên lý cơ bản của đàn dẻo là biến dạng vớ i tốc độ biến dạng đ c phântích thành 2 thành phần đàn hồi và dẻo:

(2.24)

Theo định luật Hooke ta có: (2.25)

Theo lý thuyết cổ điển (Hill, 1950) tốc độ biến dạng dẻo t ng ứng với đạohàm của ứng suất. Nghĩa là tốc độ biến dạng dẻo nh 1 vector vuông góc vớ i mặt

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-30-

cong giớ i hạn. Thuyết cổ điển này áp dụng luôn cho tính dẻo. Tốc độ biến dạng dẻođ c Mohr-Coulomb mô phỏng lại nh sau

Hình 2.3 Quan h ệ ứ ng su ấ t-biế n d ạng trong mô hình đàn dẻo

(2.26)

Trong đó λ là hệ số dẻo. Và cho r ằng đối vớ i ứng xử đàn hồi hoàn toàn thìλ=0 trong tr ng hợ pứng xử dẻo thì

= 0 khi f < 0 hoặc (đàn hồi) (2.27)

> 0 khi f = 0 và (dẻo) (2.28)

Những công thức này có thể sử dụng cho mối quan hệ giữa tốc độ của ứngsuất hữu hiệu và tốc độ biến dạng cho mô hình đàn dẻo ( Smith & Griffith, 1982;Vermeer & de Borst, 1984):

(2.29)

Trong đó: (2.30)

Theo Koiter (1960) và các tác giả khác

(2.31)

T ng tự , các hàm giớ i hạn độc lậ p (f 1, f 2 , …) đ c sử dụng để xácđịnh độ lớ n của các hệ số ( λ1, λ2,…)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-31-

2.10.1.2. Các công th ứ c s ử d ụng trong mô hình M ohr -Coulom

Điều kiện giớ i hạn Mohr-Coulomb là phần mở r ộng của định luật ma sát

Coulomb cho tr ạng tháiứng suất tổng quát. Thực tế, điều kiện này đảm bảo địnhluật ma sát Coulomb tuân theo trong bất k ỳ mặt phẳng của phần tử vật liệu.

Điều kiện giớ i hạn Mohr-Coulomb đầy đủ bao gồm 6 hàm giớ i hạn là hàmcủa cácứng suất chính

(2.32)

(2.33)

(2.34)

(2.35)

(2.36)

(2.37)

Hình 2.4 M ặt giớ i hạn Mohr-Coulomb trong không gian ứ ng su ấ t chính (c=0)

Hai thông số mô hình đàn hồi trong hàm giớ i hạn r ất phổ biến là góc ma sátφ và lực dính c. Các hàm giớ i hạn này đ c thể hiện bằng hình nón 6 cạnh

trong không gianứng suất chính.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-32-

Trên cơsở các hàm giớ i hạn trên 6 hàm thế năng dẻo đ c xác định cho môhình Mohr-Coulomb nh sau

(2.38)

(2.39)

(2.40)

(2.41)

(2.42)

(2.43)

Các hàm thế năng dẻo có thông số dẻo thứ ba là góc giãn nở ψ, thông số nàyđòi hỏi xác định biến dạng thể tích dẻo gia tăng nh thực tế quan sát thấy đốivới đất chặt.

Đối với tr ng hợ p c>0, tiêu chuẩn Mohr-Coulomb chuẩn cho phép đất cóứng xử kéo.Ứ ng xử này trong phân tích của Plaxis có thêm 3 hàm giớ i hạnứng suất cắt

; ; (2.44)

Khi các hàmứng suất cắt này đ c sử dụng thìứng suất cắt cho phép t đ cmặc định và th ng là bằng “0”. Đối vớ i tr ạng tháiứng suất trong mặt phẳng giớ ihạn, ứng xử đàn hồi tuân theo định luật Hooke đàn hồi tuyến tính đẳng h ng.

Ngoài những thông số thể hiện tính dẻo (c , φ , ψ ), thông số đầu vào còn yêu cầuthêm module đàn hồi Young E và hệ số Poisson ν.

2.10.1.3. Góc gi ãn n ở (ψ’ )

Góc giãn nở đ c nhậ p vào bằng đơn vị độ. Ngoại tr ừ những lớp đất cố k ếttr c nặng, đất sét th ngcó khuynh h ng tr ng nở thấp (ψ 0). Sự tr ng nở của cát phụ thuộc vào cả hai yếu tố là độ chặt và góc ma sát. Đối vớ i cát thạch anh

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-33-

lấy ψ=φ-30o, với φ< 30o thì ψ=0. Giá trị âm của ψ chỉ áp dụng cho các loại cát cựck ỳ tơi xố p.

Thông th ng < . Plaxis lấy = - 30o cho cát thạch anh. Chỉ dùng chocát chặt hoặc đất dính quá cố kết.

Hình 2.5 Điề u kiện làm vi ệc của vật liệu

Hình 2.6 Ứ ng su ấ t cắt điề u kiện làm vi ệc của vật liệu

2.10.1.4. Module đàn hồi (E ’ )

Plaxis sử dụng thông số này nh module độ cứng cơ bản trong mô hình đànhồi và mô hình Mohr-Coulomb, nh ng một số module độ cứng khác có thể đ c

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-34-

chọn. Độ cứng của module đàn hồi tỉ lệ vớ i ứng suất. Trong cơ học đất, độ dốc đơnvị th ng cho ta biết E0 là module cát tuyến,ở 50% độ bền đ c ký hiệu là E50.

Hình 2.7 Xác định E 0 và E 50 t ừ k ế t quả thí nghi ệm nén ba tr ục thoát nướ c

2.10.1.5. H ệ s ố Poisson (ν) Sự lựa chọn hệ số Poisson r ất đơn giản khi mô hìnhđàn hồi hoặc mô hình

Mohr-Coulomb đ c sử dụng cho tr ọng l ng bản thân. Đối với tr ng hợ p nàyPlaxis đ a ra hệ số K 0=σh/σv. Cả hai mô hình đàn hồi và Mohr-Coulomb đều cho hệ số thông dụng σh/σv= ν/(1- ν), vì vậy giá tr ị ν xác định đ c K 0.

2.10.1.6. L ự c dính (c)

Lực dính c thì tỷ lệ vớ i ứng suất. Plaxis có thể tính toán cho các loại cát cólực dính c=0, nh ng trong một số lựa chọn sẽ không tính toán tốt. Để tránh những

phức tạp đó thì ta nên sử dụng giá tr ị c 0.2 kN/m2

2.10.1.7 . Góc ma sát (φ) Góc masát đ c nhậ p vào bằng đơn vị độ. Những góc ma sát lớ n trong một

số loại cát chặt sẽ làm tăng thờ i gian tính toán của bài toánở tr ạng thái dẻo. Vì vậynhững góc ma sát lớ n nên tránh dùng khi thực hiện tính toán thấm cho các côngtrình đặc thù.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-35-

2.10.2. M ô hình har deni ng soil (H S)

Mô hình Hardening Soil là mô hình nâng cao cho việc mô phỏng ứng xử củađất. Cũng nh mô hình Mohr -Coulomb, tr ạng thái của ứng suất giớ i hạn đ c miêutả bởi định nghĩa: góc ma sát φ , lực dính c và góc tr ng nở ψ . Tuy nhiên,độ cứng đ c mô tả chính xác hơn nhiều bằng cách sử dụng 3 độ cứng đầu vào khácnhau: độ cứng gia tải thí nghiệm nén ba tr ục E50, độ cứng dỡ tải thí nghiệm nénbatr ục Eur và độ cứng gia tải Oedometer Eoed. Thông th ng giá tr ị trung bình cho cácloại đất khác nhau, chúng ta có Eur =3.E50 và Eoed ≈ E50. Nh ng k ể cả đất r ất yếu và

r ất cứng cũng có xu h ng cho tỉ số Eoed/E50 khác nhau.Trái ng c vớ i mô hình Mohr-Coulomb, mô hình Hardening Soil cho

modulus độ cứng phụ thuộc vàoứng suất. Điều này có nghĩa là tất cả độ cứng tăngtheoứng suất. Do đó, tất cả ba độ cứng đầu vào đều có liên quan đến một ứng suấttham chiếu th ng đ c sử dụng là 100 kPa (1bar).

Mô hình Hardening Soil là một mô hình tiên tiến để mô phỏng ứng xử củacác loại đất khác nhau, k ể cả đất yếu lẫn đất cứng (Schanz, 1998). Khi chịu gia tải

ứng suất lệch ban đầu, vật liệu đất cho ta thấy độ cứng giảm dần và đồng thờ i biếndạng dẻo không hồi phục phát triển. Trong tr ng hợp đặc biệt nh thí nghiệm nén ba tr ục, mối quan hệ nhận đ c giữa biến dạng dọc tr ục vàứng suất lệch có thể xấ pxỉ bằng một đ ng cong hyperbol. Mô hình Hardening Soil sử dụng trong Plaxis bao trùm luôn cả mô hình hyperbol. Mô hình này dùng lý thuyết dẻo thay cho lýthuyết đàn hồi và có k ể đến sự giãn nỡ quan sát đ c trong đất. Một số đặc tr ng cơ bản của mô hình:

Độ cứng phụ thuộc cấ p ứng suất theo qui luật luỹ thừa: thông số m.

Biến dạng dẻo do gia tải lệch ban đầu: thông số .

Biến dạng dẻo do gia tải nén ban đầu: thông số .

Dỡ tải/gia tải đàn hồi: thông số , νur .

Phá hoại theo tiêu chuẩn Mohr-Coulomb: thông số c , và

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-36-

Mô hình Hardening Soil xét đến mối quan hệ giữa độ cứng và ứng suất,trongđiều kiện ứng suất và biến dạng một trục

Trong đó pref là áp lực tham chiếu. (2.45)

2.10.2.1. Quan hệ Hyperbol cho thí nghiệm ba trục thoát nước tiêu chuẩn

Ý t ng cơ bản để thiết lập mô hình Hardening Soil là quan hệ hyperbol giữaứng suất lệch và biến dạng thẳng đứng trong giai đoạn gia tải lệch ban đầu của thínghiệm ba trục thoát n c tiêuchuẩn theo ph ng trình

với q < qf (2.46)

Với qa là giá trị tiệm cận của sức chống tr t. Thông số E50 là độ cứng phụthuộc ứng suất đẳng h ng đối với quá trình gia tải ban đầu và đ c tính theo ph ng trình sau

(2.47)

Trong đó 50ref E là modulusđộ cứng tham chiếu t ng ứng với áp suất đều

đẳng h ng tham chiếu (Plaxis mặc định pref =100 kPa).Giá trị ứng suất lệch cực hạn qf và thông số qa

(2.48)

Tỉ số giữa qf và qa đ c cho bởi thông số phá hoại R f <1. Giá trị mặc địnhtrong Plaxis là R f =0.9.

Với lộ trình ứng suất dỡ tải – nén lại thì một modulus khác đ c sử dụng

(2.49)

Trong đó là modulustham chiếu cho tr ng hợp dỡ tải – nén lại, t ng

ứng vớiáp suất tham chiếu pref . Th ng là giá trị mặc định trong

Plaxis.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-37-

Hình 2.8 Quan h ệ ứ ng su ấ t biế n d ạng Hyperbol cho m ẫ u ch ịu nén ban đầu2.10.2.2. Bi ế n d ạng th ể tích d ẻo đố i v ớ i tr ạng thái ứ ng su ấ t ba tr ục

Quy luật chảy trong mô hình Hardening Soil có dạng tuyến tính

(2.50)Góc giãn nở huy động đ c tính theo biểu thức:

(2.51)

Trong đó là góc ma sát tới hạn, là hằng số của vật liệu độc lập với độchặt và là góc ma sát huy động

(2.52)

Tại điểm phá hoại khi góc ma sát huy động bằng góc ma sát phá hoại

(2.53)

Từ đây, góc ma sát trạng thái tới hạn có thể đ c tính từ góc ma sát phá hoại

và góc giãn nỡ ψ mà không cầncv

2.10.2.2. Các thông số cho mô hình HardeningSoil

Một vài thông số của mô hình Hardening Soil hiện tại trùng với các thông sốcủa mô hình Mohr -Coulomb. Đó là các thông số độ bền, c ,

c : Lực dính hữu hiệu [kN/m2]

: Góc nội ma sát hữu hiệu [0]

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-38-

: Góc giãn nỡ [0]Các thông số cơ bản cho độ cứng của đất

: Moduluscát tuyến trong thí nghiệm ba trục thoát n c chuẩn [kN/m2]

: Modulustiếp tuyến đối với gia tải một trục ban đầu [kN/m2]

m : Số mũ cho độ cứng phụ thuộc cấp áp lực [-]Các thông sốnâng cao

: Độ cứng dỡ nén – nén lại (mặc định ) [kN/m2]

νur : Hệ số poisson dỡ nén – nén lại (mặc định νur = 0.2) [-]

p ref : Ứng suất tham chiếu cho độ cứng (mặc định p ref = 100) [kN/m2]: Giá trị K 0 trong điều kiện cố kết th ng (mặc định

R f : Tỉ số phá hoạiq f / qa(mặc định R f = 0.9) [-]σtension : Độ bền chịu kéo (mặc định σtension = 0 ) [kN/m2]cincrement : Giống mô hình Mohr -Coulomb (mặc địnhcincrement = 0) [kN/m3]

2.11. NHÂN TỐ THỜ I GIAN[2]

Để xác định ứng xử làm việc của đất khi thi công hố đào sâu là ứng xử “ Drained ” hay “Undrained ” để lựa chọn kiểu ứng xử phù hợ p cho vật liệu đất đ ckhai báo trong quá trình dựng mô hình Plaxis, nhân tố thời gian đ c đề xuất theoVermeer & Meier (1998)

T < 0.10 (U < 10%) chọn kiểu ứng xửundrained analysis cho vật liệu T > 0.40 (U > 70%) chọn kiểu ứng xửdrained analysis cho vật liệu.

(2.53)

Trongđó k = hệ số thấm Eoed = độ cứng nén đơn (odometer)

w = Trọng l ng đơn vị của n c

D = Chiều dài thoát n c

t = thời gian thi công. T = nhân tố thời gian. U = Độ cố kết

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-39-

2.12. CÁC LỖI TH NG GẶP VỚI MÔ HÌNH 3D

Với kích th c mô hình 3D sẽ gặ p một số lỗi th ng đó là giớ i hạn mô

phỏng của phần mềm Plaxis.+ Chỉ có tối đa 24 vùng phụ trong 1 vùng chính(Hình 2.9) + Chỉ có tối đa 24 đ ng gấ p khúc trong 1 vùng(Hình 2.9) + Chỉ cho phép mô phỏng tối đa 50 000 điểm (node).Hình 2.9 (I.a) khai báo nh thế thì Plaxis sẽ hiểu là 2 vùng phụ

( subcluster ) trong 1 vùng chính (cluster ) lớn bên ngoài, “ subcluster ” còn gọi là“hole ”. Mà Plaxis chỉ có thể mô phỏng đ c tối đa 24 “hole”. Khi số “hole”trong vùng chính lớn hơn 24 thì cần dùng một đ ng thẳng nối một điểm biêntrên “hole ” ra ngoài biên của vùng chính Hình 2.9(I.b). Khi thực hiện nh vậy“hole” không còn là “hole” nữa. Nh ng giải pháp tốt nhất là chia vùng chínhthành 2 vùng phụ có chứa các “hole” nh Hình 2.9(I.c). Lúcđó Plaxis hiểu tacó 2 vùng phụ, mỗi vùng phụ có chứa 1 “hole”. Nh ng nhớ r ằng giớ i hạn chianhỏ này cũng chỉ tối đa là 24 vùng phụ. Theo đó số vùng phụ tối đa có thể có là

x=24.24.24….Theo k ết quả mô phỏng từ luận án con số x này là 256“hole”. Cần đ cnghiên cứu thêmở các đề tài có liên quan hay từ các chỉ định của chính hãng phần mềm.

T ng tự , một đ ng thẳng gồm nhiều đoạn liền nhau cũng đ c đ cPlaxis hiểu nh là 1“hole” Hình 2.9(II.a). Nên trong 1 vùng chính chỉ có tốiđa 24 đ ng thẳng nh thế đ c thế hiện. Cách gỡ lỗi vẫn là nối một điểm của

đ ng thẳng đó ra ngoài biên của vùng chính. Khi thực hiện nh vậy, Plaxis sẽ hiểu đ ng đó không còn là 1 “hole” nữa Hình 2.9(II.b). Và tất nhiên giải pháp tốt nhất vẫn là chia đôi vùng chính thành 2 vùng phụ, mỗi vùng chứa 1đ ng thẳng Hình 2.9(II.a).

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-40-

(I) (II) Hình 2.9 L ỗ i giớ i hạn của Plaxis v ề số phần t ử

(I) Lỗi và cách khắc phục đối vớ i vùng (cluster)(II) Lỗi và cách khắc phục đối với đ ng (line)

+ Giớ i hạn về bộ nhớ đệm của phần mềm là 1.3Gb. Tối u nằm trong

khoảng 993 Mb. Tức khi đó bạn có Ram nhiều hơn cũng không giúp cải thiệntốc độ chạy của mô hình khi số phân tử mô phỏng quá lớ n. Ma tr ận độ cứngcủa phần tử thể hiện trong bộ nhớ đệm sẽ khó khăn hơn. Dẫn đến việc tính toáncủa mô hình mất nhiều thời gian hơn so vớ i số l ng phần tử nhỏ. Thậm chíkhiến việc tính toán bị lỗi không thể tính toán đ c. Điều này giúp cho việc cânnhắc về mức độ chia l i cho mô hình tính toán và mức độ giản c các phầntử khi xây dựng mô hình. Số phần tử tối u cho mô hình là < 30 000 phần tử.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-41-

+ Khoảng cách để mô hình có thể chia l i (mesh) mà không bị lỗi cácđiểm quá gần là 1%kích th c lớ n nhất của mô hình.Điều này không phụ thuộc vào kích th c hay đơn vị mô phỏng lớ n hay nhỏ. (Hình 2.10)

+ Lỗi tính toán của ma tr ận độ cứng trong PP PTHH là lỗi phân k ỳ vàlỗi hội tự trong quá trình tínnh. Bạn của thể chia l i (mesh)cho l i mịn lạikhi gặ p lỗi phân k ỳ. Và làmng c lại khi gặ p lỗi hội tụ quá nặng (hay chuyểntừ phần tử 15 node sang phần tử 6 node)(Hình 2.11)

Hình 2.10 L ỗ i phần t ử xấ u khi Mesh lướ i phần t ử

Hình. (a) Sửa lỗi hội tụ nặng, (b)Sửa lỗi phân k ỳ nặng. Hình 2.11 L ỗ i Phân k ỳ và hội t ụ

+ Phần tử 15 node: Dùng cho mô hình đối xứng, khi cần tính đến giaiđoạn phá hoại của vật liệu và tính hệ số an toàn. Khi tínhđến giai đoạn phá

hoại của vật liệu phần tử 15 nodechính xác hơn phần tử 6 node là 10%. Nên

Lỗi cácđiểm quá

gần. Mesh Phần tử tốt trongquá trình

Mesh

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-42-

nếu chỉ cần tính biến dạng trong giớ i hạn đàn hồi bạn chỉ cần sử dụng mô hìnhvớ i phần tử 6 node là đủ.

+ Trong khi mô phỏng mô hình Plaxis,ở những điểm có sự tậ p trung

của nhiều phần tử vật liệu cần chú ý đến sự chia l i phần tử khi tiến hành chial i phần tử. TheoHình 2.12thì khi ta thay đổi thông số kích th c phân bố phần tử nhỏ lại thì khi chia l i xung quanh điểm đó hay đoạn thẳng đó sẽ cónhiều điểm và nhiều phần tử hơn. Thông số này thay đổi trong Plaxis trongkhoảng 0.05 đến 5.

Hình 2.12 Thông s ố kích thướ c phân b ố phần t ử địa phương

+ Và khi các bạn gặ p phải lỗi"list index out of bound (-1)". Là lỗi báo tấtcả các dữ liệu đã bị lỗi. Plaxis coi đây là tr ng hợ p lỗi nặng. Không có cách

khắc phục. Chỉ có cách dựng lại mô hình từ đầu.(Tham kh ảo t ừ các bài gi ảng, hướ ng d ẫ n cách s ử d ụng và cách s ử a các l ỗ ithườ ng g ặ p của Dennis Waterman – Plaxis BV)

2.13. KẾT LUẬN CH NG 2

Thông số đầu vào của mô hình Plaxis phải đòi hỏi kinh nghiệm và sự

hiểu biết sâu về lý thuyết cơ học đất của ng i sử dụng. Để có thể mô phỏngđúng nhất ứng xử ngoài thực tế của các bài toán địa kỹ thuật. Hạn chế của ch ng trình Plaxis là phân tích ứng xử “Undrained ” cần

đ c nghiên cứu nhiều hơn ở nhân tố thời gian để lựa chọn đúng ứng xử làmviệc của đất trong quá trình mô phỏng.

Mô hình Plaxis vẫn là mô hình đàn dẻo thuần túy, tuyến tính nên nhữngtính toán chỉ mang tính tham khảo so với ứng xử phi tuyến và phức tạp của đất

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-43-

nền ngoài thực địa. Độ tin cậy của ch ng trình cần đ c xét đến trong từngtr ng hợp cụ thể.

Khi tiến hành dựng mô hình3D cần lấy tọa độ chính xác trên mặt bằng

của công trình cần mô phỏng để có thể vẽ lại chính xácmặt bằngtrong Plaxis,.Do Plaxis có thể xác định các đ ng mô hình bằng cách nhập tọa độ chính xáccủa từng điểm.

Chú ý các lỗi th ng gặp và giới hạn của Phần mềm Plaxis để có thểgiúp mô hìnhtính toán cho kết quả tốt và phần mềm có thể thực hiện đ c cácyêu cầu tính toán của các bài toán địa kỹ thuật.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-44-

3. Ch ng 3 . PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ T NGCHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU

CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨ CĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA T NG

3.1. SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH

Ngay cả một khu vực hố đào r ộng lớ n và sâu phải mất thờ i gian dài vàqua nhiều b c thi công để hoàn thành,ứng xử của đất sét yếu trong quá trình

đó ngay sau khi k ết thúc việcđào th ng đ c xem nh trongđiều kiện ứng xử không thoát n c. Các thông số của mô hình đất cho phân tíchPTHHđ c xácđịnh từ các thí nghiệm cố k ết không thoát n c cũng nh nén nở hông, nén batr ục thông th ng, hay thí nghiệm cắt cánh hiện tr ng. v..v. là không thay đổimặc dùứng suất thay đổi phía saut ng bêtông cốt thép (diaphragm wall-DW)trong quá trình đào. Hơn nữa, các dữ liệu thu thậ p của hố đào sâu và lớn đ cthể hiện qua các chuyển vị của DW tiế p tục tăng trong thờ i gian khi mà khôngcó hoạt động nào của việc đào và sau khi kết thúc quá trình đào. Khu vực hố đào lớ n đ c chia thành nhiều khu vực nhỏ. Mất thờ i gian dài cho việc đổ bêtông sàn tầng hầm và công tác thiết lậ p các hệ thống thanh chống.

Trong khi thờ i gianđó, điều kiện tổng ứng suất của đất về phía t nggần nh không đổi. Tuy nhiên, quan sát chuyển vị ngangcủa t ng chắn thìkhông dừng lại. Do chuyển vị từ biến xuất hiện không chỉ trên độ lún nền của

đất đắ p mà còn trên chuyển vị bên trong của t ng chắn.Chuyển vị của DW đ c quan tr ắc tại dự án Ngân hàng của Thái Lan

(BOT), nằm trên bờ sông Chao Praya, Bangkok. Dự án báo gồm năm tầng hầmvớ i tổng độ sâu đào là 15.2m. Dự án thi công mất hơn một năm để hoàn thànhtất cả các hố đào và xây dựng từ trên xuống cho các tầng hầm. Diện tích hố đàohơn 10.790 m2, và đ c chia thành m i ba khu vực xây dựng. Trình tự thicông tầng hầm ở từng khu vực đ c thể hiện quaHình 3.3 và Bảng 3.1.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-45-

Bảng 3.1Trình t ự xây d ự ng t ầng hầm của trườ ng hợ p l ịch sử BOT

B cthi

côngThờ i gian

(ngày)Hoạt động xây dựng

Thờ igianthi

công(ngày)

1234

56789

1 – 234251 – 313330 – 387381 – 487

412 – 502495 – 642538 – 662517 – 706591 – 737

Dựng t ng DW, cột chống và cọc khoan nhồiĐào đến độ cao -1.75 m.

Đổ sàn (F1)ở độ sâu -1.2mĐào đến cao độ -8.1m

Đổ sàn (P2)ở độ sâu -7.7mĐào đến cao độ -15.2mĐổ sàn (P4)ở độ sâu -13.7mĐổ sàn (P3)ở độ sâu -10.7mĐổ sàn (P1)ở độ sâu -4.7m

2347974100

15140204431

3.2. PHÂN TÍCH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION

3.2.1. Thông s ố đầu vàoThuộc tínhđịa chất đ c trình bày cho thấy 3 lớ p trên cùng là loại đất sét yếu

CH cần đ c hiệu chỉnh thông số modulus giảm trong các b c đào. Bảng 3.2, Bảng 3.3và Bảng 3.4là các thông số đ c lựa chọn để xây dựng mô

hình Plaxis 3D. Các số liệu đ c sử dụng dựa trên tham khảo từ cơ sở lý thuyết vàthuộc tính k ỹ thuật của công trình.

Bảng 3.2Thông s ố Rinter đượ c l ấ y theo đề ngh ị của Plaxis.

Interaction Sand / Concrete =R inter 1.0 - 0.8Interaction Clay / Concrete =R inter 1.0 - 0.7

Ở đây sàn F1, P1, P2, P3, đ c thiết lậ p không k ể đến tr ọng l ng bản thân để đơn giản hóa việc mô phỏng hệ thống cọc bên trong hố đào vì không đ c xét đếntrong luận án này. Độ cứng của các sàn trên vẫn đ c giữ để các sàn làm việc nh cácthanh chốngở các cấp đào. Kết quả đơn giản hóa này không làmảnh h ng nhiều đến

k ết quả phân tích dựa theo tài liệu [12]

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-46-

Hình 3.1 V ị trí và khu v ực chia quá trình đào của d ự án BOT

Hình 3.2. V ị trí và khu v ực chia quá trình đào của d ự án BOT

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-47-

Hình 3.3 Các bước đào từ trên xu ố ng của công trìnhvà d ữ liệu đo nghiêng của d ự án BOT

-50.0-50.0-50.0

Layer 7: Very denseSiltysand

Layer 4: Hard Clay

Layer 3: Stiff toVery Stiff SiltyClay

Layer 1: Silty Clay

0.00

-50.0

C.L. -1.2

C.L. -7.7

C.L. -13.7

-50.0

F1

P2

P4

F1

P4

P3

P2P2

F1F1

-50.0

C.L. -13.7

C.L. -10.7

C.L. -7.7

C.L. -1.2C.L. -1.2

C.L. -7.7

C.L. -1.2

G.L. -8.1

C.L. -1.2G.L. -1.75

C.L. -1.2

C.L. -7.7

G.L. -15.2

-50.0

P2

F1

Leg pile

DW

-20.0

P4

P3

P2

P1

-50.0

C.L. -13.7

C.L. -10.7

C.L. -7.7

C.L. -4.7

C.L. -1.2F1

Leg pile

DW

-20.0

Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 Stage 5 Stage 6 Stage 7 Stage 8 Stage 9

Layer 2: MedeumStiff Clay

Layer 5: DenseSilty Sand

Layer 6:Hard SiltyClay

-20.0

DW

Leg pile

-20.0

DW

Leg pile

-20.0

DW

Leg pile

-20.0

DW

Leg pile

-20.0

DW

Leg pile

-20.0

DW

Leg pileLeg pile

DW

-20.0

F1

-50.0

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-48-

Hình 3.4 Thu ộc tính k ỹ thuật của đấ t ở d ự án BOT

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-49-

Bảng 3.3 B ảng tóm t ắ t thông s ố sử d ụng trong mô hình Morh-Coulomb

Thông số Ký hiệu

Loại vật liệu

Đơn vị Sétdẻo mềm

Sét phanửa cứng

Sét phacứng đếnr ất cứng

Sét cứngCát pha

chặtSét pha

dẻo cứngCát phar ất chặt

Mẫu vật liệuLoại vật liệu tác động

ModelType

M-CUndrained

M-CUndrained

M-CUndrained

M-CUndrained

M-CDrained

M-CUndrained

M-CDrained

-

Khối l ng đơn vị đấttrên mực n c ngầm unsat 16.0 16.5 19.0 20.0 20.0 20.0 20.0 kN/m3

Khối l ng đơn vị đấtd i mực n c ngầm sat 16.0 16.5 19.0 20.0 20.0 20.0 20.0 kN/m3

Modulusđàn h i E 7 875 16 200 76 500 270 000 231 000 300000 294 000 kN/mHệ số Poisson ν' 0.35 0.35 0.35 0.35 0.3 0.35 0.3 -

Lực dính cu 36 60 72 210 1 576 1 kN/mGóc ma sát trong u 00 00 00 00 320 00 350 oGóc tr ng nở 00 00 00 00 20 00 50 o

Hệ s th m k v=k h 8.64x10- 8.64x10- 8.64x10- 4.32x10- 8.64x10- 4.32x10- 8.64 m/dayHệ số giảm c ng độ Rinter 0.7 0.7 0.7 0.7 0.8 0.7 0.8 -

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-50-

Bảng 3.4 Thông s ố đầu vào c ủa vật liệu khác

Thông số đầu vàoKýhiệu

Dầm T ngSànF1

SànP1

SànP2

SànP3

SànP4

Diện tích (m2

) A 1.75 - - - - - -Bề dày (m) d - 1 0.45 0.3 0.3 0.3 1.3

Modulus Young(kN/m2)

E 2.1x108 3x107 3x107 3x107 3x107 3x107 3x107

Tr ọng l ng(kN/m3)

62 9 0 0 0 0 25

Moment quán

tính tr ục đứng(m4)

I3 0.446 - - - - - -

Moment quántính tr ục ngang

(m4)I2 0.146 - - - - - -

Hệ số Possion ν 0.15 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

3.2.2.Mô hình Plaxis 3D

Dựa vào số liệu quan tr ắc của dự án ngân hàng Thái lanở Bangkok tatiến hành mô phỏng lại các b c thi công. Và điều chỉnh modulus Young theomức độ biến dạng, modulus Young đ c chọn dựa vào Hình 1.3.Ở đây ta mô phỏng công trìnhcó kích th c 300x300x70m.

Để điều chỉnh thông số modulus của đất cho t ng thích với 3 b c đàot ng ứ ng là -1.75m, -8.1m và -15.2m cần thay đổi modulus của đất theo các tổ

hợ p sau. Bảng 3.5 Các trườ ng hợ p modulus c ủa 3 l ớp đấ tLớ p 1 (Eu/Su) Lớ p 2 (Eu/Su) Lớ p 3 (Eu/Su)

250-200-150 250-200-150 1200-1000-800-600

TừBảng 3.5ta tổ hợp đ c tất cả 48 tr ng hợ p cần tính toán. Xây dựngmột mô hình chuẩn theoHình 3.7đến Hình 3.8. Sau đó thay đổi thông số E của3 lớp đất trên cùng suy ra từ Eucủa các tổ hợ p theo công thức (2.18).

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-51-

Mô hình đ c mô tả thông quaHình 3.6, để dựng đ c mô hình nhtrên cần tiến hành lấy tọa độ chính xác trên bản vẽ CAD. Hình 3.6-a là mặt bằng mô hình hình học đã đ c đơn giản hóa với độ chính xác đến cm so vớ i

bản vẽ thiết k ế ban đầu. Trong mô hình có thể hiện gần chính xác các vùng tảinhằm thay thế các tải do các công trình lân cận tác dụng.

Trong mô hình các cọc bên trong hố đào đã đ c loại bỏ không mô phỏng vì không đ c xét đến trong đề tài. Điều này giúp giảm khối l ng phầntử đ c mô phỏng đi rất nhiều lần. Đồng thờ i, việc loại bỏ cọc kéo theo việcsàn tầng hầm bên trên đáy hố đào đ c mô phỏng xem nh trọng l ng bảnthân bằng 0. Chỉ còn sàn đáy hố đào là có đúng trọng l ng bảng thân. Sự đơngiản này. Các giảm c này làm giảm khối l ng phần tử của mô hình xuốngr ất nhiều lần. Giúp thờ i gian dựng mô hình và thời gian tính toán đáng kể màkhôngảnh h ng nhiều đến k ết quả nghiên cứu chuyển vị t ng của đề tài.

Ch ng trình chia l i phần tử nh Hình 3.6-(b) chú ý l i nàyở cácvùng xunh quanh t ng đ c mịn.Ở đây không phải vì cần độ chính xác mà vìđể hạn chế số phần tử xấu xuất hiện trong mô hình gây nhiều lỗi không thể kiểm soát đ c. Điều này r ất quan tr ọng khi dựng mô hình PLASIS 3DFoundation. Khi mesh 2D mà không xuất hiện phần tử xấu3.

(a) (b) Hình 3.5Mô ph ỏng một nữ a hố đào có cọc, mesh 3D

Hình 3.7 – a thể hiện các lớp đất và các cấu kiện của (Hình 3.7 – b) khitiến hành chia l i 3D cho phần tử.

3 Phần tử xẩu là phần tử có độ cứng >106 so vớ i vật liệu xung quanh và phầntử giac có k ích th c góc quá nhọn làn nguyên nhân gây lỗi.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-52-

(a)Mặt bằng mô hình (b) Mesh 2D mặt bằng mô hình Hình 3.6 Mô hình Plaxis 3D Foundation

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-53-

H đào

Các lớp địa ch t

Tải côngtrinh xung

quanh

Chân t n

Sàn tầng hầm Dầm giằngđầu t ng

Tải côngtrinh xung

quanh

T ng vây

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-54-

(a)Mesh 3DMô hình đất trong Mô hình (b)K ết cấu mesh 3D trong Mô hình Hình 3.7 Mesh 3D mô hình Plaxis 3D Foundation

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-55-

3.2.3. K ế t qu ả tính toán vàph ân tích d ữ li ệu

Mô hình gổm 10890 phần tử 15 nút, có 10 Phase thi công. Tổng thờ i gian thi công là 737 ngày.Thờ i gian tính toán cho tất cả 9 b c thi công là 2h37. Sau khi tính toán ta có các k ết quả nh sau

Hình 3.8 Chuy ể n vị ngang tườ ng ch ắ n hố đào sâutrong Mô hình Plaxis 3D Foundation

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-56-

Hình 3.9Chuy ể n vị khi đào xuố ng -1.75 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-57-

Hình 3.10 Chuy ề n vị khi đào xuố ng -8.1 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-58-

Hình 3.11 Chuy ề n vị khi đào xuố ng -15.2 trong Mô hình Plaxis 3D Foundation

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-59-

(a) No.1 (b) No.2 (c) No.3

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

-4.0 6.0 16.0 26.0 36.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (a) Điểm No.B-1

1 8- Fe b- 05 1 5-M ar- 052 2- Ma r- 05 3 0-M ar- 058-Apr-05 28-Apr-051 6- Ma y-0 5 3 0-M ay -0 51 5- Ju n- 05 3 0-J un -051 5- Ju l- 05 2 9-J ul -0 51 5- Aug -0 5 3 0-A ug -0 51 5- Sep -0 5 3 0-S ep -0 56-Jan-06 24-Jan-06Stage 2 Stage 4

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 5.0 10.0 15.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (b) Điểm No.B-2

1 0- Fe b- 05 18 -F eb -051 5- Ma r- 05 30 -M ar -058-Apr-05 28-Apr-051 6- Ma y- 05 30 -M ay- 053 0- Ju n- 05 15 -J ul- 052 9- Ju l- 05 15 -A ug -0 53 0- Aug -0 5 15 -S ep -0 530-Sep-05 Stage 2Stage 4 Stage 6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

-5.0 5.0 15.0 25.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (c) Điểm No.B-3

2 9- De c- 04 1 7- Ja n- 05

1 8- Feb -0 5 2 2- Fe b- 05

1 5- Ma r- 05 3 0- Ma r- 05

8-Apr-05 28-Apr-05

1 6- Ma y- 05 3 0- Ma y- 05

1 5- Ju n- 05 3 0- Ju n- 05

15-Jul-05 Stage 2

Stage 4 Stage 6

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-60-

(d) No.4 (e) No.5 (f) No.6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (d) Điểm No.B-4

29-Dec-04 17-Jan-0518-Feb-05 15-Mar-0530-Mar-05 8-Apr-0528-Apr-05 16-May-0530-May-05 15-Jun-0530-Jun-05 15-Jul-05Stage 2 Stage 4Stage 6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

-3.0 7.0 17.0 27.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (e) Điểm No.B-5

29-Dec-04 17-Jan-0522-Feb-05 15-Mar-0530-Mar-05 8-Apr-0528-Apr-05 16-May-0530-May-05 15-Jun-0530-Jun-05 15-Jul -05Stage 2 Stage 4Stage 6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (f) Điểm No.B-6

22-Mar-05 7-Feb-0518-Feb-05 30-Mar-058-Apr-05 28-Apr-0516-May-05 30-May-0515-Jun-05 30-Jun-0515-Jul-05 29-Jul-0515-Aug-05 Stage 2Stage 4 Stage 6

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-61-

(g) No.5 (h) No.5 (i) No.6 Biểu đồ 3.1K ế t quả so sánh quan tr ắ c và tính toán b ằ ng Plaxis

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm)

(g) Điểm No.B-7

8-Apr-05 18-Feb-0515 -M ar -0 5 2 8- Ap r- 0516 -M ay -0 5 3 0- Ma y- 05

15 -J un -0 5 3 0- Ju n- 0515 -J ul -0 5 2 9- Ju l- 0515 -A ug -05 3 0- Au g- 05Stage 2 Stage 4Stage 6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

-5.0 15.0 35.0 55.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (h) Điểm No.B-8

1 8-F eb- 05 1 5-M ar- 053 0-M ar- 05 8 -A pr- 052 8-A pr -0 5 1 6-M ay -0 53 0-M ay -0 5 1 5-J un -05

3 0-J un -05 1 5-J ul -0 529-Jul-05 15-Aug-053 0-A ug -0 5 1 5-S ep -0 53 0-S ep -0 5 6 -J an -0 624-Jan-06 Stage 2Stage 4 Stage 6

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) (i) Điểm No.B-9

18-Feb-0515-Mar-0530-Mar-05

8-Apr-0528-Apr-0516-May-0530-May-0515-Jun-05

-

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-62-

Biểu đồ 3.2 Quan tr ắ c và các trườ ng hợ p tính toán điể m No.9 đào đế n -1.75m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang (mm) Điểm No.B-9

15-Mar-05 Goc 150-150-600

150-150-800 150-150-1000 150-150-1200150-200-600 150-200-800 150-200-1000150-200-1200 150-250-1000 150-250-1200150-300-1200 200-150-600 200-150-800200-150-1000 200-150-1200 200-200-800200-200-1000 200-200-1200 200-250-1000200-250-1200 200-300-1000 200-300-1200250-150-600 250-150-800 250-150-1000250-150-1200 250-200-800 250-200-1000250-200-1200 250-250-1000 250-250-1200250-300-1000 250-300-1200

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-63-

Biểu đồ 3.3T ổ hợp đượ c l ự a ch ọn và quan tr ắ c điểm No.9 đào đế n -1.75m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị của tường (mm) Điểm No.B-9. Tổ hợp ban đầu chưa thay đổi

15-Mar-05

29-Jul-05

15-Aug-05

Stage 2

Stage 4

Stage 6

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-64-

Biểu đồ 3.4 Quan tr ắc vàcác tr ng hợ p tính toán điểm No.9đào đến -8.1m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang của tường (mm) Điểm No.B-9

29-Jul-05Goc150-150-600150-150-800

150-150-1000150-150-1200150-200-600150-200-800150-200-1000150-200-1200150-250-1000150-250-1200150-300-1200200-150-600200-150-800200-150-1000200-150-1200200-200-800200-200-1000200-200-1200200-250-1000200-250-1200200-300-1000200-300-1200250-150-600250-150-800250-150-1000250-150-1200250-200-800250-200-1000250-200-1200250-250-1000250-250-1200250-300-1000250-300-1200

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-65-

Biểu đồ 3.5T ổ hợp đượ c l ự a chọn và quan tr ắ c điể m No.9 đào đế n -8.1m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị của tường (mm) Điểm No.B-9 .Tổ hợp =200-150-1000

15-Mar-05

29-Jul-05

15-Aug-05

Stage 2

Stage 4

Stage 6

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-66-

Biểu đồ 3.6Quan tr ắ c và các trườ ng hợ p tính toán điể m No.9 đào đế n -15.2m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị ngang của tường (mm) Điểm No.B-9

15-Aug-05Goc150-150-600150-150-800150-150-1000150-150-1200150-200-600150-200-800150-200-1000150-200-1200150-250-1000150-250-1200150-300-1200200-150-600200-150-800200-150-1000200-150-1200

200-200-800200-200-1000200-200-1200200-250-1000200-250-1200200-300-1000200-300-1200250-150-600250-150-800250-150-1000250-150-1200250-200-800250-200-1000

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-67-

Biểu đồ 3.7T ổ hợp đượ c l ự a ch ọn và quan tr ắ c điể m No.9 đào đế n -15.2m

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị của tường (mm) Điểm No.B-9 .Tổ hợp =200-150-800

15-Mar-05

29-Jul-05

15-Aug-05

Stage 2

Stage 4

Stage 6

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-68-

Biểu đồ 3.8 Quan tr ắ c và các t ổ hợ p tính toán l ự a cho t ừ ng bước đào No.9

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

24.0

0.0 10.0 20.0 30.0

Đ ộ s

â u c

ủ a

t ư ờ n g

( m )

Chuyển vị của tường (mm) Điểm No.B-9

15-Mar-05

29-Jul-0515-Aug-05

(Ban đầu) 8750-18000200-150-1000

200-150-800

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-69-

Từ Hình 3.8ta thấy hình dạngxu h ng chuyển vị ngang của t ngtrong hố đào sâu. Chuyển vị lớ n ngang lớ nnhất nằm ở vị trí giữa của các đoạnt ng. Và vị trí chuyển vị ngang lớ n nhất theo chiều sâu(Hình 3.8- b) cũng ở vị

trí cố định gần đáy của b c đào sâu.Hình 3.9-a – Khi đào đến -1.75m các tải công trình xung quanh bắt đầu

chuyển ứng suất vào t ng,ứng xuất chuyền vào các ví trí bụng t ng. Nh ngt ng đố i nhỏ, vì độ lệchứng suất hai bên t ng ch a lớ n. K ết quả là t ng bắtđầu chuyển vị vào phía trong(Hình 3.9- b). Vị trí chuyển vị ngang lớ n nhất theođộ sâu của t ng chắn nằmở -0.55m. So sánh vị trí đó ở quan tr ắc là -1m

Hình 3.10-a – Khi đào tiế p tục đến -8.1mứng suất do tải công trình

xung quanh bắt đầu chuyển nhiều hơn vào các vị trí t ng. Ví trí chuyển vị ngang lớ n nhất theo độ sâu của các t ng đ c dờ i xuống độ sâu -7.99m.T ng ứ ng vớ i quan tr ắc lúc này là -9.5m.

Hình 3.11-a – Khi thực hiện b c đào cuối cùng đến -15.2m.Ứ ng suấtdo công trình lân cận tác dụng lớ n nhất h ng về các vị trí bụng t ng, cácđoạn t ng ngắn và d ng nh bỏ qua các vị trí góc vát của chu vit ng hố đào. Nguyên nhân là do độ cứngở các vị trí đó rất lớ n.

Từ các hình dạng nh tr ên ta thấy cần chú ýở các vị trí giữa của cácđoạn t ng dài phải gia c ng các thanh chống tốt. Nếu không có điều kiện để mô phỏng công trình bằng 3D để thấy đ c các vị trí nguy hiểm này. Thì khimô phỏng bằng 2D ta nên chọn các vị trí nàyđể mô phỏng cho tr ng hợ pnguy hiểm nhất. Các vị trí chuyển vị ngang lớ n nhất theo độ sâu chỉ phụ thuộcvào độ sâu b c đào. Khi thay đổi modulus chuyển vị ngang lớ n nhất chỉ di

chuyển trên một mặt phẳng cố định. (Biểu đồ 3.9) Ở độ sâu này khi modulus thay đổi tăng hay giảm thì giá tr ị chuyển vị

ngang lớ n nhất tăng giảm theo nh ng cùng nằm trên một mặt phẳng. Vớ i nhậnxét trên cần nghiên cứu nhiều hơn để có thể đ a ra vị trí đặt thanh chống tốtnhất khi thi công hố đào sâu. Nên khi thiết k ế thanh chống cho hố đào cần chúý đến các vị trí trên.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-70-

Biểu đồ 3.9 V ị trí chuy ể n vị l ớ n nhấ t theo chuy ể n sâu ph ụ thuộc vào độ sâu đào(Quan tr ắ c và tính toán Plaxis)

Biểu đồ 3.1 là chuyển vị ngang ban đầu khi ch a thay đổi modulus gồmquan tr ắc và tính toán của tất cả 9 điểm quan tr ắc trên công trình. Về hình dạngtính toán ban đầu khi ch a thay đổi modulus bằng ch ng trình Plaxis cho kếtquả khá tốt. Ở điểm 7 quan tr ắc gặ p tr ục tr ặc nên số liệu chỉ dừng lại ở -13mnh ng tính toánvẫn cho xu h ng khá tốt. Có thể dự đoán đ c các chuyển vị bên d i của điểm 7. Cònở điểm 8 có lẽ do là đoạn t ng dài nhất chịu ảnhh ng cục bộ của các thiết bị thi công ch a xét đến trong quá trình tính Plaxisnên biểu đồ cơ bản chỉ thể hiện đ c hình dạng. Ở đây chọn điểm 9 có hìnhdạng chuyển vị rõ ràng nhất để hiệu chỉnh tính toán tiế p. Bên cạnh đó khi xét48 tr ng hợ p trên vẫn xử lý số liệu để đánh giá chuyển ở các điểm khác.

K ết quả nhận đ c ở Biểu đồ 3.2 cho b c đào đến độ sâu -1.75m. tathấy khi ch a thay đổi modulus làđã đủ cho chuyển vị gần sát vớ i quan tr ắc.

Cụ thể là hệ số t ng ứ ng lúc nàyở 3 lớ p là (250-300-1200). R ất phù hợ p

vớ i các nghiên cứu tr c đó. Hệ số = (200-500) cho sét mềm và =(600-1600) cho sét cứng.

Biểu đồ 3.4cho b c đào đến độ sâu -8.1m. Hệ số t ng ứ ng lúc nàyở 3 lớ p là (200-150-1000). Ta thấy ảnh h ng nhiều ở lớ p 2 và lớ p 3 giảmmạnh.

Quan trắc, -1 Plaxis, -0.55

Quan trắc,-9.5

Plaxis, -7.99

Quan trắc, -11.5

Plaxis, -10.36

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 0.5 1 1.5 2 2.5

Đ ộ s â u

đ à o

( m )

Vị trí chuyển vị max

Độ sâu chuyển vị ngang lớn nhất

-1.75 -8.1 -15.2

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-71-

Biểu đồ 3.6cho b c đào đến độ sâu -15.2. Hệ số t ng ứ ng lúc nàyở 3 lớ p là (200-150-800).Ở b c đào này chỉ cònảnh h ng đến modulus củalớ p 3.

Biểu đồ 3.10 S ự Biế n thiên modulus E u theo độ sâu c ủa t ừ ng l ớp đấ t.

Biểu đồ 3.11 S ự biế n thiên h ệ số theo độ sâu c ủa t ừ ng l ớp đấ t.Qua cácBiểu đồ 3.10và Biểu đồ 3.11 ta thấy các lớp đất có xu h ng

giảm modulus đàn hồi và hệ số khi chiều sâu đào càng tăng. Đúng theo cácdự đoán ban đầu của đề tài. Và từ các tr ng hợp tính toán trên ta có đ c Biểu

đồ 3.11thể hiện biến dạng càng tăng thì modulus đàn hồi của các lớp đất càng

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 20000 40000 60000 80000 100000

Đ ọ s â u

đ à o

( m )

Modulus Eu (kN/m3)

Biến thiên modulus Eu

Lop 1

Lop 2

Lop 3

y = 14.283ln(x) - 83.215R² = 0.7216

y = 33.122ln(x) - 236.7R² = 0.9993

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 200 400 600 800 1000 1200 1400

Đ ộ s â u

đ à o

( m )

Hệ sôBiến thiến hệ số

Lop 1

Lop 2

Lop 3

Log. (Lop 2)

Log. (Lop 3)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-72-

giảm. Giảm chậm ở biến dạng nhỏ và giảm nhanhở biến dạng lớ n. Biến dạngtính theo độ sâu đào

Đề xuất hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc chiều sâu đào cho t ng DW, cho

đất sét biển ở Bangkok.Các ph ng trình (3.1) và (3.2) này thiết lậ p dựa vàoBiểu đồ 3.12

h=14.283.ln( )-83.215 với R² = 0.7216 cho đất sét mềm (3.1)

h=33.122.ln( )-236.7 với R² = 0.9993 cho đất sét cứng (3.2)

3.3. K ẾT LUẬN

Plaxis cho k ết quả tốt nhất ở b c đào -1.75m. Nh ng khi các b c thicông đào tiế p theo modulus các lớp đất bắt đầu giảm làm cho tính toán củaPlaxis không chính xác nữa.

Hệ số thay đổi theo h ng giảm dần khi chiều sâu đào các lớp đấtcàng tăng. Phù hợ p vớ i các nghiên cứu tr c đó và thực nghiệm.

Đối vớ i sét mềm thay đổi từ 150-300. Đối vớ i sét cứng thay đổi

từ600-12 000cho công trình thi công top-down, loại t ng DW.Chuyển vị ngang lớ n nhất tìm thấy ở các đoạn t ng dài và ít gặ p ở các

góc vát của công trình. Tâm chuyển vị ngang lớ n nhất này dờ i xuống từ từ theođộ sâu các b c đào. Ứ ng xử “Undrained”và thực hiện theo Ph ng pháp Bcủa Harry Tan là có khả năng ứng dụng.

Mô hình Morh-coulumb (MC) vẫn cho k ết quả phân tích tốt chuyển vị của t ng trong hố đào sâu ở mô phỏng 3D. Việc dựng mô hình 3Dứng với địachất của Việt Nam là có thể thực hiện đ c trong điều kiện khảo sát địa chấtthiếu thốn vì sử dụng mô hình MC4.

Công thức (3.1) và (3.2) có thể giúp chọn hệ số phù hợp để hiệu chỉnhmodulus cung cấ p cho Plaxis dự báo đ c chuyển vị ở b c đào (h 5) t ngứng.

4 MC – mô hình đất Morh-coublumb trong Plaxis5 h – chiều sâu hố đào tại b c thi công

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-73-

4. K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. K ẾT LUẬN

Việc mô hình hoáđầy đủ quá trình thi công hố đào sâu bằng cách sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation 1.6 là có thể thực hiện và cho k ết quả đáng tin cậy. Tuy nhiên để k ết quả chuyển vị của t ng t ng thích vớ i giá tr ị quan tr ắc thì cần phải điểu chỉnh hệ số modulus của đất giảm dần qua các b cđào. K ết quả nghiên cứu đạt đ c

Bảng 4.1 B ảng t ổ ng k ế t quả nghiên c ứ u

B c đào

Modulus Eu (kN/m2)

Sét dẻomềm

Sét phanửa cứng

Sét phacứngđến r ất cứng

Đào xuống -1.75 250Su 300Su 1200Su



- Hệ số đối vớ i sét mềm thay đổi từ 150-300.Đối vớ i sét cứng

thay đổi từ 600-1 200cho ph ng pháp thi công top-down, loại t ng DW.- Đề xuất hệ số hiệu chỉnh modulus theo thuộc chiều sâu đào chot ng DW của đất sét biển ở Bangkok thi công theo ph ng pháp top-down.

Biểu đồ 4.1 H ệ số theo độ sâu đào sét yế u và sét c ứ ng

y = 33.122ln(x) - 236.7R² = 0.9993

y = 14.283ln(x) - 83.215R² = 0.7216

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

00 200 400 600 800 1000 1200 1400

Đ ộ s â u

đ à o

( m )

Hệ sôBiến thiến hệ số

Lop 3

Lop 1

Lop 2

Log. (Lop 3)

Log. (Lop 2)

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-74-

R² = 0.7216 cho đất sét mềm (4.1)

R² = 0.9993 cho đất sét cứng (4.2)

Từ công thức (4.1) và (4.2) khi ta có cấp độ sâu hố đào có thể suy ra hệ số hiệu chỉnh cho các lớp đất để Plaxis có thể dự báo chính xác chuyển vị của hố đào sử dụng t ng DW.

Ngoài ra từ các k ết quả phần tích khiđiều chỉnh modulus của đất cóđ c một số k ết quả phụ nh sau

- Chuyển vị của t ng.

+Ở

các góc cạnh

giao hai t ng c

ủa h

ố đào có chuyể

n vị thấ p nh

ất.

+Ở cácđoạn t ng ngắn có mức độ chuyển vị thấ p và ít nguy hiểm hơncác đoạn t ng dài.

+ Chuyển vị lớ n nhất xuất hiện ở bụng của t ng. Cần chú ý khi thicông thanh chốngở các vị trí trên.

+ Bng chuyển vị lớ n nhất của cả quan tr ắc và Plaxis là cố định (Quantr ắc: -1.5, -9.5, -11.5 và Plaxis: -0.55, -7.99, -10.36 – t ng ứ ng với 3 b c

đào) - Quá trình mô phỏng và dự đoán chuyển vị tổng thể của t ng chắn hố

đào sâu bằng phần mềm Plaxis 3D Fountionđã rút ngắn đ c thờ i gian mô phỏng so vớ i sử dụng mô hình 2D vì phải tiến hành mô phỏng mặt cắt ở nhiềuvị trí khác nhau để dự báo chuyển vị. Mô phỏng 2Dth ng chọn vị trí nguyhiểm để mô phỏng. Qua mô phỏng 3D ta có thể thấy tr ực quan về các ví trìnguy hiểm đó làm kinh nghiệm cho vị trí mặt cắt mô phỏngở Plaxis 2D.

4.2. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài vẫn còn những hạn chế sau

- Trong quá trình mô phỏng, thờ i gian tính toán mô hình khá lâu và việcxây dựng mô hình còn gặ p nhiều lỗi.

- Khối l ng dữ liệu chuyển vị của t ngở 3 cấp đào cho 48 tr ng hợ ptổ hợ p trong mô hình 3D của luận án là khá nhiều. Đòi hỏi việc phân tích và xử

lý số liệu gặ p nhiều khó khăn và dễ nhầm lẫn. Cần xây dựng quy trình xử lý số

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-75-

liệu thật khoa học để giảm đ c các thiếu xót trong quá trình xử lý số liệu tínhtoán.

- Đề tài chỉ xét đất nền ở một dự án nên các tr ng hợ p ở điều kiện địa

chất khác. Đề tài cần h ng tớ i, vì có thể sẽ có những điều chỉnh cần thiết để mô phỏng tốt hơn.

4.3. KIẾN NGHỊ

H ng nghiên cứu tiế p theo là sử dụng số liệu quan tr ắc của một số công trình khácở Việt Nam có điều kiện địa chất khác nhau để mô phỏng tìmra sai soát của công thức hiệu chỉnh (4.1) và (4.2).

Nghiên cứu thêm về các thông số đầu vào của Plaxis. Cách để xây dựngmột mô hình Plaxis 3D Foundation một cách hoàn chỉnh và nhanh chóng.

Nghiên cứu thêm mô hình Hardening soil để so sánh vớ i mô hình củaluận văn xem mô hình nào mô phỏng tốt hơn so vớ i ứng xử thực của đất.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-76-

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

6. Trong N c[1] Bùi Tr ng Sơn, Giáo trình Địa chất công trình, Nxb Đại học quốc

gia Tp Hồ Chí Minh, 2009.[2] Bùi Văn Chúng,Tài liệu h ng dẫn Plaxis 3D Foundation. [3] C.W.W. Ng. H.W. Huang & G.B Liu,Geotechnical aspects of

underground construction in soft ground [4] Chang – Yu Ou, Deep Excavation Theoory and Practice Department

of construction engineering, National Taiwan University of Science

and Technology, Taipei, Taiwan.[5] Châu Ngọc Ẩn, Giáo trình Cơ họ đất, Nxb Đại học quốc gia Tp Hồ

Chí Minh, 2010.[6] Đỗ Thanh Hải, Luận văn thạc sĩ , tr ng Đạ i học Bách Khoa – ĐHQG

Tp. Hồ Chí Minh, 2006.[7] Lê Bá L ng (1989), Nền đ ng đắ p trên nền đất yếu trong điều

kiện Việt Nam, Nxb Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.

[8] Nghia Trong Le, Wanchai Teparaksa, Toshiyuki Mitachi and TakayukiKawaguchi,Determine the Alteration of Young’s modulus of SoftBangkok Clay behind Diaphragm Wall using Triaxial Test.

[9] Tr ần Quang Hộ, Giáo trình Công trình trên đất yếu, Nxb Đại họcquốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2009.

[10] Võ Phán,Giáo trình Các ph ng pháp khả o sát hiện tr ng và thínghiệm đất trong phòng, 2010.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-77-

N c Ngoài[11] Asian Institute of Technology,Instrumented deep excavation in

Bangkok subsoils, April, 1997 Bangkok, Thailand.

[12] AP Harry Tan Siew Ann,Lecture 5- Deep Excavation in Soft Soils-3Singapore Cases.

[13] Ahmed Hosny Abdel-rahmanConstruction Risk Management ofDeep Braced Excavation in Cairo Associate Prof. Civil Eng Dept,Engineering Reseach Division, National Reach Center of Egypt.

[14] Asian Institute of Technology Volume 1,Confecrence on DeepFoundations and Ground Improvement Schemes, 21-24 November1994 Bangkok, Thailand.

[15] D. G. Lin, D. T. Bergado, N. Phien-Wej, P. Nutalaya, A.S.Balasubramaniam, Volume 2 (Part 1):Geotechnical and Geo-environmental Engineering, Civil and Environmental EngineeringConfecrence, New Frontiers & Challenges, 8-12 November 1999,Bangkok, Thailand.

[16] Hans-georg Kempfert Berhane Gebreselassie,Excavation andFoundations in Soft Soils, Springer.

[17] P.M. Cashman and M. Preene,Groundwater lowering inConstruction, Spon press.

[18] PLAXIS Version 3D Foundation 1.6 Material Models Manual.[19] Surendra Bahadur Tamrakar,Design Parameter for Elasto-Plastic FE

Analysis of soft clay ground, March 2001.

[20] Wanchai Teparaksa,Analytical sheet pile displacement fot deepbraced excavation in soft bangkok clay.

[21] Youssef M.A. Hashash, Ansociate, ASCE, và Andrew J. Whitle,Member, ASCE,Ground movement prediction for deep excavationsin soft clay.

8/10/2019 20120810 Luan van (in)


-78-

LÝ LỊCH KHOA HỌC

Họ và tên: Nguyễn Ngọc Quang Thuần

Ngày, tháng, năm sinh:21-07-1986

Nơi sinh: An Giang

Địa chỉ liên lạc: 141/6A Đông thịnh 5, P Mỹ Ph c, Tp.

Long Xuyên, Tỉnh An Giang

Điện thoại liên lạc: 0989 119 400

Email: [email protected]

QUÁ TRÌNH ĐÀOTẠO

2004-2009: Sinh viên Khoa Công nghệ, tr ng Đại học Cần Thơ

2010-2011: Học viên cao học ngành Địa k ỹ thuật xây dựng,

K2010, tr ng Đại họcBách Khoa Tp. HCM

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC

Tháng 04/2009: Tốt nghiệ p K ỹ s Xây dựng, chuyên ngành Xây

dựng dân dựng và công nghiệp, tr ng Đại học Cần Thơ.

Tháng 12/2008-12/2010: K ỹ s thiết k ế công ty TNHH xây dựng

BBA, Tp Long Xuyên, An Giang

Documents

20120810 Luan van (in)