Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
DỰ ĐOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO
CÓ XÉT TỚI ỨNG XỬ BIẾN DẠNG NHỎ CỦA ĐẤT
Đỗ Tuấn Nghĩa
Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi, email: dotuannghia@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Mô đun biến dạng cắt G/G0
Tường chắn
Các hố đào sâu của công trình ngầm ngày
Móng
nay có quy mô ngày một gia tăng về diện tích Hầm
và chiều sâu đào. Chuyển vị tường chắn hố Biến
dạng
TN đất truyền thống
đào cần được kiểm soát rất chặt chẽ trong quá rất nhỏ Biến dạng nhỏ
trình thi công. Về cơ bản, chuyển vị tường bị Biến dạng lớn
Biến dạng cắt s
chi phối bởi chiều sâu đào và ứng xử của đất
sau tường, trong đó yếu tố sau là khó dự đoán Các phương pháp động
nhất. Do đặc điểm thành tạo, độ cứng của đất Đầu đo cục bộ
thường rất lớn trong phạm vi biến dạng nhỏ
Hình 1. Ứng xử của đất trong các bài toán
(chẳng hạn biến dạng cắt s = 10-6 10-3) và địa kỹ thuật và thí nghiệm đo
giảm đáng kể khi biến dạng lớn (s 10-3).
Điều này dẫn tới chuyển vị tường khác đáng 2. HỐ ĐÀO SÂU TRONG NGHIÊN CỨU
kể khi ứng xử trong biến dạng nhỏ của đất
không được xét đến (Lim và nnk, 2010). Hố đào trong nghiên cứu là 1 công trình
Atkinson và Sallfors (1991) đã tiến hành phân nằm tại quận Long Biên. Công trình có dạng
loại biến dạng của các đất trong các bài toán hình chữ nhật, kích thước 8064m hình 2.
địa kỹ thuật. Hình 1 là quan hệ giữa biến dạng Hình 3 là mặt cắt tiêu biểu của hố đào, trong
cắt và tỷ số mô đun biến dạng cắt của đất (G). đó cao độ mặt đất tự nhiên là 0.8m, chiều sâu
Dựa vào hình 1, ta có thể thấy bài toán tường đào lớn nhất là 10.8m và được thực hiện theo
chắn nằm phần lớn trong phạm vi biến dạng 3 giai đoạn đào tương ứng với cốt -3.8m,
nhỏ của đất. Như vậy, để dự đoán chính xác -6.9m, và -11.6m. Để hạn chế chuyển vị của
chuyển vị của tường chắn hố đào, ứng xử đất khi đào sâu, hệ tường chắn bê tông cốt
trong biến dạng nhỏ của đất cần được xét đến. thép dày 0.6m, dài 19.2m và 2 tầng neo lần
Tuy nhiên, nghiên cứu về vấn đề này chưa lượt tại các cốt -3.8m và -6.9m. Các neo được
được đề cập nhiều trong các nghiên cứu hiện bố trí cách nhau 2.0m trong mặt bằng, chiều
nay, đặc biệt với đất tại Hà Nội. dài bầu neo 10m, và chiều dài tự do lần lượt là
Mục đích của nghiên cứu này là mô hình 1 8.0m và 7.0m cho neo tầng 1 và 2. Lực căng
công trình hố móng sâu thực tế tại khu vực Hà trước của neo là 330 kN.
Nội sử dụng phần mềm PLAXIS 3D để phân Điều kiện địa chất của khu vực xây dựng
tích lại chuyển vị tường theo các giai đoạn đào cũng được mô tả trong (hình 3). Theo đó, lớp
khi xét tới biến dạng nhỏ của đất. Mô hình đất trên cùng là đất lấp dày 0.5m (lớp 1). Bên dưới
HSSMALL (mô hình tăng bền kết hợp ứng xử là lớp sét pha màu nâu hồng, xám ghi, xám
trong biến dạng nhỏ của đất) sẽ được áp dụng. vàng (lớp 2), trạng thái dẻo cứng dày 6.9m với
Kết quả tính toán sẽ được so sánh với số liệu PI = 15.3%, W = 27.9%, tn = 19.2kN/m3
đo nghiêng thực tế tại công trường. c = 19.3kN/m2, 12.50 , N SPT 7 13 .
153
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-3869-8
Đây là lớp có ảnh hưởng lớn tới chuyển vị dạng nhỏ. Các thông số cho biến dạng nhỏ
tường chắn hố đào. Bên dưới lớp 2 là lớp cát của đất gồm mô đun kháng cắt khi biến dạng
hạt trung xám đen, xám vàng, kết cấu chặn vừa rất nhỏ (G0) và ngưỡng biến dạng cắt (0.7).
(lớp 3). Lớp này rất dày với Gs = 2.66, emin =
0.776, emax = 1.253, NSPT = 26. Bên dưới lớp 3 4. MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN
là các tầng đất cứng. Mực nước ngầm trong Thông số đầu vào của đất được tổng hợp
khu vực xây dựng được xác định tại cốt -8.8m. ref ref
trong bảng 1. Trong đó, E50 2 Eoed
80m
ref
Eur
4000 N SPT kPa với lớp 2
10m ref
ICL1 ICL2 ICL3 ; E50
3
10m
ICL12 E ref ref
2000 N SPT kPa
ICL4 ref ref
và E50 Eoed ur ; E50
3
64m
ICL11 ICL5
Phạm vi với lớp 3 theo nghiên cứu của Hsiung và nnk
phân tích
ICL10 ICL6 (2018). Sức kháng cắt không thoát nước của
ICL9 ICL8 ICL7 lớp 2 được xác định theo chỉ số dẻo PI. Góc
ma sát trong của lớp 3 lấy theo NSPT. Mô
đun kháng cắt G0 có thể xác định dựa theo
hệ số rỗng e của các lớp đất căn cứ vào kết
Hình 2. Mặt bằng hố đào và điểm đo nghiêng quả nghiên cứu của Jamiolkowski và nnk
EL-0.8m
(1991). Thông số 0.7 được ước lượng theo
EL-1.3m
Lớp 1, đất lấp hướng dẫn của sổ tay hướng dẫn trong
Lớp 2, sét pha dẻo
cứng
EL.-3.8m
PLAXIS, ( 0.7 104 2 104 với đa số các
8m
EL.-6.9m
loại đất). Mô đun đàn hồi của tường chắn là
7m
3.3107 kN/m2 và độ cứng của dây neo EA
EL-8.2m
EL-8.8m
MNN
= 105 kN/m2.
EL.-11.6m
10m Bảng 1. Thông số đầu vào của đất
10m
350
350 Lớp 3, cát hạt
Thông số Đơn vị Lớp 2 Lớp 3
trung chặt vừa Ứng xử Không thoát Thoát
Tường BTCT D600 nước nước
EL-20.0m unsat kN/m3 19.2 17.5
Hình 3. Mặt cắt hố đào và trụ địa chất sat kN/m3 19.5 19.5
Eref50 kN/m2 4.5E4 5.2E4
3. MÔ HÌNH HSSMALL CỦA ĐẤT
Erefoed kN/m2 2.3E4 5.2E4
Mô hình HSSMALL được phát triển từ mô Erefur kN/m2 1.4E5 1.6E5
hình tăng bền (HS) (Schanz, 1998) có bổ pref kN/m2 100 100
sung ứng xử của đất khi biến dạng nhỏ. So
ur 0.2 0.2
với mô hình hyperbol cổ điển, mô hình
HSSMALL có nhiều cải tiến như: (1) Sử m 1 0.5
2
dụng lý thuyết về độ dẻo thay cho lý thuyết c kN/m 17.7 0
đàn hồi; (2) Xét tới biến dạng nở của đất độ 0 35
(dilatancy); (3) Sử dụng mũ dẻo để mô phỏng độ 0 5
ứng xử của đất khi chịu ứng suất nén dạng G0 kN/m 2
6E4 7E4
khối; (4) Xét tới độ cứng của đất và sự phụ
thuộc của thông số này trong phạm vi biến 0.7 1.5E-4 1.5E-4
154
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Do tính đối xứng, 1/4 hố đào được mô Thông số chuyển vị tường tại tại trạm đo
phỏng trong phân tích (hình 4). Trong đó, bề nghiêng ICL2 trong giai đoạn 3 cũng được
rộng và chiều dài của mô hình là 100m, chiều tổng hợp trong Hình 5 để kiểm chứng. Kết
dày của mô hình là 42m. quả chuyển vị tường trên môn hình phù hợp
Chiều sâu đào
với quan trắc cả về hình dạng và độ lớn của
chuyển vị tường. Như vậy, mô hình
HSSMALL mô phỏng rất phù hợp ứng xử của
đất. Cụ thể, chuyển vị tường phát triển từ mặt
42m
Tường chắn
Neo
đất tự nhiên tới cốt đáy đào (-11.6m) và giảm
dần tại chân tường. Tác dụng ngàm chặt của
chân tường trong lớp 3 được thể hiện rất rõ.
Hình 4. Mô hình PTHH của hố đào sâu 6. KẾT LUẬN
5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả nghiên cứu cho thấy khi ứng xử của
đất trong phạm vi biến dạng nhỏ (s = 10-6
Hình 5 là tổng hợp chuyển vị tường theo các 10-3) được kể tới trong phân tích, kết quả
giai đoạn đào gồm giai đoạn 1 (cốt -3.8m), giai chuyển vị tường sẽ rất phù hợp với kết quả
đoạn 2 (cốt -6.9m), giai đoạn 3 (cốt -11.6m). quan trắc. Ứng xử trên của đất được mô tả
Kết quả trong hình trên cho thấy khi chiều sâu bằng 2 thông số trong phần mềm là mô đun
đào thay đổi, chuyển vị lớn nhất của tường kháng cắt khi biến dạng rất nhỏ (G0) và
tăng dần từ 1.0 tới 3.0 cm do áp lực đất lên ngưỡng biến dạng cắt (0.7). G0 được xác định
tường phát triển. Tại giai đoạn 1, do công tác từ hệ số rỗng của đất theo Jamiolkowski và
neo chưa được thực hiện nên chuyển vị tường
nnk (1991) và 0.7 lựa chọn trong khoảng 10-4
có dạng công xôn với giá trị lớn nhất tại đỉnh
2 10-4 .
tường (1.0 cm). Tại giai đoạn 2 và 3, khi 2
hàng neo được xây dựng, chuyển vị tường 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO
chuyển sang biến dạng lồi với giá trị lớn nhất
tương ứng tại các cốt đào -6.9m và -11.6m. [1] Atkinson, J.H., Salfors, G. (1991).
Experimental determination of soil properties.
Chuyển vị ngang của tường (mm)
In Proc.10th ECSMFE, 3, 915-956.
0 10 20 30 40
0
[2] Hsiung, B.C.B., Yang, K.H., Aila, W., Ge,
L. (2018). Evaluation of the wall
2
deformations of a deep excavation in
4
Central Jakarta using three-dimensional
6
modeling. Tunnelling and underground
8
Chiều sâu (m)
space technology, 72, 84-96.
10
[3] Jamiolkowski, M., Leroueil, S., Lo Presti,
12 D. (1991). Theme lecture: Design
14 parameters from theory to practice. Proc.
giai đoạn 1
16
giai đoạn 2
Geo-coast, 1-41.
18 giai đoạn 3 [4] Lim, A., Ou, C.Y., Hsieh, P.G. (2010).
20 quan trắc Evaluation of clay constitutive models for
(giai đoạn 3)
22 analysis of deep excavation under drained
conditions. Journal of GeoEngineering,
Hình 5. Chuyển vị tường 5(1), 9-20.
tại các giai đoạn đào
155
nguon tai.lieu . vn
