sự phát triển của phần mền plaxis

Plaxis 3D Tunnel V.2 Trong PM này có nêu 5 bài toán sau • Phân tích lún cùa một móng vuông trên nền cát • Phân tích quá trình thi công theo giai đoạn đường hầm NATM New Austrian Tunnel

Trang 1

GIỚI THIỆU VỀ BỘ PHẦN MỀM PLAXIS

Sự phát triển phần mềm (PM) Plaxis đươc bắt đầu từ 1987 tai ĐH công nghệ Delff - Hà Lan Phiên bản Plaxis V.1 ban đầu được lập nhằm mục đích phân tích các bài toán ổn định đê biển và đê sông tại các vùng bờ biển thấp tại Hà Lan, làm cầu nối giữa các kỹ Sư Địa kỹ thuật và các chuyên gia lý thuyết, do

GS R.B.J Brinkgreve và P.A Vermeer khởi xướng

Đến năm 1993 Công ty PLAXIS BV được thành lập và từ năm 1998, các

phần mềm PLAXIS đều được xây dựng theo phần tử hữu hạn

Nếu so sánh với bỏ phần mềm GeoStudio 2004 của GeoSlope International,

bố PM Plaxis được phát triển theo yêu cầu trực tiếp của sản xuất và tính phức tạp tăng dần của bài toán mà không theo chủ đề ngay từ đầu như PM thương mại GeoStudio 2004 Mải về sau, từ năm 1998 - 2000 trở đi, PM Plaxis đã đươc phân ra theo chủ đề riêng như bảng 1 đã nêu, dựa theo kết quả NCKH của nhà trường

Hiện nay, hai bộ PM này có thể xem như gồm đầy đủ nhất những bài toán

Đia kỹ thuật thường gặp trong thực tế, thán thiên người dùng và được nhiều

nước trên thế giới ưa chuông

Hai bộ PM nêu trên được phổ biến rộng rãi ở Việt Nam qua nhóm cán bộ giảng dạy trường Đại học Thuỷ lợi mà người chủ trì là GS Nguyễn Công Mần, nguyên chủ nhiêm Bộ Môn Cơ học đất - Nền móng (1961 - 1974) và trưởng phòng NCKH & HTQT (1975 - 1994) trường Đại học Thuỷ lợi

Bộ phần mềm GeoStudio 2004, đã đươc phổ biến rộng rãi qua trên 20 lớp giảng từ Bắc vào Nam do được sự hỗ trợ vể phần cứng - phần mềm của

GeoSlope International

Từ những năm 1997 - 1998 trường ĐHTL đã có quan hệ với Plaxis BV qua

GS Nguyền Công Mần, nhằm mục đích phổ biến phần mềm này tại nước ta Nhưng mãi đến năm 2001, trường ĐHTL mới tổ chức đươc lớp Plaxis đầu tiên tại VN do các chuyên gia đến từ Hà Lan giảng Tiếp đó, nhân dịp mua được phần mềm Plaxis V.7, CT Tư vấn Điện 1 đã mời nhóm CBGD trường ĐHTL

đến giảng vào năm 2002

Hiện nay, bộ PM Plaxis gồm các môđun sau: PLAXIS V8.2 PLAXIS

DYNAMICS , PLAXIS 3D TUYNEN , PLAXIS 3D FOUNDATION

Trang 2

1 Plaxis V 8.2 đươc nâng cấp từ V.1 trong đó có 6 bài ví dụ có hướng dẫn:

•••• Phân tích lún của móng tròn trên nến cát;

•••• Quá trình thi công hố đào ;

•••• Phân tích biến dạng chuyển vị của đê sông;

•••• Phán tích quá trình đào khi có neo;

•••• Phản tích ổn định khối đắp có dao động mức nước thượng lưu;

•••• Phân tích ảnh hưởng của lún đến công trình xây dựng trên mặt đất khi

đào đường hầm dưới mặt đất

Vậy PM Plaxis v.8.2, có thể giúp người kỹ sư giải quyềt đươc nhiều bài toán trong xây dựng, giao thông và thuỷ lợi

Hiện nay, PM Plaxis đã được nâng cấp đến v.8.2 pack 7 (V.8.2.7)

Hình 1 cho một ví dụ phân tích quá trình đào khô hố móng có neo chống theo Plaxis

Trang 3

Plaxis Dynamics là một môđun độc lập, được gộp vào bô PM Plaxls V 8.2

Trong PM này có nêu 3 bài toán sau:

• Phân tích động của móng máy trên nền đàn hổi;

• Phân tích động khi đóng cọc;

• Phân tích nhà bốn tẩng chịu ảnh hưởng của động đất

Môđun này chỉ có thể phân tích được các công trình đặt trên nền đàn hổi chịu tác dụng của các tải trọng động mà không xét được ảnh hưởng của sự phát sinh

áp lực nuớc lỗ rỗng dư khí động đất dẫn đến sự giảm độ bền của môi truờng đất như PM QUAKE/W của bô GeoStudio 2004

Hình 2 nêu kết quả phân tích bài toán móng máy trên nền đàn hổi và hình 3 nêu kết quả phân tích bài toán động đóng cọc trong nền đất xem như đàn hồi

Một điều thú vị khi thấy phân bổ phẩn tử tiếp xúc giữa cọc và đất xung quanh theo Plaxis phù hợp với phân bổ ứng suất cắt max suy từ tiêu chuẩn Mohr-Coulomb (H.3) khi cọc trượt tương đối với đất xung quanh tại t = 0,01 sec

Trang 4

Mặt khác plaxis,cũng đã dùng phần tử tiếp xúc để loại trừ đọ dội lại không

thực của biên chọn

Trang 5

3 Plaxis 3D Tunnel V.2

Trong PM này có nêu 5 bài toán sau

• Phân tích lún cùa một móng vuông trên nền cát

• Phân tích quá trình thi công theo giai đoạn đường hầm NATM (New Austrian Tunneling Method);

• Đánh giá ổn định của đường hầm chịu áp đào trong khiên;

• Đánh giá ổn định cùa hố đào chống đỡ bằng tường cừ;

Đánh giá sự làm việc trong quá trinh đào đường hầm chịu áp đào trong khiên

Để mô hình hóa 3 chiều của bài toán , 3D Tunel đã dùng các mặt đứng và

“slices” để triển khai mô hinhd hóa bài toán theo phương z vuống góc vói mặt thỏi như trong hình vẽ

Hình 4b nêu sơ đò hình học và kết quả của bài toán phân tích quá trình đào 1

đường hầm NATM

3 plasix 3D Foundation V1.1.5

Trong PM này có nêu 5 bài toán sau:

• Phân tích móng bè trên nền đát sét quá cố kết

• Phân tích sức chịu tảo của cọc khoan nhồi

• Phân tích móng bè đói xứng theo 1 mặt phẳng đứng

• Phân tích sức chịu tải của cọc

Trang 6

Đẻ mô hình hóa 3 chiều của bài 3D plaxis Fou ndation đã dùng các mặt cắt

ngang gọi là “work plans” kết hợp trụ lỗ khoan đẻ triển khai mô hình theo phương y như nêu trong hình vẽ 5a

Các hình 5b nêu sơ đò hình học và kết quả phân tích của 1 móng chữ nhật chịu tải tập trung thẳng đứng

Qua thực hiện tính toán thấy rằng cách triển khai mạng lưới 3D trong 3D T và 3D F thuận tiện hơn cách triển khai 3D theo seep 3D thuộc bộ PM của công ty Geoslope international Tuy nhiên thời gain tính toán còn hơi lâu ,người dùng cần bình tĩnh và không sốt ruột

Trang 7

Plaxplow V.1

Plaxplow được ban hành vào năm 2003 , có thể phân tích được các bài toán thấm ổn định, không ổn định trong mô trường bão hòa, không bão hào trong

điều kiện biên thay đỏi theo thời gian

Plaxplow có thể kết hợp với plaxis 8.2 đẻ phân tích các bài toán về biến dạng và

ổn định có xét đén ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng và dòng thấm

Trong plaxplow có 4 bài toán : thấm qua lỗ đắp ,thấm qua tường cừ , thấm trong

cừ vây hố móng và sự thay đổi đọ ẩm của tầng đất rượng trông khai tây khi mực nước thay đổi Hình 6 cho kết quả phân tích các bài toán nêu trên

Trang 9

Bài toán cuối cùng có thể dùng dự đoán sự biến đổi đọ ẩm trong đất trồng gồm hỗn hợp cát bụi hoặc sét có lẫn hữu cơ do các điều kiện biên (mưa, khô

hanh,…) phụ thuộc thời gain ,phục vụ nghành nông nghiệp

Chú ý rằng plaxplow cũng dùng hàm Van Genuchten sấp xỉ kết hợp với dữ liệu của 3 hệ phân loại đất Hypres, USDA , Staring để mô phỏng vật liệu ,do vậy có thể xét trạng thái thấm trong hệ đất bão hòa , không bão hào theo mặc định cũng như do người dùng tự xác định

Hình 6.e cho 1 một ví dụ về một mô hình vật liệu theo Van Genuchten

Trang 10

II.CÁC BƯỚC ĐỂ GIẢI 1 BÀI TỐN TRONG PLAXIS 8.2

• Cấu hình hình học ban đầu

• Tạo ứng suất ban đầu

CÁC BÀI TOÁN ỨNG DỤNG TRONG PHẦN MỀM PLAXIS 8.2

BÀI 1 : TÍNH TOÁN , PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG CỦA MÓNG BĂNG THEO MÔ HÌNH ĐÀN HỒI TUYẾN TÍNH , THOÁT NƯỚC

Bước 1 : Thiết lập các thơng số tổng hợp của bài tốn

Trang 12

Bước 2 : Dùng biểu tượng để vẽ dạng hình học của bài toán với các tọa độ điểm như hình bên dưới

Vẽ dạng hình học của bài toán ,móng băng có chiều dày 25cm

Bước 3 : Nhập điều kiện biên của bài toán

Trang 13

Bước 4 : Nhập các đặc trưng của vật liệu và các lớp đất

Đặc trưng vật liệu của bê tông và lớp đất sét dưới móng

Chọn Material → Soil Interfaces → New và gán các giá trị về các thông số của đất sét

Trang 14

Đặc trưng cơ lý của lớp đất sét

Trang 15

Chọn Material → Soil Interfaces → New và gán các giá trị về các thông số của bê tông

Trang 16

Bước 5 : Tạo lưới phần tử hữu hạn cho bài toán

Dùng biểu tượng để phát sinh lưới phần tử hữu hạn cho bài toán

Bươc 6 : Tạo điều kiện ban đầu cho bài toán

Dùng biểu tượng để tạo điều kiện ban đầu của bài toán Điều kiện ban đầu :Intial conditions

Điều kiện áp lực nước lỗ rỗng ban đầu

Điều kiện hình học ban đầu

Điều kiện ứng suất quả ban đầu

Trang 17

Để tạo điều kiện áp lực nước lỗ rỗng ban đầu , chọn , sau đó chọn biểu

tượng như hình bên dưới

Để cấu hình hình học ban đầu thực hiện như sau :

Để cấu hình ứng suất ban đầu Ko , thực hiện như sau :

Trang 18

Bấm nút để tạo ứng suất ban đầu

Hộp thoại Ko xuất hiện

Lựa chọn giá trị Ko cho từng vùng đất

Nhấn nút update

Bấm calculate để thực hiện tính toán

Bước 7 : Thực hiện tính toán

Vào Menu Calculate để thực hiện tính toán

Bước 8 : Lựa chọn các giai đoạn tính toán

Trang 19

Giai đoạn thứ nhất

Giai đoạn tính thứ 2 (chất tải thẳng đứng)

• Nhấn nút next

• Chọn parameter-> staged construction-> Define

• Chọn point load system A ->change ->đổi giá trị Pđ=-50 KN/m

• Nhấn nút update

Giai đoạn tính thứ 3 (chất tải theo phương ngang)

• Nhấn nút next

• Chọn parameter-> staged construction-> Define

• Chọn point load system B ->change ->đổi giá trị Pn=50 KN/m

• Nhấn nút update

Bước 9 : Bắt đầu tính toán

Bắt đầu tính

Nhấn nút calculate

Trang 20

Kết thúc quá trình tính toán theo từng giai đoạn

Kết quả tính toán Lưới phần tử bị biến dạng

Hình kết quả lưới phần tử móng bị biến dạng

Trang 21

Để thực hiện phân tích bài toán móng băng theo Mô hình Mohr – Coulomb thoát nước Mục đích trong việc phân tích bài toán theo mô hình này , dùng để tính sức chịu tải của móng , sử dụng đường cong lực – chuyển vị

Mô hình bài toán theo Mohr – Coulomb

Bước 1 : tạo sơ đồ hình học bài toán ( như bài 1 )

Nhập số liệu hình học

Sử dụng số liệu hình học từ

BT1.PLX

Save as BT 2.PLX

Bước 2 : Nhập đặc trưng vật liệu ,lưu ý chọn Mô hình Mohr – Coulomb

Chọn Mô hình Mohr – Columb cho bài toán

Trang 22

Bước 3 : Tạo lưới phần tử hữu hạn cho bài toán

Dùng biểu tượng để tạo điều kiện ban đầu của bài toán

Trang 23

Bước 5 : Tính toán

Vào Menu Caculate để thực hiện tính toán bài toán

Xác định điểm- lực chuyển vị

Kết quả tính toán

Trang 24

Dùng biểu tượng để vẽ kết quả lực – chuyển vị của bài toán

Tải trọng phá hoại 4.5x50=225KN/m

Kết quả sức chịu tải

Trang 25

Nhận xét

FME với lưới mịn cho kết quả chính xác hơn

Phần tử 15 nút có ưu thế hơn phần tử 6 nút

BÀI 2 : PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG CỦA HỐ ĐÀO SÂU 15m , RỘNG 30m

Trang 26

ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU

XÁC ĐỊNH THAM SỐ VẬT LIỆU

Trang 27

Chọn E khi xét quá trình dỡ tải E=Eu

Bước 1 : Xác định hình dạng hình học và thiết lập các thông số tổng hợp

Dùng biểu tượng để vẽ cho các lớp đất

Trang 28

Dùng biểu tượng để vẽ cho phần tử tường

Dùng biểu tượng để vẽ cho phần tử dây neo

Dùng biểu tượng để vẽ cho phần tử vữa phun dây neo

Bước 2 : Nhập các thông số lớp đất và gán lớp đất như bảng sau

Trang 29

Bước 3 : Gán các thông số đặc trưng vật liệu của tường , dây neo , vữa phun

Đặc trưng hình học của tường

Đặc trưng hình học của dây neo

Đặc trưng hình học của vữa phun

Gán đặc trưng hình học cho từng phần tử bằng cách Click chuột vào phần tử , sau đó Click chuột phải , chọn Properties , xuất hiện hộp thọai

Chọn phần tử tường và gán đặc trưng

Trang 30

Chọn Change để xuất hiện cửa sổ bên phải , sau đó nhấn New để tạo đặc trưng vật liệu cho tường

Đặc trưng vật liệu tường

Tương tự cho phân tử dây neo và vữa

Trang 31

Điều kiện ban đầu :Intial conditions

Điều kiện áp lực nước lỗ rỗng ban đầu

Điều kiện hình học ban đầu

Điều kiện ứng suất quả ban đầu

Để tạo điều kiện áp lực nước lỗ rỗng ban đầu , chọn , sau đó chọn biểu

tượng như hình bên dưới

Trang 32

Để cấu hình hình học ban đầu thực hiện như sau :

Nhấn nút update

Trang 33

Giai đoạn 1 : đào 1 phần đất bên trái của tường

Để định nghĩa phase 1 , để vệt sáng ngay phase 1 , chuyển sang thẻ

Parameters , chọn Staged Construction

- Chọn Define , sau đó nhấp chuột vào phần đất đào phía bên trái của

tường

- Chọn Update để cập nhật Phase 1

Giai đoạn 2 : thi công dây neo 1 và phụt vữa

Định nghĩa tương tự như giai đoạn 1 , chọn phần tử dây neo 1 và vữa

Trang 34

Giai đoạn 3 : đào lớp đất bên trái tường , sau lớp thứ 1 vừa đào

Định nghĩa tương tự , chọn phần tử đất bên dưới

Giai đoạn 4 : thi công dây neo 2 và phụt vữa

Định nghĩa tương tự , chọn phần tử dây neo 2 và vữa

Giai đoạn 5 : đào lớp đất thứ 3 phía bên trái tường ( xem hình minh họa ) Các giai đoạn thi công

Trang 35

Lưới biến dạng tại gia đoạn 5

Kết quả nội lực

Mô men uốn trong tường Ưùng suất hiệu quả tại các phần tử tiếp xúc

Trang 36

BÀI 3 : PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA KHỐI ĐẤT ĐẮP

Phân tích cố kết

Cập nhật lưới phần tử hữu hạn

Tính hệ số an toàn ổn định

Bước 1 : Mô hình hoá bài toán

Bài toán biến dạng phẳng(plane strain)

Phần tử tam giác 15 nút

Giả thiết biến dạng của tầng cát sâu bằng 0

Kích thức bài toán 40x15m

Bài toán đối xứng

Dạng hình học và lựa chọn phần tử của bài toán

Trang 37

Bước 2 : Thiết lập các thông số cơ bản và vẽ dạng hình học của bài toán

Trang 38

Dùng biểu tượng để vẽ dạng hình học của khối đất

Bước 3 : Tạo và gán đặc trưng vật liệu các lớp đất

Mô hình vật liệu

Thông số các đặc trưng cơ lý lớp đất

Trang 39

Chỉ tiêu cơ lý lớp đất cát ( Sand )

Trang 40

Chỉ tiêu cơ lý lớp than bùn ( peat )

Trang 41

Chỉ tiêu cơ lý lớp đất sét ( clay )

Trang 42

Khối đất sau khi được gán các lớp đất

Bước 5 : Gán các điều kiện ban đầu

Điều kiện ban đầu

• Mực nước ngầm (0.6) (40.6)

• Closed consolidation boundary

• (0,1)->(0,0)

• (40,6)->(40,0)

Trang 43

Gán mực nứơc ngầm

Chuyển nút tròn trên toolbar

Loại bỏ móng

Bấm

Nhấn nút update

Trang 44

Gia đoạn ban đầu Consolidation, staged construction

Thời đoạn 5 ngày Kích hoạt lớp đát đắp thứ nhất

Gia đoạn thứ hai Consolidation, staged construction

Thời đoạn 200 ngày Không thay đổi hình học

Gia đoạn thứ ba Consolidation, staged construction

Thời đoạn 5 ngày Kích hoạt lớp đất đắp thứ 2

Gia đoạn thứ 4 Consolidation minium pore pressure(1KN/m2)

Chuyển vị đát đắp

Trang 45

Aùp lực nước lỗ rỗng gia tăng

Aùp lực nước lỗ rỗng gia tăng sau khi giảm xuống dưới P =1KN/m2

Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng

Phân tích ổn định trượt

Trang 46

Hệ số an toàn ổn định

Trang 47

BÀI 4 : PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH CỦA MÁI DỐC

Bước 1 : Tạo hình dạng bài toán như hình vẽ

Gán biên

Gán số liệu địa chất

Trang 49

Bước 2 : Tạo lưới phần tử

Update

Bước 3 : Tính toán điều kiện ban đầu

Gán mực nước ngầm

Tính toán áp lực nước

Trang 50

Update

Tính toán áp lực đất

Trang 52

Kết quả phase cuối cùng

Tiêu đề	Sự phát triển của phần mềm Plaxis
Tác giả	GS. R.B.J Brinkgreve, P.A Vermeer
Người hướng dẫn	GS. Nguyễn Công Mần
Trường học	Trường Đại học Thủy lợi
Chuyên ngành	Kỹ thuật Địa kỹ thuật
Thể loại	Báo cáo môn học
Năm xuất bản	2004
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	2,09 MB