Bài giảng địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu GS nguyễn công mẫn

đặc điểm của đất - đá trong xây dựngMôi trường phong hoá Môi trường thuỷ nhiệt tạo đá Môi trường nhiệt thiêu biến chất Môi trường trầm tích Chôn vùi và Nung nóng Xói mòn Vận chuyển Trầm

NguyÔn Cềng MÉn

G.S Cể hảc ệÊt Ờ NÒn mãng

Nguyến Chự nhiỷm BM Cể hảc ệÊt Ờ NÒn mãng đHTL

Nguyến Tr−ẻng ban Th− ký CHđ - NM Bé đỰi hảc vộ THCN (1978 - 1983) Lỵnh vùc quan tẹm: ịp lùc ệÊt - ệị, ệÊt Latếrit, TÝnh nÒn theo TTGH, GEO- SLOPE OFFICE, Cể hảc ệÊt khềng bởo hoộ, sỏ dông cịc phẵn mÒm đKT: GeoStudio, PlaxisẦ

đỡa chử: Email ncman@fpt.vn Tel 04 852 8512

Hoộng Viỷt Hỉng

Th.sủ Cềng trinh Thuũ lĩi - đỰi hảc Thuũ lĩi - 2003

Th.sủ Cềng trinh biÓn Ờ Hộ Lan - 2004

Giang viến BM Cể hảc ệÊt Ờ NÒn mãng đHTL

Lỵnh vùc quan tẹm: Sỏ lý nÒn cềng trinh Thuũ lĩi, Cể hảc ệÊt khềng bởo hoộ

PM GeoSlope Office vộ Plaxis

Dỡa chử: Email Hoangviethung@wru.edu Tel 04 563 6067

TS Nguyễn Hồng Nam

Kủ s− Thuũ cềng, đH Thuũ lĩi Hộ Néi, 1993 ThỰc sủ đỡa kủ thuẺt, đH Tững hĩp Tokyo, 2001 Tiạn sủ đỡa kủ thuẺt, đH Tững hĩp Tokyo, 2004 Lỵnh vùc quan tẹm: cịc ệẳc tÝnh biạn dỰng tr−ắc phị hoỰi cựa ệÊt ệị, ữn ệỡnh mịi dèc, mề pháng sè ệỡa kủ thuẺt, sỏ dông cịc PM GeoStudio, Plaxis

địa chỉ: Email: hongnam@wru.edu.vn Tel: 08046427

GIẢNG VIÊN

đặc điểm của đất - đá trong xây dựng

Môi trường phong hoá

Môi trường thuỷ nhiệt

tạo đá

Môi trường nhiệt thiêu

biến chất Môi trường trầm tích

Chôn vùi và Nung nóng

Xói mòn Vận chuyển Trầm tích

• Trong xây dựng, phân biệt giữa đá và đất: quy ước

Tam giác địa cơ học Burland

• đất đá luôn biến đổi theo môi trường xung quanh, khó định ranhgiới ⇒ sản vật tự nhiên - lịch sử ⇒ Tiếp cận theo PP Tam giác

là hai loại vật liệu khác nhau sẽ có anh hưởng lẫn nhau ⇒

tính toán nền và công trinh theo TTGH;

• Theo sự phát triển nhận thức của con người và các tiến bộ về

KH-CN, các phương pháp nghiên cứu về đất- đá ngày càng tiếpcận với thực tế

đặc điểm của đất - đá trong xây dựng

Xu thế liên ngành

Địa kỹ thuật - Địa kỹ thuật Công trình - Địa kỹ thuật Môi trường (Geoenviro Engineering)- Địa cơ học - Địa Cơ học ứng dụng - Đá Công trình (Rock Engineering) -Thuỷ Địa cơ học - Địa chất Môi trường ( Environ Geology )

Khoáng vật học - Thạch học - Thổ nhưỡng - Địa mạo - Kiến tạo - Khí tượng

Địa vật lý Địa chấn Thuỷ văn Địa chất TV ĐC công trình (1929)

-Cơ học Đất (1925) - -Cơ học Đá (1957)

Khái quát về sự phát triển của các khoa học trái đất

Từ đơn ngành đến liên ngành

• Gđ phát triển đơn ngành: Tim hiểu ban chất của vật

chất vỏ trái đất Cơ học đất (1925) và Cơ học đá (1957)

được hinh thành riêng biệt, theo cấu trúc nội dung không

đồng bộ, nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế và xây dựng

công trinh trong giai đoạn đầu của sự phát triển.

• GĐ phát triển đa ngành: Đánh giá tổng thể tương tác giữa công trình và môi trường đất - đá, bảo đảm công trình xây

dựng làm việc bình thường trong một môi trường phát triển bền vững, do đó cần gộp một số nội dung của một số môn học có liên quan trong một liên ngành (Interdiscipline).

• Địa kỹ thuật công trình (Geotechnical Engineering).

Quan trọng trong xây dựng công trình: ≥ 50% sự cố công

trình xảy ra có nguồn gốc từ sai sót về mặt ĐKT.

⇒ Cần có PP tiếp cận hợp lý các bài toán ĐKT

Skills needed for Geotechnical Engineering

Anon, 1999 - Ground Engineering, Nov 1999, British Geo Assoc

Public Policy Codes of practice Standards Law

Contract Law Specifications Bill of quantities

Construction Practices Experiences

Mechanical Engineering Instrumentation, Drilling system, Excavation Technics, Support

Soil Mechanics Description, Effective Stress, Deformation, Failure Seepage, Earth Pressure

Site Exploration Reconnaissances Drilling Testing Parameter selection Reporting

Rock Mechanics Description Deformation Failure

Geotechnical Engineering

Foundation Design Bearing capacity Setlement types

Soil/Rock Mass Engineered fills Retaining Structure Slope

Flood Control Landfill Barriers Dam Engineering Irrigation

Ground Improvement Mechanical, Chemical, Drainage,Reinforcement

Geochemistry Solid Waste Leachate

Hydrology Fluid type Fluid Flow

Geology Mineralogy Geological Processes Groundwater

Ground Movement Geophysics Vibrations Earthquakes

Skills needed for Geotechnical Engineering

Norbert R Morgenstern, Nov 2000 – GeoEng2000 Chuyên ngành ĐKT

Đào tạo cao học

Geotechnical Engineering

Fluid Control Systems e.g dams

Underground Geo-structures e.g., tunnels

Surface structures e.g., embankments, landfills

Geo-Ground Improvement e.g densification, remediation

Structural Support Systems e.g., foundations

Numerical Analysis finite elements, finite differences

Soil Mechanics deformation, failure, seepage application

Rock Mechanics deformation, failure, seepage application Hydrology

surface fluid flow

Geology Composition genesis processes hydrology

Site Exploration reconnaissance, drilling, in-situ testing, geophysics

Geochemistry waste leachates durability

Ground Movements Earthquakes

Public Policy Codes, standards, law + compliance

Contract Law specifications

Construction practice, experience

Mechanical Engineering drilling, instruments excavation

Risk Management observational method, risk assessment, instrumentation

ĐKTCT là một liên môn học,

áp dụng những nguyên lý cơ bản của Cơ học đất, Cơ học

đá, Kỹ thuật xây dựng nền móng và công trình , để giải quyết các vấn đề thiết kế, thi công, sử lý - cải tạo các loại công trình xây dựng, khai thác tài nguyên thiên nhiên,

đặt trên, trong, tương tác với môi trưiờng đất đá ( Nguyễn Công Mẫn, 1997)

Mặt cắt khối đất I

Khảo sát hiện trường, mô tả đất I

Bản chất

đất II

Thí nghiệm, đo

đạc trong phòng

và hiện trường, quan sát II

Mô hình hoá

phân tích - III

MH hóa: Khái niệm, vật lý,giai tích

Phần mềm chuyờn dụng,

3 Plaxis dùng biểu thức "Hydraulic Function" Van Genuchten cho

đất KBH SEEP/W có thư viện hàm thấm ủể tiện dùng.

4 Burland, 1996 có binh luận vấn đề này trong phiên bế mạc trong

Mật độ mở rộng vết nứt 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

0 5 10 15

20 25 30 35 40 (m)

Tam giác địa cơ học Burland

Tam giác đch Burland & công nghệ

hiện đại thúc đẩy phát triển đKT

Đẩy mạnh sự phát triển ĐKT:

Mở rộng khả năng tiếp cận các bài toán đkt Hiệu quả cao trong NC, PVSX, giảng dạy

Lập mô hình vật lý - TT

Lập mô hình

toán

Phương pháp tính & MT

Định tính các

QT vật lý &

tương tác

Lập hệ phương trình

định lượng

Mô phỏng lý thuyết các QT vật lý &TT

1 Phương pháp tính và máy tính thúc đẩy sự phát triển ĐKT:

Phát triển liên môn → mở rộng phạm vi NC về không gian và đối tượng

2 CN hiện đại dùng cho thiết kế mới, thiết kế sửa chữa/quản lý an toàn các CT hiện có và nghiên cứu theo mô hình số

PHƯƠNG PHÁP LUẬN TIẾP CẬN ðỊA KỸ THUẬT

So sánh - Hiệu chỉnh

Definition of Modelling: (WHAT)

Steps in Model Development

mathematical description

Evaluation of the mathematical solution

in terms of the physical reality

Lee Barbour and John Krahn

July 2003 - England

tham khao

Lee Barbour and John Krahn

July 2003 - England

Modeling Illustration

Observe (Conceptual

Lee Barbour and John Krahn

July 2003 - England

Modeling

Illustration

Verify (Interpretative

J van der Weide, 1988

Môi trường & hoạt

động của người

Structure

Systems Response

Water SoilRock

Đập

Nền Nước hồ

Sowas và tính nền - công trinh theo TTGH Hợp tác liên ngành

•Tổ chức thẩm định CT

Sơn La của NIPPON KOEI

ví dụ Tính toán theo TTGH

Đào tunen sau khi đã có CT

TT GH thứ hai

Mặt

trượt

Kiểm tra mất ổn định tổng thể

của tường chắn đặt trên mái đất

TT GH thứ nhất

Có thể dùng Phần mềm PLAXIS hoặc Phần mềm SIGMA/W để giai quyết

1 TG ðCH Burland - PPL hiện ủại định hướng cho việc tiếp cận các bài toán đKT nên cần được quán triệt trong sản xuất và nghiên cứu phát triển (Thực tế: 70% CT hư

hỏng do sai sót về ðKT);

2 Các phần mềm ðKT nên dùng như một mô hinh số:

linh hoạt và hiệu quả hơn các MH vật lý, có thể mô

phỏng các quá trinh vật lý xảy ra trong tự nhiên một cách chính xác, thay thế cho MH vật lý trong một số TH

Nhưng hạn chế của MH số (mô phỏng các quá trinh hóa

lý, biến ủổi nhiệt ) cần ủược tiếp tục NC phát triển;

nhận xét và kết luận

4 Nến tẺn dông cịc phẵn mÒm đKT như mét cềng cô MH sè ựể

dù tÝnh cịc khả năng cã thÓ xảy ra cho cịc dù ịn trong NCKH,

hoặc lùa chọn giải phịp hĩp lý trong thiạt kạ sản xuÊt Nã còng cẵn ự−ĩc khai thịc trong quản lý sửa chữa cịc CT hiện cã

đẹy còng lộ mét su thế hĩp lý ựể tiạt kiệm thêi gian, kinh phÝ trong cềng tịc NCKH

3 Việc khai thịc cịc MH sè cã hiệu quả hay khềng lộ tỉy thuộc ẻng−êi sỏ dụng Nếu khai thịc tèt, ng−êi sỏ dụng cã thÓ hiÓu sẹu sớc hển cịc quị trình vẺt lý ch−a biết, lộm sẹu sớc hển kiến

thục tÝch lòy cho bản thẹn: ệã lộ cịc kinh nghiệm cã chản lảc

trong nhẹn cựa TG đCH Burland

Do vẺy quị trinh khai thịc sỏ dụng cịc phẵn mÒm đKT còng

chÝnh lộ quị trinh tù ựộo tỰo, nến cẵn cải tiến giảng dỰy đKT, tạo ựiều kiện cho SV tiếp cẺn vộ khai thịc chóng trong ựộo tỰo tỰi

cịc tr−êng đỰi hảc

nhẺn xĐt vộ kạt luẺn