Nghiên cứu ảnh hưởng của các tải trọng nhà lân cận đến ổn định mái dốc

Do đó tr c khi xây... 8 cho ngôi nhà này.

L I C M N

V i s n l c c a b n thân cùng s giúp đ t n tình c a th y cô, đ ng nghi p,

b n bè và gia đình đã giúp tác gi đã hoàn thành lu n v n

Tác gi xin chân thành bày t lòng bi t n sâu s c đ n PGS.TS Nguy n C nh Thái, ng i đã h ng d n tr c ti p và v ch ra nh ng đ nh h ng khoa h c cho lu n

v n

Xin c m n Nhà tr ng, các th y cô giáo trong Tr ng i h c Th y L i, Phòng đào t o i h c và sau i h c v s giúp đ trong th i gian tác gi h c t p

và nghiên c u

Xin chân thành c m n các đ ng nghi p trong B môn ê đi u và b o v b

và Trung tâm Công trình đ ng b ng ven bi n và ê đi u – Vi n Th y công - Vi n Khoa h c Thu l i Vi t Nam đã t o đi u ki n, giúp đ cho tác gi trong quá trình

B N CAM K T

Tên đ tài lu n v n: “ Nghiên c u nh h ng c a các t i tr ng nhà lân c n đ n

n đ nh mái d c ”

Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tôi hoàn toàn là do tôi làm Nh ng k t

qu nghiên c u không sao chép t b t k ngu n thông tin nào khác N u vi ph m tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m, ch u b t k các hình th c k lu t nào c a Nhà

M C L C

M U 1

1 Tính c p thi t c a đ tài 1

2 M c tiêu và ph m vi nghiên c u 1

3 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 2

CH NG 1 T NG QUAN V CÁC V N NGHIÊN C U 3

1.1 T ng quan v công trình xây d ng g n mái d c 3

1.2 Hi n t ng s t l mái d c và h u qu do xây d ng các công trình lân c n mái d c Vi t Nam và trên th gi i 4

1.3 M t s d ng tr t l chính c a mái d c 10

1.4 K t lu n ch ng 1 14

CH NG 2 LÝ THUY T TÍNH TOÁN N NH MÁI D C 15

2.1 Các tính ch t c lý c a n n đ t y u 15

2.1.1 c đi m và phân lo i n n đ t y u 15

2.1.2 C ng đ ch ng c t không thoát n c Su 15

2.2 Phân b ng su t trong đ t 16

2.3 Các quan h ng su t bi n d ng và tiêu chu n phá ho i 21

2.3.1 Mô hình đàn h i tuy n tính 22

2.3.2 Mô hình đàn – d o 22

2.3.3 M t s mô hình khác 24

2.3.4 Tiêu chu n phá ho i Mohr – Coulomb 24

2.4 Lý thuy t phân tích n đ nh mái d c 26

2.4.1 Ph ng pháp cân b ng gi i h n 26

2.4.2 Ph ng pháp phân tích gi i h n 30

2.4.3 M t s ph ng pháp tính n đ nh mái theo m t tr t 33

2.5 Phân tích n đ nh mái d c v i t i tr ng nhà cao t ng 38

2.6 Ph ng pháp ph n t h u h n (PTHH) 42

2.7 L a ch n ph n m m tính toán 45

2.8 L a ch n mô hình và thông s tính toán 46

2.8.1 L a ch n mô hình đ t n n 47

2.8.2 Ch n thông s cho mô hình tính 48

2.8.3 S d ng ph n m m SLOPE/W đ tính toán 46

2.9 K t lu n ch ng 2 51

CH NG 3 NGHIÊN C U NH H NG C A CÁC T I TR NG NHÀ N N NH MÁI D C 53

3.1 B trí công trình trên vùng đ t d c 53

3.1.1 Móng trên n n có m t đá g c nghiêng 53

3.1.2 B trí móng 54

3.1.3 Móng trên vùng đ t đ p 55

3.1.4 B trí công trình g n sông su i 56

3.2 Các lo i t i tr ng nh h ng đ n n đ nh mái d c 58

3.2.1 Các lo i t i tr ng 58

3.2.2 T h p t i tr ng 61

3.2.3 Các lo i móng nhà trong xây d ng 58

3.3 Các nguyên nhân làm m t n đ nh mái d c 60

3.3.2 T h p l c và ph ng pháp, mô hình tính toán 61

3.3.3 Gi i h n nghiên c u t i tr ng c a lu n v n 63

3.3.4 Nghiên c u nh h ng c a m t c t t i tr ng đ n n đ nh mái d c 63

3.3.5 Nghiên c u nh h ng c a vi c thay đ i v trí c a 2 c t t i tr ng đ n mái d c 68

3.3.6 Nh n xét chung k t qu tính toán gi a các ph ng pháp và ph n m m 73 3.4 Nghiên c u nh h ng c a vi c thay đ i k t c u khung nhà đ n n đ nh mái d c 73

3.5 Các nh n xét khi xây d ng nhà cao t ng trên mái d c 77

3.6 K t lu n ch ng 3 77

CH NG 4 NGHIÊN C U VÀ GI I PHÁP KHI XÂY D NG TÒA NHÀ LÀM VI C LÂN C N KÈ NH N C 79

4.1 Gi i thi u chung v công trình kè Nh n c 79

4.1.1 V trí đ a lý 79

4.1.2 a hình, đ a m o 80

4.1.3 c đi m đ a ch t 80

4.1.4 Thông s th y v n 81

4.2 c đi m kinh t xã h i và các c s h t ng 81

4.2.1 Tình hình dân sinh kinh t trong khu v c 81

4.2.2 C s h t ng 82

4.2.3 Môi tr ng 82

4.2.4 M ng l i giao thông, thông tin liên l c trong vùng v i bên ngoài 82

4.3 c đi m và đi u ki n thi công công trình 82

4.3.1 c đi m công trình 82

4.3.2 Nhi m v công trình 83

4.4 K t c u chung c a công trình xây d ng 83

4.4.1 Hình d ng m t c t chung c a mái kè 83

4.4.2 Thông s k t c u mô hình móng tòa nhà 83

4.4.3 L a ch n m t c t tính toán 84

4.5 Ki m tra n đ nh công trình khi ch u nh h ng c a các t i tr ng nhà xây d ng lân c n 85

4.5.1 M c đích tính toán 85

4.5.2 T i tr ng và các tr ng h p tính toán 85

4.5.3 Ki m tra n đ nh công trình cho m t tr ng h p tính toán 85

4.5.4 Ki m tra n đ nh t ng th công trình cho các t h p khác 88

4.6 ánh giá và k t lu n ch ng 4 92

K T LU N VÀ KI N NGH 93

1 Nh ng k t qu đ t đ c 93

2 Nh ng h n ch t n t i 94

3 H ng nghiên c u ti p theo 94

TÀI LI U THAM KH O 95

PH L C TÍNH TOÁN 97

DANH M C HÌNH NH

Hình 1 - 1: Xây d ng nhà trên s n d c 3

Hình 1 - 2: S t l b sông khi nhà xây li n k 4

Hình 1 - 3: M t s hình nh s t l b sông do nhà xây li n k mái sông 6

Hình 1 - 4: N m c n nhà b s p nhà hoàn toàn 6

Hình 1 - 5: M t ph n c a ngôi nhà b s t l 7

Hình 1 - 6: Quá trình xây d ng và tr t mái d c làm đ nhà Malaysia 8

Hình 1 - 7: S đ bi n d ng nhà n i h i trên mái d c 9

Hình 1 - 8: Các d ng tr t c b n c a đ t d c 11

Hình 1 - 9: Hi n t ng tr t ph ng 12

Hình 1 - 10: Hi n t ng tr t vòng cung đ n gi n 12

Hình 1 - 11: Hi n t ng tr t vòng cung ph c t p 12

Hình 1 - 12: Hi n t ng tr t dòng 13

Hình 1 - 13: Hi n t ng s t l đ t đá 13

Hình 2 - 1: nh ngh a các s h ng dùng cho công th c (2.2) và (2.3) 17

Hình 2 - 2: Quan h gi a NB và r/z cho t i tr ng t p trung 17

Hình 2 - 3: S đ s d ng ph ng pháp đi m góc tính ng su t 18

Hình 2 - 4: Giá tr nh h ng c a ng su t th ng đ ng t i đi m góc c a móng hình ch nh t ch u t i tr ng phân b đ u 19

Hình 2 - 5: Các giá tr nh h ng đ xác đ nh Z tính theo ph n tr m áp su t đáy móng q0 c a móng tròn ch u t i tr ng phân b đ u (theo Foster và Ahlvin, 1954) 20

Hình 2 - 6: Các giá tr nh h ng c a ng su t th ng đ ng Z d i tác d ng c a kh i đ p dài vô h n (Ngu n U.S.Navy, 1971, theo Osterberg,1957) 21

Hình 2 - 7: Quan hê ng su t – bi n d ng (đàn - d o) 23

Hình 2 - 8: ng bao c c h n 24

Hình 2 - 9: Lý thuy t phá ho i Mohr – Coulomb 25

Hình 2 - 11: Xác đ nh góc ma sát và l c dính huy đ ng 31

Hình 2 - 12: S đ tính toán n đ nh mái d c theo ph ng trình m t tr t 33

Hình 2 - 13: S đ tính h s an toàn theo Bishop 36

Hình 2 - 14: Khung nhà đi n hình khi xây d ng trên đ i d c 39

Hình 2 - 15: T i tr ng nhà t i đáy d i 40

Hình 2 - 16: T i tr ng nhà và t ng th i d i 40

Hình 2 - 17: Chuy n v ph n t tam giác 43

Hình 2 - 20: Xác đ nh Eref t thí nghi m 3 tr c (theo Plaxis Material_Models_Manual) 49

Hình 3 - 1: B trí móng công trình đ u mái d c (Theo Tiêu chu n TJ7-74, Trung Qu c) 54

Hình 3 - 2: B trí móng công trình gi a mái d c (Theo Quy chu n xây d ng n ) 54

Hình 3 - 3: B trí móng công trình đ sâu khác nhau trên mái d c (Theo tiêu chu n DTU13-1, Pháp) 54

Hình 3 - 4: B trí móng công trình đ u và chân mái d c trong vùng có đ ng đ t (Theo quy chu n xây d ng 1997, M ) 54

Hình 3 - 5: Cách b trí móng công trình trên đ t đ p ph trên mái d c 55

Hình 3 - 6: Vùng không đ c b trí công trình trên b d c sông su i 56

Hình 3 - 7: Các d ng m t n đ nh c a nhà trên mái d c 61

Hình 3 - 8: M t c t ngang mái d c v i m t c t t i tr ng 64

Hình 3 - 9: Mô hình tính toán n đ nh t ng th trong Plaxis 64

Hình 3 - 10: L i ph n t h u h n 65

Hình 3 - 11: Mô hình tính toán t ng th mái d c b ng Geoslope 65

Hình 3 - 12: M t bi n d ng c a mái d c t nhiên cho t h p 1 66

Hình 3 - 13: K t qu tính toán n đ nh t h p 1 b ng ph n m m Geoslope 66

Hình 3 - 14: Bi n d ng t ng c a mái d c có t i tr ng đ ng tác d ng (TH2) 67

Hình 3 - 15: K t qu tính toán n đ nh tr ng h p 2 b ng ph n m m Geoslope 67

Hình 3 - 16: M t c t ngang mái d c và v trí các c t t i tr ng 69

Hình 3 - 17: Mô hình bài toán (tr ng h p 3) 70

Hình 3 - 18: Bi n d ng t ng th mái d c khi có t i tr ng t ng thêm 70

Hình 3 - 20: Quan h gi a h s n đ nh F và Lc, Hm , Ls 71

Hình 3 - 21: K t qu tính b ng Geoslope (tr ng h p 2) 72

Hình 3 - 22: So sánh k t qu tính n đ nh khi thay đ i Hm 72

Hình 3 - 23: So sánh k t qu tính n đ nh khi thay đ i Lc 72

Hình 3 - 24: áy móng xây trên vùng đ t b ng 74

Hình 3 - 25: áy móng xây trên mái d c 74

Hình 3 - 26: M t c t ngang mái d c v i tòa nhà có k t c u khung cùng c p TH1 75

Hình 3 - 27: M t tr t nguy hi m c a mái d c khi ch u t i tr ng đ ng TH1 75

Hình 3 - 28: M t tr t nguy hi m c a mái d c khi ch u t i tr ng đ ng và ngang TH1 75

Hình 3 - 29: M t c t ngang mái d c v i tòa nhà có k t c u khung khác c p TH2 76

Hình 3 - 30: M t tr t nguy hi m c a mái d c khi ch u t i tr ng đ ng TH2 76

Hình 3 - 31: M t tr t nguy hi m c a mái d c khi ch u t i tr ng đ ng và ngang TH2 76

Hình 3 - 32: Xây d ng tòa nhà ti p giáp v i mái d c 77

Hình 4 - 1: V trí xây d ng công trình 79

Hình 4 - 2: M t c t k t c u ngang kè và v trí tòa nhà d ki n xây d ng 84

Hình 4 - 3: Mô hình tính toán 86

Hình 4 - 4: L i ph n t h u h n 87

Hình 4 - 5: K t qu ki m tra n đ nh t ng th công trình t i MC9 (K0+160) (Khi không có t i tr ng nhà t ng thêm tác d ng) Msf = 1,246 87

Hình 4 - 6: M t tr t nguy hi m c a mái d c khi ch t t i q = 10kN/m2 87

Hình 4 - 7: nh h ng c a kho ng cách h móng nhà t i mái d c 89

Hình 4 - 8: nh h ng c a t i tr ng nhà đ n n đ nh mái kè xét v i Hk =1m 90 Hình 4 - 9: nh h ng c a chi u sâu h đào đ n n đ nh mái kè v i q=50KN/m2

91

DANH M C B NG BI U

B ng 2 - 1: M t s ch tiêu phân bi t lo i đ t m m y u [10] 15

B ng 2 - 2: Giá tr Eu=Es Theo (Phân tích n n và thi t k ) 49

B ng 3 - 1: d c cho phép c a b m t đá g c bên d i t ng ph làm n n công trình (theo TC Trung Qu c – TJ7-74) 53

B ng 3 - 2: Thông s đ a ch t n n 63

B ng 3 - 3: c tr ng c lý k t c u đáy móng 64

B ng 3 - 5: T i tr ng t i v trí các c t nhà 69

B ng 4 - 1: B ng t ng h p k t qu tính toán h s n đ nh F 88

B ng 4 - 2: B ng k t qu tính toán h s n đ nh F khi thay đ i Hk , L (v i q = 50 KN/m2) 90

B ng 4 - 3: L a ch n phù h p v kho ng cách, đ sâu đ t móng và t i tr ng khi xây d ng nhà lân c n kè Nh n c 91

1

1 Tính c p thi t c a đ tài

Trong b i c nh hi n nay, các tòa nhà ra đ i là m t h qu t t y u c a vi c gia

t ng dân s đô th , thi u đ t xây d ng và giá thành cao Tuy nhiên, khi xây d ng thêm m t công trình c n ph i quan tâm đ n vi c t i tr ng các công trình tác d ng lên n n s kéo theo các công trình lân c n b lún xu ng ho c b đ y tr i V trí xây

d ng càng ra xa, m c đ nh h ng t ng thêm do xây d ng nhà đ n các công trình lân c n càng gi m và đ n m t gi i h n nào đó s không nh h ng đ n n a

Trong khu v c mái d c, s t l đ t di n ra th ng xuyên và nguy hi m, vi c phát tri n các công trình nhà lân c n mái d c d d n đ n nh ng m i nguy hi m khó

l ng T i tr ng tòa nhà đ c truy n xu ng mái d c, có th gây m t n đ nh, do đó

s n đ nh c a mái d c v i t i tr ng c a nhà lân c n c n đ c ki m tra

Trong n i dung c a lu n v n này, tác gi đ c p đ n v n đ n đ nh c a các mái d c khác nhau nh : b sông, s n đ i và b đê khi có công trình nhà lân c n

Và c ng xem xét đ n các lo i đi u ki n đ a ch t khác nhau và các t i tr ng khác nhau Quan h gi a h s n đ nh mái d c v i t i tr ng nhà, kho ng cách gi a các công trình, kho ng cách gi a các c t t i tr ng tác d ng và đ sâu đ t móng c ng

đ c nghiên c u đây

tài “Nghiên c u nh h ng c a các t i tr ng nhà lân c n đ n n đ nh

mái d c” nh m gi i bài toán thi t k k t c u và kho ng cách nhà phù h p đ t i

tr ng c a công trình không nh h ng t i n đ nh c a mái d c; đ ng th i, góp ph n hoàn thi n lý thuy t tính toán và ph ng pháp thi công nhà khi xây d ng lân c n các mái d c c bi t v i các công trình b sông ho c đê đi u, là nh ng công trình

có t m quan tr ng đ n tình hình dân sinh – kinh t - xã h i Do đó tr c khi xây

+ S d ng các ph n m m đ a k thu t phù h p v i lý thuy t tính toán

+ Áp d ng tính toán cho m t công trình c th

3

1.1 T ng quan v công trình xây d ng g n mái d c

Khi xây d ng thêm m t công trình trên n n đ t t nhiên thì d i tác d ng c a

t i tr ng công trình lân c n, b n thân công trình s b lún xu ng m t giá tr nào đó kéo theo các công trình lân c n b lún xu ng ho c b đ y tr i lên tùy thu c vào đi u

ki n đ a ch t công trình, giá tr t i tr ng và đ sâu t i tr ng tác d ng Càng ra xa,

m c đ nh h ng t ng thêm do xây d ng công trình càng gi m và đ n m t gi i

h n nào đó s không gây nh h ng t i mái d c n a

M i s c do đ a k thu t đe d a đ n s làm vi c bình th ng c a mái d c có

th gây ra nh ng nh h ng nghiêm tr ng đ n tình hình dân sinh – kinh t Do đó, khi xây d ng công trình lân c n mái d c c n ph i tính toán đ lo i tr h t các y u t

b t l i

nh h ng c a công trình xây d ng lân c n đ n n đ nh mái d c đ c xét qua các v n đ sau: lún thêm c a mái d c và n n vì ng su t t ng thêm do xây d ng công trình, tác d ng ch ng th m c a t ng ph ch ng th m b gi m ho c b m t; s hóa l ng c a đ t n n Trong n i dung c a lu n v n, tác gi ch đ c p đ n vi c tính toán đ m b o n đ nh cho s làm vi c c a mái d c khi tính đ n t i tr ng t ng thêm

do xây d ng công trình lân c n d n đ n làm gi m đ n đ nh c a mái d c

Hình 1 - 1: Xây d ng nhà trên s n d c

4

Hình 1 - 2: S t l b sông khi nhà xây li n k

1.2 Hi n t ng s t l mái d c và h u qu do xây d ng các công trình lân c n mái d c Vi t Nam và trên th gi i

Trên đ t n c ta, nhi u t nh thu c vùng Tây – Tây B c, Tây Nguyên và các

t nh Mi n Trung đ u thu c đ t đ i d c Riêng các t nh Mi n Trung (Qu ng Bình,

Qu ng Tr , Th a Thiên - Hu , à N ng, Qu ng Nam, Qu ng Ngãi, Bình nh, Phú Yên) đã có di n tích trên 47.000km2 v i đ d c t 8 – 30 đ chi m đ n 80% di n tích c a vùng Hàng n m, nh t là đ n mùa m a bão, r t nhi u đo n đ ng, đi m dân c , c s s n xu t và v n hoá c ng nh ru ng n ng … b s t l , h h ng ph i

t n nhi u t đ ng đ s a ch a, b o trì, khôi ph c Ngoài ra, nh ng thi t h i v

ng i và súc v t nuôi c ng nh cây tr ng c ng là con s r t l n Theo s phát tri n kinh t chung c a đ t n c, kinh t các t nh mi n núi phía B c và các t nh mi n Trung c ng đang ngày càng kh i s c: nhi u đi m dân c , đô th , khu công nghi p

xu t hi n, không ít các đi m du l ch m c lên, thu hút r t nhi u khách trong n c và

qu c t Nh ng ho t đ ng nhân sinh y th ng gây ra nh ng nh h ng x u đ n s

n đ nh chung c a n n đ t d c Vì v y, b o đ m kinh t -xã h i phát tri n b n v ng

5

và thân thi n v i môi tr ng c ng nh an sinh c a c ng đ ng, phòng tránh nh ng

r i ro khi tr t l và l quét trong vùng đ t nói trên là m t nhi m v m i m và

n ng n c a nh ng ng i xây d ng

6

Hình 1 - 3: M t s hình nh s t l b sông do nhà xây li n k mái sông

Hình 1 - 4: N m c n nhà b s p nhà hoàn toàn

t 22, p M Ái, xã M Khánh

g n nhau Tr i qua h n 15 n m s d ng, ngày 11 tháng 12 n m 1993, sau 10 ngày

m a ròng rã, ngôi nhà s 1 đã s p đ Bài h c rút ra t s c này là: s m t n đ nh công trình trên mái d c do tình tr ng quá t i, t ng đ d c c a mái đ p mà không

gi i quy t vi c thoát n c tho đáng, phá hu các th m th c v t trên d c, t ng t l

đ d c khi đào đ p, c t chân các mái d c, thay đ i tuy n thoát n c m t và n c

8

cho ngôi nhà này S tr t này c ng đe do đ n s t n t i c a nhà hành chính n m phía đ u mái d c

Hình 1 - 6: Quá trình xây d ng và tr t mái d c làm đ nhà Malaysia

Nhà v n phòng Alten (CHLB c) Nhà này g m 8 t ng, r ng 13,4m dài 53m, móng b ng bê tông c t thép xây trên s n d c vào n m 1960 t d i đáy móng

g m l p đ t y u và d i đ y là l p đ t có đ b n t t Khi nhà xây đ c 5 t ng thì b

tr t v phía chân d c nh phát hi n có các v t n t t ng h m; nguyên nhân vì l p

đ t y u, tuy ch a xác đ nh chính xác chi u dày, nh ng d i tác d ng t i tr ng c a 5

t ng nhà v a xây, đã b tr t theo l p đ t này trên l p cát th ch anh

gi nhà không ti p t c tr t, đã ti n hành khoan 150 l khoan v i đ ng kính 50 cm, sâu 6,1m, xuyên qua các l p đ t phía trên, sâu t i l p đ t bên d i M i

l c c đ t m t thanh thép đ ng kính 46mm và sau đó rót đ y v a xi m ng cát Liên k t các đ u c c b ng t ng ngang đ ch ng l i s tr t c a đ t do tr ng l ng

c a nhà Các thanh thép trong c c làm vi c nh vít khoá, l c ch u c t xu t hi n do

9

thành ph n nghiêng c a l c tr ng l ng c a nhà K t qu c a gi i pháp ch ng tr t này đã lo i b nguy c nhà b phá h ng và sau đó ng i ta xây ti p 3 t ng còn l i Nhà n i h i thành ph Dnhepropetrov (Ukraine) n m g n m t khe sâu mà

n n c a nó là á sét có tính t đã b xáo đ ng lún t không l n l m c a đ t này đã b lo i tr do làm t toàn b chi u dày c a nó tr c khi xây d ng Tuy nhiên, trong quá trình s d ng công trình l i ti p t c làm cho đ t c a mái d c b tràn

đ y n c và đã làm cho mái d c m t n đ nh

Hình 1 - 7: S đ bi n d ng nhà n i h i trên mái d c

H u qu là đã hình thành m t tr t phía khe su i, đ t chuy n d ch v phía

cu i d c và ch m t i n n c a công trình Trong các tr ng h p c a nhà đã xu t hi n các v t n t không cho phép, đi u đó c n ph i tìm g p bi n pháp đ gia c mái d c

và gia c ng móng và t ng

Hi n t ng tr t m t s đ a ph ng phía b c n c ta:

Tr n l núi kinh hoàng thôn Sùng Hoàng, xã Phìn Ngan, huy n Bát Xát – Lào Cai ngày 13/09/2004 v i m t v n mét kh i đ t đá t trên cao đ xu ng t o ra chi u r ng v t tr t 100m, dài 400m đã vùi l p toàn b 4 ngôi nhà c a đ ng bào dân t c Dao, 23 ng i ch t và m t tích cùng v i trâu, bò, l n gà…đ u b chôn vùi trong tích t c

Vào tháng 7/2004, t i Km119+100 qu c l 4D (t SaPa đi Lào Cai), gi a ban ngày trong tr i n ng, đ t s t l t s n núi đã đ p xu ng m t dãy nhà lán tr i t i

10

công tr ng c a m t công ty xây d ng c u đ ng, làm 2 ng i ch t và h h i máy móc thi công

Vào gi a tháng 7/1995, t i khu v c Km125÷Km126 qu c l 37, trên đo n

đ ng đi qua chân 2 qu đ i l n t i trung tâm th xã Yên Bái, kh i đ t s n đ i t

đ cao 60-70m, do b m t n đ nh đã tr t xu ng, phá h y 24 ngôi nhà xây d ng kiên c ngay sát d i chân d c làm thi t m ng 1 ng i Kh i đ t tr t đã t o nên

m t vách tr t phía đ nh đ i cao 8m và làm tr i m t đ ng nh a lên cao 1,50m nh

m t con đê

T i thành ph S n La, vào n m 1984, đ ng Tô Hi u đi d i chân đ i Khau

C , lúc đó nh m t con đ ng mòn, xe ôtô không qua l i đ c, ít ng i đ ý t i

Nh ng đ n n m 1988 – 1989, con đ ng mòn này đ c thi t k m r ng và nâng

c p thành đ ng đô th r ng 12m Khi đó các nhà th u đã ph i h sâu n n đ ng mòn xu ng 8 – 10m đ v a đ khuôn đ ng Th là trong n m 1990 – 1991, nhi u

h dân t n i khác đ n đã t ý và tu ti n đào sâu thêm vào chân taluy t 15 – 20m

đ nh m t o ra m t d i đ t dài 120m b ng ph ng ven đ ng đ làm nhà m t đ ng

S đ mô t c u trúc đ a ch t và di n bi n quá trình tr t đ t c a s n đ i Khau C (Th xã S n La) n m 1991 Nh v y, m t cách ng u nhiên, h đã t o nên m t vách taluy d ng đ ng t i chân đ i, cao t i 15m, ti m n th m t n đ nh c h c c a c

kh i đ t s n đ i Tháng 7/1991, mùa m a l đã di n ra kh c li t S n La, m c

n c sông N m La g n đó dâng cao làm ng p m t đ ng và khu v c lân c n chân

đ i Sau 3 ngày mua t m tã, đ m c a đ t t ng v t, s c kháng c t c a đ t gi m

m nh, c ng v i th m t n đ nh c h c ban đ u, cho nên c kh i đ t s n đ i Khau

Trên hình 1-8 trình bày các d ng tr t c b n c a đ t theo các phân lo i v a nêu

11

N m 1974 A.Nemcok J.Rybar (Ti p Kh c) đã phân lo i các d ch chuy n b

d c theo c ch và t c đ d ch chuy n c a đ t, đá trên b d c chia làm 4 lo i: tr t

nh h ng c a các s thay đ i theo mùa và

tr t sâu là nh ng chuy n d ch kèm theo s

tách, v tr ng l c

Tr t: là nh ng d ch chuy n t ng đ i

nhanh c a m t kh i đ t đá theo m t hay

nhi u m t tr t – là nh ng m t phân chia

Tùy theo d ng c a m t tr t và quan h c a chúng v i đi u ki n đ a ch t c a

b d c mà các tác gi trên còn chia thành tr t quay (khi m t tr t có d ng tr tròn), tr t ph ng (khi m t tr t th ng), tr t h n h p và t nh ti n (m t tr t bên,

tr t theo hai m t ph ng c t nhau)

12

Hình 1 - 9: Hi n t ng tr t ph ng

Hình 1 - 10: Hi n t ng tr t vòng cung đ n gi n

Hình 1 - 11: Hi n t ng tr t vòng cung ph c t p

Tr t dòng: là nh ng chuy n d ch nhanh c a kh i đ t đá d c theo b d c do

đ t đá b bão hòa n c Tr t dòng có t c đ d ch chuy n kho ng vài m trong m t phút và th ng x y ra trong mùa m a, nh t là khi có nh ng tr n m a kéo dài v i

l ng m a l n Tùy theo thành ph n v t ch t c a đ t đá trên b d c mà tr t dòng

+ Tr t nông khi đ sâu 1,5 – 5,0m

+ Tr t sâu khi đ sâu 5,0 – 20,0m

+ Tr t r t sâu khi đ sâu trên 20m

Tùy theo đ a hình, tùy theo t ng lo i đ t đá mà hi n t ng đ t đá đ x y ra theo nh ng t c đ và qu đ o khác nhau Tuy kh i l ng đ t đá đ không l n

nh ng do t c đ d ch chuy n r t nhanh (kho ng vài m/s) nên th ng x y ra nh ng tai n n b t ng , nh t là các vùng d i chân d c

Hình 1 - 13: Hi n t ng s t l đ t đá

m c đ nh h ng t ng thêm do xây d ng công trình đ n các công trình lân c n càng gi m và đ n m t gi i h n nào đó s không nh h ng đ n n a

Th c t cho th y, nhi u công trình nhà khi xây d ng lân c n mái d c xong, khi

đ a vào khai thác đã x y ra hi n t ng m t n đ nh nh : lún, s t tr t, s t l mái

c bi t t i v trí lân c n công trình đê đi u, sau m i đ t m a l th ng có hàng

tr m đi m b s t l , s t lún gây nên các thi t h i to l n v tài s n, công trình xây

d ng, nh h ng nghiêm tr ng đ n tình hình dân sinh – kinh t - xã h i

Theo s phát tri n kinh t chung c a đ t n c, kinh t nhi u đi m dân c , đô

th , khu công nghi p xu t hi n, không ít các đi m du l ch m c lên, xây d ng ngay trên ho c lân c n mái d c Nh ng ho t đ ng dân sinh y th ng gây ra nh ng nh

h ng x u đ n s n đ nh chung c a n n đ t d c Vì v y, b o đ m kinh t -xã h i phát tri n b n v ng và thân thi n v i môi tr ng c ng nh an sinh c a c ng đ ng, phòng tránh nh ng r i ro khi tr t l và l quét trong vùng đ t nói trên là m t nhi m v m i m và n ng n c a nh ng ng i xây d ng

+ t r t y u : Su ≤ 12.5 kPa ho c N ≤ 2

+ t y u : Su ≤ 25kPa ho c N ≤ 4

t sét y u là m t trong nh ng đ i t ng nghiên c u và x lý r t ph c t p, đòi

h i công tác kh o sát, đi u tra, nghiên c u, phân tích và tính toán r t công phu

t sét y u nói chung là lo i đ t có s c ch u t i nh (áp d ng cho đ t có c ng

đ kháng nén quy c d i 0,50 daN/cm2), có tính nén lún l n, h s r ng l n (e>1) , có môđun bi n d ng th p (E0< 50 daN/cm2), và có s c kháng c t nh Khi xây d ng công trình trên n nđ t y u mà thi u bi n pháp x lý thích đáng và h p lý thì s phát sinh bi n d ng th m chí gây h h ng công trình B ng 2.1 trình bày m t

r ng t nhiên

H s co ngót (Mpa -1 )

bão hòa (%)

Góc n i ma sát ch u c t nhanh ( 0 )

M c đích c a đi u ki n không thoát n c, không có bi n d ng th tích x y ra,

vì v y h s poát xông đ c xem b ng 0,5 trong su t quá trình c t

2.2 Phân b ng su t trong đ t

Trong m c này đ c p đ n vi c đánh giá s gia t ng ng su t trong đ t do t i

tr ng biên, ho c t i tr ng b m t gây ra Trong m t khu đ t r ng l n, t i tr ng nén

m t h ng và ng su t t ng thêm các đ sâu c a khác nhau trong n n s do 100%

t i tr ng b m t truy n xu ng Tuy nhiên, v trí c nh ho c mép vùng ch t t i, ng

su t s t t d n theo chi u sâu trong n n vì không có t i tr ng tác d ng v t xa h n các c nh Gi ng nh nh ng móng công trình có kích th c h u h n, t i tr ng s

gi m khá nhanh theo chi u sâu

N m 1885, Boussinesq đã đ a ra các ph ng trình tr ng thái ng su t trong bán không gian đàn h i tuy n tính, đ ng nh t, đ ng h ng khi m t t i tr ng t p trung tác d ng vuông góc b m t [2] Tr s ng su t th ng đ ng khi đó:

=

Trong đó: Q – t i tr ng t p trung

z - chi u sâu c a đi m tính ng su t

r – kho ng cách ngang t đi m đ t l c đ n v trí xét ng su t

Ph ng trình (2.2) c ng có th vi t nh sau:

2

Q N z

Hình 2 - 2: Quan h gi a N B và r/z cho t i tr ng t p trung

B ng cách tích phân ph ng trình t i tr ng t p trung d c theo m t đ ng có

th tìm đ c ng su t do t i tr ng tác d ng theo m t đ ng th ng (l c cho m i chi u dài đ n v )

ng su t theo ph ng đ ng là:

3 4

2

Z

P z x

σπ

Trong đó: P là t i tr ng theo đ ng th ng ( 2 2)1/ 2

x= r +z

x,y là chi u dài và r ng c a di n ch u t i các thông s m,n phân b đ u, t ng

ng, có th thay th cho nhau đ c Ph ng trình (2.5) c ng có th vi t l i cho thu n l i h n

0

Z q I

σ =

Trong đó I là h s nh h ng ph thu c vào m,n

Các giá tr c a I t ng ng v i các giá tr m,n khác nhau đ c th hi n hình 2-4 d i đây

Mu n xác đ nh tr s ng su t th ng đ ng t i đi m có đ sâu z và ngoài di n

ch u t i Trong tr ng h p này ch đ n thu n d o d ng các hình ch nh t ch u t i

tr ng phân b đ u khác, t t c có góc trên đi m c n tính ng su t, r i tr và c ng các đóng góp ng su t chúng khi c n

f h

b

d c

M

e c)

f h

g

a

b

d c

M

e d)

f h

Hình 2 - 4: Giá tr nh h ng c a ng su t th ng đ ng t i đi m góc c a móng hình

ch nh t ch u t i tr ng phân b đ u

21

lên quan đ n các kích th c a và b th hi n trên hình v N u kh i đ p không ph i dài vô h n thì s d ng

Hình 2 - 6: Các giá tr nh h ng c a ng su t th ng đ ng Z d i tác d ng c a

kh i đ p dài vô h n (Ngu n U.S.Navy, 1971, theo Osterberg,1957)

2.3 Các quan h ng su t bi n d ng và tiêu chu n phá ho i

Trong tính toán n đ nh n n công trình, vi c l a ch n mô hình tính toán phù

h p v i ng x c a đ t n n là đi u h t s c quan tr ng Vi c l a ch n mô hình tính toán có tính quy t đ nh đ n k t qu và s chính xác c a bài toán Có r t nhi u mô hình v t li u khác nhau đ c đ a vào nghiên c u trong c h c đ t nh :

C s c a mô hình lý thuy t đàn h i là đ nh lu t Hooke

Trong đi u ki n nén ho c kéo đ n m t tr c, ng su t và bi n d ng s có quan

m t l n lên môi tr ng đ t mà không có s d t i ti p theo

gi m b n đ c áp d ng r ng rãi nh t

Mô hình này là s t ng quát hóa c a môi tr ng đàn h i và d o c ng có ma sát Trong bài toán bi n d ng, mô hình đ c dùng ohair b o đ m l i gi i nh n đ c

là đ ng nh t, ng su t và bi n d ng là đ ng tr c V i bài toán c a môi tr ng này,

đã có nhi u l i gi i b ng gi i tích đ c gi i thi u, đi u đó cho phép so sánh các l i

gi i b ng s v i các l i gi i gi i tích chính xác V b n ch t, mô hình ph i h p hai

23

lý thuy t c s c a c h c hi n đ i : lý thuy t đàn h i và lý thuy t tr ng thái t i

h n ; mô hình đ c mô t b ng các đ c tr ng c h c thông th ng trong kh o sát

có hàn bi u th s n i r ng m t ch y d o theo m c đ t ng thông s đ b n k Hàm

d o ph thu c vào tr ng thái ng su t c a đ t đá:

F = F ({σ}) – Hàm th d o, ph thu c vào thành ph n tenxo ng su t

Mô hình đàn – d o lý t ng là mô hình t ng đ i phù h p v i đi u ki n làm

vi c c a đ t n n, nó không đòi h i các thí nghi m đ a k thu t trong phòng quá

ph c t p, có th đ c áp ng các phòng thí nghi m c đ t thông th ng Mô hình này có th áp d ng phù h p cho h u h t các lo i đ t

24

2.3.3 M t s mô hình khác

Ngoài các mô hình đã nêu trên, còn có m t s mô hình n n đã đ c nghiên

c u nh : mô hình Cam clay, Cam clay c i ti n, mô hình m , mô hình l u bi n, mô hình c ng hóa bi n d ng đàn h i d o m i d a trên c s Mohr – Coulomb không k

t i hi u ng dòng, mô hình c ng hóa đ ng … M i mô hình có nh ng đ c đi m riêng phù h p v i nh ng lo i môi tr ng đ t đá khác nhau i m chung nh t c a các mô hình này là c n ph i có nhi u s li u kh o sát đ a ch t công trình c ng nh các thí nghi m ph c t p, t n kém Các mô hình này đang ti p t c đ c hoàn thi n

đ có th s d ng chúng m t cách h p lý trong các bài toán đ a c h c

Trong lu n v n, s d ng mô hình đàn d o Mohr – Coulomb, do đó là mô hình

g n đúng v m i quan h c a đ t, nét n i b t c a phân tích Mohr – Coulomb là khá nhanh và đ n gi n, có xu h ng gi m sai s ch quan và t ng tính chính xác

2.3.4 Tiêu chu n phá ho i Mohr – Coulomb

Ta đã bi t m i quan h gi a ng su t c t và ng su t nén, b t k đi m nào trong kh i v t li u, đ c th hi n d i d ng vòng tròn Mohr

V i các lo i v t li u, khi gia t ng ng su t nén (đ l ch σ1/σ3 ho c σ1-σ3) ta

đ c s gia t ng t ng ng c a ng su t c t, t o thành nhi u vòng tròn Mohr th

hi n tr ng thái ng su t ng bao c a các vòng trong Mohr đó g i là đ ng bao

c c h n c a tr ng thái ng su t ng này phân chia tr ng thái n su t thành hai

khu v c là khu an toàn đ m b o n đ nh và khu nguy hi m có th gây ra phá h ng

v t li u

Hình 2 - 8: ng bao c c h n

25

ng bao c c h n th c t không hoàn toàn th ng, tuy nhiên đ đ n gi n ta có

th coi đ ng bao c c h n này là m t đ ng th ng, và đ ng th ng đó g i là đ ng

th ng Coulomb (Hình 2-9)

ng Coulomb th hi n 2 thông s đ c tr ng cho s c kháng c t c a v t li u : + ng th ng c t tr c tung cho ta giá tr l c dính k t c

+ Góc nghiêng c a đ ng th ng cho ta giá tr góc ma sát trong ϕ

Nguyên lý Mohr – Coulomb th hi n nh sau:

Khái quát lý thuy t b n c a Mohr là v t li u b phá h ng b i giá tr gi i h n

c a s c kháng c t (τ) c a đ t, đ c xác đ nh b i Coulomb: τ* = σ.tgϕ + c t s b phá ho i (b ch y d o, b tr t) khi s c kháng c t do t i tr ng tác d ng τ(t i tr ng) ≥ τ*(trong th c t không th l n h n)

(1) Vòng tròn Mohr tr ng thái ng su t t ng thì m i quan h gi a τ và σn th

26

2.4 Lý thuy t phân tích n đ nh mái d c

tính toán n đ nh mái d c, có th dùng ph ng pháp phân tích gi i h n

ho c ph ng pháp cân b ng gi i h n

Ph ng pháp cân b ng gi i h n (CBGH) d a trên c s gi đ nh tr c m t

tr t (coi kh i tr t nh m t c th ) và phân tích tr ng thái CBGH c a các phân t

đ t trên m t tr t gi đ nh tr c M c đ n đ nh đ c đánh giá b ng t s gi a thành ph n l c ch ng tr t (do l c ma sát và l c dinh) c a đ t n u đ c huy đ ng

h t so v i thành ph n l c gây tr t (do tr ng l c, áp l c đ t, áp l c n c, áp l c

th m, ) Hi n đã có k t qu nghiên c u cho bài toán ba chi u (ph ng pháp Wike, Lone) tuy nhiên trong th c t nhi u công trình có kích th c m t chi u khá l n nh :

đê, đ p, t ng ch n đ t, nên có nhi u ph ng pháp gi i quy t đôi v i bài toán

ph ng: Fellenius, Bishop, Spencer, Janbu

Ph ng pháp phân tích gi i h n d a trên c s phân tích ng su t trong công trình (kh i đ t đ p: đê, đ p, ) và n n c a chúng Dùng các thuy t b n: Morh-Coulumb, Hill – Tresca, Nises – Slieker, ki m tra n đ nh cho t ng đi m trong toàn mi n Công trình đ c coi là m t n đ nh khi t p h p các đi m m t n đ nh t o thành m t tr t liên t c Gi i quy t v n đ này c n s d ng các ki n th c c a s c

b n v t li u, lý thuy t đàn h i và dùng ph ng pháp sai phân đ tính toán Ngày nay

do công c máy tính phát tri n nên ph ng pháp ph n t h u h n có ph n chi m u

th Nh ng n m g n đây lý thuy t phân tích h th ng đã đ c ng d ng đ phân tích n đ nh mái đ t

- Morgensten-Priece(1960) s d ng b m t tr t d ng b t k và áp d ng c 2

ph ng trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen

- Fredlund (1970) s d ng b m t tr t h n h p và áp d ng c 2 ph ng trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen

- Boutrups và Siegel (1970) đ ngh s d ng lý thuy t xác su t đ tìm hình

d ng b m t tr t (ngh a là tìm b m t tr t ng u nhiên) và ch áp d ng ph ng trình cân b ng l c

- Baker và Garber (1977) dùng b m t tr t d ng đ ng cong logarit và áp

d ng c 2 ph ng trình cân b ng l c và ph ng trình cân b ng mômen

Ph ng pháp cân b ng gi i h n d a vào m t tr t gi đ nh tr c (cân b ng

gi i h n c th ), đ phân tích tr ng thái cân b ng c a các phân t đ t trên m t tr t

gi đ nh tr c M c đ n đ nh đ c đánh giá b ng t s gi a thành ph n l c ch ng

tr t (do l c ma sát và l c dính) c a n n đ t n u đ c huy đ ng h t so v i thành

ph n l c gây tr t (do tr ng l ng, áp l c đ t, áp l c n c, áp l c th m )

M c đ n đ nh c a mái d c đ c đánh giá đ nh l ng qua h s an toàn n

đ nh, g i t t là h s an toàn Và theo quan đi m c a ph ng pháp này g i chung là

h s an toàn

H s an toàn n đ nh K là t s gi a t ng mômen ch ng tr t c a đ t d c theo m t tr t v i t ng mômen gây tr t do t i tr ng ngoài và tr ng l ng đ t c a

kh i l ng đ t tr t gây nên

[ ]

ct gt

đ ng c a nhi u y u t khác nhau nh : đi u ki n làm vi c c a công trình, ti p xúc

gi a k t c u công trình và n n đ t, đ tin c y các s li u v đ t n n, t m quan tr ng

c a công trình, đ tin c y v t i tr ng và t h p t i tr ng v.v Khi tính toán thi t k theo quan đi m v a nêu trên thì đ tin c y c a các s li u tính toán đ c tính chung

l i trong m t h s an toàn và c đ nh tr c các giá tr c a chúng trong su t th i gian làm vi c là không th a mãn

Vì v y, công th c tính h s an toàn chung trên đ c chuy n sang ph ng pháp tr ng thái gi i h n, b ng cách thêm các h s an toàn c c b xác đ nh b ng xác

Ntt - T ng h p l c gây tr t tính toán, đã xét đ n h s v t t i hay h s v

t i tr ng, đây là mômen gây tr t

kn - H s tin c y tùy thu c c p công trình, th ng t 1,1 đ n 1,25

nc - H s t h p t i tr ng

+ T i tr ng c b n: nc =1,0

+ T i tr ng đ c bi t: nc =0,9

+ T i tr ng thi công: nc =0,95

m - H s đi u ki n làm vi c c a công trình, xét đ n đi u ki n ch u t i c a đ t

n n, m c đ tin c y c a ph ng pháp tính V i công trình c u c ng m=1,15; mái

d c t nhiên và nhân t o m=1,0; công trình ch u l c ch ng ngang, vòm m=0,75 (theo quy ph m VN)

Rgh - T ng l c ch ng tr t gi i h n, hay mômen ch ng tr t

i u ki n đ n đ nh có th vi t d i d ng thông th ng v i m t h s an toàn

t ng h p, trong đó đã t ng h p đ y đ các h s tin c y c a các đ i l ng ho c y u

≤ (2.18) Trong đó:[ ] n k c n

K m

nh : Morh-coulomb, Hill-Tresca, Nises-Sleiker đ ki m tra n đ nh cho t ng

đi m trong toàn mi n Công trình đ c coi là m t n đ nh khi t p h p các đi m m t

n đ nh t o thành m t tr t liên t c Gi i quy t v n đ này s d ng các ki n th c

c a môn s c b n v t li u; lý thuy t đàn h i; và dùng ph ng pháp sai phân đ tính

V i ph ng ti n máy tính ngày nay phát tri n, nên ph ng pháp ph n t h u h n có

ph n chi m u th M c đ n đ nh c a mái d c đ c đánh giá đ nh l ng qua h

s huy đ ng c ng đ ch ng c t c a đ t

Xét m t di n tích đ n v , (gi s là 1 m2) trong kh i đ t nghiêng m t góc α đang tr ng thái cân b ng b n, ch u tác d ng c a l c c t τ (kN/m2), l c nén vuông góc là σ(kN/m2) và áp l c n c l r ng là u(kN/m2

31

Hình 2 - 11: Xác đ nh góc ma sát và l c dính huy đ ng

cho di n tích c a đ n v đang xét là m t m nh c a m t tr t th c (t c

tr ng thái cân b ng gi i h n) , ng i ta th ng gi nguyên tr ng thái ng su t (t c

gi nguyên tr sô τ) và gi m tr s c a các ch tiêu c ng đ ch ng c t c a đ t, nh

gi m tr s τom, t c gi m đ nghiêng c a đ ng Coulomb Nh v y s có công th c tính l c ch ng c t c a đ t:

o om F

Theo đ nh lu t Coulomb, c ng đ ch ng c t c a đ t trên di n tích đ n v tính theo công th c Theo quan đi m này, tr s 0 tính theo công th c này đ c coi là

= là giá tr gi m nh c a h s ma sát và l c dính