Phân tích ổn định tường chắn đất

Tường chắn đất bán trọng lực BTCT có lưng thẳng đứng, tường cao 8m, chắn giữ khối đất ngang sau tường. Đất chắn giữ có trọng lượng riêng,  = 18.5 kN/m3; Gs = 2.68; độ ẩm  = 18%. ma sát trong = 280, lực dính c'''' = 0 kPa. Bỏ qua ma sát đất – tường, xác định hệ số an v quanh điểm O trong các trường hợp sau: AĐiều kiện ban đầu với những chỉ tiêu cơ lý trên BPhía trên tường chắn có tải phân bố đều với giá trị q = 40 kPa CMưa làm bão hòa hoàn toàn đất, giả thiết góc ma sát trong , lực dính c’ là không đổi. Yêu cầu: trình bày các nội dung sau: 1.Tính toán hệ số an toàn theo số liệu cụ thể từng nhóm cho trong bảng dưới, nội dung tính toán bao gồm a.Xác định hệ số an toàn trong 3 trường hợp trên. b.Lập biểu đồ tương quan như trong bảng 2.Kết luận, nhận xét hệ số an toàn ổn định tường, đưa ra một số thông số tường tối ưu.

Cho tường bán trọng lực như hình vẽ

Tường chắn đất bán trọng lực BTCT có lưng thẳng đứng, tường cao 8m, chắn giữ khối đất ngang sau tường Đất chắn giữ có trọng lượng riêng,  = 18.5 kN/m3; Gs = 2.68; độ

ẩm  = 18% ma sát trong = 280, lực dính c' = 0 kPa Bỏ qua ma sát đất – tường, xác định hệ số an v quanh điểm O trong các trường hợp sau:

A Điều kiện ban đầu với những chỉ tiêu cơ lý trên

B Phía trên tường chắn có tải phân bố đều với giá trị q = 40 kPa

C Mưa làm bão hòa hoàn toàn đất, giả thiết góc ma sát trong , lực dính c’ là không đổi.Yêu cầu: trình bày các nội dung sau:

1 Tính toán hệ số an toàn theo số liệu cụ thể từng nhóm cho trong bảng dưới, nội dung tính toán bao gồm

a Xác định hệ số an toàn trong 3 trường hợp trên

b Lập biểu đồ tương quan như trong bảng

2 Kết luận, nhận xét hệ số an toàn ổn định tường, đưa ra một số thông số tường tốiưu

Nhóm A (m) B (m) C (m) D (m) Biểu đồ tương quan cần thiết lập trong

3 trường hợp trên

1.5234

2 2 1 Khoảng cách B vs Hệ số Fs chống

lật tường quanh O

2 Khối lượng bê tông tường vs Hệ số

Fs chống lật tường quanh O

Phần 1: TÍNH TOÁN HỆ SỐ AN TOÀN CHỐNG LẬT TƯỜNG

TRƯỜNG HỢP A

1 Tính hệ số an toàn

Với A=3, B=1, C=2, D=2, z=10 Không có mạch nước ngầm

Ta có:

- Trọng lượng riêng của đất chắn:  = 18.5 kN/m3 = 18.5 kPa

- Trọng lượng riêng của bê tông: 25 kN/m3 = 25 kPa

- Lực tác dụng vào tường theo hình vẽ:

Chia tường thành các phần như sau:

Xét tường chắn có chiều dài 1m:

P1:

- Khối lượng bê tông của P1:

M (+) Chống lật

2 Biểu đồ tương quan

- Biểu đồ tương quan giữa Fs và khối lượng bê tông tường.

TRƯỜNG HỢP B

1 Hệ số an toàn

Phía trên tường chắn có tải phân bố đều với giá trị q = 40 kPa

Thay thế tải phân bố q bằng một lớp đất có chiều dày : h= q

4018.5=2.16 m

2 Biểu đồ tương quan

- Biểu đồ tương quan giữa Fs và B

- Biểu đồ tương quan giữa Fs và khối lượng bê tông tường

- Áp lực bị động Ep

- Chia tường thành các phần:

- Kết quả tính toán như bảng dưới:

2 Biểu đồ tương quan

- Biểu đồ tương quan giữa Fs và khối lượng bê tông tường.

Phần 2: MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM GEOSLOPE

1 Các bước thực hiện bằng phần mềm.

Bước 1: Khởi động

- Khởi động Geoslope 2007

- Vào New > SLOPE/W: để tính ổn định tường chắn.

Bước 2: Đặt tên, chọn phương pháp phân tích

- Trong phần Analysis Type chọn Bishop, Ordinary and Janbu (phương pháp

cân bằng lực)

- Trong phần PWP Conditions from

 Trường hợp C chọn Piezometric Line (có mạch nước ngầm)

- Trong phần Slip Surface chọn Left to right (bán kính trượt từ trái sang phải)

Bước 3: Chỉnh sửa khổ giấy in

- Vào menu Set

 Chọn Pagechỉnh kích thước khổ giấy.

 Chọn Unit and Scaleđể chỉnh đơn vị điểm trong khổ giấy Để so sánh với

tính tay chỉnh lại γ w=10 kN /m3

 Chọn Axeschỉnh hệ lưới trục.

Bước 4: Nhập tọa độ điểm, khai báo vật liệu

- Chọn Pointsnhập tọa độ điểm để vẽ tường chắn.

- Chọn Materialskhai báo vật liệu:

 Đất đắp (DATDAP) chọn theo Mohr-Coulombvới

 Khai báo Tường chắn BTCT chọn Undrained (Phi=0)với

Bước 5: Vẽ miền kín, gán vật liệu

- Vào menu Draw

 Chọn Regions (vẽ miền kín) nối các điểm đã tạo ở Bước 4 lại.

 Chọn Materials để gán vật liệu cho các miền kín.

Bước 6: Vẽ Tâm trượt và Bán kính trượt

- Vào Draw chọn Slip Surface

 Chọn Grid vẽ Tâm trượt

 Chọn Radius vẽ Bán kính trượt

 Kết quả

Bước 7: Gán tải, vẽ mực nước ngầm

- Vào menu Draw

- Chọn Surcharge Loadsđể gán tải phân bố trong trường hợp B (tải p=40 kN/

m3)

 Chọn Draw để vẽ với chiều cao tải là 1 đơn vị

- Chọn Pore-Water Pressure để vẽ mực nước ngầm đối với trường hợp C

 Sau khi chọn lớp đất bị ảnh hưởng bởi mực nước ngầm ta nhấn Draw để vẽ

Bước 8: Giải

- Chấp nhận kết quả khi hệ số an toàn nằm chính giữa lưới tâm trượt

2 Kết quả tính toán trường hợp A với:

- B=1m

- B=1.5m

- B=2m

- B=3m

- B=4m

3 Kết quả tính toán trường hợp B với:

- B=1m

- B=1.5m

- B=2m

- B=3m

- B=4m

- B=1.5m

- B=2m

- B=3m

- B=4m

- Đối với mỗi trường hợp khi tăng kích thước B làm tăng moment chống lật cho từng phần tử của tường chắn nên hệ số an toàn Fs tăng khi B tăng.

- Trường hợp 1 không chịu tải trọng phân bố đều phía trên tường chắn, không có hiện tượng bảo hòa nước nên hệ số an toàn là lớn nhất trong 3 trường hợp

- Trường hợp 2, phía trên tường chắn có tải trọng phân bố đều làm tăng thêm moment gây lật = q.kc.( cách tay đòn), cho nên hệ số an toàn giảm so với trườnghợp 1

- Trường hợp 3 khi bảo hòa nước: moment gây lật do đất gây ra tăng do có áp lực nước tạo nên, đồng thời moment chống lật do đất tao ra cũng tăng nhưng không đáng kể vì kích thước A nhở hơn nhiều so với so với kích thước lớp đất gây lật