Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom up

Chương 3 : Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up.. Trong đề tài này, tác giả nghiên cứu chu

gia Thành phố Hồ Chí Minh

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại Học Bách Khoa, ngày……tháng……năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 ………

2 ………

3 ………

4 ………

5 ………

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -oOo -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: NGUYỄN HOÀNG KHÁNH Giới tính : Nam / Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 28/01/1982 Nơi sinh : Hà Nội

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 10090329

I- TÊN ĐỀ TÀI:

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ MÔ HÌNH ĐẤT BẰNG CÁCH PHÂN TÍCH NGƯỢC CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN TẦNG HẦM THI CÔNG BẰNG

PHƯƠNG PHÁP BOTTOM – UP

II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

Nhiệm vụ: Xác định các thông số mô hình đất theo chuyển vị của tường chắn

tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up

Chương 3 : Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược

chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up

Kết luận và kiến nghị

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ……/ … / 2012

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : ……/ … / 2012

V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

LỜI CẢM ƠNTrước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô khoa Xây Dựng,

bộ môn Địa Cơ Nền Móng, trường Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh Những

người đã tận tình trang bị cho tôi vốn kiến thức vô cùng quý báu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Thầy Lê Trọng Nghĩa, người đã tận

tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

Cảm ơn gia đình và những người bạn đã động viên, giúp đõ, quan tâm tôi trong quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

Nguyễn Hoàng Khánh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Vấn đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu công trình ngầm luôn là vấn đề lớn

và cần nhiều thời gian, công sức nghiên cứu Trong đề tài này, tác giả nghiên cứu chuyển vị của tường vây D600 (Diaphragm Wall), sâu 21m so với mặt đất hiện hữu của công trình dài 50m, rộng 30m và có 3 tầng hầm, với độ sâu hố đào lớn nhất là 13,5m (hố thang máy) thi công bằng phương pháp Bottum - Up, trong khu vực địa chất quận I, thành phố Hồ Chí Minh Bằng phương pháp phân tích ngược, dựa trên số liệu quan trắc và đặc trưng của địa chất ở khu vực hố đào, tác giả đã phân tích ngược bài toán bằng chương trình Plaxis 3D Foundation 1.6 với mô hình Morh Coulomb ứng xử thoát nước và không thoát nước Các đặc trưng c’, φ’, E’ và cu, φu, Eu sẽ được thay đổi

để tìm mô hình đất và bộ thông số phù hợp, sao cho chuyển vị của tường vây trong mô phỏng Plaxis và quan trắc thực tế tương ứng nhau Từ đó, các thông số của mô hình này sẽ được dùng phân tích cho các bài toán khác để tìm ra giải pháp tường chắn thích hợp cho khu vực

ABSTRACT

Displacement of diaphragm wall is always a complicated problem, that needs

more time and effort to research In this thesys, author research the displacement of

D600 diaphragm wall, depth 21m above the ground for the existing 50m long, 30m wide and 3 basements, digging to a depth of 13,5m (elevator pit) constructed by Bottum - Up method, district I geology regional, Ho Chi Minh city

Using back analysis method, based on monitoring data and geological characteristics of the pit area, author re-analyzed the math by PLAXIS 3D Foundation version 1.6 program with Morh - Coulomb model, Drained and Undrained behavior

The c', φ', E' and the cu, φu, Eu characteristics will be changed, based on the suitable of the diaphragm wall in the simulation PLAXIS and actual observation, to find the model of soil and the appropriate parameters Since then, the parameters of this model will be used to analyze the orther problems to find a suitable diaphragm wall

Mục lục

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 Tổng quan 4

1.1 Tổng quan 4

1.2 Phân loại hố đào 5

1.3 Phân loại tường chắn hố đào sâu 6

1.4 Giới thiệu và trình tự thiết kế một hố đào sâu 7

1.5 Các phương pháp tính toán tường chắn để ổn định hố đào đã được nghiên cứu trước đây 11

1.6 Nhận xét 20

Chương 2 Cơ sở lý thuyết và phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu bằng phương pháp PP FEM 21

2.1 Phân tích phần tử hữu hạn trong PLAXIS 21

2.2 Tạo mô hình 23

2.3 Chia lưới phần tử 24

2.4 Mô hình ứng xử của đất 27

2.5 Đặc trưng vật liệu của tường vây cừ Larsen (Sheet pile wall) 32

2.6 Đặc trưng vật liệu của phần tử dầm (waling beam) 35

2.7 Đặc trưng vật liệu của phần tử cọc (Pile) 36

2.8 Phần tử lò xo (Spring) 37

Chương 3 Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược chuyển vị

của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up 38

3.1 Tổng quan công trình 38

3.2 Số liệu địa chất của công trình 39

3.3 Kết quả quan trắc thực tế của công trình 39

3.4 Mô phỏng công trình bằng phần mềm plaxis 3D Foundation 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 74

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Chu trình phân tích một bài toán hố đào sâu 9

Hình 1.2 Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất 13

Hình 1.3 Hình dạng lún được đề nghị để đánh giá phân bố lún sát hố đào cho các loại đất khác nhau (Clough và O'Rourke 1990) 14

Hình 1.4 Dạng thức lún Spandrel (Hsieh và Ou 1998) 15

Hình 1.5 Dạng thức lún lõm lòng chảo (Hsieh và Ou 1998) 16

Hình 2.1 Yêu cầu tối thiểu của mô hình hố đào (Bakker, 2005) 24

Hình 2.2 Các phần tử và nút trong một mô hình 2D Mỗi nút có hai bậc tự do, được mô tả bởi các mũi tên trong hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974) 25

Hình 2.3 Các bước phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974) 26

Hình 2.4 Kết quả chuyển vị với số nút tăng dần trong mô hình 3D, (Hannes và Daniel, 2010) 27

Hình 2.5 Mô hình dẻo lý tưởng 28

Hình 2.6 Xác định Eo và E50 qua thí nghiệm nén 3 trục thoát nước 29

Hình 2.7 Xác định E50ref qua thí nghiệm nén 3 trục thoát nước 31

Hình 2.8 Xác định Eoedref qua thí nghiệm nén cố kết (Oedometer) 31

Hình 2.9 Hệ trục địa phương của phần tử tường và các đại lượng khác 33

Hình 2.10 Các đại lượng chính của tường cừ Larsen 33

Hình 2.11 Thông số cơ bản của tường cừ Larsen 34

Hình 2.12 Hệ trục địa phương của phần tử dầm 36

Hình 3.1 Sơ đồ vị trí đo nghiêng 40

Hình 3.2 Mặtbằng hệ giằng lớp 1 41

Hình 3.3 Mặtbằng hệ giằng lớp 2 41

Hình 3.4 Mặt bằng hệ giằng lớp 3 41

Hinh3.5 Các bước thi công 42

Hình 3.6 Các chu kỳ quan trắc 44

Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 1 theo các chu kỳ 45

Hình 3.8 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 2 theo các chu kỳ 46

Hình 3.9 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 3 theo các chu kỳ 47

Hình 3.10 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 4 theo các chu kỳ 48

Hình 3.11 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 5 theo các chu kỳ 49

Hình 3.12 Biểu đồ chuyển vị của Inclinometer 6 theo các chu kỳ 50

Hình 3.13 Mô hình 3D của tường vây và hệ shoring 56

Hình 3.14 Mô hình thi công tường vây (sâu 21m so với MĐTN) 57

Hình 3.15 Mô hình phụ tải 57

Hình 3.16 Mô hình đào đất lớp 1 (cao độ -3.6m so với MĐTN) 58

Hình 3.17 Mô hình thi công hệ shoring 1 (cao độ -3.1 so với MĐTN) 58

Hình 3.18 Mô hình đào đất lớp 2 (cao độ -6.7m so với MĐTN) 59

Hình 3.19 Mô hình thi công hệ shoring 2 (cao độ -6.2 so với MĐTN) 59

Hình 3.20 Mô hình đào đất lớp 3 (cao độ -9.8m so với MĐTN) 60

Hình 3.21 Mô hình thi công hệ shoring 3 (cao độ -9.3 so với MĐTN) 60

Hình 3.22 Biểu đồ chuyển vị của tường với c’ = 27KN/m2 62

Hình 3.23 Biểu đồ chuyển vị của tường với c’ = 30 KN/m2 63

Hình 3.24 Biểu đồ chuyển vị của tường với c’ = 33 KN/m2 64

Hình 3.25 Giá trị chuyển vị thay đổi theo c’ và φ’ 65

Hình 3.26 Biểu đồ chuyển vị của tường với Eref thay đổi 66

Hình 3.27 Biểu đồ chuyển vị của tường với Eref thay đổi 67

Hình 3.28 Chuyển vị của tường cuối phase 6 67

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một vài giá trị điển hình theo quan điểm chuyển dịch gây ra do sự quay của

tường chắn quanh tâm quay (Raj, 1999) 12

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu về tính toán tường chắn bằng PP FEM 18

Bảng 2.1 Đặc trưng vật liệu đất trong mô hình Mohr – Coulumb 28

Bảng 2.2 Đặc trưng vật liệu đất trong mô hình Hardening Soil 30

Bảng 2.3 Đặc trưng vật liệu của tường cừ Larsen với ứng xử đàn hồi tuyến tính 34

Bảng 2.4 Đặc trưng vật liệu của dầm (waling beam) 36

Bảng 2.5 Đặc trưng vật liệu của cọc 37

Bảng 3.1 Bảng địa tầng cơ bản của công trình 39

Bảng 3.2 Thông số đất nền và kết cấu thi công 53

Bảng 3.3 Thông số vật liệu thanh chống 55

Bảng 3.4 Thông số vật liệu Kingpost 55

Bảng 3.5 Giá trị chuyển vị thay đổi theo c’ và φ’(Với Eref = 34.000KN/m2) 65

Bảng 3.6 Giá trị chuyển vị thay đổi theo Eref 69

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Những năm gần đây, mật độ dân số tại các thành phố lớn liên tục tăng nhanh Nhằm đáp ứng các nhu cầu sinh hoạt, làm việc và dịch vụ, các công trình cao tầng được xây dựng ngày càng nhiều Bên cạnh đó, các công trình này phải có diện tích phần ngầm đủ lớn theo tiêu chuẩn quy hoạch và thiết kế để phục vụ các hạng mục như bãi giữ xe, bãi chứa các thiết bị phụ trợ như hệ thống điện, hệ thống nước… Với các công trình có chiều cao tầng và độ sâu tầng hầm lớn, phương pháp thiết kế và thi công tường chắn bê tông cốt thép (Diaphragm Wall) được sử dụng phổ biến Trong đó, vấn

đề chuyển vị của tường chắn hố đào sâu công trình ngầm luôn là vấn đề lớn và luôn cần nhiều thời gian nghiên cứu

Trong nhiều nghiên cứu trước, chuyển vị của tường chắn hố đào sâu phụ thuộc nhiều vào các thông số đặc trưng biến dạng của đất Thực tế, các thông số này biến đổi trong suốt quá trình thi công từ khi tường bắt đầu chuyển vị chứ không phải hằng số Trong các bài toán phân tích thông thường, người ta chỉ xét các thông số này là hằng số trong suốt quá trình thi công Nghiên cứu này sẽ tiến hành mô phỏng các bước thi công

có điều chỉnh các thông số đặc trưng biến dạng của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn sao cho tương thích với số liệu quan trắc thực tế của công trình

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghiên cứu của luận văn này là “xác định các thông số mô hình đất

bằng cách phân tích ngược chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom up”

3 Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài

Đánh giá độ ổn định và biến dạng của hố đào sâu được thi công bằng biện pháp đào hở kết hợp hệ chống giữ

Thiết lập quan hệ giữa chiều sâu tường cắm vào đất với chuyển vị của tường

chắn

Đưa ra hướng hiệu chỉnh thông số đặc trưng biến dạng của đất ảnh hưởng lớn

đến quá trình chuyển vị ngang của tường chắn hố đào sâu

Đưa ra giải pháp xây dựng mô hình đất của hố đào sâu trong phần mềm Plaxis 3D Foundation từ đó cung cấp kết quả chuyển vị sát ứng xử thực tế của công

trình hơn

Dự báo được chuyển vị của từng bước thi công giúp tránh rủi ro trong quá trình

thi công hố đào sâu

4 Phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp các nghiên cứu trước đó

Sử dụng kết quả quan trắc thực tế của công trình đã thi công

Thiết lập các thông số đầu vào và thành lập mô hình trong Plaxis

Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation phân tích lại để hiệu chỉnh các thông

số của mô hình đất

5 Giới hạn phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong việc khảo sát chuyển vị ngang của tường chắn hố đào sâu thi công bằng phương pháp bottum up Số liệu dùng để nghiên cứu là kết quả quan trắc thực tế từ công trình tại quận 1, Tp Hồ Chí Minh

6 Hạn chế của đề tài

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu những vấn đề của hố đào sâu được chắn giữ bằng tường chắn bê tông cốt thép (Diaphragm wall), và kết luận cho công trình được

thi công bằng phương pháp bottum up

Mô phỏng các bước thi công có sự thay đổi thông số đặc trưng trong từng bước thi công là thủ tục không có sẵn trong Plaxis Khi thực hiện đề tài này, ta phải sử dụng một vài thủ thuật thủ công để thay thế thông số trong từng bước thi công Từ đó sẽ mất nhiều thời gian cho công tác xây dựng mô hình

7 Cấu trúc luận văn

Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để phân tích lại theo

mô hình Mohr-Coulumb trạng thái Drained và Undrained

Chương 3 Xác định các thông số mô hình đất bằng cách phân tích ngược

chuyển vị của tường chắn tầng hầm thi công bằng phương pháp bottom - up

Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án President Place,

93 Nguyễn Du, quận 1, Tp Hồ Chí Minh

Dùng kết quả từ phần mềm “PLAXIS 3D FOUNDATION” so sánh với các giá trị quan trắc để thấy sự tương thích của mô hình đất Với kết quả này ta sẽ thấy xu hướng của các thông số đặc trưng biến đổi qua các bước thi công và có kể đến mức độ chuyển vị của tường chắn hố đào sâu

Kết luận và kiến nghị

Từ kết quả phân tích ở chương 3 Chúng ta kết luận mô hình đất nào sẽ phù hợp Đưa ra những điểm mới mà công trình nghiên cứu thực hiện được Sau đó kiến nghị một quy trình mô phỏng các bước thi công hố đào sâu cho hợp lý

Chương 1 Tổng quan 1.1 Tổng quan

Có lẽ không có loại công trình nào mà các yếu tố kết cấu xây dựng và địa kỹ thuật lại liên quan nhiều đến ứng xử của kêt cấu đất như hệ tường vây được thi công trong lớp sét yếu Người kỹ sư thiết kế phải phân tích và thiết kế hệ thống tường chắn

đủ cứng đề chống lại sự phá hoại kết cấu, sự trượt, chuyển vị và sự phá hoại ổn định

Kết cấu hố đào sâu thường được thi công trong vùng dân cư Chuyển vị đất nền phải thấp hơn giới hạn cho phép để tránh ảnh hưởng tới những kết cấu lân cận Chuyển

vị của tường là yếu tố khó tiên đoán trước Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thuộc tính địa chất, độ cứng của tường và hệ thanh chống, trình tự thi công và trình độ tay nghề công nhân

Đào hố móng cho các tầng hầm trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác rất dễ sinh ra, mất ổn định hố móng, thân cọc

bị chuyển dịch vị trí, đáy hố trồi lên, kết cấu chắn giữ bị hư hại nghiêm trọng … làm

hư hại hố móng, uy hiếp nghiêm trọng các công trình xây dựng, các công trình ngầm

và đường ống xung quanh

Công trình hố đào sâu bao gồm nhiều khâu có quan hệ chặt chẽ với nhau như chắn đất, chống giữ, ngăn nước, hạ mực nước, đào đất… trong đó, một khâu nào đó gặp sự cố có thể sẽ dẫn đến cả công trình bị đỗ vỡ

Việc thi công hố móng ở các hiện trường lân cận như đóng cọc, hạ nước ngầm, đào đất… đều có thể sinh ra những ảnh hưởng hoặc khống chế lẫn nhau, tăng thêm các nhân tố để có thể gây ra sự cố

Công trình hố móng có giá thành khá cao, nhưng lại chỉ là có tính tạm thời nên

có khuynh hướng không muốn đầu tư chi phí nhiều Nhưng nếu để xảy ra sự cố thì xử

lý sẽ vô cùng khó khăn, gây ra tổn thất lớn về kinh tế và ảnh hưởng nghiêm trọng về mặt xã hội

1.2 Phân loại hố đào

Việc phân loại hố đào nông và sâu chỉ mang tính tương đối Tezhaghi và Peck (1969) [24] cho rằng hố đào lớn hơn 6 mét thì được gọi là hố đào sâu Tuy nhiên trong một vài trường hợp đặc biệt, khi độ sâu hố đào bé hơn 6 mét nhưng do được thi công trong điều kiện địa chất công trình và điều kiện thủy văn phức tạp thì cũng được phân tích như ứng xử của hố đào sâu

Nếu phân biệt hố đào sâu theo phương thức đào, người ta phân biệt hố đào sâu

thành hai nhóm chuyên biệt sau:

Đào không có chắn giữ: được sử dụng cho các nhu cầu hạ mực nước ngầm, đào đất, gia cố nền và giữ mái dốc;

Đào có chắn giữ: được sử dụng cho các kết cấu quay giữ, hệ thống chắn giữ, gia cố nền, quan trắc…

Khi phân loại hố đào theo đặc điểm chịu lực của kết cấu, người ta chia hố đào

thành hai nhóm sau:

Kết cấu chắn giữ áp lực chủ động: có vai trò chịu tác dụng của phần áp lực chủ động tác động lên kết cấu thành hố đào, bao gồm các kết cấu phun neo

để chắn giữ, tường bằng đinh đất để chắn giữ;

Kết cấu chắn giữ áp lực bị động: có vai trò chịu tác dụng của phần áp lực

bị động tác động lên kết cấu thành hố đào, bao gồm các kết cấu như cọc, bản, ống, tường và chống, hoặc sử dụng ngay bản thân kết cấu sàn tầng hầm tự chống đỡ ( top – down)

Khi phân biệt hố đào theo chức năng kết cấu, có thể phân chia kết cấu chắn giữ

thành hai bộ phận sau đây:

Bộ phận chắn đất, bao gồm:

- Hệ tường thép, thấm nước có cọc thép chữ H, I có bản cài; hệ tường cọc nhồi liền kề nhưng không thật sự sát nhau, hệ cừ Larsen, cọc hai hành chắn đất, cọc nhồi kiều liên vòm, chắn giữ bằng đinh đất…

- Hệ tường bê tông cốt thép, ngăn nước có tường liên tục trong đất, cọc, tường trộn xi măng dưới tầng đất sâu, giữa cọc đặt dày và bố trí thêm cột xi măng cao áp, tường vòm cuốn khép kín…

Bộ phận chắn đất kiểu kéo giữ gồm kiểu tự đứng, thanh neo vào tầng đất, ống thép, thép hình chống đỡ, chống chéo, hệ dầm vòng chống đỡ…

1.3 Phân loại tường chắn hố đào sâu

Tường chắn giữ có các loại chủ yếu sau đây:

Tường chắn bằng xi măng đất trộn ở tầng sâu: dùng để đào loại hố móng

có độ sâu 3 đến 6 m;

Cọc bản thép: dùng cho loại hố móng có độ sâu từ 3 đến 10 m;

Tường cọc bản bê tông cốt thép: dùng cho loại hố móng có độ sâu 3 – 6 m;

Tường chắn bằng cọc khoan nhồi: đường kính 600 – 1000 mm, cọc dài

15

– 30 m, làm thành tường chắn theo kiểu hang cọc, trên đỉnh cung đổ dầm vòng

bê tông cốt thép, dùng cho loại hố móng có độ sâu 6 – 13 m;

Tường vây bê tông thép : sau khi đào thành hào móng thì đổ bê tông, làm thành tường chắn đất bằng bê tông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho hố móng có độ sâu từ 10 m trở lên hoặc trong điều kiện thi công tương đối khó khăn;

Giếng chìm và giếng chìm hơi ép: dùng trong đất yếu có mực nước ngầm cao dòng chảy mạnh, độ sâu hố đào có thể từ 25 đến 30m

1.4 Giới thiệu và trình tự thiết kế một hố đào sâu

Việc sử dụng phương pháp số vào việc mô phỏng ứng xử của cấu trúc đất đã đi được một bước tiến dài đáng ghi nhận trong vòng 40 năm qua Kỹ sư ngày nay đã có thể mô phỏng một cách chi tiết của quá trình xây dựng cho nhiều dạng công trình xây dựng thực tế như việc xây dựng đê đập, xây dựng hố đào sâu, đường hầm hay nhiều dạng công trình mà bài toán biên dạng tĩnh hay dạng động ….Kỹ sư có thể sử dụng một cách đa dạng công cụ phương pháp số này bao gồm như phần tử hữu hạn hay những dạng khác không phải là phần tử hữu hạn như là phần tử rời rạc…nhầm giải quyết bài toán cân bằng với điều kiện biên Có nhiều chương trình phân tích rất mạnh như ABAQUS, FLAC, PLAXIS được dùng để nghiên cứu và thực hành trong lĩnh vực địa kỹ thuật Kỹ sư có thể

lựa chọn nhựng dạng mô hình đất phù hợp để mô phỏng phù hợp với từng dạng ứng xử của đất hay đá

Rõ ràng là thường thì kết quả xuất ra từ việc mô phỏng của phương pháp số khác với kết quả quan trắc ngoài hiện trường và trong từng giai đoạn Do vậy cần có sự điều chỉnh đặc tính mô hình một cách phù hợp để đi việc gần với ứng xử thực tế của đất Do đó công việc cụ thể đòi hỏi người kỹ sư phải luôn học hỏi trong từng trường hợp thực tế cùng với kết quả quan trắc hiện trường cùng một việc điều chỉnh mang tính

hệ thống để có thể đạt được một hiệu quả cao hơn trong việc sử dụng các phần mềm từ

mô phỏng bằng phương pháp số

Vai trò của việc mô phỏng phương pháp phần tử hữu hạn trong bài toán phân tích bài toán hố đào sâu và đạt được kết quả gần với kết quả quan trắc ngoài hiện trường

Ngày nay trong khi mô hình mô phỏng đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong việc tính toán các bài toán địa kỹ thuật, nhìn tổng thể thì quá trình mô phỏng tương đối cứng nhắc và không đạt được sự gần đúng so với kết quả quan trắc ngoài hiện trường

Vì nhiều nguyên nhân: tính không đồng nhất của đất, tại từng điểm trong nền đất có lộ trình ứng suất không giống nhau dẫn đến sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng phức tạp (hệ

số A của Skempton) Vì thế để đạt được kết quả mô phỏng gần với kết quả thực tế cần một bài toán tính toán lặp và cập nhật liên tục, nó được trình bày đơn giản dưới biểu đồ sau:

Hình 1-1: Chu trình phân tích một bài toán hố đào sâu

1 Xác định bài toán cần phân tích và tiến

hành việc mô hình hóa

Xác định bài toán cần phân tích và đánh giá vai trò của việc mô hình

Việc bài toán được xác định và vai trò của mô hình vào bài toán này được cho là phù hợp Chẳng hạn như bài toán đào sâu, việc mô phỏng bằng mô hình được dùng để đánh giá trước chuyển vị của nền đất

Xác định đặc tính đất từ thí nghiệm hiện trường và trong phòng

Thông qua thí nghiệm hiện trường hay thi nghiệm trong phòng từ mẫu đất lấy về

từ hiện trường để xác định đặc tính của đất và kiểm tra đặc tính chống cắt và biến dạng của đất

Lựa chọn mô hình ứng xử và đặc tính của vật liệu

Một dạng mô hình vật liệu đất được lựa chọn để đại diện cho đặc tính ứng suất biến dạng và sức chịu tải của lớp đất đó

Giải quyết bài toán với điều kiện biên bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Sử dụng các chương trình phần tử hữu hạn để liên kết việc lựa chọn mô hình đất

để mô phỏng dự kiến trong từng giai đoạn thi công Từ phân tích của chương trình tính

ra chuyển vị ngang và chuyển vị bề mặt…

Kết quả tính toán từ máy tính và quan trắc hiện trường cần phải được so sánh trong suốt quá trình thi công Giá trị quan trắc thông thường nhất là chuyển vị ngang và chuyển vị đứng của nền đất Nếu phát hiện sự khác biệt lớn giữa kết quả xuất ra từ máy tính và kết quả quan trắc hiện trường ngay lúc đó , thì khi đó sẽ thực hiện phân tích lại

từ bước 3 và tiếp tục so sánh với kết quả quan trắc

Phân tích cho những công trình tương tự trong tương lai

Mô hình mô phỏng được dùng trong mô phỏng từ máy tính những kết quả biến dạng để sử dụng cho những công trình tương tự với những nền đất tương tự gần khu vực đó trong tương lai

Cách thức này được áp dụng rộng rãi việc phân tích hố đào sâu trong phần trình bày của Mana and Clough ,Whittle và các đồng nghiệp, Hight và Higgins Trong vài trường hợp thì cách tiếp cận này không tổng quát Việc mô phỏng có thể được điều chỉnh gần đúng với kết quả đo trong những giai đoạn đào đất nhưng đôi khi cũng có thể cung cấp kết quả sai lệch lớn so với quan trắc Việc mô phỏng một công trình có thể được điều chỉnh cho sát với kết quả quan trắc, có thể không cung cấp được một sự đánh giá tốt cho ứng xử của một công trình khác với hệ thanh chống khác nhau

Hashash and Whittle trong một bài báo được công bố rộng rãi ứng xử hệ thanh chống trong hố đào rằng chuyển vị ngang của tường và chuyển vị đất bề mặt bị ảnh hưởng rất nhiều từ việc chọn mô hình ứng xử của đất Và cũng trong bài báo này trình bày lộ trình ứng suất của đất xung quanh hố đào sâu ứng xử phức tạp

Tóm lại :

Đây thật sự là một quá trình tính toán lặp và tự tích lũy kinh nghiệm trong quá trình làm việc để có thể nâng cao được độ tin cậy của phần mềm tính toán phù hợp cho từng loại đất mà yếu tố này chỉ mang yếu tố địa phương do đất mỗi vùng có một đặc điểm đất khác nhau Đây là công việc mà người làm địa kỹ thuật phải hướng tới để nâng cao tay nghề và hiểu hơn công cụ tính toán

1.5 Các phương pháp tính toán tường chắn để ổn định hố đào đã được nghiên cứu trước đây

1.5.1 Các phương pháp truyền thống

Các phương pháp phân tích theo trường phái này có thể chia làm các nhóm chính: phương pháp cân bằng giới hạn, phương pháp trường ứng suất

Đại diện cho nhóm phương pháp cân bằng giới hạn là phương pháp cân bằng khối trượt rắn của Coulomb (1776) với hệ số áp lực chủ động và bị động quen thuộc trong lĩnh vực địa kỹ thuật Phương pháp phân mảnh kết hợp với mặt trượt định nghĩa trước trong phân tích ổn định mái dốc cũng là một phương pháp thuộc nhóm này

Phương pháp hệ số áp lực đất của Rankine (1857), lời giải của sokolovskii(1960, 1965) và phương pháp xác định hệ số khả năng chịu tải của đất thuộc nhóm phương pháp trường ứng suất

1.5.2 Các nghiên cứu thực nghiệm

Việc quan trắc và đúc kết kinh nghiệm về chuyển vị của công trình chịu lực ngang là hết sức cần thiết để dự đoán khả năng biến dạng các công trình chịu lực ngang Sau đây là một số nghiên cứu thực nghiệm:

Các nghiên cứu của Raj (1999): liên quan đến chuyển dịch tịnh tiến của đỉnh

tường do đặc trưng quay của tâm quay do ảnh hưởng của sự gia tăng áp lực đất Như vậy, có thể thấy rằng lực xô ngang liên quan đến áp lực chủ động của đất

Một vài giá trị điển hình theo quan điểm chuyển dịch gây ra do sự quay của tường chắn quanh tâm quay như sau:

Bảng 1-1: Một vài giá trị điển hình theo quan điểm chuyển dịch gây ra do sự quay

của tường chắn quanh tâm quay (Raj, 1999)

Loại đất, trạng thái đất Độ dịch chuyển của tường Đất rời, trạng thái chặt (0,001 ÷ 0,002)H

Đất rời, trạng thái rời (0,002 ÷ 0,004)H Đất dính, trạng thái chặt (0,01 ÷ 0,02)H Đất dính, trạng thái mềm (0,02 ÷ 0,05)H

*Trong đó, H là chiều cao của tường chắn (m)

Clough và O’Rourke(1990) đã dựa vào một số quan trắc về biến dạng của một

số hố đào đã lập thành bảng so sánh với độ cứng của tường chắn và tương quan giữa hệ

số an toàn với sự trồi nền Đối với hố đào trong đất sét mềm tới cứng vừa, O’Rourke đã

so sánh chuyển vị ngang lớn nhất và chuẩn hóa (umax/z) với độ cứng của tường (EI/γh4)

Hình 1-2: Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất

Trong đó: E mô đun đàn hồi của tường

I mô ment chống uốn

H khoảng cách trung bình giữa các thanh chống

Các đường cong thể hiện quan hệ giữa các hệ số an toàn FS khác nhau với độ trồi nền

FS =

p z

p Tải trọng trên mặt đất

Nc hệ số phụ thuộc kích thước hố móng

Clough và O'Rourke (1990) trình bày hình dạng lún không thứ nguyên như minh hoạ trên Hình 1-3 đối với đất cát, sét cứng đến rất cứng, và sét mềm đến vừa Tuy nhiên, độ lún khác cùng với hoạt động như, thoát nước, tháo dỡ hay xây dựng móng sâu, và thi công tường thực tế xây dựng tường tấm phẳng hiện nay không xét đến và nên được dùng như phương pháp dự đoán lún an toàn

Hình 1-3: Hình dạng lún được đề nghị để đánh giá phân bố lún sát hố đào

cho các loại đất khác nhau (Clough và O'Rourke 1990)

a) Cát

b) Sét cứng đến rất cứng

c) Sét mềm đến mềm vừa

Hsieh và Ou (1998) theo dõi được có 2 dạng lún do đào đất: (i) dạng spandrel,

như minh hoạ trong Hình 1-4, trong đó lún lớn nhất xảy ra sát với tường, và (ii) dạng lõm, như minh hoạ trong Hình 1-5, trong đó độ lún nhất xảy ra cách tường chắn một đoạn

Hình 1-4: Dạng thức lún Spandrel (Hsieh và Ou 1998)

Hình 1-5: Dạng thức lún lõm lòng chảo (Hsieh và Ou 1998)

Số liệu chuẩn hoá được trình bày, δv /δvm , trong đó δvm là lún bề mặt lớn nhất, đối chiếu với căn bậc hai khoảng cách đến cạnh hố đào chia cho chiều sâu đào (d/He) Hsieh và Ou (1998) kết luận rằng khoảng cách từ tường đến điểm có lún bề mặt lớn nhất xảy ra xấp xỉ bằng một nửa chiều sâu đào trong dạng lún lõm Hsieh và Ou (1998), dựa trên quan trắc, đề nghị δvm có thể ước tính bằng cách dùng quan hệ δvm –

Brian Brenner, David L Druss và Beatrice J Nessen nghiên cứu về sự

chuyển dịch đất và ảnh hưởng của nó cới công trình lần cận trong thi công đào đất với

hố móng sâu đã đưa ra: tổng chuyển vị của đất nền t ≤ t0 = 0.2 inch (khoảng 5.08 mm) thì việc đào đất xem như không ảnh hưởng đến các công trình xung quanh

Trong quá trình quan trắc tường, các thiết bị thường tập trung xác định chuyển

vị của tường Brahana và cộng sự (2007) cho rằng chuyển vị ngang trong tường chắn

có neo đao động từ 0.1% đến 0.5% chiều cao tường Kết quả nghiên cứu của họ mô tả rằng từ số liệu quan trắc, đề nghị rằng sự thay đổi như trên không làm ảnh hưởng đến

áp lực đất Ở nước ta, nhiều tác giả như Phan Tường Phiệt, Cao Văn Chí, Nguyễn Bá

Kế, Phạm Tường Hội đã nghiên cứu về lý thuyết, thực nghiệm tính toán áp lực đất, xây dựng công thức tính toán áp lực đất để tính toán bài toán tường chắn nói chung

Đối với nền nhiều lớp phức tạp phương pháp đồ giải cũng tỏ ra tiện dụng như tác giả Blum-Lohmyer đề xuất

1.5.3 Các nghiên cứu về tính toán tường chắn bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu về tính toán tường chắn bằng PP FEM

Chuyển vị ngang và đứng của hệ chống trong sét cứng khoảng 0.2% và 0.15% độ sâu đào tổng cộng và phần chuyển dịch lớn hơn xảy ra bên dưới đáy hố đào trong sét mềm tương ứng là do sự mất ổn định của nền

A.J.Whittle và

Y.M.A

Hashash

(1994)

Mô tả kết quả phân tích phần

tử hữu hạn của hố đào sâu cho công trình Central Artery highway ở Boston bằng các

mô hình Modified Cam Clay và MIT-E3

Kết luận sự quan trọng của tính chất độ cứng biến dạng nhỏ và ứng xử ứng suất - biến dạng bất đẳng hướng trên cường độ, sự phân bố và phát triển của biến dạng của đất nền với chiều sâu hố đào

Đề xuất một phương pháp đơn giản để dự báo chuyển

vị ngang của tường chắn

Đề xuất một phương pháp thiết kế huy động cường độ (MSD) để ước tính chuyển vị của tường chắn

Potts, D.M (2003) đã thực hiện một số ví dụ phân tích trong thực hành thiết kế địa kỹ thuật, so sánh lời giải của phương pháp số đối với phương pháp truyền thống và kết quả quan trắc thực tiễn Từ đó, một số kết luận về tính ưu việt của phương pháp số (cụ thể là FEM) được đưa ra:

- Có khả năng thực hiện được tất cả các phân tích theo phương pháp truyền thống

- Tiếp cận được với hành vi ứng xử thực tế của đất

- Kể đến được sự cố kết

- Cung cấp thông tin về cơ chế phá hoại

- Thực hiện được các bài toán có địa tầng phức tạp

- Kể đến được sự tương tác giữa đất và kết cấu

- Thực hiện được các bài toán hình học 3 chiều

Chi tiết về các ví dụ và thảo luận trên được trình bày trong Potts, D.M.(2003)

Việc sử dụng FEM trong công tác thiết kế tường chắn đã được nhiều tác giả

nghiên cứu: Robert M Ebeling (1990) đã tổng kết các nghiên cứu này, bao gồm: Clough và Duncan (1969 và 1971); Kulhawy (1974); Roth, Lee và Crandall (1979); Bhatua và Bakeer (1989); Ebeling và các cộng sự (1988); Ebeling, Duncan, và Clough (1989)

Trong các nghiên cứu trên, vấn đề quan trắc đo đạc trên mô hình vật lý và công trình thực được chú trọng đặc biệt Những phân tích, thảo luận trong bản báo cáo nêu lên tầm quan trọng của sự mô phỏng quá trình thi công thực tế trong việc phân tích bằng FEM Ngoài ra, việc phân tích phải kể đến ứng xử phi tuyến trong mối quan hệ ứng suất biến dạng của đất

Các nghiên cứu cho thấy, FEM với các mô hình cơ bản phù hợp là một phương pháp phân tích gần đúng với độ chính xác chấp nhận được

1.6 Nhận xét

Tính toán hố móng sâu ổn định bằng tường chắn bằng phương pháp cân bằng giới hạn (LEM) nhưng đối với trường hợp nền nhiều lớp việc sử dụng bằng phương pháp đồ giải là phương pháp gần đúng, chiếm nhiều thời gian và công sức trong việc tính toán, cần thiết nghiên cứu phương pháp tính toán để có thể tính toán nhanh chóng hơn và có thể kiểm tra cho nhiều phương án và trường hợp khác nhau

Việc ứng dụng phương pháp xét sự làm việc đồng thời giữa đất nền và tường chắn (SSI) như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được áp dụng nhiều trong vài chục năm gần đây Hiện tại đã có nhiều thành tựu về mô hình ứng xử của đất nền và phương pháp tính nhưng kết quả tính giữa lý thuyết và trong thực tế vẫn còn nhiều

khác biệt Do đó việc ứng dụng FEM với mô hình phù hợp trong phân tích ứng xử

giữa tường và đất trong công trình hố đào sâu là vấn đề cần tập trung nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lý thuyết và phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu bằng phương pháp PP FEM

Một số phương pháp được sử dụng giải quyết bài toán địa kỹ thuật là: Phương pháp thực nghiệm, phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp số Phương pháp

số bao gồm các phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử biên và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) Phương pháp phân tử hữu hạn là một công cụ hữu ích

để giải quyết bài toán về sự tương tác của cấu tạo đất như thiết kế hố đào và nền móng

Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thích hợp hơn các phương pháp khác bởi vì:

 Phương pháp PTHH có khả năng phân tích bài toán 2 chiều và 3 chiều

 Phương pháp PTHH có thể kết hợp dễ dàng ứng xử phi tuyến của đất

Phương pháp phần tử hữu hạn có nhiều ứng dụng, với nhiều gói phần mềm với công cụ phương pháp phần tử hữu hạn như: Abaqus, ACTRAN, ADNIA, FLAC và Plaxis…

2.1 Phân tích phần tử hữu hạn trong PLAXIS

Sự phát triển của phần mềm phần tử hữu hạn có tính thương mại trong phân tích địa kỹ thuật được bắt đầu vào cuối những năm 80, và ngày nay đã phổ biến rộng rãi

Có nhiều cách khác nhau để ứng dụng phần tử hữu hạn vào các ngành kỹ thuật khác nhau, và vấn đề phân tích bài toán địa kỹ thuật cũng có những đặc trưng riêng và thường rất phức tạp(Potts, 2002)

Trong chương này sẽ giới thiệu về phần mềm Plaxis 3D Foundation Nó cũng bao gồm giới thiệu cách thức tạo mô hình, sau đó sẽ đi tìm các đặc trưng trong Plaxis 3D foundation của vật liệu

Quá trình chuyển từ phân tích 2D sang 3D là khả thi nhưng đồng thời sự phức tạp cũng tăng lên Điều này cũng chính là tăng khối lượng tính toán Nếu một tính toán chi tiết chỉ mất vài phút để thực hiện trong phân tích 2D, nhưng tính toán tương tự trong phân tích 3D có thể mất hàng giờ Mô hình phân tích chuyển vị tường chắn theo các giai đoạn thi công hố đào cũng là một trong các trường hợp đó PLAXIS 3D Foundation gồm ba phần chính, đó là mô hình (model), tính toán (calculation) và xuất kết quả (Output)

2.1.2 Mô hình

Trong chế độ mô hình thì hình dạng của mô hình được xây dựng Biên của các lớp đất và đặc trưng vật liệu được thiết lập Xây dựng các phần tử như tường và dầm tại các vị trí trong mô hình và đặc trưng tiếp xúc được định nghĩa Cuối cùng lưới được tạo ra và đạt một độ mịn thích hợp Trong đó việc lựa chọn mô hình đất là rất quan trọng, và sẽ được trình bày trong phần sau

2.1.3 Tính toán

Trong chế độ tính toán, một số bước tính toán có thể được tạo ra Khác nhau trường hợp tải và hình dạng được thiết lập để mô phỏng trình tự xây dựng công trình thực tế Đối với mỗi bước có thể thiết lập các điều kiện mực nước ngầm khác nhau, các

bộ phận công trình có thể được kích hoạt Hố đào được mô phỏng bằng cách chấm dứt hoạt động của các tập hợp Các loại tính toán phải được định nghĩa có thể là tính dẻo

(Plastic) hoặc cố kết (consolidation) Phân tích cố kết (consolidation) được sử dụng khi

mô hình các ứng xử phụ thuộc vào thời gian như sự phát triển và tiêu tán áp lực nước

lỗ rỗng hay khi yêu cầu tính toán độ lún do từ biến Tính toán tích dẻo (Plastic) được dùng để phân tích biến dạng đàn – dẻo(elastic-plastic) theo lý thuyết biến dạng nhỏ (Brinkgreve, 2007) Ứng suất và biến dạng được tính toán cho tất cả các nút còn trong trạng thái giới hạn

2.1.4 Xuất kết quả

Trong phần chính thứ ba của Plaxis là chế độ xuất kết quả tính toán và được dùng

xử lý kết quả tính toán Biến dạng, ứng xuất và áp lực nước lỗ rỗng sẽ được thể hiện trong mỗi bước tính toán, còn đối với các cấu kiện công trình ta có thể xem được mômen uốn và lực cắt

2.2 Tạo mô hình

Để phân tích phần tử hữu hạn trên phần mềm PLAXIS 3D Foundation thì điều quan trọng đầu tiên là phải tạo mô hình hình học cho bài toán Mô hình này mô tả cấu trúc của công trình trong không gian 3 chiều được chương trình định nghĩa thông qua các mặt phẳng làm việc và các hình trụ hố khoan địa chất Mô hình bao gồm các lớp địa tầng, kết cấu của công trình và các loại tải trọng Mô hình phải đủ lớn để biên bài toán không ảnh hưởng đến kết quả phân tích

 Mặt phẳng làm việc (Work Planes): là các mặt phẳng nằm ngang theo trục x

- z tương ứng với một cao độ y

 Điểm và đường thẳng (Geometry line): dùng để tạo mô hình hình học cho bài toán

 Phần tử dầm (Beam): dùng để mô hình cho kết cấu thanh mảnh chịu uốn và lực dọc trục như dầm móng…

 Phần tử sàn (Floor): dùng mô phỏng cho kết cấu có chiều dày nhỏ theo phương ngang và chịu uốn như bản móng…

 Phần tử tường (Wall): dùng mô hình cho kết cấu có chiều dày nhỏ theo phương đứng và chịu uốn như vách tầng hầm…

 Phần tử cọc (Pile): dùng mô hình cho các loại cọc

 Phần tử lò xo (Spring): dùng để gắn kết vào một mặt của kết cấu và khống chế mặt đó so với mặt khác Phần tử này thường dùng mô phỏng sự làm việc của cọc đơn

 Phần tử biên (Line Fixity): dùng để tạo biên khống chế cho bài toán

 Phần tử hố khoan (Borehole): dùng khai báo các lớp địa chất cho bài toán

Hình 2.1- Yêu cầu tối thiểu của mô hình hố đào (Bakker, 2005)

2.3 Chia lưới phần tử

Để thực hiện tính toán phần tử hữu hạn,mô hình hình học trong PLAXIS 3D Foundation phải được chia thành các phần tử nhỏ hơn, được gọi là chia lưới phần tử hữu hạn Mỗi phần tử bao gồm một số lượng nhất định các nút hình thành hệ thống phương trình cho việc tính toán Số lượng các nút nhiều sẽ kéo theo hệ thống phương trình lớn hơn để máy tính giải quyết Trong 2D mỗi nút có hai bậc tự do, tức là các nút

có thể di chuyển theo phương x và y, xem hình 2.2

Hình 2.2- Các phần tử và nút trong một mô hình 2D Mỗi nút có hai bậc tự

do, được mô tả bởi các mũi tên trong hình nhỏ hơn, (Wiberg, 1974)

Khi mô hình trong không gian ba chiều, mỗi nút có ba bậc tự do, kết quả là sẽ cho một hệ thống phương trình lớn hơn vì thực tế rằng mỗi nút cũng có thể di chuyển theo phương z

Phân tích phần tử hữu hạn sẽ tiến hành theo ba bước, xem hình 2.3 Bước đầu tiên

là phân chia mô hình thành các phần nhỏ hơn bằng cách tạo ra các phần tử (Generate

elements)vào mô hình, trong đó mỗi phần tử tương đối dễ để giải từng cái một Bước

tiếp theo là phân tích các phần tử (Element analysis) Bước cuối cùng là phân tích hệ thống (System analysis) nơi mà tất cả các phần tử được kết nối với một hệ thống bằng

các điều kiện biên, (Wiberg, 1974)

Phần tử Nút

Hình2.3- Các bước phân tích phần tử hữu hạn (Wiberg, 1974)

Phân tích phần tử hữu hạn là một phương pháp tính gần đúng và nguồn lỗi nhiều

và thường không thể tránh khỏi (Wiberg, 1974) Số lượng nút trong mô hình có tác động đáng kể đến kết quả tính toán Số lượng phần tử lớn hơn tạo ra một số lượng lớn các nút cho kết quả chính xác hơn mô hình có ít nút Khi thiết kế các mô hình phức tạp thì thích hợp có số nút cao hơn so với trường hợp đơn giản hơn

Các thiết lập mặc định cho kích thước cluster trong PLAXIS 3D Foundation là lưới thô (Coarse mesh) Chia lưới thế này có thể đủ kích thước khi mô hình các trường hợp đơn giản và tính chính xác của tính toán không cần cao Hệ thống phương trình dễ dàng hơn cho máy tính để giải quyết và thời gian tính toán tương đối ngắn

Nếu cần độ chính xác cao hơn thì cần sự làm mịn các cluster Nếu toàn bộ mô

hình cần được làm mịn, thì sử dụng chức năng Global coarseness để thay đổi kích thước phần tử cả phương đứng và ngang với khoảng từ rất thô (Very coarse) đến rất mịn (Very fine) Lưu ý rằng nếu chúng ta chia lưới 2D quá mịn sẽ làm tăng phần tử khi

tiến hành chia lưới 3D và đồng nghĩa là thời gian tính toán sẽ tăng lên

Để xác định mô hình gồm bao nhiêu nút là đủ, Hannes và Daniel (2010) đã thực hiện mô phỏng với số lượng các nút là tăng dần dần trên cùng một mô hình Kết quả được so sánh với chuyển vị, xem hình 2.4

Hình 2.4 - Kết quả chuyển vị với số nút tăng dần trong mô hình 3D, (Hannes

và Daniel, 2010)

2.4 Mô hình ứng xử của đất

2.4.1 Mô hình Mohr – Coulumb (MC)

Mô hình Mohr-Coulomb trong Plaxis được dựa trên ý tưởng của quy luật cơ bản đàn - dẻo với mặt ngưỡng cố định không bị tác động bởi biến dạng dẻo và trạng thái ứng suất của một điểm nằm trong mặt ngưỡng là đàn hồi thuần túy

Không có quy luật tái bền hay hóa mềm yêu cầu đối với mô hình Mohr-Coulomb

vì nó được giả dịnh là dẻo thuần túy Hàm ngưỡng dẻo, f, được giới thiệu như là một hàm ứng suất và biến dạng mà có thể được trình bày như là một mặt trong không gian ứng suất chính Mô hình Mohr – Coulumb yêu cầu 5 thông số cơ bản, xem Bảng 2.1

Hình 2.5 - Mô hình dẻo lý tưởng

Bảng 2.1 - Đặc trƣng vật liệu đất trong mô hình Mohr – Coulumb

Thông số Đơn vị Định nghĩa