Phân tích ổn định mái dốc nền đường đắp cao được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- NGUYỄN THỊ THU THỦY PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

NGUYỄN THỊ THU THỦY

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH : CẦU, TUYNEN VÀ CÁC CÔNG TRÌNH XÂY

DỰNG KHÁC TRÊN ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG SẮT MÃ SỐ NGÀNH : 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2007

Tp HCM, ngày tháng năm 2006

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Nguyễn Thị Thu Thủy Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm Sinh: 15 – 06 – 1977 Nơi Sinh: Quảng Ngãi

I TÊN ĐỀ TÀI : PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG ĐẮP

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 1 : GS TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS TS TRẦN THỊ THANH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 01 năm 2007

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

- -

Tp.HCM, ngày 06 tháng 10 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : Nguyễn Thị Thu Thủy Phái : nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 15/06/1977 Nơi sinh : Quảng Ngãi

Chuyên ngành : Cầu, Tuynen và các công trình xây dựng khác trên đường ô tô và đường sắt MSHV : 00104033

I TÊN ĐỀ TÀI:

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC NỀN ĐƯỜNG ĐẮP CAO

ĐƯỢC XỬ LÝ BẰNG LƯỚI ĐỊA KỸ THUẬT

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :

1 Nhiệm vụ:

Ứng dụng lưới địa kỹ thuật để tăng cường ổn định mái dốc nền đường đắp cao

2 Nội dung luận văn :

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan về ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu vực miền núi và kết cấu đất có gia cường (đất có cốt)

Chương 3: Phương pháp tính toán ổn định mái dốc có cốt

Chương 4: Nghiên cứu thiết kế cấu tạo mái dốc nền đường đắp cao được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

Chương 5: Phân tích ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu vực miền núi được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06 / 02 / 2006

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06 / 10 / 2006

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN XUÂN THỌ

QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

Ngày 06 tháng 10 năm 2006

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của Tiến Sĩ Trần Xuân Thọ _ người thầy đã thường xuyên theo dõi, hướng dẫn trong thời gian qua để tôi có thể hoàn thành luận văn này Qua đây tác giả bày tỏ lời cảm ơn đối với Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, khoa Sau Đại Học, khoa Xây Dựng, bộ môn Cầu Đường, bộ môn Địa Cơ Nền Móng Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã truyền đạt kiến thức trong các năm qua Xin chân thành cảm ơn công ty cổ phần Tư Vấn Thiết Kế Giao Thông Vận Tải phía Nam và các đồng nghiệp, bạn bè đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thu thập tài liệu để hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết

ơn sâu sắc nhất đến gia đình đã động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để tác giả học tập cũng như hoàn thành luận văn này

Tp HCM ngày tháng 01 năm 2007

Học viên cao học

Nguyễn Thị Thu Thủy

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Với luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu ổn định mái dốc nền đường đắp cao có gia cường lưới địa kỹ thuật Trên cơ sở lý thuyết của phương pháp khối nêm hai phần, tác giả phân tích bài toán tổng quát về ổn định mái dốc nền đắp có gia cường lưới địa kỹ thuật theo các trạng thái giới hạn và rút ra một số kết luận về cách bố trí lưới trong mái dốc nền đắp

Một số kết luận rút ra từ luận văn:

- Chiều dài lưới không bị ảnh hưởng bởi loại lưới được sử dụng mà phụ thuộc chiều cao mái dốc, chỉ tiêu cơ lý của đất đắp và tải trọng ngoài

- Chiều dài lưới tại đáy mái dốc LB phụ thuộc cơ chế trượt tại đáy kết cấu Chiều dài lưới tại đỉnh mái dốc LT phụ thuộc vị trí mặt trượt tới hạn

- Khoảng cách giữa các lớp lưới phụ thuộc loại lưới được sử dụng

- Tùy thuộc chiều cao mái dốc H và số lớp lưới N mà chia mái dốc thành các vùng để bố trí lưới, cụ thể :

ABSTRACT

In this thesis, the author focused on studying the solutions to improve the stability of slopes reinforced by geogrids Based on the theory of the two – part wedge mechanism, the author analysed the general problem about stabling of slopes reinforced by geogrids in limit status It is concluded the methods to arrange geogrid in slope as following:

- The geogrid lengths is not affected by its material but affected by the height of slope, uniform soil properties and surchage load

- The geogrid lengths at base of slope LB depend on the critical base – sliding mechanism The geogrid lengths at top of slope LT depend on the position of critical failure surfares

- The spacing between geogrids depends on the kind of geogrids

- Based on the slope height H and the number of geogrid layers N, it can be divided the zones to install the geogrids

MỤC LỤC Chương 1: Giới Thiệu

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Vai trò quan trọng của nền đường và ý nghĩa của việc phân tích ổn

định mái dốc nền đường đắp cao được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

1.3 Các nội dung nghiên cứu chính

1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

1.5 Hạn chế của luận văn

Chương 2: Tổng quan về ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu

vực miền núi và kết cấu đất có gia cường (đất có cốt)

2.1 Các dạng mất ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu vực miền

Chương 3: Phương pháp tính toán ổn định mái dốc có cốt

3.1 Các trạng thái giới hạn

3.2 Cơ sở thiết kế, tính toán mái dốc có cốt

3.3 Các phương pháp tính toán ổn định mái dốc có cốt

3.4 Nhận xét

Chương 4: Nghiên cứu thiết kế cấu tạo mái dốc nền đường đắp cao

được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

4.1 Giới thiệu chung về lưới địa kỹ thuật

4.2 Thiết kế lưới địa kỹ thuật trong mái dốc nền đường đắp

trang 1 trang 1 trang 2

trang 3 trang 3 trang 3 trang 5

trang 5

trang 7

trang 15 trang 33 trang 35 trang 35 trang 37 trang 37 trang 50 trang 51

trang 51 trang 52

4.3 Tiêu chuẩn thí nghiệm vật liệu

4.4 Các yêu cầu về thi công

Chương 5: Phân tích ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu vực

miền núi được xử lý bằng lưới địa kỹ thuật

5.1 Mục đích phân tích

5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định mái dốc nền đường đắp cao được

xử lý bằng lưới địa kỹ thuật và mối liên hệ giữa chúng

5.3 Ứng dụng tính toán ổn định mái dốc nền đường đắp cao khu vực

miền núi được gia cường bằng lưới địa kỹ thuật cho một công trình thực

tế và so sánh với giải pháp nền đắp thông thường

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

6.1 Kết luận

6.2 Kiến nghị

6.3 Hướng nghiên cứu tiếp theo

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

trang 56 trang 58 trang 67

trang 67 trang 67

trang 84

trang 94 trang 94 trang 96 trang 96 trang 97

BẢNG KÝ HIỆU

eo – Hệ số rỗng tự nhiên

K – tỉ số giữa ứng suất nằm ngang và ứng suất thẳng đứng

Kmh – Hệ số mềm hóa của đá

LB – Chiều dài lưới địa kỹ thuật ở đáy kết cấu m

Lej – chiều dài neo bám cốt tối thiểu ở mức j trong mái dốc m

n – Độ rỗng

N – số lớp lưới yêu cầu

Pc – độ bền giới hạn của lưới do nhà sản xuất cung cấp kN/m

q – tải trọng ngoài phân bố đều trên đỉnh mái dốc kN/m2

qult – Khả năng chịu tải cực hạn của đất móng kN/m2

Rv – Hợp lực của các thành phần tải trọng thẳng đứng kN/m

Rd – Cường độ kháng nén ở trạng thái khô của đá kN/m2

Rs – Cường độ kháng nén trạng thái bão hòa kN/m2

Svj – Khoảng cách lớn nhất giữa các lớp lưới m

Tj – lực kéo lớn nhất trong cốt cho 1m dài ở mức j trong mái dốc kN/m

’ – hệ số tương tác giữa sức neo bám cốt và đất với tg p’

bc’– hệ số dính bám giữa sức neo bám đất/cốt với c’

p’– góc kháng cắt hữu hiệu lớn nhất của vật liệu đắp độ – hệ số ma sát giữa vật liệu đắp với cốt

! "#$ %"&'( )"*+ ,-' /'0 )"#1 %,*$ '23' 456'( "78 $", 90: ;4&$ )123' ':#1 ! ! 0"#1 '12<) '23' 456'( "78 $", = >

"#$ (1"?1 80"#8 +"@'( $456'( ,-' /'0 )"#1 %,*$ '23' 456'( "78 $", 90: ;4&$)123' ':#1

1" $,* $0,*'( E,#1 F23 )"B+ )"#1 %,*$ '23' 456'( "78 $",

+ + 9 & : & 5 / &

+ 9 & 5 $ - 5 & A & 5

Y 9 : 9 9 9 & / 4 & 5 / + : 2& 3 / 4 & 5 0 /& + & / 4

& ; & A $ > 5: ; & 5: 1

_ D 0 5 & Yc ? 1 ; & A & $ >

5 9 5 $ - / 5 & 5 5 0

5 5 5 J$ - / & ; 2 0 & A & $

< - 0 & & 0 9 L 0 9 & & $

- 5 5 / ;4 3 & + 9 & Q ; & A ?

& &$

< V A

V A ; & & A & + A & ; 2 ; 9 9

? & 3 ; 9 9 m &m m QJ U & A

5 1 ; $ - & & 9& 5

; +: ; + & & / / 54 & A

& A & & / 4 0 1 4 0 1 J

!8 )$N) 9 ; & A & ; 2 4 0 1

!8 )$NO f 4 0 1 ? & $

eL

cf

tgRRf

ms ms

p v h s

''

cf

tgR

Rf

ms bc ms

p v

h s

'.'

c R f

ms

u h

-Lf

cR

f

ms

u bc h

j vj

fh

fK

TS

ω

′+

≥

′ ms c ms

P s

j

j n p ej

f

cf

tgh

TffL

)(

ωγ

i q i fs

1

d i ms

p i i si i q i fs i ms RS

tg f tg

R f

tg u b b

f W f b f c M

1

.

1

sec

.

α

ϕχ

α

ϕω

j j j

RR T Y M

i i di si i q i fs

M

1

sin cos

cos

.

.

ϕϕ

θθ

DT f

ej bc n

p

s f j fs ej

j j

fff

Lcf

f

fhfL

TP

'

.)

µ

++

2

bd

hb

d

SFf

+

−+

XW AS*X T E U O , 6 C/

v fs n

p db

aj

dx f

f f

DT f

% 8

3 = ' '7 01 % ! &'( ' '( ;' / :" / / / B :$ :M# ) N+

$A$ *&+I) 8+I 34'(& 567 89: )*-7,) )JK/0 F7(& LKI /+2/ 54'M/0 57ND

$A$%$ *4:/0 9+I- )KI 72/ O+F O+() 8*& )*&+I) 8+I

c des

fff

PP

p

des e

PL

'tan.' 1 1

ϕ σ

max

2

'5.0zT

HPz

; 5 % ; 0 4 ! 6 8

% 6 ! " ; % ; 0 4 5 6 8

*1 :8 S 9 J # " N $ ;

T 0L2 F753 J783 P)0: 3-2.U

γA<8ϕZABC ZAC

γA<8ϕZABC ZA9

γA<8ϕZAB9 ZA9

N<O4 ϕABC AC D:#C

γA<8 D:#BL NCO4 ϕABC A9 D:#C

γA<8 D:#BLNBO4 ϕAB9 A9 D:#C

γA<8 D:#B

0' 95 30:A 3[9*2= 2=90DA'

.A7C) B0DA G;<5A 398A 3.A7>) M<5A ,9L B98+ @05A 30 G)6 (QS'V\

.A7C) B0DA G;<5A 398A 3.A7>) M<5A ,9L B98+ @05A 30 G)6 (QS'

.A7C) B0DA G;<5A 398A 3.A7>) M<5A ,9L B98+ @05A 30 G)6 (QS'\

EU E2 D# < EU E2 D# < EU E2 D# <

C <%9 <% 9 B <%9 <%K <% ; B <%99 <% <%89 B <%99

B <%C <% 9 B <%; C%9 <% ; B <%;9 C%C <%=9 B <%;9

K <%= <% ; B C%9 C%; <%=9 B C%99 C%= C%C; K <%KC

; C%K <%8; B C%; B%9 C%C9 K <% B%K C%K K <%B%9 C%C9 K C%<B B% ; C%K; K C%<B K%9 C%= ; <% KB%; C%K; K C%K= K%C; C%=9 ; C%9B K% ; B%9; ; C%9C

.A7C) B0DA G;<5A 398A 3.A7>) M<5A ,9L B98+ @05A 30 G)6 (QS'

= B%; B%<; C%9 B% ; B%B9 <% 8 K%C; B% 9 <% 8

8 B% ; B%;9 C%9C K%C; B% 9 = <%=K K% ; K%9; 8 <% <

'4'] W)02 7L =A;K0 +.A7C) +09Y ,9L B98+ @05A 30 G)6 M0D J.90:2= +05+ ,0R3 G;<5A G<522.083 30*A ,056 @05A B98+

<:9%; K%BB % = %=; 8%9B <<%B=

<:<%; BK%C; KK%C; ;<% ; <% ; <% ;K9

6Hd2 1He2 &fH 1 Hg2 1hiD^ 2IjD

& P#;BTC999 a P#;BTB999 F & ! P E ) 0 E # & %

!

"# $ " % " &' & ( ) & "# *+ ,

0

- 1 $ & " &' * "# (& $ 2 & * " " %

' 0 1 $ & & " * 34 $ & &

$ $ &' ' $ & & "2 3 $ &

$ $ 0

- 1 $ & (# & (& ' & " &' $ ' 0

- 1 $ & 34 ' & &' ' " * $ & 3 '

# 5 &' & ' 0

- 6 + & & ' ' & " &' $ ' 7 '

" ( & 80 ( & & / + & &

< 1 $ = > ≤ ? & & = @ ≤ ? & $

; & * >" * A :BCD>E >"2 A ;BCD>E ( & " F0

- K& "# / " $ ' & CLL- LL &

& / $ ' & "# *+ ) J & $ " &

- J & ! "# $ " & ( ) & "# *+ &'

& / " & C & & K ≥ HL B 0 4&

/ & ' & 0

" ! 9 "# & ( &' & ' '

& ( & $ ' & &0

97

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Quý An- Nguyễn Công Mẫn – Nguyễn Văn Quì Cơ học đất Nhà xuất bản giáo dục – 1995

[2] Nguyễn Văn Định Giáo trình Thiết kế Đường Ô Tô _ tập 1 Trường Đại Học Giao Thông Đường Sắt Và Đường Bộ xuất bản, Hà Nội 1969

[3] Đặng Hữu - Đỗ Bá Chương – Nguyễn Xuân Trục Sổ tay thiết kế đường ô tô – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – 1996

[4] Đỗ Văn Đệ Cơ sở lý thuyết của các phương pháp tính ổn định mái dốc trong phần mềm SLOPE/W Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội, 2001

[5] Dương Học Hải – Nguyễn Xuân Trục Thiết kế đường ô tô _ tập 2 Nhà xuất bản giáo dục – 19

[6] Dương Học Hải – Hồ Chất Phòng chống các hiện tượng phá hoại đường miền núi Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, HN – 2002

[7] Hồ Chất, Doãn Minh Tâm Sổ tay phòng hộ và gia cố nền đường NXBGTVT(1985)

[8] Bùi Đức Hợp Ứng dụng vải địa và lưới địa Kỹ thuật trong xây dựng công trình.NXBGTVT (2000)

[9] Nguyễn Đình Dũng Hướng dẫn thiết kế và thi công tường chắn đất có cốt (theo phương pháp RRR) NXBXD (2005)

[10] Dương Học Hải Thiết kế và thi công tường chắn đất có cốt NXBXD (2004) [11] Nguyễn Quang Chiêu Thiết kế tường chắn đất NXBGTVT (2004)

[12] Vũ Đình Phụng, Vũ Quốc Cường Công nghệ và vật liệu mới trong xây dựng đường (tập 1) NXBXD (2005)

MỤC LỤC

PHỤ LỤC LUẬN VĂN

4

CÁCH NHẬP DỮ LIỆU KHI TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CÓ CỐT

BẰNG PHẦN MỀM TENSARWALL

1 Thiết lập kích thước hình học của mái dốc thiết kế

- Chiều cao mái dốc : 16m

- góc nghiêng mặt ngoài của mái dốc: 63.5 độ

- Góc nghiêng mặt sau của khối đất có cốt: 63.5 độ

- Chiều dài cốt tăng cường tại đáy: 8m

- Độ sâu chôn móng mái dốc: 0m

- Thông số về các loại đất đắp: S1 _ đất đắp khối đất gia cường, S2 _ đất đắp

phần không gia cường, S3 _ đất nền

2 Thay đổi chiều dài lưới và kích thước khối đất gia cường

Kích thước của khối đất gia cường đã được định nghĩa ở trên, nếu muốn thay

đổi thì nhập số liệu vào ô cửa sổ sau:

- Bề rộng khối đất gia cường tại đáy (width of reinforced block at base): 8m

- Bề rộng khối đất gia cường tại đỉnh (width of reinforced block at top): 8m

- Góc nghiêng mặt sau của khối đất có cốt (angle of back of wall): 63.5 độ Nếu

nhập giá trị này thì chương trình sẽ tính bề rộng khối đất gia cường tại đỉnh

5

- Nếu thiết kế chiều dài lưới thay đổi theo từng lớp, nhấp vào nút bước nhảy về

chiều dài lưới (step grid lengths) và nhập giá trị số gia chiều dài (step length):

0.5m

3 Chọn cấu tạo kết cấu mặt ngoài và thiết lập giới hạn về khoảng cách giữa

các lớp lưới

- Mặt ngoài mái dốc: bọc cuộn bằng lưới địa kỹ thuật (wraparound facing)

- Khoảng cách tối thiểu giữa các lớp lưới (minimum grid spacing): 0.25m

- Khoảng cách tối đa giữa các lớp lưới (maximum grid spacing): 1.50m

6

- Bước nhảy về khoảng cách giữa các lớp lưới (spacing to be a multiple of) :

0.25m

- Chiều dài lưới cộng thêm để liên kết với lớp lưới chính phía trên (extra grid

length to form connection): 0.3 m

4 Chọn loại lưới và chiều dài lưới phụ

- Nhấp vào con trỏ kéo xuống tại grid type để chọn loại lưới

- Nhập khoảng cách từ lưới chính đến lưới phụ và khoảng cách giữa hai lớp lưới

phụ (at spacing): 0.25m

- Nhập khoảng cách lớn nhất giữa hai lớp lưới chính không bố trí lưới phụ

(maximum spacing without a secondary grid): 0.25m

- Nhập chiều dài lưới phụ ứng với góc nghiêng mái dốc (nhỏ hơn 45o và các

trường hợp khác _ otherwise)

5 Tải trọng ngoài tác dụng trên đỉnh mái dốc

- Nhập giá trị cường độ tải trọng ngoài (kN/m2)

- Nhập phạm vi tải trọng tác dụng từ trái sang phải

- Loại tải trọng tác dụng: tạm thời hoặc lâu dài