Phân tích ứng xử đất và tường vây của hố đào sâu trong điều kệin đất yếu ở khu vực thành phố hồ chí minh

MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ CÓ 1.4.1 Một số kết quả nghiên cứu về tường vây trong nước Trần Thanh Tùng, đã nghiên cứu phương pháp tính toán và kiểm tra ổn định công trình tường trong đất bảo vệ

Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ở KHU VỰC TP.HCM VÀ HỐ ĐÀO SÂU ĐƯỢC ỔN

ĐỊNH BẰNG TƯỜNG VÂY

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ở KHU VỰC TP.HCM

Đất là vật chất của vỏ Trái đất có nguồn gốc từ quá trình phong hoá tự nhiên của đá gốc ( đá macma, đá trầm tích, đá biến chất) Tuỳ thuộc vào các yếu tố như : thành phần vật chất của đá gốc, loại hình phong hoá, quá trình vận chuyển và lắng động, các yếu tố khí hậu- địa lý mà hình thành các loại đất có tính chất cơ lý khác nhau Mặt khác, trong quá trình tồn tại trong tự nhiên

khoảng thời gian dài (hàng ngàn đến hàng triệu năm), đất đá còn chịu ảnh hưởng của quá trình biến đổi tính chất vật lý và hoá học gồm các quá trình: bay hơi, hình thành vết nứt, phong hoá, lọc rửa, ximăng hoá

1.1.1 Nguồn gốc hình thành địa chất khu vực Tp.HCM

Theo tài liệu địa chất kiến trúc và bản đồ phân vùng địa chất công trình

lãnh thổ Việt Nam [8 ] :

Địa chất khu vực Tp.HCM có cấu trúc móng Mezozon, có nguồn gốc núi lửa tuổi Jura muộn, Creta sớm Tầng trên là tầng có tuổi Holocene QIV, là tầng đất yếu, hình thành bởi quá trình trầm tích ven biển, cửa sông, hạt vừa đến nhỏ mịn, chứa nhiều xác động thực vật Tầng bên dưới là tầng có tuổi Pleistocene (QI-III), gồm các sản vật thô như cuội, sỏi, cát có nguồn gốc ven biển, có vết tích của sườn tích

1.1.2 Sự phân bố các loại đất ở TP.HCM

Địa chất khu vực Tp.HCM được chia thành 3 vùng chính [10]:

¾ Vùng A : gồm các loại đá tuổi từ J3 – K1 được cấu tạo bởi các loại đá cứng và nửa cứng, phân bố rất ít ở khu vực Thủ Đức và Cần Giờ

¾ Vùng B : thường là các loại sét, sét pha cát, cát pha sét, cát có chiều dày từ 0-10 m phủ lên lớp đất laterit Mực nước ngầm thay đổi từ 1-10m, còn được chia thành 2 tiểu vùng (B-I và B-II), phân bố ở khu vực : Thủ Đức, Củ Chi, Hóc Môn

¾ Vùng C : gồm các loại đất yếu (đất sét nhão, bùn sét, bùn sét pha cát), chiều dày thay đổi từ 4 đến 30 m (có nơi đến 40m), phủ trên lớp cát mịn đến trung, mực nước ngầm thường nhỏ hơn 1m Địa mạo bằng phẳng, có nơi trũng ngập, có hiện tượng lầy hoá cục bộ, chịu ảnh hưởng của thủy triều Hầu như phủ kín khắp bề mặt khu vực trừ các khu vực nêu ở vùng A và B Được chia thành nhiều tiểu vùng : C-I, C-

II, C-III, C-IV, C-V, C-V’

1.1.3 Các đặc điểm điển hình về điều kiện địa chất công trình [8], [10]

Khu vực TP.HCM nằm trên đơn nguyên địa hình đồng bằng thấp tích tụ trầm tích phù sa Đệ Tứ trẻ Do điều kiện hình thành nên ở đây phân bố các tầng trầm tích có chiều dày lớn và biến đổi phức tạp Đặc biệt là lớp trầm tích phù sa trẻ Holocene gần như phủ kín khắp bề mặt khu vực : bề dày từ vài mét đến vài chụt mét, có nơi lên đến 40 mét

Đặc trưng của hệ trầm tích yếu trong khu vực là đang trong quá trình biến đổi tích tụ, phân hủy hấp thụ hoá sinh, bão hòa nước, bắt đầu vào quá trình nén chặt và hoá đá

Ngoài ra lớp trên cùng có bề dày khoảng 0.5 dến 3.0 m đã dược cải tạo, thổ nhưỡng hay thổ cư hoá

Các tầng trầm tích trẻ Holocene bên dưới chủ yếu là bùn có các đặc điểm chung về đặc tính xây dựng như:

¾ Trạng thái rất mềm (hoặc rất bời rời), hoàn toàn bảo hoà nước, đang trong quá trình phân hủy hấp thụ hoá sinh; độ ẩm rất cao từ 50 – 100% ( có khi đến 120%); dung trọng khô nhỏ, thông thường không quá 10 KN/m3; độ sệt I >1.0; hệ số rỗng e>1.5, thậm chí có nơi từ 2 – 3 hoặc lớn hơn

L

¾ Từ mặt đất tự nhiên đến độ sâu 6m : OCR = 7.2 – 2.12, đất sét có tính chất cố kết trước nặng; từ độ sâu 6m đến 12m : OCR = 2.12 – xấp xỉ 1 : đất sét có tính chất cố kết trước nhẹ; từ độ sâu 12m dến 22m : đất sét có tính chất cố kết thường.[4]

¾ Tính nén lún cao, chỉ số Cc biến đổi từ 0.5 – 1.5 Module tổng biến dạng (cấp áp lực 0-2 daN/cm ) từ 5-10 daN/ cm 2 2

¾ Cường độ sức chống cắt không thoát nước nói chung đều không lớn hơn 0.2 daN/ cm 2

¾ Tính thấm nước thấp : tính năng thấm nước của đất yếu rất thấp, thường hệ số thấm theo phương đứng vào khoảng ix(10-6 đến 10-8 ) cm/sec ( i=1-10)

Do vậy trong chu kỳ đầu gia tải, nền thường xuất hiện áp lực nước lổ rỗng thặng

dư cao, ảnh hưởng đến sức chịu tải của nền và thời gian lún kéo dài

1.2 TỔNG QUAN HỐ ĐÀO SÂU ỔN ĐỊNH BẰNG TƯỜNG CHẮN

1.2.1 Đặc điểm của hố đào sâu

Trong thực tế xây dựng thì thường lấy 6m làm ranh giới giữa hố móng nông và hố móng sâu.[5]

Công trình có hố đào sâu được ổn định bằng tường vây liên quan mật thiết giửa các lĩnh vực khoa học kỹ thuật như : Cơ học đất, Cơ học kết cấu, Công nghệ thi công và chịu ảnh hưởng đan xen của nhiều nhân tố phức tạp

¾ Kỹ thuật thi công phức tạp, phạm vi ảnh hưởng rộng, nhiều nhân tố biến đổi Sự cố hay xảy ra, đặc biệt trong điều kiện đất yếu, mực nước ngầm cao và các điều kiện hiện trường phức tạp khác

¾ Trong những thành phố, công trình thường ở nơi khu vực nhỏ hẹp, mật độ xây dựng lớn, dân cư và giao thông đông đúc, điều kiện thi công khó khăn

¾ Tính chất cơ lý của đất thay đổi trong phạm vi khá rộng.Tính không đồng nhất và không đẳng hướng khá cao

¾ Thời gian thi công tương đối dài, chịu ảnh hưởng của mưa, triều cường

1.2.2 Các loại tường chắn ổn định hố đào sâu

Tường vây giữ ổn định hố đào có các loại chủ yếu sau đây [2],[5]

- Tường chắn bằng đất trộn ximăng ở tầng sâu: Trộn cưỡng chế đất với

ximăng thành cọc ximăng đất, sau khi đóng rắn lại sẽ thành tường chắn có dạng bản liền khối đạt cường độ nhất định, dùng để đào loại hố móng có độ sâu 3-6m

Hình 1.1 Cọc trộn Ximăng + đất dưới sâu

- Cọc bản thép: Dùng thép máng sấp ngửa móc vào nhau hoặc cọc bản

thép khoá miệng bằng thép hình với mặt cắt chữ U và chữ Z Dùng phương pháp đóng hoặc rung để hạ chúng vào trong đất, sau khi hoàn thành nhiệm vụ chắn giữ, có thể thu hồi sử dụng lại, dùng cho loại hố móng có độ sâu từ 3-10m

- Cọc bản bêtông cốt thép: Cọc dài 6-12m, sau khi đóng cọc xuống đất, trên

đỉnh cọc đổ một dầm vòng bằng bêtông cốt thép đặt một dãy chắn giữ hoặc thanh neo, dùng cho loại hố móng có độ sâu 3-6m

- Tường chắn bằng cọc khoan nhồi: Đường kính φ600-1000mm, cọc dài

15-30m, làm thành tường chắn theo kiểu hàng cọc, trên đỉnh cũng đổ dầm giằng bằng bêtông cốt thép (BTCT), dùng cho loại hố móng có độ sâu 6-13m

- Tường liên tục trong đất (Tường vây – Diaphram walls): Sau khi đào tạo

rảnh thì đổ bêtông, làm thành tường chắn đất bằng bêtông cốt thép có cường độ tương đối cao, dùng cho hố móng có độ sâu 10m trở lên hoặc trong trường hợp điều kiện thi công tương đối khó khăn.(Hình 1.3, 1.4)

-

Hình 1.3 Minh họa thi công tường vây BTCT

Hình 1.4 Tường vây BTCT đã thi công xong, đang trong giai đọan đào dất

Hình 1.5 Hố đào được ổn định bằng tường vây và hệ thanh chống

Hình 1.6 Hố đào được ổn định bằng tường vây và Neo đất

1.2.3 Giới thiệu một số công trình hố đào được ổn định bằng tường vây

• Harbour View Tower - Thành phố Hồ Chí Minh

Công trình tọa lạc tại số 35 Nguyễn Huệ, Quận 1, Tp.HCM : gồm 19 tầng lầu, 3 tầng hầm, có hố móng sâu đến 10m

Diaphragm Wall có chiều rộng là 0.6m, sâu 30m

• Vietcombank Tower - Hà Nội

Công trình gồm 22 tầng lầu, 2 tầng hầm, có hố móng sâu đến 11m

Diaphragm Wall có chiều rộng là 0.8m, sâu 22m

• Công trình 25 Láng Hạ – Hà Nội

Công trình này gồm 28 tầng và hai tầng hầm

Tổng chiều sâu tầng hầm là 9.6m Hệ tường chắn gồm các mô đun pannel liên kết Kích thước một pannel là:

- Bề rộng : 0.6m, Chiều dài: 2.8m

- Chiều sâu tường: 20.0m

1.3 CÁC NGUYÊN NHÂN CỦA SỰ CỐ CÔNG TRÌNH HỐ ĐÀO SÂU 1.3.1 Sự sụp đổ tường vây trạm bơm nước thải ở bangkok [23]

Hình 1.7 Hố đào Trạm bơm nước thải ở Bangkok bị sụp đổ

Trạm bơm xử lý nước thải ngầm ở Bangkok có kết cấu tường vây đóng vai trò là tường chắn đất trong giai đoạn thi công và cũng là phần kết cấu chính

Ngày 17 tháng 08 năm 1997, trong khi giai đoạn đào đất cuối cùng sắp hoàn tất thì tường vây bị đổ sập về phía trong

Tường vây có dạng hình tròn kết hợp với đa giác, rộng 20.3m, dài 39.3m, sâu 24m

34.2-Tình hình địa chất: lớp 1 dày 15m, là sét yếu trầm tích biển ( W=80-90%, γ=14.5-15.0 kN/m3, Su=10-15 kPa); bên dưới là lớp sét cứùng có chiều dày lớn (Su khoảng 100 kPa); Mực nước ngầm cách mặt đất 1-2m

Theo kết quả điều nghiên của các cơ quan chức năng trong đó có Trường Đại học Chulalongkorn, Bangkok, Thái Lan, nguyên nhân chính gây sự cố :

¾ Phân tích và tính toán chưa phù hợp điều kiện thực tế như: thông số địa chất không đáng tin cậy, áp lực đất và nước tác dụng lên tường vây thực tế lớn hơn khi tính toán

¾ Chất lượng của chi tiết kết cấu hệ thanh chống không đạt nên khi áp

lực ngang lớn gây phá hoại và làm mất ổn định

1.3.2 Tổng kết một số nguyên nhân chung của sự cố

Theo phân tích và tổng kết kinh nghiệm thi công hố đào sâu ở Anh và Trung Quốc [5] thì hầu hết các sự cố xảy ra là do:

¾ Công tác khảo sát và đánh giá điều kiện địa chất chưa đầy đủ và tin cậy

¾ Sự thay đổi phức tạp của môi trường (đất, nước ngầm, thời tiết ) chưa được dự báo và chuẩn bị

¾ Phân tích và tính toán chưa phù hợp điều kiện thực tế

¾ Thiếu sự đánh giá của người thiết kế về giới hạn của chất lượng, kỹ thuật thi công (của thanh chống hoặc neo); ảnh hưởng của biến dạng, của kết cấu chống đỡ và biến dạng của đất được chống đỡ.(theo báo cáo của Sower).[5]

¾ Chủ quan hay trình độ thi công kém chất lượng các công trình tạm, sự quá

tải do tải trọng của máy móc, thiết bị tạm, vật tư do tổ chức và bố trí kém

1.4 MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ CÓ

1.4.1 Một số kết quả nghiên cứu về tường vây trong nước

Trần Thanh Tùng, đã nghiên cứu phương pháp tính toán và kiểm tra ổn định công trình tường trong đất bảo vệ hai tầng hầm của nhà 14 tầng, trên đất yếu ở Tp.HCM đã đưa ra được một số kết quả như sau:

• Khi tính chuyển vị tường trong đất lấy mô đun đàn hồi của các đất dính E=375cu (cu là lực dính đơn vị không thoát nước), mô đun đàn hồi của

lớp đất cát E=766N (N là chỉ số SPT) thì kết quả ước lượng độ biến dạng ban đầu tương đối sát với quan trắc thực tế

• Đối với công trình tường trong đất bảo vệ hai tầng hầm (độ sâu khoảng 8m), ở khu vực quận 7, Tp Hồ Chí Minh, khi bề dày của tường trong đất lớn hơn 0.8m thì khi tăng bề dày tường thu được chuyển vị ngang giảm ít hơn so với khi tường nhỏ hơn 0.8m Do vậy, với công trình tường trong đất bảo vệ hai tầng hầm của nhà cao tầng nên chọn chiều dày tường là 0.8m Đưa ra được quan hệ giữa chuyển vị ngang của tường và chiều dày của tường

Hình 1.1: Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị ngang và bề dày của tường

Đoàn Công Nam, đã nghiên cứu sự thay đổi nội lực và chuyển vị của tường trong đất trong quá trình thi công đào các tầng hầm nhà cao tầng đã đưa ra kết luận: chuyển vị ngang và nội lực trong tường được giải bằng phương pháp giải tích cho kết quả lớn hơn so với phương pháp phần tử hữu hạn

Hoàng Thế Thao [22], đã phân tích ứng xử giữa đất và tường vây của công trình Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc-Thị Nghè trên phầm mềm Plaxis với mô hình Mohr-Coulomb, kết quả đạt được :

• Hình dạng đường chuyển vị giữa kết quả tính toán và kết quả quan trắc thực tế giống nhau

• Với lực kích tác dụng lên các thanh chống giống nhau, chuyển vị của tường theo kết quả tính toán lớn hơn kết quả quan trắc thực tế từ (1,22÷2,72) lần

• Qua phân tích nhận thấy ưu điểm của chương trình mô phỏng là:

+ Mô phỏng được sự làm việc việc đồng thời giữa đất và tường

+ Tính được các chuyển vị, đặc biệt là chuyển vị của đất nền và tường theo từng giai đoạn thi công đào đất

+ Khi có được lực trong hệ thanh chống, tính ra được chuyển vị của tường Từ đó giúp cho các nhà thiết kế và nhà thầu thi công có thể kiểm soát quá trình làm việc của hố đào trong từng giai đoạn thi công đào đất + Hệ số hiệu chỉnh mô đun biến dạng của đất kE phù hợp với tỉ số

1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu về tường vây ở nước ngoài

Clough và O’Rourke [21] 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 bùng nền Đối với hố đào trong đất sét mềm tới cứng vừa, Clough và O’Rourke đã so sánh chuyển vị ngang lớn nhất đã chuẩn hoá (

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

Trong đó: E là mô đun hồi của tường

I : là mô men 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 bùng nền

p z

s N

Theo một số kết quả nghiên cứu gần đây ở nước ngoài về các đặc điểm ứng xử của hố đào sâu và tường vây [25], các tác giả đã kiến nghị một số biện pháp và rút ra các kết luận quan trọng như sau:

• Về việc phân tích các thông số đất nền:

Thông số về độ cứng và độ bền của đất là các thông số quan trọng nhất, chúng phụ thuộc lẫn nhau, module biến dạng E phụ thuộc vào thông số chống cắt c, ϕ và ngược lại

Trong bài toán hố đào sâu, chuyển vị ngang của tường, độ lún mặt đất được quan tâm, ở đây thông số độ cứng E của đất đóng vai trò quyết định lên mức độ biến dạng Thông số được xác định một cách phù hợp là điều kiện tiên quyết cho sự phân tích được chính xác

Từ đó, các nhà nghiên cứu đã tổng kết rằng:

Trong thí nghiệm nén 3 trục, module biến dạng E được đo với mức độ biến dạng lớn nên cho giá trị thấp hơn trong thí nghiệm Oedometer và từ các tương quan kinh nghiệm Tất cả trị module biến dạng E cần phải hiệu chỉnh phù hợp với điều kiện chịu tải thực tế và tính đặc thù của bài toán

• Theo nghiên cứu của Mair ( 1993 ):

- Độ cứng của đất E phụ thuộc vào mức độ biến dạng cắt

- Sự phụ thuộc giửa tỉ số Eoed ( undrained ) / Su và chỉ số dẻo Ip , mức độ cố kết trước OCR

- Trong trường hợp hố đào sâu được ổn định bằng tường vây thì biến

dạng cắt từ 0.01% - 0.1% ( đây là điều kiện biến dạng nhỏ )

- Thí nghiệm Bender Element Test thích hợp cho bài toán biến dạng nhỏ này

• Theo các nghiên cứu đất sét Bangkok cho bài toán hố đào sâu:

* Shibuga (1997) cho rằng: ứng xử của đất loại sét trong điều kiện

biến dạng nhỏ, được thể hiện qua module cắt cực đại Gmax;

Gmax = ( 300÷500 ) Su

Su: sức chống cắt không thoát nước

Từ đó module biến dạng một trục trong điều kiện không thoát nước:

Nhận xét chương 1

Phần lớn địa chất khu vực Tp.HCM là các tầng trầm tích phù sa trẽ, có tính chất xây dựng mềm yếu, khả năng chịu tải thấp, tính biến dạng cao Sự phân bố các tầng trầm tích này có chiều dày lớn (bề dày từ vài mét đến vài chụt mét) và trên diện rộng, biến đổi phức tạp

Dựa vào điều kiện địa chất, tình hình xây dựng ở Tp.HCM và các nghiên cứu vừa nêu trên, cần phải có sự kế thừa, chọn lọc, phát triển cơ sở khoa học- kỹ thuật cho chuyên đề này, để có thể ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn

Do đó trên cơ sở kế thừa và phát triển các vấn đề nêu trên, mục đích của

đề tài luận văn : " Phân tích ứng xử giữa đất và tường vây của hố đào sâu trong điều kiện đất yếu ở khu vực Tp.HCM “ là :

- Chọn lựa mô hình mô phỏng phù hợp với điều kiện làm việc thực tế

- Mô phỏng quá trình thi công đào đất của công trình tường vây trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc- Thị Nghè

- So sánh kết quả mô phỏng với số liệu quan trắc Từ kết quả tính toán mô phỏng kiến nghị một số giải pháp tính toán thiết kế thi công cho loại hình công trình tương ứng

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ỨNG XỬ ĐẤT VÀ

TƯỜNG CHẮN ỔN ĐỊNH HỐ ĐÀO SÂU

2.1 TÍNH ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN

Trong phân tích ứng xử giữa đất và tường chắn ở hố đào sâu thì việc phân tích và tính toán áp lực ngang của đất lên công trình, cụ thể là giá trị áp lực ngang lên tường chắn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm sự làm việc

ổn định của công trình

Áp lực ngang của đất chỉ đạt được trạng thái cân bằng giới hạn theo điều kiện cân bằng Mohr – Rankine khi nào chuyển vị lưng tường đạt giá trị đủ lớn Theo thực nghiệm của Terzaghi và nhiều tác giả, chuyển vị ngang của tường chắn ra khỏi khối đất khoảng một phần ngàn chiều cao tường (h) thì đất sau tường mới đạt trạng thái cân bằng giới hạn dẻo chủ động, chuyển vị này gọi là

da Tương tự, chuyển vị tường vào khối đất ít nhất là một phần trăm (1%) chiều cao tường mới đạt trạng thái cân bằng giới hạn dẻo bị động.[1]

Như vậy, khi tính toán ổn định các công trình chắn đất với các áp lực chủ động, công trình đang yếu kém về cấu tạo chịu ngoại lực vì nếu tườngtầng hầm chưa chuyển vị thì áp lực lên tường lớn hơn áp lực cân bằng chủ động

Ngược lại, khi sử dụng áp lực bị động trước tường để giữ ổn định trượt của tường, hệ số an toàn chống trượt sẽ thấp hơn thực tế tính toán vì tường chưa di chuyển đủ để áp lực đất trước tường đạt trạng thái cân bằng bị động

Hiện nay có thể tính toán áp lực đất lên vật chắn với các phương pháp gần đúng như sai phân hữu hạn, phần tử hữu hạn với các mô hình khác nhau như Mohr Coulomb, Cam Clay, Hardening Soil … và việc tính toán thường được lập trình thành các phần mềm tính toán, có như thế mới diễn tả đúng trạng thái áp lực ngang của đất lên tường chắn và an toàn cho bản thân công trình cũng như các công trình lân cận

Mặt khác, trong tính toán áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng dẻo chủ động hoặc bị động, không xét đến trạng thái ban đầu của đất sau lưng tường, như là đắp không đầm hoặc có đầm (lịch sử hình thành và chịu tải) Thí nghiệm nén ba trục theo đúng điều kiện làm việc của đất sau lưng tường, tức là nở ngang (LE) hoặc nén ngang (LC), chứng tỏ trạng thái đất ảnh hưởng khá lớn vào áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng dẻo

Đối với cát chặt áp lực ngang trạng thái cân bằng dẻo bị động nhanh hơn ứng với chuyển vị ngang tương đối khoảng 3%, và hệ số áp lực bị động kp trong trường hợp này lớn gần gấp đôi giá trị tương ứng của cát rời cùng loại Đối với cát rời, áp lực ngang trạng thái cân bằng dẻo bị động ứng với chuyển vị ngang 10%

Đối với cát rời, áp lực ngang của đất đạt trạng thái cân bằng dẻo chủ động ứng với chuyển vị ngang tương đối khoảng 1%, và hệ số áp lực chủ động của cát chặt nhỏ hơn cát rời

Nhưng hiện tượng này không thể nào kể vào cách tính toán tường chắn, vật chắn theo lý thuyết áp lực đất tường chắn theo trạng thái cân bằng giới hạn dẻo của Sokolovski, Rankine, Coulomb được

2.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG ĐỊA KỸ THUẬT

Trong Cơ học phương pháp phần tử hữu hạn ( PP PTHH ) là một phương pháp gần đúng dựa trên cách tính rời rạc hoá môi trường liên tục để tìm những trường ứng suất và biến dạng trong miền xác định V

Miền xác định V được chia nhỏ thành các miền con V e ( phần tử), được liên kết với nhau trên biên của phần tử tại điểm nút

Đại lượng cần tìm trên V e được xấp xỉ dưới dạng hàm đơn giản của các trị ( kể cả trị đạo hàm) của đại lượng đó tải các nút Do đó nếu biết giá trị của đại lượng cần tìm tại nút suy được giá trị của đại lượng ấy trên phần tử V e.

Từ các hiện tượng vật lý và điều kiện biên của bài toán, ta diễn tả qua các

phương trình toán học, rồi xây dựng các phương trình ấy trên phần tử

Các phần tử và các phương trình phần tử phải được kết nối đảm bảo tính liên tục và xác định (về chuyển vị và lực) cho đối tượng bài toán

Cuối cùng ta sẽ nhận đuợc hệ phương trình đại số: mà ẩn số là đại lượng cần tìm tại các nút

Nghiệm của hệ phương trình này là trị của đại lượng cần tìm tại nút Do đó xác định được trị của đại lượng cần tìm trên phần tử V e và cả miền V

Trình tự phân tích bài toán cơ học theo phương pháp PTHH

Bước 1: Rời rạc hoá miền phân tích: Đối tượng được chia thành các phần

tử có dạng hình học thích hợp hàm xấp xỉ sẽ chọn

Bước 2: Chọn hàm xấp xỉ thích hợp: chọn hàm sao cho đơn giản và thoả

mản các tiêu chuẩn hội tụ

Bước 3: Xây dựng phương trình phần tử: trực tiếp hay theo nguyên lý biến

phân

Phương trình phần tử: [ K }e {q}e = { P }e (2.1) Phương trình trên toàn miền : [ K } {q} = { P } (2.2) Kết hợp điều kiện biên : [ K *} {q*} = { P* } (2.3)

Bước 4: Giải hệ phương trình trên toàn miền : [ K *} {q*} = { P* } Bước 5: Hoàn thiện và tìm các đại lượng còn lại

Đất là môi trường rất phức tạp đặc trưng bởi tính phân tán, không đồng nhất, không đẳng hướng tương ứng với điều kiện biên phức tạp trong thực tế xây dựng Ngoài ra đặc tính và trạng thái của đất rất phong phú và phức tạp, phụ thuộc nhiều nhân tố và luôn biến đổi trong phạm vi biến đổi khá rộng Do đó người ta đã áp dụng các lý thuyết cơ học để đơn giản hoá bài toán: Cơ học vật rắn biến dạng, cơ học môi trường liên tục, cơ học môi trường rời có xét phân tích đến hiện tượng thuỷ lực học Do tính ưu việt của PP PTHH, nó đã được ứng dụng rộng rãi vào việc giải các bài toán Địa kỹ thuật, đặc biệt nó có thể cho phép

phân tích và tính toán các trạng thái ứng suất và biến dạng giữa đất - kết cấu

2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHẦN MỀM PLAXIS

Có rất nhiều chương trình phần mềm được lập trình trên cơ sở PP PTHH ( Sage-Crip, Plaxis Soilstuct, ABAQUS, ADINA, FLAC ), trong đó Plaxis đang sử dụng ở một số Viện, Trường đại học, các công ty ở Việt Nam

Phần mền Plaxis được sáng lập vào năm 1987 của trường đại học Kỹ Thuật Hà Lan, ngày càng được các chuyên gia của Hà Lan và các nước Châu Aâu phát triển liên tục cho đến nay Đến nay đã phát triển đến Verson 8 ; 3D

Tunnel; 3D Foundation

Plaxis dựa trên cơ sở trên lý thuyết về biến dạng, lý thuyết dòng thấm, lý thuyết cố kết, pha rắn và pha lỏng được phân tích đồng thời.[24]

2.3.1 Lý thuyết về biến dạng

Phương trình cân bằng tĩnh trong môi trường liên tục :

p +

0 z

0 0

0 z x

0 y 0

z

0 y

0 0 x

(2.5)

Với : ε = (εxx εyy εzz γxy γyz γzx )T

Kết hợp các phương trình trên ta được :

Phương trình cơ bản : σ = M ε (2.7)

M : thể hiện ma trận độ cứng của vật liệu

2.3.2 Lý thuyết về dòng chảy thấm

Lý thuyết dòng chảy thấm trong đất nền được diễn tả đơn giản dựa theo định luật Darcy

Trong mặt phẳng Oxy, dòng chảy thấm qua một phân tố đất được diễn tả bởi các phương trình sau:

Các phương trình này cho thấy sự quan hệ giữa lưu lượng thấm q qua phân tố đất với đặc tính thấm của đất k và độ chênh lệch tổng cột nước áp lực φ (hàm thế ), trong đó :

φ = γ

w

p -

y : cao trình tại điểm đang xét so với mặt chuẩn ( thế năng )

p : ứng suất của nước lỗ rỗng tại diểm đang xét Đối với dòng chảy thấm ở trạng thái ổn định, điều kiện liên tục được xác lập:

y

q + x

Hình 2.2: Sơ đồ dòng thấm qua một phân tố đất

2.3.3 Lý thuyết cố kết

Khung hạt đất được giả định là đàn hồi, dòng thấm tuân theo định luật Darcy Theo định đề Terzaghi, ứng suất tổng gồm ứng suất hữu hiệu và áp suất nước trong lỗ rỗng :

σ = σ' + m ⋅(psteady + p excess) (2.11) Trong đó :

2.4 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC MÔ HÌNH NỀN TRONG PLAXIS

Ứng xử của đất có thể mô phỏng ở các mức độ chính xác khác nhau bằng

cách ứng dụng các mô hình đất nền với mức độ phức tạp khác nhau Trong

Plaxis có các mô hình nền như: elastic-plastic Mohr-Coulomb (MC), Jointed

Rock, Soft Soil (Cam Clay), Hardening Soil, Soft Soil Creep Trong đó ba mô

hình Mohr-Coulomb, Soft Soil, Hardening Soil thường được sử dụng Đất nền

được giả định là hoàn toàn no nước và đồng nhất, nước ngầm ở trạng thái ổn

định

2.4.1 Đặc điểm của mô hình Mohr-Coulomb

Mô hình đất nền Mohr–Coulomb xem đất như là vật liệu đàn hồi – dẻo lý

tưởng Quá trình làm việc của đất như sau: trong giai đoạn ban đầu độ lệch ứng

suất q= |σ1-σ3| còn nhỏ vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi Khi độ lệch

ứng suất q đạt đến giá trị nào đó – gọi là trạng thái giới hạn đàn hồi thì sức

kháng của đất không đổi khi biến dạng vẫn tiếp tục

Các thông số của mô hình Mohr – Coulomb, bao gồm:

E : Module Young [kN/m2]

ν : Hệ số Poisson

ϕ : Góc nội ma sát [0]

c : Lực dính đơn vị [kN/m ]

ψ : Góc dãn nở [0]

Trong mô hình này, người ta còn bổ sung thêm một số thông số xét đến sự gia tăng mô đun biến dạng E và lực dính của đất c theo chiều sâu

Hình 2.3:Quan hệ ứng suất pháp hữu hiệu và biến dạng dọc trục

2.4.2 Đặc điểm của mô hình Cam Clay

Hiện nay, mô hình đàn hồi dẻo, tăng bền dạng Cam Clay rất thường được

sử dụng tính toán cho nền đất yếu Ưu điểm của mô hình này là tổ hợp thành công các tính chất cơ lý của đất bằng phương trình trạng thái, trong đó bao gồm: trạng thái tới hạn, định luật chảy dẻo theo điều kiện tác dụng tải trọng (đường ứng suất), thông số tăng bền phụ thuộc vào hệ số rỗng và lịch sử chịu tải của đất nền [1], [3]

Trong mô hình Cam clay dành cho đất yếu, quan hệ giữa biến dạng thể tích

εv và ứng suất hữu hiệu p’ được xác định bằng các biểu thức sau:

κ , với: λ, κ – chỉ số nén và dỡ tải, e – hệ số rỗng

p’ – ứng suất nén đẳng hướng hữu hiệu: p ( 'x 'y 'z)

3

1

Hình 2.4: Quan hệ giữa biến dạng thể tích và ứng suất nén đẳng hướng

Thông thường, đất được xem như vật liệu đàn hồi tuyến tính hoặc dẻo trong tính toán ước lượng biến dạng, còn khi đánh giá độ bền, đất được xem như vật liệu rắn hoặc chảy dẻo tuyệt đối Đối với mô hình Cam clay thì biến dạng thể tích có thể hồi phục, còn biến dạng cắt thì xem như không hồi phục

Trong hệ tọa trục p’ – q, mặt tới hạn là đường thẳng và được biểu diễn bằng

Ở đây: qf – giá trị tenser ứng suất lệch khi phá hoại hay là độ bền của đất

M – thông số độ bền của đất nền phụ thuộc vào góc ma sát trong, được xác định bằng thí nghiệm trong điều kiện thoát nước

Pc

κ*

1λ*

εv

1

lnp'

Trong trường hợp tổng quát, tenser ứng suất lệch được xác định bằng biểu thức sau:

2 2

2

3

''

2

1'

'2

1'

'2

1

xz zy

yz

z x

x z

z y

q

τ τ

τ

σ σ

σ σ

σ σ

++

+

+

−+

−+

−

=

Vùng biến dạng đàn hồi của mô hình Cam clay giới hạn bởi mặt giới hạn dẻo Hiện nay, thường được sử dụng nhất là mô hình Cam clay biến cải, quy luật chảy dẻo của mô hình này có dạng:

p s

p

c

(2.19)

Ở đây: pc –áp lực tiền cố kết

Phương trình (2.19) có dạng hình elip Điểm pc nằm trên trục p’, là giao điểm của elip với trục ứng suất nén hữu hiệu

Trong trường hợp trạng thái ứng suất đất nằm trong phạm vi giới hạn của mặt giới hạn dẻo thì biến dạng là đàn hồi Khi trạng thái ứng suất vượt ra ngoài phạm vi mặt giới hạn dẻo này thì xảy ra vừa biến dạng dẻo, vừa biến dạng đàn hồi

Hình 2.5 Ứng xử ứng suất – biến dạng của đất theo mô hình Cam clay

Trong phạm vi đàn hồi, ứng xử đất nền được mô tả bằng phương trình trạng thái sau:

dq p

+

=

)21()1(9

)1(2

ν

νκ

0'

κε

ε

Với: ν - hệ số Poisson Trong hệ tọa trục p’– q, nếu trạng thái ứng suất do tác dụng của tải trọng ngoài vượt quá mặt giới hạn dẻo thì biến dạng tương ứng sẽ bao gồm hai thành phần dẻo và đàn hồi Ngoài thành phần biến dạng đàn hồi như mô tả bên trên còn

bổ sung thêm thành phần biến dạng dẻo trong phương trình mô tả trạng thái sau :

MB

'1

2'

'

dp e

d M

p

dp e

⋅+

−

η

ηκ

⋅+

λη

η

M p

dp e M

'

'1

2

(2.23) Hoaịc dưới dạng ma trận:

M M

Vp p

q

p

4 2

2

2

2 2

2 2

η

η η

η η

η

κ λ ε

Với caùc loại đất coù giaù trò aùp lực tiền cố kết lớn hơn thì mặt giới hạn dẻo coù phạm vi rộng hơn vaø tương ứng laø vuøng biến dạng ñaøn hồi lớn hơn Như vậy khi neùn lại thì biến dạng thu được sẽ ít hơn do mặt giới hạn dẻo được mở rộng vaø hình thaønh ở vị trí mới cao hơn

Caùc ñaịc tröng cô bạn cụa mođ hình neăn Cam clay (Soft soil) bao goăm:

¾ ÖÙng suaât – bieân dáng phú thuoôc theo qui luaôt neùn logarith

¾ Coù söï phađn bieôt giöõa tại tróng ban ñaău, dôû tại vaø chaât tại

¾ Xeùt ñeân öùng suaât tieăn coẫ keât

¾ ÖÙng xöû phaù hoái theo tieđu chuaơn Mohr-Coulomb

Hình 2.6: Ñaịc tröng cụa ñöôøng bieân dáng toơng cụa mođ hình Soft-Soil

trong khođng gian öùng suaât chính

Các thông số cơ bản của mô hình Soft - Soil

vur : Hệ số Poisson

K0NC : Hệ số áp lực ngang trong điều kiện cố kết thường

M : Thông số độ bền của đất nền, có liên hệ với K0NC

2.4.3 Đặc điểm của mô hình Hardening- Soil [24]

Mô hình Hardening-Soil là mô hình nâng cao để mô phỏng ứng xử của đất Đặc tính biến dạng của đất được diễn tả khá chính xác do sử dụng ba thông số độ cứng khác nhau: module cát tuyến, module dở tải trong thí nghiệm nén ba trục thoát nước và module nén một trục Mô hình Hardening-Soil cũng diễn tả sự phụ thuộc của ứng suất vào module biến dạng, sự gia tăng module biến dạng vào sự gia tăng ứng suất trung bình

Mô hình này có một số đặc điểm cơ bản sau:

- Ứng suất phụ thuộc vào độ cứng theo hàm mũ (hình 2.7)

- Sự tăng bền khi chịu cắt và nén

- Module biến dạng thay đổi trong quá trình dở tải hoặc chất tải;

- Ứng xử theo tiêu chí phá hoại Mohr – Coulomb (hình 2.7)

Mô hình này bao gồøm các thông số sau:

E50ref : Module biến dạng cát tuyến ứng với biến dạng đạt 50%

E : Module biến dạng tiếp tuyến ref

ode

E : Module biến dạng trong điều kiện dỡ tải và nén lại ref

ur

m : Hệ số lũy thừa trong quan hệ giữa ứng suất và biến dạng

ν ur : hệ số Poison trong điều kiện dở tải và nén lại

ϕ-góc nội ma sát [0]; c-lực dính [kN/m2], ψ-góc nở [0]

pref : Tham số ứng suất cho module biến dạng

K : Hệ số áp lực ngang trong điều kiện cố kết bình thường nc o

Hình 2.7: Quan hệ hyperbol giữa ứng suất và biến dạng trong quá trình

nén nguyên thủy của TN nén ba trục

Hình 2.8: Đặc trưng của đường đồng biến dạng dẻo tổng của mô hình Hardening-Soil trong không gian ứng suất chính

2.4 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CHO CẢ HỆ

TƯỜNG VÀ KHỐI ĐẤT TRƯỚC VÀ SAU TƯỜNG

Nhiều trường hợp bản thân tường vẫn ổn định nhưng toàn bôï khối đất và tường bị trượt toàn bộ theo một mặt trượt nào đó và làm cho công trình sụp đổ hoặc không còn khả năng sử dụng theo yêu cầu Vì vậy, để đảm bảo hệ tường làm việc ổn định ngoài tính toán ổn định cho bản thân tường còn phải tính toán ổn định trượt tổng thể của khối đất cùng với hệ tường như là một thể thống nhất

Có nhiều phương pháp để tính ổn định của hệ bao gồm tường, khối đất nền phía trước và sau tường Trong đó phương pháp thường dùng nhất là kiểm tra sự ổn định dựa trên việc xem xét cân bằng giới hạn của hệ Điều kiện cân bằng giới hạn là thời điểm mà dịch chuyển cắt bắt đầu và biến dạng trượt cứ tiếp diễn mà ứng suất không đổi Khối đất mất ổn định và trượt theo mặt trượt nhất định như là vật thể tự do ở điều kiện cân bằng Cần đánh giá các lực hay moment tác dụng lên vật thể tự do này và tiến hành so sánh các lực cắt tác dụng dọc theo mặt trượt với sức chống cắt có khả năng tạo ra bởi đất Tùy theo giả thiết hình dáng mặt trượt (phẳng, cung tròn, logarite hoặc các dạng không theo qui tắc, phù hợp với thực tế) và các lực tác dụng mà tác giả đưa ra công thức tính toán khác nhau

Đối với bài toán kiểm tra ổn định tổng thể của hệ tường, phần mái dốc của đất được tường bảo vệ và do cọc đóng sâu vào trong đất nền nên khả năng ổn định tổng thể của cả hệ thường đảm bảo Do tường được thiết kế đảm bảo khả năng chịu lực uốn và cắt do tác dụng của áp lực đất tác dụng lên tường nên khả năng mặt trượt cắt qua thân tường xem như không xảy ra Vì vậy, khả năng chỉ có xảy ra trượt sâu và mặt trượt nguy hiểm xem như đi qua chân tường

Mặt trượt được sử dụng khá phổ biến là mặt trượt trụ tròn vì hình dáng mặt trượt khá phù hợp với thực tế, cho kết quả thỏa mãn độ chính xác mà không cần thủ tục phân tích quá phức tạp.[1], [21], [23]

Để tính toán kiểm tra ổn định tổng thể phương pháp phổ biến là phương pháp phân mảnh với nội dung như sau:

Giả sử mặt trượt trụ tròn xảy ra với tâm trượt O, bán kính r (hình 2.7) Chia cung trượt AB thành n mảnh có bề rộng mỗi mảnh là bi (thường chọn bề rộng các mảnh thường là bằng nhau để thuận lợi cho tính toán)

Xét mảnh thứ i, các lực tác dụng như sau:

- Trong lượng của mảnh Wi : Wi=γ*bi*hi (2.29)

- Phản lực pháp tuyến hiệu quả tác dụng lên mảnh : N i

- Lực cắt tạo ra dọc theo đáy mảnh : Ti

- Lực pháp tuyến giữa các mảnh : Ei và Ei+1

- Lực tiếp tuyến giữa các mảnh : Xi và Xi+1

- Lực chống cắt dọc theo đáy mảnh : Si

Ngoài ra nếu có tải trọng phụ bất kỳ ở trên mặt đất cũng phải đưa vào tính toán

Tại trạng thái cân bằng giới hạn, tổng mômen gây trượt Mgt sẽ cân bằng

với tổng mômen của lực chống trượt Mct dọc theo AB

- Mômen gây trượt là : M M i T i r

i gt

n i i

i ct M M

1

Đánh giá sự ổn định như sau:

-Nếu F<1 :hệ mất ổn định

-Nếu F=1 :hệ ở trạng thái cân bằng giới hạn

-Nếu F>1 : hệ ở trạng thái ổn định

Ngoài phương pháp trên, phần mềm Plaxis cũng tính toán được bài toán

kiểm tra ổn định theo phương pháp “Phi- C reduction” [17] với cách tính như

sau:

Hệ số an toàn ∑Msf :

m equilibriu for needed

available imum S

S Msf

.

max −

=

Trong đó:

- Smax-availble : Sức chống cắt lớn nhất có thể có của đất với điều kiện làm

việc đã cho

- S : Sức chống cắt cần thiết đủ để cân bằng với điều kiện

làm việc đã cho

m equilibriu for needed .

Như vậy hệ số an toàn ∑Msf là tỉ số giữa giá trị sức chống cắt thực của

đất nền với điều kiện làm việc đã cho với sức chống cắt của đất nền nhỏ nhất

đảm bảo sự cân bằng của đất nền với cùng điều kiện

Căn cứ theo định luật Coulomb, có thể viết lại công thức tính hệ số an

toàn như sau:

r n r

n tg c

tg c

Msf

ϕσ

ϕσ

c; ϕ : là thông số chống cắt ;

cr;ϕr : là thông số sức chịu của đất nền đủ lớn để duy trì sự cân

bằng

Nguyên tắc cơ sở của phương pháp “Phi-C- Reduction” là lực dính c và

tgϕ của đất nền được giảm cùng tỉ lệ:

= =∑Msf

tg

tg c

c

r

Thông số được tăng dần từng bước đến khi phá hoại xảy ra Tại

thời điểm phá hoại thì thông số

∑Msf chính là hệ số an toàn theo phương pháp

“Phi-C-Reduction”

2.5 TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM PLAXIS

Plaxis là phần mềm tự động trong phân tích các trạng thái ứng suất và

biến dạng nên được ứng dụng vào việc phân tích và tính toán sự ổn định và biến

dạng các bài toán Địa kỹ thuật như : các loại nền-móng công trình, Công trình

Đường, cầu, các dạng Hố đào, Mái dốc, Tunnel, nền gia cố , nền đất có cốt

.[17], [24]

Plaxis có thể phân tích các dạng bài toán sau :

• Bài toán phẳng 2D

• Bài toán đối xứng trục

• Bài toán không gian 3D

• Có nhiều mô hình đất nền, có xét đến điều kiện thoát nước hay không thoát nước, hiện tượng quá trình cố kết và từ biến

• Diễn tả được sự hình thành khe nứt trong vật liệu

• Bài toán động ( đóng cọc, động đất và các dạng tải có chu kỳ) cho bài toán 2D

2.5.1 Mức độ chính xác của lời giải

Hầu hết các lời giải của các bài toán địa kỹ thuật đều có độ chính xác tin cậy và phù hợp với thực tế Tuy nhiên điều này phụ thuộc trực tiếp vào việc áp dụng loại mô hình nền, mô hình kết cấu, cách thức mô phỏng bài toán và loại phần tử

• Phần tử 1 chiều : Dầm 3 node, dầm 6 nodeỴ bài toán 2D

• Phần tử 2 chiều :Tam giác 6 node, Tam giác 15 node, Tam giác khối 15 node Ỵ bài toán 2D và đối xứng trục

• Phần tử tiếp xúc

2.5.2 Cấu Trúc Của Chương Trình Plaxis

Chương trình Plaxis gồm các Module chính sau :

• Input module : Tạo lưới phần tử, thông số cơ lý của vật liệu, điều kiện làm việc, tải trọng

• Calculation module : điều kiển và thực hiện các quá trình tính toán

• Out module : thực hiện tính toán để có các biểu đồ , bảng số, đường đồng mức, ứng suất, biến dạng của đất nền và kết cấu

• Curves module : chuyển đổi từ kết quả tính toán sang các dạng đồ thị để phân tích và đánh giá

Trong các module chính còn các module thành phần như:

• Module phân tích biến dạng : Plastic, Consolidation, Mesh update

• Module động

2.5.3 Các mô hình đất nền và kết cấu trong phần mền plaxis

Đối với đất nền, các mô hình thường dùng để mô phỏng là:

• Đàn hồi tuyến tính: đồng nhất, đẳng hướng

• Đàn hồi – dẻo lý tưởng: Mohr-Coulomb model

• Mô hình theo trạng thái tới hạn: diễn tả quan hệ đồng thời giữa ứng suất và biến dạng trong quá trính phân tích thống nhất, thích hợp cho đất yếu: Soft soil model, Soft- soil- creep modei, Harderning soil

Đối với kết cấu, các mô hình thường dùng để mô phỏng các kết cấu:

• Phần tử Dầm (Beam): ứng suất- biến dạng là đàn hồi tuyến tính

• Phần tử thanh chống hoặc neo (node to node) : mô phỏng làm việc của hệ neo hoặc thanh chống : thanh chịu lực dọc trục

• Phần tử Vải địa kỹ thuật (Geotextile): phần tử kéo dọc trục, ứng dụng cho mô phỏng đất gia cố

• Phần tử Plate (diaphragm walls): kết cấu bản dầm

• Phần tử Tunnel : kết cấu tấm , vỏ có hình dạng bất kỳ

• Phần tử tiếp xúc (Interface):phân tích đặc tính trên mặt tiết xúc giữa hai loại vật liệu

2.5.4 Yêu cầu về cấu hình máy tính

• Yêu cầu System : Plaxis V7 chạy trong môi trường thấp nhất là Windows 95 hoặc Windows NT ( V4.)

• RAM : dung lượng 16 MB cho Windows 95, 24 MB cho Windows

NT Trường hợp số lượng phần tử lớn hay cần chạy nhanh thi cân nâng dung lượng Ram

• Video modes : Độ phân giải tối thiểu 800x600 pixels và 256 color palette Video card có bọ nhớ ít nhất 1 MB Trường hợp tốt nhất :

1024x768 pixels, 16 bit color palette, video card 2 MB

• Hard disk : dung lượng phải 15 MB, nên khuyến cáo 50 MB cho vùng làm việc

Nhận xét chương 2:

Tóm lại, dựa vào lý thuyết tính toán tường chắn, chúng tôi nhận thấy rằng: về phương pháp tính toán hố đào được chắn giữ bằng tường vây thì có nhiều, từ những phương pháp cổ điển cho đến phương pháp hiện đại Tuy nhiên, việc áp dụng nó cho đúng với tình hình và điều kiện thực tế ở thành phố Hồ Chí Minh hiện nay vẫn chưa thống nhất Kết quả tính toán, thiết kế còn chênh lệch nhiều so với thực tế Cần có những tổng kết về việc chọn lọc, ứng dụng và phát triển phù hợp hơn nữa

Tuỳ thuộc vào mục đích, mức độ chính xác, điều kiện địa chất cụ thể và các tính chất đặc thù của bài toán mà chọn mô hình đất nền phù hợp, là rất quan trọng

Với các tính chất và ưu điểm nói trên, mô hình Cam Clay, có thể thích hợp cho việc mô phỏng ứng xử lớp đất yếu bên trên và mô hình Hardening-Soil thích hợp cho mô phỏng ứng xử của lớp đất tốt bên dưới trong việc phân tích ứng xử giữa đất và tường vây của hố đào sâu trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc- Thị Nghè trong quá trình thi công đào đất

Chương 3 : PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐẤT ĐỂ PHỤC

VỤ MÔ PHỎNG & PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN

3.1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM NGẦM CỦA DỰ ÁN

XỬ LÝ NƯỚC THẢI KÊNH NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ [15]

Dự án xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc- Thị Nghè là một công trình trọng

điểm về bảo vệ môi trường của thành phố, và “Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè” là một hạng mục quan trọng của dự án này Hạng mục này

nhằm thu nước thải từ hệ thống cống ngầm, nước trong cống chảy tự do từ đầu kênh về đến bể chứa nên bể chứa này khá lớn và sâu

Hình 3.1 Khu vực xây dựng Trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè

Để thi công được bể chứa có kích thước tương đối lớn và sâu, nằm trên một địa hình, địa chất phức tạp, về mặt tổ chức và kỹ thuật thi công gặp nhiều khó khăn Yêu cầu đặt ra cho các nhà thiết kế và các nhà thầu thi công là phải đảm bảo chất lượng cho công trình, mặt khác hạn chế ảnh hưởng cho công trình lân cận

Kích thước trạm bơm: Chiều rộng: 23.8m, chiều dài: 57.3m, chiều sâu: 20.0m

Các thanh chống

Hình 3.2: Sơ đồ mặt cắt hố đào trạm bơm ngầm kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè

3.1.1 Giới thiệu về quá trình thi công tường vây hố đào trạm bơm

Tường vây thi công theo từng panel như cọc Barrette ghép lại có kích thước như sau: Chiều rộng:1.2m, chiều dài từng panel: 6.0m, cao trình mũi: -40m (so với mặt đất cao trình ±0.00m); Giữa hai panel có hệ thống WaterStop để chống thấm nước từ ngoài vào hố đào

Hình 3.4 Lắp đặt cốt thép tường dẫn

Hình 3.5: Tường dẫn tại vị trí góc