(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Tác giả chân thành cám ơn lãnh đạo cùng đồng nghiệp trong bộ môn Thủycôngđã hết sức tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình trong suốt thời gian học và hoànthànhluậnvăn.

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Gia đình và nhữngngườithân,đãluônủnghộvàđộngviêntácgiảhoànthànhluậnvănnày

Hànội,ngàyt h á n g n ă m 2014

Tácgiả

LêHồngPhương

LỜICAMĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung vàkếtquả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa từng được người nào côngbốtrongbấtkỳcôngtrìnhnàokhác

TÁCGIẢ

LêHồngPhương

MỞĐẦU 1

1 TÍNHCẤPTHIẾTCỦAĐỀTÀI 1

2 MỤCTIÊUNGHIÊNCỨU 2

3 PHẠMVINGHIÊNCỨU 2

4 PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 2

CHƯƠNGI.TỔNGQUAN 3

1.1 CÔNGNGHỆĐẤTCÓCỐT 3

1.1.1 Hìnhthứcthứnhấtvềđấtcócốt 3

1.1.2 Hìnhthứcthứhaivềđấtcócốt: 6

1.2 NGUYÊNLÝĐẤTCÓCỐTVỀMẶTCƠHỌC 7

1.2.1 Tínhchấtcơhọc củađấtcócốt 7

1.2.2 Cơchếgiacườngđấttrongmáidốc 10

1.2.3 Cơchếtươngtácđấtvớicốt 11

1.3 CÁCPHƯƠNGPHÁPTÍNHTOÁNỔNĐỊNHMÁIDỐC 12

1.3.1 Phương phápcânbằnggiớihạn (LEM) 12

1.3.2 Phươngphápphầntửhữuhạn(FEM) 20

1.3.3 Phươngpháptínhtoánổnđịnhmáidốccócốtthường dùnghiệnnay24 1.4 KẾTLUẬN 30

CHƯƠNGII.PHÂNTÍCHỔNĐỊNHMÁIDỐCCÓCỐT 31

2.1 CƠSỞLÝTHUYẾTPHƯƠNGPHÁPPHẦNTỬHỮUHẠN 31

2.1.1 Xâydựnglướiphầntử 31

2.1.2 Xấpxỉchuyểnvị 32

2.1.3 Cácphươngtrìnhcơbảnchophầntử 32

2.1.4 Tínhtoánchuyển vị 32

2.1.5 Điềukiệntươngthích 33

2.1.6 Hànhviứng xửcủavậtliệu 33

2.1.7 Điềukiệncânbằngchophầntử 34

2.1.8 Thiếtlậpphươngtrìnhtổngthểchocảhệ 35

2.1.9 Xácđịnhđiềukiệnbiên 35

2.1.10 Giảiphươngtrìnhtổngthể 35

2.2 ỨNGDỤNGPHẦNMỀMTÍNHTOÁNỔNĐỊNHMÁIDỐCCÓCỐT 36

2.2.1 Mô hìnhvật liệu 37

2.2.2 Môhìnhtiếpxúc 40

2.3 XÂYDỰNGBÀITOÁNMẪU 43

2.3.1 Mô hìnhnghiên cứu 43

2.3.2 Kếtquảnghiêncứumôhình 44

2.3.3 LựckéohuyđộngTtrongcốt 48

2.4 CÁCYẾUTỐẢNHHƯỞNGĐẾNCỐT 51

2.4.1 Ảnh hưởngcủa chiềucaomáidốc 51

2.4.2 Ảnhhưởngcủađộcứngcốt 52

2.4.3 Ảnhhưởngcủakhoảngcách đặtcốt 53

2.4.4 Ảnhhưởngcủa cườngđộđấtđắp 54

2.4.5 Ảnhhưởngcủa chiềudàicốt 56

2.4.6 Ảnh hưởngcủađấtnền 57

2.5 TÍNHT O Á N Ổ N Đ Ị N H M Á I D Ố C C Ó C Ố T B Ằ N G P H Ư Ơ N G P H Á P PHẦNTỬHỮUHẠN 58

2.5.1 Mặtpháhoại 58

2.5.2 Hệsốantoàn 60

2.6 KẾTLUẬN 66

CHƯƠNGIII.TÍNHTOÁNỨNGDỤNGCÔNGTRÌNHTHỰCTẾ 67

3.1 GIỚITHIỆUVỀCÔNGTRÌNH 67

3.2 LỊCHSỬHIỆNTƯỢNGPHÁHOẠIMÁIDỐCỞDỐCKIỀN 67

3.3 CÁCGIẢIPHÁPXỬLÝCẦNTHỰCHIỆN 68

3.3.1 NguyênnhântrượtlởmáidốcKiền 68

3.3.2 Cácgiảiphápxửlýcầnthực hiện 68

3.4 THIẾTKẾBẢOVỆMÁITALUYDƯƠNG 70

3.4.1 Kếtcấumáitaluydương 70

3.4.2 Tínhtoánổnđịnhmáidốccócốt 71

3.5 KẾTLUẬN 77

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 78

1 NHỮNGKẾTQUẢĐÃĐẠTĐƯỢCCỦALUẬNVĂN 78

2 NHỮNGVẤNĐỀCÒNTỒNTẠI 78

3 KIẾNNGHỊ 79

TÀILIỆUTHAMKHẢO 80

PHỤLỤCTÍNHTOÁN 82

THÔNGKÊHÌNHVẼ

HìnhI-1.Đấttrộncốt

3HìnhI-2.Khốiđấttrộnmảnhlướiđịakỹthuật

4HìnhI-3.Lấphàmếchchốngsạt lởbờsôngbằngđốngnòngnọcđất

4HìnhI-4 VòngMohrứngsuấtcủađất:1)Đấtkhôngcócốt;2)Đất cócốt

5Hình I-5 Xác định tính chất cơ học của đất có cốt theo quan điểm vật liệu mới bằng máybatrục

5Hình I-6 Lá nhôm làm cốt và những vết nứt, rách ở lá nhôm khi mẫu thí nghiệm ở trạngtháipháhoại

6HìnhI-7.Sơđồcấutạotường-máidốccócốtVĐKTcuộnlênlàmmặttường

7HìnhI-8 Xácđịnhchiều dàineo

7HìnhI-9.Tácdụngcủacốtđốivớiđất

8HìnhI-10.Nguyênlý cơ bảnđấtgiacường

9HìnhI-11.Cơchếgiacườngmáidốcbằngcốt

10HìnhI-12.Máidốcgiacốđiểnhình,môhìnhtươngtác-cốtđất

11HìnhI-13.Sơđồcungtrượtvàlựctácdụnglênthỏiđấtthứi

13HìnhI-14.SơđồlựctheoPPFellenius

16HìnhI-15.SơđồlựctínhtoántheoPPBishopđơngiản

16HìnhI-16.SơđồlựctínhtoántheoPPS p e n c e r

17HìnhI-17.HàmbiếnthiêncủahướnglựctươngtáccủaPPGLE

18HìnhI-18.SơđồlựctínhtoántheophươngphápJanbu

19HìnhI-19.SơđồlựctínhtoántheophươngphápJanbu 22Hình I-20 Tính toán ổn định nội bộ dốc đắp có cốt theo phương pháp“ khối nêm haiphần”.

26Hình I-21 Các phương pháp khác nhau để dùng kiểm tra ổn định nội bộ của mái dôc đắpcócốt

28HìnhII-1.Phầntửtamgiácbiếndạngtuyếntínhloại1

38HìnhII-2.Phầntửtamgiácbiếndạngt u y ế n tínhloại2

38HìnhII-3.Phầntửtamgiácbiếndạngkhốiloại1

38HìnhII-4.Phầntửtamgiácbiếndạngkhốiloại2

38HìnhII-5.Quanhệứngsuất–biếndạngcủamôhìnhđàndẻo 40

HìnhII-6.Môhìnhphần tửtiếpxúcphẳng 41HìnhII-7.Môhìnhmáidốckhôngcốtvàcócốt

43HìnhII-8.Lướiphầntửcủamáidốccócốt

43HìnhII-9.CácgiaiđoạnthicôngmáidốccócốtcóchiềucaoHmax=18m

44HìnhII-10.Phổcườngđộđấthuyđộngtrongmáidốccao18m(%)

45HìnhII-11.Phổbiếndạnggócxytrongmáidốccao18m (%) 46HìnhII-12.Phổbiếndạngngangxtrongmáidốccao18m (%) 46HìnhII-13.Phổbiếndạngđứngytrongmáidốccao18m(%)

47HìnhII-14.Phươngbiến dạngcắtlớnnhấtmaxt r o n g máidốc 47HìnhII-15.Lướibiếndạngmáidốc

48HìnhII-16.Vectorchuyểnvịtoànphầnmáidốccao18m

48HìnhII-17.Phânbốlựckéohuyđộngdọctheochiềudàicốtthứnhất

49HìnhII-18.Thôngsốmô tảcácquanhệ 50HìnhII-19.Quanhệhi/HvớiTi/Tmax

50HìnhII-20.QuanhệDi/hivớiTi/Tmax

51HìnhII-21.QuanhệgiữahệsốantoànFs,lựckéoTmaxvới chiềucaomáidốc 52HìnhII-22.ẢnhhưởngcủađộcứngcốtEA(máidốccao18m)

53HìnhII-23.Ảnhhưởngcủabướccốtb(máidốccao18m)

54HìnhII-24.Ảnhhưởngcủacườngđộđấtđắp(máidốccao18m)

55HìnhII-25.ẢnhhưởngcủachiềudàicốtL(máidốccao15m)

56HìnhII-26.Ảnhhưởngcủanềnyếu(máidốccao18m)

57HìnhII-27.Quanhệhi/HvớiTi/Tmax(trườnghợp đấtnềntốt) 58HìnhII-28.Mặtpháhoạicủamáidốccao18mtínhtheophươngphápPTHH

59HìnhII-29.Mặtpháhoạicủamáidốccao18mtínhtheophươngphápCBGH

59HìnhII-30.PhânphốilựccắtTmaxdọctheochiềucaomáiđểtínhFr1

61HìnhII-31.PhânphốilựccắtTmaxdọctheochiềucaomáiđểtínhFr2

61HìnhII-32.QuanhệgiữahệsốantoànFsvớichiềucaomáidốcH củamáidốckhôngcốt

62 Hình II-33.Quan hệ giữa hệ số an toàn Fs với chiều cao mái dốc H của mái dốc có cốt 63HìnhII-34.QuanhệgiữaIr (%)vớichiều caomáidốcH(m) 64HìnhII-35.QuanhệgiữahệsốantoànFr1vàFr2vớichiều caomáidốcH (m) 65

HìnhIII-1.Hiệntrạngsụtlởmáidốctaluydương

68HìnhIII-2.Biệnphápbảovệmáitaluydương

71HìnhIII-3.Mặtcắtthiếtkếmáitaluydương

71HìnhIII-4.Hìnhdạnglướiđịakỹthuật1trục

73HìnhIII-5 Môhìnhlướiphầntửmáitaluydương 73HìnhIII-6.Phổứngsuất huyđộngtrongmáidốc 74HìnhIII-7.Vectorchuyểnvịtrongmáidốc

74HìnhIII-8.Phươngbiến dạngcắtlớnnhấtmaxtrongmáidốc 75HìnhIII-9.Kếtquảtínhtoánổnđịnhmáidốccócốt 76

THỐNGKẾBẢNGBIỂU

BảngI-1.Tổngsốđạilượngcáclựctácdụnglên khốitrượtgồmnthỏiđất 14BảngII-1.Thôngsốmôhìnhvậtliệu

42BảngII-2.Kếtquảtínhtoánổnđịnhtheohai phươngpháp 62BảngIII-1.Cácchỉtiêucủađấtđắpvàđấtnền

72BảngIII-2.Cácthôngsố kỹthuậtlướiđịakỹthuật 72BảngIII-3.Kếtquảtínhtoánổnđịnhmáidốccócốt 75

MỞĐẦU

1 TÍNHCẤPTHIẾTCỦAĐỀTÀI

Từlâuđời,đấtđượcsửdụngnhưmộtloạivậtliệuxâydựng.Sovớicácloạivậtliệukhác,đấtrấtrẻtiền,sẵncónhưnglạicócácđặctrưngcơhọckém,đặcbiệtlàkhôngchịuđượclựckéo.Đểkhắcphụcnhượcđiểmnày,ngoài

nhữngbiệnphápgiacốđấtbằngcácchấtliênkết(vôcơ,hữucơ,hóachất),từnăm1963,HenriVidal,mộtkỹsưcầuđườngngườiPhápđãđềxuấtýtưởngdùngđấtcócốtđểxâydựngcáccôn gt r ì n h C h o đếnn a y kháin i ệ m vềđấtc ó cốt và n h ữ n g ứngd ụ n gc ủ a

n ó trong các công trình xây dựng đã trở nên quen thuộc với các kỹ sư cầu đường,

kỹ

sưxâydựngởkhắpnơitrênthếgiới.Hiệnnay,cácứngdụngphổbiếnnhấtcủacôngnghệđấtcó cốtlàtrongxâydựngtường chắnđất,máidốc, máiđườngđắp

Côngdụngnổibậtcủacôngnghệđấtcócốtlàhuyđộngđượcsứcchịukéocủacốtđểtăngổnđịnhcủamáidốc.Hiệnnay,phươngphápcânbằnggiớihạn(LimitEquilibriumMethod-

LEM)làphươngpháptruyềnthốngvàphổbiếnnhấtdùngđểphântíchổnđịnhmáidốccũngnhưmáidốccócốt.Bàitoánphântíchổnđịnhmáidốct he oL E M h i ệ n n a y làbà i t o á

n siê ut ĩ n h , đểg i ả i đượcb à i t o á n n à y, c á c n hà khoahọcđãđưavàocácgiảthiếtkhácnhau(nhưcácgiảthiếtbỏbớtlựctươngtác,giảthiếtđiểmđặtcủalựctươngtác,giảthiếtvềhướngtácdụngcủalựctươngtácgiữa các thỏi đất) và coi lực neo của cốt là lực neo

cả khối đất trượt vào phần đất

ổnđịnh.Kếtquảcủabàitoántheophươngphápnàykhôngcungcấpbấtcứthôngtinnàovềứngsuấtbiếndạngcủamáidốc,cũngnhưcủacốt.Phươngphápsốlàmộttrongnhữngphươngphápcóthểgiảiquyết

đượcnhữngvấnđềtrên.H i ệ n naynhờsựpháttriểnt ốc độcaocủatinhọc vớicácthếhệmáytínhhiệnđạimà phươngphápsố đượcp hát t r i ể n m ạ n h m ẽ N ổ i b ậ t t r o n g

p h ư ơ n g p h á p s ố có t h ể nóiđếnphương phápphầntử hữu hạn(Finite

ElementMethod-FEM).Phươngphápnàycóthể cho lời giải tới bất kỳ độ chính xác cần thiết nào, đồng thời nó có thểxét đến cáchình dạng phức tạp, các điều kiện biện phức tạp và tính phi tuyến của vật

2liệu .đólànhữngđiềukiệnmàcácphươngphápgiảitíchkhácvídụLEMk h ó cóthểxétđếnđược.

Hiệnnay,ViệtNamvẫnchưacótàiliệuchínhthứcvềphươngpháptínhtoánc

ho kết cấu sử dụng đất có cốt, chưa ban hành một tiêu chuẩn thiết kế nào cho loạikết cấu này Do đó, việc“Nghiên

cứu ổn định mái dốc có cốt bằng phương phápphần tử hữu hạn”có ý nghĩa rất

quan trọng góp phần hiểu rõ ứng xử của đấttrongmáidốccócốtcũngnhưgópphầnhoànthiện tiêuchuẩnthiếtkếđất cócốt

CHƯƠNGI.TỔNGQUAN 1.1 CÔNGNGHỆĐẤTCÓCỐT

Lĩnhvựckhoahọckỹthuậtvềđấtcógiacườngcốtchịukéođãcóhơn40nămpháttriểnvàhoàn thiệnkểtừngàykỹsưHenriVidal(Pháp)đề

hợpgiữavậtliệuđấtvàvậtliệucốttheoquanđiểmnàylàmộtloạivậtliệucótínhchấtcơhọcđặcthùnổitrộisovớiđấtriêngvàcốtriêng.Đấtcócốttheoquanđiểmnàyđãđượcchaôngtasửdụngxaxưa,vídụnhưtrộnđấtnhãovớirơmđểlàmvậtliệuxây dựng, vừa có tính dính bám của đất, vừa có tính bền dai của cốt, thường được

sửdụnglàmváchtường, Hiệnnay,ýtưởngnàyđãđượckhoahọchoávàkỹthuậthoáđểtạođấttrộ

ncốt:Cốtởđâylànhữngđoạnsợidàihoặcngắnlàmbằngsơdừahoặcxơpolime(hìnhI-1).

HìnhI-1.Đấttrộncốt

3.Lấphàmếchchốngsạtlởbờsôngbằng đốngnòngnọcđất

HìnhI-vàxâmthựcngang

HìnhI-4 VòngMohrứngsuấtcủađất:1)Đấtkhôngcó cốt;2)Đấtcócốt

Vớiđất bình thường, ví dụ cát không có cốt, vòng Mohr ứng suất không thểcắtđường Coulomb (đường 3, hình I-4), ngược lại, với mẫu đất có cốt trộn thìvòngMohr ứng suất có trị số3<0 khá lớn Điều này chứng tỏ đất có cốt có khảnăngchịukéolớn

Schlosser và nnk (1972) đã tiến hành thí nghiệm mẫu đất có cốt đồng chất dịhướng(hìnhI-5)bằng máynénbatrụcthôngthường với mẫuhìnhtrụ: đấtcátcócốt:

HìnhI-5.Xácđịnhtínhchấtcơhọccủađấtcócốttheoquanđiểm vậtliệumớibằngmáybatrục

a.Sơđồmẫu cátcócốt;b.Xửlýsốliệuthí

nghiệmcủamẫuđấtcátbìnhthườngvàmẫuvậtliệumớiđất cócốt(theo Schlosservànnk1972)

Đấtđặtcóthứtựnhấtđịnhcáclớpcốtcótácdụngnhưneochịukéo.Đấtcócốttheohình thứcnàyhiện đượcnghiêncứuápdụngkhárộngrãikhi xâydựngcácloạicôngtrìnhsau:

- Tườngđấtcócốt

- Tường–máidốccócốt

- Máidốccócốt

Trong phạm vi luận văn, tác giả nghiên cứuvề loại công trìnhm á i d ố c c ó

c ố t theo hình thức thứ 2, cốt được sử dụng với chức năng neo và tạo mái [7] ví dụnhưtrongcáchìnhI-7,I-8sauđây

vì ứng suất cắt hoặc vì biến dạng quá mức Khối đất có cốt được coi là một khốivậtliệu hỗn hợp có các đặc tính đã được cải thiện: làm tăng ưng suất nén, nâng cao đặctínhvậtliệu,làmgiảmbiếndạng.Quanghiêncứu m ẫ u đấthìnhI-9bịchặnbở iứngsuấ tné n3d o ứngsuấtnén 1tạonên (1>3), với hình I-9 a mẫu đất không có cốt và hình I-9 bmẫu đất cócốtđãlàmrõcơchếtươngtáccủađấtcócốtvới nhữngtácdụngsau:

a,Trườnghợpđấtkhôngcócốtb,Trườnghợpđ ất có

cốtHìnhI-9.Tácdụngcủacốtđốivớiđất

a, Lựcdínhdịhướng:Dưới tác dụngcủa tải trọngnén1sẽgâyrabiếndọc néndọc

trục và biến dạng kéo ngang Nếu cốt có lực chống kéo lớn hơn của đất, bề mặtcốtđủ nhám đảm bảo tương tác tốt, chuyển vị tương đối này sẽ tạo ra ứng suất cắttrênbềmặttiếpxúcvớicốt,ứngsuấtcắtnày làmgiảmứngsuấtkéotrongđất,tứcgiảm

3.Dovậy,đườngbaopháhoạicủamẫuđấtđượcgiacốnằmcaohơnmẫuđấtkhôngđượcgiacốmộtgiátrịcr.Hausmann(1976)cònchỉralà,khi1nhỏ,m ẫ u đấtđượcgiacốbịpháhoạitrượthoặckhôngcóbiểuhiệnchặnnàocủalựcdínhdịhướngm à c h ỉ cóg ó c m a

s á t t r o n g t ă n g l ê n C ò n k h i 1cao,đấtđượcg i a c ố b ị p h á hoại do cốt bị đứt, có sự chặn của lực dính dị hướng, còn góc ma sát trong như nhaucho

mẫuđấtgiacốvàkhônggiacố(hìnhI-10a)

b,Áplựcnéngiớ ihạnt ă n g lên:Ứngsuất 3bêntrong m ẫ u đấtcócốttănglênkhi

1tăng lên và gây ra sự di chuyển của vòng Mohr ứng suất Độ bền tăng thêmcủađất được gia cố là hiệu quả của áp lực giới hạn tăng lên Đường bao phá hoạicủamẫu đất có cốt và không có cốt giống nhau như ở hình I-10 b Trong hình I-10b,đườngđứtthểhiệnlựcdínhdịhướngđểso sánh

Giá trị lực nén giới hạn và lực dính dị hướng được xác định theo kết quảnghiêncứunhưsau:

3

9b,dướitải trọng ngoàikhôngđổi,biếndạngsẽlàvrvà1/2hr,trongđóvr<vvàhr<h.Mứcgiảmbiếndạngnàylàkếtquảtrựctiếpcủaứngsuấtchặn(ứngsuấthạnchếnởhông)bổsung

3dotươngtácgiữađấtvàcốttạora

R

Việc bổ sung này còn cải thiện độ bền của đất Nếu đất không cốt chịu néndướiứng suất không đổi3 và độ lớn của ứng suất1 tăng dần, đất sẽ chịu ứng suấtcắttăng dần 1/2(1 -3) Trượt cắt xảy ra khi ứng suất cắt đạt tới độ bền kháng cắtcủađất Khi đất có cốt, giá trị1 đủ gây trượt cắt lớn hơn nhiều vì sự gia tăng1 làmgiatăng3 kéo theo việc ứng suất cắt 1/2[1 – (3+3)] tăng tương đối ít Giớihạnthực tế về độ bền của đất có cốt được thể hiện là do sự kéo đứt cốt hoặc sựpháhỏngcơchếngàmbámdotrượtởbềmặttiếpxúcđất/cốt.

1.2.2 Cơchếgiacườngđấttrongmáidốc

Nghiên cứu mái dốc đất rời hình a, và đất dính hình b, theo Taylor(1937,1948),mặt trượt mái dốc đất rời ko có lực thấm dạng mặt phẳng và mặt trượtmái dốc đấtdính có dạng cung tròn Để không xuất hiện mặt trượt, mái dốc cần bốtrí thêm cáclực kéo ngang để giữ cốt VĐKT Không có sự giúp ích của đất có cốt,mái dốc đã bịtrượt; tuy nhiên nhờ kết hợp với đất có cốt một cách thích hợp mái đất đã ổn định.Việc khảo sát cơ chếgia cường cơ bản chứng tỏ đất trong mái dốc gồm hai vùngriêng biệt: vùng chủđộng và vùng kháng trượt (vùng bị động); các vùng này thểhiện trên hình I-11 Nếukhông có cốt, vùng chủ động sẽ mất ổn định, dịch ra phíatrước và trượt xuống sovới vùng kháng Nếu đặt cốt ngang qua hai vùng, cốt có thểlàm cho vùng chủ động

ổn định Hình I-11 thể hiện một lớp cốt đơn có chiều dài Lajtrong vùng chủ động và Lejtrongvùng kháng Trong thực tế thường bố trí cốt gồmnhiều lớp, tuy vậy một lớp đơngiản trình bày trên hình I-11là thích hợp cho việcminhhoạcơchếcơbản

HìnhI-11.Cơchếgiacườngmáidốcbằngcốt

Cơchếlàmviệccủacốtlàtruyềnlựctừvùnggâymấtổnđịnhvàovùngkháng-nơichúngđượctiếpnhậnantoànvàthôngquacơchếneobámđấtvớicốt.Đểlàmđượcđiềunày,cốtđấtphảicósựneobámvàlựckéodọctrụcthìmớitiếpthubiếndạngkéoxuấthiệntrongđấtởvùngchủđộng.Đểcóđủkhảnăngkhángtrượtphầntửcốtphảiđượckéodàithêmđoạn

Lneojvàovùngkháng.Trongvùnghoạtđộngtảitrọngtruyềntừcốtvàođấtcũngthôngquacơchếneobámđất-

cốt,đểcóđượcsứckhángkéocủacốt,chiềudàiLkeojphảiđủlớnđểphátsinhlựckéo,nếukhôngsẽxuấthiệntụtcốtởvùnghoạtđộng

1.2.3 Cơchếtương tácđất vớicốt

Cơchếtươngtácchủđạogiữađấtvớivốtlênquanđếnsứccảndolựcmàsát,sứckhángtảibịđộngvàchuyểnvịuốntốt.Thựctếảnhhưởngcủachuyểnvịuốntớicác

đặctrưngcủa

côngtrìnhđấtlàrấtnhỏnêntheoSchlosservàbuhan(1990)cóthểbỏqua.Vìthếcóthểđơngiảnhóacơchếtươngtácđất-Cốt nhưsau:

1 Sứckhángcắttrực tiếp:làsứckhángcắtgiữađấtvớidiệntíchbề mặtphẳngcủacốtvải.

- Trongtínhtoánthiếtkếchọnvảiđểgiacốđấtdính,thườngxácđịnhhệsốmasátgiữađấtvàvảibằngthínghiệmmasát,lựcmasátbề mặttiếpxúc.

2 Sức kháng kéo:là sức kháng do lực ma sát F xuất hiện giữa đất và bề mặt

masátcủacốtvải.Độlớncủasứckhángdo masátphụthuộcvàogócmasátbềmặtvàứngsuấtpháptruyềnhiệuquảgiữađấtvàbềmặtcốt

đólàxácđịnhhệsốantoànchomáidốc.Đâylà h ệ s ố đểđánhg i á c ô n g t r ì n h

ổ n địnhh a y m ất an t o à n C ó r ấ t n h i ề u phươngpháp,trongđó,haiphươngphápchínhthườngđượcsửdụngđólàphươngphápcânbằnggiớihạn(LimitEquilibriumMethod–LEM)vàphươngphápphântửhữuhạn(FiniteElementMethod-FEM)

1.3.1 Phươngphápcânbằnggiớihạn(LEM)

tỷsốgiữathànhphầnkhángtrượt(lựcmasát,lựcdính)huyđộngtrêntoànmặt trượt với thành phần lực gây trượt (trọng lượng, áp lực nước, áp lực thấm, độngđất, ).

Phươngphápcânbằnggiớihạnvớimặttrượtgiảđịnhtrước,tínhtoándựatrênnguyênlýchung:

địnhmáidốcđượclậptheophươngphápphânmảnhnhưchươngtrìnhcủaViệnkỹthuậtChâuá(AIT),chươngtrìnhSlope/Wcủa Geostudio(Canada)

Xét một thỏi đất được tách ra từ cung trượt tâm O, bán kính R (hình I-13),cáclựctácdụnglênthỏiđấtgồm:

- LựcngoàitácđộnglênđỉnhthỏiđấtQi;

- Cáclựcthểtích:Wi(trọnglượngthỏiđất),Fdi(lựcđộngđấttácdụnglênthỏiđất);

- Các lực tương tác giữa các thỏi đất Ei-1, Ei(thành phần lực nằm ngang phíatráivà phải của thỏi đất); Xi-1, Xi(thành phần lực thẳng đứng bên phía trái và phải củathỏiđất);

- Cácphảnlực Ni,Ticủađấtdướimặttrượtgiảđịnhtácdụngvàođáythỏiđất

Ở một trường hợp tính toán cụ thể, về lý thuyết các lực Wi, Fdi, Qilà xác địnhđược

và còn lại các đại lượng chưa xác định được ứng với mỗi thỏi đất theo phương pháptính dồn từ thỏi đất ở đỉnh xuống thỏi đất ở chân gồm các lực: Ei, Xi, Ni,

Tham số điểm đặt của

Ei:Tham số điểm đặt của

Ni:HệsốantoànchungFs:

n-1n-1nnn-1n1

Việcxétđầyđủlựctươngtácgiữacácthỏilàyêucầupháttriểnlýthuyếtcơhọcđấtv à n h i ề

u p h ư ơ n g p h á p t í n h

đ ã đượcđềx u ấ t T r o n g s ố c á c p h ư ơ n g p h á p n à y Janbuđãdùngthủthuậtgiảthiếtđườngđặtlựctươngtác,cácphươngphápkhácnhưSpencer,Mogenstern–

HìnhI Nhậnxét:hiệnnay,phươngphápBishopđơngiảnvẫnđượcsửdụngrộngrãivàchokếtquảkhátincậy.

2 Cácphươngphápdùnggiảthiếthướngtác dụngcủalựctươngtác

a PhươngphápSpencer

- Giảthiết

F (x) 1,00



0,50



vàoloạiphươngphápdùnggiảthiếtvềhướngtácdụngcủalựctươngtácgiữacácthỏi.Sauđâytrìnhbàyphươngpháp GLE

đóngvaitròthamsốcủabàitoáncầnphảitínhtoán.PhươngphápGLEđược coi là phương pháp cải tiến của phương pháp Spencer về góc nghiêng thay

- Nhận xét: Phương pháp này chưa tĩnh định được hệ phương trình cơ bản, phải

giảibằng cách tính thử dần, quá trình tính toán thử dần là rất dài và phức tạp, nếunhưngườisửdụngthiếukinhnghiệmkhitínhtoán,bàitoáncóthểsẽkhônghộitụ

+Từcácđiềukiệncânbằngcủathỏitheophươngđứngcó:

E

Xi

-Nhận xét: Phương pháp Janbu tổng quát, có hệ 5 phương trình chứa 6 đại

lượngcần tìm: Ei, Xi, hi, Ni, Ti, Fs Bài toán là siêu tĩnh Để giải được bài toán, Janbugiảthiếtđườngtươngtác,tứcgiảthiếtcácđạilượnghi

TheonghiêncứucủaG.Fredlund[13]thìphươngphápJanbutổngquátđẹpvềmặtlýthuyếtnhưngkhócólờigiảithựctếvìbàitoánrấtkhóhộitụvớigiảthiếtmộtđườngtươngtáclực

b Phương pháp Janbu đơn giản hóa:Khác với phương pháp Janbu tổng

quát,phương pháp Janbu đơn giản hóa chấp nhận sơ đồ lực của Bishop (tức bỏthànhphần lực tương tác tiếp tuyến với mặt phân thỏi) nhưng vẫn đảm bảo hệ lựcđồngquyvàđagiáclựckhépkín

Để làm chính xác hóa trị số hệ số an toàn tính được theo các bước tính toán nhưđãnêu ở phương pháp Janbu tổng quát với Xi= 0; hệ số an toàn được hiệu chỉnhbằnghệsốf0xácđịnhtheobiểuđồ

Trongđó:folàhệsốxácđịnhtheobiểuđồphụthuộctỷsốB/Ccủamáidốc

F(Xi=0)–trịsốantoàntínhtoán

1.3.2 Phươngphápphầntửhữuhạn(FEM)

KhácvớiLEM,cácphươngphápsốchophépphântíchbàitoánmáidốcmột cáchlinhhoạthơncảvềphươngdiệnhìnhhọccủamáidốccũngnhưtínhdịhướng

Theophương phápphần tửhữuhạn(FEM), hệ số antoànđượcxác địnhtheophươngpháptriếtgiảmcườngđộkhángcắt.Theophươngphápnày,cácthôngsốcường độ của đất được giảm dần cho tới khi mô hình mái dốc mất ổn định Hệ số

antoànchínhlàtỷsốgiữacườngđộkhángcắtcủađất

vàcườngđộkhángcắttốithiểumàtạiđómáidốcổnđịnh.Haynóicáchkhác,hệsốantoànlàhệsốmàcườngđộkhángcắtcủađấtcầnphảigiảmđểmáidốcđạttớitrạngtháitới hạn

Để diện tích đơn vị đang xét là một mảnh của mặt trượt thực (tức ở trạng thái cânbằnggiớihạn),ngườitathườnggiữnguyêntrạngtháiứngsuất(tứclàgiữnguyêntrịsốτ)vàgiảmtrịsốcủacácchỉtiêucườngđộchôngcắtcủađất,vídụgiảmtrịsốτ0xuốngsốτ0m,t ứ c giảmđộnghiêngcủa

Theo định luật Coulomb, cường độ chống cắt trên diện tích đơn vị tính theo côngthức(1.21).

Theoq u a n điểmn à y , t r ị s ố τ0t í n h t h e o c ô n g t h ứ c n à y đượcc o i l à c ư ờ n g độchốngcắtvốncócủađấtvàđườngCoulomblàđường(1)tronghình I-19trên

Như vậy, khi F=1 (tức đã huy động hết khả năng chống cắt của đất) thì đất tại nơiđangxétthựcsựởtrạngtháicângbằnggiớihạn,diệntích đơnvịđangxétthuộcvềmặt trượtthực.ĐườngCoulomb(2)trùngvớiđườngCoulomb(1)

NếuF>1thìdiệntíchđơnvịđangxétcònởtrạngthái cânbằngbềnvới

hệsốantoànFtínhtheocôngthức:

F(   u ) t a n 0m ' c ' vớiτ0m=τ (1.24)τ,σ là hai thành phần ứng suất (ứng suất tiếp và ứng suất pháp) trên diện tích đơn vịđangxét

Trênmặttrượtgiảthiết(tứcmặttrượtnguyhiểmnhất)cườngđộchốngcắtcủađấtđượchuyđộngởcácmứcđộkhác nhauvàthườngxácđịnh trị số trungbình củamức độ huy động(F)tại các nơi trênmặttrượt giả định đểlàm hệ sốant o à n

ổ n địnhtrượtcủamáiđấtứngvới mặttrượtđangxét

Như vậy, theo quan điểm này, hệ số an toàn được định nghĩa như là một hệ sốmàvới nó sức chịu cắt của đất bịgiảm đểchịu khối lượng đất trong trạng thái cân bằngdọctheotoànbộmặttrượtđãchọn

n một khốinêm.

Khi phân tích ổn định cần phải thử với các mặt phá hoại khác nhau, rồi đánhgiásự cân bằng của khối đất phía trên các mặt phá hoại đã thiết đó Có thể thựchiệnviệc phân tích ổn định như vậy bằng một cách nào đó tùy thuộc vào điều kiệnđượcgiả thiết tại mặt ranh giới giữa hai phần của khối đất hình nêm Trên mặt pháhoạigiới hạn có thể xảy ra sẽ sinh ra lực gây trượt lớn nhất và để bảo đảm trạngthái giớihạnkhôngxảyrathìphảichốnglạiđượclựcgâyxáođộnglớnnhấtđó(hìnhI-20a).Đốivớitrườnghợpmáidốccólớpđắpcuốicùngnằmngangthìlựctrượtcóthểđượcxemlàhợplựccủacác áplựcđấtphíahông;lựcnàytăngdầngầnđúng