Phân tích ảnh hưởng của hệ số mũ m trong mô hình hardening soil đến độ ổn định của hố đào ở khu vực tp cần thơ

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Phân tích ảnh hưởng của hệ số mũ m trong mô hình hardening soil đến độ ổn định của hố đào ở khu vực TP Cần Thơ Phần mở đầu Chương 1 : Tổng quan về hố

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

NGUYỄN TIẾN CƯỜNG

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ SỐ MŨ m TRONG

MÔ HÌNH HARDENING SOIL ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA

HỐ ĐÀO Ở KHU VỰC TP CẦN THƠ

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số ngành: 60 58 60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2012

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

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Minh Tâm

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

Tp HCM, ngày tháng năm 2012

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

MSHV: 10090364

I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ SỐ MŨ m TRONG MÔ HÌNH

HARDENING SOIL ĐẾN ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỐ ĐÀO Ở KHU VỰC TP CẦN THƠ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Nhiệm vụ : Phân tích ảnh hưởng của hệ số mũ m trong mô hình hardening soil đến độ ổn định của

hố đào ở khu vực TP Cần Thơ

Phần mở đầu

Chương 1 : Tổng quan về hố đào và tường chắn đất

Chương 3 : Cơ sở lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn

Chương 4 : Mô hình hardening soil và các tham số trong mô hình

Chương 5 : Ứng dụng công trình thực tế

Phần kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN MINH TÂM

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

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Đi ̣a kỹ thuâ ̣t xây dựng là ngành ho ̣c ở bâ ̣c sau đa ̣i ho ̣c , tiếp nối ngành xây dựng ở bâ ̣c

đa ̣i ho ̣c Ngành học này nghiên cứu các vấn đề đất , móng, công trình ngầm , thủy

lơ ̣i… Trong suốt quá trình ho ̣c tôi thấy mình tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích , nó như ga ̣n đu ̣c khơi trong giúp tôi thấy được , hiểu được những vấn đề khoa ho ̣c Sự hiểu biết đó giúp tôi tăng thêm sức ma ̣nh, sự tự tin trong nghề nghiê ̣p sau này

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy TS Nguyễn Minh Tâm Thầy đã giúp tôi

đi ̣nh hướng được đề tài luâ ̣n văn Bằng sự nỗ lực bản thân cùng với sự hướng dẫn trong quá trình làm tôi đã tích lũy thêm nhiều kiến thức không chỉ đối với lĩnh vực nghiên cứ u trong đề tài này mà còn ở lĩnh vực khác Quyển luâ ̣n văn này đươ ̣c xem như thành quả lao đô ̣ng của sự nỗ lực ấy với hy vo ̣ng nhỏ nhoi đóng góp mô ̣t phần nhỏ cho khoa học

Kế tiếp, con xin gởi lời cám ơn sâu sắc nhất đến ba mẹ Những người đã giúp con về

vâ ̣t chất, tinh thần để con có được những điều kiê ̣n thuâ ̣n lợi , vững tâm trong suốt quá trình học

Tôi xin cám ơn anh Trần Văn Trí hiê ̣n đang công tác ta ̣i công ty Nova Land Xin cám

ơn anh vì những vấn đề , những kinh nghiê ̣m thực tế về tầng hầm mà anh đã truyền

đa ̣t Kiến thức ấy giúp tôi bổ sung thêm cho bài luâ ̣n văn cũng như kiến thức nghề nghiê ̣p trong tương lai

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ sự biết ơn đến tất cả các thầy cô , bạn bè trong bộ môn Địa cơ nền móng, những người đã hướng dẫn hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học

Xin cám ơn tất cả !!

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Sự phát triển về công nghệ xây dựng và dân số trong khi diện tích xây dựng không tăng thêm đã đặt ra yêu cầu đối với công trình xây dựng không chỉ tận dụng không gian bên trên mà còn không gian phía dưới Tầng hầm luôn là vấn đề đầy thử thách đối với kỹ sư xây dựng Công việc thiết kế và thi công tầng hầm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: điều kiện địa chất, nước ngầm, năng lực nhà thầu….Yêu cầu đặt ra là không làm ảnh hưởng quá mức đối với công trình lân cận

Luận văn nhằm mục đích tìm ra hệ số mũ m trong mô hình Hardening Soil và ảnh hưởng của nó đối vớ i chuyển vi ̣ của tường vây và lún bề mặt xung quanh hố đào Luận văn gồm các nội dung như sau:

 Sử dụng Excel tính toán lựa chọn giá trị hệ số mũ m

Bài toán được phân tích qua nhiều trường hợp với hệ số mũ m khác nhau để biết được ảnh hưởng của nó đối với chuyển vị của tường vây và độ lún của nền đất xung quanh

hố đào

ABSTRACT

Development of construction technology and population have asked construction which is not only high rising but also underground Underground is always the hard problem to civil engineer From design to contract is the chain of many problems depending on geotechnical condition, underground water, experience of contractor… It is unauthorized to influence seriously to another constructions

This thesis studies exponential coefficient m in Hardening Soil model and its influences to displacement of retaining wall and the settlement of soil around excavation This thesis includes contents:

 The existing theories

 Using mathematical software Origin Pro 8 to define ref

oed

E at definite p ref

 Using microsoft excel to define exponential coefficient m

The problem is analysed in many cases using differently exponential coefficient m Comparing results and go forward to conclusion about displacement of retaining wall and settlement of ground around excavation

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT LUẬN VĂN v

ABSTRACT vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ 10

DANH SÁCH BẢNG BIỂU 12

PHẦN MỞ ĐẦU Giới thiê ̣u 13

I Bối cảnh hiện tại 13

II Sư ̣ cần thiết nghiên cứu 14

III Mục đích nghiên cứu của đề tài 15

IV Nội dung nghiên cứu 15

V Phương pháp nghiên cứu 16

VI Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài 16

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO VÀ TƯỜNG CHẮN 1.1/ Tổng quan về hố đào 17

1.2/ Các dạng hố đào 17

1.2.1/ Hố đào được chống giữ bởi hệ shoring 18

1.2.2/ Hố đào được chống giữ bởi các thanh neo trong đất 19

1.2.3/ Hố đào được thi công theo công nghệ Top-down 20

1.2.4/ Hố đào mở 21

1.3/ Tổng quan về tường vây 21

1.4/ Các dạng tường vây 22

1.4.1/ Tường cừ dạng bản mỏng 22

1.4.2/ Tường vây bằng cọc khoan nhồi 24

1.4.3/ Tường vây bằng bê tông, tường barrette 24

1.5/ Thiết bi ̣ quan trắc chuyển vị tường vây 25

1.6/ Lư ̣a cho ̣n tường vây cho hố đào sâu 27

1.7/ Phân ti ́ch các yếu tố ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của tường vây 28

1.7.1/ Chiều sâu củ a tường vây 28

1.7.2/ Các giai đoạn lắp đặt các thanh chống 29

1.7.3/ Khoảng cách giữa các thanh chống 29

1.7.4/ Hạ mực nước ngầm 30

1.7.5/ Trình tự thi công 30

1.7.6/ Độ cứng và sức chống cắt của đất 30

1.7.7/ Kích thước của mái taluy 31

1.8/ Phân ti ́ch đô ̣ lún bề mă ̣t xung quanh hố đào 31

1.8.1/ Phương pháp của Peck 31

1.8.2/ Phương pháp Bowles 32

1.8.3/ Phương pháp Clough và O’Rourke 34

1.8.4/ Phương pháp của Ou và Hsieh 34

1.9/ So sa ́ nh giữa các phương pháp 36

Chương 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN 2.1/ Tổng quan tính toán áp lực đất lên tường chắn 38

2.2/ Các loại áp lực đất 38

2.3/ Tính toán áp lực đất theo Rankine 40

2.4/ Tính toán áp lực đất theo Coulumb 42

2.5/ Tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn 45

2.6/ Các mô hình đất 50

2.6.1/ Mô hình Mohr-Coulomb 50

2.6.1.1/ Công thứ c trong mô hình Mohr-Coulomb 51

2.6.1.2/ Các thông số đầu vào trong mô hình Morh Coulomb 52

2.6.2/ Mô hình Hardening Soil 53

2.6.2.1/ Các công thức trong mô hình Hardening Soil 55

2.6.2.2/ Các thông số đầu vào trong mô hình hardening soil trong Plaxis 56

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ SỐ MŨ m TRONG MÔ HÌNH HARDENING SOIL

3.1/ Giới thiệu về địa chất khu vực thành phố Cần Thơ 59

3.2/ Tính toán hệ số mũ m trong mô hình Hardening Soil 61

3.2.1/ Xác định giá trị E oed từ công thức thực nghiệm 61

3.2.2/ Xác định giá trị E oed từ lý thuyết 63

3.3/ Kết luận hệ số mũ m và phân tích kết quả 64

3.3.1/ Kết luận hệ số mũ m và giá trị modun ref oed E của đất 64

3.3.2/ So sánh kết quả tính toán với các kết quả của các tác giả khác 68

3.3.3/ Phân tích kết quả 69

Chương 4: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 4.1/ Giới thiệu công trình 70

4.2/ Giới thiệu địa chất công trình 70

4.3/ Biện pháp thi công 72

4.4/ Thuyết minh tính toán 78

4.4.1/ Cơ sở tính toán 78

4.4.2/ Các thông số phục vụ tính toán 78

4.5/ Các giai đoạn thi công tầng hầm 80

4.6/ Mô hình tính toán 80

4.7/ Kết quả tính toán 81

4.8/ Phân ti ́ch kết quả tính toán 84

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận và kiến nghị 85

II Hướng nghiên cứu tiếp theo 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… ……… ………88

PHỤ LỤC ………90

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1-1: Hố đào được giữ bởi hê ̣ shoring ……….18

Hình 1-2: Tường vây cừ Larsen được giữ bởi cap neo .18

Hình 1-3: Tường chắn được neo trong đất .19

Hình 1-4: Chi tiết đoạn neo trong đất 19

Hình 1-5: Hố đào thi công bằng phương pháp Top-Down .20

Hình 1-6: Hố đào mở .21

Hình 1-7: Tường cừ Larsen .22

Hình 1-8: Kích thủy lực cho tường chắn 23

Hình 1-9: Hố đào được giữ bởi hê ̣ tường vây 23

Hình 1-10: Tường vây dạng cọc nhồi .24

Hình 1-11: Thi công đào rãnh tường vây 25

Hình 1-12: Lắp đặt thép tường vây 25

Hình 1-13: Cọc quan trắc chuyển vị tường vây 26

Hình 1-14: Thiết bi ̣ đo chuyển vi ̣ tường vây 26

Hình 1-15: Tương quan chuyển vi ̣ của tường vây và chiều sâu của tường vây 28

Hình 1-16: Tương quan giữa chuyển vi ̣ tường vây đào đất và chống đỡ .29

Hình 1-17: Biểu đồ thể hiê ̣n phân bố áp lực đất lên các thanh chống .30

Hình 1-18: Tương quan kích thước máy taluy và chuyển vi ̣ của tường vây .31

Hình 1-19: Đường quan hệ giữa độ lún nền đất xung quanh hố đào và chiều rộng ảnh hưởng .32

Hình 1-20: Phương pháp xác đi ̣nh độ lún nền đất xung quanh theo Bowles .33

Hình 1-21: Lún nền đất xung quanh hố đào đối với đất cát hoặc đất sét tốt 34

Hình 1-22: Lún nền đất xung quanh hố đào trong đất sét yếu .34

Hình 1-23: Lún nền đất xung quanh hố đào (a) đất cát hoặc sét tốt (b) đất sét yếu .35

Hình 1-24: Tương quan giữa chuyển vi ̣ tường vây và lún nền đất xung quanh hố đào .36

Hình 1-25: So sánh phương pháp của Clough-O’Rourke và Ou-Hsieh .37

Hình 2-1: Áp lực đất phía trước và sau lưng tường chắn 41

Hình 2-2: Vòng tròn Mohr-Rankine .41

Hình 2-3: Áp lực chủ động theo Coulumb .43

Hình 2-4: Áp lực đất bị động theo Coulumb .44

Hình 2-5: Phân tích phần tử hữu hạn mesh lưới .46

Hình 2-6: Mối quan hê ̣ giữa nút và chuyển vi ̣ nút .47

Hình 2-7: Phần tử ba nút và phần tử sáu nút .48

Hình 2-8: Phần tử bốn nút và phần tử tám nút 48

Hình 2-9: Phần tử dầm thanh .48

Hình 2-10: Phần tử tiếp dầm… 49

Hình 2-11: Phần tử tiếp xúc ……… 49

Hình 2-12: Tiêu chuẩn dẻo trong mô hình Mohr-Coulumb .51

Hình 2-13: Các thông số trong mô hình Mohr-Coulumb .52

Hình 2-14: Biểu đồ quan hê ̣ giữa ứng suất và biến dạng .55

Hình 2-15: Các thông số cơ bản trong mô hình Hardening-Soil .56

Hình 3-1: Vẽ tiếp tuyến tính giá trị ref oed E tại giá trị ref p 63

Hình 3-2: Tính toán giá trị m .64

Hình 4-1: Phối cảnh và mặt bằng tường vây công trình Sacombank .70

Hình 4-2: Mặt cắt đi ̣a chất công trình .72

Hình 4-3: Lồng thép và hê ̣ thống siêu âm cọc .73

Hình 4-4: Thử tĩnh kiểm tra sức chi ̣u tải cọc .73

Hình 4-5: Hê ̣ shoring chống đỡ hố đào .74

Hình 4-6: Đo kiểm tra nhiê ̣t độ trong bê tông khối lớn .75

Hình 4-7: Bảo dưỡng bê tông khối lớn 75

Hình 4-8: Thanh watertop 76

Hình 4-9: Băng trương nở Hyper seal .76

Hình 4-10: Coupler nối thép .77

Hình 4-11: Bảo quản mặt bằng sàn hầm .77

Hình 4-12: Thi công tươ ̀ ng tầng hầm .78

Hình 4-13: Mô hình Plaxis tổng thể công trình Sacombank .81

Hình 4-14: Mô hình phần tử Plaxis công trình Sacombank .81

Hình 4-15: Ảnh hưởng của hệ số mũ m đến sự chuyển vị của tường vây 82

Hình 4-16: Ảnh hưởng của hê ̣ số mũ m đến độ lún của nền đất xung quanh hố đào 82

Hình 4-17: Ảnh hưởng của hệ số mũ m đến sự chuyển vị của tường vây 83

Hình 4-18: Ảnh hưởng của hệ số mũ m đến độ lún của nền đất xung quanh hố đào 83

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Tổng hợp lựa chọn loại tường vây cho hố đào ………27

Bảng 2-1: So sánh tổng hợp giữa các mô hình đất trong chương trình Plaxis của Kempfer 2006 57

Bảng 3-1: Giá trị tham khảo hệ số poisson ………61

Bảng 3-2: Tổng hợp giá tri ̣ hê ̣ số mũ m công trình cầu Cần Thơ ……… 64

Bảng 3-3: Tổng hợp giá tri ̣ hê ̣ số mũ m công trình mở rộng đường Quang Trung- Cái Cui ………66

Bảng 3-4: Tổng hợp giá tri ̣ hê ̣ số mũ m công trình khách sạn Hương Viê ̣t thành phố Cần Thơ … 66

Bảng 3-5: Tổng hợp giá tri ̣ hê ̣ số mũ m công trình Sacombank thành phố Cần Thơ ……… 67

Bảng 3-6: Gía trị hệ số mũ m theo Voon Sooss ……….68

Bảng 4-1: Các thông số của tường vây phục vụ cho tính toán ………79

Bảng 4-2: Các thông số của sàn tầng hầm phục vụ cho tính toán ……… 79

Bảng 4-3: Các thông số hệ shoring phục vụ cho tính toán ………79

Bảng 4-4: Tổng hợp các thông số nền đất sử dụng trong mô hình Hardening Soil ……… 79

PHẦN MỞ ĐẦU

GIỚI THIỆU

Hố đào là một phần quan trọng của kỹ sư nền móng Hố đào thường là tầng hầm của công trình cao tầng, công trình tàu điện ngầm…Khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t phát triển đặc biệt là công nghệ trong lĩnh vực xây dựng đã làm cho hố đào ngày càng phát triển cả

về chiều sâu và kích thước Vì vậy, yêu cầu đặt ra khi thiết kế công trình có hố đào

là phải hiểu được điều kiện địa chất khu vực xây dựng, ứng xử của đất nền và kinh nghiệm thi công tầng hầm Tuy nhiên, khi đã có được thiết kế hoàn chỉnh để triển khai thi công, trong quá trình thi công cũng cần có những thiết bị quan trắc để kiểm tra lại việc thiết kế và để có biện pháp hạn chế các sự cố có thể xảy ra

Năm 1943 Tezaghi lần đầu tiên đưa ra khái niệm về độ ổn định của hố đào Theo ông, hố đào có chiều sâu nhỏ hơn chiều rộng là hố đào nông, còn những hố đào có chiều sâu lớn hơn chiều rộng là những hố đào sâu Năm 1967 Tezaghi & Peck và các tác giả sau đó đã định nghĩa lại hố đào sâu là những hố đào có chiều sâu lớn hơn 6m Những hố đào như vậy thường được chống đỡ bằng cừ thép hoặc bằng hệ thống cọc

Việc phân tích hố đào sâu là công việc được tiến hành làm trước công việc thiết kế Đất không phải là vật liệu tuyến tính, cũng không phải là vật liều đàn hồi đẳng hướng Ứng xử của đất thường bị ảnh hưởng lượng nước có trong đất Về mặt lý thuyết để phân tích hố đào sâu thường giả thiết ứng xử tiếp xúc giữa đất và tường chắn trong quá trình thi công hố đào là đàn dẻo Một số giả thiết phát triển không đầy đủ, một số khác thì phức tạp rất khó trong việc ứng dụng thực tế Vì vậy việc

sử dụng kiến thức về cơ học đất và cơ học kết cấu hiện tại kết hợp với sự điều chỉnh cho phù hợp với số liệu quan trắc hiện trường là giải pháp có thể chấp nhận được

I Bối cảnh hiện tại

Đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về hố đào sâu Peck (1969), Lampe (1970), Clough và O’Rouke (1989, 1990) Qua các nghiên cứu đó các kiến thức về ứng xử

đất nền với tường chắn ngày càng được hoàn thiện hơn Hơn nữa, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin các phương pháp số được ứng dụng vào việc thiết kết nền móng và hố đào ngày càng trở nên phổ biến Ngày nay có nhiều phần mềm được viết để ứng dụng vào địa kỹ thuật được bán trên thị trường nhưng vấn đề chính

là phải hiểu được thuộc tính cũng như ứng xử của đất nền

Có nhiều mô hình đất khác nhau: từ mô hình đàn hồi đơn giản đến mô hình không tuyến tính đàn dẻo phức tạp Tuy nhiên, vẫn không thể dự đoán một cách chính xác

sự di chuyển của đất xung quanh và bên trong hố đào bằng phương pháp số cho dù biết chính xác được các thông số của đất nền vì nó còn phụ thuộc vào quan điểm cá nhân của người thiết kế Không chỉ như thế, cũng có sự khác nhau về kết quả giữa các phương pháp số và điều này đã được Kempfert và Gbreselassie được báo cáo năm 2000 Sự sai khác kết quả giữa các phương pháp số có thể do ảnh hưởng của việc chọn các thông số trong mô hình đất Vì vậy, việc chọn một hoặc một vài mô hình để diễn tả một vấn đề liên quan giữa ứng suất và biến da ̣ng của đất nền l à rất quan trọng

Bên cạnh đó biến dạng của đất nền còn phụ thuộc vào lộ trình ứng suất như: nén thông thường, dở tải, nén lại và li ̣ch sử hình thành của đất Vì vậy các thông số của đất là kết quả của chuỗi thí nghiê ̣m : thí nghiệm xác định dung trọng, thí nghiệm xác định tỷ trọng, thí nghiệm xác định độ ẩm, phân tích thành phần hạt, các giới hạn Atterberg, thí nghiệm nén ba tru ̣c đẳng hướng và không đẳng hướng , thí nghiệm nén cố kết, thí nghiệm cắt trực tiếp, thí nghiệm cắt cánh hiện trường…

Phương pháp tính toán được sử du ̣ng trong đề tài nghiên cứu và ứng dụng vào công trình thực tiễn là phương pháp phần tử hữu hạn trong chương trình Plaxis Hiê ̣n nay chương trình này được ứng du ̣ng rô ̣ng rãi trong viê ̣c tính toán nền móng và hố đào

II Sƣ̣ cần thiết nghiên cƣ́u

Thực tiễn đã ch o thấy lợi ích không nhỏ mà tầng hầm đã đem la ̣i vì thế rất nhiều nước trong khu vực đã phát triển xây dựng tầng hầm gắn với nhà cao tầng Ví dụ như Nhâ ̣t phát triển từ những năm 60, Singapore phát triển từ những năm 70, Trung

Quốc phát triển từ những năm 80 Viê ̣c phát triển xây dựng nhà cao tầng gắn liền với tầng hầm ở Viê ̣t Nam chỉ phát triển trong vòng hơn 10 năm trở la ̣i đây Sài Gòn

có các công trình : Kumho Asian, Vincom Tower, Diamond Plaza, ……, Hà nội thì

có Hanoi Daewoo, Sheraton Ha Noi, Keangnam Ha Noi Landmark Tower…

Thành phố lớn là như thế đối với thành phố nhỏ hơn như Cần Thơ thì tầng hầm càng hiếm hơn Đặc bi ệt đối điều kiê ̣n đi ̣a chất như đồng bằng sông Cửu Lo ng thì viê ̣c xây dựng tầng hầm la ̣i càng khó khăn hơn Chưa kể đến sự ảnh hưởng trong quá trình thi công tầng hầm đối với các công trình lân cận là điều không thể tránh khỏi

Vì vậy đề tài “Phân tích ảnh hưởng của hệ số mũ m trong mô hình Hardening Soil đến độ ổn định và biến dạng của hố đào ở khu vực TP Cần Thơ” mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc xây dựng tầng hầm , mô ̣t điều vẫn còn khá mới mẻ ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long

III Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghiên cứu của đề tài là tăng thêm kiến thức nghiên cứu về hố đào sâu Thông qua các thông số đầu vào đưa vào mô hình mô phỏng được ứng xử của đất nền đối với tường chắn Những mục đích ấy được cụ thể như sau:

 Tìm hiểu đặc điểm địa chất ở khu vực thành phố Cần Thơ

 Thông qua kết quả tính toán tác giả đưa ra kết luâ ̣n hê ̣ số mũ m cho đất trong khu vực

vây

phần tử hữu hạn

IV Nội dung nghiên cứu

Đề tài được thực hiện gồm các nội dung nghiên cứu như sau:

 Phân tích lựa chọn bộ thông số đầu vào cho bài toán

 Mô phỏng bài toán bằng phần mềm Plaxis 2D 8.5

 Phân tích ứng xử của mô hình đất nền: Hardening Soil

 Phân tích ổn định và biến dạng của tường chắn qua các giai đoạn thi công tầng hầm

 Tiến hành đánh giá và nhận xét

V Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài tác giả đã lực chọn phương pháp nghiên cứu như sau:

 Cơ sở lý thuyết: lý thuyết về áp lực đất và tường chắn của Mohr Frankine, Coulomb

 Tính toán giá trị ref

oed

E bằng phần mềm toán ho ̣c Origin 8.5 từ đó lựa chọn đươ ̣c hê ̣ số mũ m cho từng loa ̣i đất

biến dạng của tường chắn trong quá trình thi công tầng hầm

VI Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài

Đề tài “Phân tích ảnh hưởng của hệ số mũ m trong mô hình Hardening Soil đến độ

ổn định và biến dạng của hố đào ở khu vực TP Cần Thơ” có ý nghĩa và giá trị như sau:

tường vây xung quanh hố đào

 Dự báo ảnh hưởng của hố đào đối với công trình lân cận

 Có ý nghĩa quan trọng cho việc thiết kế sơ bộ công trình tiếp theo

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỐ ĐÀO VÀ TƯỜNG CHẮN

1.1/ Tổng quan về hố đào

Hố đào của công trình có chiều sâu từ vài mét đến vài chục mét Trong quá trình thi công hố đào có thể qua nhiều tầng địa chất từ đất sét mềm, cát chặt hoặc đá cứng Các điều kiện địa chất ảnh hưởng đến việc chọn lựa các kiểu tường chắn Hơn nữa các điều kiện địa chất cũng như điều kiện về nước ngầm ảnh hưởng đến ứng xử của đất nền đối với tường chắn Trong khi thi công hố đào, đất xung quanh thường bị dịch chuyển Nếu sự dịch chuyển quá mức cho phép sẽ ảnh hưởng đến công trình đang xây và các công trình lân cận Độ lún cho phép của công trình thường liên quan đến móng của công trình đó, tuổi thọ công trình… Vì vậy việc khảo sát địa chất là một trong những yếu tố quyết định cho việc chọn lựa loại tường chắn và hệ thống các thanh chống hoặc neo vào trong đất

Hơn nữa, trước khi thiết kế hố đào nếu có thể người thiết kế nên thu thập các tài liệu liên quan đến các công trình lân cận Điều đó rất quan trọng giúp người thiết kế hiểu được phần nào về điều kiện địa chất, điều kiện nước ngầm để có phương án thiết kế

sơ bộ ban đầu Ngày nay các hố đào ngày càng có xu hướng tăng về chiều sâu và kích thước nên nó thường ảnh hưởng đến công trình lân cận Vì thế, việc bảo vệ các công trình lân cận thường tiến hành theo từng bước: đánh giá hiện trạng công trình lận cận, gia cố trước khi thi công hố đào, quan trắc trong quá trình thi công hố đào Điều đó giúp người kỹ sư không chỉ quản lý tốt công trình, ngăn ngừa các sự cố có thể xảy ra mà còn tiết kiệm được chi phí

1.2/ Các dạng hố đào

Hố đào thường được phân loại dựa vào biện pháp thi công:

1.2.1/ Hố đào đƣợc chống giữ bởi hệ shoring

Hố đào dạng này thường sâu hơn so với hố đào mở vì vậy cần có hệ thống chống giữa thành hố đào Hình 1-1 trình bày hệ thống chống của hố đào Hệ thống gồm có: tường chắn, hê ̣ shoring, corner brace, các end brace, hệ thống kích, king post Ngoài

ra còn có hệ thống cap neo giữ tường vây (hình 1-2) Phương pháp thi công hố đào này thường được ứng dụng phổ biến hiện nay

Hình 1-1 Hố đào được chống đỡ bởi hệ shoring

Hình 1-2 Tường vây cừ Larsen được giữ bởi cáp neo

1.2.2/ Hố đào đƣợc chống giữ bởi các thanh neo trong đất

Neo trong đất là loại kết cấu chịu kéo, một đầu liên kết với kết cấu công trình, đầu kia neo vào trong đất để duy trì ổn định của công trình Công nghệ này có thể giữ ổn định tạm thời hoặc lâu dài cho công trình Việc áp dụng công nghệ neo vào đất đá ở các công trình xây dựng, thủy lợi mang lại hiệu quả kinh tế và được áp dụng ngày càng nhiều trên thế giới (hình 1-3) Cấu tạo hệ thống neo trong đất Hệ thống gồm có: đầu neo (anchor head), gối đệm đầu neo ( anchor seat), tường chắn (retaining wall), đoạn không neo (free section), đoạn neo (fixed section), ống bảo vệ thanh neo (casing), chất kết dính (cement mortar) (hình 1-4)

Hình 1-3 Tường chắn được neo trong đất

Hình 1-4 Chi tiết đoạn neo trong đất

1.2.3/ Hố đào đƣợc thi công theo công nghệ Top-down

Phương pháp thi công này, sàn tầng hầm thường được thi công ngay mỗi khi đào tới cao trình Vì vậy sàn được thi công từ trên xuống dưới nên phương pháp này gọi là phương pháp Top-down Trong phương pháp này sàn này vừa là sàn công tác, dùng cho mục đích sử dụng vừa dùng để chống giữ thành hố đào (hình 1-5) Phương pháp thi công được tiến hành theo các bước sau:

 Thi công cọc Đặt thép cột vào vị trí cọc vừa thi công

 Tiến hành đào tới cao trình sàn đầu tiên

 Lắp đặt hệ chống đỡ sàn

 Thi công sàn

 Tiếp tục đào tới cao trình sàn 2 Thi công hệ chống đỡ sàn 2 Thi công sàn 2

 Tiếp tục công việc tới cao trình thiết kế

 Giữ kết cấu đến khi hoàn thành công trình

Hình 1-5 Hố đào thi công bằng phương pháp Top-down

1.2.4/ Hố đa ̀o mở

Hố đào mở là hố đào được thi công bằng cách đào ta ̣o đô ̣ dốc hai bên thành hố đào Đối với hố đào mở thì không cần thanh chống giữ thành hố đào trong quá trình thi công Chi phí cho việc thi công hố đào mở thường thấp hơn nhiều so với các dạng hố đào đã giới thiê ̣u phía trên Tuy nhiên phương pháp thi công này chỉ áp dụng cho những công trình có 1 tầng hầm Phương pháp thi công hố đào mở (hình 1-6)

Hình 1-6 Hố đào mở

1.3/ Tổng quan về tường vây hố đào

Tường vây hố đào là hệ thống tường vây bao gồm nhiều bộ phận kết cấu trực tiếp tiếp xúc và chống đỡ vách đất Khả năng chống đỡ của tường vây phụ thuộc vào việc thi công hệ shoring hoặc thanh neo để giữ tường, khả năng chịu uốn của tường, khả năng chống chuyển vị của tường ở bên dưới cao trình đáy hố đào Tường vây có các chức năng sau:

 Nhờ tính liên tục và kín nước cho nên tường vây có khả năng ngăn ngừa được hiện tượng sạt lở cũng như xói mòn của đất sau tường

dài đường thấm vào hố móng để tránh hiện tượng cát sôi và sự phình trồi ở đáy hố đào

đào Áp lực tác dụng lên tường sẽ truyền vào các gối đỡ Cần phải khống chế

chuyển vị do uốn trong các tấm tường Chân tường cần phải chôn đủ sâu để chịu được tải đứng cũng như tải ngang

đảm được sự ổn định của vách hố đào

Hình 1-7 Tường cừ thép larsen

Ngoài ra do độ cứng của tường cừ Larsen không lớn so với tường cừ cọc khoan nhồi hoặc tường vây bằng cọc barret nên tường có khả năng biến dạng rất lớn Người ta

thường gắn vào hệ shoring thiết bị kích thủy lực để giảm bớt khả năng biến dạng của tường vây (hình 1-8)

Hình 1-8 Kích thủy lực cho tường chắn

Hoă ̣c tùy vào biê ̣n pháp thi công và điều kiê ̣n thực tế vi ệc chống đỡ hê ̣ tường v ây thực hiện bằng biện pháp dưới đây (hình 1-9)

Hình 1-9 Chống đỡ hê ̣ tường vây

Sau khi thi công tường vây, thi công hố đào bằng phương pháp đào mở Sau khi thi công bản đáy sàn tầng hầm đơn vi ̣ thi công tiến hành đ ổ các khối bê tông trên sàn làm gối đỡ cho các thanh chống nhằm giảm chuyển vị của hệ tường vây

1.4.2/ Tường vây bằng cọc khoan nhồi

Cấu tạo tường cừ dạng cọc nhồi bao gồm nhiều cọc bê tông hoặc bằng đất trộn xi măng sắp xếp sát nhau để tạo nên một tường cừ liên tục (hình 1-10) Tùy vào độ cứng của từng cừ riêng lẻ mà tường cừ có đủ độ cứng để chịu được tải trọng ngang

mà không xảy ra chuyển vị lớn Tường cừ loại này không đảm bảo chống thấm hoàn toàn vì có những khoảng hở giữa các cừ mà đất có thể chui qua Nhờ độ cứng và phương pháp thi công của loại cừ này cho nên nó thích hợp cho nhiều loại địa chất

Hình 1-10 Tường chắn dạng cọc nhồi

1.4.3/ Tường vây bằng bê tông, tường barrette

Tường vây bằng bê tông thường có bề dày 0.6m, 0.75m hoặc 0.9m Chiều dày 0.6m,

là kích thước tối thiểu Loại tường vây này được thi công bằng cách đổ bê tông trong những rãnh đào có dung dịch bentonite đỡ thành (hình 2-11), (hình 2-12) Thép trong bê tông có thể là thép hình, các thanh bê tông đúc sẵn hoặc lồng thép Gần đây người ta còn sử dụng các tấm tường đúc sẵn hạ xuống rãnh đào chứa dung dịch bentonite Việc thi công tường vây bằng bê tông có phần tốn kém trong việc đào rãnh và phức tạp trong việc tạo khớp nối giữa các tấm tường Độ cứng của tường vây bằng bê tông thường có độ cứng lớn hơn nhiều so với tường cừ thép Cho nên khi sử dụng loại tường này sẽ không cần đến những thanh chống

Hình 1-11 Thi công đào rãnh tường vây

Hình 1-12 Lắp đặt thép tường vây

1.5/ Thiết bi ̣ quan trắc chuyển vi ̣ tường vây

Thông thường trong quá trình thi công tầng hầm đều có gắn các thiết bi ̣ quan trắc chuyển vi ̣ của hê ̣ tường vây Mục đích của việc quan trắc chuyển vi ̣ tường vây để biết đươ ̣c ứng xử của đất nền lên tường vây như thế nào từ đó có thể điều chỉnh thiết kế hoă ̣c tăng cường chống đỡ tường vây bởi thiết bi ̣ kích thủy lực

Cọc quan trắc tường vây là co ̣c khoan nhồi có đường kính bằng với đườ ng kính của cọc vây (hình 1-13) Sau khi khoan ta ̣o lỗ , ống bằng ki m loa ̣i có chiều dài b ằng chiều dài co ̣c được cắm vào trong lỗ khoan, đầu trên của co ̣c có nắp đâ ̣y Sau đó tiến

hành đổ bê tông cọc bình thường Sau khi đổ bê tông cọc xong, tiến hành xây gạch đặt lồng thép bảo vệ che chắn để cọc không bị va chạm ảnh hưởng đến kết quả

Hình 1-13 Cọc quan trắc chuyển vị của tường vây

Chu kỳ quan trắc chuyển vị của hệ tường vây được tiến hành tùy theo yêu cầu của chủ đầu từ và tư vấn thiết kế Thiết bị quan trắc chuyển vị tường vây là thanh kim loại trên thanh có bánh xe để trượt dọc theo chiều dài ống kim loại đã được gắn trong cọc (hình 1-14) Thanh kim loại được gắn với dây cáp Trên dây cáp có định vị khoảng cách trên dây để xác định từng vị trí đo trên thân cọc Đầu còn lại của dây cáp được gắn với máy ghi nhận số liệu

Hình 1-14 Thiết bị đo chuyển vị

1.6/ Lư ̣a cho ̣n tường vây cho hố đào sâu

Viê ̣c lựa cho ̣n tường v ây cho hố đào sâu phu ̣ thuô ̣c rất nhiều vào các yếu tố : chiều sâu hố đào , điều kiê ̣n đi ̣a chất , mực nước ngầm , công trình lân câ ̣n , kích thước hố đào, điều kiê ̣n kinh tế… Bảng 1-1 trình bày việc lựa chọn tường vây cho từng loại đất và công trình

Bảng 1-1 Tổng hợp lựa chọn loại tường vây cho hố đào

1.7/ Phân ti ́ch các yếu tố ảnh hưởng đến sự dịch chuyển của tường vây

Phân tích biến da ̣ng của tường vây là điều rất cần thiết cho việc thiết kế kết cấu tầng hầm Biến dạng của tường vây sẽ phản ánh ứng xử của đất nền trong quá trình thi công cũng như ảnh hưởng đến công trình lân cận từ đó có biện pháp bảo vệ Phân tích biến dạng giúp hiểu được ứng xử của đất lên tường vây đồng thời cũng có thể

dự đoán được các trường hợp có thể xảy ra trong tương lai

Biến dạng của tườ ng vây trong quá trình thi công hố đào ph ụ thuộc nhiều yếu tố trong đó có những yếu tố: chiều sâu hố đào, chiều sâu của tường vây, đô ̣ cứng tường vây, khoảng cách giữa các thanh chống là những yếu tố cơ bản nhất

1.7.1/ Chiều sâu cu ̉ a tường vây

Về mặt lý thuyết biến dạng của tường tỷ lệ nghịch độ cứng của tường Tuy nhiên tỷ

lệ này không tuyến tính cho nên việc tăng độ dày tường hoặc tăng độ cứng cho tường để giảm độ biến dạng cho tường không phải là biện pháp tốt nhất điều này đã được Hsieh chứng minh (1991)

Hình 1-15 chỉ ra mối tương quan giữa chuyển vị của tường vây và độ sâu của tường

vây trong hai trường hợp: s u /v'  0 36 và s u /v'  0 28

Hình 1-15 Tương quan giư ̃a chuyển vị của tường vây và chiều sâu của tường vây

Đối với tường có chiều sâu 15-20m thì biến dạng của tường vây là giống nhau Đối với tường có chiều sâu từ 10m trở lên thì biến dạng của tường tăng lên nhưng không đáng kể, hố đào vẫn ổn định Đối với tường có chiều sâu 4m biến dạng của tường rất lớn chân tường thường bị đá

1.7.2/ Các giai đoạn lắp đặt các thanh chống

Hình 1-16 Tương quan hê ̣ giữa chuyển vị tường vây, đào đất và chống đỡ

Giai đoa ̣n đầu khi chưa đă ̣t hê ̣ shoring , trong quá trình đào đất tường vây sẽ chuyển vị như hình vẽ Bước 2 tiến hành lắp đặt h ệ shoring Nếu hệ shoring đủ khả năng chịu lực tường vây có xu hướng xoay quan h điểm ở vi ̣ trí l ắp đặt hệ shoring Vị trí biến da ̣ng lớn nhất của tường vây nằm ở vi ̣ trí gần bề mă ̣t hố đào Sau khi hoàn thành tầng chống thứ 2 tiến hành đào đất tới cao trình đáy hố đào Tường chắn cũng

có xu hướng xoay qua nh điểm ở vi ̣ trí l ắp đặt hệ shoring Vị trí biến dạng lớn nhất của tường vây nằm ở vị trí gần bề mặt hố đào Nếu đất dưới bề mă ̣t hố đào là đất yếu điều đó sẽ làm giảm s ức chịu tải của h ệ shoring và vị trí biến dạng lớn nhất của tường vây sẽ nằm ở dưới lớp đất yếu (hình 1-16) Điều này đã được Ou nghiên cứu

ở Đài Loan (1993)

1.7.3/ Khoảng cách giữa các thanh chống

Viê ̣c giảm khoảng cách giữa các tầng chống cũng là một trong những biện pháp hữu hiê ̣u làm giảm biến dạng của tường vây vì nó làm tăng độ cứng cho hệ shoring Có thể là giảm khoảng cách theo chiều sâu hoă ̣c theo chiều dài hố đào Tuy nhiên viê ̣c giảm khoảng cách giữa các thanh chống nghĩa là cần số lượng thanh chống nhiều

hơn và sẽ ảnh hưởng đến quá trình thi công (hình 1-17) Vì vậy biện pháp này cũng phải được cân nhắc

Hình 1-17 Biểu đồ thể hiê ̣n phân bố áp lựa đất lên các thanh chống

1.7.4/ Hạ mực nước ngầm

Peck (1969), Lambe (1970), O’Rourke (1981) chú ý rằng việc hạ mực nước ngầm

có thể gây ra cố kết của đất và dẫn đến lún của đất nền bên cạnh hố đào Hạ mực nước ngầm có thể gây lún trên một diện tích lớn hơn diện tích tác động bởi hố đào

1.7.5/ Trình tự thi công

Trình tự thi công là thứ tự mà những công việc liên quan đến hố đào sâu được thực hiện Trình tự thi công là quan trọng bởi vì đất nền thì không tuyến tính và ứng xử của nó phụ thuộc vào lộ trình ứng suất Ví dụ như xem xét một trường hợp mà ở đó tất cả đất được đào trước khi lắp chống với trường hợp là đào từng giai đoạn và lắp đặt chống sau mỗi giai đoạn Ứng xử của hố đào sẽ rất khác nhau cho 2 trường hợp này Phương pháp thứ nhất có thể dẫn đến sụp đổ, trong khi phương pháp thứ hai có thể giới hạn chuyển vị có thể chấp nhận được

1.7.6/ Độ cứng và sức chống cắt của đất

Hầu hết tất cả các phân tích và nghiên cứu đều chỉ ra rằng sức chống cắt của đất và

độ cứng của đất là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến ứng xử của nền đất xung quanh hố đào

1.7.7/ Kích thước của mái taluy

Peck (1969) đã chỉ ra rằng kích thước của mái taluy ảnh hưởng rất lớn trong việc làm giảm chuyển vị của tường vây (hình 1-18)

Hình 1-18 Tương quan giữa kích thước mái taluy và chuyển vị tường vây

1.8/ Phân ti ́ch đô ̣ lún bề mă ̣t xung quanh hố đào

Trong phần này sẽ đề câ ̣p đến mô ̣t vài phương p háp dự đoán độ lún n ền đất xung quanh hố đào

1.8.1/ Phương pháp của Peck

Peck (1969) lần đầu tiên đề xuất phương pháp dự đoán độ lún nền đất xung quanh

hố đào Dựa vào số liệu quan trắc thực tế của nhiều công trình ở Chicago và Oslo

rộng ảnh hưởng d cho nhiều loại đất (hình 1-19)

Hình 1-19 Quan hệ giữa độ lún nền đất xung quanh và chiều rộng ảnh hưởng

d Chiều rộng ảnh hưởng

1.8.2/ Phương pha ́ p Bowles

Bowles (1986) đề xuất phương pháp dự đoán đô ̣ lún của n ền đất xung quanh hố đào như hình 1-20 theo các bước sau:

Hình 1-20 Phương pháp xác đi ̣nh độ lún nền đất xung quanh của Bowles

1 Tính toán độ chuyển vị của tường vây bằng phương pháp phần hữu hạn

2 Tính toán diện tích chuyển vị a d

3 Ước lượng khoảng cách vùng ảnh hưởng D theo công thứ c sau

l Khoảng cách từ tường vây tới vị trí cần tính lún

1.8.3/ Phương pha ́ p Clough và O’Rourke

Clough và O’Rourke (1990) cho rằng đô ̣ lún nền đất xung quanh hố đào ph ụ thuô ̣c vào từng loại đất (hình 1-21), (hình 1-22) Đối với hố đào sâu trong đất cát hoặc đất sét tốt độ lún nền đất quanh hố đào có da ̣ng hình tam giác và vi ̣ trí lún lớn nhất là gần với tường vây Đối với hố đào trong vùng đất yếu thì đô ̣ lún nền đất xung quanh hố đào có da ̣ng hình thang Độ lún lớn nhất nằm trong khoảng 0d/H e 0.75 và

đô ̣ lún bé nhất nằm trong khoảng 0.75d/H e 2

Hình 1-21 Lún nền đất xung quanh hố đào đối với đất cát hoặc đất sét tốt

Hình 1-22 Lún nền đất xung quanh hố đào trong đất sét yếu

1.8.4/ Phương pha ́ p của Ou và Hsieh

Ou và Hsieh (2000) dựa vào những nghiên cứu củ a mình đã đưa ra phương pháp dự đoán đô ̣ lún của bề mă ̣t đất nền xung quanh h ố đào Ông đã phân ra vùng ảnh hưởng sơ cấp PIZ và vùng ảnh hưởng thứ cấp SIZ Trong đó vùng ảnh hưởng sơ cấp

sẽ ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu công trình Vùng ảnh hưởng thứ cấp thì không đáng kể Và tùy theo điều kiện địa chất xung quanh khu vực hố đào mà phân ra khu vực ảnh hưởng (hình 1-23):

Hình 1-23 Lún nền đất xung quanh hố đa ̀ o (a) đất cát hoặc sét tốt, (b) đất sét yếu

Phương pháp tính toán của Ou và Hsieh được tiến hành theo các bước sau:

1 Tính toán độ chuyển vị ngang lớ n nhất của tường vây hm bằng các phương pháp: phương pháp phần tử hữu ha ̣n , phương phá p dầm trên nền đàn hồi , hoă ̣c từ số liê ̣u quan trắc thực tế

2 Sau khi có đươ ̣c chuyển vi ̣ ngang lớn nhất của tường vây dựa vào bảng tương quan giữa chuyển vi ̣ ngang và đô ̣ lún của bề mă ̣t ước lượng được đô ̣ lún lớn nhất của bề mă ̣t quanh hố đào (hình 1-24)

Hình 1-24 Tương quan giư ̃a chuyển vị tường vây và lún nền đất xung quanh hố đào

3 Dựa vào số liê ̣u quan trắc lún khu vực quanh hố đào và điều kiê ̣n đi ̣a chất sẽ

vẽ được một trong hai d ạng vùng ả nh hưởng lún (hình 1-23) Từ đó bằng phương pháp đa ̣i số thông thường sẽ tính được khoảng cách d ảnh hưởng do hố đào gây ra

1.9/ So sa ́ nh giữa các phương pháp

Không có phương pháp nào là đúng tuyê ̣t đối cho mo ̣i điều kiê ̣n đi ̣a chất Vì vậy nếu điều kiê ̣n cho phép, sẽ thực hiện nhiều phương pháp khác nhau từ đó có thể dễ dàng

so sánh, phân tích tổng hợp từ đó rút ra phương pháp tối ưu nhất Trong phần này của chương tác giả nêu ra trường hợp cu ̣ thể được tính bằng phương pháp Ou - Hsieh và phương pháp của Clough - O’Rourke và so sánh 2 phương pháp đó với kết quả quan trắc thực tế

Một hố đào có chiều rộng là 40m, chiều sâu củ a tường chắn là 35m có đô ̣ dày là 0.9m Chiều sâu hố đào 19.7m đươ ̣c thi công bằng phương pháp Top -Down Hai lần chiều sâu hố đào sẽ là 39.4m Ở độ sâu 33-35m là vùng đất tốt và giả thiết chân tường ở vi ̣ trí 33m không còn chuyển vi ̣ ngang Theo phương pháp của Ou - Hsieh

ta có thể kết luâ ̣n vùng lún sơ cấp trong khoảng 33-39m Từ đó tính được khoảng cách d khoảng 66-78m (Hình 2-25) So sánh với kết quả tính toán với kết quả quan trắc thực tế Cả hai phương pháp của Clough - O’Rourke và Ou – Hsieh ta thấy kết

quả của hai ph ương pháp về mă ̣t đô ̣ lún , vùng ảnh hưởng và khoảng cách d đều giống quan trắc trắc thực tế Tuy nhiên đối với phương pháp Clough - O’Rourke sẽ

bỏ qua vùng ảnh hưởng thứ cấp

Hình 1-25 So sánh phương pháp của Clough - O’Rourke và Ou – Hsieh

CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN

2.1/ Tổng quan tính toán áp lực đất lên tường chắn

Sự phân bố áp lực đất lên tường chắn là một trong những vấn đề quan trọng trong việc tính toán hố đào sâu Áp lực ngang của đất tác dụng lên tường chắn làm cho tường chắn chuyển vi ̣ ngang Chuyển vi ̣ ngang ấy phu ̣ thuô ̣c vào rất nhiều yếu tố : momen kháng uốn của tường v ây, biến dạng của đất nền … Trong chương này sẽ trình bày các loại áp lực đất tác du ̣ng lên tường vây và các phương pháp tính toán áp lực đất

xz

y zy y

xy

x zx yx

x

F z y

x

F z y

x

F z y

do trọng lượng bản thân Loại áp lực ngang này của đất được gọi là áp lực ngang ở trạng thái tĩnh Po

Áp lực ngang của đất có khuynh hướng đẩy trượt vật chắn và khi vật chắn trượt ra khỏi hay lấn vào khối đất, khối đất đạt trạng thái cân bằng dẻo giới hạn và áp lực ngang tương ứng của đất đạt cực trị được gọi là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo Có hai loại áp lực ngang cực trị:

 Khi đạt cực tiểu có tên là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo chủ động ký hiệu là Pa

 Khi đạt cực đại có tên là áp lực ngang ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo bị động ký hiệu là Pp

z: độ sâu của mẫu đất đang xét

z k

2

1

H k

:

:

p

I Chỉ số dẻo của đất

2.3/ Tính toán áp lực đất theo Rankine

Rankine (1857) đã đưa ra lý thuyết tính toán áp lực đất trong điều kiện phá hoại phía trước và sau lưng tường (hình 2-1) với các giả thiết:

 Giữa đất và tường không có ma sát ( 0)

 Ở tại độ sâu z bất kì, áp lực ngang của đất phân bố song song với mặt đất