tóm tắt luận án đổi mới hoạt động kiểm tra - đánh giá kết quả học tập môn vật lý của học sinh dự bị đại học dân tộc với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.81 MB, 27 trang )
Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học giao thông vận tải
VI KHONE SAY NHA VONG
tự động hóa tính toán thiết kế,
lựa chọn tờng chắn đất hợp lý trong xây
dựng đờng ôtô ở chdcnd lào
Chuyên ngành : Xây dựng đờng ô tô và đờng thành phố
Mã số : 62.58.30.01
tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật
Hà Nội - 2011
công trình đợc hoàn thành tại
Trờng đại học giao thông vận tải
thầy hớng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Bùi Xuân Cậy
2. PGS.TS Trần Tuấn Hiệp
Phản biện 1: GS.TS. Nguyễn Xuân Đào
Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Hữu Trí
Luận án đ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Bộ môn
Họp tại: Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Vào hồi 8 giờ 30' ngày 25 tháng 03 năm 2011
- 1 -
Mở đầu
1. Đặt vấn đề
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với nền đờng là sự ổn định toàn khối. Sự ổn
định này không những phải đảm bảo đợc trong quá trình thi công mà còn cả trong quá
trình khai thác, nhất là các tuyến đờng đi qua khu vực miền núi. Công tác thiết kế đảm
bảo ổn định taluy nền đờng chiếm một vai trò quan trọng, khối lợng công việc lớn, do
vậy chi phí thờng rất lớn.
Hiện tợng sụt trợt taluy nền đờng đợc con ngời biết đến từ rất lâu. Các giải
pháp phòng chống đảm bảo ổn định cho các công trình cũng rất đa dạng. Tuy nhiên hiện
tợng này luôn mang tính thời sự bởi tính bất ngờ cùng với những hậu quả nghiêm trọng
khi nó xảy ra. Hàng năm có rất nhiều vụ sụt trợt xảy ra và hậu quả do chúng để lại
thờng gây ra tổn thất lớn nh: thiệt hại về ngời, gây h hỏng các công trình, đình trệ
các quá trình sản xuất, lu thông, do vậy gây lng phí về thời gian và tiền của.
Nớc CHDCND Lào là nớc thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ chênh
lệch cao, ma nhiều, một số vùng có lợng ma lớn và không đều trong năm. CHDCND
Lào có diện tích phần lớn là đồi núi, có địa hình dốc, phân cắt mạnh và địa chất có cấu
trúc phức tạp. Khi các tuyến đờng cắt qua khu vực miền núi đến mùa ma thờng
xuyên phải đối mặt với những hiện tợng sạt lở taluy nền đờng, nhất là ở khu vực có
hoạt động của nớc mặt và nớc ngầm diễn ra mnh liệt.
Nhng trong thời gian qua, giải pháp phòng chống sụt lở taluy nền đờng trên các
tuyến đờng ô tô ở Lào đa số mang tính chất đề xuất phơng án xử lý khắc phục khẩn
cấp hoặc cấp cứu tạm thời để đảm bảo thông tuyến đờng khi đ có sự sụt trợt trên các
tuyến đờng xảy ra.
Theo báo cáo hàng năm của các Sở Giao thông Vận tải báo cáo lên Bộ trởng Bộ
Giao thông Vận tải Lào thì tình trạng sụt trợt đất đá trên các tuyến đờng xảy ra thờng
xuyên, nhiều nhất là các tuyến đờng khu vực miền núi ở các tỉnh phía Bắc và các tỉnh
nằm dọc theo dy núi Trờng Sơn giáp biên giới Lào - Việt Nam nh: QL1A, QL1C,
QL1D, QL1F, QL2E, QL3, QL4, QL5, QL6, QL7, QL8 QL12, QL13, QL18B Nguyên
nhân là do ma nhiều và các giải pháp phòng chống sụt trợt cha đợc đa dạng.
Trong thời gian qua, các giải pháp phòng chống sụt trợt ở Lào chủ yếu sử dụng
loại hình kết cấu tờng chắn trọng lực nh: tờng chắn đất đá xếp khan, tờng chắn đất
đá xây và tờng chắn đất rọ đá. Tờng chắn đất đá xếp khan đ đợc thi công trên tuyến
đờng QL13N, tờng chắn đất đá xây đợc thi công trên các tuyến đờng QL1C, QL3,
QL7 và QL13N, tờng chắn đất rọ đá đợc thi công trên các tuyến đờng QL1C, QL2E,
QL3, QL7, QL13, QL18B Các kích thớc tờng chắn thờng lấy theo cấu tạo hoặc
thiết kế điển hình của nớc ngoài.
Các công trình tờng chắn đ đợc thiết kế và thi công chất lợng thờng kém và
tuổi thọ công trình thấp. Các dạng h hỏng nh: đất đá trên đỉnh tờng trợt xuống va
đập và lấp kín tờng chắn, kết cấu tờng bị biến dạng hoặc nứt gẫy do nền móng tờng
lún không đều. Nhiều trờng hợp toàn bộ khối tờng chắn bị trôi mất do mái đất bị trợt
- 2 -
sâu. Nguyên nhân dẫn đến tờng chắn đất h hỏng ở Lào là do: khi thiết kế tờng chắn
đất thờng chỉ đa ra cấu tạo cho phù hợp với địa hình, còn việc tính toán khả năng
chống lại áp lực đất lng tờng chắn và khả chịu tải của đất nền thờng cha đợc xét
đến. Mặc dù áp dụng thiết kế điển hình nhng lại không kiểm tra lại xem điều kiện ban
đầu đ đúng với tiêu chuẩn quy định trong bản thiết kế điển hình hay không và cũng
cha có một công trình nào có xét đến bài toán trợt sâu.
Từ đó dẫn đến việc cần thiết phải nghiên cứu kỹ việc tính toán, thiết kế tờng chắn
đất cho các công trình giao thông ở CHDCND Lào. Đề tài nghiên cứu Tự động hoá
tính toán, thiết kế, lựa chọn tờng chắn đất hợp lý trong xây dựng đờng ô tô ở
CHDCND Lào mà nghiên cứu sinh (NCS) lựa chọn là cần thiết. Kết quả nghiên cứu
nhằm góp phần giải quyết các vấn đề nêu trên và áp dụng vào thực tế trong việc xây
dựng giao thông ở đất nớc mình.
2. Mục tiêu của luận án
- Nghiên cứu các dạng phá hoại kết cấu tờng chắn tại Lào.
- Nghiên cứu các phơng pháp tính kết cấu tờng chắn hiện có, từ đó lựa chọn
phơng pháp tính hợp lý cho kết cấu tờng chắn.
- Nghiên cứu và phát triển phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát để tính kết cấu
tờng chắn (đặc biệt bài toán trợt sâu).
- Xây dựng chơng trình tính kết cấu tờng chắn trên máy tính.
- ứng dụng chơng trình tính kết cấu tờng chắn tối u hoá kết cấu tờng chắn
trọng lực.
3. Phạm vi nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu tính toán kết cấu tờng chắn trọng lực có xét đến khả năng chống lật
của tờng chắn, khả năng chịu tải của đất nền và bài toán trợt sâu.
- Cha xét đến ảnh hởng của mực nớc ngầm, kết cấu tờng chắn có gia cờng
neo, gia cờng vải địa kỹ thuật
4. Phơng pháp nghiên cứu của luận án
- Khảo sát, thu thập, phân tích đánh giá số liệu, thông tin thực tế.
- Nghiên cứu lý thuyết và kết hợp lập trình tính trên máy tính.
5. Cấu trúc của luận án
Mở đầu.
Chơng 1: Khái quát về đặc điểm điều kiện tự nhiên, thực trạng mạng lới giao
thông, tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất ở Lào và một số loại hình tờng chắn
đất điển hình.
Chơng 2: Tổng quan về các phơng pháp tính toán tờng chắn đất.
Chơng 3: Phát triển phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát, tính áp lực đất lên
tờng chắn và ổn định trợt sâu kết cấu tờng chắn trọng lực.
Chơng 4: Tối u hóa tính toán lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý.
Kết luận và kiến nghị
- 3 -
Chơng 1:
Khái quát về đặc điểm điều kiện tự nhiên, thực trạng
mạng lới giao thông, tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất
ở Lào và một số loại hình tờng chắn đất điển hình
1.1 Đặc điểm về điều kiện tự nhiên của nớc CHDCND Lào
1.2 Thực trạng mạng lới giao thông của Lào
Hình 1.4 - Tình trạng sụt trợt taluy dơng đờng vùng núi.
Hình 1.5 - Tình trạng sụt trợt taluy âm đờng vùng núi.
1.3 Tình hình áp dụng kết cấu tờng chắn đất ở Lào
- Tờng chắn đá xếp khan:
Hình 1.6 - Một số tờng chắn đá xếp khan ở Lào.
- 4 -
- Tờng chắn đá xây:
Hình 1.7 - Một số tờng chắn đá xây ơ Lào.
- Tờng chắn đất bằng rọ đá: xem hình 1.8.
Hình 1.8 - Một tờng chắn rọ đá ở Lào.
1.4 Tình trạng h hỏng tờng chắn đất ở Lào
Nói chung là các công trình tờng chắn đ đợc xây dựng ở Lào có chất lợng
cha cao.
Hình 1.9 - Một số loại tờng chắn bị h hỏng ở Lào.
Hình 1.10 - Một số loại tờng chắn bị h hỏng do trợt sâu ở Lào.
- 5 -
1.5 Tổng quan về tờng chắn đất điển hình
1.5.1 Tờng chắn trọng lực
1.5.2 Tờng mỏng bê tông cốt thép
1.5.3 Tờng chắn đất có cốt
1.6 Kết luận chơng 1
Chơng 2:
tổng quan về CáC phơng pháp tính toán
tờng chắn đất
2.1 Tổng quan về phơng pháp tính toán tờng chắn đất
Về nguyên tắc tính toán tờng chắn đất, đối với mỗi một loại tờng chắn, tuỳ theo
kết cấu và khả năng chịu lực mà có các phạm vi áp dụng khác nhau. Tuy nhiên, tất cả
các tính toán tờng chắn đều phải qua 3 bớc cơ bản, đó là :
- Bớc 1 : Tính toán xác định áp lực đất lên tờng chắn.
- Bớc 2 : Tính toán thiết kế kích thớc tờng chắn trên cơ sở kiểm toán 4 điều kiện
về độ bền của thân tờng, độ ổn định chống lật và chống trợt phẳng của tờng (kết cấu)
và độ ổn định của nền móng chân tờng dới tác động do áp lực đất đá và tải trọng
ngoài, kể cả động đất (nếu có) gây ra.
- Bớc 3 : Kiểm toán ổn định của toàn bộ công trình tờng chắn với sự ổn định
chung của nền đờng và mái dốc.
2.2 Tổng quan về các phơng pháp tính ổn định trợt sâu
2.2.1 Nhóm phơng pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng
2.2.2 Nhóm phơng pháp cân bằng giới hạn
2.3 Nhận xét chung
- Các phơng pháp tính toán tờng chắn truyền thống cho phép tính áp lực đất khá tốt
giúp giải quyết bài toán về cờng độ, ổn định trợt và ổn định lật.
- Về ổn định trợt sâu tờng chắn, các phơng pháp truyền thống còn ít đề cập
hoặc có đề cập nhng mức độ còn đơn giản nh phơng pháp tính ổn định mặt trợt
cung tròn.
- Do đó, có thể kết luận: cần nghiên cứu một phơng pháp mới vào tính toán áp lực
đất, tính toán ổn định chống lật, ổn định trợt sâu cho tờng chắn. Chính vì vậy, tác giả
luận án lựa chọn nghiên cứu và phát triển phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát vào
trong tính toán áp lực đất, tính toán ổn định chống lật, ổn định trợt sâu cho tờng chắn
đất.
- 6 -
CHƯƠNG 3:
PHáT TRIểN PHƯƠNG PHáP CÂN BằNG GIớI HạN TổNG QUáT
TíNH áp lực đất lên TƯờNG CHắN và ổn định trợt sâu kết cấu
tờng chắn TRọNG LựC
3.1 Giới thiệu phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát
3.1.1 Mô tả chung về phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát
Phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát (
Generalized Limit Equilibrium Method-
GLEM
) là sự phát triển của phơng pháp đờng trợt tổng quát đợc đa ra bởi nhóm tác
giả Enoki và cộng sự (1990), trong đó tất cả các bài toán trạng thái giới hạn nh: khả
năng chịu tải, ổn định mái dốc và áp lực đất có thể giải quyết [36], (xem hình 3.1).
Mặt trợt giữa khối
Mặt tr
ợt đáy
V
1
H
1
H
n+1
V
n+1
1
2
i
n
1
2
n
+1
Hình 3.1 - Sơ đồ các khối trợt trong GLEM.
Đặc điểm chính của GLEM là:
1). Lăng thể trợt đợc chia thành những khối trợt dạng tứ giác và tam giác. Các
khối đợc giới hạn bởi mặt đáy, mặt trong và mặt trên. Mặt trợt chính đợc tạo bởi
những mặt phẳng đáy khối liên tiếp nhau, vì vậy mặt trợt chính có thể có hình dạng bất
kỳ (mặt trợt tròn hoặc không tròn) với mặt lõm hớng vào trong.
2). Khi mái đất bị mất ổn định, trạng thái cân bằng giới hạn có thể xảy ra cả trên
mặt phẳng đáy khối và mặt phẳng trong khối.
3). Chỉ điều kiện cân bằng lực đợc sử dụng, không cần điều kiện cân bằng mômen.
Để làm rõ sự khác nhau của phơng pháp cân bằng giới hạn (LEM) và phơng pháp cân
bằng giới hạn tổng quát (GLEM), tác giả luận án đ lập bảng so sánh, (xem bảng 3.1).
Bảng 3.1 - So sánh giữa LEM và GLEM
LEM GLEM
- Khối trợt đợc coi nh một cố thể. Khi tính toán
ổn định mái dốc, khối trợt đợc chia thành các khối
với mặt đáy của khối là mặt trợt và mặt giữa các
khối là thẳng đứng.
- Khối trợt đợc chia thành các khối dạng tam
giác và tứ giác với mặt đáy và mặt phẳng trong
giữa các khối đều là mặt trợt có độ nghiêng bất
kỳ.
- Điều kiện trợt chỉ xảy ra trên mặt phẳng đáy khối
trợt.
- Điều kiện trợt xảy ra cả trên mặt phẳng đáy
và mặt phẳng giữa khối chia.
- Có đa ra phân tích lực tơng tác giữa các khối
chia nhng khi tính toán lại đa ra các giả thiết
nhằm đơn giản hóa trong tính toán.
- Có xét sự tơng tác giữa các khối chia và xác
định đợc các lực tơng tác giữa các mảnh.
- Ưu điểm là việc tính toán đơn giản, có thể dùng để
giải quyết nhiều trờng hợp phức tạp của mái dốc và
khối lợng tính toán không lớn.
- Ưu điểm là phơng pháp luận phù hợp với kết
quả của phơng pháp đờng trợt.
- Nhợc điểm là phơng pháp luận cha phù hợp với
phơng pháp đờng trợt.
- Nhợc điểm là việc tính toán phức tạp, khối
lợng tính toán lớn.
- 7 -
Phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát có thể áp dụng để giải tất cả các bài toán trạng
thái giới hạn của kết cấu địa kỹ thuật trong đó bao gồm tính toán ổn định mái dốc, sức
chịu tải của nền đờng và áp lực tờng chắn Các điều kiện biên có thể thay đổi, mái
dốc có thể phải xếp tải thêm Do đó, tác giả luận án quyết định nghiên cứu phơng
pháp cân bằng giới hạn tổng quát và áp dụng vào tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn
đất trọng lực.
3.1.2 Mô hình tính và các phơng trình cơ bản trong phơng pháp cân bằng
giới hạn tổng quát
3.1.2.1 Mô hình tính trong phơng pháp GLEM
3.1.2.2 Các phơng trình cơ bản trong phơng pháp GLEM
Xét các lực tác dụng lên khối trợt thứ i (i = 1ữn), (xem hình 3.3).
i
i-1
P
i
P
i+1
i
W
i
Hình 3.3 - Sơ đồ các lực tác dụng lên khối thứ i.
Trong đó:
i
- góc nghiêng của mặt phẳng đáy khối thứ i so với mặt nằm ngang.
R
i
, R
i+1
- độ dài của mặt phẳng giữa khối thứ i, i+1.
S
i
- độ dài của mặt phẳng đáy khối thứ i.
H
i
, H
i+1
- lực pháp tuyến trên mặt phẳng giữa khối thứ i, i+1.
V
i
, V
i+1
- lực tiếp tuyến trên mặt phẳng giữa khối thứ i, i+1.
i
,
i+1
- góc nghiêng của mặt phẳng giữa khối thứ i và thứ i+1 so với mặt
phẳng nằm ngang.
N
i
- lực pháp tuyến trên mặt phẳng thứ i của mặt trợt chính.
T
i
- lực tiếp tuyến trên mặt phẳng thứ i của mặt trợt chính.
Sự cân bằng của khối thứ i đợc chỉ ra, (xem hình 3.3), bao quanh bởi mặt phẳng
đáy thứ i, mặt phẳng giữa khối thứ i và i+1, đợc lập thành công thức sau:
<Điều kiện cân bằng của khối>
- Chiếu tất cả các lực tác dụng lên khối trợt theo phơng pháp tuyến của mặt
phẳng đáy ta có:
iiiiiiiiiii
NVHVHW =++
++++ 1111
sincossincoscos
(3-1)
- 8 -
- Chiếu tất cả các lực tác dụng lên khối trợt theo phơng tiếp tuyến của mặt phẳng
đáy ta có:
iiiiiiiiiii
TVHVHW =++
++++ 1111
cossincossinsin
(3-2)
Trong đó:
iii
iii
=
=
++ 11
<Điều kiện trợt của khối>
- Trên mặt phẳng đáy khối thứ i:
Fs
cStgNk
T
ii
i
)(
+
=
(3-3)
- Trên mặt phẳng giữa khối:
i
iii
i
Fs
cRtgHm
V
)(
+
=
(3-4)
1 1 1
1
( )
i i i
i
i
m H tg cR
V
Fs
+ + +
+
+
=
(3-5)
Trong đó:
c và - cờng độ lực dính và góc ma sát trong của đất.
W
i
- trọng lợng của khối thứ i.
Fs, Fs
i
- hệ số ổn định trên mặt trợt đáy khối và giữa khối.
k và m
i
, m
i+1
- tham số để xác định hớng của lực tiếp tuyến trên mặt phẳng
đáy khối và giữa khối.
k - thông số xác định hớng của T
1
, , T
n
k = +1 khi các khối trợt về phía trái
k = -1 khi các khối trợt về phía phải
m
i
- thông số xác định hớng của V
1
, V
n+1
m
i
= +1 khi mặt phẳng đáy bị lõm tại điểm i
m
i
= -1 khi mặt phẳng đáy bị lồi tại điểm i
Đối với bài toán ổn định mái dốc, k = 1 và m
i
= 1.
3.1.3 Thiết lập bài toán và phơng pháp giải trong GLEM
3.1.3.1 Thiết lập bài toán trong GLEM
Khi một lăng thể trợt, (xem hình 3.2) đợc xem xét cho bài toán mái dốc, lực
pháp tuyến và tiếp tuyến trên mặt phẳng giữa khối đầu tiên (H
1
và V
1
) đợc đa vào nh
tải trọng ngoài, còn lực pháp tuyến và tiếp tuyến trên đỉnh mái dốc của khối thứ n+1
(H
n+1
và V
n+1
) nh lực tác dụng xuống mặt nền đỉnh, hệ số ổn định mặt phẳng giữa khối
Fs
i
và hệ số ổn định mặt phẳng đáy khối Fs là hệ số cần tìm.
Số khối trợt là n, số mặt phẳng đáy khối trên đó hệ số ổn định chung đợc xác
định là n, số mặt phẳng giữa khối trên đó hệ số ổn định đợc xác định là n-1.
- 9 -
3.1.3.2 So sánh số phơng trình và số ẩn
Bảng 3.2 - So sánh số phơng trình và số ẩn trong bài toán ổn định mái dốc.
Phơng trình
ẩn số
Điều kiện cân bằng:
- Theo hớng N
i
- Theo hớng T
i
n
n
Lực trên mặt phẳng đáy khối:
- Lực pháp tuyến
N
i
- Lực tiếp tuyến T
i
n
n
Điều kiện phá hoại:
- Trên mặt phẳng đáy khối
- Trên mặt phẳng giữa khối
n
n-1
Lực trên mặt phẳng giữa khối:
- Lực pháp tuyến H
i
- Lực tiếp tuyến V
i
n-1
n-1
Hệ số ổn định:
- Trên mặt phẳng đáy khối Fs
- Trên mặt phẳng giữa khối Fs
i
1
n-1
Tổng cộng 4n-1 5n-2
Trong bảng 3.2 cho thấy đây là bài toán siêu tĩnh, số ẩn lớn hơn số phơng trình.
Để giải hệ phơng trình trên ta có thể giả định với một trong hai trờng hợp sau:
- Trờng hợp thứ nhất: Giả định giống với phơng pháp cân bằng giới hạn truyền
thống coi khối trợt là vật thể nguyên khối, điều đó có nghĩa là hệ số ổn định Fs
i
đợc
giả định bằng vô cùng lớn và hiện tợng phá hoại trợt dẻo chỉ xảy ra trên mặt trợt
chính (mặt phẳng đáy khối). Nh vậy ta có số phơng trình bằng số ẩn là (4n-1), nh
vậy chúng ta hoàn toàn giải đợc phơng trình trên và sẽ tìm đợc giá trị Fs=Fs
min
.
- Trờng hợp thứ hai: Khi mái dốc phá hoại, hiện tợng phá hoại trợt dẻo không
những xảy ra trên mặt phẳng đáy khối mà còn xảy ra trên các mặt trong khối. Giả định
này phù hợp với lý thuyết đờng trợt. Điều đó có nghĩa là Fs=Fs
i
. Nh vậy ta có số
phơng trình bằng số ẩn (4n-1), nh vậy chúng ta hoàn toàn giải đợc phơng trình trên
và sẽ tìm đợc Fs=Fs
i
=Fs
med
.
0
1
1
11
11
1
11
21
1
1
1
=++++
+
H
fff
ggg
h
fff
ggg
h
ff
g
h
f
H
nn
nn
nn
nn
n
nn
n
n
n
n
L
K
L
K
L
(3-16)
Phơng trình (3-16) chính là phơng trình cân bằng giới hạn tổng quát (phơng
trình chìa khoá) mà sẽ hình thành quan hệ giữa các đại lợng H
1
; H
n+1
; Fs
i
; Fs. Nh vậy
sẽ có hai bài toán:
Bài toán 1: Nếu ta biết đợc các ngoại lực tác dụng H
1
, H
n+1
và Fs = Fs
i
ta sẽ xác
định đợc giá trị Fs (đây chính là bài toán đánh giá khả năng ổn định mái dốc).
Bài toán 2: Nếu biết H
1+1
và Fs = Fs
i
= 1 ta sẽ xác định đợc giá trị còn lại của H
1
(đây chính là bài toán xác định khả năng mang tải của mái dốc).
3.1.4 Thuật toán tối u tìm mặt trợt nguy hiểm
3.1.4.1 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm
3.1.4.2 Các tọa độ sử dụng trong quá trình tối u hóa
3.1.4.3 Phơng pháp lặp Newton để xác định mặt trợt nguy hiểm
3.1.4.4 Thuật toán tối u tìm hệ số ổn định nhỏ nhất Fs
min
Bớc 1: Cho các giá trị ban đầu:
[
]
- sai số cho phép.
dx - số gia đủ nhỏ (không đợc lấy nhỏ hơn sai số cho phép).
- 10 -
n - số lợng khối chia.
0
i
X
- giá trị các biến của hệ phơng trình khối trợt ban đầu. Với:
{
}
( )
( ) ( ) ( ){ }
T
n
T
i
nnn
mi
RRRYPYPYPXPXPXP
xxxxX
0000000000
1
00
1
0000
1
0
1211211212
2
, ,,,, ,,,, ,,,, ,,
, ,, ,,
+++
+
=
=
Giải phơng trình (3-16) và hệ phơng trình (3-28) ta đợc giá trị hệ số ổn định ban
đầu Fs
0
với giá trị
0
i
X
ban đầu.
Bớc 2: Tính số gia
0
i
X
;
Với:
{
}
( )
( ) ( ) ( ){ }
T
n
T
i
nnn
mi
RRRYPYPYPXPXPXP
xxxxX
0000000000
1
00
1
0000
1
0
1211211212
2
, ,,,, ,,,, ,,,, ,,
, ,, ,,
+++
=
=
+
Giải hệ phơng trình (3-28) tính đợc số gia
0
i
X
ban đầu
Bớc 3: Tính giá trị các biến mới
0
i
X
1 0 0
i i i
X X X
= +
Bớc 4: Tính Fs
1
.
Giải phơng trình (3-16) và hệ phơng trình (3-28) ta đợc giá trị hệ số ổn định Fs
1
với giá trị các biến
1
i
X
.
Bớc 5: Tính sai số .
1 0
0
Fs Fs
Fs
=
Bớc 6: So sánh
- Nếu
[
]
thì dừng quá trình tính toán. Giá trị
1
min
FsFs =
.
- Nếu
[
]
>
thì quay lại quá trình lặp lấy
10
ii
XX =
3.2 Phát triển GLEM tính tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất đồng nhất
3.2.1 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất chủ động lên tờng chắn trong trờng
hợp đất đồng nhất
3.2.1.1 Mô hình tính và các phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn
trong trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM
n+1
P
i
2
1
n
i+1
n
i
i+1
n+1
Mặt trợt
R
i
R
1
R
2
R
n
i
1
i
2
1
Hình 3.9 - Sơ đồ khối chia trờng hợp tính áp lực đất chủ động bằng GLEM.
- 11 -
- Các phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trong trờng hợp
đất đồng nhất bằng GLEM:
i
i+1
i+1
P
i
P
i+1
i
i
W
i
Hình 3.10 - Sơ đồ các lực tác dụng lên khối thứ i trong trờng hợp tính áp lực đất
chủ động bằng GLEM .
3.2.1.2 Thiết lập bài toán và phơng pháp giải bài toán tính áp lực đất chủ động
bằng GLEM
- Thiết lập bài toán tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trong trờng hợp
đất đồng nhất bằng GLEM:
- So sánh số phơng trình và số ẩn:
Bảng 3.3 - So sánh số phơng trình và số ẩn trờng hợp tính áp lực đất chủ động.
Phơng trình Số ẩn
Điều kiện cân bằng:
- Theo phơng N
i
- Theo phơng T
i
n
n
Lực trên mặt phẳng đáy khối:
- Lực pháp tuyến
N
i
- Lực tiếp tuyến T
i
n
n
Điều kiện phá hoại:
- Trên mặt phẳng đáy khối
- Trên mặt phẳng giữa khối
n
n
Lực trên mặt phẳng giữa khối:
- Lực pháp tuyến H
i
- Lực tiếp tuyến V
i
n
n
Tổng cộng 4n 4n
- Kỹ thuật giải phơng trình tính áp lực đất chủ động lên tờng chắn trong
trờng hợp đất đồng nhất theo GLEM:
1 2 1 1 1
1 1 2
1 2 3 1
1 1 2 1 2 3 1 1 1 1
1
n n n n
ax n n
n n n n
f f f f f ff f f
E h h h h H
g g g g g g g g g g g g
+
= + + + + +
K K
L
K K
(3-30)
3.2.1.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm trong bài toán tính áp lực đất chủ
động bằng GLEM
3.2.1.4 Thuật toán tối u hóa tính toán áp lực đất chủ động E
ax
Bớc 1. Cho các giá trị ban đầu:
[
]
- sai số cho phép.
dx - số gia đủ nhỏ (không đợc lấy nhỏ hơn sai số cho phép).
n - số lợng khối chia.
0
i
X
- giá trị các biến của hệ phơng trình khối trợt ban đầu.
- 12 -
0 0 0 0 0
1 2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1
{ , , , , , }
{( , , , ),( , , , ),( , , , ),( , , , )}
T
i i m
T
n n n n
X x x x x
XP XP XP YP YP YP R R R
+ + + +
=
=
Giải phơng trình (3-29) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động
0
ax
E
với
0
i
X
ban
đầu và đợc mặt trợt ban đầu.
Bớc 2. Tính số gia
0
i
X
.
0 0 0 0 0
1 2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1
{ , , , , , }
{( , , , ),( , , , ),( , , , ),( , , , )}
T
i i m
T
n n n n
X x x x x
XP XP XP YP YP YP R R R
+ + + +
=
=
Giải hệ phơng trình (3-28) tính đợc
0
i
X
.
Bớc 3. Tính giá trị các biến
1
i
X
.
001
iii
XXX =
Giải phơng trình (3-30) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động
1
ax
E
với
1
i
X
mới và
có mặt trợt mới.
Bớc 4: Tính sai số
.
1 0
0
ax ax
ax
E E
E
=
Bớc 5: So sánh sai số.
- Nếu
[
]
thì dừng quá trình tính toán. Giá trị
1
ax ax
E E
=
.
- Nếu
[
]
>
thì quay lại quá trình lặp bớc 1 tính lại
10
ii
XX =
.
3.2.2 Phát triển GLEM tính toán áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng hợp đất
đồng nhất
3.2.2.1 Mô hình tính và phơng trình tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trờng
hợp đất đồng nhất bằng GLEM
3.2.2.2 Thiết lập bài toán và phơng pháp giải bài toán tính áp lực đất bị động theo
GLEM
- Thiết lập bài toán tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trong trờng hợp đất
đồng nhất theo GLEM:
- So sánh số phơng trình và số ẩn:
Số phơng trình và số ẩn đợc tổng hợp trên bảng 3.4 dới đây:
Bảng 3.4 - So sánh số phơng trình và số ẩn trờng hợp tính áp lực đất bị động.
Phơng trình Số ẩn
Điều kiện cân bằng:
- Theo phơng N
i
- Theo phơng T
i
n
n
Lực trên mặt phẳng đáy khối:
- Lực pháp tuyến
N
i
- Lực tiếp tuyến T
i
n
n
Điều kiện phá hoại:
- Trên mặt phẳng đáy khối
- Trên mặt phẳng giữa khối
n
n
Lực trên mặt phẳng giữa khối:
- Lực pháp tuyến H
i
- Lực tiếp tuyến V
i
n
n
Tổng cộng 4n 4n
- 13 -
- Kỹ thuật giải phơng trình tính áp lực đất bị động lên tờng chắn trong trờng
hợp đất đồng nhất theo GLEM:
1 2 1 1 1
1 1 2
1 2 3 1
1 1 2 1 2 3 1 1 1 1
1
n n n n
px n n
n n n n
f f f f f ff f f
E h h h h H
g g g g g g g g g g g g
+
= + + + + +
K K
L
K K
(3-35)
3.2.2.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm trong bài toán tính áp lực đất bị
động bằng GLEM
3.2.2.4 Thuật toán tối u hóa tính toán áp lực đất bị động E
px
Bớc 1. Cho các giá trị ban đầu:
[
]
- sai số cho phép.
dx - số gia đủ nhỏ (không đợc lấy nhỏ hơn sai số cho phép).
n - số lợng khối chia.
0
i
X
- giá trị các biến của hệ phơng trình khối trợt ban đầu.
0 0 0 0 0
1 2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1
{ , , , , , }
{( , , , ),( , , , ),( , , , ),( , , , )}
T
i i m
T
n n n n
X x x x x
XP XP XP YP YP YP R R R
+ + + +
=
=
Giải phơng trình (3-35) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động
0
px
E
với
0
i
X
ban
đầu và đợc mặt trợt ban đầu.
Bớc 2. Tính số gia
0
i
X
.
0 0 0 0 0
1 2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1
{ , , , , , }
{( , , , ),( , , , ),( , , , ),( , , , )}
T
i i m
T
n n n n
X x x x x
XP XP XP YP YP YP R R R
+ + + +
=
=
Giải hệ phơng trình (3-28) tính đợc
0
i
X
.
Bớc 3. Tính giá trị các biến
1
i
X
.
1 0 0
i i i
X X X
= +
Giải phơng trình (3-35) ta tính đợc giá trị áp lực đất chủ động
1
px
E
với
1
i
X
mới và
có mặt trợt mới.
Bớc 4: Tính sai số
.
1 0
0
px px
px
E E
E
=
Bớc 5: So sánh sai số.
- Nếu
[
]
thì dừng quá trình tính toán. Giá trị
1
px px
E E
=
.
- Nếu
[
]
>
thì quay lại quá trình lặp bớc 1 tính lại
10
ii
XX =
.
3.2.3 Phơng pháp tính toán ổn định lật của tờng chắn trọng lực trong trờng hợp
đất đồng nhất bằng GLEM
- 14 -
0
1
2
H
tt
h
y
a
1
a
y
W
ktc
a
tt
a
w
Hình 3.17 - Sơ đồ tính toán hệ số ổn định lật của tờng chắn trọng lực trong
trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM.
Độ ổn định chống lật đổ của tờng chắn quanh mũi tờng đợc biểu thị bằng hệ số
ổn định K
0
bằng tỉ số giữa mômen giữ cho tờng chắn ổn định với mômen gây lật đổ, hệ
số này không đợc nhỏ hơn hệ số ổn định cho phép [K] đợc xác định theo công thức
nh sau:
K
0
= =
ktc w ay x
ax y
W .a E .a
[ K ]
E .a
+
Mụmen gi
Mụmen gõy l
t
(3-47)
3.3 Phát triển phơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát tính toán ổn định trợt
sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất đồng nhất
Để tính toán ổn định trợt sâu của tờng chắn trọng lực, tác giả luận án đ nghiên
cứu và phát triển GLEM vào tính toán ổn định trợt sâu tờng chắn thông qua hệ số ổn
định trong 3 trờng hợp nh sau:
- Trờng hợp 1: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp mặt
trợt chính trợt ở đáy móng tờng.
- Trờng hợp 2: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp mặt
trợt chính trợt qua góc gót móng tờng.
- Trờng hợp 3: Tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp mặt
trợt chính trợt sâu bất kỳ.
3.3.1 Mô hình tính và các phơng trình cơ bản ổn định trợt sâu tờng chắn trọng
lực trong trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM
3.3.1.1 Mô hình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất
đồng nhất bằng GLEM
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt ở đáy móng tờng chắn:
- 15 -
P
3
P
1
P
2
i
i+1
i
i+1
i
2
R
n
R
i+1
0
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
P
i
P
n
q
i
Mặt trợt tự do
R
n+1
Hình 3.18 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt ở đáy móng tờng chắn.
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt qua góc gót móng tờng chắn:
P
3
P
1
P
2
i
i+1
i
i+1
i
2
R
i+1
0
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
P
i
q
i
R
n+1
R
n
P
n
P
n+1
Hình 3.19 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt qua góc gót móng tờng bằng GLEM.
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ:
P
3
P
1
P
2
i+1
i
i+1
i
2
R
i+1
0
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
P
i
q
i
R
n+1
R
n
P
n
P
n+1
Hình 3.20 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ.
- 16 -
3.3.1.2 Các phơng trình cơ bản tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong
trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM
Xét các lực tác dụng lên khối thứ i trong phơng pháp tính ổn định trợt sâu tờng
chắn trọng lực trong trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM cả ba trờng hợp đều đợc
chỉ ra trên (hình 3.21).
P
i
P
i+1
i
i
i+1
i
i+1
W
i
Hình 3.21 - Sơ đồ các lực tác dụng lên khối thứ i trong trờng hợp tính
ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực.
3.3.2 Thiết lập bài toán và phơng pháp giải bài toán tính ổn định trợt sâu tờng
chắn trọng lực trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM
- So sánh số phơng trình và số ẩn:
Bảng 3.5 - So sánh số phơng trình và số ẩn trong bài toán tính ổn định trợt sâu
tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất đồng nhất.
Phơng trình
ẩn số
Điều kiện cân bằng:
- Theo hớng N
i
- Theo hớng T
i
n
n
Lực trên mặt phẳng đáy khối:
- Lực pháp tuyến
N
i
- Lực tiếp tuyến T
i
n
n
Điều kiện phá hoại:
- Trên mặt phẳng đáy khối
- Trên mặt phẳng giữa khối
n
n-1
Lực trên mặt phẳng giữa khối:
- Lực pháp tuyến H
i
- Lực tiếp tuyến V
i
n-1
n-1
Hệ số ổn định:
- Trên mặt phẳng đáy khối Fs
- Trên mặt phẳng giữa khối Fs
i
1
n-1
Tổng cộng 4n-1 5n-2
3.3.3 Nguyên tắc xác định mặt trợt nguy hiểm trong bài toán tính ổn định
trợt sâu tờng chắn trọng lực trờng hợp đất đồng nhất bằng GLEM
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt ở đáy tờng chắn bằng GLEM:
i
2
R
n
R
i+1
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
q
i
R
n+1
S
1
S
2
S
3
S
i
S
n
X
1
,Y
1
X
2
,Y
2
X
3
,Y
3
X
i
,Y
i
X
i+1
,Y
i+1
X
n+1
,Y
n+1
X
n
,Y
n
Y
P
1
Y
P
2
Y
P
3
Y
P
i
X
P
1
X
P
2
X
P
3
X
P
i
Y
O
X
Hình 3.22 - Sơ đồ tọa độ các điểm của khối trợt trong quá trình
- 17 -
tối u hóa trờng hợp mặt trợt chính trợt ở đáy tờng chắn trọng lực.
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt qua góc gót tờng chắn bằng GLEM:
Y
i
2
R
i+1
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
q
i
S
1
S
2
S
3
S
i
X
1
,
Y
1
X
2
,Y
2
X
3
,Y
3
X
i
,Y
i
X
i+1
,Y
i+1
X
n+1
,Y
n+1
X
n
,
Y
n
Y
P
1
Y
P
2
Y
P
3
Y
P
i
X
P
1
X
P
2
X
P
3
X
P
i
O
X
S
n
X
P
n
X
P
n+1
Y
P
n
Y
P
n+1
R
n
R
n+1
Hình 3.23 - Sơ đồ tọa độ các điểm của khối trợt trong quá trình tối u hóa trờng
hợp mặt trợt chính trợt qua góc gót tờng chắn.
- Trờng hợp mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ bằng GLEM:
Y
i
2
R
i+1
R
i
n
R
1
1
R
2
R
3
3
q
i
S
1
S
2
S
3
S
i
X
1
,Y
1
X
2
,Y
2
X
3
,Y
3
X
i
,Y
i
X
i+1
,Y
i+1
X
n+1
,Y
n+1
X
n
,Y
n
Y
P
1
Y
P
2
Y
P
3
Y
P
i
X
P
1
X
P
2
X
P
3
X
P
i
O
X
X
P
n
X
P
n+1
Y
P
n
Y
P
n+1
R
n
R
n+1
S
n
Hình 3.24 - Sơ đồ tọa độ của các điểm khối trợt trong quá trình tối u hóa trờng
hợp mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ.
3.4 Phát triển GLEM tính tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất nhiều lớp
3.4.1 Mô hình tính và các phơng trình cơ bản tính tờng chắn trọng lực trong
trờng hợp đất nhiều lớp bằng GLEM
- Mô hình tính áp lực đất lên tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất nhiều lớp:
i+1
P
n
P
n+1
i
i
P
i+1
S
i
Đất lớ
p 3
Đất lớp 2
Đất lớp 1
1
P
i
P
1
P
2
R
1
2
i
Đất lớp k
n
W
tc
W
mt
R
i
R
i+1
W
i
W
i+1
Hình 3.25 - Sơ đồ các khối trợt trong tính toán áp lực đất chủ động trờng hợp
đất nhiều lớp bằng GLEM.
- 18 -
Đờng phân hai lớp đất
P
i
i+1
P
i+1
i
i
S
i
W
i+1
W
i
i
Hình 3.26 - Các lực tác dụng lên khối trợt thứ i trong tính áp lực đất chủ động
trờng hợp đất nhiều lớp bằng GLEM.
- Mô hình tính ổn định trợt sâu tờng chắn trọng lực trong trờng hợp đất
nhiều lớp:
1). Trờng hợp mặt trợt chính trợt ở đáy tờng chắn:
P
1
P
2
P
3
Đất lớp 3
Đất lớp 2
Đất lớp 1
Đất lớp k
R
1
R
n+1
2
1
n
R
2
R
3
R
i
R
i+1
R
n
S
1
S
2
S
i
S
n
i
P
i
P
n
q
i
0
Hình 3.29 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt ở đáy móng tờng bằng GLEM.
2). Trờng hợp mặt trợt chính trợt qua góc gót tờng chắn:
P
1
P
2
P
3
Đất lớp 3
Đất lớp 2
Đất lớp 1
Đất lớp k
R
1
2
1
n
R
2
R
3
R
i
R
i+1
S
1
S
2
S
i
S
n
i
P
i
P
n
q
i
R
n
P
n
P
n+1
R
n+1
Hình 3.30 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt qua góc gót móng tờng bằng GLEM.
- 19 -
3). Trờng hợp mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ:
P
1
P
2
P
3
Đất lớp 1
R
1
2
1
n
R
2
R
3
R
i
R
i+1
S
1
S
2
i
P
i
P
n
q
i
R
n
P
n
P
n+1
R
n+1
Đất lớp 2
Đất lớp 3
Đất lớp k
S
n
S
i
Hình 3.31 - Sơ đồ tính hệ số ổn định trợt sâu tờng chắn trờng hợp
mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ bằng GLEM.
Chơng 4: tối u hoá lựa chọn kết cấu tờng chắn
TRọNG LựC hợp lý
4.1 Nguyên tắc chung
+). Để quyết định lựa chọn dạng kết cấu tờng chắn hợp lý thì chúng ta phải căn cứ vào
các điều kiện sau đây:
- Căn cứ vào điều kiện địa chất.
- Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa mạo.
- Căn cứ vào điều kiện thuỷ lực, thuỷ văn.
- Căn cứ vào tính năng sử dụng công trình.
- Căn cứ vào vị trí đặt tờng chắn.
+). Khi đ chọn đợc dạng kết cấu tờng chắn hợp lý thì tiến hành tối u hoá kích thớc
hình học tờng chắn tơng ứng với dạng đ chọn. Trong luận án này NCS chọn dạng kết
cấu tờng chắn trọng lực.
4.2 Các quy ớc về kích thớc hình học tờng chắn trọng lực
a
0
0
c
1
c
2
a
2
a
1
2
1
h
2
h
1
H
tc
F
m
F
tc
H
tt
b
2
b
1
Hình 4.1 - Sơ đồ cấu tạo tờng chắn trọng lực.
4.3 Mô hình bài toán tối u hoá
4.3.1 Hàm mục tiêu
Đối với bài toán tối u hoá kích thớc hình học tờng chắn trọng lực có hàm mục
tiêu nh trong công thức (4.1).
f
klvl
(x
1
, x
2
, , x
n
) Min (4.1)
- 20 -
Trong đó:
f
klvl
- hàm khối lợng vật liệu để xây dựng tờng chắn trọng lực.
X
i
- các tham số biến đổi (kích thớc hình học của tờng chắn trọng lực).
Nếu xét một đơn vị chiều dài tờng chắn thì hàm khối lợng vật liệu (f
klvl
) bằng
tổng khối lợng vật liệu làm thân tờng chắn và khối lợng vật liệu làm móng tờng
chắn.
4.3.2 Điều kiện ràng buộc
- Điều kiện về cờng độ: thân tờng chắn phải đảm bảo đợc cờng độ đủ khả năng
chống đợc ngoại lực nh: lực cắt của áp lực đất sau thân tờng, lực nén thẳng đứng
hoặc lực va đập và đất đáy móng cũng phải đảm bảo cờng độ đủ khả năng đỡ đợc
trọng lợng toàn khối tờng chắn không bị lún cục bộ hoặc lún không đều.
- Điều kiện ổn định: khối tờng chắn phải đảm bảo đợc điều kiện ổn định và đợc
đánh giá qua hệ số ổn định nhỏ nhất phải lớn hơn hoặc bằng hệ số ổn định cho phép nh
trong công thức (4.2).
(
)
[
]
* ** ***
min 0 min min min
K Min K ,Fs ,Fs ,Fs K
= (4.2)
Trong đó:
0
K
- hệ số ổn định chống lật của tờng chắn quay quanh mũi chân tờng.
*
min
Fs
- hệ số ổn định nhỏ nhất trờng hợp mặt trợt chính trợt ở đáy móng
tờng.
**
min
Fs
- hệ số ổn định nhỏ nhất trờng hợp mặt trợt chính trợt qua góc gót
móng tờng.
***
min
Fs
- hệ số ổn định nhỏ nhất trờng hợp mặt trợt chính trợt sâu bất kỳ.
[
]
K
- hệ số ổn định cho phép theo quy trình.
Đối với điều kiện của Lào, NCS để nghị lấy giá trị của [K] nh sau:
[
]
K
= 1,5 đối với ổn định lật tờng chắn.
[
]
K
= 1,5 đối với ổn định trợt ở đáy móng tờng chắn.
[
]
K
= 1,3 đối với ổn định trợt qua góc gót móng tờng chắn.
[
]
K
= 1,4 đối với ổn định trợt sâu bất kỳ.
Trong luận án này, NCS không đề cập đến điều kiện về cờng độ mà chỉ quan tâm
đến điều kiện ổn định.
4.4 Các trờng hợp tính toán
4.4.1 Bài toán 1: Tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho
trờng hợp đất đồng nhất
Giả sử, tính toán thiết kế tờng chắn trọng lực cho nền đờng đắp cao 6m, với đất
đắp sau lng tờng là mặt phẳng nằm ngang
0
=0. Đất đắp đợc dùng là đất tại chỗ
thuộc loại đất rời c
đ
= 0, góc ma sát trong
đ
=35
0
và trọng lợng thể tích
đ
=1,8 T/m
3
.
Giải bài toán 1
Tác giả luận án đá trình bày các bớc tính toán chi tiết bài toán 1 trong phụ lục 1
và hớng dẫn sử dụng chơng trình tính trong phụ lục 3 của luận án.
- 21 -
- Bảng so sánh kết quả tính toán giữa phơng pháp Coulomb và GLEM, (xem hình 4.5).
a
1
H s n ủnh H s n ủnh
(m) (ủ) (ủ)
c
1
c
2
a
2
a
0
h
1
h
2
F
tc
F
m
F
W
tc
W
m
W
E
ax
E
ay
K
0
E
ax
E
ay
K
0
1
5.0 0.50 0.40 1.45 2.35 1.00 1.00 5.55 2.35 7.90 12.21 5.17 17.38 13.3708 3.3840 0.9954 13.3336 3.8241 0.9973
2 7.5 0.50 0.40 1.71 2.61 1.00 1.00 6.34 2.61 8.96 13.96 5.75 19.71 13.3708 3.3840 1.2570 13.3336 3.8241 1.2595
3
10.0 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.15 2.88 10.03 15.73 6.34 22.07 13.3708 3.3840 1.5552 13.3336 3.8241 1.5584
4
5.0 0.50 0.40 1.71 2.61 1.00 1.00 6.34 2.61 8.96 13.96 5.75 19.71 14.2597 4.0889 1.2074 14.1620 4.0609 1.2135
5
7.5 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.14 2.88 10.02 15.71 6.34 22.04 14.2597 4.0889 1.5022 14.1620 4.0609 1.5100
6 10.0 0.50 0.40 2.25 3.15 1.00 1.00 7.94 3.15 11.09 17.48 6.93 24.40 14.2597 4.0889 1.8387 14.1620 4.0609 1.8485
7
5.0 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.15 2.88 10.03 15.73 6.34 22.07 15.2288 4.3668 1.4596 14.8390 4.2550 1.4876
8
7.5 0.50 0.40 2.25 3.15 1.00 1.00 7.94 3.15 11.09 17.48 6.93 24.40 15.2288 4.3668 1.7975 14.8390 4.2550 1.8330
9
10.0 0.50 0.40 2.52 3.42 1.00 1.00 8.75 3.42 12.16 19.25 7.52 26.76 15.2288 4.3668 2.1851 14.8390 4.2550 2.2294
10 5.0 0.50 0.40 1.55 2.45 1.00 1.00 6.15 2.45 8.60 13.53 5.39 18.92 11.8980 3.7514 1.1106 11.8137 3.7393 1.1127
11
7.5 0.50 0.40 1.81 2.71 1.00 1.00 6.94 2.71 9.66 15.28 5.97 21.25 11.8980 3.7514 1.3888 11.8137 3.7393 1.3916
12
10.0 0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.75 2.98 10.73 17.05 6.56 23.61 11.8980 3.7514 1.7043 11.8137 3.7393 1.7078
13
5.0 0.50 0.40 1.81 2.71 1.00 1.00 6.94 2.71 9.66 15.28 5.97 21.25 12.7696 4.0262 1.3345 12.6786 3.9975 1.3413
14
7.5
0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.74 2.98 10.72 17.03 6.56 23.58 12.7696 4.0262 1.6476 12.6786 3.9975 1.6564
15
10.0 0.50 0.40 2.35 3.25 1.00 1.00 8.54 3.25 11.79 18.80 7.15 25.94 12.7696 4.0262 2.0037 12.6786 3.9975 2.0146
16
5.0 0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.75 2.98 10.73 17.05 6.56 23.61 13 7210 4.3262 1.6023 13.5460 4.2710 1.6336
17
7.5 0.50 0.40 2.35 3.25 1.00 1.00 8.54 3.25 11.79 18.80 7.15 25.94 13 7211 4.3262 1.9614 13.5460 4.2710 2.001
18
10.0
0.50 0.40 2.62 3.52 1.00 1.00 9.35 3.52 12.86 20.57 7.74 28.30 13 7212 4.3262 2.3721 13.5460 4.2710 2.4208
19
5.0 0.50 0.40 1.65 2.55 1.00 1.00 6.75 2.55 9.30 14.85 5.61 20.46 11.8980 3.7514 1.2320 11.8595 3.7393 1.2344
20
7.5 0.50 0.40 1.91 2.81 1.00 1.00 7.54 2.81 10.36 16.60 6.19 22.79 11.8980 3.7514 1.5271 11.8595 3.7393 1.5302
21
10.0 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.35 3.08 11.43 18.37 6.78 25.15 11.8980 3.7514 1.8601 11.8595 3.7393 1.8640
22
5.0
0.50 0.40 1.91 2.81 1.00 1.00 7.54 2.81 10.36 16.60 6.19 22.79 12.7696 4.0262 1.4685 12.6786 3.9975 1.4276
23 7.5 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.34 3.08 11.42 18.35 6.78 25.12 12.7696 4.0262 1.8001 12.6786 3.9975 1.8101
24
10.0 0.50 0.40 2.45 3.35 1.00 1.00 9.14 3.35 12.49 20.12 7.37 27.48 12.7696 4.0262 2.1765 12.6786 3.9975 2.1884
25
5.0 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.35 3.08 11.43 18.37 6.78 25.15 13 7210 4.3262 1.7530 13.5460 4.2710 1.7694
26
7.5
0.50 0.40 2.45 3.35 1.00 1.00 9.14 3.35 12.49 20.12 7.37 27.48 13 7211 4.3262 2.1340 13.5460 4.2710 2.1545
27
10.0
0.50 0.40 2.72 3.62 1.00 1.00 9.95 3.62 13.56 21.89 7.96 29.84 13 7212 4.3262 2.5684 13.5460 4.2710 2.5936
0.60
5.0
7.5
10.0
10.0
0.40
5.0
7.5
10.0
0.50
5.0
7.5
Tớnh theo Coulomb Tớnh theo GLEM
S TT
Kớch thc kt cu tng chn, (m)
Din tớch tng chn, (m
2
) Trng lng tng chn, (T/m
3
)
p lc ủt p lc ủt
H
tc
= 6 m
1
2
Hình 4.5 - Bảng thống kê và so sánh kết quả tính K
0
giữa phơng pháp Coulomb và GLEM.
4). Tổng hợp kết quả và lựa chọn kết cấu tờng chắn hợp lý
Theo bảng thống kê, (xem hình 4.12) đ đề xuất 27 phơng án và so sánh các kết quả tính đợc thì phơng án 26 có tổng
khối lợng vật liệu là nhỏ nhất so với các phơng án đều đạt yêu cầu về các điều kiện ổn định. Vậy phơng án 26 là phơng án
hợp lý nhất.
- 22 -
a
1
(m) (ủ) (ủ)
c
1
c
2
a
2
a
0
h
1
h
2
F
tc
F
m
F
W
tc
W
m
W
1 5.0 0.50 0.40 1.45 2.35 1.00 1.00 5.55 2.35 7.90 12.21 5.17 17.38 0.997
1.795
1.131 1.352 1.253 1.436
2 7.5 0.50 0.40 1.71 2.61 1.00 1.00 6.34 2.61 8.96 13.96 5.75 19.71 1.260 1.950 1.169 1.390 1.290 1.480
3
10.0 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.15 2.88 10.03 15.73 6.34 22.07 1.558
2.078
1.207 1.430 1.326 1.524
4 5.0 0.50 0.40 1.71 2.61 1.00 1.00 6.34 2.61 8.96 13.96 5.75 19.71 1.214
1.886
1.175 1.392 1.294 1.480
5 7.5 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.14 2.88 10.02 15.71 6.34 22.04 1.510 2.025 1.212 1.433 1.330 1.534
6
10.0 0.50 0.40 2.25 3.15 1.00 1.00 7.94 3.15 11.09 17.48 6.93 24.40 1.849
2.167
1.252 1.474 1.365 1.543
7 5.0 0.50 0.40 1.98 2.88 1.00 1.00 7.15 2.88 10.03 15.73 6.34 22.07 1.488
1.976
1.219 1.436 1.334 1.526
8 7.5 0.50 0.40 2.25 3.15 1.00 1.00 7.94 3.15 11.09 17.48 6.93 24.40 1.833
2.098
1.258 1.478 1.369 1.543
9
10.0 0.50 0.40 2.52 3.42 1.00 1.00 8.75 3.42 12.16 19.25 7.52 26.76 2.229
2.199
1.298 1.520 1.405 1.583
10
5.0 0.50 0.40 1.55 2.45 1.00 1.00 6.15 2.45 8.60 13.53 5.39 18.92 1.113 1.870 1.134 1.367 1.269 1.453
11 7.5 0.50 0.40 1.81 2.71 1.00 1.00 6.94 2.71 9.66 15.28 5.97 21.25 1.392
1.957
1.187 1.406 1.305 1.497
12
10.0 0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.75 2.98 10.73 17.05 6.56 23.61 1.708
2.081
1.224 1.447 1.342 1.541
13 5.0 0.50 0.40 1.81 2.71 1.00 1.00 6.94 2.71 9.66 15.28 5.97 21.25 1.341 1.896 1.193 1.409 1.309 1.497
14 7.5 0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.74 2.98 10.72 17.03 6.56 23.58 1.656
2.035
1.230 1.450 1.345 1.541
15
10.0 0.50 0.40 2.35 3.25 1.00 1.00 8.54 3.25 11.79 18.80 7.15 25.94 2.015
2.169
1.270 1.492 1.380 1.577
16 5.0 0.50 0.40 2.08 2.98 1.00 1.00 7.75 2.98 10.73 17.05 6.56 23.61 1.634
1.986
1.237 1.454 1.350 1.543
17 7.5 0.50 0.40 2.35 3.25 1.00 1.00 8.54 3.25 11.79 18.80 7.15 25.94 2.001 2.133 1.276 1.496 1.385 1.577
18
10.0 0.50 0.40 2.62 3.52 1.00 1.00 9.35 3.52 12.86 20.57 7.74 28.30 2.421
2.268
1.316 1.538 1.420 1.587
19 5.0 0.50 0.40 1.65 2.55 1.00 1.00 6.75 2.55 9.30 14.85 5.61 20.46 1.234
1.870
1.182 1.382 1.284 1.470
20 7.5 0.50 0.40 1.91 2.81 1.00 1.00 7.54 2.81 10.36 16.60 6.19 22.79 1.530 2.013 1.219 1.423 1.321 1.514
21
10.0 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.35 3.08 11.43 18.37 6.78 25.15 1.864
2.160
1.259 1.464 1.356 1.541
22 5.0 0.50 0.40 1.91 2.81 1.00 1.00 7.54 2.81 10.36 16.60 6.19 22.79 1.428
1.909
1.225 1.425 1.325 1.514
23 7.5 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.34 3.08 11.42 18.35 6.78 25.12 1.810
2.046
1.265 1.467 1.360 1.541
24
10.0 0.50 0.40 2.45 3.35 1.00 1.00 9.14 3.35 12.49 20.12 7.37 27.48 2.188
2.179
1.305 1.509 1.396 1.580
25
5.0 0.50 0.40 2.18 3.08 1.00 1.00 8.35 3.08 11.43 18.37 6.78 25.15 1.769 2.002 1.272 1.471 1.364 1.541
26 7.5 0.50 0.40 2.45 3.35 1.00 1.00 9.14 3.35 12.49 20.12 7.37 27.48 2.155
2.142
1.312 1.514 1.400 1.580
27
10.0 0.50 0.40 2.72 3.62 1.00 1.00 9.95 3.62 13.56 21.89 7.96 29.84 2.594
2.254
1.352 1.554 1.435 1.591
0.5
5.0
7.5
10.0
5.0
7.5
10.0
Bng thng kờ v so sỏnh kt qu tớnh toỏn
H
tc
= 6 m
S TT
0.4
0.6
5.0
Kớch thc (m)
Din tớch (m
2
) Trng lng (T/m
3
)
7.5
10.0
H sú n ủnh
1
2
0
K
1
2
1
2
**
min
F
***
min
F
*
min
F
***
med
F
**
med
F
Hình 4.12 - Bảng tổng hợp kết quả tính toán và so sánh để lựa chọn phơng án hợp lý nhất.
4.4.2 Bài toán 2: tính toán, lựa chọn kết cấu tờng chắn trọng lực hợp lý cho trờng hợp đất nhiều lớp
Giả sử, tính toán thiết kế tờng chắn trọng lực cho taluy đất đào cao 6m, gồm có 4 lớp đất, mỗi lớp có tính chất cơ lý khác
nhau, đặt tên lớp theo thứ tự 1ữ4 tính từ trên xuống dới nh sau:
- Lớp mặt trên cùng nghiêng một góc
0
dl0
35
=
,
- Lớp thứ 1: có chiều cao
dl1
H 1m
=
, góc nghiêng đáy
0
dl1
0
=
, góc ma sát trong
0
dl1
27
=
, cờng độ lực dính
dl1
c 0,51
=
T/m
2
và trọng lợng thể tích
dl1
1,5
=
T/m
3
.
- 23 -
- Lớp thứ 2: có chiều cao
dl2
H 2m
=
, góc nghiêng đáy
0
dl2
0
=
, góc ma sát trong
0
dl2
31
=
, cờng độ lực dính
dl2
c 0.34
=
T/m
2
và trọng lợng thể tích
dl2
1,65
=
T/m
3
.
- Lớp thứ 3: có chiều cao
dl3
H 4m
=
, góc nghiêng đáy
0
dl3
0
=
, góc ma sát trong
0
dl3
35
=
, cờng độ lực dính
dl3
c 0,22
=
T/m
2
và trọng lợng thể tích
dl3
1,8
=
T/m
3
.
- Lớp thứ 4: góc ma sát trong
0
dl4
35
=
, cờng độ lực dính
dl4
c 0
=
T/m
2
và trọng lợng thể tích
dl4
1,9
=
T/m
3
.
Giải bài toán 2:
Tác giả luận án đá trình bày các bớc tính toán chi tiết bài toán 2 trong phụ lục 2 và hớng dẫn sử dụng chơng trình tính
trong phụ lục 3 của luận án.
4). Tổng hợp kết quả và lựa chọn kết cấu tờng chắn hợp lý
Theo bảng thống kê, (xem hình 4.21) để xuất 15 phơng án và so sánh các kết quả tính đợc thì phơng án 10 có khối lợng vật
liệu nhỏ nhất so với các phơng án đều đạt yêu cầu về các điều kiện ổn định. Vậy phơng án 10 là phơng án hợp lý nhất.
Hình 4.21 - Bảng tổng hợp kết quả tính toán và so sánh để lựa chọn phơng án hợp lý.
