Chuyên đề PLAXIS 3D TUNNEL - GS Nguyễn Công Mân - TS. Nguyễn VIệt Tuấn

1
plaxis

3D tunnel
GS. NguyÔn

C«ng

MÉn
TS. NguyÔn viÖt TuÊn
PLAXIS FINITE ELEMENT CODES
2


Các

loại PP đào tunen, đặc

điểm

làm

việc

và

yêu

cầu

tính

toán
Nhận

xét

chung

về

MH 3D


Tạo lập

MH 3D -

Các

bớc

thực

hiện
-Vàosốliệuhỡnh học
-

xác định các bứơc thi công và

tính toán

-Xuất vàxemkếtqu
Kếtluận


Ví

dụ: NATM, Tunen

tự

chống

đỡ, tunen

đào trong

khiên.
Nội

dung
3


NATM (New Austrian Tunneling Method): ào

từng

phần,
(đỉnh, thân, đáy), theo

giai

đoạn, vừa

đào vừa

gia

cố

cách

quãng

từng

giai

đoạn, các

đoạn đào đợc

chống

đỡ

tạm
bằng

lớp

lót

hay lớp

bêtông

phun. TH đất

đá

quanh

hầm

tốt,
không

xét

tới

mặt

tơng

tác

đất-vỏ

[Interface]
Các

loại, PHNG PHáP O tunnel
Tunen đào bằng máy (TBM) [Tunnel Boring Machine] trong
khiên bao che di động (Shield Tunnel); tunen tiết diện tròn và

có

thể

ở

các dạng khác tuỳ

theo ngời dùng;
Tunen tự

chống đỡ



không gia cố

và

tunen có

chống đỡ
4

đặc

điểm

lmviệcv

yêu

cầu

tính
Yêu

cầu

đánh

giá: ổn

định

đỉnh

vòm, bùng

nền, điều

kiện

làm

việc

tại gơng

hầm.
iềukiệnchịulực
đỉnh
đáy
Gơng
Hm

ngang
đáy
Ging
đng
Tunen

có

vỏ

chống
độ

vát

của

TBM
Mỗi

đoạn
ống

1,5m
5
Nhận

xét

chung

về

mô

hỡnh

3D


Nên tỡm sự

cân đối gia độ

chính xác (độ

mịn lới)
và

thời gian tính
Yêu cầu ngời sử

dụng phi

kiên nhẫn và

hiểu

biết

kỹ

cách mô

hỡnh

hoá

bài toán
Có

kh

nng mô

phỏng thực tế

cao
Yêu cầu thời gian tính lớn và

tốn nhiều bộ

nhớ
Ví

dụ: khi tính đơn gin NATM mất 30 phút.
6
Cöa

sæ

3D TUNNEL
7
THANH C¤NG Cô

chÝnh

CñA

3d TUNNEL
kh«ng

cã
drain, well
Giao

tiÕp

ng−êi

dïng

gåm

4 “sub-programs”: input, calculation,
Output, Curves (t−¬ng

tù

c¸c

plaxis

kh¸c);
8
Tạo lập

mô

hènh

3D


Các bớc thực hiện


Vào số

liệu hỡnh học, tơng tự

các phần mềm khác của
PLAXIS


Xác

định

các

lát

hay mặt

phẳng



triển khai MH 3D.
Trên

mỗi

mặt/lát

có

thể:

Thêm/ bớt

các

phần tử

đất và

kết

cấu


Thay

đổi

tính

chất

vật

liệu


Thêm/ bớt

các

ti

trọng


Sự

thay i mặt

cắt (Contraction)


Biến dạng thể

tích


áp lực

(nớc)


Thiết lập các giai đoạn thi công

Stage Construction


Thiết

lập

chế

độ

hiển

thị

(Top view option)


Hiển

thị

đầy

đủ

3D
9
Tạo lập

mô

HèNH 3D

Lập

các

giai

đoạn thi

công

và

đào cho

từng

phần

mặt

cắt ngang

nhờ

[z-planes

và

slices]

Mặt

cắt ngang

phẳng
Lới

2D
Trỡnh tự
Tạo sơ

đồ

tiết

diện

ngang

trong

mặt

phẳng 2D
Tự

sinh

lới

PTHH 2D của

mô

hinh

này
Lới

3D
y
x
z
Tạo chiều

thứ

3 cho

mô

hinh
[z-planes

và

slices]
10
Tạo lập

mô

hènh

3D
Mặt

phẳng

và

Lát



Mỗi lát là

một pha tính toán
Các lát

(slices)
Mặt

phẳng z (z plan)
Mặt

phẳng sau
Rear plan
Mặt

phẳng trớc
Front plan
z
y
x
11
Tạo lập

mô

hènh

3D
Nhập

các

số

liệu

đầu

vào


Giống

nh

PLAXIS 2D


Lập

3D theo

hớng

z

(lệnh

mới):


Sử

dụng

các

phần

tử

nêm

15 nút

(Có

thể

so sánh

với

các

phần

tử

6 nút

trong

2D)
Slices 15 nút
Dùng

chung

cho

ca 3D Tun

và

3D Found.
12
Thiết lập chế

độ

hiển thị
Hiển

thị

kết

qu


Hiển

thị

đầy

đủ

3D và

trong

mặt

cắt ngang

2D


Hiển

thị

các

phần

tử

kết

cấu


Các

lựa

chọn

hỡnh

học

từng

phần

(xem

trong

mô

hinh)
13
VÝ

dô

l−íi biÕn d¹ng qu¸

trÌnh ®μo
Deformed mesh
14
VÝ

dô

l−íi biÕn d¹ng cuèi pha 14
15
MétsèkÕtquẢ

ph©n

tÝch
Hầm

ngang

–

æn

®Þnh

g−¬ng

tunen
L−íi

biÕn

d¹ng t¹i cuèi

pha

1
L−îng

tăng

chuyÓn

vÞ

cuèi
pha

2 (do sù

gỉảm AS mÆt)
L−îng

tăng

chuyÓn

vÞ

cuèi
pha

3

(TriÕt

gỉảm phi-c)
Sù

ph¸t

triÓn

ΣMloadA
hμmcñaCV g−¬ng

tunen
ChuyÓn

vÞ

(m)
Tæng MloadA
1,0
0.9
0.8
0,7
0,6
0 0,04 0,08 0,12 0,16
ChuyÓn

vÞ

(m)
Sù

ph¸t

triÓn

cña

ΣMsf

HμmcñaHS an toμng−¬ng

tunen
ChuyÓn

vÞ

(m)
Σ
M
sf
0 0,1 0,2 0,3 0,4
6
5
4
3
2
1
16
MétsèkÕtquẢ

ph©n

tÝch
Hầm

ngang

–

lón

sôt

mÆt

®Êt

khi

®µo tunen
L−íi

biÕn

d¹ng lóc

cuèi

pha

5
M¸ng

lón

lóc

cuèi

pha

5
17
VÝ

dô

Qu¸

trÌnh

®μo NATM
(New Austrian Tunneling Method)
18
Nhận

xét


Tính

toán

theo

mô

hinh

3D mất

nhiều

thời

gian,
nhng

mô

phỏng

thực

tế

chính

xác

hơn.


Chỉ

khi

thật

cần

thiết

mới

sử

dụng

tính

theo

3D


Cần

chú

ý

tới

các

khía

cạnh sau:

Chọn

lựa

các

mô

hỡnh và

các

thông

số

của

đất
ộmịncủalới


Các

giai

đoạn tính

toán

(theo

các

giai

đoạn thi

công)
19
VÝ

dô

1
Natm

-

New Austrian Tunneling Method
ChØ

xÐt

Crown vµ

bench
20

Ví

dụ

1
•

Phương

pháp

NATM:
•

Sử

dụng

trong

đá, đấtcứng

và

sét

quá

cố

kết
(không

có

nướcngầm)
•

Đào

từng

phần(đỉnh, thân, đáy ) tunnel
•

Giữa

các

phần

đào

có

khoảng

cách

nhất

định
•

Các

phần

đào

đượcchống

đỡ

tạmthờibằng

lớp

lót

hay lớp

bê

tông

phun
•

Lớpvỏ

tunnel được

thi

công

sau

cùng
21
Ví

dụ

1
Mộtvàisơđồthi

công

bằng

Phương

pháp

NATM
22
VÝ

dô

1
Natm

-

New Austrian Tunneling Method
ChØ

xÐt

Crown vµ

bench
Đỉnh
ThÒm
vòm ng−îc
Phun

xi măng
23
S¥

Đå

HÌNH HỌC -

Ph¹m vi lμmviÖc
24

MÆt

c¾t
25
VËt

liÖu
drag & drop