Phương pháp mới để bố trí và thính toán vì neo gia cường khối đá

1



PHƯƠNG PHÁP MỚI ĐỂ BỐ TRÍ VÀ TÍNH TÓAN
VÌ NEO GIA CƯỜNG KHỐI ĐÁ.
Đỗ Thụy Đằng
ĐH Mỏ Địa chất Hà Nội
Email: ; Tel: 091 276 3260

1. Nhận xét chung:
Vì neo (VN) đã và đang được dùng rộng rãi để gia cường các khối đá (KĐ) bên các mặt
lộ (ML) khác nhau. Trong đó đáng kể nhất là các KĐ bên các ML xung quanh các công trình
ngầm, xung quanh các hố móng sâu và bên các bờ dốc lớn [1], [2], [3], [4], [5], [6] Có
trường hợp, chúng chỉ có giá trị sử dụng như các kết cấu chống giữ tạm thời. Nhưng cũng có
trường hợp, chúng có giá trị sử dụng suốt từ khi hoàn thiện việc thi công lắp đặt, đến khi khai
thác xong công trình: từ mức tối thiểu là đóng vai trò cuả một hợp phần trong hệ thống kết
cấu chống cố định có 2 hay nhiều hợp phần, đến mức tối đa là đóng vai trò cuả các kết cấu
độc lập giữ an toàn cho công trình .
Để dễ theo dõi, chúng ta quy ước: Mỗi VN tối đa gồm 3 đoạn: Đoạn nằm sâu trong KĐ
và xa ML nhất là đầu neo, đoạn nằm ngoài ML là đuôi neo và đoạn nằm giữa l
à thân neo.
Đến nay, cả cơ sở chọn vị trí và tư thế công tác; cũng như cơ sở tính toán quy cách và kết
cấu VN đều vẫn chưa có được lý thuyết minh bạch, cho nên cả người thiết kế và người thi
công đều vẫn khó áp dụng, đến

nỗi rất dễ bị áp dụng sai.
1.1- Về sơ đồ bố trí : Đến nay, việc bố trí VN gia cố MLKĐ chủ yếu vẫn được quyết
định bởi kinh nghiệm, xoay quanh mức định tính về phương vị và mức bình quân về mật độ,
theo từng nhóm, bên từng MLKĐ cần gia cường bằng VN; còn ít phụ thuộc vào trạng thái

ứng suất (ư/s) của bản thân các phần tử đá ở từng vị trí bên ML.
Ngay với 2 nhóm VN quan trọng nhất là nhóm VN gia cường các KĐ trên nóc và nhóm
VN gia cường KĐ bên tường, đã cho thấy tình trạng chưa chú ý đến các yêu cầu đặc thù,
tương ứng với từng địa điểm và phương vị công tác của mỗi nhóm :
- Với nhóm VN gia cường KĐ trên nóc:
Khi ML trên nóc có dạng cong vòm và KĐ có hai hệ khe nứt cắt nhau, mọi VN hiện
nay, hầu như đều được bố trí gần như vuông góc với ML [1;2;3;4;5…], với hy vọng : mỗi
khối sụt trở thành một khối nêm tự chèn, làm giảm tải trọng kéo VN và giảm được chiều dài
L
N
xuống mức tối thiểu, bất kể trạng thái ư/s của KĐ thay đổi theo vị trí của ML.
Khi ML trên nóc nằm ngang và KĐ ở đây phân lớp ngang, tuy có 1số VN được bố trí
nghiêng, nhưng hầu hết các VN đều được bố trí vuông góc với ML[1],[3]…; với hy vọng
giảm được chiều dài neo L
N
xuống mức tối thiểu.
- Với nhóm VN gia cường KĐ bên tường:
Có người đưa ra sơ đồ bố trí VN gần như vuông góc với ML [1,2 3, 4…], với hy vọng
tạo thuận lợi cho quá trình thi công lắp đặt VN. Nhưng lại có người đưa ra sơ đồ bố trí VN

2



gần như vuông góc với mặt trượt giới hạn Mo-Cu lông [6,7,8…], với hy vọng nâng mức hiệu
quả gia cường KĐ lên cao .
Nói chung, trạng thái ư/s của các phân tố đá bên cùng một ML công trình là không
giống nhau. Cho nên, không chỉ nhiệm vụ của từng nhóm VN theo tư thế ML đã khác nhau;
mà cả nhiệm vụ của từng VN trong 1 nhóm cũng khác nhau. Vì vậy, khi quy cách các VN
gần như nhau, thì việc bố trí chúng theo mật độ bình quân chắc chắn là chưa hợp lý. Trong

đó, những trường hợp bất hợp lý nhất là (xem hình 1 ) :




Hình 1: Sơ đồ tính toán vì neo nêu trong các tài liệu [3] &[5]
A – Khoảng cách giữa các vì neo.
L – Chiều dài làm việc của vì neo.
1– Vì neo. 2– Khối đá dự kiến có ứng suất phá hủy,
nhưng được neo kết, trở thành cơ hệ như vỏ chống bán nhân
tạo. 3– Khối đá có ứng suất phá hủy nhưng không được neo
kết.

- Những vị trí bất lợi lớn nhất cho quá trình thi công và lắp đặt VN, nhưng vẫn bố trí
VN như những vị trí khác, mà không khuyến cáo cách bố trí và thi công riêng.
- Những vị trí xuất hiện sự tập trung ư/s cao, nhưng vẫn bố trí lượng VN theo tiêu chí
bình quân.
- Những VN gia cường phần ML chịu ư/s kéo pháp tuyến lớn nhất cũng chỉ có các
thông số giống như những VN gia cường phần ML chịu ư/s nén pháp tuyến lớn nhất.

1.2- Về sơ đồ tính toán : Đa số VN chỉ được tính toán theo yêu cầu chịu kéo dọc, 1 số
VN chỉ được tính toán theo yêu cầu chịu cắt ngang [7]. Đến nay vẫn chưa có sơ đồ tính toán
tổng quát, vì vẫn chưa làm rõ được nguyên lý: VN muốn gia cường KĐ nào, phải làm việc
chung với KĐ đó và cũng phải chịu trạng thái ư/s tương hợp với trạng thái ư/s của cơ hệ KĐ
đã neo kết đó.

Một số trường hợp do không đủ thông tin về VN, đến nỗi không dám sử dụng VN ( bởi
không đủ khả năng thi công VN chịu kéo dọc quá lớn, có độ dài quá lớn và có đầu neo quá
phức tạp), và chấp nhận sử dụng kết
cấu khác vừa đắt tiền, vừa chiếm

không gian lớn ,vừa khó thi công,
vừa tốn thời gian chế tạo và thi
công,vừa khó phối hợp với kết cấu
khác…


Hình 2: Sự cố sụt nóc đoạn cửa
Nam nhánh chính hầm đường ôtô dưới

3



đèo Hải Vân, khi đang thi công bên dưới (do hệ thống vì neo và kết cấu gia cố sơ bộ đất đá ở đây chưa
phù hợp với đặc điểm của môi trường xung quanh và quy trình đào ).


Một số trường hợp đã gặp sự cố do bố trí VN theo sơ đồ bình quân không hợp lí: Đến
nỗi, trong 1 số nhóm VN được thiết kế, có thể gặp 1 số VN quá thừa bền làm việc với 1 số
VN bị quá tải và số nhóm đó trở thành không đủ khả năng sử dụng.
Một số trường hợp khác; mặc dù đã sử dụng các VN không thỏa mãn yêu cầu của hiện
trường, lại bố trí chúng vào những vị trí bất lợi, nhưng vẫn không có biện pháp thi công phù
hợp với yêu cầu an toàn tương hợp, nên đã tự chuốc lấy tai họa khôn lường (hình 2).
2 – Những nghiên cứu cơ bản :
2.1. Một số quy ước sơ bộ :
Chúng ta có thể ví các VN như là các cốt (armatures) gia cường KĐ. Cho nên cần cố
gắng bố trí chúng đảm nhận các vai trò tương xứng, trong hệ thống kết cấu KĐ có cốt, mà
khả năng thi công lắp đặt VN là đáp ứng được và chi phí chung là cho phép : hoặc là làm
việc với từng ư/s chính hoặc là làm việc với cả ư/s phức tạp, trong từng điều kiện cụ thể, sao
cho hệ thống kết cấu KĐ có cốt không xuất hiện trạng thái ư/s vượt quá giới hạn bền của KĐ

(thậm chí vòng tròn Mo ư/s thực tế luôn luôn nằm trong giới hạn bền của KĐ có cốt) trong
suốt thời gian dự kiến.
Trên cơ sở trạng thái ư/s của từng phân tố đá tại ML và đường đặc tính giới hạn bền của
KĐ [9,10], chúng ta có thể kết hợp với khả năng thi công thực tế, để tìm ra các thông số cơ
bản của từng nhóm cũng như từng VN tương ứng.
Chúng ta coi ư/s chính của phân tố đá tại ML KĐ có các đặc tính sau:
- Dấu của ư/s chính gây nén là dương(+), còn dấu của ư/s chính gây kéo là âm(-) .
- Các ư/s chính tác dụng dọc trục công trình là các ư/s chính trung gian (
2
).
- Trong mặt phẳng vuông góc với trục dọc công trình , các ư/s chính tác dụng theo
phương vuông góc và tiếp tuyến với đường biên công trình là các ư/s chính lớn nhất (
1
) và
nhỏ nhất (
3
).
Cho nên để tiện sử dụng lý thuyết bền Mo-Culông, chúng ta chỉ nghiên cứu những
phân tố đá có trạng thái ư/s khối; nhưng trong mặt cắt vuông góc với trục dọc tính toán của
công trình, có tác dụng của các ư/s chính lớn nhất (
1
) và nhỏ nhất (
3
) .
Hơn nữa, nhiệm vụ quan trọng nhất của công tác gia cường KĐ xung quanh công trình
là gia cường các phân tố đá tại ML có khả năng chịu các trạng thái ư/s nguy hiểm . Cho nên
bước đầu, trong phạm vi bài viết này, chúng ta chỉ nghiên cứu sơ đồ bố trí và neo gia cường
các phân tố này của KĐ, khi coi toàn KĐ có cùng phẩm chất.
2.2. Một số nhận xét :

4



- Để có cơ sở hiểu về tải trọng tổng quát của mỗi VN nói chung, chúng ta có thể xem
xét hệ tải trọng của một số VN đơn giản có các tên riêng thông dụng: đinh, đinh vít, đinh bu
lông neo…, khi chưa kể dến dự lực căng dọc chúng do lực đóng hoặc vặn chúng hơi quá
ngưỡng:
- Các đinh (vít) thẳng đứng, định vị trần giả lên trần thật, nếu mũ đinh đủ bền, các thân
đinh gần như chỉ cần chống lực dọc đinh (vít).
- Các đinh (vít) nằm ngang trên tường, cột…để treo khung ảnh, câu đối, đồng hồ, bảng
tin…các thân đinh gần như chỉ cần chống lực cắt ngang đinh (vít).
- Đối với các bu lông neo trên tường để mắc võng, căng dây phơi…, nếu góc hợp bởi
tiếp tuyến của đầu buộc dây võng, dây phơi…với trục dọc bu lông neo là 
t
; lực dọc bu lông
neo là F
d
và lực ngang bu lông neo là Q
n
; rõ ràng, khi 
t
tăng từ : 
t (o)
= 0 đến 
t (90)
= 90
0
, thì
F

d
giảm dần từ F
d (max)
> 0 xuống F
d (min)
= 0 ; còn Q
n
tăng dần từ Q
n(min)
= 0 đến Q
n (max)
> 0 .
Nghĩa là khi : 0 < 
t
< 90
0
thì các bu lông này vừa phải chịu lực dọc bu lông, vừa phải chịu
lực ngang bu lông. Riêng khi : 
t
= 0 thì chúng chỉ chịu lực dọc và riêng khi : 
t
= 90
0
thì
chúng chỉ chịu lực ngang.
- Đối với nhóm đinh (vít) nằm ngang cùng
định vị một giá đỡ hàng kiểu công xôn, trên
tường đứng (hình 3 ), mỗi cái lại nhận 1 hệ tải
trọng riêng theo chiều từ trên xuống: lực tác
dụng dọc đinh (vít) giảm dần, còn lực tác dụng

ngang đinh (vít) có thể coi như là bằng nhau;
riêng đinh (vít) sát mút dưới khung giá, gần như
chỉ có nhiệm vụ chống cắt ngang.
- Còn với đinh (vít) định vị dây néo giá đỡ
hàng đó, có nhiệm vụ thay đổi từ chống nhổ dọc
đến chống cắt ngang tương ứng với góc hợp với
dây néo từ 0
0
đến 90
0
(hình 3).
- Trong dầm nhiều lớp, ghép bằng các bu lông bắt vuông góc với dầm, đặt trên 2 gối tựa;
khi dầm bị uốn võng, mỗi bu lông cũng nhận 1 hệ tải trọng riêng, tùy vào các yếu tố ảnh
hưởng khác nhau, trong đó có vị trí của bu lông tương ứng với chiều dài dầm ghép : bu lông
ở mặt cắt dầm chịu ứng suất uốn cực trị, gần như chỉ chịu lực dọc; còn các bu lông khác, nói
chung đều chịu cả lực dọc và lực cắt, vì mặt cắt ngang dầm ban đầu là phẳng và vuông góc
với trụ dọc dầm, nhưng sau khi dầm biến dạng uốn võng, nói chung chúng không còn phẳng
và vuông góc với trục dầm nữa ( giả thuyết Bécnuli và giả thuyết các thớ dọc dầm không đẩy
và không ép nhau - khi nghiên cứu biến dạng của dầm chịu uốn thuần túy trong lý thuyết sức
bền vật liệu chỉ là gần đúng, và cần hạn chế áp dụng vào đây) .

- Đặc biệt, khi tìm hiểu về nhóm que tăm liên kết các củ khoai với nhau để tạo hình
những con giống ngộ nghĩnh , chúng ta không những thấy mỗi que tăm phải chịu 1 hệ tải
trọng riêng, mà còn thấy chúng chỉ định vị những củ khoai rời rạc với nhau , không thông
qua 1 khối vật chất cố định nào cả.
H×nh 3: S¬ ®å c¸c ®inh
(vÝt) n»m ngang, ®Þnh vÞ
gi¸ ®¬ hµng trªn tuêng
®óng.
1 - Gi¸ ®¬ . 2 - D©y nÐo.

5



Khi nghiên cứu trạng thái ư/s thứ sinh trong các KĐ bên các ML khác nhau ( bên bờ
dốc, xung quanh hầm lò…) khi chưa được gia cường, chúng ta đều thấy: rất ít các phần tử đá
chỉ chịu trạng thái ư/s đơn, còn hầu hết các phần tử đá đều phải chịu trạng thái ư/s phức tạp;
do đó rất ít VN chỉ chịu trạng thái ư/s đơn (kể cả dọc trục và ngang trục); đa số các VN chịu
trạng thái ư/s phức tạp (vừa dọc trục, vừa ngang trục [7,8 ,9,14…].
Đến đây, chúng ta suy ra được:
- Phải cố gắng bố trí và tính toán VN làm việc chung với KĐ, để cả cơ hệ KĐ và VN
đều có trạng thái ư/s thứ sinh mới , an toàn trong suốt quá trình thi công và sử dụng VN: đối
với KĐ, các ư/s nguy hiểm dự kiến đều không xuất hiện và đều được thay thế bằng các ư/s
khác nhỏ hơn nhưng không vượt quá giới hạn an toàn, còn các ư/s dự kiến khác có thể được
thay thế bằng lớn hơn nhưng vẫn trong giới hạn an toàn.
- Việc bố trí VN gia cường KĐ, dẫu cố gắng đáp ứng yêu cầu đặt cốt, nhưng do còn
phụ thuộc vào đặc điểm của vị trí, tư thế và không gian trống xung quanh các phần tử đá cần
bố trí và thi công lắp đặt neo; cho nên các thông số của VN gia cường KĐ nếu chỉ được xác
định yêu cầu chịu lực dọc trục VN là chưa hợp lý, chúng phải được xác định theo điều kiện
cụ thể của hiện trường và đặc tính tương tác của VN với KĐ xung quanh .
- Theo tương tác giữa VN với các KĐ rắn xung quanh và tác dụng của VN; có thể chia
các VN nói chung thành 3 nhóm : 1/ Nhóm liên kết các phần tử của KĐ rắn vỡ rời hoặc nứt
nẻ với KĐ rắn liên kết cố định . 2/ Nhóm liên kết các phần tử của bản thân KĐ rắn vỡ rời
hoặc nứt nẻ với nhau . 3/ Nhóm vừa liên kết các phần tử của KĐ rắn vỡ rời hoặc nứt nẻ với
nhau, vừa liên kết chúng với KĐ rắn liên kết cố định .
Như vậy, các VN nhóm 1 có phần thân neo không nhất thiết phải liên kết ngang với
KĐ rắn và rời nằm gần ML, chỉ cần đầu neo liên kết đặc biệt với KĐ xung quanh đủ ổn định
và đuôi neo làm việc chung với ML; các VN nhóm 2 thường ngắn hơn, nhưng cả số lượng và
chất lượng các liên kết giữa VN với các phần tử đá rắn và rời nằm vây quanh đều phải tương

ứng thích hợp ; cho nên thường khó xác định được điều kiện áp dụng đạt hiệu quả tối ưu ;
còn các VN nhóm 3 làm việc tin cậy hơn các VN nhóm 1, nhưng để có thêm dự trữ bền có
thể tính như các VN nhóm 1.
2.3- Nguyên lý làm việc của VN gia cường KĐ bên ML:
Từ hiểu biết phương pháp dùng VN gia cố KĐ rắn trong vỏ trái đất là dùng VN thay
đổi đặc tính cơ lý dự kiến theo điều kiện hiện trường của KĐ đó; cho nên để sử dụng VN gia
cường KĐ vừa phù hợp cả yêu cầu kinh tế, vừa phù hợp cả điều kiện tự nhiên, điều kiện thi
công và các điều kiện kỹ thuật cụ thể, chúng ta cần phải tùy theo điều kiện hiện trường cùng
với khả năng chế tạo và thi công lắp đặt VN, mà chọn cho chúng có thể làm việc theo 1sơ đồ
công tác phù hợp nhất,tương ứng với 1 hoặc tổ hợp 1số hình thức làm việc trong số các
nguyên lý làm việc sau đây:
2.3.1- Nguyên lý neo kết bản thân KĐ yếu nằm theo ML với nhau (gọi tắt là nguyên
lý neo kết) : dùng VN thay đổi hệ lực tương tác giữa các phần tử trong bản thân KĐ yếu đó
(gồm 1 số đủ lớn các phân lớp đá mỏng, các phần tử đá gần như riêng rẽ hoặc chỉ tương tác
yếu với nhau), để biến cơ hệ KĐ yếu đủ dày đã neo kết đó, thành 1 kết cấu bán nhân tạo, đủ
khả năng tự ổn định theo yêu cầu mang tải thực tế đặt ra. Theo nguyên lý neo kết, VN có thể
làm việc dưới 1 hoặc 1số hình thức cơ bản sau đây :

6



+ Neo kết số lượng đủ lớn các lớp đá mỏng kém ổn định, nằm liên tiếp từ ML trở đi,
thành 1 tầng đá dày có neo kết cứng vững ổn định.
+ Neo kết số lượng đủ lớn các mảng đá nứt nẻ hoặc các phần tử đá liên kết yếu, cùng
nằm theo ML, thành 1 KĐ dày có neo kết cứng vững ổn định.
+ Neo kết số lượng đủ lớn các tảng đá rời, nằm liên tiếp từ ML trở đi, thành 1 KĐ dày
có neo kết cứng vững ổn định .
2.3.2 – Nguyên lý neo giữ KĐ yếu nằm theo ML với KĐ ổn định nằm tiếp giáp (gọi tắt
là nguyên lý neo giữ) : dùng VN thay đổi hệ phản lực của KĐ yếu đó (không hạn chế số

lượng các phân lớp đá mỏng, các bộ phận đá, cũng như các phần tử đá gần như riêng rẽ, hoặc
chỉ tương tác yếu với nhau). Theo nguyên lý neo giữ, VN có thể làm việc dưới 1 hoặc 1 số
hình thức cơ bản sau :
+Treo KĐ yếu bên dưới lên KĐ ổn định bên trên; nhằm phòng chống sự sập lở hoặc sự
tróc lở KĐ yếu bên dưới.
+ Định vị KĐ yếu nằm theo ML bên tường với KĐ ổn định nằm ẩn xa sau KĐ yếu đó;
nhằm phòng chống sự lật đổ, sự uốn gãy và sự trượt lở KĐ yếu đó.
+ Định vị KĐ yếu nằm theo mặt nền với KĐ ổn định nằm ẩn sâu dưới KĐ yếu đó;
nhằm phòng chống sự bồng nền.
Trên thực tế, khi làm việc theo nguyên lý neo giữ, tuy VN vẫn có tác dụng neo kết;
nhưng do tác dụng này chỉ đóng vai trò rất nhỏ so với tác dụng neo giữ ; cho nên khi đó, có
thể cho phép bỏ qua tác dụng neo kết.
2.3.3 – Trong trường hợp chung, trạng thái ư/s của VN là phức tạp, với sự biểu hiện
khác nhau của từng thành phần ư/s pháp tuyến và tiếp tuyến, tương ứng với từng sơ đồ bố trí
để tiếp nhận các ngoại lực khác nhau. Vì thế, khi tính toán VN theo điều kiện bền và ổn định
lực học, phải dựa vào sơ đồ bố trí và sơ đồ tải trọng để tính toán theo biểu hiện của từng
trạng thái: chịu kéo, chịu uốn và chịu cắt cụ thể, không thể coi VN chỉ đơn thuần là chịu kéo
dọc.
2.3.4 – Khi chọn nguyên lý cùng với hình thức làm việc của VN để bố trí và tính toán
chúng, cần chú ý rằng :
- Kết quả bố trí và tính toán VN theo nguyên lý cùng với hình thức nào, cũng chỉ có
hiệu quả hợp lý riêng, khi điều kiện hiện trường, đặc tính VN và công nghệ thi công có hình
thức tương ứng với sơ đồ tính toán mẫu cuả nguyên lý cùng với hình thức ấy.
- Khi các điều kiện khác giống nhau, VN làm việc theo nguyên lý treo thường dài hơn
và mập hơn; vì thế chỉ nên bố trí và tính toán chúng làm việc theo hình thức này khi không
có điều kiện bố trí và tính toán chúng làm việc theo các hình thức và nguyên lý khác. Thí dụ
như: khi số các lớp đá mỏng sát mặt lộ hơi ít, chúng chỉ ổn định nếu được định vị với lớp đá
dày ổn định phía trên; hoặc khi các lớp đá mỏng sát ML đang bị kéo căng gần đến giới hạn,
đặc biệt là tại mặt cắt có mômen uốn cực đại gây căng ML [9].
Dưới đây là cơ sở lý thuyết để chọn sơ đồ bố trí và tính toán VN gia cường các phần tử

đá bên ML có thể phải chịu các trạng thái ư/s nguy hiểm nếu không được gia cường bằng
VN, với mục tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản là:
+ Giữ cho cơ hệ KĐ có VN không phải chịu trạng thái ư/s nguy hiểm.

7



+ Cho phép sử dụng loại VN thông dụng, có quy cách hợp lý, dễ chế tạo, dễ thi công,
thi công nhanh, dễ tu chỉnh, có khả năng làm việc chung với các kết cấu bổ sung và giá thành
hợp lý.
2.4 - Những vị trí mặt lộ KĐ không nên bố trí VN nếu trước đó chưa có biện pháp
gia cường sơ bộ.
2.4.1- Nguyên tắc chung:
Bậc quản lý tài, chẳng nguôi ngoai phòng hiểm họa.
Nhà chuyên môn giỏi, luôn nổi trội giữ an toàn.
Khi chưa có sự gia cường sơ bộ cho ML KĐ (bằng bê tông phun, bằng các cấu kiện
lắp ghép, bằng các trụ chống…), để tránh gây ra những sự cố bất thường cho KĐ, không nên
bố trí VN vuông góc với ML KĐ tại những điểm có nội lực mô men cực trị (tiếp tuyến của
biểu đồ mô men tại đây nằm song song với tiếp tuyến của ML KĐ tại đây) và những điểm có
nội lực mô men bằng không nằm xen giữa hai phần ML KĐ có biểu đồ nội lực mô men trái
dấu nhau (góc nhọn  giữa tiếp tuyến của biểu đồ nội lực mô men tại đây và tiếp tuyến của
đường biên khối đá tại đây luôn nằm trong khoảng: 0 <  < 90
o
); nhất là khi nội lực mô men
cực trị gây căng thớ biên (hình 4 – theo [15]). Bởi vì trong các trường hợp đó, các mặt phẳng
vừa song song với trục dọc công trình, vừa vuông góc với ML KĐ tại điểm này, chính là các
mặt phẳng chịu các trạng thái ứng suất nguy hiểm. Thế mà quá trình thi công lắp đặt VN, đặc
biệt là công đoạn khoan lỗ neo tại các vị trí này, cũng chính là quá trình làm giảm lượng vật
chất và tính liên kết trong các mặt phẳng đó của KĐ.

Hình 4 : Một số sơ đồ phân bố ứng suất pháp tuyến chính xung quanh hầm lò bằng (theo[15])
Thêm vào đó, đá nói chung là vật liệu chịu kéo và chịu cắt không tốt, cho nên cần đặc
biệt tránh bố trí VN vuông góc với ML KĐ tại các điểm có nội lực mô men cực trị gây căng
thớ mặt lộ, nhất là mặt lộ nóc hầm lò. Bởi vì, mọi hoạt động thi công lắp đặt VN, đặc biệt là
công đoạn khoan lỗ neo tại các vị trí này, đều làm tăng đáng kể ư/s kéo (
k
) thực tế trong mặt
phẳng chính qua đây (
k

); thậm chí có thể làm cho vòng tròn Mo ư/s mới của phân tố đá tại
đây, trở thành cắt qua đường đặc tính giới hạn bền - làm mất tính bền - của chính KĐ đó.
2.4.2- Biện luận sơ bộ về khả năng bố trí VN ở những vị trí ML có ư/s nguy hiểm:
a/. Từ nguyên tắc chung không bố trí VN ở những vị trí ML nguy hiểm chưa được gia
cường sơ bộ, có thể suy ra:
+ Đối với ML xung quanh hầm lò có mặt cắt ngang đối xứng và chịu tải trọng đối
xứng, cần chú ý trước hết là: không nên bố trí VN nằm trong các trục đối xứng đó . Ngoài ra,
chỉ nên bỏ qua khuyến nghị này, khi tại đây đã có kết cấu gia cường sơ bộ .

8



+ Thí dụ 1: với các hầm lò hình thang, hình vòm… đối xứng và chịu tải trọng đối
xứng tương ứng , không nên bố trí VN vuông góc với trục dọc công trình tại vị trí giữa nóc.


Hình 5 : Sơ đồ chống giữ hầm lò bằng và nghiêng bằng VN phối hợp với các kết cấu
lắp ghép khác nhau [14] .

+ Thí dụ 2: Với các hầm lò bằng và nghiêng hình tròn cùng chịu tải đối xứng qua 2
mặt phẳng vuông góc với nhau, cùng nhận trục dọc công trình làm giao tuyến, trong đó có 1
mặt phẳng thẳng đứng, không nên bố trí VN trong các mặt phẳng thẳng đứng đó. Còn với các
giếng đứng hình tròn, chịu tải trọng đối xứng tỏa tròn, không nên bố trí VN theo các phương
xuyên tâm.
b/. Muốn VN làm việc có hiệu quả tại những phần ML có nội lực mô men căng thớ
ML, có thể dựa vào biểu đồ nội lực mô men để thực hiện gia cường KĐ bằng VN kết hợp với
kết cấu khác, bắt đầu từ bước kết hợp các VN ở các vị trí ML an toàn với các kết cấu lắp
ghép hỗ trợ nào đó (dầm đỡ, tấm chắn, lưới chắn…) cũng như kết cấu bê tông phun; đến
bước bổ sung các VN ở các vị trí mặt lộ tuy ban đầu có nội lực mô men căng thớ trong,
nhưng đã được gia cường sơ bộ bởi các VN lân cận và các kết cấu hỗ trợ vừa thi công xong
(thí dụ sơ đồ : phối hợp VN với kết cấu thép [1] & [14] như trong hình 5).
c/. Khi muốn thi công lắp đặt VN tại những vị trí ML nguy hiểm, nhưng không có các
kết cấu gia cường khác đang làm việc; có thể dựa vào cường độ của ư/s và tốc độ biến dạng
của ML để chọn biện pháp thi công tương thích. Với những vị trí ML của KĐ chịu trạng thái
ư/s gần giới hạn , trước tiên cần thực hiện bước gia cường (chống đỡ) tạm thời cho KĐ tại
đây bằng các kết cấu tạm thời khác nhau (từ mức thấp là sử dụng các kích, các cột đội và các
văng tạm thời, đến mức cao là sử dụng các vì chống bằng gỗ và bằng thép ) để duy trì trạng
thái ổn định, thậm chí tạo dự ứng lực nhằm đảm bảo cho KĐ trên ML không phải nhận các
ư/s nguy hiểm trong suốt thời gian thi công lắp đặt VN gia cường chúng. Với những vị trí
ML của KĐ chịu trạng thái ư/s chưa đến giới hạn, có thể áp dụng nguyên lý tăng dần số gối
tựa, giảm dần nhịp ML tự do nhờ thi công lắp đặt các VN theo trình tự lấn dần từ chỗ an toàn
nhiều hơn, đến chỗ an toàn ít hơn. Hơn nữa, các VN này chỉ nên thiết kế làm việc theo
nguyên lý neo giữ; nghĩa là phải có đoạn đầu neo bám chặt vào KĐ ổn định lâu dài.
Thực tế, biện pháp này thường phức tạp và cản trở các công việc khác, đồng thời gây
tốn kém không khác gì sử dụng VN kết hợp với các kết cấu lắp ghép hỗ trợ đơn giản; nhưng

9

vẫn không đem lại hiệu quả kỹ thuật đáng kể; cho nên tốt nhất là tránh bố trí các VN độc lập
tại các vị trí ML của KĐ đang nguy hiểm.
d/. Việc thi công lắp đặt VN tại những vị trí ML bất kỳ nào đó của KĐ khi không có
gia cường sơ bộ và gia cường tạm thời bằng các kết cấu khác hoặc các VN lân cận, chỉ có thể
thành công khi KĐ đó đang rất bền vững và tốc độ biến dạng chậm , đảm bảo các VN tại đó
đã có dự trữ bền khá lớn, đến mức không phải thực làm gì thêm để ngăn chặn sự hình thành
trạng thái ứng suất nguy hiểm cho KĐ (KĐ đã quá thừa bền, đến mức thêm VN có thể là
lãng phí).
e/. Việc sử dụng VN gia cường KĐ hiện nay mặc dù chỉ theo chủ nghĩa bình quân
chức năng, nhưng vẫn thành công có thể nói : hoặc là nhờ thiết kế dự trữ khả năng làm việc
quá lớn, hoặc là nhờ thiết kế thời gian làm việc quá ngắn, biến dạng tại những phần mặt lộ
nguy hiểm đã có sự hỗ trợ hiệu quả của những VN làm việc ở những phần ML lân cận .
2.5 - Những vị trí phương vị nên ưu tiên bố trí VN gia cường KĐ.
2.5.1 –Về mặt cơ học, nếu bố trí VN vuông góc với mặt cắt giới hạn bền (kéo đứt,
trượt ) của phân tố đá là có thể đạt được hiệu quả cao trong công tác gia cường KĐ.
Tuy nhiên về mặt thi công lắp đặt VN, phương vị này đôi khi khó thực hiện được,
thậm chí có trường hợp không thể thực hiện được; nhất là, những điểm ML KĐ vừa có nội
lực mô men đạt cực trị gây căng thớ ML, vừa có nội lực cắt ngang bằng không, sẽ không thể
thi công lắp đặt được những VN thỏa mãn được những yêu cầu tối thiểu: vuông góc với
những mặt cắt giới hạn bền – vừa song song với trục công trình (phương của ứng suất trung
gian 
2
), vừa vuông góc với ML KĐ tại những điểm đó. Thí dụ: với hầm lò bằng và nghiêng,
có mặt cắt ngang đối xứng, chịu tải trọng đối xứng sẽ không thể có biện pháp thi công lắp đặt
VN theo phương tiếp tuyến với mặt lộ KĐ và vuông góc với trục đối xứng.
Để làm cốt cho KĐ trong trường này, hoặc là phải áp dụng loại cốt ngoài, dưới dạng các
cấu kiện lắp ghép ngoài ML KĐ (hình 5), hoặc dưới dạng bê tông phun có sợi chịu kéo ;
hoặc là phải chấp nhận bố trí VN xiên, đan chéo cánh sẻ qua mặt cắt có phân tố đang nghiên
cứu; với góc nhọn  trong khoảng: 45

0
   60
0
; để chúng vưà chịu kéo, vừa chịu cắt .
2.5.2 – Nhận xét cơ bản :
Một mặt, đá rắn nói chung cũng giống như các vật liệu dòn khác có khả năng chịu cắt
tương ứng với lực dính kết đơn vị và lớn hơn khả năng chịu kéo.Mặt khác, VN không chỉ có
khả năng chịu kéo dọc mà còn có khả năng chịu cắt ngang [11]. Nếu bố trí VN chỉ làm nhiệm
vụ chịu kéo dọc trục, thì lãng phí khả năng chịu cắt ngang của chúng.
Vì thế trong trường hợp chung, nên bố trí VN làm việc trong các mặt cắt có cả các ư/s
pháp tuyến và tiếp tuyến, để vừa tận dụng được khả năng chịu cắt của VN và khối đá, vừa
giảm bớt được yêu cầu chịu lực dọc trục của VN.
Tuy nhiên để tận dụng được khả năng chịu cắt của VN, cần đảm bảo khả năng tương
tác giữa VN và KĐ theo toàn chiều dài VN sớm đạt hiệu quả phù hợp. Trừ các VN làm việc
trực tiếp với KĐ xung quanh, ngay trong quá trình thi công lắp đặt (như các VN xoắn chẳng
hạn); các cốt chịu lực chính của các VN khác đều cần được làm việc gián tiếp với KĐ trực

10



tiếp với KĐ xung quanh, ngay trong quá trình thi công lắp đặt (như các VN xoắn chẳng hạn);
các cốt chịu lực chính của các VN khác đều cần được làm việc gián tiếp với KĐ xung quanh:
hoặc qua vật liệu có dính kết (như các VN bê tông cốt thép, VN dẻo cốt thép ), hoặc qua
vật liệu hạt rắn cứng lèn xung quanh cốt neo.
2.6 – Sơ đồ bố trí và sơ đồ tải trọng tính toán vì neo gia cường KĐ.
2.6.1 – Lập luận cơ bản :
Chúng ta biết rằng; theo tương quan giữa vòng tròn Mo ư/s ở trạng thái phá huỷ dự
kiến của phân tố đá nghiên cứu cần dùng VN để gia cường, với đường đặc tính bền của KĐ
đó, có thể chia các trạng thái ư/s này thành hai nhóm:

- Nhóm trạng thái ư/s của KĐ có nửa trên vòng tròn Mo ư/s phá huỷ cắt nửa trên đường
đặc tính bền của KĐ đó tại 2 điểm ( hình 6). Khi ư/s chính pháp tuyến lớn nhất 
1
là ư/s nén
(
1(N)
) mang dấu (+) có trị số khác độ bền nén đơn (R
N
) của KĐ đó  (
1
= 
1(N)
 R
N
).
Còn ư/s pháp tuyến chính nhỏ nhất 
3
tổng quát, có giá trị đại số nhỏ hơn 
1
 (
3
< 
1
);
tương ứng với 3 trường hợp: a/ 
3
là ư/s kéo (
3(K)
) mang dấu (-) có trị số nhỏ hơn độ bền
kéo đơn (R

k
) của KĐ đó  
3
= 
3(K)
< R
k
. b/ 
3
= 0 . c/ 
3
là ư/s nén (
3(N)
) mang dấu
(+) có trị số độ bền nén đơn (R
N
) của KĐ đó  
3(N)
< 
1(N)
 R
N
.

11




0

C/
B/
A/


1(gh)


1(at)
a
2=90°+
O
at

p
ph
O
3(at)


P

O

3(ph)
1(ph)






Rk
p
g
=f( )





'
a
a


1(') 3(at)

1('at)

3(at)
O
3()


1(ph)




Rk

p
=f( )



=f( )
a

p
Rk







1(at)

1(ph)

3(at)
3(ph)

O
0


Hình 6 : Sơ đồ quan hệ giưã vòng tròn Mo ứng suất an toàn (a) với vòng tròn Mo ứng suất phá
hủy dự kiến (p), vòng tròn Mo ứng suất giới hạn khả dĩ (g) và đường đặc tính bền .

A/ Khi VN đảm bảo cho KĐ chỉ chịu trạng thái ứng suất an toàn trong miền ứng suất nén an toàn.
B/ Khi VN chỉ tạo ứng suất nén pháp tuyến chính 
3(at)
> 
3()
> 0; hoặc giảm ứng suất nén
pháp tuyến chính 0 < 
1(
’
at)
< 
1(
’
)
để gia cường KĐ chịu trạng thái ứng suất nén đơn.
C/ Khi VN tạo ứng suất nén pháp tuyến với mặt trượt khả dĩ của KĐ
chịu trạng thái ứng suất phức tạp.

12



- Nhóm trạng thái ư/s của KĐ có nửa trên vòng tròn Mo ứng suất phá huỷ, cắt nửa trên
đường đặc tính bền của KĐ đó tại 1 điểm (hình 11), khi ư/s pháp tuyến chính nhỏ nhất 
3
là
ư/s kéo (
k
) mang dấu (-) có trị số lớn hơn độ bền kéo đơn (R
k

) của KĐ đó: (
3
= 
k
)>R
K
.
Thông thường, sau khi VN đã làm việc chung với KĐ trên ML, dọc theo phương thân
VN, tác dụng chủ động của VN là gây nén chứ không phải gây kéo, vì thế VN vừa không có
khả năng gây ư/s kéo cho đá trên ML, vừa không có khả năng trực tiếp giảm ư/s nén cho KĐ
trên ML đó.
Khi dùng VN gia cường KĐ, nếu không chú ý tới ảnh hưởng đồng thời của trạng thái
ư/s tại ML KĐ, đường đặc tính bền của KĐ và công nghệ thi công độc lập, có thể quá lạc
quan rằng, việc dùng VN gia cường KĐ, là để KĐ có trạng thái ư/s bền vững, biểu diễn bằng
vòng tròn Mo ứng suất bền vững bất kỳ, nằm lọt trong đường đặc tính bền của KĐ đó.
Xét 3 trường hợp gia cường KĐ nêu trên hình 6, chúng ta thấy, về mặt cơ học thuần
tuý, nếu gia cường KĐ có được các trạng thái ư/s như thế, đều là đạt yêu cầu.
Nếu bổ sung yêu cầu kinh tế và công nghệ thi công VN độc lập, thì yêu cầu gia cường
trong hình 6A là chưa có mốc giới rõ ràng để xác định các thông số của VN cần thiết; còn
yêu cầu gia cường trong hình 6B là chưa hợp lý về mặt công nghệ thi công. Nếu KĐ chịu các
trạng thái ư/s đơn trục, mà không có biện pháp thi công hỗ trợ, thì việc thi công VN vuông
góc với phương ư/s chính đơn trục đã có, lại gây yếu thêm KĐ. Vì thế, nếu KĐ chịu ư/s nén
đa trục, khi dùng VN chỉ để bổ sung cường độ cho ư/s chính nhỏ nhất tự nhiên của KĐ, chắc
chắn sẽ gặp khó khăn lớn hơn và đòi hỏi mức độ đầu tư lớn hơn, so với khi dùng VN vuông
góc với mặt trượt khả dĩ, để tạo ra lực nén pháp tuyến với mặt trượt khả dĩ này (Hình 6C), và
để có được 2 thành phần ư/s bổ sung cho cả ư/s chính nhỏ nhất 
3
và ư/s chính lớn nhất 
1
.

Thế mà, sau khi phân chia lực tổng hợp thành hai lực thành phần theo nguyên lý hình bình
hành, thì tổng độ dài của hai lực thành phần, luôn lớn hơn độ dài của một lực tổng hợp; cho
nên khi bố trí VN có phương vị thích hợp, tức là, đã chuyển vòng tròn Mo ư/s mới càng xa
trục tung (theo hướng bổ sung lực nén để giảm tác dụng của lực kếo đang hoạt động), để đến
nơi đường đặc tính bền có lòng càng rộng hơn và vòng tròn Mo ư/s càng dễ nằm lọt vào lòng
đường đặc tính bền hơn; góp phần cho VN làm việc được hiệu quả hơn (hình 6C).
Khi dùng VN gia cường KĐ trên ML công trình là ngăn không cho trạng thái ư/s của
các phân tố đá ở đây phát triển đến trạng thái ư/s phá huỷ dự kiến (biểu diễn bằng vòng tròn
Mo ư/s phá huỷ,cắt đường đặc tính bền của KĐ đó), mà chỉ dừng lại ở trạng thái ư/s bền,
biểu diễn bằng vòng tròn Mo ư/s có đặc điểm cơ bản là (Hình 6C) :
+ Nằm trong miền an toàn giữa lòng đường đặc tính bền.
+ Có tâm O
at
cách phía bên phải tâm O
Ph
của vòng tròn Mo ư/s thứ sinh phá huỷ dự
kiến, một khoảng cần thiết nào đó phù hợp với tương quan giữa thời gian làm việc hiệu quả
của VN và tính từ biến thực tế của KĐ .
+ Cắt cung P
1(Ph)
bên phải vòng tròn Mo ư/s thứ sinh phá huỷ dự kiến (phần vòng
tròn Mo ư/s thứ sinh phá huỷ dự kiến nằm bên phải các điểm cắt đường đặc tính bền của KĐ
nghiên cứu, nhưng không kể điểm cắt này).

13



Cho nên , để chọn đặc tính và vị trí làm việc cho VN gia cường KĐ chúng ta chỉ chú ý
chọn các thông số trạng thái ư/s bền của KĐ có liên quan trực tiếp đến phần đường đặc tính

bền đang nghiên cứu của chính KĐ đó , nhưng nằm phía bên phải các điểm cắt vòng tròn Mo
ư/s thứ sinh phá huỷ dự kiến (phần hàm số  =() xác định với  >
P
trong hình 6C).
Từ hình 6, chúng ta suy ra: để giảm chi phí gia công chế tạo cũng như chi phí gia công
và chi phí đảm bảo cho VN hoạt động an toàn, cần cố gắng chọn trạng thái ư/s an toàn cho
KĐ trên ML có ư/s chính lớn nhất 
1(at)
và ư/s chính nhỏ nhất 
3(at)
tương ứng trong các
khoảng sau đây:

1(gh)
< 
1(at)
< 
1(ph)
(1) . 
3(gh)
< 
3 (at)
< 
1(at)
(2) .
Vì thế, tâm của vòng tròn Mo ư/s an toàn (O
at
) có thể nằm trong một khoảng trục
hoành (hình 6C): từ gốc tọa độ đến tâm của vòng tròn Mo ư/s giới hạn (O
gh

)

.
2.6.2 Các thông số cơ bản :
a/ Quy ước:
- Trên mặt phẳng toạ độ -, chỉ biểu diễn các ư/s tiếp tuyến   0.
- Đường đặc tính bền của KĐ đang nghiên cứu, xác định bằng hàm số (lập khi khảo sát
địa chất và địa chất công trình – xem thêm [3 ] & [9]): = f() (3) .
- Nếu nửa trên vòng tròn Mo ư/s phá huỷ dự kiến, cắt nửa trên đường đặc tính bền của
KĐ nghiên cứu tại 2 điểm: P và P’, thì P’ là giao điểm phía bên trái có tung độ 
P’
và hoành
độ 
P’
; còn P là giao điểm phía bên phải (hình 6C), có tung độ 
P
, hoành độ 
P
. Cho nên:

P
> 
P’
và (
P
- 
3(ph)
) > (
P’
- 

3(ph)
).
- Nếu nửa trên vòng tròn Mo ư/s phá huỷ dự kiến, cắt nửa trên đường đặc tính bền của
KĐ nghiên cứu tại 1 điểm: P
*
, thì P
*
có tung độ 
P*
và hoành độ 
P*.

- Ở đây, để đảm bảo tính tổng quát, chỉ nêu trình tự xác định các thông số cơ bản liên
quan đến giao điểm P trong nhóm 1. Tuy nhiên, để có trình tự xác định các thông số cơ bản
liên quan đến giao điểm P
*
trong nhóm 2, cũng có thể coi P
*
trong nhóm 2 tương đương với
P trong nhóm 1; kèm theo sự hiệu chỉnh dấu của các ư/s chính pháp tuyến và giá trị góc 
*
ở
tâm vòng tròn Mo ư/s phá huỷ dự kiến trong nhóm 2 – hợp bởi trục hoành với bán
kính
**
PO
Ph
, xuất phát từ đặc điểm P trong nhóm 1, nằm bên phải O
Ph
, còn P

*
trong nhóm 2
nằm bên trái O
*
Ph
.
b/ Trình tự xác định các thông số cơ bản (hình 6C):
Vì dự kiến được 
1(Ph)
và 
3(Ph)
là các ư/s pháp tuyến chính lớn nhất và nhỏ nhất trong
trạng thái ư/s phá huỷ dự kiến; cho nên chúng ta xác dịnh được:
+ Tâm O
Ph
của vòng tròn Mo ư/s phá huỷ dự kiến có toạ độ:

0(ph)
= 0 và
2
)(3)(1
)(0
phph
ph





+ Điểm P có toạ độ:





sin
2
)(3)(1 phph
p








cos
2
2
)(31)(3)(1 phphphph
p




)4(

14

Trong đó:  - Góc nhọn ở tâm vòng tròn Mo ư/s phá huỷ dự kiến, nằm kẹp giữa bán
kính O
ph
P và trục hoành. Giá trị của góc  xác định theo điều kiện chung của vòng tròn Mo
ư/s phá huỷ dự kiến và đường đặc tính bền của KĐ nghiên cứu.
Thay các giá trị 
p
và 
p
trong các biểu thức (4) và (5) vào hàm số (3) để tìm  . Sau
đó thay giá trị  mới tìm được trở lại các biểu thức (4) và (5) để có giá trị của
p
và 
p
:






Sin
phph
p
2
)(3)(1

 )6(

Trong đó:  - góc ma sát trong của KĐ trong điều kiện nghiên cứu. Từ (6), (7) và (8);
sau khi biến đổi toán học chúng ta dễ dàng tìm được 
1(gh)
và 
3 (gh)
theo các thông số đã biết
và đã tìm được.
Đến đây, việc chọn các ư/s chính pháp tuyến lớn nhất và nhỏ nhất theo điều kiện an
toàn 
1(at)
và 
3(at)
nêu trong bất đẳng thức (1) và (2) đã hoàn toàn khả thi.

Tuy nhiên, để việc nghiên cứu có thể trở thành hiện thực, không những phải dựa vào:
quan hệ giữa đặc tính trạng thái ư/s phá huỷ dự kiến với hệ trục toạ độ được chọn và đường
đặc tính bền của KĐ nghiên cứu, cùng với dấu của các ư/s trong các biểu thức và bất đẳng
thức có liên quan; mà còn phải dựa vào: điều kiện đầu tư, khả năng thi công và điều kiện
hiện trường thực tế để chọn vị trí và phương vị VN gia cường cho các KĐ nghiên cứu.
Có trường hợp, có thể dùng VN gia cường trực tiếp cho KĐ nghiên cứu. Nhưng cũng
có trường hợp chỉ nên dùng VN gia cường gián tiếp cho KĐ nghiên cứu; trong đó thông
thường là theo 1 trong các cách thức chủ yếu sau đây:
a- Dùng kết cấu tạm thời để gia cường tạm thời cho KĐ nghiên cứu, rồi mới dùng VN
gia cường cho KĐ đó, sao cho thoả mãn yêu cầu gắn kết KĐ nghiên cứu với các KĐ nguyên
ổn định lâu dài. Sau khi VN đã làm việc theo yêu cầu đặt ra, mới được coi là kết cấu tạm thời
đã hết nhiệm vụ.
b- Dùng các kết cấu sơ bộ để gia cường sơ bộ cho KĐ nghiên cứu rồi dùng VN cùng
làm việc, để gia cường thêm cho KĐ đó.
- Dùng VN gia cường cho các KĐ lân cận có điều kiện thuận lợi, để tạo ra tương tác gián
tiếp thích hợp với yêu cầu đảm bảo bền vững trong thời gian cần thiết cho KĐ nghiên cứu.

Trong bài viết này, chúng ta mới chỉ nghiên cứu dùng “VN độc lập ” gia cường ML
KĐ trong các trường hợp tổng quát.
)5(







Cos
phph
ph
phph
p
2
2
)(31
)(3
)(3)(1




)8(
)7(
)(2902










15



2.6.3. – Trường hợp 1: Cơ sở bố trí và tính toán VN gia cường ML KĐ có các phân tố
mang đặc điểm sau (các thông số có thêm chỉ số 1) (hình 7):
P
k
R
k
o
1
2
3
o R
n(1)


n
k



A/




(1)



f


(1)
(1)
B/
"
"
'
'
k
k







n
n
gh(1)
gh(1)

gh(1)





 





Hình 7: Trạng thái ứng suất của phân tố đá nghiên cứu theo trường hợp 1;
khi không có và khi có vì neo gia cường độc lập.
A- Các vòng tròn Mo ứng suất và đường đặc tính bền của khối đá nghiên cứu.
B- Phân tố đá nghiên cứu cùng với phương vị và ứng lực căng cần thiết 
n

của vì neo gia cường phân tố đó.
1 - Vòng tròn Mo ứng suất thứ sinh phá hủy dự kiến: 
1ph (1)
= 0 và 
3ph (1)
= 
K (1)
> R
K
.
2 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn kéo đơn.
3 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn lớn nhất cần nghiên cứu.

4 – Một vòng tròn Mo ứng suất an toàn có thể đạt được nhờ neo gia cường.

+ Nội lực mô mem uốn gây kéo căng thớ ML đạt cực trị : - M
u
= max-M
u (1)
 .
+ Nội lực kéo căng thớ ML : 
1ph(1)
= 
k (1)
 > R
k(1)
.
Trong đó R
k(1)
- Độ bền kéo đơn trục của KĐ nghiên cứu trong trường hợp 1.
+Nội lực cắt vuông góc với thớ ML: Q
(1)
= 0 .
Nói khác đi, phân tố đang nghiên cứu trong mặt cắt vuông góc với trục dọc công trình
chịu trạng thái ư/s kéo đơn phá huỷ dự kiến: Các ư/s chính nhỏ nhất (
3 ph(1)
), là ư/s kéo tiếp
tuyến với thớ ML và các ư/s chính lớn nhất (
1ph(1)
), vuông góc với thớ ML lần lượt có giá
trị:
(
3ph(1)

=
k(1)
) > R
k(1)
. (9) 
1ph(1)
= 0. (10)
Khi dùng VN gia cường độc lập, để phân tố đá nghiên cứu được an toàn theo điều kiện
(1) và (2), VN gia cường thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau đây (Hình 6):

16



- Thứ nhất: Có dự ứng lực F
n(1)
gây nén ép khối đá theo phương dọc thân VN, nhằm tạo
ra dự ứng lực phân bố (lực căng neo đơn vị) 
n(1)
trên mỗi đơn vị diện tích mặt cắt chịu ảnh
hưởng của VN nghiên cứu, nằm vuông góc với phương dọc thân VN.
- Thứ hai: Nằm lệch với phương ư/s chính nhỏ nhất theo yêu cầu an toàn 
3(at1)
một góc
'
)1(

phù hợp với yêu cầu kinh tế kỹ thuật cụ thể :





2
90
2
90
)1(
0
'
)1(
)1(
0



(11)
Từ hình 7, chúng ta suy ra :
0 < 
n (1)
cos
'
)1(

< 
1gh (1)
 (12)

)1(11)1()1(3)1(3
'sin
phnghph


 (13)
Trong đó 
1
– Góc ma sát trong của KĐ nghiên cứu khi chịu trạng thái ư/s tương ứng
với trường hợp 1.
 - Góc lệch chuẩn theo điều kiện thi công VN; nhưng cần cố gắng đảm bảo 10
0


Chúng ta có thể xác định cặp thông số 
n(1)
và 
’
1
trên cơ sở kết hợp yếu tố hạn chế
về thi công : a/ Không thể bố trí VN song song với thớ mặt lộ, để có ’
(1.1)
=0 và 
’
(3.1)
=
n(1)
,
cùng với yêu cầu an toàn khi không sử dụng kết cấu chống tạm, cũng như kết cấu chống sơ
bộ để hỗ trợ việc thi công VN. b/ Không bố trí VN vuông góc với thớ mặt lộ và đi qua phân
tố có trạng thái ư/s phá huỷ dự kiến với 
1(ph1)
= 0 và 
3(ph1)

= 
k(1)
, để có 
(1.1)
= 
n(1)
và 
(3.1)

= 0; nhằm chọn trước 1 trong 2 thông số đó, rồi xác định các thông số còn lại theo các điều
kiện: (9),(10),(11),(12) và (13).
2.6.4 – Trường hợp 2: Cơ sở bố trí và tính toán VN gia cường ML KĐ có các phân tố
mang đặc điểm sau (các thông số có thêm chỉ số 2) (hình 8):
+ Nội lực mô men uốn gây kéo căng thớ ML nhưng chưa đạt cực trị :
-M
u(2)
 < max-M
u(2)
.
+ Nội lực kéo căng thớ ML: 
k(2)
 < R
k(2)
Trong đó: R
k(2)
Độ bền kéo đơn trục của KĐ nghiên cứu trong trường hợp 2.
+ Nội lực cắt vuông góc thớ ML : Q
(2)
 0.
Phân tố đang nghiên cứu chịu ư/s phá huỷ dự kiến :

- ư/s chính nhỏ nhất tiếp tuyến với thớ ML: 
3ph( 2)
có giá trị: (
3ph(2)
= 
k (2)
) >R
k(2)
.
- ư/s chính lớn nhất pháp tuyến với thớ ML: 
1ph(2)
có giá trị: 
1ph(2)
= 
N (2)

Tương tự trường hợp 1, trong trường hợp 2 này, để phân tố đá nghiên cứu an toàn theo
các điều kiện (1) và (2), VN gia cường cần thoả mãn các yêu cầu sau (Hình 8):




2
90
'
2
90
)2(
0
)2(

)2(
0



(16)

17



)('cos0
)2(1)2(1)2(
)2(
phgh
n


 (17)

)2(1
)2(
)2(3)2(3
'sin0
ph
n
ghph


 (18)

Trong đó 
2
– Góc ma sát trong của KĐ nghiên cứu khi chịu trạng thái ư/s tương ứng
với trường hợp 2.
Chúng ta có thể xác định cặp thông số 
n(2)
và 
’
2
bằng cách chọn trước 1 trong 2
thông số đó, rồi xác định thông số còn lại theo các điều kiện (14), (15), (16), (17) và (18).

f
B/
o
o
P'
P"
P*
1
N
R
N
o
o
P*
P'

3at(2)


1ph(2)
1at(2)

1gh(2)
R
K




o
gh(2)

N(2)
N(2)

K(2)
K(2)




N(2)
N(2)


N(2)

,
,


N(2)


,,
,,
N(2)
N(2)
4
(2)
(2)


5
2
3

o
at(2)
A/

Hình 8 : Trạng thái ứng suất của phân tố đá nghiên cứu theo trường hợp 2;
khi không có và khi có vì neo gia cường độc lập.
A/ Các vòng tròn Mo ứng suất và đường đặc tính bền của khối đá nghiên cứu.
B/ Phân tố đá nghiên cứu cùng với phương vị và ứng lực căng cần thiết 
N(2)
của vì neo gia cường phân tố đó.
1 - Vòng tròn Mo ứng suất thứ sinh phá hủy dự kiến: (
1ph(2)
= 

N
) và (
3ph(2)
= 
K
) .
2 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn bền kéo.
3 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn lớn nhất cần nghiên cứu.
4 – Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn nhỏ nhất cần nghiên cứu.
5 – Một vòng tròn Mo ứng suất an toàn có thể đạt được nhờ neo gia cường.

2.6.5. – Trường hợp 3: Cơ sở bố trí và tính toán VN gia cường ML KĐ có các phân tố
mang đặc điểm (các thông số có thêm chỉ số 3) (hình 9):
+ Nội lực mô men uốn gây nén thớ ML đạt cực trị: M
3
= max(M
n(3)
).
+ Lực dọc gây nén thớ ML: (
n (3)
) < R
n (3)
.
Trong đó: R
n (3)
là độ bền nén đơn trục của KĐ nghiên cứu trong trường hợp 3.
+ Lực cắt vuông với thớ ML là : Q
(3)
= 0 .

18



Phân tố đá đang nghiên cứu chịu ư/s phá hủy dự kiến:
+ ư/s chính nhỏ nhất, pháp tuyến với thớ ML : 
3ph (3)
= 0.
+ ư/s chính lớn nhất, tiếp tuyến với ML : ( 
1ph (3)
= 
n (3)
) > R
n (3)
. (20)
Tương tự trường hợp 1, trong trường hợp 3 này, để phân tố đá an toàn theo các điều kiện
nghiên cứu (1) và (2), VN gia cường cần thỏa mãn các yêu cầu sau đây (hình 9) :




2
90
'
2
90
)3(
0
)3(
)3(

0



(21)

)('cos0
)3(1)3(1)3()3( phgh



(22)

)3(1)3()3(3)3(3
'sin0
phghph



(23)
Trong đó: 
(3)
– Góc ma sát trong của KĐ nghiên cứu khi chịu trạng thái ư/s tương ứng
với trường hợp 3.



|=f 
1
2

3

"
"
P"
n
P'
n
P'
P"
R
R
0
0
0
4

0




B/





n




n
0
0
n
n
0




,
,
(
n(3)
n(3)
n(3)
(3)
3
n(3)
n(3)
n(3)
(3)
k(3)
k(3)
3ghP'(3)
3at(3)
n(3)
3

phP' (3)
3ghP' (3)
ghP'(3)
at(3)
P' (3)
ghP' (3)
n
n(3)
1ph(3)
1ghP'(3)
1at(3)
1ghP' (3)


Hình 9: Trạng thái ứng suất của phân tố đá nghiên cứu theo trường hợp 3;
khi không có và khi có vì neo gia cường độc lập.
A - Phân tố đá nghiên cứu cùng với phương vị và ứng lực
căng cần thiết 
(2)
của vì neo gia cường .
B - Các vòng tròn Mo ứng suất và đường đặc tính bền của khối đá nghiên cứu.
1 - Vòng tròn Mo ứng suất thứ sinh phá hủy dự kiến:
2 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn nhỏ nhất cần nghiên cứu.
3 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn lớn nhất cần nghiên cứu.

19



4 – Một vòng tròn Mo ứng suất an toàn có thể đạt được nhờ neo gia cường.

Để xác định cặp thông số 
 (3)
và
'
)3(

trong trường hợp này, chúng ta phải chú ý đến
những yêu cầu an toàn khi thi công VN, nếu không có sự hỗ trợ của các kết cấu tạm thời,
cũng như sơ bộ, để tránh bố trí VN vuông góc với thớ ML và đi qua phân tố đá có trạng
thái ư/s phá hủy dự kiến, để chọn trước 1 trong 2 thông số của cặp đó, rồi xác định tiếp
các thông số còn lại theo các điều kiện (19), (20), (21), (22) và (23).
2.6.6 Trường hợp 4: Bố trí VN gia cường ML KĐ có các phân tố mang đặc điểm: Các
nội lực thành phần của phân tố đều khác không (
1
 0 , 
2
 0 & 
3
 0 ); còn các ứng suất
chính trong trạng thái ư/s phá huỷ dự kiến đều là ư/s nén (các thông số mang chỉ số 4) (hình
10):
- Với ư/s chính nhỏ nhất: 0 < 
3ph (4)
< R
n (4)
. - Với ư/s chính lớn nhất: R
n (4)
< 
1ph (4)

.
Trong đó: R
n (4)
- Độ bền nén đơn trục của đá nghiên cứu trong trường hợp 4.


|=f 
"

2
1
3
4
5
6
Q
N
Q
Q'

1ghQ'(4)

1ghQ (4)
N
1ph(4)

1at(4)
R
K(4)
R


3ph(4)
2
O


1ph(4)
1ph(4)


3ph(4)
3ph(4)

A/
B/






(4)

,,
,,
n(4)
,
n(4)
,
n(4)

n(4)
n
n

Q'(4)
0
0
n(4)
0
ghQ (4)
N
0
ghQ'(4)
K(4)

3ghQ (4)
N

3ghQ'(4)

3at(4)
(
0
ghQ'(4)
n(4)

Hình 10 : Trạng thái ứng suất của phân tố đá nghiên cứu theo trường hợp 4;
khi không có và khi có vì neo gia cường độc lập.
C- Các vòng tròn Mo ứng suất và đường đặc tính bền của khối đá nghiên cứu.
D- Phân tố đá nghiên cứu cùng với phương vị và ứng lực căng cần thiết 

n(4)

của vì neo gia cường phân tố đó.
1 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn nén đơn.
2 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn kéo đơn.
3 - Vòng tròn Mo ứng suất thứ sinh phá hủy dự kiến.
4 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn nhỏ nhất cần nghiên cứu.
5 - Vòng tròn Mo ứng suất giới hạn lớn nhất cần nghiên cứu.
6 – Một vòng tròn Mo ứng suất an toàn có thể đạt được nhờ neo gia cường.

20




Tương tự trường hợp 1, trong trường hợp 4 này, để phân tố đá nghiên cứu an toàn theo
điều kiện (1)&(2), VN gia cường cần thoả mãn các yêu cầu sau (hình 10):




2
90
'
2
90
)4(
0
)4(
)4(

0



(26)
)4(1)4()4()4(3)4(3
'sin
phnphgh



(27)
)('cos0
)4(1)4(1)4( phghn



(28)
Trong đó 
(4)
– Góc ma sát trong của KĐ nghiên cứu khi chịu trạng thái ư/s tương ứng
với trường hợp 4 .
Chúng ta có thể xác định cặp thông số 
n(4)
và 
’
4
bằng cách chọn trước 1 trong 2
thông số đó, rồi xác định thông số còn lại theo các điều kiện (24), (25), (26), (27) và (28).
2.7 – Cơ sở tính toán chiều dài vì neo:

Chiều dài VN gia cường KĐ bên ML: L
n
có thể xác định theo biểu thức:
L
n
= L
đa
+ L
t
+ L
đu
. (29)
Trong đó : L
đa
– Chiều dài đoạn đầu neo, được xác định theo yêu cầu đảm bảo trong
suốt thời gian sử dụng VN, cả lực tương tác và tương quan vị trí giữa đầu neo và KĐ xung
quanh, chỉ dao động trong phạm vi cho phép.
L
t
– Chiều dài đoạn thân neo, được xác định tùy theo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm
việc của VN.
L
đu
– Chiều dài đoạn đuôi neo, được xác định theo điều kiện làm việc của VN với ML
KĐ và các kết cấu phối hợp.
Như vậy, L
n
thay đổi chủ yếu theo sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc của chúng .
- Khi thay đổi phương vị của VN so với ML cùng làm việc, để VN vẫn bám chắc vào
vùng đá đã chọn, chắc chắn L

n
phải thay đổi tương ứng.
- Với những KĐ có đặc tính giống nhau, cơ chế làm việc của chúng với cùng 1 loại
VN là gần như không thay đổi tương ứng theo từng đoạn neo (đầu neo, thân neo và đuôi
neo).
- Khi thay đổi nguyên lý làm việc của VN, đối tác quan hệ của đầu neo thay đổi, cho
nên L
đa
cần thay đổi tương ứng, để đảm bảo trong mọi trường hợp lực căng neo không
chuyển trạng thái ư/s của KĐ xung quanh mỗi đầu neo trở thành trạng thái ư/s phá hủy KĐ
đó.
- Vì lực căng dọc VN sẽ bổ sung ứng suất kéo cho các phần tử đá xung quanh đầu neo,
cho nên khi VN phải nhận tải trọng kéo dãn,đầu neo phải được bám chắc vào các phần tử đá
bền vững nằm ngoài vùng ảnh hưởng của ML.
- Thực tế cho thấy, chỉ nên nghiên cứu dùng loại VN có đầu neo làm việc chung với
các phần tử đá ổn định (gần như không bị biến dạng và chuyển vị trong quá trình cần VN tồn

21



tại) một cách tự nhiên hoặc nhân tạo (sau khi đã được gia cường sơ bộ) và nằm ở đới ngoài
của chính vùng chịu ảnh hưởng của ML, để biến cơ hệ KĐ có VN thuộc đới trong của chính
vùng chịu ảnh hưởng của mặt lộ đó, thành kết cấu bán nhân tạo, đủ chống chọi với tải trọng
xung quanh, duy trì sự ổn định chung cho toàn KĐ nghiên cứu, khi thỏa mãn 2 điều kiện sau:
+ KĐ không mất ổn định khi vừa phải chịu ảnh hưởng của ML ,vừa phải nhận ư/s bổ
sung của VN đó.
+ Thời gian tồn tại của kết cấu bán nhân tạo được xác định phụ thuộc vào đặc tính lưu
biến của các phần tử đá xung quanh VN, đặc biệt là xung quanh đoạn đầu neo.
Tóm lại, L

n
phụ thuộc chặt chẽ vào sơ đồ bố trí và nguyên lý làm việc thực tế của VN,
cho nên kết quả tính toán L
n
cần được kiểm tra kỹ lưỡng theo điều kiện hiện trường cả trước,
trong và sau khi thi công VN cho phù hợp với các yêu cầu kinh tế kỹ thuật đã đặt ra.
3 – Biện luận chung :
3.1 – Về sơ đồ bố trí VN:
a/ Để bố trí VN gia cường các phân tử đá trong mặt phẳng hoạt động của ư/s chính nhỏ
nhất 
3
= 0 và song song với ư/s chính trung gian 
2
(quy ước gọi là mặt phẳng A), khi nội
lực mô men đạt cực trị và nội lực cắt ngang bằng không (đặc biệt là khi mô men gây căng thớ
ML); vì không lắp đặt được VN vuông góc với mặt phẳng A, cho nên chúng ta có 2 phương
án:
- Nếu cho phép sử dụng kết cấu gia cố tạm thời hoặc phối hợp với các kết cấu gia cố
sơ bộ, có thể bố trí VN gia cố trong mặt phẳng A, với dự ứng lực cần thiết làm việc theo
nguyên lý neo giữ, nghĩa là VN phải có đoạn đầu neo bám chắc vào vùng KĐ nguyên ổn
định lâu dài.
- Nếu KĐ tương đối bền vững, cường độ ư/s đạt cực trị không lớn lắm, tốc độ biến
dạng và chuyển vị không lớn lắm, để giảm bớt kết cấu tạm thời và sơ bộ, có thể bố trí VN có
dự ứng lực cần thiết tương ứng với các trường hợp đã nghiên cứu ở trên, và xuyên chéo cánh
sẻ qua mặt phẳng A từ 2 phía và phân bố xen kẽ nhau, dựa vào khoảng cách trung bình đã
chọn để bố trí VN trên ML nghiên cứu:
Giả sử khoảng cách trung bình giữa các VN là a.
Theo phương ứng suất chính lớn nhất, trên ML KĐ, về 2 phía mặt phẳng A, các đuôi
neo bố trí cách mặt phẳng A (có dải phân tố trên ML chịu trạng thái ư/s nguy hiểm nhất)
khoảng chừng b = (1/4 1/3)a.

Hai mặt phẳng B
1
và B
2
chứa phương của ư/s chính trung gian và VN ở 2 phía đều cắt
mặt phẳng A, tạo nên 2 góc xấp xỉ nhau 0 < 
’
< [ =(90
0
- )/2], tuỳ theo khả năng thi công
lắp đặt tại hiện trường.
Còn phương của ư/s chính trung gian 
2
, các VN liên tiếp trong một dãy, nên cách
nhau một khoảng chừng a’= (0,75  1,0m) tùy theo khả năng mang tải của VN đã chọn.
b/ Khi biểu đồ nội lực mô men của các phân tố nằm theo ML KĐ bị phân chia thành
nhiều phần với sự chuyển đổi dấu liên tiếp, mỗi phần ML nằm giữa 2 điểm có mô men M = 0

22



liên tiếp , có thể sử dụng cùng một loại VN, nhưng bố trí theo góc lệch khác nhau và theo
mật độ khác nhau trong phạm vi và góc lệch cho phép.
c/Loại VN liên kết toàn phần với KĐ xung quanh, giúp cho các VN nhanh chóng làm
việc chung với KĐ, đảm bảo KĐ đó không những tăng được tính liên kết, tính chống cắt,
chống biến dạng dọc VN mà còn tăng được tính chống biến dạng và chuyển vị hướng tâm
VN, cho nên loại VN này đạt hiệu quả gia cường KĐ cao hơn so với VN không liên kết toàn
phần với KĐ xung quanh.
Chỉ một số VN không chịu cắt, còn đa số VN phải làm việc trong trường lực phức tạp,

cho nên thông thường các VN đặc đạt được hiệu quả gia cường cao hơn so với các VN rỗng .
Để tăng hiệu quả gia cường KĐ xung quanh của các VN ống cũng như các vì neo có
nêm, cần cố gắng nhồi đầy không gian trống trong lòng VN, cũng như xung quanh VN;
bằng vật liệu hạt rắn chắc với lượng liên kết cần thiết.
d/ So với loại VN không có dự ứng lực, loại VN có dự ứng lực giúp cho KĐ xung
quanh nhanh chóng cải thiện được sự phân bố ư/s và giảm được chuyển vị tự do; cho nên loại
VN này cần được phát triển rộng rãi hơn.
e/ Nhìn lại một số sơ đồ bố trí VN đã biết, chúng ta thấy:
- Góc phương vị của các VN gia cường các KĐ trên nóc và dưới nền, nói chung chưa
đạt được yêu cầu làm việc cụ thể [4, 5, 6, 9, 12].
- Góc phương vị của VN gia cường KĐ bên tường , tuy đa số các trường hợp [1, 2, 7,
8] đã hợp lý và đã được kiểm định [2, 8]; nhưng vẫn có một số trường hợp [4, 5, 6], không
những chưa chú ý đến hiện tượng trượt lở bờ dốc cùng với các yêu cầu kinh tế kỹ thuật gia
cường KĐ nói chung, mà chỉ chú ý đến yêu cầu dễ thi công, cho nên vẫn còn chưa hợp lý.
- Một số sơ đồ bố trí VN [3, 4 & 6] còn xuất phát từ quan điểm mọi VN xung quanh
hầm lò làm việc như nhau; bởi vì chưa chú ý đến trạng thái ư/s đối với từng phân tố đá của
ML, cũng như từng phân tố đá từ ML đi sâu đến hết miền bị ảnh hưởng của không gian hầm
lò ( xem hình 4 ).
- Còn khi sử dụng VN để tạo lớp vỏ có cốt , bảo vệ công trình; nếu chỉ bố trí VN theo
tiêu chuẩn bình quân, mà không bố trí chúng thích hợp theo từng vị trí [4] & [6], chắc chắn
sẽ chưa đảm bảo an toàn cho phần ML chịu mô men uốn căng thớ ML, đặc biệt là phần mô
men uốn căng thớ ML đạt cực trị (xem hình 8).
3.2 – Cơ sở chọn kết cấu VN:
Xuất phát từ những hiểu biết về nguyên lý làm việc, sơ đồ bố trí và sơ đồ tính toán
VN, chúng ta có thể nhận định rằng:
– Các VN ban đầu tương tác sơ bộ với KĐ xung quanh chỉ bằng đoạn đầu neo (điển
hình là các VN nêm) , chỉ nên dùng theo nguyên lý neo giữ. Thêm nữa, tùy theo tuổi thọ
riêng của từng vật liệu VN trong môi trường công tác thực tế, cùng với khả năng bổ sung vật
liệu chèn và bảo vệ xung quanh; mà có thể dùng từng chủng loại VN trong đó, tương xứng
với từng khoảng thời gian công tác cụ thể. Nhưng tổng quát là chỉ nên dùng các VN này để

gia cường KĐ trong 1 thời gian nhất định nào đó, phù hợp với khả năng tồn tại của chúng,

23



trong đó chủ yếu là để gia cường tạm thời KĐ chỉ trong 1 hoặc 1 số giai đoạn đầu của quá
trình thi công công trình, tương ứng với đặc tính của KĐ, khả năng thi công, đậc tính tải
trọng và khả năng mang tải cụ thể của VN: để chịu lực độc lập; để chịu lực trước hoặc sau
các kết cấu khác…
- Các VN ống, có thể dùng theo nhiều nguyên lý khác nhau. Những VN ống làm bằng
vật liệu dễ bị ăn mòn, cũng chỉ nên dùng để gia cường tạm thời KĐ trong 1 khoảng thời gian
nhất định nào đó, như những VN ban đầu tương tác sơ bộ với KĐ xung quanh chỉ bằng đoạn
đầu neo. Riêng những VN ống làm bằng vật liệu có tuổi thọ rất lớn, lại được bổ sung chất
dính kết với KĐ xung quanh và được lấp đầy lòng ống bằng vật liệu rắn, có thể công tác lâu
dài, nhưng vẫn tương ứng với đặc tính của KĐ, khả năng thi công, đặc tính tải trọng và khả
năng mang tải của VN: để chịu lực độc lập; để chịu lực trước hoặc sau các kết cấu khác…
- Các VN ban đầu tương tác sơ bộ với KĐ xung quanh bằng cả các đoạn đầu và thân
neo (điển hình là các VN bê tông cốt thép lấp đầy), có thể dùng theo nhiều nguyên lý khác
nhau. Tùy theo tuổi thọ riêng của từng vật liệu VN trong môi trường, cùng với khả năng công
tác thực tế, mà có thể dùng từng chủng loại VN trong đó, phù hợp với nguyên lý làm việc đã
chọn cho VN, tương xứng với từng khoảng thời gian công tác có thể đạt được, cùng với đặc
tính của KĐ, khả năng thi công, đặc tính tải trọng và khả năng mang tải cụ thể của chúng: để
chịu lực độc lập; để chịu lực trước hoặc sau các kết cấu khác…
- Cần chú ý rằng, cơ sở để thiết kế VN chịu lực độc lập, chịu lực trước hoặc sau các
kết cấu khác chính là đặc tính của VN, nguyên lý làm việc thực tế của VN, đặc tính của KĐ,
khả năng thi công, đặc tính tải trọng và khả năng mang tải thực tế của VN. Đặc biệt khi thiết
kế gia cường KĐ bằng VN và bê tông phun, nhất thiết phải dựa vào các mối quan hệ này mà
quyết định trình tự các công việc; để tránh những sai lầm do kinh nghiệm không đầy đủ, có
thể dẫn đến những sự cố đáng tiếc.

3.3 – Về sơ đồ tính toán:
Sau khi chọn nguyên lý làm việc, sơ đồ phân bố, đặc tính vật liệu, chiều dài cơ bản và
chia nhóm thích hợp; nói chung, đều phải dựa vào đặc tính chuyển vị của KĐ tại từng vị trí
tiêu biểu của VN từng nhóm, khả năng thi công, khả năng làm việc chung của cơ hệ và đặc
tính của tải trọng thực tế, để lập ra sơ đồ tính toán thích hợp cho từng nhóm đó, tương ứng
với các trường hợp đã nêu trong mục 2 ở trên. Tuy nhiên, để đơn giản hóa việc tính toán,
nhất là khi môi trường đất đá phức tạp, điều kiện khảo sát hạn chế và yêu cầu tính toán ở
mức sơ bộ; các VN đặc vẫn có thể coi là chỉ chịu kéo dọc; riêng các VN ống không có biện
pháp xử lý bổ sung, trong các điều kiện thông thường, chỉ nên áp dụng để chịu kéo dọc, trong
những KĐ có tính biến dạng tương đối lớn, nứt nẻ trung bình với khoảng cách các khe nứt
nên thỏa mãn đồng thời 2 điều kiện: a  ( 30
cm
 50
cm
), và:
5
1
( L
đ
+ L
t
)  a 
4
1
( L
đ
+ L
t
)
.

4 – Kết luận
Chúng ta biết rằng; khi sử dụng VN để gia cường KĐ là làm cho KĐ thay đổi trạng
thái ư/s, không còn bị ảnh hưởng toàn phần của không gian trống liền kề; để vòng tròn Mo
ứng suất thực tế của KĐ có VN nằm trong lòng đường đặc tính bền của chính KĐ đó, với

24



một khoảng cách an toàn thích hợp, vừa thỏa mãn tính lưu biến của KĐ, vừa thuận tiện cho
các quá trình thiết kế, thi công và sử dụng KĐ có VN theo mục đích công trình.
Nhờ dự kiến trạng thái ư/s xuất hiện khi ML KĐ không được gia cường và đường đặc
tính bền của KĐ đó, chúng ta xác định được các thông số cơ bản của VN: khả năng mang tải,
thế nằm và sự phân bố. Thế mà, điều kiện tự nhiên của KĐ lại phụ thuộc vào cả vị trí và thời
gian tồn tại độc lập của ML; còn chất lượng VN lại phụ thuộc cả vào vật liệu cùng với trình
độ gia công và thi công; cho nên để thi công VN cần bám sát điều kiện hiện trường để điều
chỉnh thiết kế cho phù hợp.
Để xác định chiều dài đặc biệt là chiều dài đoạn đầu neo [1] & [2] cần dựa vào đặc
tính vùng ảnh hưởng của ML để đảm bảo lực căng neo không chuyển trạng thái ư/s của KĐ
xung quanh đầu neo trở thành trạng thái ứng suất vượt quá giới hạn của bản thân KĐ đó. Vì
thế, chỉ khi yêu cầu lực căng neo nhỏ có thể sử dụng VN ngắn [9], còn khi lực căng neo lớn
phải sử dụng VN dài.
Nếu trạng thái ư/s của đá trong vùng ảnh hưởng của ML không cho phép bổ sung ư/s
kéo thì phải bố trí VN vượt qua vùng ảnh hưởng này. Chỉ khi trạng thái ư/s của KĐ trong
vùng ảnh hưởng của ML cho phép bổ sung ứng suất kéo, mới cho phép bố trí đầu neo bám
dính vào vùng này.
Tóm lại, muốn sử dụng VN có hiệu quả, một mặt cần xác định rõ trạng thái ư/s của
KĐ tại ML, cùng với sự phân bố chúng trong vùng xung quanh, để chọn nguyên lý làm việc
của VN , chọn sơ đồ bố trí VN hợp lý; mặt khác cần kiểm tra thường xuyên trạng thái ư/s của
KĐ tại ML cùng với chất lượng vật liệu và tay nghề thực tế tham gia tạo nên VN tại hiện

trường; để từ đó có điều kiện điều chỉnh VN, điều chỉnh các hoạt động thi công và bổ sung
kết cấu chống giữ cần thiết, nhằm nâng cao chất lượng thi công xây dựng công trình trên cơ
sở thường xuyên đánh giá và đáp ứng yêu cầu thực tế phù hợp với chu trình PDCA do
Deming nêu ra [16]./.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1 - Bùi Danh Lưu – Neo trong đất đá - NXB Giao thông vận tải – Hà Nội –1999.
2 - Nguyễn Văn Mạnh và NNK – Chương trình Phase 2 và khả năng ứng dụng tính
toán công trình ngầm – Thông tin khoa học công nghệ Mỏ – Viện công nghệ Mỏ – Hà Nội –
số 2+3/2006.
3 - Võ Trọng Hùng và Phùng Mạnh Đắc – Cơ học đá ứng dụng trong xây dựng công
trình ngầm và khai thác mỏ – NXB khoa học và kỹ thuật – Hà Nội – 2005.
4 - Trần Thanh Giám và Tạ Tiến Đạt – Tính toán thiết kế công trình ngầm – NXB xây
dựng – Hà Nội – 2005.
5 - Tô Châu – Nghiên cứu ảnh hưởng cảu gia cố neo đến kết cấu vỏ hầm dẫn nước của
trạm thuỷ điện – T/c Xây dựng – Hà Nội – 2/2006.
6 - Nguyễn Hùng Sơn và Đào Văn Toại - ảnh hưởng của góc nghiêng đặt neo tới ổn
định tường chắn – T/c Xây dựng – Hà Nội 11/2004.

25



7 - Nguyễn Văn Phương – Về việc sử dụng neo gia cường khi xét tới tác động của lực
cắt – Thông tin khoa học công nghệ Mỏ – Viện khoa học công nghệ Mỏ – Hà Nội – số
2+3/2006.
8 - Đỗ Thuỵ Đằng – Về đường đặc tính bền của đá - T/c Người xây dựng – Hà Nội –
7/2006.
9 - Đỗ Thụy Đằng –Nguyên lý giảm chiều dài vì neo gia cường các vách đào thẳng
đứng – T/c Xây dựng – Hà Nội – 4/2007.

10 - Đỗ Thụy Đằng – Neo giữ các khối đá hình nêm trên nóc các công trình ngầm – T/c
Xây dựng – 7/2007.
11 - R. Schach, K. Garshol & A.M. Heltzen – Rock bolting – A practical handbook –
Noregian institute o rock blasting techniques- 1975 .
12 - Michel Gautronnean – Tunnel du cap Estel –Tunnel at ouvrages souterrains – N
0
-
130 – Paris - 7+8/1995.
13 – B. Singh and R.K. Goel – Tunnelling in weak rock – Elsevier Ltd. – 2006.
14 - В.Н. КАРЕТНИКОВ и др. Крепление капиталных и подготовительных горнных
выработок . Спрабочник - Москва Недра” - 1989 .
15 - П. М. ЦИМБАРЕВИЧ – Механика горных пород –Углетехиздат – Москва –
1948.
16 - Nguyễn Xuân Hải - Quản lý dự án xây dựng nhìn từ góc độ nhà nước, nhà đầu tư ,
nhà tư vấn, nhà thầu - Nhà xuất bản Xây dựng - Hà Nội - 2002.