Phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN
HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH
MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ
CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN
Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số: 60 58 60
LUẬN VĂN THẠC SĨ
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướngdẫn : TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
Cán bộ chấm nhận xét 1 :
Cán bộ chấm nhận xét 2 :
Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1.
2.
3.
4.
5.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
oOo

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng
I- TÊN ĐỀ TÀI:
PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU
CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN
II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Nhiệm vụ:Phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh
modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn.
Nội dung:
Mở Đầu
Chương 1: Tổng quan về sự điều chỉnh thông số modulus của đất
Chương 2:Cơ sở lý thuyết khi phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu
bằng phần tử hữu hạn
Chương 3:Phân tích chuyển vị tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh
modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đãđược Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪNCHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
TS. LÊ TRỌNG NGHĨA PGS.TS. VÕ PHÁN
-i-
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền
móng đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi
điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên trong thời gian qua.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩLê Trọng
Nghĩa, người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh
thần trong thời gian học viên thực hiện Luận văn. Thầy đã truyền đạt cho học
viên hiểu được phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là
hành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp

theo của mình.
Và cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình và bạn bè thân hữu đã động viên, giúp
đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua.
Chân thành cảm ơn!
-ii-
TÓM TẮT LUẬN VĂN
ĐỀ TÀI
PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾN SỰ
ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA
TƯỜNG CHẮN
TÓM TẮT
Chuyển vị của tường bêtông cốt thép được quan trắc ở dự án Ngân hàng
của Thái Lan (BOT), nằm trên bờ sông Chao Praya, Bangkok. Dự án báo gồm
năm tầng hầm với tổng độ sâu đào là 15.2m. Dự án này đã mất hơn một năm để
hoàn thành tất cả các hố đào và xây dựng từ trên xuống cho các tầng hầm. Diện
tích hố đào hơn 10.790 m
2
, và được chia thành mười ba khu vực xây dựng.
Trình tự thi công tầng hầm ở từng khu vực. Thi công đào được tạm dừng ở ba
giai đoạn đào 2, 4 và 6 ở độ sâu 1.75m; 8.1m và 15.2m tương ứng. Trong suốt
thời gian thi công, công trình có tiến hành quan trắc chuyển vị ngang của
tường. Hệ thống quan trắc đầy đủ được thiết lập trong tường và mặt đất nền
xung quanh để theo dõi trong suốt quá trình thi công và sau khi hoàn thành
công trình.
Số liệu đo đạt được sử dụng để phân tích ngược với các dự báo của phần
mềm PLAXIS 3D Foundation khi điều chỉnh modulus của đất sử dụng mô hình
Morh-Coulumbcho tương thích với giá trị quan trắc theo từng cấp đào.
Kết quả việc phân tích ngượclà modulus của đất giảm dần khi chiều sâu
đào tăng dần theo từng bước thi công. Một tương quan giữa modulus của đấtvà
mức độ chuyển vị

1
của tường với từng cấp đào được thiết lập cho hệ thống
tường bêtông cốt thép, thi công hố đào theo phương pháp top-down trên nền
đất ở Bangkok thông qua hệ số hiệu chỉnh α
2
. Hệ số α =150-300 cho đất sét
yếu và α =1200-800 cho lớp sét cứng.
1
Mức độ chuyển vị là tỉ số u
max
/h, với u
max
là giá trị chuyển vị lớn nhất của
tường, h là chiều sâu của hố đào tại cấp đào tương ứng
2
E
u
=αS
u
hệ số hiệu chỉnh modulus của đất theo sức chống cắt không thoát nước
-iii-
SUMMARY OF THESIS
TITLE
ANALYSIS DISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS ON
EXCAVATION WITH AMENDMENT OF MODULUS SOIL BY
LEVELDISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS.
ABSTRACT
A movement of Diaphragm walls was monitored at the Bank ofThailand
(BOT) project, located on the Chao Praya Riverbank, Bangkok. The project
consisted of five undergroundbasement floors with the total depth of

excavation about15.2 m. This project took more than one year to finishall the
excavation and top-down construction for thebasement floors. The area of
excavation was larger than10,790 m
2
, and was divided into thirteen
constructedzones. The sequence of basement construction at eachzone. The
excavationwas paused at three main excavated stages 2, 4 and 6at the depth of
1.75 m, 8.1 m and 15.2 m, respectively.The full set of instrumentation was
installed at the palaces, diaphragm wall and ground surface to monitor the field
performances during and after basement construction
The field measurement used to back analysis with prediction of software
PLAXIS 3D Foundation when amendment of modulus soil which use model
Morh-Coulumb for compatibility with the value observef for each excavation
level.
Results of back analysis is the modulus of soil decrease gradually when
depth excavation increase gradually with each step of construction.Acorrelation
between the modulus of the soil and the set leveldisplacement of the wall with
each level of excavation is set for systemsdiaphrgamwall,construction top-
down approachontheground in Bangkok through thecorrection factor α. Factor
α =150-300 with soft clay and α =1200-800 with stiff clay.
-iv-
-v-
MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN ii
MỤC LỤC v
DANH MỤCHÌNH ẢNH, HÌNH VẼ vii
DANH MỤC ĐỒ THỊ xi
1.MỞ ĐẦU 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI 2
5. GIỚI HẠN PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2
6. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 2
7. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2
1.Chương 1.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU CHỈNH THÔNG SỐ MODULUS
CỦA ĐẤT 4
1.1. TỔNG QUAN 4
1.2. THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT 5
1.3. HỆ SỐ POISSON[19] 17
1.4. HỆ SỐ THẤM 19
1.5. KẾT LUẬN 20
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTKHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ
CỦATƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PP PTHH[2][18] 23
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PLAXIS 3D FOUNDATION 1.6 23
2.2. MÔ HÌNH VẬT LIỆU 23
2.3. ĐỊNH NGHĨA BIẾN DẠNG THÔNG THƯỜNG 23
2.4.PHÂN TỬ BỀ MẶT 24
2.5.PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT HỮU HIỆU KHÔNG THOÁT NƯỚC VỚI
CÁC THAM SỐ HỮU HIỆU 24
2.6. THAM SỐ SKEMPTON B 27
-vi-
2.7. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KHÔNG THOÁT NƯỚC VỚI THÔNG SỐ
ỨNG SUẤT TỔNG 30
2.8. ÁP LỰC TIỀN CỐ KẾT BAN ĐẦU TRONG MÔ HÌNH NÂNG CAO
30
2.9. ỨNG SUẤT BAN ĐẦU 32
2.10. LỰA CHỌN MÔ HÌNH 33
2.10.1. Mô hình Mohr-Coulumb (MC) 33
2.10.2. Mô hình hardening soil (HS) 40

2.11. NHÂN TỐ THỜI GIAN[2] 45
2.12. CÁC LỖI THƯỜNG GẶP VỚI MÔ HÌNH 3D 39
2.13. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 42
Chương 3. PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ
XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ
CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG 44
3.1. SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH 44
3.2. PHÂN TÍCH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION 45
3.2.1. Thông số đầu vào 45
3.2.2.Mô hình Plaxis 3D 52
3.2.3. Kết quả tính toán và phân tích dữ liệu 56
3.3. KẾT LUẬN 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78
4.1. KẾT LUẬN 78
4.2. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 79
4.3. KIẾN NGHỊ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
Trong Nước 81
-vii-
DANH MỤCHÌNH ẢNH, HÌNH VẼ
Hình 1.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok 4
Hình 1.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok 4
Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19] 7
Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19] 7
Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu 8
Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu 8
ở đất nền Bangkok[15] 8
Hình 1.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok 10
Hình 1.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok 10
Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok 10

Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok 10
Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào 11
Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào 11
Hình 1.7So sánh đặc tính nén của đất với dữ liệu quan trắc ở Nam Boston12
Hình 1.7So sánh đặc tính nén của đất với dữ liệu quan trắc ở Nam Boston12
Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún
nền cho OCR=1 của đất sét 13
Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún
nền cho OCR=1 của đất sét 13
Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và
độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 14
Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và
độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 14
Hình 1.10 Ảnh hưởng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớn nhất của
tường và moment uốn 14
Hình 1.10 Ảnh hưởng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớn nhất của
tường và moment uốn 14
Hình 1.11 Mô hình đối xứng, độ dày tường vây là 0.9m, B/2=20m. Bề rộng
của hố đào và thông số độ cứng của tường được nghiên cứu. [Fino và
Harahap, 1991] 15
-viii-
Hình 1.11 Mô hình đối xứng, độ dày tường vây là 0.9m, B/2=20m. Bề rộng
của hố đào và thông số độ cứng của tường được nghiên cứu. [Fino và
Harahap, 1991] 15
Hình 1.12Kích thước mô hình hố đào 15
Hình 1.12Kích thước mô hình hố đào 15
Hình 1.13Chuyển vị ngang của tường và độ lún nền trong tiến trình đào 16
Hình 1.13Chuyển vị ngang của tường và độ lún nền trong tiến trình đào 16
Hình 1.14 Chuyển vị ngang của chín bước thi công hố đào 17
Hình 1.14 Chuyển vị ngang của chín bước thi công hố đào 17

Hình 1.15Độ lún nền của chín bước thi công hố đào 17
Hình 1.15Độ lún nền của chín bước thi công hố đào 17
Hình 2.16 Minh hoạ ứng suất tiền cố kết dọc trong mối quan hệ với ứng
suất hiện tại (a) Sử dụng OCR, (b) Sử dụng POP 32
Hình 2.17 Trạng thái quá cố kết đạt được từ việc chất tải trước và sau đó dỡ
tải 33
Hình 2.17 Trạng thái quá cố kết đạt được từ việc chất tải trước và sau đó dỡ
tải 33
Hình 2.18 Quan hệ ứng suất-biến dạng trong mô hình đàn dẻo 34
Hình 2.18 Quan hệ ứng suất-biến dạng trong mô hình đàn dẻo 34
Hình 2.19 Mặt giới hạn Mohr-Coulomb trong không gian ứng suất chính
(c=0) 37
Hình 2.19 Mặt giới hạn Mohr-Coulomb trong không gian ứng suất chính
(c=0) 37
Hình 2.20 Điều kiện làm việc của vật liệu 39
Hình 2.20 Điều kiện làm việc của vật liệu 39
Hình 2.21 Ứng suất cắt điều kiện làm việc của vật liệu 39
Hình 2.21 Ứng suất cắt điều kiện làm việc của vật liệu 39
Hình 2.22Xác định E0 và E50 từ kết quả thí nghiệm nén ba trục thoát nước
40
Hình 2.22Xác định E0 và E50 từ kết quả thí nghiệm nén ba trục thoát nước
40
Hình 2.23 Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbol cho mẫu chịu nén ban đầu
43
Hình 2.23 Quan hệ ứng suất biến dạng Hyperbol cho mẫu chịu nén ban đầu
43
Hình 2.24 Lỗi giới hạn của Plaxis về số phần tử 40
-ix-
Hình 2.24 Lỗi giới hạn của Plaxis về số phần tử 40
Hình 2.25 Lỗi phần tử xấu khi Mesh lưới phần tử 41

Hình 2.25 Lỗi phần tử xấu khi Mesh lưới phần tử 41
Hình 2.26 Lỗi Phân kỳ và hội tụ 41
Hình 2.26 Lỗi Phân kỳ và hội tụ 41
Hình 2.27 Thông số kích thước phân bố phần tử địa phương 42
Hình 2.27 Thông số kích thước phân bố phần tử địa phương 42
Hình 3.28 Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT 47
Hình 3.28 Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT 47
Hình 3.29. Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT 47
Hình 3.29. Vị trí và khu vực chia quá trình đào của dự án BOT 47
Hình 3.30 Các bước đào từ trên xuống của công trìnhvà dữ liệu đo nghiêng
của dự án BOT 49
Hình 3.30 Các bước đào từ trên xuống của công trìnhvà dữ liệu đo nghiêng
của dự án BOT 49
Hình 3.31 Thuộc tính kỹ thuật của đất ở dự án BOT 50
Hình 3.31 Thuộc tính kỹ thuật của đất ở dự án BOT 50
Hình 3.32Mô phỏng một nữa hố đào có cọc, mesh 3D 53
Hình 3.32Mô phỏng một nữa hố đào có cọc, mesh 3D 53
Hình 3.33 Mô hình Plaxis 3D Foundation 54
Hình 3.33 Mô hình Plaxis 3D Foundation 54
Hình 3.34 Mesh 3D mô hình Plaxis 3D Foundation 55
Hình 3.34 Mesh 3D mô hình Plaxis 3D Foundation 55
Hình 3.35 Chuyển vị ngang tường chắn hố đào sâu trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 57
Hình 3.35 Chuyển vị ngang tường chắn hố đào sâu trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 57
Hình 3.36Chuyển vị khi đào xuống -1.75 trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 58
Hình 3.36Chuyển vị khi đào xuống -1.75 trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 58
Hình 3.37 Chuyền vị khi đào xuống -8.1 trong Mô hình Plaxis 3D

Foundation 59
Hình 3.37 Chuyền vị khi đào xuống -8.1 trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 59
-x-
Hình 3.38 Chuyền vị khi đào xuống -15.2 trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 60
Hình 3.38 Chuyền vị khi đào xuống -15.2 trong Mô hình Plaxis 3D
Foundation 60
-xi-
DANH MỤC ĐỒ THỊ
Biểu đồ 1.1Khoảng biến dạng theo modulus chống cắt G (Mair, 1993)[19].5
Biểu đồ 1.2 Giá trị Eu kinh nghiệm, Duncan & Duchigani, 1976. [15] 5
Biểu đồ 3.3Kết quả so sánh quan trắc và tính toán bằng Plaxis 65
Biểu đồ 3.4 Quan trắc và các trường hợp tính toán điểm No.9 đào đến
-1.75m 66
Biểu đồ 3.5Tổ hợp được lựa chọn và quan trắc điểm No.9 đào đến -1.75m
67
Biểu đồ 3.7Tổ hợp được lựa chọn và quan trắc điểm No.9 đào đến -8.1m. 69
Biểu đồ 3.8Quan trắc và các trường hợp tính toán điểm No.9 đào đến
-15.2m 70
Biểu đồ 3.9Tổ hợp được lựa chọn và quan trắc điểm No.9 đào đến -15.2m
71
Biểu đồ 3.10 Quan trắc và các tổ hợp tính toán lựa cho từng bước đàoNo.9
72
Biểu đồ 3.11 Vị trí chuyển vị lớn nhất theo chuyển sâu phụ thuộc vào độ
sâu đào (Quan trắc và tính toán Plaxis) 74
Biểu đồ 3.12 Sự Biến thiên modulus Eu theo độ sâu của từng lớp đất 75
Biểu đồ 3.13 Sự biến thiên hệ số  theo độ sâu của từng lớp đất 75
Biểu đồ 4.15 Hệ số  τheo độ sâu đào sét yếu và sét cứng 78
-xii-

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1Thuộc tính kỹ thuật của BBC từ mô hình đất MIT-E3 12
Bảng 1.1Thuộc tính kỹ thuật của BBC từ mô hình đất MIT-E3 12
Bảng 1.2 Thuộc tính mô hình Cam-Clay cải tiến sử dụng tổng hợp quan
trắc, trên đất cố kết thường với K0=0.53 (Hashash) 15
Bảng 1.2 Thuộc tính mô hình Cam-Clay cải tiến sử dụng tổng hợp quan
trắc, trên đất cố kết thường với K0=0.53 (Hashash) 15
Bảng 1.3 Hệ số Poisson của một số loại đất[1] 19
Bảng 1.3 Hệ số Poisson của một số loại đất[1] 19
Bảng 1.4 Một sô giá trị hệ số thấm của các loại đất theo tổng kết của Das
[5] 20
Bảng 1.4 Một sô giá trị hệ số thấm của các loại đất theo tổng kết của Das
[5] 20
Bảng 1.5. Modulus và hệ số Poission [1] 22
Bảng 1.5. Modulus và hệ số Poission [1] 22
Bảng 3.6Trình tự xây dựng tầng hầm của trường hợp lịch sử BOT 45
Bảng 3.6Trình tự xây dựng tầng hầm của trường hợp lịch sử BOT 45
Bảng 3.7Thông số Rinter được lấy theo đề nghị của Plaxis 45
Bảng 3.7Thông số Rinter được lấy theo đề nghị của Plaxis 45
Bảng 3.8 Bảng tóm tắt thông số sử dụng trong mô hình Morh-Coulomb 51
Bảng 3.8 Bảng tóm tắt thông số sử dụng trong mô hình Morh-Coulomb 51
Bảng 3.9 Thông số đầu vào của vật liệu khác 52
Bảng 3.9 Thông số đầu vào của vật liệu khác 52
Bảng 3.10 Các trường hợp modulus của 3 lớp đất 52
Bảng 3.10 Các trường hợp modulus của 3 lớp đất 52
Bảng 4.11 Bảng tổng kết quả nghiên cứu 78
Bảng 4.11 Bảng tổng kết quả nghiên cứu 78
-1-
1. MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, các công trình nhà cao tầng mọc lên ngày càng
nhiều. Dẫn đến việccác công trình này phải có một diện tích công trình ngầm đủ lớn
để chứa các thiết bị phụ trợ như hệ thống điện, hệ thống nước … và bãi giữ xe. Vấn
đề cần giải quyết là phải có một hệ thống tường chắn phù hợp với việc độ sâu của
công trình ngầm ngày càng lớn. Ở đây việc chống chuyển vị của tường chắn hố đào
sâu của công trình ngầm nổi lên như là một vấn đề thách thức cần phải được giải
quyết.
Theo các nghiên trước đó, chuyển vị của tường chắn hố đào sâu phụ thuộc
rất nhiều vào tham số modulus biến dạng của đất. Mà tham số này lại biến đổi trong
suốt quá trình thi công đào đất từ khi tường bắt đầu chuyển vị chứ không phải hằng
số. Trong các bài toán phân tích thông thường, người ta chỉ xét đến thông số
modulus là hằng số trong suốt quá trình thi công. Để hiểu rõ hơn và mô phỏng gần
thực tế các bước thi công có điều chỉnh tham số modulus biến dạng của đất theo
mức độ chuyển vị của tường chắn sao cho tương thích với giá trị quan trắc của các
bước thi công ở các công trình hố đào sâu.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu: “Đề nghị phương pháp hiệu chỉnh thông số module biến dạng
của đất theo mức độ chuyển vị của tường trong quá trình thi công”.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
+ Tổng hợp các nghiên cứu trước đó.
+ Sử dụng kết quả quan trắc ngoài thực địa công trình đã thi công.
+ Thiết lập các thông số đầu vào và thành lập mô hình trong Plaxis.
+ Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation 1.6 phân tích ngược để hiệu
chỉnh modulus biến dạng của đất.
-2-
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài này có ý nghĩa nhằm đưa ra hướng hiệu chỉnh tham số modulus biến
dạng. Đưa ra các giải pháp xây dựng mô hình đất của hố đào sâu bằng Phần mềm
Plaxis 3D Foundation 1.6. Dự báo được chính xác chuyển vị của từng bước thi công
giúp tránh rủi ro trong quá trình thi công đào đất trong hố đào sâu. Vì khái niệm hố

đào sâu luôn được hiểu đồng nghĩa với sự nguy hiểm. Chính tính chất đặt thù này
nên việc dự báo được chính xác các xu hướng ứng xử của hố đào sâu, nhất là
chuyển vị của tường chắn là việc rất có ý nghĩa cho một thiết kế ngày càng an toàn.
5. GIỚI HẠN PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn trong việc khảo sát chuyển vị ngang của
tường chắn hố đào sâu. Và đối tượng nghiên cứu từ công trình BOT, ở Thái Lan.
6. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI
Mô phỏng các bước thi công có sự thay đổi thông số E trong từng bước thi
công là một lựa chọn không có sẵn trong Plaxis. Nên khi thực hiện đề tài này, thông
số modulus E của 3 lớp đất trên cùng có ảnh hưởng nhất đến quá trình thi công,
được tổ hợp thành nhiều trường hợp. Sau đó, chọn ra 3 bộ tổ hợp có kết quả chuyển
vị của tường gần với quan trắc của 3 bước đào tương ứng.Dẫn đến việc xây dựng
mô hình tính toán mất nhiều thời gian.
7. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
MỞ ĐẦU
Chương 1. TỔNG QUAN về sự điều chỉnh thông số modulus của đất
Tổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị tường chắn hố đào sâu. Các
công trình nghiên cứu về quan hệ biến dạng và modulus biến dạng
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA
TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
(PP PTHH)
-3-
Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để phân tích
ngược theo mô hình Mohr-Coulumb.
Chương 3. PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ
XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN
VỊ CỦA TƯỜNG
Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án ngân hàng
Thái Lan, ở Bangkok.
Dùng kết quả chuyển vị ngang của tường chắn được mô phỏng bằng phần

mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để so sánh chuyển vị ngang của tường theo
quan trắc. Với kết quả này ta sẽ thấy xu hướng biến đổi modulus biến dạng của đất
theo các bước thi công và có kể đến mức độ chuyển vị ngang của tường chắn.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ kết quả phân tích ở chương 3.Đưa ra xu hướng giảm modulus biến dạng
của đất theo mức độ chuyển vị của tường.
-4-
1. Chương 1.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU
CHỈNH THÔNG SỐ MODULUS CỦA
ĐẤT
1.1. TỔNG QUAN
Việc dự báo chính xác sự thay đổi giá trị module biến dạng ứng với ứng suất
và biến dạng của đất rất khó khăn vì đất là mô hình phi tuyến. Còn trong phân tích
bằng PP PTHH là mô hình đẳng hướng nên chỉ thuận tiện cho việc thay đổi giá trị
modulus biến dạng theo độ sâu. (Ohta and Hayashi, 1997; Anderbrooke và cộng sự,
1997).[3]
Ở Bangkok, địa chất khu vực đồng bằng châu thổ bên dưới có lớp đất sét
biển rất yếu. Đây là vấn đề cần quan tâm khi xây dựng công trình ở đây.Đã có rất
nhiều công trình nghiên cứu sức chống cắt và đặc điểm cố kết của đất sét yếu ở khu
vực này. Mặt khác, việc thiết kế và thi công các công trình ngầm yêu cầu người
thiết kế phải có hiểu biết về ứng xử của lớp đất yếu này vàđảm bảo biến dạng của
công trình ngầm nhỏ hơn 1%.
Hình 1.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok
-5-
1.2. THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT
Hiện nay, mô phỏng đặc trưng quan hệ ứng suất - biến dạng của đất chủ yếu
dựa vào phân tích sử dụng PP PTHH. Rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để
mô phỏng tương thích nhất ứng xử quan hệ ứng suất - biến dạng của đất. Mà ứng xử
của đất quá phức tạp nên việc đơn giản hoá bài toán là cần thiết. Như một quy luật,
độ cứng lớn ở biến dạng nhỏ và giảm dần dần để vật liệu bắt đầu biến dạng và nó

sẽ đạt giá trị ngưỡng tại một số biến dạng lớn.
Biểu đồ 1.1Khoảng biến dạng theo modulus chống cắt G (Mair, 1993)[19]
Biểu đồ 1.2 Giá trị Eu kinh nghiệm, Duncan & Duchigani, 1976. [15]
-6-
200
500
GHI CHÚ
Bjerrum
1964
Thuc nghiem
1981
70
250
Balasubramaniam and Bremet
Bangkok
Bowels
Embankment
Bergado
Hock, Soft Clay
Hock, Stiff Clay
Exvacaion
Exvacation Works, In Japan
Eu/Su(FVS)
Eu/Su
1988
15
40
E'/Su
1990
200

500
Eu/Su
1997
280
350
Eu/Su
1200
1600
Eu/Su
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Date
Times

Simpson
Akino, 1990; Ochi, 1994; Siff Clay
Akino, 1990; Tatsuoka, 1992; Shigehiko, 1999. In Japan
2000
0.5
SAGA-CRISP
Japan
0.5
0.7
1000 E'max
0.3
Undrained
analysis
Sage-Crisp
Britto and Gunn
1987
50
500
Kw/K'
0.5
10 E'max
60
Su
100 E'max
100 E'max
-7-
Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19]
250
GHI CHÚ
Sivadran, at NNH, 4m depths

1975
Chaiseri and Parkison, Top down
construction with diaphragm wall.
Bowels, Soft Bangkok Clay
Heluin, used FEM to analysis
Viggiani and Atkinson
10 m depth
Vucetic and Dobry
E/Su(FVS)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Date and
Location

Times
500
1988
Eu/Su
200
400
1989
Eu/Su
Soft Clay
800
Eu/Su
Stiff Clay
1600
1991
E/Su
Mohr-Coulumb
Used FEM
500
Eu/Su
Soft Clay
1995
2000
400
Eu/Su
1995
Viggiani and Atkinson
at MRTA station, 20 m depth
300
Eu/Su
1500

850
1000
Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu
ở đất nền Bangkok[15]
Để xác định độ cứng đàn hồi dựa trên thuộc tính của sức chống cắt không
thoát nước S
u
với độ sâu sử dụng quan hệ thực nghiệm của modulus Young đàn hồi
không thoát nước.E
u
=αS
u
được đề xuất bởi Bjerrum (1964).
-8-
Các kết quả nghiên cứu từ các công trình thực tế
Dự án đại học Thamasart[1]
Dự án sử dụng tường diaphragm wall với độ sâu đào là 20m. Kết quả phân
tích ngược so với quan trắc tương thích khi chọn modulus E
u
/S
u
=500 cho đất sét
yếu và chọn modulus E
u
/S
u
=2000cho đất sét cứng.
Dự án công trình ngầm Dingdang và Dự án khu phức hợp Sathorn cho
kết quả tốt với khoảng biến động ở trên. [1]
Trong dự án Metropolitan Rapid Trasnit (MRT) northern thi công bởi

Cambridge In-situ of Little Eversden (1997) có kết quả ở chuyển vị cắt 0.1~0.2%
cho G/S
u
=160 và E
u
/S
u
=480. Còn ở chuyển vị cắt 0.05~0.1% cho G/S
u
=340 và
E
u
/S
u
=1020. [15]
Độ cứng của đất sét mềm từ kết quả thí nghiệm nén ngang cho kết quả trùng
khớp với phân tích ngược (Hình 1 .4). Nhưng thí nghiệm nén ngang của đất sét
cứng lại cho kết quả độ cứng thấp hơn so với phân tích ngược (Hình 1 .5).
Phein-wej và cộng sự (1996) phân tích từ dữ liệu chuyển vị thực tế của một
số dự án hố đào sâu ở Bangkok cho cả hai loạitường cọc bản thép và tường vây
bêtông cốt thép. Thì cho kết quả, tường cọc bản thép có khoảng chuyển vị lớn nhất
nằm khoảng 1~2% độ sâu của hố đào. Tường vây betong cốt thép chuyển vị lớn
nhất không vượt quá 0.5% độ sâu của hố đào. [19]
Ou và cộng sự (2000) quan trắc chuyển vị nền của công trình gây ra bởi quá
trình thi công hố đào theo phương pháp top down với tường vây bêtông cốt thép.Hệ
thống quan trắc tổng quát được thiết lập trong quá trình đào công trình Taipei
National Enterprising Center (TNEC), họ đã quan trắc độ lún dọc, biến dạng ngang
và biến dạng cắt. Biến dạng dọc trục tăng theo độ sâu hố đào, cao nhất đạt 0.5%
chiều sâu của hố đào tại bước thi công 13 (hố đào có sàn ở độ sâu 19.7m tính từ mặt
đất tự nhiên. Trong khi biến dạng cắt lớn nhất và biến dạng ngang lớn nhất đạt được

xung quanh 0.6 đến -0.6% chiều sâu hố đào ở bước thi công 13. Tuy nhiên, quá
trình đào hoàn toàn không thoát nước với thể tích không đổi. Dựa vào sự theo dõi
-9-
hiện trường đất phía sau tường có thể tích không đổi trong khi đào, nó có thể là do
cố kết hay ứng xử từ biến của đất.[19]
Hình 1.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok
Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok
-10-
Khảo sát chuyển vị của tường vây cứng (diaphragm wall). Phân tích theo mô
hình ứng suất hữu hiệu, MIT-E3 (Whittle và Kavvadas, 1994), mô tả sự thay đổi các
thông số phụ thuộc K
0
chosét quá cố kết. Thực hiện trên mẫu đất sét xanh Boston,
USA.
(a). Điều kiện ban đầu và tổng hợp thông số địa kỹ thuật
(b). Trình tự đào
Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào