Bài tiểu luận cá nhân đường hầm nâng cao

Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG



BÀI TIỂU LUẬN CÁ NHÂN

ĐƯỜNG HẦM NÂNG CAO
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẤN : PGS. TS. NGUYỄN BÁ HỒNG
HỌC VIÊN THỰC HIỆN

:

LỚP

: CH1401

TP.HCM tháng 8 năm 2015
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 1

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

ĐỀ BÀI
Bài 1a: Phân tích biến dạng hố đào chống đỡ bằng cừ có thanh chống neo
1.

Số liệu đầu vào : X = 7 m, Y = 16 m.

Cho hố đào rộng Y = 16 m, sâu 20 m, phạm vi ảnh hưởng của hố đào thể hiện trên hình
1. Tải trọng trên bề mặt hố đào cách vị trí tường chắn đoạn X = 7 m là tải trọng phân bố
trong phạm vi 5 m giá trị lực phân bố như trên hình vẽ.
Địa chất gồm 2 lớp đất : sét và cát cứng, lớp cát có độ dày lớn.
Phạm vi chiều sâu ảnh hưởng là 40 m, phạm vi ảnh hưởng ngang như hình vẽ. Các giai
đoạn thi cơng là khi đào được 5m, 10m, 15m, 20m. Tường chắn là cừ thép, thanh chống
là phần từ đàn dẻo.
23

5

7

16

5 KN/m²/m

5

7

5 KN/m²/m

to be
excavated

Clay

Clay

Sand

20

19

1

Strut

23

Diaphram wall
Hình 1.1 : Mặt cắt ngang hố đào

2.

Mơ hình hóa kết cấu :

a.

Tạo mơ hình hình học :
– Ta mơ hình kết cấu bài tốn như sau : bề rộng ảnh hưởng tồn hệ là 86 m x 40 m.
– Các lớp đất và các giai đoạn thi cơng được mơ hình hóa bằng Geometry line.
– Tường vây được mơ hình hóa bằng phần tử Plate.
– Thanh chống được mơ hình bằng phần tử Node-to-node anchor vì hố đào sâu đến
20m nên cứ 5 m tính từ mặt đất ta lắp đặt thêm 1 hệ thanh chống.
– Đề bài khơng cho mực nước ngầm nên ở đây giả sử mực nước ngầm nằm cách mặt
đất 1m.

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 2

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

– Tải phân bố được khai báo phân bố trên chiều dài 5m, cách tường vây 7 m và lực
phân bố theo phương Y là -5 KN/m 2, khai báo bằng lệnh Distributed loads –
system load A

Hình 1.2 : Mơ hình hình học
b.

Thiết lập điều kiện biên

Điều kiện biên được thiết lập thơng qua cơng cụ Standard fixities nhằm cố định phần đáy

mơ hình và liên kết phần biên dọc hai bên mơ hình. Mơ hình sau khi thiết lập như hình:

Hình 1.3 : Thiết lập điều kiện biên
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 3

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

c.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Khai báo đặc trưng vật liệu :
– Khai báo vật liệu gồm có các đặc trưng của hai lớp đất, đặc trưng vật liệu của
tường vây, thanh chống.
– Số liệu địa chất : thiết lập theo mơ hình Morh – Coulomb và xét ứng xử thốt
nước của đất (Drained)

– Thơng số kỹ thuật của cây chống và tường chắn.

– Mực nước ngầm nằm ở cao độ -1.00m.
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 4

HVTH:.

Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

d.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Tạo lưới :

Hình 1.4 : Tạo lưới phần tử tam giác.
3.

Gán mực nước ngầm

Hình 1.5 : Gán mực nước ngầm và tính tốn áp lực nước.

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 5

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

4.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Tính tốn áp lực đất

Hình 1.6 : Tính tốn áp lực đất..
5.

Khai báo các giai đoạn thi cơng
– Giai đoạn đầu : Chỉ gồm đất nền.
– Giai đoạn 1 : Tiến hành đặt tải trọng và đóng tường vây.
– Giai đoạn 2 : Đào đến cao độ -1.00m.
– Giai đoạn 3 : Làm khung chống tầng 1.
– Giai đoạn 4 : Đào đến cao độ -5.00m.
– Giai đoạn 5 : Làm khung chống tầng 2.
– Giai đoạn 6 : Đào đến cao độ -10.00m.
– Giai đoạn 7 : Làm khung chống tầng 3.
– Giai đoạn 8 : Đào đến cao độ -15.00m.
– Giai đoạn 9 : Làm khung chống tầng 4.
– Giai đoạn 10 : Đào đến cao độ -20.00m.

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 6

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Hình 1.7 : Khai báo các giai đoạn thi cơng.

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 7

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

6.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Tính tốn và xuất kết quả :

Giai đoạn 1 : Tiến hành đặt tải trọng và đóng tường vây.

Hình 1.8 : Lưới biến dạng giai đoạn 1

Hình 1.9 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 1
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 8

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 2 : Đào đến độ sâu -1.00m

Hình 1.10 : Lưới biến dạng giai đoạn 2

Hình 1.11 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 2
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 9

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 3 : Tạo khung chống tầng 1.

Hình 1.12 : Lưới biến dạng giai đoạn 3

Hình 1.13 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 3
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 10

HVTH:.

Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 4 : Đào đến độ sâu -5.00m

Hình 1.14 : Lưới biến dạng giai đoạn 4

Hình 1.15 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 4
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 11

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 5 : Tạo khung chống tầng 2.

Hình 1.16 : Lưới biến dạng giai đoạn 5

Hình 1.17 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 5
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 12

HVTH:.

Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 6 : Đào đến độ sâu -10.00m.

Hình 1.18 : Lưới biến dạng giai đoạn 6

Hình 1.19 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 6
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 13

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 7 : Tạo khung chống tầng 3.

Hình 1.20 : Lưới biến dạng giai đoạn 7

Hình 1.21 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 7
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 14

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 8 : Đào đến độ sâu -15.00m

Hình 1.22 : Lưới biến dạng giai đoạn 8

Hình 1.23 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 8
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 15

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 9 : Tạo khung chống tầng 4.

Hình 1.24 : Lưới biến dạng giai đoạn 9

Hình 1.25 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 9
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 16

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 10 : Đào đến độ sâu -20.00m

Hình 1.26 : Lưới biến dạng giai đoạn 10

Hình 1.27 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 10
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 17

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Hình 1.28 : Biểu đồ momen uốn tường vây giai đoạn 10

Hình 1.29 : Biểu đồ lực cắt tường vây giai đoạn 10
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 18

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Hình 1.30 : Bảng thơng số lực neo của thanh chống

Hình 1.31 : Đường cong chuyển vị - lực của độ võng tường

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 19

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Bài 1b: Giải bài tốn trong trường hợp tải trọng trên miệng hầm khơng đối xứng
phía bên phải: P1=5KN/m2/m và bên trái P2=10 KN/m2/m.
1. Số liệu đầu vào : X = 7 m, Y = 16 m.
Cho hố đào rộng Y = 16 m, sâu 20 m, phạm vi ảnh hưởng của hố đào thể hiện trên hình
1. Tải trọng trên bề mặt hố đào cách vị trí tường chắn đoạn X = 7 m là tải trọng phân bố

trong phạm vi 5 m giá trị lực phân bố như trên hình vẽ.
Địa chất gồm 2 lớp đất : sét và cát cứng, lớp cát có độ dày lớn.
Phạm vi chiều sâu ảnh hưởng là 40 m, phạm vi ảnh hưởng ngang như hình vẽ. Các giai
đoạn thi cơng là khi đào được 5m, 10m, 15m, 20m. Tường chắn là cừ thép, thanh chống
là phần từ đàn dẻo.
23

5

7

16

5 KN/m²/m

5

7

10 KN/m²/m

to be
excavated

Clay

Clay

Sand

20

19

1

Strut

23

Diaphram wall
Hình 2.1 : Mặt cắt ngang hố đào

2.

Mơ hình hóa kết cấu :
a. Tạo mơ hình hình học :
– Ta mơ hình hóa bài tốn tương tự như bài 1a. Riêng phần tải trọng bên trái ta đặt
là -10kN/m2/m.
b. Thiết lập điều kiện biên

Điều kiện biên được thiết lập thơng qua cơng cụ Standard fixities nhằm cố định phần đáy
mơ hình và liên kết phần biên dọc hai bên mơ hình. Mơ hình sau khi thiết lập như hình:

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 20

HVTH:.

Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Hình 2.2 : Mơ hình hình học
c. Khai báo đặc trưng vật liệu :
– Khai báo tương tự như bài 1a.
– Mực nước ngầm nằm ở cao độ -1.00m.
d. Tạo lưới :

Hình 2.3 : Tạo lưới phần tử tam giác.
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 21

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

3.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Gán mực nước ngầm

Hình 2.4 : Gán mực nước ngầm và tính tốn áp lực nước.
4.

Tính tốn áp lực đất

Hình 2.5 : Tính tốn áp lực đất.
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 22

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

5.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Khai báo các giai đoạn thi cơng
– Giai đoạn đầu : Chỉ gồm đất nền.
– Giai đoạn 1 : Tiến hành đặt tải trọng và đóng tường vây.
– Giai đoạn 2 : Đào đến cao độ -1.00m.
– Giai đoạn 3 : Làm khung chống tầng 1.
– Giai đoạn 4 : Đào đến cao độ -5.00m.
– Giai đoạn 5 : Làm khung chống tầng 2.
– Giai đoạn 6 : Đào đến cao độ -10.00m.
– Giai đoạn 7 : Làm khung chống tầng 3.
– Giai đoạn 8 : Đào đến cao độ -15.00m.
– Giai đoạn 9 : Làm khung chống tầng 4.
– Giai đoạn 10 : Đào đến cao độ -20.00m.

Hình 2.7 : Khai báo các giai đoạn thi cơng.

Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 23

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

7.

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Tính tốn và xuất kết quả :

Giai đoạn 1 : Tiến hành đặt tải trọng và đóng tường vây.

Hình 2.8 : Lưới biến dạng giai đoạn 1

Hình 2.9 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 1
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 24

HVTH:.


Bài tập cá nhân:Môn học Đường Hầm Nâng Cao

GVHD : PGS. TS. Nguyễn Bá Hồng

Giai đoạn 2 : Đào đến độ sâu -1.00m

Hình 2.10 : Lưới biến dạng giai đoạn 2

Hình 2.11 : Mức độ gia tăng chuyển vị giai đoạn 2
Trường ĐH GTVT T.p Hồ Chí Minh

Trang : 25

HVTH:.