ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEO-SLOPE ĐỂ TÍNH ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG VÀ MÁI TALUY

Đồ án tốt nghiệp Phần III: Chuyên đề Geo-Slope
PHẦN III
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEO-SLOPE ĐỂ TÍNH
ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG VÀ MÁI TALUY
I. TỔNG QUAN VỀ GEO-SLOPE
SLOPE/W là một trong những chương trình của công ty GEO-SLOPE,
CANADA, chuyên về tính ổn định của mái dốc. Chương trình cho phép tính toán mái
dốc trong mọi điều kiện có thể xảy ra trong thực tế như: xét đến áp lực nước lỗ rỗng,
neo trong đất, vải địa kỹ thuật, tải trọng ngoài, tường chắn…
Chương trình SLOPE/W được thiết kế dưới dạng hệ CAD làm cho người
dùng dễ sử dụng, hầu hết các số liệu được nhập vào trực tiếp ngay trên bản vẽ.
SLOPE/W được áp dụng trong tính toán và thiết kế những công trình mỏ, xây dựng
và địa kỹ thuật. Không có giới hạn về kích thước bài toán, SLOPE/W đã được viết sử
dụng phân phối bộ nhớ động, vì vậy không có hạn chế nào về kích thước bài toán, do
đó kích thước lớn nhất của bài toán chỉ phụ thuộc vào kích thước bộ nhớ của máy
tính.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Chương trình SLOPE/W được xây dựng dựa trên một số lý thuyết tính ổn định
mái dốc như: Phương pháp Ordinary (hay còn gọi là phương pháp Fellenius), phương
pháp Bishop đơn giản hoá, phương pháp Janbu đơn giản hoá, phương pháp Spencer,
phương pháp Morgen-price, phương pháp cân bằng tổng quát Gle, phương pháp ứng
suất phần tử hữu hạn. Đặc điểm khác biệt cơ bản giữa các phương pháp khác nhau là
giả thiết liên quan đến lực tiếp tuyến và pháp tuyến giữa các dải. Hơn nữa rất nhiều
hàm số biểu diễn quan hệ giữa các lực tác động giữa các cạnh của các dải cũng được
sử dụng đối với các phương pháp Gle và phương pháp Morgenstern-price mà các
phương pháp này rất chặt chẽ về mặt toán học. SLOPE/W đưa ra rất nhiều các
phương pháp tính toán khác nhau để cho người dùng có thể lựa chọn phương pháp
phù hợp nhất với bài toán của mình. Một số lý thuyết tính được dùng trong chương
trình Slope/W:
Phương pháp Ordinary: Xem cả lực pháp tuyến và lực cắt của mảnh trượt
bằng 0.

Phương pháp Bishop: Đơn giản hoá chỉ quan tâm đến lực pháp tuyến mà
không để ý đến lực tiếp tuyến giữa các dải, và chỉ cần thoả mãn phương trình cân
bằng momen.
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh - Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
Phương pháp Janbu: Đơn giản hoá cũng chỉ dùng lực pháp tuyến mà không sử
dụng lực tiếp tuyến giữa các dải, nhưng chỉ dựa trên điều kiện cân bằng lực.
Phương pháp Spencer: Xét cả điều kiện cân bằng lực và cân bằng momen, nó
hạn chế coi lực trượt là hằng số.
Phương pháp Morgenstern-Price và Gle: Dùng cả lực pháp tuyến và tiếp tuyến
giữa các dải và phải thoả mãn cả phương trình cân bằng lực và phương trình cân
bằng mômen.
III. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH
Các Phương pháp Morgenstern-Price, Spencer và Gle thoả mãn cả hai điều
kiện cân bằng lực và cân bằng mômen, do vậy tính chính xác cao. Phương pháp
Ordinary do đã bỏ qua lực pháp tuyến và lực cắt giữa các mảnh trượt nên tính chính
xác không cao, do vậy ít được sử dụng trong thực tế. Phương pháp Janbu đơn giản
hoá, do tính theo điều kiện cân bằng lực gây xoắn vặn các thỏi đất gây ảnh hưởng
nhiều tới lực cắt giữa các thỏi, nên phương pháp này cho kết quả sai khác nhiều so
với phương pháp Morgenstern-Price và Gle. Phương pháp Bishop đơn giản hoá tính
do theo điều kiện cân bằng mômen ít gây xoắn vặn các thỏi đất, nên ít ảnh hưởng tới
lực cắt giữa các thỏi, do vậy phương pháp này cho kết quả không sai khác nhiều so
với phương pháp Morgenstern-Price và Gle. Do vậy, hiện nay phương pháp Bishop
đơn giản hoá thường được dùng trong tính toán ổn định nền đường. Theo qui định
của qui trình 22TCN262-2000, khi áp dụng phương pháp kinh nghiệm kiểm toán ổn
định theo các cách phân mảnh cổ điển với mặt trượt tròn, hệ số ổn định nhỏ nhất
Kmin = 1.2. Khi áp dụng phương pháp Bishop để nghiệm toán ổn định thì hệ số ổn
định lấy theo phương pháp này là Kmin = 1.4.
Từ các phân tích trên, hiện nay phương pháp được dùng để kiểm toán ổn định

nền đường và taluy thông dụng nhất và cho kết qủa khá chính xác là phương pháp
Bishop. Do vậy ta cũng sử dụng phương pháp này cho các bài toán thiết kế dưới đây.
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
III. CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN THƯỜNG GẶP TRONG THIẾT KẾ
1. Số liệu thiết kế
Hình vẽ: Mặt cắt tính toán
 Thông số đề bài:
+ B
nền
= 9(m)
+ A = 10 (m)
+ B = 3 (m)
+ C = 3 (m)
+ D = 3 (m)
+ Độ dốc mái đắp 1/x = 1:1.5
- Các lớp đất có các thông số C, ϕ, γ như sau:
+ Lớp số 1 : C = 10 kN/m
2
; ϕ = 25 độ ; γ = 18 kN/m
3

+ Lớp số 2 : C = 6.5 kN/m
2
; ϕ = 5 độ ; γ = 15 kN/m
3
+ Lớp số 3 : C = 8.5 kN/m
2
; ϕ = 15 độ ; γ = 17 kN/m

3
+ Lớp số 4 : C = 0.0 kN/m
2
; ϕ = 27 độ ; γ = 17.5 kN/m
3
2. Trình tự thực hiện
2.1. Định dạng bài toán
- Cách khởi động chương trình DEFINE: 2 cách
+ Chọn DEFINE ở menu start của SLOPE/W
+ Nháy kép vào nút DEFINE ở cửa sổ SLOPE/W
2.2. Định vùng làm việc
1. Chọn Page ở Menu Set. Hộp hội thoại Page sẽ xuất hiện như sau:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
2. Chọn mm ở hộp Units
3. Gõ 260 vào Width của hộp Working area, ấn nút Tab để chuyển sang hộp Height
4. Gõ 200 vào Height
5. Nhấn OK.
2.3. Đặt tỷ lệ
1. Chọn Set Scale ở menu của DEFINE. Hộp hội thoại Scale sẽ xuất hiện:
2. Chọn meters ở hộp Engineering Units
3. Gõ các trị số vào hộp Problem Extents
4. Gõ 200 vào hộp Horz.1: và 200 vào hộp Vert.1:
5. Chọn OK.
2.4. Đặt kích thước lưới các điểm
1. Chọn Grid ở menu Set. Hộp hội thoại Grid xuất hiện như sau:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ

2. Gõ 1 vào ô X trong hộp Grid Spacing
3. Gõ 1 vào ô Y
4. Đánh dấu vào Display Grid
5. Đánh dấu vào Snap to Grid
6. Chọn OK.
2.5. Định dạng các trục và kích thước các trục
- Chọn : Set/ Axis
2.6. Vẽ sơ đồ bài toán
1. Ở thanh công cụ của Zoom, bấm nút Zoom Page bằng chuột bên trái. Toàn bộ
vùng làm việc sẽ hiển thị ở cửa sổ DEFINE.
2. Chọn Lines ở thanh lệnh Sketch. Con trỏ sẽ chuyển từ dạng mũi tên sang dạng
chữ thập và thanh Status sẽ hiển thị cho biết chế độ hiện tại đang ở “Sketch
Lines".
3. Chuyển con trỏ đến gần điểm (0,19) như hiển thị ở thanh Trạng thái ở phía
đáy cửa sổ và bấm trái chuột. Con trỏ sẽ "bắt" vào điểm (0,19) của lưới. Khi
di chuyển chuột, đường thẳng sẽ được vẽ từ điểm (0,19) đến vị trí mới của
con trỏ.
4. Chuyển con trỏ đến vị trí gần điểm (9,19) và bấm trái chuột.
Đường thẳng sẽ được vẽ từ điểm (0,19) đến điểm (9,19).
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
5. Di chuyển con trỏ đến gần điểm (24,9) và bấm trái chuột. Đường thẳng sẽ
được vẽ từ điểm (9,19) đến điểm (24,9).
6. Chuyển con trỏ đến gần điểm (40,9) và bấm trái chuột. Đường thẳng sẽ được
vẽ từ điểm (24,9) đến điểm (0,9). Bấm phím phải chuột để kết thúc vẽ đường thẳng.
Các lớp đất phía dưới cũng tiến hành tương tự. Sau khi thực hiện xong các bước trên,
màn hình sẽ như sau:
2.7. Xác định phương pháp tính toán
 Cách xác định phương pháp tính:

1. Chọn Analysis Method từ menu lệnh KeyIn. Hộp hội thoại sau hiện ra:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
2. Chọn Bishop (With Ordinary và Janbu)
3. Chọn OK
2.8. Xác định các phương án tính toán
1. Chọn Analysis Control ở menu lệnh KeyIn. Hộp hội thoại sau hiện ra:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
2. Chọn các phương án tính mà trị số mặc định ở hộp KeyIn Analysis Control như
sau:
• Không tính toán tần suất (Không đánh dấu vào mục Apply Probabilistic Analysis)
• Những thông tin hội tụ mặc định sẽ được sử dụng
• Hướng chuyển dịch của mặt trượt từ trái sang phải (Trong phần Direction of
Movement, đánh dấu vào mục Left to Right)
• Bán kính trượt ( Grid and Radius) sẽ được chọn ở Slip Surface để xác định
mặt trượt bằng cách vẽ một lưới các tâm trượt và bán kính.
• Chọn Piezometric Lines/ Ru ở Pore-Water Pressure
• Không có vùng nứt do kéo (chọn (none) ở mục Specify của hộp Tension
Crack)
3. Chọn OK
2.9. Xác định tính chất của đất
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
1. Chọn Soil Properties ở menu "KeyIn". Hộp "KeyIn Soil Properties" sẽ xuất
hiện như sau:
2. Gõ 1 vào hộp soạn thảo Soil để thể hiện rằng đang xác định lớp đất thứ nhất.

3. Ấn Tab hai lần để chuyển sang hộp Description.
4. Gõ Upper Soil Layer (lớp đất trên) vào hộp Description
5. Gõ 18 vào hộp Unit Weight
6. Gõ 10 vào hộp Cohesion
7. Gõ 25 vào hộp Phi
8. Chọn Copy. Các trị số trong hộp soạn thảo sẽ được chuyển vào hộp danh sách
ở trên.
9. Lặp lại các bước từ 2 đến 8 đối với loại đất 2, gõ 15 đối với Unit Weight, gõ
đối với Cohesion và gõ 14 đối với Phi. Lớp 3 và lớp 4 được gán tương tự.
10. Chọn OK.
2.10. Gán vật liệu cho các lớp đất
1. Chọn Lines ở menu lệnh Draw. Hộp hội thoại sau sẽ xuất hiện:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
2. Chọn 1 ở hộp Line # để vẽ đường 1 (đây là trị số mặc định).
3. Chọn phím Draw. Con trỏ sẽ chuyển từ dạng mũi tên sang dạng chữ thập và
thanh trạng thái sẽ hiển thị rằng chế độ hiện tại là Draw Lines.
4. Chuyển con trỏ đến gần điểm (0,19) và bấm trái chuột. Con trỏ sẽ "bắt" vào
điểm (0,19) của lưới và tạo nên điểm 1. Khi di chuyển con trỏ một đoạn thẳng
sẽ được vẽ từ điểm (0,19) đến vị trí mới của con trỏ.
5. Chuyển con trỏ đến đỉnh của dốc (điểm 9,19) và bấm trái chuột. Con trỏ sẽ
"bắt" vào điểm (9,19) và một điểm mới sẽ được tạo ra (điểm 2) và một đường
sẽ được vẽ từ điểm 1 đến điểm 2.
6. Chuyển con trỏ dọc theo mái dốc đến điểm giữa hai loại đất (24,9) và bấm
chuột trái. Con trỏ sẽ "bắt" vào điểm (24,9) của lưới và một điểm mới sẽ được
tạo nên (điểm 3) và một đoạn thẳng được vẽ từ điểm 2 đến điểm 3.
7. Chuyển con trỏ đến điểm (9,9) và bấm trái chuột.
8. Chuyển con trỏ đến lề trái của hình vẽ, gần điểm (0,9) và bấm trái chuột. Sau
đó bấm phải chuột (hoặc nhấn phím ESC) để kết thúc vẽ đường 1.

9. Bấm vào mũi tên chỉ xuống ở dòng Line #. Danh sách các đường (mỗi đường
cho mỗi lớp đất đã định dạng).
10. Chọn vào số 2 ở hộp danh sách. Sau đó chọn phím Draw để vẽ đường 2. Con
trỏ sẽ chuyển từ dạng mũi tên sang dạng chữ thập và thanh trạng thái sẽ chỉ ra rằng
"Draw Lines" là chế độ hiện tại. Tiến hành gán tương tự như trên, các lứp còn lại tiến
hành tương tự.
11. Chọn Done ở hộp "Draw Lines" để kết thúc vẽ các đường.
 Sau khi hoàn thành các bước trên, màn hình sẽ như sau:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
2.11. Vẽ tâm và bán kính mặt trượt
 Vẽ lưới các tâm trượt:
Chọn Slip Surface ở menu "Draw". Menu " Slip Surface" sẽ xuất hiện, chọn Grid ở
menu " Slip Surface". Con trỏ sẽ chuyển từ mũi tên sang dạng chữ thập và thanh
Status sẽ chỉ thị rằng "Draw Slip Surface Grid" đang là chế độ hiện tại.
+ Gõ 4 vào hộp X
+ Gõ 4 vào hộp Y
+ Chọn OK hoặc Apply để xác định lưới tâm trượt.
 Để vẽ các bán kính:
Chọn Slip Surface ở menu "Draw". Menu "Slip Surface" sẽ xuất hiện. Chọn
Radius ở menu "Slip Surface". Con trỏ sẽ chuyển từ mũi tên sang chữ thập và thanh
Status sẽ chỉ thị rằng "Draw Slip Surface Radius" là mode hiện tại. Hộp Draw Slip
Surface Radius sẽ xuất hiện:
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
+ Điền số gia bán kính với # of Radius Increment
+ Chọn OK để tạo nên các đường bán kính.
 Sau khi thực hiện xong các bước trên đây, màn hình thể hiện như hình sau :

2.12. Kiểm tra bài toán
Sau khi bài toán định dạng xong, cần kiểm tra để ta có thể chắc chắn rằng dữ
liệu đã được đưa vào chính xác. Lệnh Tool Verify sẽ thực hiện một số việc kiểm tra
để giúp ta tìm lỗi trong việc định dạng bài toán.
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44
Đồ Án Tốt Nghiệp Bộ Môn: TĐHTKCĐ
1. Chọn Verify ở menu "Tools". Hộp thoại sau xuất hiện:
2. Chọn nút Verify
Slope/W sẽ kiểm tra các dữ liệu của bài toán. Nếu tìm thấy lỗi nào ở số liệu sẽ
có thông báo lỗi hiện lên ở hộp hội thoại. Tổng số lỗi sẽ hiện lên ở dòng cuối cùng
của hộp thoại. xuất hiện ở hộp thoại Verify Data:
3. Khi đã xem xong mọi thông báo trong hộp Verify Data, chọn Done
2.13. Chạy chương trình và hiển thị kết quả
Để giải bài toán, bấm nút Start ở cửa sổ SOLVE, một chấm mầu xanh xuất
hiện giữa nút Start và nút Stop. Chấm này nhấp nháy khi việc tính toán đang được
thực hiện. Trong khi tính toán, SOLVE sẽ hiển thị hệ số an toàn nhỏ nhất và số hiệu
của mặt trượt hiện đang tính.
GVHD: Th.S Lê Quỳnh Mai
SV: Nguyễn Thị Vân Anh – Lớp: TĐHTKCĐK44