Nghiên cứu ứng dụng giải pháp neo trong đất tăng cường ổn định mái dốc cửa hầm thủy lợi, thủy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.28 MB, 102 trang )
B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG
I H C THU L I
NGUY N HÀO
NGHIÊN C U NG D NG GI I PHÁP NEO TRONG
T T NG
C
NG N NH MÁI D C C A H M THU L I, THU
I N
LU N V N TH C S
Hà N i - 2014
B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
NG
I H C THU L I
NGUY N HÀO
NGHIÊN C U NG D NG GI I PHÁP NEO TRONG
T T NG
C
NG N NH MÁI D C C A H M THU L I, THU
I N
Chuyên ngành: XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y
Mã s
: 60 - 58 - 40
LU N V N TH C S
NG
IH
NG D N KHOA H C: 1. PGS.TS BÙI V N V NH
2. TS D
Hà N i – 2014
NG
C TI N
L I TÁC GI
Sau m t th i gian thu th p tài li u, nghiên c u và th c hi n, đ n nay lu n
v n Th c s k thu t: “Nghiên c u ng d ng gi i pháp neo trong đ t t ng c
ng
n đ nh mái d c c a h m thu l i, thu đi n” đã hoàn thành đúng th i h n theo
đ c
ng đ
Tr
c phê duy t.
c h t tác gi bày t lòng bi t n chân thành t i Tr
ng
i h c Thu
l i đã đào t o và quan tâm giúp đ t o m i đi u ki n cho tác gi trong quá trình
h c t p và th c hi n lu n v n này.
Tác gi xin trân tr ng c m n PGS.TS Bùi V n V nh và TS. D
Ti n đã tr c ti p t n tình h
ng
c
ng d n, c ng nh cung c p tài li u, thông tin khoa
h c c n thi t cho lu n v n.
Tác gi xin chân thành c m n
ng u , Lãnh đ o, Cán b công nhân viên
Ban qu n lý d án S Nông nghi p và phát tri n nông thôn Ngh An đã t n tình
giúp đ và t o m i đi u ki n cho tác gi trong su t th i gian h c t p và th c hi n
lu n v n này.
Tác gi xin c m n gia đình, các b n bè đ ng nghi p đã h t s c giúp đ
đ ng viên v tinh th n và v t ch t đ tác gi đ t đ
c k t qu hôm nay.
Trong quá trình nghiên c u đ hoàn thành lu n v n, tác gi khó tránh kh i
nh ng thi u sót và r t mong nh n đ
c s góp ý, ch b o c a các th y, cô và cán
b đ ng nghi p đ i v i b n lu n v n.
Xin trân tr ng c m n!
Hà N i, ngày 10 tháng 02 n m 2014
Tác gi
Nguy n Hào
L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan r ng s li u và k t qu nghiên c u trong lu n v n này là
trung th c và không trùng l p v i các đ tài khác. Tôi c ng xin cam đoan r ng
m i s giúp đ cho vi c th c hi n lu n v n này đã đ
trích d n trong lu n v n đã đ
c c m n và các thông tin
c ch rõ ngu n g c.
Tác gi
Nguy n Hào
M CL C
U ............................................................................................................................... 1
M
1.
t v n đ ............................................................................................................................... 1
2. M c đích nghiên c u và đ i t
ng nghiên c u: ............................................................ 2
M c đích nghiên c u ...................................................................................... 2
a/
it
b/
3. Ph
ng nghiên c u..................................................................................... 2
ng pháp nghiên c u .................................................................................................... 3
4. Ý ngh a khoa h c c a đ tài ................................................................................................ 3
CH
NG 1: T NG QUAN V HI N T
1.1. Phân lo i hi n t
ng đ t s t tr
NG S T TR
t mái d c (c a h m)
T MÁI D C .................. 4
Vi t Nam ...................... 4
1.1.1.
D ng 1: Tr
t đ t ........................................................................................... 4
1.1.2.
D ng 2: Xói s t ............................................................................................... 5
1.1.3.
D ng 3: S t l đ t ........................................................................................... 5
1.1.4.
D ng 4: á đ , đá l n ..................................................................................... 6
1.2. Nh ng đi u ki n d n đ n s t tr
t mái d c (c a h m) ............................................ 6
1.2.1. i u ki n v đ a hình đ a m o ............................................................................ 6
1.2.2. i u ki n v đ a ch t và đ a ch t công trình ...................................................... 7
1.2.3. i u ki n v khí h u m
t, ngu n n
1.3. Nh ng nguyên nhân d n đ n hi n t
c......................................................... 8
ng s t tr
t mái d c (c a h m)................ 9
1.3.1. Nguyên nhân do quá trình tác đ ng c h c ....................................................... 9
1.3.2. Nguyên nhân do quá trình hoá lý. .................................................................... 11
1.4. K t lu n .............................................................................................................................. 11
CH
NG 2: LÝ THUY T CHUNG V
N NH MÁI D C VÀ T NG QUAN V
CÁC GI I PHÁP GIA C MÁI D C ............................................................................ 12
2.1. Các ph
ng pháp gi i quy t bài toán n đ nh mái d c .......................................... 12
2.1.1.Ph
ng pháp cân b ng gi i h n ....................................................................... 13
2.1.2. Ph
ng pháp phân tích tr ng thái ng su t và bi n d ng .............................. 22
2.2 Các công ngh x lý s t tr
t mái d c (c a h m) hi n nay .................................. 24
2.2.1. Bi n pháp thi t l p m t c t hình h c h p lý..................................................... 25
2.2.2. Bi n pháp thoát n
c k t h p b o v m t mái d c ch ng xói l .................... 25
2.2.3. Bi n pháp s d ng các k t c u ch u l c gia c
ng ......................................... 27
2.3. S l c v s phát tri n, c u t o và ng d ng công ngh neo c đ t n đ nh mái
d c ............................................................................................................................................... 28
2.3.1. S l
c v s phát tri n công ngh neo trong đ t n đ nh mái d c................ 28
2.3.2. C u t o chung c a neo trong đ t ...................................................................... 29
2.3.3. Các lo i neo trong đ t ng su t tr
c .............................................................. 30
2.3.4. Ph m vi ng d ng ............................................................................................. 33
2.4. K t lu n .............................................................................................................................. 33
2.4.1. L a ch n ph
ng pháp tính n đ nh mái d c: ................................................ 33
2.4.2 L a ch n gi i pháp gia c neo n đ nh mái d c:.............................................. 34
CH
NG 3: LÝ THUY T TÍNH TOÁN NEO NG SU T TR
C T NG
C
NG N NH MÁI D C ......................................................................................... 35
3.1. Bài toán c b n ................................................................................................................. 35
3.1.1. Vai trò c a l c neo ng su t tr c đ c i thi n tr ng thái ng su t trong đ t
...................................................................................................................................... 35
3.1.2. Vai trò c a l c neo ng su t tr
cđ
n đ nh t ng th mái d c .................... 36
3.2. Lý thuy t tính toán neo .................................................................................................. 38
3.2.1. Xác đ nh s c ch u t i c a neo trong đ t theo m t s tiêu chu n c a các n c
trên th gi i .................................................................................................................. 38
3.2.2. Trình t thi t k neo t ng c
ng n đ nh mái d c: ......................................... 58
3.2.3. S đ t ng quát tính n đ nh mái d c............................................................... 61
3.3. K t lu n ch
ng 3............................................................................................................ 61
3.3.1. Nghiên c u bài toán n đ nh mái d c b ng neo cho ta th y tác d ng c a neo
v n đ nh mái dôc nh sau: ....................................................................................... 61
3.3.2.Qua kh o sát các tiêu chu n xác đ nh Po c a m t s n c trên th gi i cho
th y: .............................................................................................................................. 62
3.3.3.Trình t tính toán n đ nh mái d c tác gi nêu ra trên c s nghiên c u trình
t ................................................................................................................................... 63
CH
NG 4: NG D NG K T QU NGHIÊN C U VÀO THI T K NEO T NG
C
NG N
NH MÁI D C
NG H M THU L I RÀO TR T NH HÀ
T NH ................................................................................................................................... 64
4.1. Khái quát v đi u ki n t nhiên ................................................................................... 64
4.1.1 V trí đ a lý........................................................................................................... 64
4.1.2.
c đi m đ a hình.............................................................................................. 64
4.1.3.
c đi m đ a ch t, đ a ch t thu v n khu v c tuy n đi qua ............................ 65
4.1.4. Phân tích nguy c gây s t tr
t mái d c c a h m thu l i Rào Tr .............. 68
4.2. Khái quát v k t qu thi t k neo c a h m thu l i Rào Tr ............................... 70
4.2.1. Quy mô d án.................................................................................................... 70
4.2.2. K t qu thi t k neo c a h m Rào Tr ............................................................. 72
4.2.3. Nh n xét và ki n ngh ....................................................................................... 73
4.3. Thi t k neo t ng c
ng n đ nh mái d c c a h m thu l i Rào Tr ................. 74
4.3.1. S đ tính toán ................................................................................................... 74
4.3.2. Ki m tra n đ nh mái d c thi t k
ng v i đi u ki n t nhiên ........................ 74
4.3.3. Ki m tra n đ nh mái d c thi t k ng v i đi u ki n b t l i (Tr ng h p bão
hòa n c) ..................................................................................................................... 76
4.3.4. Thi t k neo t ng c
ng n đ nh mái d c c a h m thu l i Rào Tr ............ 77
4.3.5. S đ thi công, bi n pháp thi công neo t ng c ng n đ nh mái d c c a h m
thu l i Rào Tr ........................................................................................................... 81
4.4. K t lu n .............................................................................................................................. 84
K T LU N KI N NGH .................................................................................................. 86
1.N i dung đã gi i quy t c a đ tài ..................................................................................... 86
2.K t lu n .................................................................................................................................. 86
3.Ki n ngh :............................................................................................................................... 88
4.Nh ng m t còn t n t i và đ nh h
ng nghiên c u ti p theo ...................................... 88
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................................. 90
1.Ti ng vi t ................................................................................................................................ 90
2.Ti ng anh................................................................................................................................ 91
DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: S đ áp l c c a phân t đ t
9
Hình 2.1: S đ các ph
12
ng pháp tính toán n đ nh
Hình 2.2: Mô hình bài toán phân tích n đ nh mái d c
13
Hình 2.3: Mô hình phân tích th i đ t trong bài toán n đ nh mái d c
14
Hình 2.4: Xác đ nh các thành ph n l c theo thuy t đ n gi n hóa c a Janbu
21
Hình 2.5: Xác đ nh các thành ph n l c theo Ph
21
ng pháp chi c nêm
Hình 2.6: Mô hình bài toán mái d c dài vô h n – m t tr
t ph ng
22
Hình 2.7: S c kháng c t c a phân t đ t theo đ nh lu t Morh – Culomb
23
Hình 2.8: ph
23
ng trình cân b ng
tr ng thái ng su t trong t a đ đ các
Hình 2.9: Bi u di n các thành ph n ng su t qua các ng su t chính
24
Hình 2.10: S đ c u t o c a neo trong đ t đá
29
Hình 2.11: S đ thanh neo dính k t c chi u dài không
Hình 2.12: S đ thanh neo dính k t c chi u dài
ST
31
ST
31
Hình 3.1: L c neo làm thay đ i ng su t trong mái d c
35
Hình 3.2: L c neo làm thay đ i n đ nh t ng th c a mái d c
37
Hình 3.3: Ví d các thông s tính toán s c ch u t i c a neo
40
Hình 3.4: Phân lo i các ki u neo theo hình dáng
41
Hình 3.5: nh h
46
ng c a chi u dài b u neo đ n quan h t i tr ng và chuy n v
Hình 3.6: Quan h gi a h sô s c ch u t i Nq và góc n i ma sát φ
47
Hình 3.7: C u t o lo i neo B và các thông s
48
Hình 3.8: Quan h gi a đ ch t đ t và giá tr SPTc. Tính toán P 0 trong đ t dính
49
Hình 3.9: S đ t ng quát tính n đ nh mái d c
61
Hình 4.1: Mô hình hóa mái d c c a h m Rào Tr b ng ph n m m Geo – slope tr
t nhiên
ng h p
75
Hình 4.2: K t qu tính n đ nh mái d c c a h m Rào Tr b ng ph n m m Geo – slope
tr
ng h p t nhiên
75
Hình 4.3: Mô hình hóa mái d c c a h m Rào Tr b ng ph n m m Geo – slope tr
đ t bão hòa n
c
ng h p
76
Hình 4.4: K t qu tính n đ nh mái d c c a h m Rào Tr b ng ph n m m Geo – slope
tr
ng h p đ t bão hòa n
c
77
Hình 4.5: S đ b trí neo trên m t b ng và m t đ ng
82
Hình 4.6: C u t o chi ti t neo
83
DANH M C B NG B NG BI U
B ng 2.1: T ng h p các thành ph n đã bi t và ch a bi t liên quan đ n phân tích n đ nh
mái d c
17
B ng 2.2: Các ph
ng trình cân b ng
18
B ng 3.1: Tr s q r
40
B ng 3.2: Tr s q s
40
B ng 3.3: H s an toàn K
40
B ng 3.4: Chi u dài b u neo cho các neo đá phun v a xi m ng
43
B ng 3.5: Tr s dính bám gi a đá và v a dùng cho thi t k
44
B ng 3.6: C
ng đ ch u t i c a neo đá dùng trong thi t k s b
B ng 3.7: C
ng đ ch u t i c a neo trong đ t đ
B ng 3.8: C
ng đ neo bám trung bình ( τ s ) t i b m t ti p xúc v a đ t đá xung quanh
51
ng kính nh trong thi t k s b 51
52
B ng 3.9: H s a đ xác đ nh D s
53
B ng 3.10: H
55
ng d n s d ng các bi u đ xác đ nh q s
B ng 3.11: K t qu thí nghi m neo c d án h m đ
ng b qua đèo H i Vân
B ng 3.12: Tr s s c neo bám theo các tiêu chu n
56
57
B ng 4.1:
c đi m đ a ch t công trình
65
B ng 4.2:
c đi m đ a ch t các h khoan
66
B ng 4.3: Thông s các h ng m c chính d án c p n
c khu kinh t V ng Áng 70
B ng 4.4: K t qu thi t k neo trong đ t c a h m Rào Tr
B ng 4.5: T ng h p các l c phân m nh trong ch
ng trình Geo – Slpope tr
72
c khi gia c
neo
77
B ng 4.6: T ng h p các ch tiêu chính ng v i 2 gi i pháp thi t k
84
-1-
M
1.
U
tv nđ
Trong công cu c đ i m i, hi n đ i hoá và công nghi p đ t n
c, nhà n
c ta
đã có nh ng đ u t r t l n vào c s h t ng, đ c bi t là các công trình thu l i,
thu đi n, công trình giao thông. Nhi u công trình đang đ
k thu t ngày càng cao trên kh p m i mi n đ t n
c xây d ng v i ch tiêu
c.
M t s công trình đi qua vùng có đ a hình, đ a ch t, thu v n ph c t p d n
đ n th
ng xuyên x y ra các hi n t
ng s t tr
t làm m t n đ nh mái d c. Vì v y
vi c xây d ng các công trình phòng h ch ng s t tr
thu điên, t
ng, kè, mái d c đ
t mái d c c a h m thu l i,
ng giao thông v.v... chi m m t t l đáng k trong
quá trình xây d ng. Hi n t i nhi u bi n pháp ch ng s t tr
ph bi n đ nâng cao n đ nh mái d c nh :
t đang đ
c s d ng
ào gi t c p trên mái dôc, t
ng ch n
bê tông c t thép, đá xây, kè r đá v.v... Tuy nhiên qua th c t tình hình s t tr
x y ra t i các mái d c đã đ
tv n
c ra c .
ng d ng neo trong đ t đá đ ch ng tr
t mái d c c a h m thu l i, thu
đi n là m t gi i pháp m i, gi i quy t tri t đ h n v n đ
n đ nh v i mái d c đào
sâu. Ngoài ra, k t c u neo k t h p v i khung bê tông, t
ng ch n, c c khoan nh i
v.v...làm cho k t c u thanh m nh, có tính th m m cao, đ ng th i làm gi m đáng k
kh i l
ng đào đ p đ t đá và vi c thi công neo trong đ t c ng không đòi h i m t
b ng l n.
Tr
c nh ng n m 50 c a th k 20, thanh neo trong đá đã đ
trong k t c u v h m. N m 1958 m t công ty c a
t
c l n đ u tiên dùng neo gi
ng ch n đ t đ thi công h móng sâu. Các k thu t neo đã đ
m trong h n 40 n m qua đ n m c nó đã đ
c phát tri n m nh
c dùng r ng rãi trong ng d ng t m
th i và lâu dài trên kh p th gi i, không ch t ng v s l
ng neo l p đ t mà ph m
vi s d ng c ng đã m r ng đáng k . Công ngh neo đ t ng su t tr
c
ng đ cao đ
c ng d ng
c b ng thép
c ng d ng cho các lo i công trình ng m trong thu l i, thu đi n,
n đ nh mái d c, neo gi tháp và móng c u v.v...
-2-
Vi t Nam công ngh neo trong đ t đã đ
H m thu đi n Hoà Bình, h m đ
trong đ t đ
c dùng trong các công trình nh :
ng b qua đèo H i Vân. G n đây, công ngh neo
c ng d ng đ b o v mái d c c a h m Ngàn Tr
Roàng, mái d c đ
i (Hà T nh), h m A
ng H Chí Minh, c ng Tiên Sa ( Thành Ph
H u h t các công trình này đ u do T v n n
nghi m và thí nghi m kéo th t i hi n tr
Qua th c t x lý ch ng s t tr
à N ng).v.v...
c ngoài th c hi n d a trên c s kinh
ng.
t mái d c c a h m H i Vân, gi i pháp neo
trong đ t t ra là m t gi i pháp k thu t có nhi u u đi m c n đ
c nghiên c u và
ng d ng r ng rãi.
Do v y, đ tài "Nghiên c u ng d ng gi i pháp neo trong đ t t ng c
ng
n đ nh mái d c c a h m thu l i, thu đi n" có ý ngh a th c ti n trong s n xu t
và góp ph n nh vào vi c ph bi n ng d ng neo trong đ t nói chung và trong xây
d ng thu l i thu đi n nói riêng.
Ph m vi ng d ng c a neo trong đ t r t r ng, trong lu n v n này tác gi ch
đi sâu nghiên c u và ng d ng công ngh neo trong đ t đ t ng c
d c ch ng s t tr
ng n đ nh mái
t mái d c.
2. M c đích nghiên c u và đ i t
ng nghiên c u:
a. M c đích nghiên c u
- T ng quan hi n t
ng s t tr
- T ng quan lý thuy t v
t.
n đ nh mái dôc, các bi n pháp x lý
Vi t Nam
và trên Th gi i.
- Nghiên c u lý thuy t tính toán neo và t ng quan các quy trình thi t k neo
c t ng c
ng n đ nh mái d c c a m t s n
c trên th gi i.
- V n d ng k t qu nghiên c u vào vi c thi t k t ng c
neo ng su t tr
b.
it
c trên c a h m công trình thu l i Rào Tr .
ng nghiên c u
ng n đ nh b ng
-3-
- Lý thuy t n đ nh mái dôc.
- Công ngh neo t ng c
ng n đ nh mái dôc.
- C a h m công trình thu l i Rào Tr
3. Ph
ng pháp nghiên c u
- Thu th p, các tài li u có liên quan.
- Nghiên c u các d ng s t tr
- Nghiên c u lý thuy t v
t ng c
c
t.
n đ nh mái d c và tính toán c a gi i pháp neo
ng n đ nh mái d c. V n d ng lý thuy t đ tính toán neo trong đ t t ng
ng n đ nh mái d c h m công trình thu l i Rào Tr
4. Ý ngh a khoa h c c a đ tài
Góp ph n nghiên c u b n ch t hi n t
ng s t tr
t và ng d ng công ngh
neo trong đ t vào l nh v c n đ nh mái d c ph c v công tác x lý đ t s t tr
d c c a h m các công trình Thu l i, thu đi n.
t mái
-4-
CH
NG 1: T NG QUAN V HI N T
1.1. Phân lo i hi n t
ng đ t s t tr
NG S T TR
T MÁI D C
t mái d c (c a h m)
Vi t Nam
Theo k t qu th ng kê th c t cho th y, các d ng s t tr
t ph thu c vào đ c
đi m v đ a hình, đ a ch t công trình, th y v n, đ a ch t th y v n và khí h u. Có th
phân lo i hi n t
ng s t đ t nói chung ra 4 lo i đ c tr ng sau đây:
1.1.1. D ng 1: Tr
Tr
tđ t
t đ t là hi n t
m t m t tr
ng di chuy n c a kh i đ t đá (th
t nh t đ nh, th
ng có d ng hình tr tròn (kh i tr
n n đào ho c n n đ p có c u trúc đ t t
t. Chi u dài kh i tr
l p d
t có th t i vài tr m mét, th tích có th
ho t đ ng thì toàn b kh i đ t n m trong l ng th tr
t hay b c tr
ng tr
t đ u b di chuy n đ ng th i,
t. Trên b m t đ a hình s đ l i m t
t rõ r t kèm theo v t n t c a vách tr
Giáo s N.N.Maxl p lo i tr
t đ t này g n t
ng đ
t. Theo phân lo i c a
ng v i d ng “s p đ , v a c t,
v a quay” . Tùy thu c vào m t vài d u hi u khác trong c ch tr
ph h ng nh tr
theo m t đá g c, tr
t đ t này khi
t ít b xáo tr n. Cây c i ho c công trình trên b m t b
nghiêng và cùng b di chuy n v i kh i tr
vách tr
t gãy
i sâu. Kh i đ t đá d ch
t i hàng tri u mét kh i ho c h n n a. V nguyên lý, hi n t
đ t đá n m trong kh i tr
t đ t x y ra trong
ng đ i đ ng nh t) ho c có m t tr
khúc ph thu c vào d ng b m t t ng đá g c
chuy n g i là kh i tr
ng là đ t đá lo i sét) theo
t c , tr
t sâu, tr
t nông, tr
t ph ng (tr
t mà còn có các
t t ng ph ), tr
t
t dòng…
Trong s các lo i tr
t đ t, d ng tr
x y ra thì r t nguy hi m. Kh i l
t sâu tuy không ph bi n, nh ng n u đã
ng đ t tr
t và h u qu th
ng gây ra r t l n.
Nhi u ch m t đi n a qu núi, làm m t ho c xê d ch m t đo n n n đ
tr m mét. Ví d nh tr
tc
ng dài hàng
Km 112 và 119 trên qu c l 4D (Lào Cai – Sa Pa),
Km 27 trên qu c l 37 (th xã Yên Bái) …
Khi xu t hi n h u h t các lo i tr
t đ t này th
ng gây nên nh ng h u qu
nghiêm tr ng, làm đ v nhi u nhà c a c a dân trong khu v c nh h
ng, th m chí
-5-
có th gây thi t m ng cho ng
đ
i và h y ho i các ph
ng ti n giao thông khi qua
ng.
1.1.2. D ng 2: Xói s t
Xói s t đ t là hi n t
ng bi n d ng c c b c a mái d c d
i tác đ ng tr c ti p
c a dòng ch y m a rào t l u v c phía trên đ v ho c k t h p v i tác đ ng c a
dòng ch y ng m, lúc đ u xu t hi n hi n t
m ng
ng xói đ t và đ t b bong tróc t ng
phía đ nh mái d c, sau đó phát tri n m nh d n xu ng phía d
i d c theo
chi u dòng ch y và t l v i l u t c dòng ch y. M c đ ho t đ ng gây xói th
ng
ch m, có th sau hàng gi , hàng ngày, hàng tu n m i hoàn thành m t quá trình xói
s t. Kh i l
ng xói s t th
ng không l n và tùy thu c vào m c đ phong hóa c a
đ t đá, đ d c c a mái d c, l
hi n t
ng này th
ng n
c ng m, n
c m t. H u qu cu i cùng c a
ng đ l i trên m t mái d c nh ng rãnh xói, m
nh ng hang h c. S n v t c a xói s t đ t th
ng xói ho c
ng là nh ng đ ng đ t ch t đ ng
chân
d c.
M t d ng xói khác th
ng g p trong th c t , đó là hi n t
ng dòng bùn đá ch y
t các vách núi ho c t các khe t th y xu ng m t đ t. Tr n l bùn đá x y ra vào
tháng 10/2000 trên Qu c l 27 Lâm
ng đã gây nên nh ng h u qu nghiêm tr ng
cho s n xu t nông nghi p, làm h h i hàng ch c Km đ
ng và gây nên thi t h i t i
hàng ch c t đ ng
1.1.3. D ng 3: S t l đ t
V b n ch t, s t l đ t đá là giai đo n cu i cùng c a hi n t
ng xói s t đã nêu
trên. Trong th c t , đ i v i s t l khó phát hi n th y các d u hi u vách s t, m t
tr
t m t cách rõ ràng. S n v t đ t s t l có xu h
ng d ch chuy n xu ng chân mái
d c, đ t đá n m trong kh i đ t s t b xáo tr n kèm cây c i th
Khi s t l đ t di n ra th
bi n d ng, n t r n, nh h
l
ng đ ng n ngang.
ng x y ra r t nhanh và làm cho kh i đ t xung quanh b
ng đ n đ
n đ nh c a các kh i đ t ti p c n nó. Kh i
ng s t lo i này c ng có th đ t t i m c đ khá l n và có th tràn xu ng l p h n
-6-
m t đo n đ
n
ng. ây là m t d ng đ t s t ph bi n nh t trên các mái d c
vùng núi
c ta.
1.1.4. D ng 4: á đ , đá l n
ây là hi n t
ng đ t đá b l và l n xu ng t ng kh i, t ng m ng t đ nh d c
xu ng chân mái d c, xu ng m t đ
ng. Tùy thu c vào đ d c đ a hình, mái d c và
tính ch t c a đ t đá mà m c đ đá đ v i t c đ và qu đ o khác nhau. Hi n t
ng
này xu t hi n ph bi n nh t vào mùa m a m t th i gian, th m chí có th x y ra khi
tr i n ng ráo.
Kh i l
ng đ t đá không l n nh ng nguy hi m và d gây tai n n, ùn t c giao
thông.
1.2. Nh ng đi u ki n d n đ n s t tr
t mái d c (c a h m)
1.2.1. i u ki n v đ a hình đ a m o
Ho t đ ng mãnh li t c a ki n t o, tính đa d ng c a th ch h c, quá trình ngo i
l c ph c t p và lâu đ i, mà đ c bi t là ho t đ ng xâm th c đã đ l i trên m t đ t c a
toàn lãnh th m t đ a hình r t ph c t p.
trình đ a ch t đ ng l c mà tr
c h t là tr
c đi m đó nh h
ng tr c ti p đ n quá
t đ t.
Khi m c đ phân c t m nh (khe xói nhi u, đ d c núi l n) thì s l
l
ng s t tr
ng và kh i
t càng nhi u. Khe xói, eo núi, thung l ng c ng là k t qu c a s xâm
th c bóc mòn. Cho nên vùng nào đ i núi c u t o t đá g c có thành ph n th ch h c
và c u trúc đ ng nh t nh Granit, Rhyolit, Bazan,…th
“bát úp”, s
n tho i, đ nh tròn và t
ng đ i ph ng, ít b chia c t. Tùy thu c m c đ
phong hóa c a đ t đá và chi u cao, đ d c m t đ t mà
s t tr
t. Trong đó s
ng tròn tr nh v i đ a hình
lo i hình này th
ng ít b
n núi là đ t đá không đ ng nh t v thành ph n và c u trúc
nh đá tr m tích, cát k t, sét k t, …thì m t đ a hình g gh , nhi u khe xói v i đ a
hình chân chim và b chia c t m nh.
i v i lo i đ a hình này, hi n t
ng đ t s t
bao g m 4 d ng c b n nêu trên phát tri n v i m c đ m nh. N u nh m c đ phân
cách sâu càng l n thì kh i l
ng đ t s t càng nhi u.
-7-
M t khác khi con ng
i tác đ ng vào thiên nhiên s làm nh h
ng đ n n đ nh
m t s m t nh sau:
mái d c, bi u hi n
+
ào núi làm đ
ng h m th y l i, th y đi n, làm đ
th
n đ nh t nhiên c a s
n đ i thiên nhiên.
ng giao thông, phá v
c bi t là nh ng đo n đào sâu
t o nên nh ng vách mái d c nguy hi m có đ cao t 10m tr lên.
+
ào núi làm đ
ng h m th y l i, th y đi n, làm đ
ng giao thông, khai thác
m v i đ d c mái d c không h p lý, không xét đ n nh ng y u t có nh h
đ n đ b n và đ
ng
n đ nh c a kh i đ t đá;
+ S d ng mìn quá tiêu chu n đ n phá, gây ch n đ ng làm phá v k t c u
nguyên d ng c a kh i đ t đá;
+ Khai thác, canh tác đ t r y, làm m
m t, n
ng, phá r ng,… làm thay đ i ch đ n
c
c ng m c a khu v c,…
Vì v y đ a hình là y u t quan tr ng không nh ng liên quan đ n kinh t mà còn
nh h
ng đ n đ
n đ nh trong xây d ng và khai thác.
1.2.2. i u ki n v đ a ch t và đ a ch t công trình
Trong th c t khi th y đá còn t
i và nguyên kh i c a các lo i Macma (Granit),
bi n ch t (G nai, qu c zit, tr m tích, đá vôi, cát k t, b t k t, sét k t,…) thì ngay
trong mùa m a l hi n t
ng đ t s t c ng r t ít phát sinh, ch có hi n t
ho c đá đ nh ng kh i l
ng không nhi u. Trong lúc đó g p nhi u tr
các y u t hình h c nh nhau nh ng
ng đ t l
ng h p mà
đâu có lo i đá phi n sét màu đen, đá phi n
Xerixit, sét k t màu nâu, gan trâu (đèo Ma Thi H , Phong Th - Lai Châu, đèo Pê
ke đ
ng H Chí Minh) Thì
đ y đ t s t phát sinh tr m tr ng. L p đ t phong hóa
đây dày, thành ph n ch y u là đá d m s c c nh, kích c không đ ng đ u th
ng
là d t và dài (v n là t đá phi n sét b ra) xen l n đ t sét. Ngoài ra do m a nhi u và
m a dài ngày t ng phong hóa d y, l
cho l
ng n
ng đ t đá v n đã r i r c l i thêm m
quan đ n s phát sinh và phát tri n hi n t
c ng m tàng tr trong đ t khá l n làm
t, l c kháng c t nh . Nh v y liên
ng đ t s t, mà ch y u v n là thành
-8-
ph n đ t đá, c u t o theo chi u dày c a t ng phong hóa.
y là đi u ki n c b n đ
phát sinh đ t s t.
1.2.3. i u ki n v khí h u m
t, ngu n n
c
Trong công tác nghiên c u khi đánh giá m c đ
n đ nh và xây d ng công trình
ch ng s t c n chú ý đ c bi t đ n đi u ki n khí h u th i ti t, vì trong th c t t n t i
m i quan h r t ch t ch gi a l
m
t, ngu n n
c có nh h
ng m a và đ phân b s t.
i u ki n v khí h u
ng tr c ti p đ d n đ n m t cân b ng và di chuy n
c a kh i đ t đá trên mái d c.
Do ngu n n
c m t:
d c c a đ a hình k t h p v i l
nh ng dòng ch y có l u t c l n. Vì v y vào mùa m a dòng n
h y và làm xói mòn đ t đá
ng m a l n t o nên
c l n gây ra s phá
hai bên dòng su i và chân d c, cu i cùng c kh i núi
m t n đ nh tr m tr ng.
N
c m a: N
c m a không nh ng là ngu n cung c p cho n
c m t mà còn
t o thành dòng ch y trên b m t đ a hình, làm bào x i, cu n trôi đ t đá, nh ng s n
v t phong hóa và c nh ng mãnh núi l n. K t qu t o ra nh ng hi n t
và s t tr
s t tr
t, ho c hình thành lúc đ u là các m
t l n. Ngoài ra n
ng xói s t
ng xói, rãnh xói và v sau là nh ng
c m a còn là ngu n cung c p cho n
c ng m nh t là
nh ng n i đ t đá có h s l n.
N
c ng m: Ngoài bi u hi n làm bi n đ i lâu dài đ b n c a đ t đá theo m t c
ch gi ng nh quá trình phong hóa v trái đ t. N
đ ng t c th i
c ng m
th i đi m b t l i có tác
các m t:
+ Làm t ng tr ng l
ng th tích c a đ t đá
+ Làm gi m s c kháng c t mà ch y u là l c dính k t
+T ng áp l c th y đ ng
+Xói ng m,….
Nh ng y u t l c h c mà đ a ch t v t lý này góp ph n t ng thêm l c gây tr
momen tr
t và làm thay đ i đi u ki n cân b ng gi i h n c a kh i đ t đá.
t,
-9-
1.3. Nh ng nguyên nhân d n đ n hi n t
Th c t cho th y hi n t
c h c và hóa lý.
hi n t
ng s t tr
hi u đ
ng s t tr
t mái d c (c a h m)
t do tác đ ng đ ng th i c a c hai quá trình
c b n ch t c a quá trình s t tr
t chúng ta nghiên c u
ng ch y d o c h c và ch y d o hóa lý c a đ t lo i sét.
1.3.1. Nguyên nhân do quá trình tác đ ng c h c
Quá trình nén ch t đ t trong thiên nhiên khi đ a hình n m ngang là quá trình nén
không n hông.
i u ki n đó có th th c hi n đ
c trong phòng thí nghi m b ng
cách t o ra áp l c hông b ng áp l c th ng đ ng, t c là khi σ 1 =σ 2 =σ 3 (hình 1.1).
Tr ng thái ng su t đó g i là tr ng thái ng su t th y t nh.
σ1
¸P LùC
σ1
σ1
σ3
BIÕN D¹NG T¦¥NG §èI
σ2
σ3
σ1
3
2
σ1
Hình 1.1 : a) S đ áp l c c a phân t đ t; b) đ
C
1
σ1
σ2=σ3
σ2
ng cong bi n d ng
ng đ bi n d ng v i s t ng ng su t th y t nh s d n d n gi m xu ng. Vì
v y, quan h gi a bi n d ng t
v i áp l c σ là đ
ng đ i (gi s là bi n d ng th ng đ ng) c a m u đ t
ng cong tho i d n (đ
σ 2 =σ 3 =0, bi n d ng t
ng 1 trong hình 1.1). Trong tr
ng đ i s t ng h n nhi u khi σ 1 t ng (đ
ng h p
ng cong 2 trong
hình 1.1). Sau khi áp l c σ 1 đ t t i tr s gi i h n σ th bi n d ng t ng lên đ t ng t và
khi áp l c c đ nh
đó (σ th ), bi n d ng v n ti p t c t ng. Tr s σ th đ c tr ng cho
gi i h n b n c a m u đ t khi b nén. Bi n d ng c a m u đ t t i áp l c này g i là
bi n d ng ch y.
-10-
Có th ti n hành nh ng thí nghi m trong đi u ki n m u đ t ch u áp l c bên
(σ 2 ,σ 3 ) nh h n σ 1 và t ng h n σ 1 . Hi n t
ng nén lún s x y ra nh đ
ng cong 3
(hình 1.1), đo n đ u là t ng h p k t qu c a c quá trình nén và ch y c a đ t. Khi
t ng σ 1 có ngh a là t ng hi u ng su t chính, bi n d ng ch y t ng lên.
K t qu c a nhi u thí nghi m cho th y σ th ph thu c vào tr s tuy t đ i c a σ 1
-σ 3 . Th c nghi m c ng cho th y r ng hi u σ 1 -σ 3 t ng do σ 3 gi m s gây bi n
d ng ch y m ng m h n tr
ng h p t ng σ 1 lên t i 2,5 l n đ n 3,5 l n. Ch ng h n,
có th ch t t i đ t o nên tr s
∆σ 1 ho c đào chân mái d c đ t o tr s ∆σ 3 thì s
phá h y nh nhau khi:∆σ 3 =η∆σ1
(1.1)
Trong đó:
η=0,2-0,4
tr ng thái ch y, đ b n c a nó ch y u là do l c dính và đ
M t v t th
tr ng b ng bi u th c: σ 1 -σ 3 = 2C
cđ c
(1.2)
Trong đó:
σ 1 ,σ 3 là ng su t chính l n nh t và nh nh t
C là l c dính.
N u hi u các ng su t chính v
n ng n đ nh ch y c a đ t, ng
K ođ =
t quá 2C, đ t b t đ u ch y.
i ta dùng h s
đánh giá kh
n đ nh K ođ :
2c
σ1 −σ 3
(1.3)
t
tr ng thái t i h n: K ođ = 1;
t
tr ng thái n đ nh: K ođ >1;
t
tr ng thái ch y: K ođ <1;
Các lo i đá c ng ch có th ch y khi ng su t chính chênh l ch r t l n, cho nên
bi u hi n ch y ch xu t hi n khi đá
s
n r t d c,
vách hào sâu.
-11-
Bi u th c trên cho ta th y s ch y c a đ t có th do nh h
ng c a hi u ng
su t chính g i là ch y d o c h c.
M t phân t đ t n m
tr ng l
s
n d c s có ng su t chính l n nh t là σ 1 t o b i
ng các l p đ t đá n m trên nó và ng su t chính nh nh t σ 3 là áp l c
hông. Tr s σ 3 nh nh t v phía s
n d c. S thay đ i σ 1 -σ 3 có th do đào xói b
c a sông, do các công trình đào c t chân mái d c, do ch t t i, do xe ch y... Nh ng
tác đ ng này làm gi m h s
Nh đã phân tích
n đ nh và do v y đ t đá d sinh ra bi n d ng ch y.
trên cho ta th y s ch y d o c a đ t c th do nh h
ng c a
hi u ng su t chính g i là ch y d o c h c.
1.3.2. Nguyên nhân do quá trình hoá lý.
Nh đã phân tích
trên, K ođ ph thu c vào hi u c a σ 1 và σ 3 , Ph thu c vào
l c dính C. L c dính c a đ t là do l c Vanđecvan (l c dính nguyên sinh) và l c Ion
(l c g n k t do các mu i th ch cao, canxit, s t tích đ ng, ...).
Vanđecvan s gi m do đ t b n , còn nh h
nh h
ng c a l c
ng c a l c Ion gi m do màng liên k t
xim ng b phá h y.
Tóm l i nguyên nhân chung d n đ n hi n t
ng đ t đá s t bao g m nhi u y u
t , trong đó có các y u t thiên nhiên và có các y u t do chính con ng
i gây ra.
1.4. K t lu n
T nghiên c u các d ng s t tr
t, m i lo i s t tr
nào và nguyên nhân nào d n đ n s t tr
ng
t th
t. Hi u dõ đ
ng x y ra b i đi u ki n
c đi u đó nh m giúp cho
i thi t k :
- T ng quát đ
th
c các d ng s t tr
t x y ra trong th c t . M i d ng s t tr
t
ng x y ra v i đi u ki n đ a hình đ a m o, đ a ch t th y v n nào, nguyên nhân
nào d n đ n tình tr ng s t tr
-
nh h
t.
ng áp d ng các ph
ng pháp tính n đ nh mái d c phù h p
ra các gi i pháp phòng ch ng s t tr
t m t cách có hi u qu .
-12-
CH
NG 2: LÝ THUY T CHUNG V
QUAN V
2.1. Các ph
CÁC GI I PHÁP GIA C
N
NH MÁI D C VÀ T NG
MÁI D C
ng pháp gi i quy t bài toán n đ nh mái d c
Mái d c b phá ho i do t i tr ng sinh ra t ng lên và v
đ t trong m t ph m vi th tích khá l n. S t đ t, tr
và d ch chuy n xu ng phía d
gây tr
tv
t đ t là hi n t
tc a
ng m t n đ nh
i c a đ t đá theo m t ho c nhi u m t mà t i đó l c
t quá l c gi .
M i kh i tr
m t b ng đ
t quá s c ch ng tr
t đ u t o nên m t khu tr
c quy t đ nh b i kích th
t mà ranh gi i, hình d ng c a nó trên
c và ki u tr
đ t đá r t khác nhau s quy t đ nh d ng nêm tr
tính toán n đ nh mái d c, ng
t. Ph
ng th c dich chuy n
t khác nhau
i ta có th dùng nhi u ph
ng pháp khác
nhau, nh ng nói chung phân chia làm hai nhóm chính: Nhóm th nh t đánh giá s
n đ nh d a trên s phân tích
mái d c theo m t m t tr
tr ng thái cân b ng gi i h n c a các l c tác d ng lên
t nào đó. Nhóm th hai d a trên s phân tích tr ng thái
ng su t – bi n d ng c a kh i tr
t. Các ph
ng pháp tính n đ nh mái d c có th
li t kê nh sau:
Hình 2.1: S đ các ph
ng pháp tính toán n đ nh
-13-
2.1.1.Ph
ng pháp cân b ng gi i h n
Lý thuy t môi tr
đ
ng r i đã đ
c các nhà khoa h c
c Coulomb kh i x
ng t n m 1773. Sau đó
Rankine, Kurđyumov, Kotter, Krey, Pranđtl,
Geereerrxevanov, Fellenius, Terzaghi, ... ti p t c nghiên c u. Nh ng lý thy t này
hi n đang đ
c ti p t c nghiên c u và phát tri n trong nh ng n m g n đây nh s
phát tri n c a máy tính đi n t và ph
ng pháp ph n t h u h n đ
c ng d ng
d ng rãi.
Hi n nay tính toán n đ nh mái d c h u h t d a vào hai ph
cân b ng l c và cân b ng mô men. Theo các ph
h n, mái d c đ
c phân thành các th i. Các ph
trong các c t đ t (ho c cung tr
t) đ
ng trình cân b ng:
ng pháp tính toán ph n t h u
ng pháp xác đ nh l c khác nhau
c g i là các tr
ng h p đ c bi t c a lý thuy t
cân b ng gi i h n.
Mô hình bài toán:
Mô hình hóa bài toán phân tích n đ nh mái d c c n có các thông s đ u vào
nh sau:
+ Mô hình đ a ch t – trong đó toàn th kh i đ t đ
c phân tích thành nh ng
ph n t đ a ch t công trình riêng bi t (các m t c t ngang đ a ch t) là nh ng v t th
đ a ch t đ ng nh t v thành ph n, tr ng thái, tính ch t v t lý.
+ Các đ c tr ng tính toán c a s c ch ng tr
t c a các ph n t đ a ch t công
trình
+ Trong l
ng th tích c a m i ph n t đ a ch t công trình
+ Các s li u v đ a ch n c a vùng
+ Dòng ch y n
c m t, n
c ng m
-14-
mùc níc
ER
Kw
G
EL
T
N
α
Hình 2.2: Mô hình bài toán phân tích n đ nh mái d c
Trong đó:
G: Tr ng l c kh i tr
t
T: L c ma sát
α : góc d c
N: ph n l c pháp tuy n
Kw: L c đ ng đ t
EL, E R: l c t
ng tác theo ph
ng ngang gi a các m nh
Các gi thuy t c a lý thuy t cân b ng gi i h n:
+
t là lo i v t li u tuân theo đ nh lu t Morh – Coulomb
+ H s an toàn c a các thành ph n c
ng đ l c dính và góc ma sát là b ng
nhau đ i v i m i lo i đ t có cùng giá tr l c dính và góc ma sát
+ H s an toàn là gi ng nhau đ i v i m i c t đ t
Các yêu c u v h s an toàn:
H s an toàn đ
c xác đ nh nh m t h s mà ng su t ti p trong kh i đ t b
gi m xu ng đ a kh i đ t vào tr ng thái cân b ng gi i h n t i m t tr
H s an toàn đ
c đánh giá qua t s gi a l c ch ng tr
t và l c gây tr
t cho tr
t:
c.
