Bài giảng Geoslope

Bài 1: Giới thiệu về phần mềm Slope/W và bộ ch-ơng trình Geo-slope.
1. Cài đặt ch-ơng trình SLOPE/W
(Theo h-ớng dẫn của giáo viên trên lớp)
2. Giới thiệu một số phần mềm tính ổn định mái dốc hiện nay
- Phần mềm tổng hợp Plaxis (Hà Lan) : Dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn thuần tuý, giải
quyết bài toán bằng ph-ơng pháp phần tử hữu hạn -mô hình chuyển vị. Phần mềm tính toán ổn
định mái dốc, t-ờng chắn gia c-ờng neo thép, l-ới vải địa kỹ thuật, l-ới cốt thép, ...
-Bộ phần mềm Geo - Slope (Canada) : đ-ợc nhiều n-ớc trên thế giới đánh giá là bộ ch-ơng
trình mạnh nhất, đ-ợc dùng phổ biến nhất hiện nay, gồm có 6 Modul sau :

SEEP/W : Phân tích thấm.
SIGMA/W : Phân tích ứng suất biến dạng.
SLOPE/W : Phân tích ổn định mái dốc, mái dốc có gia c-ờng neo.
CTRAIN/W : Phân tích ô nhiễm trong giao thông.
TEMP/W : Phân tích địa nhiệt.
QUAKE/W : Phân tích đồng thời các thành phần trên.
3. Giới thiệu phần mềm SLOPE/W
Trong phần này chỉ giới thiệu một số vấn đề chính của phần mềm Slope/w version 4.2, có thể
xem thêm h-ớng dẫn chi tiết các lệnh bằng menu Help trong ch-ơng trình.

3.1. Màn hình làm việc của phần mềm Slope/w
-Cửa sổ chính ( main window ) : Giống nh- bất kỳ ch-ơng trình chạy trong môi tr-ờng
windows khác, cửa sổ chính của Slope/w cũng bao gồm các thành phần sau : thanh tiêu đề
chứa tên ch-ơng trình và tên tệp đang mở, các nút điều khiển maximize, minimize, close, menu
bar, các thanh công cụ, thanh trạng thái, vùng đồ hoạ, ... có tên là DEFINE.
Từ cửa sổ chính mở đến 2 cửa sổ con thể hiện kết quả tính toán có tên là CONTOUR và SOLVE.
-Thanh menu bar ( Bar menu ): Chứa tất cả các lệnh có thể thực hiện với Slope/w : các thanh
công cụ

ThS. ng Hng Lam

Trang 1


Cöa sæ chÝnh ch-¬ng tr×nh

Cöa sæ kÕt qu¶ ch-¬ng tr×nh

ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 2


-Thanh công cụ chuẩn ( Standard toolbar ) : Cung cấp nhanh các lệnh cơ bản, thao tác vào, ra,
quan sát mô hình ...
-Các thanh công cụ nổi ( floalting toolbar ) : Cung cấp nhanh các lệnh tạo mô hình, thay đổi mô
hình, chọn ph-ơng pháp phân tích, chỉnh sửa và xem kết quả.
-Cửa sổ hiển thị mô hình ( Dislay window ) : Dùng để đồ hoạ các sơ đồ hình học, hiện thị kết
quả phân tích, gồm có 2 cửa sổ Define và Contour. ở mỗi thời điểm chỉ có một cửa sổ hoạt động
-Thanh trạng thái ( Status bar ) : Thể hiện thông tin hiện thời của mô hình nh vị trí trỏ chuột
trên màn hình hiển thị, lệnh đang thực thi ...

ThS. ng Hng Lam

Trang 3


3.2. M« t¶ c¸c menu c¬ b¶n

1. File MENU :

2. Edit MENU

Chøa c¸c lÖnh vÒ file, kÕt xuÊt d÷ liÖu, in Ên.

3. Set MENU

4. View MENU

5. KeyIn MENU

6. Draw MENU

ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 4


7. Sketch MENU

ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 5


ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 6


Bài 2: ứng dụng slope/w để giải quyết bài toán đơn giản về

ổn định bờ dốc
Các b-ớc sử dụng ch-ơng trình để tính ổn định bờ dốc sau:

B-ớc 1. Các b-ớc thiết lập cơ bản.
- Xác định phạm vi vùng làm việc : Set\Page
- Xác định tỷ lệ vẽ : Set\Scale
- Xác định l-ới vẽ : Set\Grid
- L-u dữ liệu vào tệp : File\ Save

B-ớc 2: Phác thảo bài toán
- Vẽ phác thảo hình dáng của bờ dốc: Sketch\Lines.
- Xác định ph-ơng pháp tính: KeyIn\Analysis Method
- Xác định các tùy chọn khi phân tích: KeyIn\Analysis Control
- Nhập các thông số cho nền đất: KeyIn\Material properties
- Vẽ các đ-ờng phân cách giữa các lớp đất trên bản vẽ phác thảo: Draw\Regions
- Vẽ đ-ờng phân bố áp lực n-ớc lỗ rỗng: Draw\Pore water pressure
- Xác định bán kính mặt tr-ợt và tâm tr-ợt: Draw\Slip surface\Radius và Draw\Slip
surface\Grid.

B-ớc 3: Một số tùy chọn khi phác thảo bài toán
- Khai báo tải trọng tập trung: Draw\Line loads
- Khai báo tải trọng phân bố: Draw\Pressure lines.
- Để tắt các điểm hoặc số hiệu các điểm: View\ Preferences
- Vẽ trục tọa độ: Sketch\axis
- Hiển thị đặc tính của đất: View\Soil properties
- Gán nhãn tên gọi cho các lớp đất: Sketch\Text
- Bổ sung các thông tin về bài toán: KeyIn\Project ID
ThS. ng Hng Lam

Trang 7

- Chèn ảnh vào bản vẽ: File\Import picture.
- Thay đổi vị trí ảnh và các đối t-ợng khác: Modify\Objects

B-ớc 4: Phân tích bài toán:
- Kiểm tra dữ liệu đã nhập: Tools\Verify
- Phân tích bài toán: SOLVE

B-ớc 5: Xem kết quả tính
- Xem kết quả phân tích: COUNTOUR
- Vẽ một mặt tr-ợt bất kỳ: Draw\Slip surfaces
- Hiển thị kết quả theo các ph-ơng pháp khác nhau: View\Method
- Hiển thị lực tác dụng lên từng phân tố: View\ Slice information
- Vẽ đ-ơng đồng mức của các hệ số an toàn: Draw\Contours
- Biểu diễn kết quả trên đồ thị: Draw\Graph
- In bản vẽ: Print

ThS. ng Hng Lam

Trang 8


Bài 3: lý thuyết về ổn định bờ dốc và các vấn đề chú ý
1. Mở đầu
Mái dốc là khối đất có mặt giới hạn là mặt dốc (hình 3.1). Mái dốc đ-ợc hình thành hoặc do tác
nhân tự nhiên ( s-ờn núi,bờ sông .v.v..) hoặc do tác động nhân tạo ( ví dụ : taluy nền đ-ờng
đào, nền đắp, hố móng, thân đập đất, đê.v.v..).

Hình 3.1: Mặt cắt ngang một bờ dốc

Tất cả các mái dốc đều có xu h-ớng giảm độ dốc đến một dạng ổn định hơn, cuối cùng chuyển
sang nằm ngang và trong bối cảnh này, mất ổn định đ-ợc quan niệm là khi có xu h-ớng di
chuyển và phá hoại. Đối với nền đ-ờng đào là do khi chọn kích th-uớc, hình dạng của mái dốc
ch-a hợp lý. Các lực gây mất ổn định liên quan chủ yếu với trọng lực và thấm trong khi sức
chống phá hoại cơ bản là do hình dạng mái dốc kết hợp với bản thân độ bền kháng cắt của đất
và đá tạo nên, do đó khi tính toán ổn định của mái dốc cần phải xét đến đầy đủ các nội lực và
ngoại lực.
Nh- chúng ta đã biết mái dốc càng thoải thì độ ổn định sẽ càng cao, nh-ng khối l-ợng công tác
đất, diện tích chiếm dụng sẽ càng lớn, điều này sẽ dẫn đến trái với quan điểm kinh tế hiện nay.
Vì vậy, mục tiêu cuối cùng của việc tính toán ổn định mái dốc là xác định đ-ợc độ dốc mái
taluy thoã mãn yêu cầu kinh tế và kỹ thuật.
Để đánh giá ổn định của mái dốc, về mặt lý thuyết hiện nay tồn tại nhiều ph-ơng pháp tính,
nh-ng có thể gộp chúng thành hai nhóm ph-ơng pháp chính nh- sau:

+ Nhóm ph-ơng pháp theo lý thuyết cân bằng giới hạn của khối rắn ( giả thiết tr-ớc hình
dạng của mặt tr-ợt ) :
Đặc điểm của nhóm ph-ơng pháp dùng mặt tr-ợt giả định là không căn cứ trực tiếp vào tình
hình cụ thể của tải trọng và tính chất cơ lý của đất đắp để quy định mặt tr-ợt cho mái dốc, mà
xuất phát từ kết quả quan trắc lâu dài các mặt tr-ợt của mái dốc trong thực tế để đ-a ra giả thiết
đơn giản hoá về hình dạng mặt tr-ợt rồi từ đó nêu lên ph-ơng pháp tính toán, đồng thời xem
khối tr-ợt nh- là một vật thể rắn ở trạng thái cân bằng giới hạn.

+ Nhóm ph-ơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới hạn thuần tuý :
Nhóm lý thuyết này dựa trên giả thuyết chính cho rằng, tại mỗi điểm trong khối đắp đất đều
thoả mãn điều kiện cân bằng giới hạn. Việc một điểm mất ổn định đ-ợc giải thích là do sự xuất
hiện biến dạng tr-ợt tại điểm đó. Còn mái đất mất ổn định là do sự phát triển của biến dạng
tr-ợt trong một vùng rộng lớn giới hạn của khối đất đắp.

ThS. ng Hng Lam

Trang 9


Trong hai nhóm ph-ơng pháp nêu trên, "nhóm ph-ơng pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới
hạn thuần tuý " vẫn mô phỏng đ-ợc gần đúng trạng thái ứng suất trong khối đất bị phá hoại, về
mặt toán học mang tính logic cao, nh-ng điểm hạn chế là ch-a xét đ-ợc biến dạng thể tích của
khối đất, đồng thời là giải bài toán ổn định của mái dốc theo ph-ơng pháp này ch-a đ-ợc áp
dụng rộng rãi trong thực tế. Nhóm ph-ơng pháp "dùng mặt tr-ợt giả định " tuy có nh-ợc điểm
là xem khối tr-ợt nh- là một cố thể và đ-ợc giới hạn bởi mặt tr-ợt và mặt mái dốc, đồng thời
xem trạng thái ứng suất giới hạn chỉ xảy ra trên mặt tr-ợt mà thôi, thực tế thì mặt tr-ợt xảy ra
rất phức tạp, phụ thuộc vào sự tác dụng của tải trọng ngoài, vào tính chất của các địa tầng và
vào các yếu tố khác. Tuy vậy tuỳ theo tình hình cụ thể của từng công trình, mà việc giả định
tr-ớc các mặt tr-ợt cho phù hợp, đồng thời nhóm ph-ơng pháp này tính toán đơn giản hơn và
thiên về an toàn hơn so với nhóm ph-ơng pháp lý luận cân bằng giới hạn. Chính vì thế thực tế
hiện nay sử dụng ph-ơng pháp cân bằng giới hạn của khối rắn (giả thiết tr-ớc hình dáng mặt
tr-ợt) để tính toán ổn định mái dốc đ-ợc áp dụng rộng rãi hơn.
2 . Ph-ơng trình cân bằng của khối đất tr-ợt
Để lập ph-ơng trình cân bằng giới hạn của khối đất tr-ợt các tác giả nh- K.E.Pettecxơn, W.
Fellenius, Bishop, Sokolovski, K. Terzaghi đều dựa vào công thức nổi tiếng của A.C. Coulomb (
Định luật Mohr - Coulomb - xem Cơ học đất ) để xác định ứng suất cắt :
s = c +ntg

(1.1)

Hoặc s = c + (n u)tg (1.2)
Trong đó :
s -ứng suất cắt giới hạn tại điểm bất kỳ trên mặt tr-ợt ở trạng thái cân bằng giới hạn.
n-ứng suất pháp giới hạn ( vuông góc với mặt tr-ợt ) ở trạng thái cân bằng giới hạn .
c - Lực dính đơn vị của đất ở trạng thái giới hạn ứng với hệ số ổn định của mái dốc.
- Góc ma sát trong của đất ứng với trạng thái giới hạn của đất.

u - áp lực n-ớc lỗ rỗng.
Khi tính toán độ ổn định, mặt tr-ợt giả định tr-ớc có thể là tròn, hỗn hợp ( tổ hợp các cung
tr-ợt tròn và thẳng ) hoặc hình dạng bất kỳ đ-ợc xác định bởi hàng loạt những đ-ờng thẳng.
Chia khối đất tr-ợt ra thành nhiều cột thẳng đứng, mỗi cột đất đ-ợc giới hạn bởi hai mặt phẳng
thẳng đứng và đ-ợc xem nh- một vật rắn nguyên khối tựa lên trên cung tr-ợt. Điểm khác nhau
cơ bản giữa các ph-ơng pháp của các tác giả nêu trên chính là việc giả thiết ph-ơng, vị trí tác
dụng và giá trị của các lực tác dụng t-ơng hỗ giữa các các mảnh tr-ợt bao gồm lực cắt và lực xô
ngang giữa các các mảnh.

2.1. Các giả thiết tính toán
+ Đất đ-ợc xem nh- vật liệu tuân theo định luật Mohr - Coulomb.
+ Hệ số ổn định ( hệ số an toàn ) nh- nhau cho tất cả các điểm trên mặt tr-ợt.
+ Trạng thái cân bằng giới hạn chỉ xảy ra trên mặt tr-ợt.

ThS. ng Hng Lam

Trang 10


Hình 3.2 : Lực tác dụng lên phân tố đất trong tr-ờng hợp mặt tr-ợt tròn

Hình 3.3 : Lực tác dụng lên phân tố đất trong tr-ờng hợp mặt tr-ợt tổ hợp

Hình 3.4 : Lực tác dụng lên phân tố đất trong tr-ờng hợp mặt tr-ợt gãy khúc
Hình (3.2), (3.3) và (3.4) thể hiện các hình dáng mặt tr-ợt. Các giá trị đ-ợc định nghĩa nh- sau :
W - Trọng l-ợng của các mảnh tr-ợt với bề rộng b và chiều cao trung bình h.
ThS. ng Hng Lam

Trang 11

N - Tổng lực pháp tuyến tại đáy mặt tr-ợt của phân tố đất.
S - Lực cắt di chuyển ( lực cắt hoạt động ) tại đáy mặt tr-ợt của phân tố đất, hoặc là Sm khi mặt
tr-ợt có hình dạng bất kỳ.
EL, ER - Lực pháp tuyến bên trái và bên phải của mỗi phân tố đất.
XL, XR - Lực cắt bên trái và bên phải của mỗi phân tố đất.
D - Ngoại lực tác dụng.
kW - Tải trọng động đất theo ph-ơng ngang tác dụng đi qua trọng tâm mỗi phân tố đất.
R - Bán kính mặt tr-ợt tròn hay cánh tay đòn của lực cắt di chuyển, Sm khi mặt tr-ợt có hình
dạng bất kỳ.
f - khoảng cách từ tâm quay đến ph-ơng của lực pháp tuyến N.
x - Khoảng cách theo ph-ơng ngang từ đ-ờng trọng tâm của mỗi phân tố đất đến tâm cung
tr-ợt tròn hay tâm mômen ( khi cung tr-ợt có hình dạng bất kỳ ).
e - Khoảng cách theo ph-ơng đứng từ tâm của mỗi phân tố đất đến tâm cung tr-ợt tròn hay
tâm mômen ( khi cung tr-ợt có hình dạng bất kỳ ).
d - Khoảng cách vuông góc từ đ-ờng tác dụng của tải trọng ngoài đến tâm cung tr-ợt tròn hay
tâm mômen.
h - Chiều cao trung bình của mỗi phân tố đất.
b - Chiều rộng theo ph-ơng ngang của mỗi phân tố đất.
- Chiều dài đáy mặt tr-ợt.
a - Khoảng cách từ hợp lực n-ớc bên ngoài ( n-ớc ngập hai bên taluy ) tới tâm quay hay tâm
mômen.
AL, AR - Hợp lực tác dụng của n-ớc.
- góc nghiêng của đ-ờng tải trọng ngoài so với ph-ơng ngang.
- Góc hợp giữa tiếp tuyến tại đáy mỗi mặt tr-ợt với ph-ơng nằm ngang. Hệ số ổn định của
mái dốc có thể đ-ợc xác định từ điều kiện cân bằng mômen hoặc cân bằng lực hoặc điều kiện
cân bằng giới hạn tổng quát.

2.2. Ph-ơng trình cân bằng mômen
Điều kiện cân bằng giới hạn về mômen là tổng mômen của các lực đối với tâm tr-ợt phải bằng

không ( xem hình 3.2, 3.3 và 3.4 ):

2.3. Ph-ơng trình cân bằng lực
Điều kiện cân bằng lực theo ph-ơng ngang cho tất cả các các mảnh tr-ợt ( xem hình 3.2, 3.3 và
3.4 ):

2.4. Ph-ơng trình cân bằng giới hạn tổng quát (GLE)
Trong thực tế, tình hình phân bố địa chất, thuỷ văn rất phức tạp ở các mái dốc nền đào,
nên mặt tr-ợt cũng th-ờng có hình dạng rất phức tạp : có thể là hỗn hợp các cung tròn và các
ThS. ng Hng Lam

Trang 12


đoạn thẳng hoặc các đoạn thẳng gãy khúc. Do vậy tồn tại tâm tr-ợt ảo, số l-ợng ẩn lớn hơn số
các ph-ơng trình đ-ợc lập, bài toán trở nên vô định. Nếu giả thiết một tâm tr-ợt để thoả mãn
điều kiện cân bằng mômen, thì không thoả mãn điều kiện cân bằng về lực theo một ph-ơng nào
đó, hoặc ng-ợc lại. Do vậy, một số tác giả kết hợp các điều kiện cân bằng trên để giải quyết bài
toán - Đ-ợc gọi là ph-ơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát ( General Limit Equilibrium GLE), sử dụng các ph-ơng trình cân bằng tĩnh học sau đây để tìm hệ số an toàn :
1- Tổng các lực theo ph-ơng đứng đối với phân tố đất đ-ợc giả định để tìm lực pháp tuyến N
tại đáy mặt tr-ợt.
2- Tổng các lực theo ph-ơng ngang đối với mỗi mặt tr-ợt đ-ợc sử dụng để tính toán lực t-ơng
hỗ E. Ph-ơng trình đ-ợc áp dụng khi tính tích phân toàn bộ khối l-ợng khối tr-ợt từ trái sang
phải.
3- Tổng momen đối với một điểm chung cho tất cả các phân tố đất, dùng để tính hệ số ổn định
momen Km.
4- Tổng các lực theo ph-ơng ngang đối với tất cả các lát cắt, dùng để tính hệ số ổn định Kf.
Kết quả là hệ số ổn định chung K đ-ợc tính trên các hệ số ổn định Km và Kf, tức là thoả mãn cả
điều kiện cân bằng lực và cân bằng momen, và đ-ợc xem là hệ số ổn định ( hệ số an toàn ) hội
tụ của ph-ơng pháp cân bằng giới hạn tổng quát.

3. Các giai đoạn phát triển của lời giải
- Giai đoạn 1: Giả thiết E=X=0, => giải trực tiếp N => Fm - đây là ph-ơng pháp thông th-ờng
hay Fellenius
- Giai đoạn 2: Chỉ xét E và giả thiết =0 (X=0), giải N bằng cách thử dần.
Cho kết quả Fm ph-ơng pháp Bishop đơn giản hóa.
Cho kết quả Ff ph-ơng pháp Janbu đơn giản hóa.
- Giai đoạn 3: Xét cả E, , X khác 0, giải ra N bằng cách thử dần.
Cho kết quả Fm ph-ơng pháp Spencer, Morgenstern Price, giới hạn tổng quát (GLE).
Cho kết quả Ff ph-ơng pháp Corps of Engineers 1 & 2, Low - Karafiath.
Ph-ơng pháp trong tiêu chuẩn SNiP 2.06.05-84 t-ơng tự Spencer.
Các giả thiết dùng trong các ph-ơng pháp khác nhau:
Ph-ơng pháp

Giả thiết

Fellenius thông th-ờng

Bỏ qua lực giữa các các mảnh

Bishop đơn giản hóa

Tổng lực giữa các mảnh nằm ngang (Không có lực cắt giữa các mảnh)

Janbu đơn giản hóa

Tổng lực giữa các mảnh nằm ngang. Dùng hệ số hiệu chỉnh kinh
nghiệm f để xét tới các lực cắt giữa các mảnh

Janbu tổng quát hóa
Spencer

Giả thiết tổng lực giữa các các mảnh có góc nghiêng không đổi trên
toàn khối tr-ợt (t-ơng tự ph-ơng pháp SNiP 2.06.05-84)

ThS. ng Hng Lam

Trang 13


Morgenstern Price

Dùng một hàm tùy ý để xác định tổng lực giữa các mảnh. Phần trăm
của hàm đó, , thỏa mãn cân bằng moomen và cân bằng lực, đ-ợc
tính nhờ SOLVE

GLE

Dùng một hàm tùy ý để xác định ph-ơng của tổng lực giữa các mảnh.
Phần trăm của hàm đó, l, cần thỏa mãn cân bằng mô men và cân bằng
lực, đ-ợc tính bằng cách tìm giao điểm trên đ-ờng quan hệ hệ số an
toàn

Corps of Engineers

Ph-ơng của tổng lực giữa các mảnh phải:
- Bằng góc nghiêng trung bình của mặt tr-ợt đầu tiên và cuối cùng
- Song song với mặt đất

Lowe- Karafiath

Ph-ơng của tổng lực giữa các mảnh bằng trung bình giữa mặt đất và
góc nghiêng của đáy mỗi mảnh.

4. Sử dụng vải địa kỹ thuật (Geogrid) trong gia cố mái đất
- Lực tuyến (lệnh Draw reinforcement loads) theo cơ chế làm việc nh- sau:

Chiều dài hiệu quả
Lực gia cố tấm ĐKT=

x Tổng sức chống lý thuyết

Chiều dài liên kết
Xem gia cố vải địa kĩ thuật (Geofabric) nh- tải trọng neo, liên kết hoàn toàn, không có áp lực
n-ớc lỗ rỗng, tính theo ph-ơng pháp GLE.
Tổng sức chống lý thuyết đ-ợc xác định theo chỉ tiêu kỹ thuật của vải địa kỹ thuật (Theo
Catalog)
Theo công thức trên, với ví dụ ta có:
5.08m
Lực gia cố tấm ĐKT=

x 50kN/m = 21.2 kN/m
12,0m

ThS. ng Hng Lam

Trang 14


Bảng tham khảo lực kéo lý thuyết của một số loại vải địa kỹ thuật

(Nguồn: Bài giảng thiết kế T-ờng chắn đất có cốt bằng l-ới địa kỹ thuật của GV. Nguyễn Thanh
Danh- Tr-ờng Cao đẳng Xây dựng số 3)
Ch tiờu

TG15-15

TG20-20

dc (KN/m)
bn kộo theo phng
ngang (KN/m)

TG35-35

TG40-40

15

20

25

30

35

40

15

20

25

30

35

40

T l dón di ti hn dc (%)

13

T l dón di ti hn ngang

16

ThS. ng Hng Lam

TG30-30

5,0 +0,2 hoc 4,0+0,2

Kh rng cun (m)
bn kộo theo phng

TG25-25

Trang 15

(%)
bn kộo ti 2% ng sut
kộo dc (KN/m)
bn kộo ti 2% ng sut
kộo ngang (KN/m)
bn kộo ti 5% ng sut
kộo dc (KN/m)
bn kộo ti 5% ng sut
kộo ngang (KN/m)

5

8

11

13

7

10

13

15

8

10

15

16

10

13

15

20

(Nguồn: công ty ANA Industries & trading)
5. Sử dụng neo ứng suất tr-ớc trong việc nâng cao ổn định của bờ dốc
Sức chịu tải của neo là chỉ tiêu quan trọng nhất trong tính toán thiết kế neo. Đây cũng chính là
căn cứ để quyết định độ lớn lực căng neo - một yếu tố có vai trò quyết định đến việc ổn định bờ
dốc. Sức chịu tải của neo đ-ợc xác định dựa theo 3 trạng thái phá hoại sau đây:

- Dây neo bị đứt, gãy hoặc biến dạng v-ợt quá giới hạn cho phép.
- Dây neo bị kéo tụt khỏi vữa neo hay sự mất neo bám tại chỗ tiếp xúc giữa vữa neo và dây neo
ở bầu neo.
- Dây neo và bầu neo bị nhổ khỏi đất nền hay sự mất dính bám bầu neo và đất đá xung quanh.
Hiện nay, trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn để tính toán sức chịu tải của neo, nh-ng chủ yếu vẫn
là tính theo ph-ơng pháp thực nghiệm. Có thể tham khảo cách tính của Anh, Mỹ Trung
Quốc...phần d-ới đây nêu cách tính toán neo theo tiêu chuẩn BS 8081-1989 của Anh.
Sức chịu tải của neo chủ yếu dựa trên hai cơ chế truyền tải trọng, đó là sự cản trở của đất hình
thành cục bộ khi bầu neo chịu nhổ, bao gồm sức chịu tải ở đầu bầu neo và sức chịu cắt thành
bên xung quanh neo. Tùy theo loại neo nào và đất đá xung quanh mà sức chịu tải của neo đ-ợc

tính toán theo các công thức khác nhau.

5.1. Tính toán sức chịu tải của neo trong đá.
Neo kiểu A:
Đối với neo kiều này, thiết kế dựa trên giả thiết phân bố dính bám đều. Theo đó, khả năng chịu
nhổ của neo T đ-ợc xác định qua biểu thức:
T = .D.L.
Trong đó:
là dính bám giới hạn hay ma sát bên tại giao diện đá/vữa, kN/m2
D là đ-ờng kính bầu neo, m
L là chiều dài bầu neo, m
Công thức tính trên có đ-ợc là dựa trên các giả thiết quan trọng sau:

ThS. ng Hng Lam

Trang 16


- Sự truyền tải trọng từ bầu neo sang đá xảy ra bằng ứng suất phân bố đều tác động trên toàn bộ
chu vi bầu neo.
- Các đ-ờng kính lỗ khoan và bầu neo là nh- nhau.
- Các phá hoại xẩy ra theo kiểu tr-ợt tại giao diện đá/vữa (lỗ khoan nhẵn) hoặc theo kiểu cắt sát
bên giao diện đá/vữa trong môi tr-ờng yếu hơn (lỗ khoan không nhẵn).
- Không có sự không liên tục nào hoặc các mặt phẳng vốn dĩ bị yếu nào có thể gây ra sự phá
hoại.
- Không có sự không dính bám cục bộ nào tại giao diện đất/vữa.
Neo kiểu B: chủ yếu đ-ợc dùng để cải thiện liên kết đá/vữa hoặc tăng diện tích giao diện
đá/vữa trong đá yếu hoặc nứt nẻ. Khi dùng các liên kết tăng c-ờng thì cần có các thí nghiệm
hiện tr-ờng thích hợp để xác định ph-ơng pháp thiết kế.
Neo kiểu C: cần thí nghiệm thích hợp tại hiện tr-ờng xác định khả năng chịu tải trong giới hạn

để thiết lập các hệ số giới hạn hoặc thích hợp về an toàn.
Neo kiểu D: dùng mở rộng bầu để tăng đ-ờng kính của bầu neo trong đá yếu, cần có thí
nghiệm hiện tr-ờng thích hợp để xác định ph-ơng pháp thiết kế phù hợp

5.2. Tính toán sức chịu tải của neo trong đất rời:
Neo kiểu A: Nhìn chung các neo kiểu A không dùng trong đất rời trừ khi đ-ợc phun xi măng.
Neo kiểu B: Đối với các neo kiều B phun vữa áp lực thấp, các biểu thức thiết kế dự báo khả năng
chị tải chủ yếu dựa trên công nghệ thiết kế cọc. Để tham khảo có thể dùng công thức:
T=L.n tg
ở đây:
L là chiều dài bầu neo tính theo mét
là góc có hiệu của sức kháng cắt tính theo độ
n là hệ số kể đến kỹ thuật khoan, độ sâu chôn, đ-ờng kính bầu neo, áp lực vữa phun..
Khi khả năng chịu tải trọng giới hạn liên quan đến kích th-ớc neo và các đặc tr-ng đất có thể
dùng công thức sau:
T= A...D.L.tg +B.h./4.(D - d)
Trong đó:
A là tỷ số áp lực tiếp xúc tại giao diện bầu neo/đất và áp lực đất phủ có hiệu trung bình.
là trọng l-ợng riêng đất bên trên (trọng l-ợng đơn vị ngập n-ớc bên d-ới mực n-ớc, kN/m3)
h là độ sâu chôn đến đỉnh bầu neo, m.
L là chiều dài bầu neo, m.
là áp lực v-ợt quá có hiệu trung bình tiếp giáp với bầu neo (kN/m2) t-ơng đ-ơng với
(h+L/2) với một neo thẳng đứng.
D là đ-ờng kính bầu neo.
ThS. ng Hng Lam

Trang 17


là góc có hiệu của sức kháng cắt tính theo độ.

B là hệ số chịu tải t-ơng đ-ơng Nq/1,4.
d là đ-ờng kính thân vữa bên trên bầu neo.
Các neo kiểu C: Đặc tính của neo kiểu C là tính toán dựa trên các đ-ơng cong thiết kế đ-ợc lập
từ các thí nghiệm hiện tr-ờng. Trong những năm gần đây, những đ-ờng cong thiết kế cho các
neo kiểu C đã đ-ợc mở rộng nhờ các thí nghiệm ở Đức. Với cuội sỏi lẫn cát, tải trọng giới hạn
tăng theo độ chặt và hệ số đồng nhất.
Các neo kiểu D: Rất ít đ-ợc sử dụng trong đất rời.

5.3. Tính toán sức chịu tải của neo trong đất dính.
Neo kiểu A: Tính toán sức chịu tải neo kiểu A theo nguyên tắc t-ơng tự khi thiết kế cọc khoan
nhồi, sức chịu tải của neo loại này có thể áp dụng công thức sau:
T=.D.L..Cu
ở đây:
Cu là độ bền cắt không thoát n-ớc trung bình trên toàn bộ chiều dài bầu neo, tính theo kN/m2
là hệ số dính bám.
D là đ-ờng kính bầu neo, m.
L là chiều dài bầu neo, m.
Neo kiểu B: Hầu nh- không sử dụng trong đất dính.
Neo kiểu C: Cũng ít khi đ-ợc sử dụng trong đất dính, do việc tạo hiện t-ợng phá vỡ thủy lực
tron đất dính gặp khó khăn.
Neo kiểu D: Có thể dự báo khả năng chịu tải của neo kiêu D trong đất dính nh- sau:
T= .D.L.Cu + /4.(D - d).Nc.Cub + .d.l.Ca
Trong đó:
D là đ-ờng kính bầu mở rộng, m.
L la chiều dài bầu neo,m.
Cu là c-ờng độ kháng cắt không thoát n-ớc trung bình trên toàn bầu neo, tính bằng kN/m2
d là đ-ờng kính thân, m.
Nc là hệ số sức chịu tải (phổ biến giả thiết trị số 9).
Cub là độ bền cắt không thoát n-ớc tại khoảng cuối bầu neo, kN/m2.
l là chiều dài thân, m.

Ca là độ dính bám thân (giả thiết phổ biến từ 0.3Cu đến 0.35Cu), kN/m2.
5. Phân tích theo xác suất
Khi muốn phân tích xác suất cần nhập thông số về độ lêch chuẩn (SD- Standard Deviration).
Giá trị SD đ-ợc định nghĩa nh- sau:
Trang 18
ThS. ng Hng Lam


Trong đó:
SD = độ lệch chuẩn
Xi2 = tổng bình ph-ơng của các giá trị đo đ-ợc
Xi = tổng các giá trị đo đ-ợc
n = số l-ợng các lần đo
6. Các loại thông số của đất trong Slope
- Mohr-coloumb (dùng cho đất bình th-ờng - đ-ợc lấy , c từ thí nghiệm cắt đất trực tiếp hoặc
cắt bằng máy nén 3 trục ở chế độ cắt nhanh cố kết hoặc cắt chậm cố kết)
- Undrained strength (dùng cho đất dính bão hòa n-ớc, đất yếu c đ-ợc lấy từ thí nghiệm cắt
bằng máy nén 3 trục ở chế độ cắt nhanh không cố kết)
- No strength (ở loại này c==0, nên đ-ợc dùng để định nghĩa cho n-ớc)
- Impenetrable (bedrock) (impenetrable: có nghĩa là tấm chắn hay không thể xuyên qua,
bedrock: có nghĩa là đáy lớp đá)
- Bilinear: (có nghĩa là 2 đ-ờng thẳng, đây là loại đất có đoạn quan hệ sức chống cắt và ứng suất
pháp)
- S=f(depth): c-ờng độ chống cắt có quan hệ với độ sâu thông qua các thông số nhập vào:
+ Unit weight

+ Rate of increase

+ C- top of layer

+ C- Maximun

- S=f(datum): c-ờng độ chống cắt có quan hệ với cao độ thông qua các thông số nhập vào:
+ Unit weight

+ Rate of increase

+ C- top of layer

+ C- Maximun

+Datum (elevation)

- Anisotropic strength: áp dụng cho đất không đẳng h-ớng
- Shear/ Normal Fn:
- Anisotropic Fn:
- Combined, S=f(depth): cho phép định nghĩa c-ờng độ chống cắt theo độ sâu cả theo chê độ
bình th-ờng và theo chế độ không thoát n-ớc
- Combined, S=f(datum): cho phép định nghĩa c-ờng độ chống cắt theo cao độ cả theo chê độ
bình th-ờng và theo chế độ không thoát n-ớc
- S=f(overburden): (overburden: có nghĩa là quá nặng)
7. Các cách để nhập thông số về n-ớc trong Slope

ThS. ng Hng Lam

Trang 19


Bài 4: ứng dụng slope/w để giải quyết bài toán phức tạp về
ổn định bờ dốc

I. Phân tích xác suất
- Chọn phân tích xác suất theo: KeyIn\Analysis Control
- Nhập độ lệch chuẩn (SD) cho các thông số của đất: KeyIn\Soil properties
- Phân tích kết quả : SOLVE
- Xem kết quả CONTOUR
- Vẽ đồ thị kết quả phân tích xác suất: Draw\Probabiliy

*) Ví dụ về phân tích theo xác suất
+ Bảng chỉ tiêu cơ lý nh- sau:
project : bio- fuel Ethanol plant in the nother project ( geotechnical investigation)

No

Bore
Hole
Symbol

location : Co tiet Commune -tam nong - phu tho province
Depth of Soil
Unconsolidated
Unit
Consolidated Undrained CU
Sample
Undrained
Weight
Samples
'u

u
From

To
Cuu
Cu
C'u
m

1

2

m

3

4

g/cm3

kpa

độ

5

6

7

kpa

độ

kpa

8

Layer 3: Lean clay, brownish yellow, medium plastic to stiff condition.
1

BH

1

8

8.45

31

2

BH

2

2.8

3.3

UU

3

BH

3

4

4.45

34

4

BH

4

5

5.5

CU

1.90

5

BH

4

8

8.5

UU

1.90

6

BH

4

6

6.45

35

7

BH

4

4

4.45

94

8

BH

6

6.2

6.65

38

9

BH

6

10

10.45

39

10

BH

7

3

3.45

40

11

BH

7

8

8.45

12

BH

8

6.0

6.5

CU

13

BH

8

8.0

8.5

UU

14

BH

8

9.0

9.5

CU

15

BH

9

3

3.45

80

16

BH

10

6.0

6.5

17

BH

10

9.0

18

BH

11

3.0

ThS. ng Hng Lam

1.88

45.20
14.01

20.48

24.22

14.81

15.03

17.59

25.29

14.21

1.93

17.32

25.13

27.25

17.58

CU

1.83

19.26

25.13

27.25

17.58

9.5

UU

1.88

60.50

3.5

UU

1.90

37.99

39.60

1.92
3.35

Trang 20


19

BH

11

6.0

6.5

CU

1.91

20

BH

11

9.0

9.5

UU

1.90

39.78

21

BH

12

6

6.45

100

22

BH

12

9

9.45

101

23

BH

13

6

6.45

105

24

BH

14

4.2

4.7

UU

1.89

25.23

25

BH

14

6

6.5

CU

1.88

26

BH

14

2.2

2.65

27

BH

15

4

4.45

28

BH

16

5

5.45

29

BH

17

3.8

4.3

1.90

30

BH

17

9

9.5

1.86

31

BH

18

4.0

4.5

UU

1.91

32

BH

18

7.0

7.5

CU-UU

1.88

33

BH

18

7.5

8.0

34

BH

20

6

6.45

35

BH

21

2.0

2.5

36

BH

21

2.5

3.0

37

BH

21

6.0

6.5

38

BH

21

6.5

7.0

39

BH

22

3

3.2

106

40

BH

22

6

6.2

107

41

BH

24

3

3.45

42

BH

24

6

6.45

43

BH

24

14

14.45

44

BH

25

4.8

5.3

UU

1.80

45

BH

25

6.7

7.2

CU

46

BH

26

5.8

6.25

47

BH

27

5

5.45

48

BH

28

2.5

3.0

CU-UU

49

BH

28

3.0

3.5

50

BH

28

9.0

9.5

51

BH

28

9.5

10.0

52

BH

28

6

6.2

102

53

BH

29

2.8

3

97

54

BH

29

6.8

7

98

55

BH

30

2.3

2.8

56

BH

30

2.8

3.3

ThS. Đặng Hồng Lam

17.15

19.22

23.09

14.71

18.59

25.18

27.07

16.74

19.22

26.81

27.43

19.54

16.21

22.07

24.26

16.83

18.23

23.13

26.31

16.89

1.82

23.15

29.60

27.55

11.20

1.90

17.44

23.26

25.24

17.25

18.52

26.16

26.29

17.25

15.19

20.86

21.54

14.31

26.47
36.28

CU-UU

1.90
26.40

CU -CU

1.92
47.51

24.68

26.32
CU -UU

1.94
44.61

23.58
CU-UU

1.95

Trang 21


57

BH

30

6.8

7.3

CU -UU

1.93

58

BH

30

7.3

7.8

59

BH

30

9.8

10.25

60

BH

31

5

5.45

61

BH

31

10

10.45

62

BH

32

2.8

3.3

UU

1.89

63

BH

32

5.8

6.3

CU

1.96

64

BH

32

7.8

8.3

UU

1.95

65

BH

32

4

4.45

66

BH

32

10

10.45

67

BH

33

4.8

5

68

BH

34

2.5

3.0

69

BH

34

3.0

3.5

70

BH

34

8.5

9.0

71

BH

34

9.0

9.5

CU -UU

72

BH

34

12

12.2

86

73

BH

34

18

18.2

87

74

BH

36

2.5

3.0

75

BH

36

5.3

76

BH

37

77

BH

78

14.40

21.76

24.20

15.81

22.41

29.00

27.55

12.90

23.28

26.80

28.11

16.90

25.27

1.87
22.96
27.54

1.90
108
46.82

CU-UU

1.92
21.20
1.96

104.50

UU

1.92

51.50

5.8

CU

1.94

21.49

24.40

27.33

11.90

2.8

3

103

37

5.8

6

104

BH

38

2.8

3.3

CU-UU

1.92

22.16

28.00

27.45

10.50

79

BH

38

3.3

3.8

80

BH

38

8.8

9.3

CU -UU

81

BH

38

9.3

9.8

CU

21.46

28.20

25.53

12.50

82

BH

39

4

4.45

83

BH

39

9

9.45

84

BH

40

2.8

3.3

UU

1.82

85

BH

40

5.8

6.3

CU

1.82

22.39

27.70

27.41

10.50

86

BH

40

8.8

9.3

UU

1.85

87

BH

40

10.8

11.3

CU

1.93

32.28

21.90

29.20

1.40

88

BH

41

5

5.45

89

BH

41

9

9.45

90

BH

42

5.8

6.3

UU

1.90

91

BH

42

9.8

10.3

CU

1.94

2119

20.90

26.42

0.09

92

BH

42

3

3.45

93

BH

42

7

7.45

94

BH

43

2.5

2.95

ThS. Đặng Hồng Lam

24.00
1.92

78.10

22.40
31.22

1.96
29.28

109
Trang 22


95

BH

43

8.5

8.95

110

96

BH

45

2.8

3.3

UU

1.95

97

BH

45

7.8

8.3

CU

1.96

98

BH

46

2.8

3

U

99

BH

47

2.3

2.8

100

BH

47

2.8

3.3

U

1.88

101

BH

47

5.8

6.3

U

1.86

102

BH

47

6.3

6.8

103

BH

49

3.8

4

81

104

BH

49

7.8

8

82

105

BH

50

2.3

2.8

106

BH

50

2.8

3.3

107

BH

50

3.0

3.5

108

BH

50

3.5

4.0

109

BH

50

15.8

16

88

110

BH

50

20.8

21

89

111

BH

51

2.8

3

112

BH

52

8.8

9

83

113

BH

102

2.8

3

84

114

BH

102

10.8

11

85

115

BH

103

5.8

6

90

116

BH

103

10.8

11

91

29.58
23.22

23.60

28.03

10.40

21.26

43.80

27.18

28.30

22.30

29.70

28.29

15.60

1.85

22.50

29.00

27.29

19.20

1.85

23.23

29.80

29.28

15.20

35.69
38.00

34.15

36.99

Maximum

1.96

104.50

32.28

43.80

29.28

28.30

Minimum

1.80

3.35

14.01

17.59

21.54

0.09

Average

1.90

36.46

20.07

25.53

26.52

14.45

+ Khi ph©n tÝch víi gi¸ trÞ trung b×nh cña Cuu (c¾t nhanh b»ng m¸y nÐn 3 trôc kh«ng tho¸t
n-íc), kÕt qu¶ nh- sau:

ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 23


+ Khi ph©n tÝch theo x¸c suÊt, kÕt qu¶ nh- sau:

ThS. Đặng Hồng Lam

Trang 24


Với xác suất 50% (t-ơng đ-ơng với phân tích với giá trị trung bình) thì hệ số an toàn là 1.00.

+ Khi phân tích với giá trị trung bình của Ccu (cắt nhanh bằng máy nén 3 trục thoát n-ớc), kết
quả nh- sau:

II. Bờ dốc có tăng c-ờng neo.
Draw\ reinforcement loads. Chọn type: Anchor
- Nhập giá trị vào tải ứng suất tr-ớc vào ô Constant applied load hoặc các thông số vào Varible
applied load.
- Chú ý: Tải ứng suất không lớn hơn sức chống nhổ giữa đất và cốt (Xem BS 8081-1989)
III. Bờ dốc có tăng c-ờng vải địa kỹ thuật
Draw\ reinforcement loads. Chọn type: Fabric

IV. Bờ dốc có tăng c-ờng t-ờng chắn.

ThS. ng Hng Lam

Trang 25