SỔ TAY HƯỚNG dẫn sử DỤNG PHẦN MỀM SLOP-W

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
--------o0o--------

SỔ TAY HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
PHẦN MỀM SLOPE/W

Giảng viên biên soạn: Nguyễn Quốc Tới

Hà nội, 2013


TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1.
Đỗ Văn Đệ (chủ biên), Nguyễn Quốc Tới. Phần mềm Slope/W Ứng dụng vào tính toán ổn định trượt sâu công trình. Nhà xuất
bản Xây dựng, 2011.
2.
Đỗ Văn Đệ. Nghiên cứu khai thác và việt hóa phần mềm Slope/W
trong tính toán ổn định công trình. Đề tài nghiên cứu cấp trường,
trường ĐHXD Hà Nội.
3.
Đỗ Văn Đệ (chủ biên), Nguyễn Quốc Tới, Vũ Minh Tuấn,
Nguyễn Sỹ Han, Nguyễn Khắc Nam, Hoàng Văn Thắng. Phần
mềm Seep/W ứng dụng vào tính toán cho các công trình thủy và
ngầm. Nhà xuất bản Xây dựng, 2010.
4.
Phan Hồng Quân. Cơ học đất. Nhà xuất bản Xây dựng, 2006.
5.
Phan Hồng Quân. Nền và móng. Nhà xuất bản Xây dựng, 2006.

6.
Nguyễn Ngọc Bích. Các phương pháp cải tạo đất yếu trong xây
dựng. Nhà xuất bản Xây dựng, 2010.
7.
Bộ Giao Thông Vận Tải. Quy trình khảo sát thiết kế nền đường
ôtô đắp trên đất yếu - Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 262-2000. Ban
hành năm 2000.
8.
Bộ Giao Thông Vận Tải. Tiêu chuẩn thiết kế thi công và nghiệm
thu vải địa kỹ thuật trong xây dựng nền đắp trên đất yếu 22TCN
248-98. Ban hành năm 1998.
NƯỚC NGOÀI
9.
Abramson, L.W., Lee, T.S., Sharma, S., and Boyce, G.M., 2002.
Slope Stability and Stabilization Methods. John Wiley & Sons
Inc. pp.712.
10. Bishop, A.W. and Morgenstern, N., 1960. Stability coefficients for
earth slopes. Geotechnique, Vol. 10, No. 4, pp. 164 169.
11. Janbu, N. 1954. Applications of Composite Slip Surfaces for
Stability Analysis. In Proceedings of the European Conference on
the Stability of Earth Slopes, Stockholm, Vol. 3, p.39-43.


MỤC LỤC
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SLOPE/W.........................5
1.1. LỜI GIỚI THIỆU......................................................................5
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PHẦN MỀM.............................6
1.2.1. Các giả thiết tính toán..........................................................6
1.2.2. Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát.........................6
1.2.3. Giả thiết của các phương pháp khác nhau.........................6

1.3. MINH HOẠ CÁC DẠNG BÀI TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
BẰNG PHẦN MỀM SLOPE/W.....................................................10
1.3.1. Ví dụ 1: Dạng mặt trượt theo cung tròn.............................10
1.3.2. Ví dụ 2: Dạng mặt trượt gẫy khúc.....................................10
1.3.3. Ví dụ 3: Dạng mặt trượt hỗn hợp.......................................11
1.3.4. Ví dụ 4: Dạng mặt trượt tự định nghĩa..............................12
1.3.5. Ví dụ 5: Bài toán với áp lực nước lỗ rỗng là các điểm rời
rạc
12
1.3.6. Ví dụ 6: Bài toán về đê (với áp lực nước lỗ rỗng và có
thấm) 13
1.3.7. Ví dụ 7: Dạng mặt trượt lõm..............................................14
1.3.8. Ví dụ 8: Mái dốc có lực neo và tải trọng tập trung.............14
1.3.9. Ví dụ 9: Bài toán với neo xiên và tải trọng ngoài...............15
1.3.10. Ví dụ 10: Bài toán giải bằng phương pháp PTHH...........16
1.3.11. Ví dụ 11: Bài toán ứng suất dị hướng..............................16
1.3.12. Ví dụ 12: Dùng cách phân tích xác xuất..........................17
Phần 2...........................................................................................18
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM SLOPE/W......................18
2.2.1. Thiết lập mô hình của bài toán...........................................21
2.2.2. Qúa trình tính toán.............................................................37
2.2.3. Xem và xuất kết quả..........................................................39


Phần 3...........................................................................................45
VÍ DỤ MẪU ĐIỂN HÌNH GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHẦN MỀM
SLOPE/W.....................................................................................45
3.1. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN...................45
3.1.1. Số liệu đầu vào...................................................................45
3.1.2. Yêu cầu tính toán...............................................................46

3.2. THỰC HIỆN TÍNH TOÁN......................................................46
3.2.1. Thiết lập mô hình của bài toán...........................................46
3.2.2. Qúa trình tính toán.............................................................61
3.2.3. Xem và xuất kết quả..........................................................62
LỜI KẾT........................................................................................64


Phần 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM SLOPE/W
1.1.

LỜI GIỚI THIỆU
Bộ chương trình phần mềm GEOSTUDIO của Canada là một bộ
chương trình phần mềm mạnh trong phân tích các bài toán địa kỹ thuật,
với phiên bản GeoStudio 2007 bao gồm các Modul sau:
• Slope/W
: phân tích ổn định mái dốc
• Seep/W
: phân tích thấm
• Sigma/W
: phân tích ứng suất nền, biến dạng nền
• Quake/W
: phân tích trạng thái đất trong động đất
• Temp/W
: phân tích truyền nhiệt trong đất
• Ctran/W
: phân tích vận chuyển các chất gây ô nhiễm
trong đất
• Air/W

: phân tích áp suất không khí
• Vadose/w
: phân tích lớp đất bề mặt và đất trong vùng
không bão hòa
SLOPE/W là một trong 8 chương trình phần mềm Địa kỹ thuật
trong bộ GEOSTUDIO, SLOPE/W chuyên dụng về tính ổn định mái
dốc và công trình đặt trên nền đất yếu. Chương trình SLOPE/W được
xây dựng dựa trên lý thuyết tính ổn định mái dốc như: Bishop, Janbu,
Ordinary, Spencer, Finite element stress, … Chương trình SLOPE/W
cho phép tính toán ổn định mái dốc trong mọi điều kiện có thể xảy ra
trong thực tế như: xét đến áp lực nước lỗ rỗng, xét đến neo trong đất, tải
trọng ngoài, vải địa kỹ thuật, đất bão hòa và không bão hòa nước, …
SLOPE/W ghép nối với SEEP/W để phân tích ổn định mái dốc
trong điều kiện có áp lực nước lỗ rỗng phức tạp, với SIGMA/W để phân
tích ổn định mái dốc theo ứng suất, với QUAKEW để phân tích ổn định
mái dốc có xét tới tác động động đất và phân tích ổn định mái dốc theo
lý thuyết độ tin cậy. Do đó, có thể áp dụng chúng vào việc tính toán thiết kế các công trình xây dựng, địa kỹ thuật và khai thác mỏ, … có
liên quan tới mái dốc (kể cả nền đất yếu).


1.2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PHẦN MỀM
SLOPE/W sử dụng lý thuyết cân bằng các lực và momen để tính
hệ số an toàn chống lại sự phá huỷ. Lý thuyết Cân bằng giới hạn tổng
quát (General Limit Equilibrium - GLE) được trình bày và sử dụng xem
như vấn đề liên quan tới các hệ số an toàn của tất cả các phương pháp
nói chung cho bài toán ổn định trượt.
1.2.1. Các giả thiết tính toán
Công thức cân bằng giới hạn giả thiết là:

(1). Đất được xem như vật liệu tuân theo nguyên lý Mohr-Coulomb.
(2). Hệ số an toàn độ bền của thành phần cố kết và thành phần ma sát
là bằng nhau cho cả khối trượt.
(3). Hệ số an toàn như nhau cho tất cả mặt trượt.
1.2.2. Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát
Phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát (General Limit
Equilibrium - GLE) sử dụng những phương trình cân bằng tĩnh học sau
đây để tìm hệ số an toàn:
(1). Tổng các lực theo phương đứng đối với mỗi lát cắt được giả định
để tìm lực pháp tuyến tại đáy của mặt trượt N.
(2). Tổng các lực theo phương ngang đối với mỗi mặt trượt được sử
dụng để tính toán lực pháp tuyến bên trong E. Phương trình này
được áp dụng khi tính tích phân toàn bộ khối lượng (từ trái sang
phải).
(3). Tổng momen đối với một điểm chung cho tất cả các lát cắt.
Phương trình này được thực hiện để tính hệ số an toàn cân bằng
momen Fm.
(4). Tổng các lực theo phương ngang đối với tất cả lát cắt để tìm hệ số
an toàn cân bằng các lực Ff.
Hệ số an toàn thoả mãn cả cân bằng lực và cân bằng momen được
xem là hệ số an toàn hội tụ của phương pháp GLE.
1.2.3. Giả thiết của các phương pháp khác nhau
Theo quan điểm lý thuyết, các phương pháp khác nhau đối với
mặt cắt có thể được phân loại theo cách thoả mãn các điều kiện cân
bằng tĩnh. Bảng 1.1 thống kê các điều kiện thoả mãn cân bằng tĩnh được
dùng trong các phương pháp mặt cắt (methods of slices); Bảng 1.2
thống kê các giả thiết dùng trong mỗi phương pháp mặt cắt (methods of
slices).

Bảng 1.1: Các điều kiện cân bằng tĩnh được thoả mãn bởi các phương
pháp cân bằng giới hạn khác nhau
Cân bằng lực
Phương pháp

Hướng thứ nhất* Hướng thứ hai*
(dọc)
(ngang)

Cân bằng
momen

Ordinary or Fellenius

Yes

No

Yes

Bishop's Simplified

Yes

No

Yes

Janbu's Simplified

Yes

Yes

No

Janbu's Generalized

Yes

Yes

**

Spencer

Yes

Yes

Yes

Morgenstern-Price

Yes

Yes

Yes

GLE

Yes

Yes

Yes

Corps of Engineers

Yes

Yes

No

Lowe-Karafiath

Yes

Yes

No

* Bất kỳ một trong hai hướng trực giao có thể được chọn để tổng hợp
lực.
** Cân bằng momen được dùng để tính nội lực cắt (interslice shear
forces).
Bảng 1.2: Các giả thiết dùng trong các phương pháp cân bằng giới hạn
khác nhau

Phương pháp

Giả thiết

Ordinary or Fellenius Nội lực (Interslice forces) bỏ qua.
Bishop's Simplified

Kết quả nội lực nằm ngang (không có nội lực cắt).

Janbu's Simplified

Kết quả nội lực nằm ngang. Dùng một hệ số hiệu
đính thực nghiệm (f0) cho nội lực cắt.

Janbu's Generalized

Vị trí của nội lực pháp tuyến được giả định là một
đường xiên.

Spencer

Hợp lực là một hằng theo độ nghiêng.

Morgenstern-Price

Hướng nội lực được xác định qua một hàm tuỳ ý.
Hệ số của hàm (λ) phải thoả mãn cân bằng momen
và lực được tính bằng phép giải nhanh.

Phương pháp

Giả thiết

GLE

Hướng của nội lực được xác định bằng một hàm
tuỳ ý. Hệ số của hàm (λ) phải thoả mãn cân bằng
momen và lực được tính bằng cách tìm điểm giao
của đường Lambda với hệ số an toàn.

Corps of Engineers

Hướng của nội lực là:
i) bằng độ dốc từ đỉnh đến chân mặt trượt, hoặc
ii) song song với mặt nền.

Lowe-Karafiath

Hướng nội lực bằng đường trung bình của mặt nền
và mặt trượt tại đáy mỗi lát cắt.

Bảng 1.3 minh hoạ các phương pháp khác nhau về mặt cắt khi
sử dụng SLOPE/W. Hình 1.1 trình bày mối liên hệ giữa các phương
pháp.
Bảng 1.3: Minh họa các phương pháp chủ yếu dùng trong phương pháp
phân chia lớp
Phương pháp

Bậc

Nội lực

Lambda

Fellenius or Ordinary

1

N.A.

N.A. (Set to 0.0)

Bishop's Simplified

2

N.A.

0.0

Janbu's Simplified*

2

N.A.

0.0

N.A.

N.A.

N.A.

Spencer

3

f(x) = 1.0

Tính toán

Morgenstern-Price

3

Hàm tuỳ ý f(x)

Tính toán

GLE

4

Any f(x)

Tự định nghĩa và
tính toán

Corps of Engineers

4

Như minh họa
trên hình 1.2

λ = 1.0

Lowe-Karafiath

4

Như minh họa
trên hình 1.3

λ = 1.0

Janbu's Generalized**

N.A. Không áp dụng.
* Phải được nhân với hệ số điều chỉnh, f0.
** Không mô phỏng được


( J a n b u w ith o u t c o r r e c t io n fa c to r, f )
0

Hình 1.1: So sánh hệ số an toàn tính được bằng một vài phương pháp

Hình 1.2: Tóm tắt các giả thiết của
phương pháp Corps of Engineers
xác định phương nội lực

Hình 1.3: Giả thiết của LoweKarafiath về hướng nội lực
(mặt trượt tổ hợp)


1.3.

MINH HOẠ CÁC DẠNG BÀI TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI
DỐC BẰNG PHẦN MỀM SLOPE/W

Kèm theo phần mềm SLOPE/W là 12 ví dụ minh hoạ cho các
kiểu bài toán mà có thể phân tích bằng SLOPE/W (qua đó giới thiệu khả
năng ứng dụng của phần mềm). Tên tệp, mục đích, phương pháp phân
tích và các đặc tính khác được liệt kê dưới đây.
1.3.1. Ví dụ 1: Dạng mặt trượt theo cung tròn
• Tên tệp: CIRCLE.
• Mục đích: Minh hoạ cách phân tích với mặt trượt theo cung
tròn.
• Phương pháp phân tích: Bishop.
• Các đặc điểm: Mặt trượt tròn, lưới tìm kiếm tâm trượt gồm 20
điểm, nhiều lớp đất, áp lực nước lỗ rỗng miêu tả bằng đường đo áp.
220
210
200
190

1.211

Elevation (feet)

180
170
160

Upper Silty Clay

150

Lower Silty Clay

140
130

Soft Silty Clay

120
110

Sandy Clay Till

100
90
60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

Distance (feet)

Hình 1.4: Minh họa dạng mặt trượt theo cung tròn
1.3.2. Ví dụ 2: Dạng mặt trượt gẫy khúc
• Tên tệp: BLOCK.

• Mục đích: Minh hoạ cách dùng kỹ thuật tìm khối trượt để sinh
một loạt các mặt trượt.
• Phương pháp phân tích: Morgenstern-Price.
• Các đặc điểm: Chỉ ra khối trượt, vết nứt định nghĩa bằng đường
nứt, mặt nước được miêu tả bằng lớp đất không có độ bền.


1.078

26
24
22

Desiccated clay

20

Elevation (m)

18
16
14

Sandy clay

12

Water

10

8
6

Weak layer

4

Sandy clay

2
0
0

10

20

30

40

50

60

Distance (m)

Hình 1.5: Minh họa dạng mặt trượt gẫy khúc
1.3.3. Ví dụ 3: Dạng mặt trượt hỗn hợp
• Tên tệp: COMPOSIT.

• Mục đích: Minh hoạ cách sử dụng với mặt trượt hỗn hợp(cung
tròn và gẫy khúc).
• Phương pháp phân tích: Morgenstern - Price.
• Các đặc điểm: Mặt trượt tổ hợp,áp lực nước lỗ rỗng miêu tả
bằng đường đo áp, dòng nước mặt miêu tả bằng đường biên áp lực
nước.
30
28
26
1.140

24
22

Elevation (m)

20
18

Tension Crack Line

16
14

Silty Clay

12

Water

Pressure Boundary

10
8

Weak Layer

6

Bedrock

4
2
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36 38

40

42

44

46

48

Distance (m)

Hình 1.6: Minh họa dạng mặt trượt hỗn hợp

50 52

54

56 58

60


1.3.4. Ví dụ 4: Dạng mặt trượt tự định nghĩa
• Tên tệp: SPECIFY.
• Mục đích: Đề xuất một thủ tục để phân tích độ ổn định của một
bức tường chịu tác động trọng trường và mặt trượt được định nghĩa
bằng các đường gấp khúc.
• Phương pháp phân tích: Spencer.
• Các đặc điểm: Mái dốc có tường chắn, không có áp lực nước lỗ
rỗng,mặt trượt gẫy khúc gồm 2 đoạn.
18
1.677

17
16
15
14

13

Elevation (m)

12
11

Backfill

10

Retaining Wall

9
8
7
6
5

Foundation Clay

4
3
2
1
0
-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

Distance (m)

Hình 1.7: Minh họa dạng mặt trượt tự định nghĩa
1.3.5. Ví dụ 5: Bài toán với áp lực nước lỗ rỗng là các điểm rời rạc
• Tên tệp: PNT-PWP.
• Mục đích: Minh hoạ trường hợp áp lực nước lỗ rỗng là các điểm
rời rạc.
• Phương pháp phân tích: GLE.

• Các đặc điểm: Có vết nứt định nghĩa bằng góc giới hạn, áp lực
nước lỗ rỗng miêu tả bằng các điểm áp lực rời rạc.


210
200

1.252

190

Elevation (feet)

180
170
160

Upper Silty Clay
Lower Silty Clay

150
140

Soft Silty Clay

130
120
110

Sandy Clay Till

100
90
60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

Distance (feet)

Hình 1.8: Minh họa bài toán với áp lực nước lỗ rỗng là các điểm rời
rạc
1.3.6. Ví dụ 6: Bài toán về đê (với áp lực nước lỗ rỗng và có thấm)
• Tên tệp: SEEP-PWP.
• Mục đích: Minh hoạ cách dùng phần tử hữu hạn để tính áp lực
nước lỗ rỗng.
• Phương pháp phân tích: Spencer.
• Các đặc điểm: Mặt trượt tròn, 25 điểm để tìm tâm trượt, áp lực
nước lỗ rỗng và có dòng thấm qua thân đê.
32
30
28
26
1.894

24
22

Elevation (m)

20
18
16
14
12
10
8

Water

6
4

Earth Dam Embankment

2
0
-2
-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

Distance (m)

Hình 1.9: Minh họa bài toán về đê (với áp lực nước lỗ rỗng và có thấm)


1.3.7. Ví dụ 7: Dạng mặt trượt lõm
• Tên tệp: FOOTING.
• Mục đích: Minh hoạ việc sử dụng mặt trượt lõm để miêu tả mặt
trượt dưới tác động tải trọng của chân cột công trình.
• Phương pháp phân tích: Spencer.
• Các đặc điểm: Mặt trượt tròn với góc chiếu được định nghĩa,
bán kính trượt cố định tại góc dưới trái của chân cột công trình, mặt đất
ngang, tải trọng cột miêu tả bằng đường bao áp lực, có áp lực nước lỗ
rỗng.
240
230
220
1.765

210

Elevation (feet)

200

Footing Load

190
180
170
160
150

Description: Foundation material
Soil Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 115
Cohesion: 10
Phi: 30

140
130
120
110
100
70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

Distance (feet)

Hình 1.10: Minh họa dạng mặt trượt lõm
1.3.8. Ví dụ 8: Mái dốc có lực neo và tải trọng tập trung
• Tên tệp: FABRIC.
• Mục đích: Minh hoạ cách phân tích bài toán địa kỹ thuật có nội
lực neo và tải trọng ngoài (tải tập trung) tác động.
• Phương pháp phân tích: GLE.
• Đặc điểm: Một mặt trượt tròn, ngoại lực tác động lên đỉnh mái
dốc, nội lực minh hoạ bằng các lực neo, độ lớn nội lực có thể thay đổi,
không có áp lực nước lỗ rỗng.


20

18

Line Load

1.502

16

Soil : 1
Description: Sandy Clay
Soil Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18
Cohesion: 10
Phi: 30

Elevation (m)

14

Soil 1
12

Geofabric

10

Soil : 2
Description: Silty Clay
Soil Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 18

Cohesion: 10
Phi: 25

8

Geofabric

6

Soil 2

4

2

0
-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

Distance (m)

Hình 1.11: Minh họa mái dốc có lực neo và tải trọng tập trung
1.3.9. Ví dụ 9: Bài toán với neo xiên và tải trọng ngoài
• Tên tệp: ANCHOR.
• Mục đích: Minh hoạ cho trường hợp tải trọng neo.
• Phương pháp phân tích: Morgenstern-Price.
• Các đặc điểm: Một mặt trượt tròn với bán kính trượt cố định tại
chân mái dốc, hướng trượt từ phải sang trái, không có áp lực nước lỗ
rỗng, tải trọng thêm được miêu tả bằng đường bao áp lực, các tải neo có

chiều dài khác nhau và cường độ cố định.
100

1.228

90

80

Pressure Boundary

Elevation (m)

70

60

Soil : 1
Fine Sand

Anchor
50

40

Soil : 2
Clayey Till

Anchor

30

20

Soil : 3
Sandy Clay

10

0

-10
-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Distance (m)

Hình 1.12: Minh họa bài toán với neo xiên và tải trọng ngoài

120


1.3.10. Ví dụ 10: Bài toán giải bằng phương pháp PTHH
• Tên tệp: FEM.
• Mục đích: Minh hoạ cách dùng phần tử hữu hạn ứng suất để
phân tích.
• Phương pháp phân tích: PTHH.
• Các đặc điểm: Mặt trượt tròn với một điểm tâm trượt,rời rạc
theo lưới phần tử hữu hạn, có áp lực nước lỗ rỗng.
70
1.412

65

60
55
50

Elevation (m)

45
40
35
30
25
20

Description: Sandy Clay
Soil Model: Mohr-Coulomb
Unit Weight: 20
Cohesion: 10
Phi: 30

15
10
5
0
-5
-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

120

Distance (m)

Hình 1.13: Minh họa bài toán giải bằng phương pháp PTHH
1.3.11. Ví dụ 11: Bài toán ứng suất dị hướng
• Tên tệp: ANISOTRO.
• Mục đích: Miêu tả dùng ứng suất dị hướng để phân tích.
• Phương pháp phân tích: Spencer.
• Các đặc điểm: Một mặt trượt tròn, các lớp đất có độ bền dị
hướng, vết nứt miêu tả bằng góc giới hạn trên mặt trượt.


100

90

80
1.144
70

Elevation (m)

60

Soil : 1
Anisotropic Strength

50

40

Soil : 2
Anisotropic Fn.

30

20

Soil : 3
S=f(overburden)

10

0

-10
-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

Distance (m)

Hình 1.14: Minh họa bài toán ứng suất dị hướng
1.3.12. Ví dụ 12: Dùng cách phân tích xác xuất
• Tên tệp: PROBABI.
• Mục đích: Minh hoạ cách phân tích xác xuất.
• Phương pháp phân tích: Morgenstern-Price.
• Đặc điểm: Nhiều mặt trượt tròn, các tham số ứng suất cắt thay
đổi, có áp lực nước lỗ rỗng, có ngoại lực và lực địa chấn.
100

1.134

90

80

70

Elevation (m)

60

Line Load

Soil: 1
Mohr-Coulomb

50

40

Soil: 2
Shear/Normal Fn.

30

20

Soil: 3
Bilinear

10

0

-10
-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Distance (m)

Hình 1.15: Minh họa dùng cách phân tích xác xuất

120

130

140


Phần 2

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM SLOPE/W

2.1.

TỔNG QUAN VỀ GIAO DIỆN CỦA PHẦN MỀM
Ngay sau khi chương trình được khởi động, màn hình làm việc
sau sẽ xuất hiện:

Thanh
tiêu đề

Thanh
trạng thái

Thanh
trình đơn

Thanh
công cụ

VÙNG
VẼ

Vị trí con
trỏ

Hình 2.1: Màn hình làm việc của chương trình
Giống như bất ký chương trình chạy trong môi trường Windows
khác, cửa sổ chính của Slope/W cũng bao gồm các thành phần sau:
Thanh tiêu đề chứa tên chương trình và tên tệp đang mở; Các nút điều
khiển (maximize, minimize, close); Menu bar; Các thanh công cụ;
Thanh trạng thái; Vùng đồ họa; … có tên là DEFINE. Từ cửa sổ chính,
mở đến hai cửa sổ con thể hiện quá trình tính toán có tên là SOLVE và
kết quả tính toán có tên CONTOUR.
• Thanh menu bar (Bar menu): chứa tất cả các lệnh có thể thực
hiện với Slope/W:
• 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 đổ mô hình, chọn phương pháp phân tích, chỉnh
sửa và xem kết quả.
• Cửa sổ hiển thị mô hình (Dislay window): dùng để đồ họa các
sơ đồ hình học, hiển 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 như vị trí con trỏ chuột trên màn hình hiển thị, lệnh đang thực
thi, …
2.2. TRÌNH TỰ GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHẦN MỀM SLOPE/W
Slope/W được chia thành 3 module, đó là: chương trình nhập số
liệu (Define), chương trình tính toán (Solve) và chương trình biểu thị kết
quả tính (Contour).

Thông thường, ta sẽ bắt đầu với module Define sau đó dùng
module Solve để tính toán và module Contour để kiểm tra và in kết quả.
Để thuận tiện cho người sử dụng, chúng tôi đề xuất trình tự tính
toán cho các bài toán tính ổn định công trình bằng phần mềm Slope/W
gồm các bước chi tiết sau:
1) Thiết lập mô hình của bài toán
• Bước 1 : Xác định phạm vi vùng làm việc
• Bước 2 : Xác định tỷ lệ vẽ
• Bước 3 : Xác định lưới vẽ
• Bước 4 : Xác định hệ trục
• Bước 5 : Ghi bài toán
• Bước 6 : Phác thảo bài toán
• Bước 7 : Xác định các tùy chọn khi phân tích
• Bước 8 : Xác định các đặc tính của đất
• Bước 9 : Vẽ vùng phân cách giữa các lớp vật liệu
• Bước 10: Gán đặc tính cho các lớp vật liệu
• Bước 11: Vẽ đường mực nước ngầm
• Bước 12: Khai báo tải
• Bước 13: Khai báo vải địa kỹ thuật, neo ngầm hoặc cọc


• Bước 14: Vẽ bán kính mặt trượt
• Bước 15: Vẽ lưới mặt trượt
• Bước 16: Một số tùy chọn khi phác thảo bài toán
2) Qúa trình tính toán
• Bước 17: Kiểm tra lại dữ liệu đã nhập
• Bước 18: Thực hiện giải bài toán
3) Xem và xuất kết quả
• Bước 19: Xem kết quả hệ số an toàn mặt trượt
• Bước 20: Xem lực tác dụng trên từng phân tố đất

• Bước 21: Vẽ các đường đẳng hệ số ổn định
• Bước 22: Biểu diễn kết quả trên đồ thị
• Bước 23: Chèn ảnh và in bản vẽ
Trước khi nhập dữ liệu, để tránh sai sót dữ liệu đầu vào, đầu ra
cho phần mềm, người sử dụng cần chú ý chuyển đổi về các đơn vị đo
được dùng trong phần mềm theo bảng sau:
Bảng 2.1: Các đơn vị sử dụng trong phần mềm Slope/W
Đại lượng
Hình học
Trọng lượng đơn vị của nước

Đơn vị

Hệ mét

Hệ SI

L

Meters

Feet

kN/m

3

p.c.f

3

p.c.f

3

F/L

3

Trọng lượng đơn vị của đất

F/L

kN/m

Lực dính

F/L2

kN/m2

p.s.f

2

2

p.s.f

Áp lực nước

Cột nước áp lực
Tải phân bố

F/L

kN/m

L

m

F/L

ft.

kN/m

Lbs/ft.

Gia tốc

2

F/T

m/s

2

ft/s2

Vận tốc

F/L

m/s

ft/s

L

m

ft.

Biến dạng

Sau đây, chúng tôi đi vào trình bày nội dung chi tiết giải một bài
toán bằng phần mềm Slope/W.


2.2.1. Thiết lập mô hình của bài toán
• Bước 1: Xác định phạm vi vùng làm việc
Vùng làm việc nên được thiết lập trước để tạo thuận lợi cho việc
thao tác với một tỷ lệ quen thuộc. Thông thường có thể chọn kích thước
vùng làm việc: rộng 260 mm, cao 200 mm.
- Từ thực đơn Set chọn
trang Page. Xuất hiện hộp
thoại như hình vẽ:
- Chọn đơn vị áp dụng

cho vùng làm việc trong hộp
nhóm Units là mm.
- Trong nhóm Working
Area, chọn: Width = 260 mm,
Height = 200 mm.
- Chọn OK.
• Bước 2: Xác định tỷ lệ vẽ
Các đối tượng hình học thông thường được định nghĩa với đơn vị
m, do đó cần chọn tỷ lệ vẽ thích hợp để phù hợp với nội dung trang giấy.
- Từ thực đơn Set chọn trang Scale. Xuất hiện hộp thoại như hình
vẽ:


- Chọn đơn vị dùng để miêu tả tối tượng hình trong nhóm
Engineering Units là Meters.
- Nhập kích thước mở rộng dùng để miêu tả bài toán trong
nhóm Problem Extents (nên chọn kích thước rộng hơn bài toán một
chút để có thể dành lề cho bản vẽ).
- Nhập tỷ lệ vẽ trong hộp Horz. 1 và Vert. 1 trong nhóm Scale.
- Chọn OK.
Lưu ý: Khi nhập tỷ lệ vẽ mới, kích thước vùng làm việc có thể thay đổi
theo tỷ lệ mới thông qua sự thay đổi của các giá trị Maximem x và
Maximum y trong nhóm Problem Extents.
• Bước 3: Xác định lưới vẽ
Việc xác định nền lưới vẽ trong phạm vi vùng làm việc sẽ tạo
điều kiện thuận lợi cho việc tạo điểm, đường chính xác theo tọa độ
mong muốn thông qua chế độ “bắt dính”.
- Từ thực đơn Set chọn
trang Grid. Xuất hiện hộp thoại
như hình vẽ:

- Nhập khoảng cách lưới
trong hộp X và Y trong nhóm
Grid Spacing. Sau khi nhập,
khoảng cách thực của mắt lưới
trên màn hình được thể hiện
trong nhóm Actual Grid
Spacing.
- Nhấp chọn trong ô
Display Grid và Snap to Grid.
- Chọn OK.
• Bước 4: Xác định hệ trục
Việc phác thảo hệ trục trên bản vẽ giúp cho việc xem xét và đọc
thông tin bản vẽ sau khi in trở nên đơn giản hơn.
Bật chế độ hiển thị lưới bằng cách nhấn nút chuột vào nút Snap
to Grid trên thanh công cụ Grid.


- Từ thực đơn Set, chọn
Axes. Hộp thoại Axes xuất hiện
như hình vẽ:
- Để tạo một hệ trục X
nằm ngang bên dưới và Y nằm
dọc bên trái: chọn Left Axis,
Bottom Axis và Axis Numbers
trong nhóm Display.
- Chọn OK. Hộp thoại
Axis Size xuất hiện:
- Nhập độ rộng khoảng chia vào ô Increment Size và số khoảng
chia vào ô # of Increments
trên các trục X-Axis và Y-Axis.

- Nhấn OK.
Lưu ý: Để thay đổi độ rộng
khoảng cách chia trên các trục
và thay đổi nội dung tiêu đề
trên hệ trục, bạn chọn lại Set
→ Axes).
Kết quả thu được như
hình minh họa sau:


• Bước 5: Ghi bài toán
Dữ liệu định nghĩa của bài toán cần được ghi ra tệp, nhằm phục
vụ cho các chương trình giải (SOLVE) và hiển thị kết quả (CONTOUR).
- Nếu dữ liệu được ghi lần đầu và sau mỗi lần thao tác: chọn Save
từ thực đơn File.
- Nếu lưu dữ liệu vào một tệp khác: chọn Save As từ thực đơn
File.
• Bước 6: Phác thảo bài toán
Để phác thảo bài toán, đầu tiên cần làm xuất hiện toàn bộ vùng
làm việc trong cửa sổ màn hình, bằng việc nhấn chuột trái lên nút Zoom
Page

trên thanh công cụ Zoom.
Để phác thảo nội dung bài toán: chọn Lines từ thực đơn Sketch,
lúc này con trỏ chuột sẽ biến thành hình dấu “+”, di chuyển con trỏ
chuột đến tọa độ điểm cần phác thảo và nhấn phím trái, con trỏ chuột sẽ
được dịch chuyển đến tọa độ điểm mong muốn nhờ chế độ “bắt dính”.
Lúc này, nếu tiếp tục di chuyển, một đường kẻ sẽ xuất hiện tại điểm vừa
bắt dính đến vị trí hiện tại của chuột. Cứ tiếp tục di chuyển chuột và bắt
dính các điểm mong muốn theo yêu cầu của bài toán và kết thúc việc

phác thảo bằng phím phải chuột.
Nhấn nút Zoom Objects
trên thanh công cụ Zoom để phóng
to các đường vừa phác thảo vừa khít với cửa sổ vùng làm việc.
• Bước 7: Xác định các tùy chọn khi phân tích
Từ thực đơn KeyIn chọn Analyses…, hộp thoại KeyIn Analyses
xuất hiện.
* Trang Settings
- Để phân tích bài toán ổn định mái dốc, hiện nay có rất nhiều
phương pháp. Chọn phương pháp phân tích ở mục Analysis Type (Ví dụ
chọn: Bishop, Ordinary and Janbu).
- Xác định cách biểu diễn áp lực nước mao dẫn ở mục PWP
Conditions from (Ví dụ chọn: Piezometric Line with Ru).


* Trang Slip Surface
Xác định bề mặt trượt:
- Lựa chọn hướng di chuyển của mặt trượt thông qua nhóm
Direction of Movement.
- Trong nhóm Slip Surface Option: lựa chọn các loại mặt trượt,
nếu chọn Grid and Radius - cho phép định rõ một lưới các tâm và bán
kính mặt trượt).
- Lựa chọn ảnh hưởng của sức căng đến việc xuất hiện vết nứt
trong nhóm Tension Crack Option là No tension crack.