BÀI GIẢNG TIN HỌC ỨNG DỤNG GEOSLOPE V.5 - TS. Nguyễn Thị Ngọc Hương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH

BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT

BÀI GIẢNG TIN HỌC ỨNG DỤNG

GEOSLOPE - V.5
Giảng viên: TS. Nguyễn Thị Ngọc Hương

Email:
Website: didulich.net

Hà Nội, 7 - 2017


NHIỆM VỤ MÔN HỌC

Ứng dụng
Seep/w tính
thấm qua công
trình đất

Ứng dụng
Slope/w tính
ổn định mái
dốc

Ứng dụng
Sigma/w phân
tích ứng suất,

biến dạng

Tài liệu: Bài giảng, Geo-Studio Example, Geo-Studio
Manual.

Đánh giá môn học: Điểm quá trình (ý thức học tập,
điểm kiểm tra, bài tập lớn), Điểm thi hết môn.


ỨNG DỤNG SLOPE/W
TRONG PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC


NỘI DUNG GIỚI THIỆU VỀ SLOPE/W
 Khái niệm mái dốc và mục đích nghiên cứu
mất ổn định mái dốc

 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định mái dốc
 Module SLOPE/W trong bộ phần mềm
Geoslope Office V.5
 Hướng dẫn sử dụng SLOPE/W qua một ví
dụ đơn giản


I. KHÁI NIỆM MÁI DỐC, NGUYÊN NHÂN VÀ MỤC
ĐÍCH NGHIÊN CỨU MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
I.1 Khái niệm về mái dốc
 Mái dốc là khối đất có mặt giới hạn là mặt nghiêng.
 Mái dốc có thể phân thành mái dốc tự nhiên (do tác
dụng địa chất tạo thành như bờ sông, sườn núi, mái

đồi…) và mái dôc nhân tạo (như vách hố móng, thân
đê đập…)


I. KHÁI NIỆM MÁI DỐC, NGUYÊN NHÂN VÀ MỤC
ĐÍCH NGHIÊN CỨU MẤT ỔN ĐỊNH MÁI DỐC

→


I.2 Sự mất ổn định của mái dốc
 Mái dốc mất ổn định khi có xu hướng dịch chuyển và
phá hoại.
 Nguyên nhân gây mất ổn định mái dốc là do tổng lực
gây trượt tác dụng trên mặt trượt vượt quá tổng lực
kháng trượt sinh ra trên mặt đó.
 Lực gây mất ổn định: trọng lực; lực thấm & ngoại lực
(nếu có).
 Sức kháng trượt chủ yếu do: hình dạng & độ bền
kháng cắt của đất đá tạo nên.


Đê biển Trà Vinh

Đê sông Hà Tĩnh sau vụ bão



I.3 Mục đích nghiên cứu mất ổn định của mái
dốc

•

Xác định ra hệ số mái thỏa mãn yêu cầu về kinh tế
và kỹ thuật

•

Đưa ra giải pháp công trình hợp lý khi mái dốc gặp
sự cố


Trượt mái dốc
làm sập tòa
Highland Tower
(1978-Malaysia)
(Ngày 11/12/93)


II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
II.1 Hệ số an toàn
• Để đánh giá ổn định của mái dốc người ta đưa ra một hệ
số gọi là hệ số an toàn, FoS ( Factor of Safety ).
• Có nhiều PP để thành lập công thức tính FoS. Công
thức thông dụng nhất dựa trên giả thiết giá trị của FoS
không đổi dọc theo mặt trượt, sau đó tính FoS theo:
a/ PP cân bằng lực
Dùng để tính cho các mặt trượt trụ tròn, mặt trượt
phẳng hay có hình dạng các đa giác phức tạp. Xét 1
cung trượt bất kỳ:

Với: Ff: tổng lực chống trượt; Fd: tổng lực gây trượt


II.1 Hệ số an toàn (tiếp)
b/ PP cân bằng mômen
Thường dùng để tính cho các mặt trượt trụ tròn. Xét 1
cung trượt bất kỳ:

Mr: tổng lực chống trượt, Md: tổng lực gây trượt
Table 2-1:


Figure 2-1:


II.2 Hình dạng mặt trƣợt
-

Mặt trượt trụ tròn: mặt trượt có dạng cung tròn với các mái
dốc đồng nhất
Mặt trượt phức hợp (gãy khúc): thường xảy ra khi nền
không đồng nhất, gặp nền đá cứng, mặt trượt tiếp giáp với
nền đá.


II.3 Phƣơng pháp tính hệ số ổn định
Có nhiều phương pháp tính, nhưng có thể gộp lại thành
2 nhóm:
-Nhóm phương pháp theo lý thuyết cân bằng giới hạn
của khối rắn (Giả thiết trước hình dạng mặt trượt)

-Nhóm phương pháp dựa vào lý thuyết cân bằng giới
hạn thuần túy


II.3.1 Nhóm PP theo lý thuyết CBGH của khối rắn
Đặc điểm:
- Dùng mặt trượt giả định trước, không căn cứ trực tiếp
vào tình hình cụ thể của tải trọng & tính chất cơ lý của đất
đắp để quy định trượt cho mái dốc mà xuất phát từ kết
quả quan trắc lâu dài các mặt trượt trong thực tế → giả
thiết đơn giản hóa hình dạng mặt trượt → phương pháp
tính toán.
- Xem khối trượt như là 1 cố thể (vật rắn) ở trạng thái cân
bằng giới hạn, xem trạng thái ứng suất giới hạn chỉ xảy ra
trên mặt trượt


II.3.2 Nhóm PP theo lý thuyết CBGH thuần túy

Đặc điểm:
- Tại mỗi điểm trong khối đất đắp đều thỏa mãn
điều kiện cân bằng giới hạn. Việc 1 điểm mất ổn
định được giải thích là do sự xuất hiện biến dạng
trượt tại điểm đó. Mái đất mất ổn định là do sự
phát triển của biến dạng trượt trong 1 vùng rộng
lớn giới hạn của khối đắp


Nhận xét:

Trong 2 phương pháp trên, nhóm 2 vẫn mô phỏng
được gần đúng trạng thái ứng suất trong khối đất
bị phá hoại, nhưng tính toán phức tạp, nhóm 1 tuy
ít phù hợp thực tế hơn, nhưng tùy tình hình cụ thể
của từng công trình mà việc giả định trước các mặt
trượt cho phù hợp. Việc tính toán theo phương
pháp này đơn giản & thiên về an toàn hơn -> dùng
rộng rãi hơn.


II.4 Tính toán FoS theo lý thuyết CBGH của khối
rắn theo phƣơng pháp phân thỏi
Phương pháp này là cơ sở của phần lớn các phần
mềm hiện nay, dùng tính toán các mái dốc có kích
thước & điều kiện địa chất, thủy văn, ngoại lực… phức
tạp
Nguyên lý của phương pháp là khối
trượt mất ổn định được chia thành
nhiều thỏi nhỏ có phương thẳng
đứng. Mỗi thỏi được coi như 1 khối
trượt riêng biệt. Số thỏi chia cho cả
cung trượt phụ thuộc vào kích
thước & mặt cắt địa chất của mái
dốc


Sau khi chia thỏi, tiến hành xác định lực tác dụng lên
từng thỏi. Rồi có thể FoS theo phương pháp cân bằng
lực hoặc cân bằng mô men.

Lực tác dụng lên thỏi và đa giác lực theo PP Bishop đơn giản


III. MODULE SLOPE/W TRONG BỘ PHẦN
MỀM GEO-SLOPE OFFICE V.5
 Đặc điểm chung của SLOPE/W
+ Là một trong 6 module chính của bộ Geo-Slope
+ Là phần mềm giao diện đồ họa dùng để phân tích ổn định
mái đất – đá theo PP CBGH trong khối đất bão hòa, không
bão hòa, gồm 9 PP khác nhau:
+ Mái dốc đồng nhất, ko đồng nhất trên nền đá;
+ Mái dốc chịu tải trọng ngoài & có cốt gia cố;
+ Tích hợp với SEEP/W phân tích ổn định mái dốc
trong đk có áp lực nc lỗ rỗng phức tạp
+ Tích hợp với Sigma phân tích ổn định theo PTHH
+ Tích hợp với Quake phân tích ổn định có xét tới tác
động động đất;
+ Phân tích ổn định mái dốc theo xác suất


 Giao diện làm việc của SLOPE/W

Nút
tắt,
bật tắt
các
hiển
thị,
khi

cần
xuất
kết
quả


VI. CÁC BƢỚC TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC
DÙNG SLOPE/W
1. Thiết lập vùng làm việc
2. Phác họa mô hình tính
3. Khai báo vật liệu
4. Gán vật liệu vào mô hình (vẽ đường phân cách giữa
các lớp đất)
5. Vẽ đường đo áp
6. Chọn phương pháp tính ổn định
+ Xác định chiều cung trượt
+ Xác định lưới tâm & lưới bán kính cung trượt
7. Trang trí (ký hiệu, hệ trục tọa độ…)
8. Kiểm tra lỗi
9. Giải bài toán và xuất kết quả