Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 3 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN

PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: or

Web: />10/25/2010

Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

1

10/25/2010

2

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO
NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 4b: Bài tốn toả nhiệt 3D.
Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập
bê tơng khi xảy ra động đất.
Chương 6: ðường hầm thủy cơng Giếng điều áp.
Chương 7: ðường ống áp lực – Nước va
trong đường ống.

10/25/2010

NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1: Thấm qua cơng trình.
Chương 2: Áp lực khe rỗng.
Chương 3: ðập vật liệu địa phương.
Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp
dụng trong đánh giá ổn định
mái dốc.
Chương 4: ðập bê tơng trọng lực
Chương 4a: ðập bê tơng đầm lăng (RCC)

3

NỘI DUNG THỰC HÀNH
1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
nước va trong đường ống áp lực
WaterHammer_BK.
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
khuếch tán nhiệt 3D trong bê tơng thủy
cơng.
3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm mơ
phỏng Monte Carlo ứng dụng trong tính
ổn định mái dốc đập vật liệu địa
phương.
10/25/2010

4

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thủy công – Tập 1. Trường ĐHXD. T/g.
Nguyễn Xuân Đặng.
2. Cơ học đất – Trường ĐHTL.
3. Phần mềm SIGMA.
4. Phần mềm SLOPE.
5. Phần mềm SEEP.
6. Phần mềm Crystal Ball.
Tài liệu download tại địa chỉ Web:
10/25/2010
5
Web:
/>
Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

NỘI DUNG
1. Giới thiệu.
2. Ứng suất & biến dạng.
3. Các phương pháp tính ổn đònh mái dốc
đất, đất đá hỗn hợp.
4. Ví dụ tính với phần mềm Sigma.
5. Công nghệ & vật liệu liệu mới trong
xây dựng đập VLĐP.
10/25/2010

6

PGS. Dr. Nguyễn Thống

1


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

GIỚI THIỆU
- Đập vật liệu đòa phương (VLĐP) dùng để chỉ
đập được xây dựng bằng vật liệu có sẵn tại
nơi xây dựng (đất cát, á cát, á sét, sét,…).
- Ưu điểm:
* Sử dụng vật liệu tại chổ
phong phú
rẽ tiền.
* Kết cấu đơn giản.
* Độ bền vững ngày càng cao (nhờ tính chất
cố kết tự nhiên của đất đá dưới tác dụng
của tải trọng).
10/25/2010

7

PGS. Dr. Nguyễn Thống

PHÂN LOẠI THEO
MẶT CẮT ĐẬP

10/25/2010

8

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

10/25/2010

9

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

10

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Trừng hợp tầng nền
thấm nước DÀY

Trường hợp tầng thấm
nước KHƠNG Q DÀY

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

11

10/25/2010

12

PGS. Dr. Nguyễn Thống

2

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương
ĐẬP ĐẤT ĐÁ ĐỔ
HOÀ BÌNH

MỘT SỐ ĐẬP
VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

10/25/2010

13

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

14

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Hmax>(40-50)m

ĐẬP ĐÁ ĐỖ
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

15

10/25/2010

16

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

NỘI DUNG TÍNH TOÁN ĐẬP VẬT
LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
- Tính ổn đònh thấm.
-Tính ổn đònh mái dốc.
thượng và hạ lưu trong các trường hợp

khai thác khác nhau (bình thường, có
không có thấm, động đất, sự cố các bộ
phận kết cấu đập: vật thoát nước,
màng chống thấm…).

ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HP

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

17

10/25/2010

18

PGS. Dr. Nguyễn Thống

3


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH
MÁI DỐC ĐẤT
- Phương pháp cân bằng giới hạn.

10/25/2010

19

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

20

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

mi

mi

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH
MÁI ĐẤT RỜI

Đây là loại đất ở đó lực dính c(N/m2) xem như
bằng 0. Mặt trượt dạng mặt phẳng.
* Mái đất rời khô hoặc ngập nước:

mj

Mặt trươt cong

Tầng nền có tính cơ lý TỐT
10/25/2010

21

PGS. Dr. Nguyễn Thống

T

10/25/2010

N

β
β

W

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

* Mái đất rời có lực thấm:
Lực thấm Fth tại vò trí
đường dòng đi ra
Fthn
khỏi mái dốc:

Ntgϕ W cos β.tgϕ tgϕ
=
=
T
W sin β
tgβ

Khi ϕ > β
k>1
mái dốc ổn đònh
& ngược lại.
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

22

PGS. Dr. Nguyễn Thống

T lực gây trượt

ϕ) lực chống trượt.
N.tg(ϕ
Hệ số ổn đònh chống trượt k:

k=

T = W sin β
N = W cos β

T

β
β

Fth = γ n J

N
β
T
W=Vγγđn
J độ dốc thủy lực tại vò trí
∆L ∆h
β
ra khỏi mái dốc dòng thấm

N
W

23

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

θ

V thể tích phân tố đất

24

4


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

θ Góc hợp bởi phương đường dòng ra
khỏi mái dốc và phương ngang.
Lực thấm Fth sẽ cùng phương đường dòng.
Xét thể tích V, hình chiếu của tổng lực
thấm xuống phương thẳng góc mái dốc
là:

Hệ số ổn đònh mái dốc k trong trường hợp
này:

Luc chong truot
Fthn
k=
Luc
gay
truot
N

=
T

=

Fthn = Ftn V sin( β − θ ) = γ n JV sin( β − θ ).
10/25/2010

25

[Vγ dn cos β − Vγ n J sin(β − θ)]tgϕ
Vγ dn sin β + Vγ n J cos(β − θ)

[γ dn cos β − γ n J sin(β − θ)]tgϕ
γ dn sin β + γ n J cos(β − θ)

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

26

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Xét trường hợp đường dòng thấm đi ra men
theo mặt dốc thì θ = β và:

Nhận xét: Khi có dòng thấm thì mái dốc kém ổn
đònh hơn. Một cách gần đúng ta thấy k chỉ còn
khoảng 1/2 so với trường hợp không có dòng
thấm (γγdn=1).
Tóm lại, khi có dòng thấm để mái dốc của đất rời ổn
đònh thì góc β phải thỏa điều kiện sau:

J=

∆h
= sin β
∆L

∆h chỉ độ chênh cột nước áp lực, ∆L độ dài
đường thấm.

⇒k =

γ dn cos β.tgϕ
γ dn tgϕ
=
γ dn + γ n sin β
γ dn + γ n tgβ

10/25/2010

27

⇒ k ≈ 0.5

tgϕ
tgβ

β < arctg(0.5tgϕ
ϕ) để k>=1
0
Ví dụ ϕ=24
β < 12.550.
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

28

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương
Hê sơ ổn định
mái dốc

PHÂN TÍCH
ỔN ĐỊNH
MÁI ĐẤT DÍNH
ĐỒNG
NG CHẤT
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

29

10/25/2010

30

PGS. Dr. Nguyễn Thống

5


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

CÁC PHƯƠNG PHÁP

CÁC PHƯƠNG PHÁP

P/pháp

M/trượt tròn

Fellenius
Bishop
Janbu đ/giản
Spencer
Morgenstern &
Price
10/25/2010 c/xác
Janbu

X
X
(x)
X
X

(X)
X
(X)
X

X

X

PGS. Dr. Nguyễn Thống

M/trượt không
tròn

31

P/pháp

C/bằng C/bằng
Moment
lực

Fellenius
Bishop
Janbu đ/giản
Spencer
Morgenstern
& Price
Janbu
c/xác

10/25/2010

X
X

X
X
X

G/thiết lực hông
(ZL,R)
Hợp lực//cột đất
Nằm ngang
Nằm ngang
Độ nghiêng k.đổi
X/E=λ
λ.f(x)

X

X

X/đònh đường áp 32
lực

X
X

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

ĐỊNH NGHĨA HỆ SỐ AN TOÀN ỔN ĐỊNH k
Khi phân tích sự ổn đònh mái dốc, độ bền cắt
phát triển dưới những đ/kiện bằng NHỎ
HƠN độ bền cắt có thể chòu lớn nhất của
mái dốc. Ta đònh nghóa hệ số an toàn k:
k = độ bền cắt giới hạn (tối đa)/ độ bền cắt
cần cho sự ổn đònh
Với mái dốc xác đònh
Khảo sát một số mặt
trượt
xác đònh kmin
ta gọi đây là hệ
10/25/2010
33
số an toàn của mái dốc xét.

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS
Còn gọi là p/p thông thường (ordinary method)
hay p/p Thụy điển (Swedish method).

PGS. Dr. Nguyễn Thống

ZL

Sơ đồ & kí hiệu
dùng trong p/p
Fellenius

W
T

10/25/2010

α

P

PGS. Dr. Nguyễn Thống

l

ZR

Cung trượt

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Các tính chất của đất: c’, φ’, γ.
Tại đáy cột đất có:
- Ứng suất pháp σ
- Ứng suất cắt (tiếp tuyến) τ
- p lực lỗ rỗng u
Hệ số án toàn k:
s
s với
s = c′ + (σ − u )tgϕ′
k = ⇒τ=
10/25/2010

R

τ

PGS. Dr. Nguyễn Thống

k

35
s sức chống cắt giới hạ
n

34

CHÚ Ý
Hệ số an toàn k
kF trong trường hợp

dùng phương trình cân bằng lực để
xét ổn đònh khối đất.
Khi dùng phương trình cân bằng
moment để xác đònh cân bằng khối
đất k
kM chỉ hệ số ổn đònh.
10/25/2010

36

PGS. Dr. Nguyễn Thống

6


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Xét cho 1 đ/v chiều rộng:
α)
σl = Wcos(α
α)
P=Wcos(α

PHƯƠNG PHÁP FELLENIUS (TERZAGHI ?)

Thay vào ta có:

T = τl = sl / k = [c′ + (σ − u )tgϕ′]l / k

∑W sin α = ∑ [c′l + (W cos α − ul )tgϕ′]/ k

T = [c′l + ( P − ul )tgϕ′] / k

i

Cân bằng moment tổng thể quanh điểm o & chú
ý rằng các lực hông là những nội lực và do
đó moment thực sự của chúng bằng 0.

kM

∑ WR sin α = ∑ TR
i

10/25/2010

i

M

i

∑ [c′l + (W cos α − ul )tgϕ′]
=

∑ W sin α
i

i
37

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

38

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

NHẬN XÉT
- kM không chứa ở vế phải nên không tính thử
dần
đơn giản (một số phương pháp khác,
kM sẽ xuất hiện trong vế phải của p/t xác
đònh kM).
- Giả thiết lực hông không thỏa mãn đ/kiện cân
bằng tónh học

có thể làm hệ số ổn đònh k
giảm nhỏ đến 60%
ít được sử dụng hiện
nay.

VỀ CÁC P/P CỘT ĐẤT TRƯT
Với các p/p này, khối đất trượt được chia thành
một số cột đất với các kí hiệu lực tác dụng
như sau:

10/25/2010

39

PGS. Dr. Nguyễn Thống

ZL
θL
uL

hL

T
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

W

uB

hR

a
P

θR
ZR

uR

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

ZL, ZR áp lực hông bên trái & phải.
hL, hR vò trí áp lực hông bên trái & phải.
θL, θ R góc nghiêng áp lực hông bên trái &
phải.
uL, uR, uB áp lực kẻ rỗng bên trái & phải và
đáy.
P phản lực tại đáy.
T lực tiếp tuyến tại đáy
a vò trí lực P
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

41

40

NHẬN XÉT

Giả sử khối đất trượt chia thành n cột đất:

Số ẩn số:

1 hệ số k liên kết lực cắt T & lực pháp tuyến P.
n lực pháp tuyến P
n vò trí a của lực P
n-1 lực hông
n-1 góc nghiêng θ
n-1 vò trí các áp lực hông.

Tổng các ẩn số: (5n-2)
10/25/2010

42

PGS. Dr. Nguyễn Thống

7


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Số phương trình:
3n số phương trình cân bằng lực phương ngang,
đứng và moment.
Cần có bổ sung (2n-2) phương trình từ các
giả thiết.
Các giả thiết phổ biến:
n vò trí phản lực đáy (thường là điểm giữa đáy)
(n-1) góc nghiêng θ hay vò trí các áp lực hông
hL,R
BÀ
I TOÁN THỪA 1 PHƯƠNG TRÌNH
10/25/2010
43
PGS. Dr. Nguyễn Thống

Bằng cách xét riêng lẽ phương trình cân bằng
Moment hoặc cân bằng lực ta sẽ có hệ số an
toàn km hoặc kf.
Nói chung, 2 giá trò này là khác nhau, tuy nhiên
ta có thể tìm được giá trò θ để 2 giá trò k này
bằng nhau.
Tổng quát, các phương pháp đều phải giải
đúng dần để xác đònh k (vì phương trình giải

không phải là pt. tường minh theo k).
10/25/2010

44

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG TỔNG QUÁT
f

d
b

W X
R

EL
XL
T
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

Với:
α

45

]

mα P = W − ( X R − X L ) −
(c′l − ultgϕ′) sin α / k

ER

l
P

[

Tâm quay
tưởng tượng
hoặc thực

R

Hình chiếu lực theo phương thẳng đứng:
Pcos(α
α)+Tsin (α
α) = W-(XR-XL)
Với:
T = c′l + ( P − ul )tgϕ′ / k

Ta có:

mα = cos α(1 + tgα.tgϕ′ / k )

10/25/2010

46

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Hình chiếu lực theo phương nằm ngang:
-Psin(α
α)+Tcos (α
α) + (ER-EL) = 0
(ER-EL) = Psin(α
α) -Tcos (α
α)
Ngoài ra, từ p/t theo phương thẳng đứng:
P = [W-(XR-XL) - Tsin (α
α) ]/cos (α
α)
Thay vào trên ta có:

(ER-EL) = [W-(XR-XL) - Tsin (α
α) ]tg(α
α) –
Tcos (α
α)
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

47

(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α
α) - Tsin (α
α)
tg(α
α) -Tcos (α
α)
(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α
α) - Tsec(α
α)
Với sec (α
α) = 1/ cos (α
α)
Thay giá trò T vào ta có:
(ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α
α) –
[c’l+(P-ul)tgϕ
ϕ’ ]sec(α
α)/k
10/25/2010

48

PGS. Dr. Nguyễn Thống

8


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Xét cân bằng lực tổng thể khi không có tải
trọng trên mái dốc, hệ số ổn đònh kí hiệu kF :
Do đó:

∑ (E

R

Do đó:

kF

− E L ) = 0; ∑ ( X R − X L ) = 0

i

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]sec α
=
∑ [W − ( X − X )]tgα
i

R

i

(1)

L

i

⇒ ∑ [W − ( X R − X L )]tgα −
i

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]sec α / k

F

=0

i
10/25/2010

49

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Xét mặt trượt tròn: f=0, d=Rsinα
α, R hằng số:

CÂN BẰNG MOMENT QUANH O
Hệ số an toàn về moment kí hiệu kM:

∑Wd = ∑ TR + ∑ Pf
i

i

Thay T vào và sắp xếp lại:

kM =

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]R

i

(2)

Để tính kF hoặc kM theo (1) hoặc (2) cần phải
tính P (phương trình chiếu lực theo
phương đứng):

∑Wd − ∑ Pf
i

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]
=
∑ W sinα
i

i

i

10/25/2010

kM

i

51

PGS. Dr. Nguyễn Thống

Với:

50

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

52

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

mα P = W − ( X R − X L ) −
(c′l − u.l.tgϕ′) sin α / k

Điều này đòi hỏi phải ước tính XR và XL. Vì bài toán
không khép kín nên cần phải ra giả thiết cho các
lực hông Đây là nguồn gốc của các phương pháp
khác nhau.
XR=XL=0 (Bishop, 1955), (Janbu, 1956) [hình chiếu
xuống phương đứng của áp lực hông].
X / E = hằng số (Spencer, 1967).

X / E =λ
λ.f(X) (Morgenstern và Price, 1965).
10/25/2010
(kí hiệu X,E
xem sau) 53
PGS. Dr. Nguyễn Thống

CHÚ Ý
E
chỉ lực pháp tuyến
bên hơng cột đất
X
Chỉ lực tiếp tuyến bên
hơng cột đất
10/25/2010

54

PGS. Dr. Nguyễn Thống

9


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

CÁC PHƯƠNG PHÁP
Trên cơ sở các phương trình lập nêu trên,
nhiều tác giả đã đưa ra các giả thiết khác
nhau để từ đó xác đònh hệ số an toàn
chống trượt của mái dốc:
- Phương pháp Terzaghi (1936)
- Phương pháp Bishop (1955)
- Phương pháp Spencer (1967)
- Phương pháp Morgenstern & Price (1965)

PHƯƠNG PHÁP TERZAGHI
Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ cân
bằng Moment kM và giả thiết là:

10/25/2010

55

PGS. Dr. Nguyễn Thống

P = Wcosα
α

Phương trình xác đònh hệ số an toàn là:

∑ [c′l + (W cos α − ul )tgϕ′]
=
∑ W sinα
i

kM

i

Kinh
nghiệm cho thấy kết quả theo Terzaghi thiê56n
10/25/2010
PGS. Dr. Nguyễn Thống
về an toàn (kM tính ra thiên nhỏ)

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

PHƯƠNG PHÁP BISHOP ĐƠN GIẢN

Với giả thiết XR=XL=0 (lực hông thẳng góc
với cột đất), p/t lực theo phương đứng trở
thành:

P = [W − (c′l − ultgϕ′) sin α / k F ] / m α
Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ
cân bằng Moment
ul ) tg ϕ′ ]
∑: [kc M′l +từ( Pp/t− (2).

kM =

PHƯƠNG PHÁP BISHOP ĐƠN GIẢN

Vì vế 2 của p/t khi tính P cần phải có
kF, giả thiết kF=kM và giải thử dần.
Như đả nói trên, p/pháp này thừa
phương trình và sự cân bằng lực
theo phương ngang không thoả.

i

∑ W sin α

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

57

10/25/2010

58

PGS. Dr. Nguyễn Thống

i

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

PHƯƠNG PHÁP JANBU ĐƠN GIẢN
Tương tự như Bishop vừa rồi, với giả thiết XR=XL=0,
p/t lực theo phương đứng trở thành:

Để kể đến ảnh hưởng thành phần tiếp tuyến lực
hông, tác giả kiến nghò hệ số hiệu chỉnh f0 và
hệ số ổn đònh là:

P = [W − (c′l − ultgϕ′) sin α / k F ] / mα
Theo p/pháp này, hệ số an toàn được tính từ
phương trình cân bằng lực tổng thể kF từ p/t (1):

k
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

0
F

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]sec α
=
∑W .tgα

L
d

59

1.15

Cung trượt

ϕ=0

1.10
1.05

i

i

k F = f 0 .k F0

f0

C=0

d/L

1.00

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

C>0,ϕ
ϕ>0

60

0

0.2

0.4

10


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Cũng giống như p/p Bishop, phương
pháp này thừa 1 p/trình và không
có sự cân bằng về moment.
So với kM thì kF tìm được nhạy hơn
nhiều đối với giả thiết lực hông.
Phân tích dựa vào cân bằng

Moment có vẻ thích hợp hơn.

PHƯƠNG PHÁP SPENCER
Với giả thiết X/E=tgθ
θ với θ là góc nghiêng của lực
hông so với phương ngang.
kF được tính theo (1)
[c′l + ( P − ul )tgϕ′]sec α

10/25/2010

61

PGS. Dr. Nguyễn Thống

kM được tính theo (2)

kM
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

kF =

∑
∑ [W − ( X
i

R

− X L )]tgα

i

∑ [c′l + ( P − ul )tgϕ′]
=
∑W sinα
i

i

62

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Dùng cách tính thử dần: đầu tiên giả sử XR-XL=0,
sau đó tính E và X nhờ vào các p/t:
* X/E=tgθ
θ
* (ER-EL) = [W-(XR-XL)]tg(α
α) –
[c’l+(P-ul)tgϕ
ϕ’]sec(α
α)/kF

Góc nghiêng θ sẽ được hiệu chỉnh sao cho kF=kM.
Spencer đã khảo sát quan hệ giữa kF và kM cho 1 bài
toán cụ thể. Kết quả cho thấy kM ít nhạy đối với
thành phần tiếp tuyến lực hông. Điều này phù
hợp với nhận đònh của Bishop.

PHƯƠNG PHÁP MORGENSTERN & PRICE
Với giả thiết X/E=λ
λf(x), f là hàm biến đổi liên
tục qua mặt trượt (một số dạng hàm f xem
sau) và λ là hệ số tỉ lệ.
Khi cho trước hàm f, tìm được giá trò λ để thoả
mãn kF = kM
Cách giải cũng thử dần như p/p Spencer.

10/25/2010

63

PGS. Dr. Nguyễn Thống

10/25/2010

64

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP
- Các phương pháp theo lý thuyết cân
bằng giới hạn nói trên được sử dụng
rộng rãi để tính ổn đònh mái dốc.
- Ngoại trừ p/p Fellenius, kinh nghiệm cho
thấy các p/p còn lại đều tin cậy và sự
khác biệt kết quả là không lớn.
- Chú ý là không có p/p nào “vượt trội”.
10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

65

10/25/2010

66

PGS. Dr. Nguyễn Thống

11


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

THỰC TẬP
Sử dụng phần mềm GEO-SLOPE để tính
ổn đònh mái dốc.
Xem ví dụ trong: \Geo-Studio\Slope\...
1. OnDinh_1.gsz : Không có nước
2. OnDinh_2.gsz : Có nước (đường bão
hòa)
Seep
giải bài toán thấm
trước sau đó là Slope.
10/25/2010

67

PGS. Dr. Nguyễn Thống

TÍNH HỆ SỐ
ỔN ðỊNH K
THEO QUAN ðIỂM
THỐNG KÊ
10/25/2010

68

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

ðặt vấn đề:
K =f(γγ,ϕ
ϕ,c)
γ,ϕ
ϕ,c
là các đại lượng thống kê
(ngẫu nhiên), tn theo các quy
luật xác định nào đó.
K cũng là một đaị lượng ngẫu
nhiên và tn theo một quy luật
xác suất.
10/25/2010

69

PGS. Dr. Nguyễn Thống

Xác định quy luật K từ
các quy luật đã biết của
γ,ϕ

ϕ,c bằng kỹ thuật mơ
phỏng Monte Carlo.

10/25/2010

70

PGS. Dr. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Chương 3: Đập vật liệu đòa phương

Xem lý thuyến mơ phỏng Monte
Carlo trong:
Lap & T Dinh Du an \
Chuong7Bis Rui ro voi ly thuyet
Monte Carlo.ppt
Lap & T Dinh Du an \ Chuong10PhanTichDiAn_HD
Crystal
Ball.ppt

10/25/2010

PGS. Dr. Nguyễn Thống

71

HẾT CHƯƠNG 3

10/25/2010

72

PGS. Dr. Nguyễn Thống

12