Nghiên cứu phương pháp tính toán nền đắp có gia cường bằng vải địa kỹ thuật trong các công trình xây dựng đường ô tô ở việt nam

i

BƠ

..

Ề
Ĩ

ỊA KỸ THU T TRONG CÁC

NG BẰNG V

NG Ơ TƠ Ở VIỆT NAM

CƠNG TRÌNH XÂY DỰ

Chun ngành:

XÂY DỰN

Mã số:

62.58.30.01

ẮP

ƯỜN Ơ Ô V

ƯỜNG THÀNH PHỐ

LU N ÁN TIẾN SỸ KỸ THU T

N ƯỜI Ư N
1.
2.

ẪN
V

V

2014

N
ỨC SỸ

N


ii

L

M

ơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học do chính tơi thực
hiện. Các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực và chưa được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận án

Huỳnh Ngọc Hào


iii

L IC M
Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến iáo sư, iến sỹ
Vũ ình hụng – Người Thầy hướng dẫn đã tận tâm, tận tình giúp cho tác giả
hồn thành luận án đúng thời gian.
Tác giả xin trân trọng biết ơn iến sỹ Vũ

ức Sỹ - Thầy hướng dẫn đã

giúp đỡ tận tình, tạo mọi thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện
luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn
hăm;

rần Thị

im

Bùi Xuân

ậy,

ăng và tập thể Bộ môn

Lã Văn
ường Bộ đã có

những đóng góp quý báu và quan tâm, giúp đỡ, tạo thuận lợi cho tác giả trong
quá trình làm nghiên cứu sinh.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn
rường

hầy Hiệu

ại học Giao thơng Vận tải, hịng

rưởng, Ban Giám Hiệu -

ào tạo au đại học đã giúp tác

giả hoàn thiện các thủ tục, tổ chức báo cáo luận án đúng thời gian.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các
nhà khoa học từ

iáo sư, hó

iáo sư, iến sỹ và các

rường ại học Giao thông Vận tải, ại học Xây Dựng, ại

học Thủy lợi, Học viện Kỹ thuật Quân sự, ại học Kiến trúc Hà Nội, ại học
Duy Tân, ại học Bách Khoa à Nẵng, ại học Kiến rúc à Nẵng, ại học
Bách Khoa Tp.HCM, Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải, Hội Cầu
đường Việt Nam,

ại học Bang California-Fullerton đã có những đóng góp,

giúp đỡ quý báu cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hồn thiện luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ba, Mẹ, gia đình, người
thân và xin chân thành cảm ơn thầy, cô, bạn đồng nghiệp đã chia sẻ, động
viên, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án nghiên cứu này.
Tác giả luận án


iv

MỤC LỤC
1.
2.
3.
4.
5.
6.

MỞ ẦU……………………………………………………

1

Giới thiệu cơng trình nghiên cứu……………………………
Lý do lựa chọn đề tài…………………………………………
Mục đích………………………………………………………
ối tượng nghiên cứu………………………………………
Phạm vi nghiên cứu…………………………………………
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài……………………

1

1
1
1
2
2

ƯƠN 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ D N V
ƯƠN
PHÁP TÍNH TOÁN NỀN Ắ
ƯỜNG VẢ ỊA KỸ THUẬT

1.1

Các nghiên cứu sử dụng và tính tốn nền đắp gia cường vải
địa kỹ thuật trong và ngoài nước……………………………

1.1.1

3

Lịch sử phát triển và sử dụng vải địa kỹ thuật………………

3
3

1.1.1.1 Giới thiệu chung………………………………………………

3

1.1.1.2 Phân loại vải địa kỹ thuật……………………………………

4

1.1.1.3 Một số tiêu chí đánh giá vải địa kỹ thuật……………………

5

1.1.1.4 Các chức năng của vải địa kỹ thuật…………………………

5

1.1.1.5 Một số cơng trình xây dựng sử dụng vải địa kỹ thuật ở V.Nam 9
1.1.2

ác phương pháp tính toán nền đắp gia cường vải địa kỹ thuật

ở trong và ngồi nước hiện nay
1.1.2.1 hương pháp giải tích tính nền đắp có cốt trên nền đất yếu
Nhận xét phương pháp giải tích tính nền đắp gia cường trên
đất yếu
1.1.2.2 hương pháp giải tích tính nền đắp có cốt trên đất tự nhiên tốt
Nhận xét các phương pháp giải tích
1.1.2.3

12
12
15
16
23

hương pháp số và các phần mềm tính tốn

24

Nhận xét các phương pháp tính tốn

27

1.2

Những vấn đề tồn tại mà luận án sẽ tập trung nghiên cứu……

28

1.3
1.4
1.5

Mục tiêu của đề tài……………………………………………
Nội dung nghiên cứu…………………………………………
hương pháp nghiên cứu……………………………………

28
29
29

ƯƠN 2 MÔ N
BẰNG CỐT MỀM VẢ

ÍN B

N NỀN Ấ
ỊA KỸ THUẬT

Ắ

ƯỜNG

30


v

2.1

Mục đích và yêu cầu…………………………………………

30

2.1.1

Mục đích……………………………………………………

30

2.1.2

Yêu cầu………………………………………………………

30

2.2

Các tính chất của vải địa kỹ thuật……………………………

31

2.2.1

Một số khái niệm về thuộc tính của vải địa kỹ thuật

31

2.2.2

ường quan hệ ứng suất – biến dạng của vải địa kỹ thuật…

33

2.2.3

Một số ví dụ xác định tính cơ lý của vải địa kỹ thuật………

34

2.3

Xây dựng mơ hình bài tốn…………………………………

36

2.3.1

Một số giả thiết………………………………………………

37

2.3.2

Xây dựng mơ hình tính tốn bài tốn ổn định của nền đường

đắp có cốt mềm theo phương pháp phần tử hữu hạn…
2.3.2.1 ác phương trình cơ bản của lý thuyết đàn hồi………………

37
38

hương trình cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn……

39

2.3.2.3 Hệ số an toàn theo phương pháp giảm c-φ…………………

42

2.3.2.2

Nhận xét
ƯƠN 3 XÂY
B
BẰN

N NỀN
ƯƠN

42
ỰN
Ấ

UẬ
Ắ

NV
ƯỜN

VẢ

ƯƠN
Ị

Ỹ

RN

TÍNH

UẬ

43

PTHH

Xây dựng thuật tốn…………………………………………

43

3.1.1

hần tử tấm tam giác………………………………………

43

3.1.2

hần tử tấm tam giác đẳng tham số…………………………

44

3.1.3

Mơ hình Mohr- oulomb……………………………………

46

3.1

hần tử tiếp xúc………………………………………………

50

3.1.4.1 Lý thuyết phần tử tiếp xúc……………………………………

50

3.1.4.2 Mô hình phi tuyến tiếp xúc giữa vải địa kỹ thuật và đất nền…

52

hần tử vải địa kỹ thuật………………………………………

52

3.1.5.1 Lý thuyết tính tốn phần tử vải địa kỹ thuật…………………

52

3.1.5.2 Mơ hình phi tuyến của phần tử vải địa kỹ thuật……………

53

3.1.4

3.1.5

3.1.6

hân tích phi tuyến……………………………………………

53

3.1.6.1

hương pháp Newton-Raphson (N-R)………………………

54

3.1.6.2

hương pháp Newton-Raphson cải tiến………………………

55

3.1.7

ơ đồ khối tổng qt chương trình……………………………

55

3.2

Xây dựng chương trình tính …………………………………

55


vi

3.2.1

Giới thiệu giao diện chương trình tính hnh_ress V1 00………

55

3.2.2

Giới thiệu chương trình tính hnh_ress V1 00…………………

57

Kết luận chương 3

59

ƯƠN 4

Ự N
V

R N

ỆM ÍN

N NỀN

XÂY

ỰN

ƯỜN

Ắ

ƯỜN

60

Ơ Ơ

4.1

Nền đường đắp trên đất tự nhiên tốt…………………………

60

4.1.1

Dữ liệu chung tính tốn………………………………………

60

4.1.2

Phân tích ổn định của nền đường đắp………………………

62

4.1.2.1 Nền đắp cao 6m………………………………………………

63

4.1.2.2 Nền đắp cao 8m………………………………………………

64

4.1.2.3 Nền đắp cao 10m……………………………………………

68

4.1.2.4 Nền đắp cao 12m……………………………………………

72

4.1.3

Xây dựng biểu đồ tra V

sử dụng trong nền đắp cao……

75

4.2

Nền đường đắp trên đất yếu…………………………………

77

4.3

Xác định dạng cung trượt mái dốc theo phương pháp xấp xỉ

80

4.3.1

hương
mặt trượt
80
mặt
trượtpháp
mái xấp
dốc xỉ
……………………
Một số ví dụ vẽ đường biến dạng trượt và tính xấp xỉ mặttrượt 81

4.3.2
4.3.2.1

rường hợp nền đắp có gia cường vải địa kỹ thuật

81

4.3.22

rường hợp nền đắp không gia cường vải địa kỹ thuật

85

4.4

Xây dựng cơng thức tính tốn lực căng (

4.4.1

Lực
trong phân mảnh cho mặt trượt trụ tròn
trongcăng
nền V
đắp………………………………………
Xây dựng cơng thức tính tốn lực căng vải địa kỹ thuật (Tmax)

88
96

4.5.1

Xác
ảnh hưởng
của độ
cứnghạn
vđkt
(EA)
hệ số
an toàn
bằngđịnh
phương
pháp phần
tử hữu
theo
mặtđến
trượt
Ellipse…

Xây
dựng
biểu
thức xác định độ cứng vđkt (EA) ảnh hưởng
ổn định
nền
đắp……………………………………

4.5.2

đến hệ số an toàn ổn định………………………
Ảnh hưởng của độ cứng vđkt đến hệ số an toàn ổn định……

4.5.3

Biểu đồ quan hệ ảnh hưởng của độ cứng (EAg), cường độ Tmax

4.6

vđkt và mô đun đàn hồi đất nền (Es) đến an toàn ổn định
o sánh khảnăng đứt và tuột cốt V
ảnh hưởng đến antoàn 105

4.4.2
4.5

4.7
4.8

max)

các lớp V

sánh nền
kết quả
trên chương trình hnh_ress và plaxis
ổno định
đắp chạy
gia cường
Kết quả nghiên cứu chương 4………………………………
Ế LUẬN V

ẾN N

Ị

88
89

96
99
104

106
110
112


vii

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Ồ THỊ

ƯƠN 1
Hình 1.1 V
ình 1 2 V

gia cường, đoạn qua cầu Xương iang – Bắc Giang

4

trong mái dốc Bukit Panggal Mosque, Tutong, Brunei

6

Quốc………………………………………………………
ình 1 3 V
tường chắn Arca Budaya, Kuala Lumpur, Malaysia.

6

ình 1 4 V

trong đường đê unarbhava, West Bengal, Ấn ộ

6

ình 1 5 V

gia cường nền nhà dân dụng

6

ình 1 6 V

làm tường chắn, hánh ương, ỉnh Cam Túc, TQ

7

ình 1 7 V

với chức năng làm tường chắn đất

7

ình 1 8 V

ường chắn Novotel Hotel, Patong, Phuket, Thailand

7

ình 1 9 V

tiêu, thốt nước đường cao tốc Nam Carolina, Hoa Kỳ

7

ình 1 10 V

sử dụng ở hào bố trí ống dẫn nước (Australia)

8

ình 1 11 V

sử dụng với chức năng vật liệu thấm ( ảo Solomon)

8

làm chức năng phân cách

9

ình 1 13 V

gia cố mái dốc

9

ình 1 14 V

làm chức năng lọc

9

làm lớp phân cách và bảo vệ

9

chức năng tiêu thốt nước

9

Hình 1.12 V

Hình 1.15 V
ình 1 16 V

Hình 1.17 Mặt cắt ngang mở rộng QL5, V
Hình 1.18 V
ình 1 19 V

làm lớp ngăn cách

10

được dùng ở bãi rác Tam Tân, Củ Chi, TP.HCM

10

sử dụng ở bãi rác Bố Trạch, Quảng Bình

10

Hình 1.20 hương pháp phân tích mặt trượt trịn để xác định lực kéo lớn 14
nhất yêu cầu đối với cốt tăng cường ở đáy nền đắp
Hình 1.21 Chiều dài neo bám của cốt tại vị trí j dọc theo đáy nền đắp
14
ình 1 22 hương pháp khối nêm hai phần cho mái dốc có cốt

16

Hình 1.23 Sự phân bố gần đúng ứng suất xáo động với mỗi lớp cốt

18

Hình 1.24 ính tốn trượt trịn theo phương pháp phân mảnh

19

Hình 1.25 Tính tốn theo mặt trượt xoắn ốc logarit

22

ình 1 26 ính tốn theo phương pháp trọng lực dính kết

23


viii

Hình 1.27 Quan hệ ứng xử đất - vải địa kỹ thuật theo tiêu chuẩn phá
hoại Mohr-Coulomb
ƯƠN 2

26

Hình 2.1 Ứng xử kéo của vđkt theo mơ hình Robert M.Koerner

33

Hình 2.2 Quan hệ ứng suất – biến dạng của tiếp xúc vải địa kỹ thuật và 34
đất nền theo Robert M.Koerner
Hình 2.3

ơ đồ tính khơng bố trí cốt (a) và có bố trí cốt (b)

37

ƯƠN 3
Hình 3.1 ình dạng của phần tử tam giác…………………………

43

Hình 3.2 hần tử tam giác 3 nút trong hệ tọa độ tổng thể và địa phương

44

Hình 3.3 hần tử tam giác 6 nút trong hệ tọa độ tổng thể và địa phương

45

iêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb trong k gian Ư chính

47

Hình 3.4
Hình 3.5
ình 3 6

Xác định góc ma sát trong và lực dính đơn vị……………

49

Xác định góc giãn nở……………………………………

50

Hình 3.7

hần tử tiếp xúc……………………………………………

51

Hình 3.8

àm dạng của phần tử thanh chịu lực dọc trục…………

53

ình 3 9 hương pháp Newton-Raphson và Newton-Raphson cải tiến

54

ình 3 10

55

Hình 3.11

Hình 3.12
Hình 3.13

ơ đồ khối tổng qt chương trình tính bằng

…

ên và biểu tượng chương trình…………………………

56

hai báo quan hệ ứng suất – biến dạng của vải địa kỹ thuật 56
hai báo độ cứng(E
của vải địa kỹ thuật

g)

theo đường ứng suất- biến dạng

56

Hình 3.14

Vẽ đường xấp xỉ mặt trượt

Hình 3.15

Xác định sai số đường xấp xỉ mặt trượt Ellipse và trượt trịn 57

Hình 3.16

Xác định độ cứng cát tuyến theo ứng xử kéo của V

57
58

ƯƠN 4
Hình 4.1

ơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ…………………

61

Hình 4.2

Mơ hình tải trọng xe tính tốn……………………………

62

Hình 4.3

Vị trí mặt trượt (nền đắp cao 6 m)………………………

62

Hình 4.4

Vị trí mặt trượt khi có vải địa kỹ thuật (nền đắp cao 8 m)

63

Hình 4.5
Hình 4.6

ơ đồ biến dạng (4 lớp V

, khoảng cách 0 5m)……

Mặt trượt (4 lớp vải địa kỹ thuật, khoảng cách 0 5m)……

67
67


ix

Hình 4.7

ơ đồ biến dạng (4 lớp V

, khoảng cách 1 5m)……

68

Hình 4.8

Mặt trượt (4 lớp vải địa kỹ thuật, khoảng cách 1 5m)……

Hình 4.9

Quan hệ giữa cường độ vải địa kỹ thuật và số lớp vải địa 76

68

Hình
4.10trongQuan
hệ giữa
vảiđắp
địahệ
kỹsố
thuật
và số1/1
lớp vải địa
kỹ thuật
nền đắp
cao cường
có 6m độ
dưới
mái dốc

76

Hình
4.11trongQuan
hệ giữa
vảiđắp
địahệ
kỹsố
thuật
lớp25vải địa

kỹ thuật
nền đắp
cao cường
có 6m độ
dưới
mái và
dốcsố1/1

77

Hình
4.12trong ơnền
đồ đắp
hìnhcao
họccókhi
vải địa
kỹ thuật
6mcódưới
đắpkỹ
hệthuật…………………
số mái dốc 1/1 5,

79

Hình 4.13

Mặt biến dạng trượt khi khơng có vải địa kỹ…………

79

Hình 4.14

Mặt biến dạng trượt khi có vải địa kỹ thuật……………

79

Hình 4.15

ung trượt hình elipse nền đắp trên đất yếu……… …

79

hương pháp xấp xỉ mặt trượt……………………………

81

ình 4 16
Hình 4.17

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt nền đắp cao 8m, cóV

82

Hình 4.18

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt nền đắp cao 10m, cóV

83

Hình 4.19

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt nền đắp cao 12m, cóV

84

Hình 4.20

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt nền đắp cao 12m, cóV

82

Hình 4.21

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 8m, khơng cóV

85

Hình 4.22

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 10m,khơng cóV

86

Hình 4.23

ết quả tính xấp xỉ mặt trượt đắp cao 12m,khơng cóV

87

Hình 4.24

hương pháp phân mảnh cổ điển cho mặt trượt trụ trịn…

89

Hình 4.25

ung trượt hình ellipse, xây dựng cơng thức tính

90

Hình 4.26

ơ đồ tính lực căng

Hình 4.27

ết quả phân tích lực căng

trong V

Hình 4.28 Quan hệ của độ cứng vđkt (E

max…

theo cung trượt ellipse

max
g)

các lớp V

…………

92
96

và mô đun đàn hồi đất đắp 104

4 29
Quan
củaFđộ
và 16
môkN/m
đun đàn hồi đất đắp 104
(nh
an tồn
ổnhệđịnh
1.2. Tvđkt
12;g)14;
s) đến
s =cứng
max =(E
ình
4 30
Quan
củaFđộ
và 22
mơkN/m
đun đàn hồi đất đắp 105

(E
an toàn
ổnhệđịnh
1.2. Tvđkt
18;g)20;
kN……………………………………………………………
s) đến
s =cứng
max =(E
4 31
ơ đồ
nền
đắp=cao
phần mềm laxis
106
(nh
an tồn
ổntính
địnhổnFsđịnh
= 1.2.
Tmax
24; 6m
26; bằng
28 kN/m
s) đến
Hình4.32

Biến dạng nền đắp cao 6m tính bằng phần mềm laxis

106

ình4 33

ệ số an tồn nền đắp cao 6m tính bằng phần mềm laxis

106

ình 4 34

ơ đồ tính ổn định nền đắp cao 8m bằng phần mềm laxis

107

ình4 35
ình4 36

Biến dạng nền đắp cao 8m tính bằng phần mềm laxis
ệ số an tồn nền đắp cao 8m tính bằng phần mềm laxis

107
107


x

MỤ LỤ B

BỂ

Bảng 3 1

ọa độ và trọng số của tích phân số trên miền tam giác…

46

Bảng 3 2

ác tham số của mơ hình Mohr- oulomb………………

49

Bảng 4.1

ặc trưng của nền đường đắp trên đất tốt………………

60

Bảng 4.2

ặc trưng vải địa kỹ thuật theo 1m chiều rộng…………

60

Bảng 4 3

ải trọng xe cộ…………………………………………

61

Bảng 4 4

ệ số an toàn ổn định mái dốc…………………………

64

Bảng 4 5

Ảnh hưởng của số lớp và khoảng cách giữa các lớp vđkt

64

Bảng 4 6

Lực căng trong vải địa kỹ thuật khi mái dốc bị phá hoại

65

Bảng 4 7

Ảnh hưởng của hệ số mái dốc, nền 8m…………………

66

Bảng 4 8

Ảnh hưởng của cường độ V

67

Bảng 4 9

Ảnh hưởng của số lớp và khoảng cách giữa các lớp vđkt

Bảng 4 10

Lực căng trong vải địa kỹ thuật khi mái dốc bị phá hoại… 69

Bảng 4 11

Ảnh hưởng của hệ số mái dốc, nền đắp 10m………

70

Bảng 4 12

Ảnh hưởng của cường độ và số lớp vải địa kỹ thuật…

71

Bảng 4 13

Ảnh hưởng của số lớp và khoảng cách giữa các lớp vđkt

72

Bảng 4 14

Lực căng trong vđkt khi mái dốc bị phá hoại, nền 12m

73

Bảng 4 15

Ảnh hưởng của hệ số mái dốc, nền 12m ……… ……

74

Bảng 4 16

Ảnh hưởng của cường độ và số lớp vải địa kỹ thuật…

74

Bảng 4 17

Ảnh hưởng của cường độ và số lớp vải địa kỹ thuật

75

và số lớp V

……

68

Bảng 4 18

ặc trưng nền đất yếu……………………………………

77

Bảng 4 19

ệ số an toàn khi chiều cao đắp 6 m……………………

78

Bảng 4 20

ệ số an toàn khi chiều cao đắp 8 m……………………

78

Bảng 4 21

ệ số an toàn khi chiều cao đắp 10 m…………………

78

Bảng 4 22

ệ số an toàn khi chiều cao đắp 12 m…………………

78

Bảng 4.23 Một số kết quả tính xấp xỉ mặt trượt

87

Bảng 4.24 Ảnh hưởng của độ cứng vđkt đến hệ số antoàn, T=12kN/m 99

Bảng 4.25 Ảnh hưởng của độ cứng vđkt đến hệ số antoàn,T= 14kN/m 99
Bảng 4.26 Ảnh hưởng của độ cứng vđkt đến hệ số antoàn,T= 16kN/m 100
Bảng 4.27 Ảnh hưởng của EAg, Tmax vđkt và Es đến hệ số an toàn Fs
Bảng 4.28

ết quả hệ số an tồn tính bằng nhress và laxis

100
108


xi

B
V

KÝ

Ệ

Ữ

Ế

Ắ

Vải địa kỹ thuật ( eotextile)

PTHH

hần tử hữu hạn (FEM _ Finite Element Method)

HNH_RESS

hần mềm tính ổn định nền đắp gia cường (Reinforced
Embankment Stability Software)

K

hệ số an tồn tính tốn (giải tích)

Kbh

hệ số an tồn nền đắp ngập nước bão hịa

Kk

hệ số an tồn nền đắp khơng ngập nước

Kmin hệ số an tồn tối thiểu
MD

mơ men gây trượt do đất nền và tải trọng

MRS mô men giữ do đất
MRR mô men giữ do cốt tăng cường
H
Ls

chiều cao nền đắp

chiều dài cạnh nằm ngang mái dốc (bề rộng chân mái dốc)

φ’cv góc ma sát của vật liệu nền đắp lúc có biến dạng lớn trong điều kiện
ứng suất hữu hiệu
fms hệ số vật liệu riêng phần áp dụng cho tg φ’cv (fms = 1)
fn

là hệ số phá hoại riêng phần;

fp

hệ số chịu kéo tuột riêng phần đối với cốt tăng cường;

Troj

lực yêu cầu cốt tăng cường phải có trong phạm vi 1m dài nền đắp tại j;

ɣ

trọng lượng đơn vị của vật liệu đắp nền;

h
chiều cao trung bình vật liệu đắp trong phạm vi chiều dài cốt tăng
cường Lj;
α’

hệ số tương tác biểu thị liên hệ giữa góc neo bám cốt – đất với tgφ’cv;

fms

hệ số vật liệu riêng phần;

Lj
chiều dài neo bám cần thiết của cốt tăng cường trong phạm vi cung
trượt cho 1m dài nền đắp;


xii

αbc’ hệ số tương tác biểu thị liên hệ giữa lực dính bám giữa đất và cốt tăng
cường với cu.
Rh

lực gây xáo động tổng hợp đối với 1m dài dọc theo mặt mái dốc

ffs

hệ số riêng phần áp dụng cho trọng lượng đơn vị của đất

K

tỉ số giữa ứng suất (áp lực) nằm ngang và ứng suất thẳng đứng

ɣ

trọng lượng đơn vị của đất

H

chiều cao nền đắp

ffs

hệ số riêng phần cho trọng lượng đơn vị của đất

fq

hệ số riêng phần cho ngoại tải

wsi

ngoại tải tác dụng lên mảnh i

ui

áp lực nước lỗ rỗng tác dụng trên mặt trượt mảnh thứ i
hệ số hiệu chỉnh momen

i , ci và su ,i là các góc ma sát trong, lực dính đơn vị và lực dính khơng thốt

nước của đất nền;
 r , cr và su ,r là các góc ma sát trong, lực dính đơn vị và lực dính khơng thốt

nước đã suy giảm của đất nền
Fs
Hệ số an tồn ổn định
Es
Mơ đun đàn hồi của đất
Eg
Mô đun đàn hồi vải địa kỹ thuật


Hệ số Poisson

Góc dãn nở
EAg
ộ cứng vải địa kỹ thuật


1

MỞ ẦU
1- Giới thiệu cơng trình nghiên cứu:
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ trong ứng dụng công nghệ vật liệu mới
trên thế giới, Việt Nam cũng rất quan tâm nghiên cứu sử dụng vật liệu địa kỹ
thuật trong gia cường nền đắp cơng trình đường, đê, đập. Từ đó đặt ra việc
nghiên cứu hồn thiện phương pháp tính tốn cho kết quả đạt độ tin cậy cao
đối với bài toán nền đắp gia cường bằng vải địa kỹ thuật (V

) trong các

cơng trình xây dựng đường ơ tơ ở Việt Nam trở nên cần thiết.
Trong phạm vi cơng trình nghiên cứu này, tác giả sử dụng phương pháp
phần tử hữu hạn – phương pháp số có nhiều ưu điểm ở thời điểm hiện nay để
áp dụng xây dựng thuật tốn, lập chương trình tính trên phần mềm phù hợp
với điều kiện Việt Nam và cho một số kết quả nghiên cứu của bài toán ổn
định, trạng thái ứng suất – biến dạng nền đắp cao, đề xuất tính tốn và đưa ra
các biểu đồ tiện ích sử dụng trong thiết kế.
2- Lý do lựa chọn đề tài:
ề tài được chọn nhằm hồn thiện phương pháp tính tốn cho bài tốn nền
đắp có sử dụng V

trong các cơng trình xây dựng đường ơ tơ.

3- Mục đích:
Xây dựng mơ hình tính tốn nền đường đất đắp có gia cường bằng V

,

góp phần hồn thiện phương pháp tính tốn sát với thực tế làm việc của vật
liệu và dự báo khả năng mất ổn định một cách chính xác nhằm đem lại hiệu
quả cao trong công tác đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thiết kế nền đắp gia cường
V

.
4-

ố tượng nghiên cứu:

Nền đất đắp có sử dụng V

trong các cơng trình xây dựng nền đường.


2

5- Phạm vi nghiên cứu:
Lựa chọn, xây dựng mơ hình tính bài tốn nền đắp gia cường V

. Xây

dựng thuật tốn và chương trình tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Nghiên cứu bài toán ổn định nền đường đắp cao có gia cường bằng V

.

6- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
V

(Geotextiles) là loại vật liệu mới được chế tạo từ vật liệu polyme

tổng hợp hoặc các sản phẩm có liên quan đến polyme nhờ các công nghệ chế
tạo khác nhau. Từ những năm 70 của thế kỷ trước V
phương tây

o có những đặc tính ưu việt nên V

đã ra đời ở các nước
đã nhanh chóng được

dùng để gia cường nâng cao sức chịu tải và tính năng ổn định cho các cơng
trình xây dựng, đặc biệt là các cơng trình đất đắp trong xây dựng cầu đường,
thủy lợi...
Những năm đầu của thập niên 90 - thế kỷ trước, V

được sử dụng

rộng rãi ở nhiều nước như háp, à Lan, Mỹ, Nhật, đặc biệt ở các nước ông
Nam

như hái Lan, hilippin, nđônêxia, Malaysia,

Ở nước ta, V

được đưa vào sử dụng cơng trình xây dựng đường từ năm 1993 và ngày càng
được sử dụng rộng rãi. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều chuyên gia trong
và ngoài nước cho thấy V

dùng trong các cơng trình xây dựng nền

đường đắp cao bằng đất, hay nền đắp trên đất yếu đều đạt hiệu quả kinh tế kỹ
thuật cao, dễ dàng trong thi công, giảm giá thành từ 15 - 20%, tăng chất lượng
sử dụng, tăng tuổi thọ của công trình.
Do vậy việc nghiên cứu hồn thiện phương pháp tính tốn, thiết kế nền
đắp có sử dụng V

gia cường là cần thiết để phục vụ yêu cầu thực tế trong

thời kỳ hội nhập, thực hiện cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển đất nước.


3

1

C

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG
TÍNH TỐN NỀ
1.1.

Ắ

ỊA KỸ THU T

NG V

Các nghiên cứu sử dụng và tính tốn nền đắp g a cường
trong v ngo

K

nước

1.1.1. Lịch sử phát triển và sử dụng

K

1.1.1.1. Giới thiệu chung
V

xuất hiện lần đầu tiên với tên thương mại Bidium vào những năm

60 của thế kỷ trước ở háp, nhưng chưa được chú ý và được sử dụng rất ít. Từ
năm 1965 đến 1973, trong vòng 7 - 8 năm người
triệu m2 V

à Lan đã dùng tới 5 - 6

trong dự án đắp đê biển chống nước xâm nhập đất liền rất có

hiệu quả. Vì vậy từ sau năm 1975, V

được nhiều người ở nhiều nước

nghiên cứu hoàn thiện từ khâu chế tạo, phương pháp tính tốn và cơng nghệ
thi cơng.
V

nhanh chóng được dùng để gia cường nâng cao sức chịu tải và

tính ổn định của các cơng trình xây dựng nói chung và đặc biệt là các cơng
trình nền đất đắp trong xây dựng các cơng trình đường ơ tơ và thủy lợi.
Vào thập niên 80 của thế kỷ trước V

được sử dụng rộng rãi ở nhiều

nước như háp, Hà Lan, Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Ấn

ộ, Hàn Quốc, đặc biệt

ở các nước ông Nam : Thái Lan, Philippin, Inđônêxia, Malaysia, Brunei...
Ở nước ta năm 1993 V

lần đầu tiên được sử dụng trong dự án nâng

cấp QL5 (Hà Nội – Hải Phịng) do ơng ty ư vấn Thiết kế KEI – Nhật Bản
thiết kế với trên 500.000 m2 V

rất có hiệu quả để xử lý nền đường đắp

trên nền đất yếu. Và từ 1995 cho đến nay V

đã được dùng rất nhiều với

các chức năng khác nhau ở nhiều dự án xây dựng đường như các dự án nâng
cấp QL1, QL10, QL18, QL3, QL51, QL32, QL38, QL39 và trong các dự án
xây dựng đường cao tốc như
Lương,

ường cao tốc TP.Hồ Chí Minh – Trung

ại lộ hăng Long (từ Láng đi

òa Lạc, Hà Nội), Cao tốc Hà Nội –


4

Hải Phịng, Cao tốc Giẽ - Ninh Bình, Cao tốc Nội Bài – Lào Cai, Cao tốc
Long Thành – Dầu Giây và Cao tốc Bến Lức – Long hành …

Hình 1.1 VĐKT gia cường nền đất yếu trên QL1, đoạn qua cầu Xương Giang – Bắc Giang

1.1.1.2. Phân loại VĐKT [14], [28], [29], [30]
Dựa theo công nghệ chế tạo, V

được phân làm hai loại sau:

1. VĐKT loại dệt (Woven Geotextile)
V

loại dệt có tính thấm nhỏ, được chế tạo bằng những sợi nhân tạo

và dệt thành vải

ường độ của V

phụ thuộc nhiều vào sức chịu kéo của

các sợi. Sức chịu kéo theo phương dọc (theo chiều cuộn) thường lớn hơn so
với phương ngang (chiều khổ vải).

ặc trưng của nhóm V

dệt là vải

Robusta Nicolon (Hà Lan), Krafter (Nhật Bản), Amoco (Anh), Collins &
Aikman. Ngồi ra cịn có nhiều loại V
WX, GT, GM, GSI –

dệt khác như

,

ML, E –

…

Bảng 1.1 phụ lục 1 giới thiệu một số tính chất loại V

dệt.

2. VĐKT loại khơng dệt (Nonwoven Geotextile)
Loại V

khơng dệt có tính thấm cao, được chế tạo từ sự sắp xếp

một cách ngẫu nhiên các sợi trong cấu trúc phẳng hai chiều, rồi xử lý liên kết
bằng phương pháp nhiệt, hóa, cơ Loại V
chịu cường độ đẳng hướng rất tốt.

khơng dệt này có khả năng

ặc trưng của loại này là Fiberlex ( an-

Mạch), Polyfelt (Úc), Terrafic (Canada), Sodoca, Bidium (Pháp). Ngoài ra


5

cịn có nhiều loại V

khơng dệt khác như

ART, VNT, PH, HD của

Việt Nam, TS - Polyfelt của Malaysia…
Bảng 1.2 phụ lục 1 giới thiệu một số tính chất loại V
1.1.1.3
V

khơng dệt.

Một số tiêu chí đánh giá VĐKT
là loại vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực xây

dựng: dân dụng, cơng nghiệp, cầu, đường, đê, đập… ác tính chất cơ lý của
loại vật liệu này đã được nghiên cứu và hoàn thiện khá đầy đủ trên thế giới và
Việt Nam V

có nhiều chỉ tiêu cơ lý, tuy nhiên tùy thuộc vào mục đích

sử dụng ở một kết cấu cụ thể mà ta chỉ cần xem xét một hoặc một số tiêu chí
chính để lựa chọn tính tốn V

phù hợp với cơng trình xây dựng.

Phụ lục 1: Bảng 1.3 giới thiệu chỉ tiêu cơ lý chính theo ứng dụng của V

;

Bảng 1.4 giới thiệu thông số kỹ thuật vải không dệt polyfelt TS; Bảng 1.5 và
bảng 1.6 giới thiệu loại V
1.1.1.4

không dệt HD – Việt Nam [50].

Các chức năng của VĐKT [13], [14], [27], [31], [34], [35], [36],
[38], [44], [56], [58], [61], [62], [63], [66], [68]

1. Làm lớp phân cách giữa các lớp vật liệu với nhau (separation)
V

được làm lớp ngăn cách giữa lớp đệm cát và lớp bùn bên dưới,

ngăn cách giữa lớp móng dưới (subbase) và lớp đáy áo đường đắp bằng cát
bên trên. Sử dụng V

trong trường hợp này nhằm tránh tình trạng sau khi

đào bỏ một phần đất yếu thay bằng cát, cát sẽ chìm xuống đất yếu (bùn sét) và
đất vẫn sẽ trồi lên lẫn vào cát. Lớp “cát – bùn” mới hình thành không thể lu
chặt được, làm mất tác dụng của lớp đệm cát

ũng tương tự như vậy khi thi

công cấp phối đá dăm trên lớp bề mặt đường đắp bằng cát phải có một lớp
V

ngăn cách để khơng cho các hạt cấp phối đá dăm chui xuống cát và cát

hạt cát không trồi lên đá dăm Và như vậy chúng ta mới thi công được cấp
phối đá dăm đạt Kyc = 98%.


6

Hình 1.2 Mái dốc Bukit Panggal Mosque,
Tutong, Brunei. VĐKT chức năng ngăn

cách hạt sét mềm ra khỏi mặt dốc [61]

Hình 1.3 Tường chắn Arca Budaya, Kuala
Lumpur,Malaysia. VĐKT làm lớp phân
cách giữa bụi đá và đất bên trên trồng cây
[61]

2. Chức năng gia cường đất yếu (reinforcement)
ối với nền đắp cao trên nền đất yếu, khi đạt đến một độ cao nào đó nền
sẽ bị trượt trồi – trượt tồn khối, trượt cục bộ mái taluy.
hỏng đó, người ta sử dụng V
yếu rồi rải V

ể chống lại sự phá

để gia cố bằng cách đào bỏ một phần đất

, đắp cát lên trên, rồi rải tiếp lớp V

tiếp theo… V

gia cường còn được sử dụng trong trường hợp nền đất không yếu nhưng nền
cần đắp cao. Việc tính tốn gia cường V

bao nhiêu lớp, khoảng cách…

được tính tốn thiết kế đảm bảo an tồn.

Hình 1.4 Đường đê Punarbhava, West Bengal,
Ấn Độ. VĐKT gia cường ổn định nền [61]

3. V

Hình 1.5 Gia cường nền nhà ở dân dụng

làm cốt tường chắn đất (tường chắn cốt mềm)

Trên thế giới, để tăng khả năng đắp đất cho tường chắn có chiều cao lớn,
hoặc độ dốc đứng đến 900, người ta đã sử dụng V

xây dựng nhiều tường

chắn vừa đạt yêu cầu về chiều cao đắp tường, độ bền sử dụng và tạo cảnh
quan thẩm mỹ nhưng giá thành rẻ hơn từ 25% đến một nửa so với tường
bêtông cốt thép [14], [19], [34], [44], [45]


7

Hình 1.6 VĐKT làm tường chắn, Thị trấn
Khánh Dương, Tỉnh Cam Túc, TQ [58]

Hình 1.7 VĐKT với chức năng làm cốt
tường chắn đất

4. Chức năng lọc, thoát nước sau lưng tường chắn (drainage)
Thoát nước sau lưng tường chắn đất hoặc một hệ thống thốt nước ngầm
trong những cơng trình đất đắp về giao thông, thủy lợi… trước đây người ta
dùng vật liệu hạt làm tầng lọc ngược – với một cấp phối vật liệu nhất định.
Tuy nhiên hiệu quả của tầng lọc ngược không đạt yêu cầu sau một thời gian

sử dụng do các hạt bụi, sét bám, lấp kín tầng lọc ngược làm giảm hoặc mất
khả năng thoát nước của tầng lọc ngược.
người ta đã sử dụng V

ể thay thế tầng lọc ngược này,

với chức năng lọc, thoát nước đạt yêu cầu và hiệu

quả sử dụng cao hơn Lần đầu tiên ở Việt Nam, chức năng này đã được dùng
ở tường chắn đất của đường dẫn lên cầu Tân Thịnh trên QL1 từ Hà Nội đi
Lạng ơn

Hình 1.8 Tường chắn Novotel Hotel, Patong,
Phuket, Thailand. VĐKT lọc, được quấn
quanh ống thu nước đáy tường chắn [61]

5. V

Hình 1.9 Chức năng tiêu, thốt nước
cơng trình đường cao tốc
Nam
Carolina, Hoa Kỳ [56]

với chức năng vật liệu thấm hạ mực nước ngầm

Người ta sử dụng V

bao lấy vật liệu đá dăm cỡ nhỏ để thoát nước,

bao lấy ống thoát nước ngầm trước khi đắp cát, bao bọc lấy vật liệu đá dăm

khi không có ống thốt nước, bao lấy vật liệu đá dăm có dạng cắt ngang hình


8

thang hở khơng có ống thốt nước, làm chức năng lớp thấm nước để hạ mực
nước ngầm.

Hình 1.10 VĐKT sử dụng ở hào bố trí
ống dẫn nước (Australia)

Hình 1.11 VĐKT sử dụng với chức
năng vật liệu thấm (Quốc đảo Solomon)

6. Bảo vệ, chống xói mịn nền đường đắp, đê biển và xói ta luy mái hồ đập
V

được sử dụng với chức năng chống xói mịn [31], bảo vệ mái dốc

khơng bị xói lở làm hư hỏng nền đường, các rãnh dọc hai bên đường, chống
xói mịn mái dốc nền đường, đê, đập, đáy các kênh đào, các khu lấp đất lấn
biển, nền đường đắp ven sông hồ, mái dốc khu vực thượng, hạ lưu sông, đặc
biệt là đoạn qua chỗ thu hẹp lịng sơng lưu vực cầu… ví dụ như chống xói ở
thượng và hạ lưu của các cầu: cầu hù
Nguyệt (qua sông Cầu), cầu Sương

ổng (qua sông

uống), cầu Như

iang (qua sông hương) trên QL1 đoạn

Hà Nội – Lạng ơn do công ty ư vấn Thiết kế PCI Nhật Bản thiết kế (1998).
7. V

làm ống địa kỹ thuật (nhóm SI Geosolution) [35]

Ống địa kỹ thuật được sử dụng rất đa dạng với nhiều hình thức khác
nhau: người ta lấy V

may thành ống rồi bơm đầy cát vào, xếp thành bờ

bảo vệ chống xói mịn bờ đê, các cơng trình chạy dọc bờ biển. Ống địa kỹ
thuật cũng được dùng trong xử lý nạo vét lịng sơng, biển. Ngồi ra ống địa kỹ
thuật cũng được dùng để rút nước từ bùn. Ống địa kỹ thuật và hệ thống ngăn
giữ là một giải pháp có tính kinh tế cao, có thể xử lý những vấn đề liên quan
đến môi trường sinh thái ô nhiễm, chất thải từ nhà máy, xí nghiệp, các chất
thải từ nông nghiệp, công nghiệp, ao, hồ …


9

M t số mặt cắt minh họa các chức năng của

Hình 1. 12 Chức năng
phân cách (separation)

K [55]

Hình 1. 14 Chức năng

lọc (filtration)

Hình 1. 13 Gia cố mái
dốc (reinforced slope)

Hình 1. 15 Chức năng bảo vệ (protection)

Hình 1. 16 Chức năng tiêu thốt nước
(drainage)

1.1.1.5

Một số cơng trình xây dựng sử dụng VĐKT ở Việt Nam

1. V

với chức năng làm lớp ngăn cách

Dự án nâng cấp QL5 vào những năm 1993-1994, mở rộng mặt đường cũ
thêm 20 mét đất đắp trên nền yếu. ãng tư vấn thiết kế Nhật Bản KEI đã thiết
kế cho đào bỏ 50cm phần đất yếu, trải một lớp V

khơng dệt làm chức

năng ngăn cách, sau đó mới đắp đất từng lớp cho đến chiều cao thiết kế Hình 1.17
ũng với chức năng ngăn cách của V

, hệ thống đường giao thơng

trong khu đơ thị Trung Hịa – Nhân Chính (TP Hà Nội), trước khi rải các lớp

cấp phối đá dăm người ta cho trải một lớp V

để ngăn cách với nền đắp

cát bên dưới nhằm ngăn cách sự trộn lẫn giữa cát và lớp đá dăm dễ dẫn đến
mất ổn định mặt đường. Với chức năng này V

cũng đã được sử dụng


10

trong khi nâng cấp các QL5, QL1, QL10, QL18 và một số loại các đường cao
tốc như cao tốc Tp. Hồ Chí Minh – rung Lương;

iẽ - Ninh Bình; Nội Bài

– Lào Cai; Hà Nội – Hải Phòng; Hà Nội – hái Nguyên…
Phần mở rộng mặt đường
20m

12m

ường sắt

Chiều rộng QL5 trước khi nâng cấp
Các lớp đất đắp phần mở rộng
ệm cát

50

V

khơng dệt

Hình 1.17 Mặt cắt ngang mở rộng QL5, VĐKT làm lớp ngăn cách
Ngoài ra V

cũng được sử dụng trong các bãi rác nhằm làm phân

cách giữa đất và các lớp rác phế thải như lót đáy bãi rác am ân ( ủ Chi,
M năm 2011), bãi rác huyện Bố Trạch (Quảng Bình), bãi rác huyện An
Nhơn (Bình ịnh), bãi rác thành phố ưng Yên …

Hình 1.18 VĐKT được dùng ở bãi
rác Tam Tân, Củ Chi, TP.HCM

2. V

Hình 1.19 VĐKT sử dụng ở bãi rác
Bố Trạch, Quảng Bình

với chức năng gia cường nền đắp trên đất yếu

Vào những năm 2000-2003, trước khi xây dựng đường đắp tuyến Trới –
Vũ

ai [40], đường cấp

2, 3 lớp V

đồng bằng (Quảng Ninh), chủ trì thiết kế đã dùng

vừa làm lớp ngăn cách vừa làm nhiệm vụ gia cường cho nền


11

đường đắp trên đất yếu, có chiều cao đắp từ 1 ÷ 1,5m. Khoảng cách giữa các
lớp V

thay đổi từ 30 ÷ 35cm.
ũng vào những năm 2002, trên QL1 đoạn tránh thành phố Vinh[39] chủ

trì thiết kế đã dùng V
và cát đổ lên trên

làm lớp ngăn cách giữa đất yếu ở độ sâu đào 80cm

au đó tiếp tục sử dụng 3 lớp V

nữa, mỗi lớp cách

nhau 40cm để gia cường phần nền đào (80cm) và phần nền đắp cao 4 ÷ 5m.
ai cơng trình này đã khai thác đến nay (2013) được trên 10 năm, chất
lượng rất tốt

ây cũng là các cơng trình sử dụng V

để xử lý nền đắp trên

đất yếu lần đầu tiên ở Việt Nam, thi công đơn giản, giảm giá thành xây dựng.
Hai cơng trình này làm tiền đề tốt cho việc sử dụng V

để gia cường nền

đắp trên đất yếu cho nhiều dự án xây dựng đường khác như đường cao tốc
TP Hồ Chí Minh – rung Lương,

iẽ - Ninh Bình, Hà Nội – Thái Nguyên,

Nội Bài – Lào cai …
3. V

với chức năng chống xói mịn mái taluy

Khi xây dựng nền đắp bảo vệ bờ biển ở Bãi Cháy - Quảng Ninh, V
được dùng để trải trên bề mặt taluy nền đắp, rồi đặt lên đó những viên đá hộc
dạng gạch bê tơng xi măng nhằm chống xói mịn do áp lực dội đập của sóng.
Ngồi ra V

cũng đã được dùng để bảo vệ, gia cố mái taluy hồ chứa như

hồ chứa công viên trung tâm TP Lào Cai (được thiết kế năm 2000 do Sở
GTVT Lào Cai làm chủ đầu tư), hai hồ điều tiết ở Trung tâm Hội nghị quốc
gia – Hà Nội do ư vấn

ức thiết kế cũng đã sử dụng V

làm lớp bảo vệ

chống xói mịn.
Dự án nâng cấp QL1 đoạn Hà Nội – Lạng ơn do MU18 đại diện chủ
đầu tư, trên các đoạn dẫn vào cầu hù
(Sông Cầu), cầu Xương
V

iang ( ông

ổng ( ông

uống), cầu Như Nguyệt

hương), người ta cũng đã sử dụng

để làm lớp bảo vệ chống xói mịn hai bên mái sơng ở thượng – hạ lưu

của ba cầu này.


12

4. V

được dùng thay vật liệu tầng lọc ngược

Trên QL1 qua cầu Tân Thịnh – Thị trấn Vôi (Lạng Giang, Bắc Giang)
đoạn nối giữa cầu Tân Thịnh và cầu vượt đường sắt (QL1 cũ) dài 80m, người
ta xây dựng tường chắn bê tơng cốt thép có chiều cao

= 7,2m vào năm

1998. Ở đáy tường chắn phía bên trong nền đắp đã được đổ sỏi rồi phủ lên đó
một lớp V

trước khi đắp nền nhằm thay thế vật liệu tầng lọc ngược để

thoát nước ở chân tường chắn.
1.1.2 Các phương pháp tính tốn nền đắp g a cường
ngo

K ở trong và

nước hiện nay

ác phương pháp giải tích tính tốn nền đắp có cốt để đánh giá mức độ
ổn định sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn (mô men hoặc lực) và kèm
theo đó là việc sử dụng các hệ số riêng phần tương ứng. Các hệ số riêng phần
bao gồm: Các hệ số tải trọng, các hệ số vật liệu đất, hệ số vật liệu cốt, các hệ
số về tương tác giữa đất và cốt, các hệ số riêng phần về an tồn [15], [63].
1.1.2.1

Phương pháp giải tích tính tốn nền đắp có cốt trên nền đất yếu [2],
[3], [7], [9], [15], [16], [17], [21], [32], [33],[35], [37]

Cốt được đặt nằm trong nội tại nền đất và ngay cả trong thân nền đắp,
nhằm ngăn ngừa sự phá hoại do cắt trượt qua thân nền đắp hoặc cắt trượt
trong vùng đất yếu. Cốt làm tăng thêm độ ổn định của nền đắp trên đất yếu là
nhờ tác dụng ngăn ngừa vật liệu đắp dịch chuyển ngang, hạn chế đẩy trồi đất
yếu cũng như ngăn ngừa phá hoại trượt tổng thể. Mặt khác, ứng suất cắt trượt

truyền từ đất yếu và vật liệu đắp làm cho cốt sẽ chịu kéo, nhờ lực kéo này mà
nền đắp tăng được ổn định.
1. Ổn định cục bộ [7], [15], [32], [33]
Kiểm tra ổn định cục bộ của mái dốc nền đắp theo bất đẳng thức sau:


13

(1.1)
H:

là chiều cao nền đắp; Ls: chiều dài cạnh nằm ngang mái dốc (bề rộng

chân mái dốc); φ’cv: góc ma sát của vật liệu nền đắp lúc có biến dạng lớn
trong điều kiện ứng suất hữu hiệu; fms: hệ số vật liệu riêng phần áp dụng cho
tg φ’cv (fms = 1).
2. Ổn định trượt trịn ( hương pháp phân tích mặt trượt)
hương pháp phân tích mặt trượt được dùng phổ biến nhất trong tính
tốn ổn định trượt trịn đối với các nền đắp có sử dụng cốt đặt ở đáy nền đắp,
như hình 1.20 và hình 1.21.
Mơmen gây trượt MD do đất và tải trọng là:
[∑(

)

]

(1.2)

Mômen giữ MRS do đất:

[∑ {

((

)

)

}]
(1.3)

Mơmen giữ MRR do cốt tăng cường:
(1.4)
trong đó

ffs là hệ số tải trọng riêng phần về trọng lượng đơn vị của đất; wi:

là trọng lượng cột đất i; bi: bề rộng cột đất thứ i; αi : góc tiếp tuyến đáy cột
đất thứ i hợp với phương ngang; Rd : bán kính cung trượt trịn; fms : hệ số vật
liệu riêng phần áp dụng cho tgφ’cv ; φ’cv: góc ma sát vật liệu đắp nền lúc có
biến dạng lớn trong điều kiện ứng suất hữu hiệu; ui : áp lực nước lỗ rỗng tác
dụng trên mặt trượt mảnh thứ i ;