Nghiên cứu phương pháp tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN BỬU ANH THƯ

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH ÁP LỰC ĐẤT PHÙ HỢP
CHO TƯỜNG VÂY HỐ ĐÀO SÂU

Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số ngành : 60.58.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐẠI HỌC QUỐC GIA –TP HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. NGUYỄN MINH TÂM

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ........................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ........................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ............................................................
2. ............................................................
3. ............................................................
4. ............................................................
5. ............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:
Ngày, tháng, năm sinh:
Chuyên ngành:

Nguyễn Bửu Anh Thư

MSHV: 11094354 ..........
Nơi sinh: Cần Thơ ..........

17/07/1988

Mã số : 60.58.60 ..........

Địa kỹ thuật xây dựng

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu phương pháp tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ : - Tính tốn áp lực ngang của đất tác dụng lên tường bằng nhiều phương pháp
khác nhau.
- Phân tích và chọn ra phương pháp phù hợp nhất, so sánh với kết quả của
việc tính tốn bằng phương pháp PTHH và số liệu quan trắc thực tế.
2. Nội dung:
Mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về hố đào sâu
Chương 2 : Cơ sở lý thuyết về hố đào, áp lực đất, cơ học đất tới hạn.
Chương 3 : Tính tốn áp lực đất lên tường chắn bằng phương pháp giải tích.
Chương 4 : Mơ phỏng cơng trình thực tế bằng phần mềm Plaxis, so sánh kết quả áp lực
đất với kết quả tính bằng giải tích, chọn lựa phương pháp tính phù hợp.
Kết luận và kiến nghị
1.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/2013
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/6/2013
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN MINH TÂM
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. NGUYỄN MINH TÂM

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA


LỜI CẢM ƠN

Xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, người thân, bạn bè và các anh
chị em đồng nghiệp đã quan tâm, giúp đỡ và cổ vũ học viên trong thời gian qua.
Xin cám ơn các thầy, cơ của Bộ mơn Địa cơ Nền móng, Khoa Kỹ Thuật Xây
Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa đã truyền đạt kiến thức cho học viên, giúp học
viên có những kiến thức căn bản phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu.
Sau cùng, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy Nguyễn Minh
Tâm, đã ân cần hướng dẫn và giúp học viên có những định hướng tốt cho luận văn.
Với sự chỉ bảo tận tình, thầy đã dạy dỗ và trang bị cho học viên rất nhiều kiến thức
không chỉ trong phạm vi luận văn mà cả trong phương pháp nghiên cứu và cách
thức làm việc sau này.
Xin kính chúc sức khoẻ các thầy cơ.

Học viên

Nguyễn Bửu Anh Thư


TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu phương pháp tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu.
Ngày nay, các cơng trình cao tầng với nhiều tầng hầm xuất hiện ngày càng
nhiều. Điều này đã trở thành xu thế chính trong q trình hiện đại hóa các thành phố
lớn.
Tác giả giới thiệu một phương pháp mới để phân tích áp lực đất và thiết kế

tường cọc bản. Phương pháp được dựa trên các phương pháp cân bằng giới hạn
nhưng nó sử dụng một số điều kiện bổ sung cho sự tương tác giữa cấu trúc chắn giữ
và đất nền khi đề cập đến sự phân bố của áp lực đất huy động trên cấu trúc chắn
giữ. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp đề xuất được thể hiện trong việc phân tích
cấu trúc của lớp đất (nhiều lớp trên mặt hố đào và đồng nhất bên dưới), và xem xét
ảnh hưởng của hoạt tải lên đất lên phần đất chủ động và bị động của kết cấu chắn
giữ. Khi phân tích các trường hợp như vậy trong thực tế, phương pháp này cho kết
quả tốt với kết quả của FEM dựa trên đàn hồi dẻo phân tích tương tác hơn với kết
quả của phương pháp hiện đang được sử dụng. Đồng thời, kết quả của nó cũng phù
hợp với đất rời đồng nhất. Vì trong thực tế hầu như tất cả các cấu trúc giữ lại được
dựng lên trong lòng đất tầng (không đồng nhất trên mặt hố đào và đồng nhất bên
dưới).


NAME OF THESIS:
Research the method to caculate soil pressure which suits diaphragm wall
deep excavation
Nowadays, we can perceive a bloomed development of high rised buildings
with deep excavations. It has become an indispensable tendency of grand city
modernization.
So, the author intruduces a new method to analyse the geomechanic and
design the cantilever retaining structures. It bases on the limit equilibrium methods,
but it uses some additional conditions for interaction between the retaining structure
and the ground, when referring to the distribution of the mobilized earth pressures
on the structure. The greatest benefit of the proposed method is shown in the
analysis of the structures of layered ground (heterogeneous above the dredge level
and homogeneous below it), and in the considering of possibility of the influence
of surcharge loadings on the active or passive side of the retaining structure. When
analyzing such cases in practice, the proposed method gives results which are in
better agreement with the results of FEM based elasto-plastic interaction analyses

than with the results of currently used methods. At the same time, its results are in
accordance with those published for homogeneous cohesionless ground because in
practice, almost all retaining structures are erected in layered ground (heterogeneous
above the dredge level and homogeneous below it).


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
I- Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
II- Tính cấp thiết cửa đề tài ..................................................................................... 2
III-Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 3
IV- Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 4
V- Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 4
VI- Dự kiến kết quả ................................................................................................. 5
VII- Tính thực tiễn của đề tài .................................................................................. 5
VIII- Giới hạn của đề tài.......................................................................................... 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỐ MÓNG SÂU
1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA CƠNG TRÌNH HỐ MĨNG SÂU ......................................... 6
1.2. CÁC LOẠI TƯỜNG VÂY HỐ MÓNG SÂU ................................................... 7
1.3.1 Phân loại hố móng ...................................................................................... 7
1.3.2 Phân loại tường vây hố móng thường sử dụng ............................................ 7
1.3 NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHUYỂN VỊ HỐ MÓNG ................ . 8
1.4 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH HỐ MĨNG SÂU THEO HƯỚNG PHÂN TÍCH CỦA
ĐỀ TÀI ..................................................................................................................... 10
1.4.1 Thế giới.................................................................................................... 10
1.4.2 Việt Nam.................................................................................................. 11
1.5 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ HỐ MÓNG SÂU THEO HƯỚNG PHÂN TÍCH
CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................................................ 12

1.4.1 Thế giới.................................................................................................... 12
1.4.2 Việt Nam.................................................................................................. 14
1.6 NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .............................. 15
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. PHÂN LOẠI ÁP LỰC ĐẤT ........................................................................... 16
2.1.1 Điều kiện hình thành các loại áp lực đất ................................................... 16
2.1.2 Áp lực đất chủ động ................................................................................. 16
2.1.3 Áp lực đất bị động .................................................................................... 17
2.1.4 Áp lực đất tĩnh.......................................................................................... 18
2.2 CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT ........................................... 19
2.2.1 Lý thuyết Mohr-Rankine .......................................................................... 19
2.2.1.1 Đối với đất rời (c = 0)........................................................................ 20
2.2.1.2 Đối với đất dính (c ≠ 0) .................................................................... 21
2.2.2 Lý thuyết Coulomb ................................................................................ 23
2.2.2.1 Áp lực chủ động lên tường nhám...................................................... 24
2.2.2.2 Áp lực bị động lên tường nhám ........................................................ 25
2.2.2.3 Lý thuyết cân bằng giới hạn điểm: Lời giải của Sokolovski ............... 27
2.2.3 Thiết lập hệ phương trình cân bằng .......................................................... 28
2.2.3.1 Thiết lập hệ phương trình cân bằng .................................................. 28
2.2.3.2 Tính tốn áp lực đất chủ động và bị động trong 1 số trường hợp cụ thể
................................................................................................................. 29
2.2.4 Áp lực ngang của đất lên công trình thực.................................................. 31


2.3 CƠ HỌC ĐẤT TỚI HẠN ............................................................................... 33
2.3.1 Nén một trục ............................................................................................ 34
2.3.2 Nén 3 trục UU ......................................................................................... 34
2.3.3 Lộ trình ứng suất ..................................................................................... 35
2.4 VỊNG TRỊN MORH - ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG ................................ 38
2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG TRONG ĐẤT ....................... 39

2.5.1 Những phương pháp giải tích tính tốn tường trong đất ........................... 39
2.5.1.1 Các phương pháp giải tích .................................................................... 39
2.5.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm tính tốn. ......................... 53
2.6 DỰ ĐỐN CHUYỂN VỊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ........... 67
2.6.1 Phương pháp dự đoán của Peck (1969) .................................................... 67
2.6.2 Phương pháp dự đoán của Bowles (1986) .............................................. 68
2.6.3 Phương pháp dự đoán của Clough & O’Rourke (1989&1990) ............... 68
2.6.4 Phương pháp dự đoán của Hsieh & Ou (1998)

..................................... 70

2.7 KIỂM TRA HIỆN TƯỢNG BÙNG ĐÁY HỐ MÓNG ................................... 70
2.7.1 Phương pháp Terzaghi – Peck ................................................................. 71
2.7.2 Phương pháp Terzaghi cải tiến ................................................................ 72
2.7.3 Phương pháp Caquot và Kerisel .............................................................. 73
2.7.4 Phương pháp Goh .................................................................................... 74
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN BẰNG PHƯƠNG
PHÁP GIẢI TÍCH
3.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH........................................................................... 75


3.2 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT ................................................................................ 76
3.2.1 Mặt Cắt Địa Chất ..................................................................................... 76
3.2.2 Các Chỉ Tiêu Vật Lý Của Các Lớp Đất .................................................... 78
3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ÁP LỰC ĐẤT .................................................. 80
3.3.1 Phương pháp tính áp lực dất theo Mohr - Rankine .................................... 80
3.3.1.1 Tính áp lực đất chủ động ................................................................... 80
3.3.1.2 Tính áp lực đất bị động ...................................................................... 81
3.3.2 PHUƠNG PHÁP USA ............................................................................. 83
3.3.3 PHƯƠNG PHÁP DAY (1999) ................................................................. 86

3.3.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH ÁP LỰC ĐẤT THEO STANISLAV .................. 88
CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN ÁP LỰC ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ
HỮU HẠN VÀ SO SÁNH VỚI GIẢI TÍCH
4.1 SỐ LIỆU CƠ BẢN BAN ĐẦU ........................................................................... 96
4.1.1 Sơ Đồ Tính Tốn .......................................................................................... 96
4.1.2 Tải Trọng Tính Tốn .................................................................................... 96
4.1.3 Mơ Hình Nền Đất ......................................................................................... 97
4.2 CÁC BƯỚC THI CƠNG HỐ ĐÀO SÂU .......................................................... 100
4.2.1 Phương Pháp Thi Công............................................................................... 100
4.2.2 Đo Đạt Kiểm Tra Trong Q Trình Thi Cơng ............................................. 104
4.3 MƠ PHỎNG VÀ CHỌN LỰA MƠ HÌNH ĐẤT PHÙ HỢP .............................. 106
4.3.1 Mơ hình hóa Plaxis các pha thi cơng của cơng trình Vietcombank Tower ... 106
4.3.1.1 Trình tự các pha thi công hố đào VCB ................................................. 106


4.3.1.2 Kết quả phân tích chuyển vị theo PTHH .............................................. 108
4.3.2 Kết quả quan trắc thực tế ........................................................................... 109
4.3.2.1 Kết quả quan trắc tại điểm đo I2 và I5 ................................................. 109
4.3.2.2 So sánh kết quả tính tốn bằng PTHH với các kết quả thực nghiệm..... 110
4.4 MƠ PHỎNG BÀI TỐN KHƠNG SÀN HẦM ................................................. 112
4.4.1 Mơ hình hóa Plaxis các pha thi cơng của cơng trình VBC khi khơng sàn .... 112
4.4.1.1 Các pha thi công .................................................................................. 112
4.4.1.2 Kết quả áp lực đất từ mơ hình khơng sàn hầm ..................................... 113
4.4.2 Vẽ biểu đồ áp lực đất từ các phương pháp giải tích ..................................... 116
4.4.2.1 Kết quả áp lực đất theo phương pháp Mohr – Rankine......................... 116
4.4.2.2 Kết quả áp lực đất theo phương pháp Bowles ...................................... 117
4.4.2.3 Kết quả áp lực đất theo phương pháp Day ........................................... 118
4.4.2.4 Kết quả áp lực đất theo phương pháp Stanislav .................................... 119
4.4.2.5 Biểu đồ áp lực đất theo các phương pháp giải tích .............................. 120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................................................

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: Tịa tháp đơi Malaysia
Hình 1.2: Đường cong thiết kế cho chuyển dịch tường lớn nhất
Hình 1.3: Biểu đồ quan hệ giữa chuyển vị ngang và bề dày của tường
Hình 2.1 Điều kiện phát sinh áp lực chủ động của đất
Hình 2.2 Áp lực chủ động của đất trong hệ tọa độ (τ, σ)
Hình 2.3 : Điều kiện phát sinh áp lực bị động của đất
Hình 2.4: Áp lực bị động của đất trong hệ tọa độ (τ, σ)
Hình 2.5: Áp lực tĩnh của đất
Hình 2.6 Quan hệ của chuyển vị và áp lực đất
Hình 2.7 Các trạng thái cân bằng giới hạn dẻo của Rankine
a)Trạng thái chủ động

b) Trạng thái bị động

Hình 2.8 Vịng trịn Mohr cho áp lực chủ động trong đất dính
Hình 2.9 Lý thuyết nêm của Coulomb
a) Mặt cắt b) Các lực tác dụng lên nêm
Hình 2.10 Áp lực bị động trong điều kiện thốt nước
a) Nêm kiểu Coulomb

b) Mặt trượt cong

Hình 2.11 Phân bố đất sau tường.
Hình 2.12 Điều kiện biên tương chắn
Hình 2.13 Chuyển vị vị trí tường cần để đất đạt trạng thái cân bằng dẻo
Hình 2.14 a) Lộ trình áp lực ngang của đất sau tường

b) Áp lực chủ động và bị động của đất cát chặt và cát rời
Hình 2.15 Vịng trịn Mohr ứng suất điển hình và đường bao sức chống cắt ở trạng
thái giới hạn cho các thí nghiệm UU, CU và CD trên các mẫu đất sét quá cố kết
Hình 2.16 Ứng xử của đất ở trạng thái giới hạn theo p’, q’, e
Hình 2.17 Đồ thị quan hệ giữa ứng suất và biến dạng chính
Hình 2.18 Ứng suất(a), lộ trình ứng suất(b) và vịng trịn Mohr(c) cho thí nghiệm UU
Hình 2.19 Kết quả điển hình của thí nghiệm nén 3 trục khơng thốt nước trên
(a) Đất sét cố kết thơng thường (b) Đất sét quá cố kết(Ortigao, 1995)
Hình 2.20 Lộ trình ứng suất trong hố đào cho các điểm nằm gần (trên) mặt trượt
Hình 2.21 Lộ trình ứng suất với gia tải có thốt nước
Hình 2.22 Lộ trình ứng suất tổng và hữu hiệu với gia tải khơng thốt nước
Hình 2.23 khuynh hướng thay đổi ứng suất ứng với các phân tố trên hệ trục p,q
Hình 2.24 Lộ trình ứng suất thường gặp khi có ứng suất chinh theo 1 phương khơng
đổi theo Lambe
Hình 2.25 Lộ trình ứng suất thường gặp khi có ứng suất chinh theo 1 phương khơng
đổi theo Roscoe và cộng sự
Hình 2.26 Minh họa các biến dạng thường gặp
Hình 2.27 Biến dạng trượt và đồ thị quan hệ giữa biến dạng và ứng suất trượt
Hình 2.28 Vi phân chuyển vị
Hình 2.29 Biến dạng phẳng
(a) Ứng suất trên phân tố OABC (b) Hợp lực của biến dạng (c) Vịng trịn Mohr biến
dạng
Hình 2.30 Sơ đồ tính chuyển vị tường nhiều tầng chống


Hình 2.31 Chuyển vị thân tường dưới tác động của tải trọng bất kỳ
Hình 2.32 Tường chắn dưới tác động của tải tập trung
Hình 2.33 Tường chắn dưới tác động của tải trọng hình thang

Hình 2.34 Sơ đồ tính tốn theo phương pháp dầm đẳng trị
Hình 2.35 Sơ đồ tính tốn theo các giai đoạn thi cơng.
Hình 2.36 Sơ đồ tính tốn chính xác lực trong thanh chống theo Sachipana
Hình 2.37 Sơ đồ tính tốn gần đúng lực trong thanh chống theo Sachipana
Hình 2.38 Sơ đồ tính lực trong thanh chống theo phương pháp đàn hồi Nhật Bản
Hình 2.39 Sơ đồ tính tốn theo phương pháp đàn hồi sau khi sửa đổi
Hình 2.40 Ý tưởng ban đầu về mơ hình đàn dẻo lý tưởng
Hình 2.41 Phân tố ứng suất và đường bao sức chống cắt
Hình 2.42 Hướng chảy dẻo trong mặt phẳng lệch
Hình 2.43 Mơ phỏng hàm chảy dẻo trong hệ trục khơng gian các ứng suất chính
Hình 2.44 Đồ thị thể hiện hướng chảy dẻo của phân tố đất
Hình 2.45 Đồ thị thể hiện các thơng số dẻo
Hình 2.46 Hình ảnh cơ học minh họa bản chất các thơng số dẻo
Hình 2.47 Hình ảnh cơ học minh họa bản chất góc giãn nở và đồ thị quan hệ giữa ứng
suất và biến dạng
Hình 2.48Mối quan hệ vi phân biến dạng cắt của phân tố đất
(a) Mẫu đất ban đầu
(b) Biến dạng cắt trực tiếp của mẫu đất loại I
(c) Biến dạng cắt trực tiếp của mẫu đất loại II


Hình 2.49 So sánh kết quả chuyển vị mặt nền dự đốn và thực nghiệm trong 3 trường
hợp
Hình 2.50 E0 và E50 được xác định từ kết quả thí nghiệm nén 3 trục thốt nước tiêu
chuẩn
Hình 2.51 Phương pháp xác định Mô đun của đất từ kết quả nén 1 trục
Hình 2.52 Mơ phỏng các quan hệ khi xác định Mơ đun của đất khi chịu tải
Hình 2.53 Mơ đun nén 1 trục của sét cố kết thường trong gia tải ban đầu theo Janbu
(1963)
Hình 2.54 Đồ thị quan hệ e – logσ’ và xác định các trị số m

Hình 2.55 Đường cong hyperbol ứng suất-biến dạng trong gia tải ban đầu của thí
nghiệm nén 3 trục thốt nước tiêu chuẩn
Hình 2.56 Đường cong hyperbol xấp xỉ theo Kondner(1963) và Duncan(1970)
Phương trình đường cong hyperbol
Hình 2.57 phương pháp xác định Eur
Hình 2.58 Biểu đồ quan hệ giữa E0 và Eur theo Duncan(1970)
Hình 2.59 Ứng xử của đất trong mối quan hệ giữa mơ đun và biến dạng cho các loại
thí nghiệm và kết cấu phân tích (Mair 1993)
Hình 2.60 Quan hệ giữa Cu và Eu (theo Ducan & Buchigani (1976))
Hình 2.61 Đường cong dự đoán mất mát của đất nền (Peck,1969)
Hình 2.62 Dự đốn chuyển vị mặt nền theo Bowler (1986)
Hình 2.63 Các bước phát triển của áp lực đất sau hố đào (Bowles 1988)
Hình 2.64 Đường cong thiết kế của chuyển vị ngang lớn nhất cho đất sét mềm đến chặt
vừa (Clough & cộng sự 1989)


Hình 2.65 Đường biến dạng đề nghị để đánh giá chuyển vị của đất cạnh hố đào cho
các loại đất khác nhau (Clough & Rourke 1990)
Hình 2.66 Dạng tường của biểu đồ chuyển vị (Hsieh & Ou 1998)
Hình 2.67 Dạng lõm của biểu đồ chuyển vị (Hsieh & Ou 1998)
Hình 2.68 Sơ đồ tính chống trồi đáy hố đào theo phương pháp Terzaghi – Peck
Hình 2.69 Phương pháp Terzaghi cải tiến tính tốn chống trồi đáy hố đào
Hình 2.70 Sơ đồ tính chống trồi đáy hố đào theo Caquot – Kerisel
Hình 3.1 Hình phối cảnh Vetcombank Tower
Hình 3.2 Mặt bằng tường trong đất
Hình 3.3 Các vị trí hố khoan
Hình 3.4: Mặt cắt địa chất
Hình 3.5 Mặt cắt ngang tường trong đất.
Hình 3.6 Biểu đồ áp lực đất tác dụng lên tường theo Rankine.
Hình 3.7 Sự phân bố áp lực đất theo Bowles.

Hình 3.8 Giá trị áp lực đất tác dụng lên tường theo pp Bowles
Hình 3.9 Sự phân bố áp lực đất theo Day.
Hình 3.10 Giá trị áp lực đất tác dụng lên tường theo pp Day
Hình 3.11: Sự phân bố áp lực đất theo Stanislav.
Hình 3.12 Giá trị áp lực đất tác dụng lên tường theo Stanislav
Hình 4.1: Mơ hình tổng thể bài tốn bằng phần mềm Plaxis
Hình 4.2: Giai đoạn đào -3m
Hình 4.3: Giai đoạn thi cơng sàn B0


Hình 4.4: Giai đoạn đào -7.1m
Hình 4.5: Giai đoạn thi cơng sàn B1
Hình 4.6: Giai đoạn đào -12.9m
Hình 4.7: Giai đoạn thi cơng sàn B3
Hình 4.8: Giai đoạn đào -16.9m
Hình 4.9: Giai đoạn thi cơng sàn B2, B4
Hình 4.10: Sơ đồ bố trí đo chuyển vị của tường
Hình 4.11: pha thi cơng tường chắn và gia tải
Hình 4.12: pha thi cơng đào đất đến -3m
Hình 4.13: pha thi cơng sàn B0
Hình 4.14: pha thi cơng đào đất đến -7.1m
Hình 4.15: pha thi cơng sàn hầm B1
Hình 4.16: pha thi cơng đào đất đến -12.9m
Hình 4.17: pha thi cơng sàn hầm B2
Hình 4.18: pha thi cơng đào đất đến -16.7m
Hình 4.19: pha thi cơng sàn hầm B3
Hình 4.20: kết quả chuyển vị (MC )
Hình 4.21: kết quả chuyển vị (HS)
Hình 4.22: Tổng CV ngang theo mơ hình MC
Hình 4.23: Tổng CV ngang theo mơ hình HS

Hình 4.24: Kết quả quan trắc tại vị trí I1
Hình 4.25: Kết quả quan trắc tại vị trí I5


Hình 4.26: CV ngang ứng với pha đào -3m
Hình 4.27: CV ngang ứng với pha đào -7.1m
Hình 4.28:CV ngang ứng với pha đào-12.9m
Hình 4.29 CV ngang ứng với pha đào –16.7m
Hình 4-30: pha thi cơng tường chắn và gia tải
Hình 4-31: pha thi cơng đào đất đến -3m
Hình 4-32:pha thi cơng đào đất đến -7.1m
Hình 4-33: pha thi cơng đào đất đến -12.9m
Hình 4-34: pha thi cơng đào đất đến –16.7m
Hình 4-35: Kết quả chuyển vị hố đào
Hình 4-36: Áp lực đất trên tường – khơng sàn hầm
Hình 4-37: Áp lực đất lên tường – có sàn hầm
Hình 4.38: Dạng áp lực đất trên tường – khơng sàn hầm
Hình 4.39: Biểu đồ áp lực đất từ các phương pháp giải tích
Hình 4.40: So sánh các dạng biểu đồ áp lực đất từ các pp giải tích và PTHH


DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3-1: Các chỉ tiêu vật lý của các lớp đất
Bảng 3-2: Thông số cơ bản của các lớp đất sau tường.
Bảng 4-1 Thông số tường vây hố đào
Bảng 4-2: Bảng tổng hợp địa chất theo mơ hình Mohr Columb
Bảng 4-3: Bảng tổng hợp địa chất theo mô hình Hardening Soil
Bảng 4-4 Bảng kết quả áp lực đất tính tốn từ phần mềm Plaxis
Bảng 4-5 Bảng kết quả áp lực đất theo phương pháp Mohr – Rankine

Bảng 4-6 Bảng Kết quả áp lực đất theo phương pháp Bowles
Bảng 4-7 Bảng Kết quả áp lực đất theo phương pháp Day
Bảng 4-8 Bảng Kết quả áp lực đất theo phương pháp Stanislav
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý các lớp đất
Bảng 4.2 Kết quả tính tốn ổn định đắp đất tự nhiên bằng Slope/W với H=2.5m
Bảng 4.3 Kết quả tính tốn ổn định đắp đất tự nhiên bằng Plaxis với H=2.5m
Bảng 4.4 Kết quả tính tốn ổn định đắp đất tự nhiên bằng Slope/W với H=6.5m
Bảng 4.5 Kết quả tính tốn ổn định đắp đất tự nhiên bằng Plaxis với H=6m
Bảng 4.6 Bảng tổng hợp hệ số an toàn ứng với chiều cao đắp khác nhau


MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

Ký hiệu

Đơn vị

Tên gọi

[1]

-

Tham khảo tài liệu số 1

a

-

Khoảng cách từ áp lực chủ động đến đáy hố đào

a*

-

Hệ số tỷ lệ của a/h

an-1,n (av)

m2/kN

A

m2

Diện tích tiết diện ngang tường, thanh chống

B

m

Bề rộng hố móng

c

kN/m2

c*

-

Hệ số tỷ lệ của 2c/(h)

C1, C2

-

Hằng số

Cc

-

Chỉ số nén của đất

cincrement

kN/m2

Cs

-

cu

kN/m2

Cv

m2/s

CD

-

Consolidated Drained test

CPT

-

Cone Penetration Test

CU

-

Consolidated Undrained test

d

m

Chiều dai tường

d1,d2

m

Độ sâu chôn tường

d1*,d2*,d*

-

Hệ số tương ứng của d1/h, d2/h, d/h

D (Do)

m

Vùng ảnh hưởng của hố móng

e

-

Hệ số rỗng của đất

en

-

Hệ số rỗng ở cấp tải trọng thứ (n)

etb

-

Hệ số rỗng trung bình trong khoảng áp lực thí nghiệm

Hệ số nén lún của đất trong khoảng áp lực thí nghiệm

Lực dính đơn vị của đất

Số gia lực dính đơn vị theo chiều sâu
Chỉ số nở của đất
Lực dính đơn vị của đất trong thí nghiệm UU
Hệ số cố kết


E

kN/m2

E*

-

Ea

kN/m

Ap lực ngang chủ động

Ec

kN/m2

Module đàn hồi của đất dính

Eincrement

kN/m2

Số gia module biến dạng theo chiều sâu

Eo

kN/m2

Module biến dạng của đất nền

Eoedref

kN/m2

Module biến dạng tiếp tuyến

Ep

kN/m

Ap lực ngang bị động

Es

kN/m2

Module đàn hồi của đất cát

Eurref

kN/m2

Module biến dạng trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại

E50ref

kN/m2

Module biến dạng cát tuyến trong thí nghiệm CD

E*I

kNm2

Độ cứng chống uốn của tường

E*A

kN

Fc (Fw)

kN/m

Lực chống cắt

Fx, Fy, Fz

kN/m2

Các lực tác động song song với các trục x, y, z

h

m

Chiều sâu hố đào

hi

m

Chiều cao của lớp đất thứ i

Ht

m

Chiều sâu dưới đáy hố móng

I

m4

Moment quán tính tường

Ip

-

Chỉ số dẻo của đất.

K

-

Tỷ số giữa Kpγ và Kaγ

Ka

-

Hệ số áp lực đất chủ động

Kac

-

Hệ số áp lực đất chủ động, liên quan đến lực dính

Kpc

-

Hệ số áp lực đất bị động, liên quan đến lực dính

Kaγ

-

Hệ số áp lực đất chủ động, liên quan đến dung trọng TN

Kpγ

-

Hệ số áp lực đất bị động, liên quan đến dung trọng TN

Kpq

-

Hệ số áp lực đất bị động, liên quan đến hoạt tải

Module đàn hồi của tường, thanh chống
Tỷ số của 2E/(γh2Kaγ)

Độ cứng dọc trục của thanh chống, tường


Ko

-

Hệ số áp lực ngang ở trạng thái tĩnh

K0NC

-

Hệ số áp lực ngang trong điều kiện cố kết thường

Kp

-

Hệ số áp lực đất bị động

Kx; Ky

m/ng.đêm Hệ số thấm của đất theo phương ngang, phương đứng

Ls

m

Khoảng cách thanh chống

LT

-

Toán tử vi phân của chuyển vị

m

-

Hệ số lũy thừa

m

kN/m2

M

-

Thông số độ bền của đất nền

M

-

Ma trận độ cứng của vật liệu

N

-

Chỉ số SPT (Standard Penetration Test)

OCR

-

OverConsolidation Ratio

p

kN/m2

Ưng suất tổng trung bình

p’

kN/m2

Ưng suất nén đẳng hướng hữu hiệu

p

kN/m2

Vectơ lực

Pa

kN/m2

Cường độ áp lực đất chủ động tác dụng lên tường

pref

kN/m2

Ứng lực tham chiếu

Pw

kN/m2

Ap lực hông tạo bởi nước trong khe nứt căng

q

kN/m2

Tải trọng ngoài

q (q’)

kN/m2

Ứng suất lệch (độ lệch ứng suất)

R

kN/m

Phản lực của đất

Rf

-

Hệ số phá hoại

Rinter

-

Hệ số giảm cường độ sức chống cắt

Si

mm

Chuyển vị đứng trong vùng ảnh hưởng

Sw

mm

Chuyển vị đứng tại vị trí cạnh biên hố móng

t

mm

Tổng chuyển vị của đất nền

uo(psteady)

kN/m2

Ap lực nước lỗ rỗng ban đầu

Vectơ bao gồm ứng suất pháp tuyến, ứng suất cắt


u(p)

kN/m2

u

mm

UU

-

Umax

mm

Chuyển vị lớn nhất của đất

Uxmaxd

mm

Chuyển vị ngang lớn nhất của tường

Uymaxs

mm

Chuyển vị đứng lớn nhất của đất nền

u(pexcess)

kN/m2

Ap lực nước lỗ rỗng thặng dư

U x

%

Chênh lệch chuyển vị ngang

Vs

m3

Thể tích vùng dịch chuyển đất nền

W

kN/m

xi

m

Khoảng cách từ vị trí cần tính chuyển vị đứng Si

y

m

Độ sâu tại vị trí đang xét

yref

m

Độ sâu bắt đầu xuất hiện lớp vật liệu

z

m

Chiều sâu hố đào tại điểm khảo sát



độ

Góc của mặt phẳng phá hoại

d

m

Hệ số độ cứng của tường

m2

Hệ số độ cứng của thanh chống

s
w

-

Ap lực nước lỗ rỗng
Vectơ chuyển vị
Unconsolidated Undrained test

Trọng lượng của nêm đất

Hệ số ảnh hưởng

độ

Góc nghiêng của mặt đất

độ

Góc ma sát giữa tường và đất

độ

Góc ma sát trong của đất trong thí nghiệm CD

độ

Góc nghiêng của lưng tường

độ

Góc dãn nở của đất



kN/m3

Dung trọng của đất



kN/m3

Dung trọng khơ của đất

dry

kN/m3

Dung trọng trung bình của các lớp đất

tb

kN/m3

Trọng lượng riêng của nước



 (’)



w (n)

kN/m3

wet

-

Hệ số Poisson của đất, tường



-

Hệ số Poisson của đất khi dỡ tải, gia tải lại

vur

-

Chỉ số nén hiệu chỉnh

*

-

Chỉ số nở hiệu chỉnh

*

-

Vectơ biến dạng

kN/m2

Các ứng suất tiếp

kN/m2

Các ứng suất pháp song song với các trục x, y, z

kN/m2

Vectơ ứng suất

kN/m2

Vectơ ứng suất hữu hiệu

kN/m2

Ưng suất tổng theo phương ngang

’

kN/m2

Ưng suất hữu hiệu theo phương ngang

h (3)

kN/m2

Ap lực hông chủ động

’h (’3)

kN/m2

Ap lực hông bị động

’ha

kN/m2

Ap lực nén thẳng đứng ở cấp tải trọng thứ (n)

’hp

kN/m2

Ưng suất tiền cố kết

n

kN/m2

Ưng suất kéo cho phép của đất

’p (pp)

kN/m2

Ưng suất tổng theo phương đứng

t

kN/m2

Ưng suất hữu hiệu theo phương đứng

v (1)

kN/m2

Ưng suất do trọng lượng bản thân các lớp đất


xy,yz,zx
x, y, z



’v (’1)
’vo

Dung trọng ướt của đất


1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những thập kỷ gần đây, nhu cầu về không gian ngầm để sử dụng cho trạm
xe điện ngầm hay metro, phát triển không gian ngầm của nhà cao tầng… đang tăng lên
trong nhiều khu vực đơ thị ở Việt nam cũng như trên tồn thế giới. Khi đào trong
khu vực nội thành đô thị, việc đánh giá cường độ và sự phân bố biến dạng của đất
nền là một phần quan trọng của quá trình thiết kế, một khi biến dạng quá mức sẽ
làm hư hại các cơng trình lân cận cũng như ảnh hưởng đến chức năng kết cấu liên
quan đến dung sai, hiệu suất và độ bền của chính cơng trình. Cũng quan trọng đó là
áp lực đất tác động lên tường chắn có thể được tính tốn một cách tin cậy để đạt
mức độ an toàn chống lại sự phá hoại. Ngồi ra, sự am hiểu thấu đáo những mơ
hình cơ bản của sét yếu cũng hết sức quan trọng khi mà những công cụ số, như là
phương pháp phần tử hữu hạn (FE-method) được sử dụng.
Chủ đề về hố đào sâu này cũng đã tìm hiểu bởi nhiều nhà nghiên cứu trong
nhiều năm. Tuy nhiên, trong những thập kỷ qua sự hiểu biết về ứng xử của đất nền về
căn bản đã tăng lên. Điều này, kết hợp với khả năng sử dụng những kỹ thuật mới
để diễn tả sự tương tác giữa đất và kết cấu, đưa đến kết quả là việc xem xét lại
những phương pháp thiết kế hiện tại cho kết cấu tường chắn khi thi công những cơng
trình ngầm mới.
Khi một kết cấu chắn giữ đất tạm thời, chẳng hạn như hệ tường vây, được thiết

kế thì yếu tố an tồn phải là ưu tiên hàng đầu. Tiếp theo đó là yêu cầu về hiệu quả kinh
tế cũng ngày càng gắt gao, kết quả là làm cho tường mỏng đi cũng như tăng nguy
cơ phá hoại cho cơng trình lân cận.