Phân tích ảnh hưởng của mô đun biến dạng đến chuyển vị tường chắn hố đào

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

HUỲNH TẤN KIỆT

PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MƠ ĐUN BIẾN DẠNG ĐẾN
CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO

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 THỰC HIỆN TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS VÕ PHÁN

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

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

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …. tháng …. năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm :
1. ………………………………………………………………………………………..

2. ………………………………………………………………………………………..
3. ………………………………………………………………………………………..
4. ………………………………………………………………………………………..
5. ………………………………………………………………………………………..
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo---

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: HUỲNH TẤN KIỆT

MSHV: 11090315

Ngày, tháng, năm sinh: 25-07-1979

Nơi sinh: Đồng Tháp

Chuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựng

Mã số: 60.58.60

1- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG MƠ ĐUN BIẾN DẠNG ĐẾN
CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO
2- NỘI DUNG LUẬN VĂN :
Mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về vấn đề chuyển vị tường chắn hố đào sâu.
Chương 2 : Cơ sở lý thuyết tính tốn chuyển vị tường chắn hố đào sâu.
Chương 3 : Các phương pháp xác định Mô đun biến dạng của đất nền .
Chương 4 : Ứng dụng tính tốn cơng trình Nhà điều hành tổng công ty Hàng
Không Miền Nam
Kết luận và kiến nghị

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

ngày 20 tháng 03 năm 2013

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

ngày 21 tháng 06 năm 2013

5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

PGS.TS VÕ PHÁN

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MƠN
ĐỊA CƠ NỀN MĨNG

PGS.TS VÕ PHÁN
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS VÕ PHÁN


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn đến người thầy đáng kính
PGS.TS. Võ Phán đã cho tơi những gợi ý hình thành nên ý tưởng của đề tài, tận tình
giúp đở và hướng dẫn tác giả hồn thành Luận văn này. Thầy ln truyền đạt cho
tác giả và các bạn học viên những kiến thức chuyên ngành và tận tình hướng dẫn
các học viên về các vấn đề học vụ.
Tác giả cũng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Q Thầy, Cơ trong Bộ mơn
cũng như các Thầy, Cơ trong phịng Đào tạo sau đại học đã truyền đạt kiến thức và
tạo nhiều thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập nghiên cứu tại trường.
Niềm động viên tinh thần lớn nhất của tác giả là Cha Mẹ, Anh Chị Em và các
bạn bè đồng nghiệp, những người luôn luôn ủng hộ, động viên và khích lệ để tác giả
hồn thành chương trình học này.
Xin chân thành cảm ơn các bạn lớp Địa Kỹ Thuật Xây Dựng khóa 2001 ln
đồng hành bên tác giả trong các kỳ thi cũng như suốt quãng thời gian tìm tri thức,
sẳn sàng hổ trợ và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện Luận văn này.
Với những kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế của bản thân, chắc chắn
không tránh khỏi những thiếu sót khi thực hiện Luận văn. Vì vậy, tác giả gởi lời
cảm ơn chân thành đến quý thầy cô phản biện và hội đồng bảo vệ luận văn giúp đỡ
tìm những thiếu sót trong luận văn này. Kính mong q Thầy, Cơ và các bạn đồng
nghiệp đóng góp để Luận văn hoàn thành tốt hơn.


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Tên đề tài:

“ Phân tích ảnh hưởng của Mô Đun biến dạng đến chuyển vị tường chắn hố
đào”
Tóm tắt:
Hiện nay, việc sử dụng các phần mềm địa kỹ thuật chun dụng như Plaxis để
tính tốn chuyển vị tường chắn hố đào cho kết quả chưa tiệm cận với kết quả
chuyển vị thu được từ quan trắc thực tế. Do nhiều yếu tố gây nên sự sai lệch này,
trong đó việc sử dụng các số liệu đất thu được từ các thí nghiệm đất trong phịng
cịn nhiều hạn chế là một nguyên nhân đáng kể.
Kết quả nghiên cứu sẽ đưa ra cách tính tốn chuyển vị tường chắn hố đào theo số
liệu đất nền thu được từ các thí nghiệm đất hiện trường, cụ thể là thí nghiệm xun
tiêu chuẩn SPT. Từ kết quả chuyển vị tính tốn lại tỉ số giữa giá tri module biến
dạng của đất theo phương ngang và phương đứng.
ABSTRACT
Currently, the use of geotechnical software such as Plaxis to calculate the
displacement of retaining wall of pit, its results have not asymptotic with the
displacement results obtained from actual observation. This discrepancy is caused
by many factors, in there, the use of soil data collected from soil test in laboratory
has limited availability for a significant cause.
The research results will provide a way to calculate the displacement of retaining
wall of pit according to the foundation soil data which collected from in-situ soil
test, namely the standard penetration test - SPT. From the displacement results, we
recalculated of ratio between the modulus of soil deformation according to
horizontal and vertical direction.


Mục Lục Hình Ảnh
Hình 1.4. Đường cong thiết kế cho chuyển vị tường lớn nhất

9

Hình 2.1a. Sơ đồ tính tóan tường chắn nhiều tầng chống

13

Hình 2.1b. Chuyển vị thân tường vây dưới tác dụng của tải trọng bất kỳ

14

Hình 2.1c. Chuyển vị thân tường vây dưới tác dụng của tải trọng tập
trung

15

Hình 2.1d. Chuyển vị thân tường chắn dưới tác dụng của tải trọng phân
bố hình thang
Hình 2.2a. Mơ hình mặt Roscoe và Hvorslev trong khơng gian ứng suất
chính

18

Hình 2.2b. Biểu đồ quan hệ giữa biến dạng trục và ứng suất lệch

19

Hình 2.2c. Biểu đồ xác định E50 từ thí nghiệm nén 3 trục

21

Hình 2.2d. Phương pháp xác định Eur

22

Hình 3.1a. Sơ đồ thí nghiệm nén khơng nở hơng.

24

Hình 3.1b. Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng.

24

Hình 3.1c. Sơ đồ thí nghiệm nén một trục và biểu đồ quan hệ giữa ứng
suất và biến dạng.

25

Hình 3.1d. Sơ đồ tính tốn ứng suất cắt-biến dạng cắt và Biểu đồ xác
định G

26

Hình 3.1e. Biểu đồ xác định quan hệ giữa ứng suất – biến dạng trong thí
nghiệm nén 3trục.

27

Hình 3.2a. Biểu đồ xác định hệ số f2

28

Hình 3.2b. Quan hệ giữa Cu và Eu (theo Ducan & Buchigani (1976))

29

Hình 4.1a. Mặt bằng bố trí thanh giằng và mốc quan trắc

32

Hình 4.1b. Hình trụ hố khoan khảo sát địa chất

34

Hình 4.4a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ1(
bài tóan phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của
tường)

39


Hình 4.4b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ2(
bài tóan phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của
tường)

40

Hình 4.4c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi côngGĐ3
(bài tóan phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang
của tường)

41

Hình 4.4d. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4 (
bài tóan phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của
tường)

42

Hình 4.4e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọanthi cơng GĐ5(
bài tóan phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của
tường)

43

Hình 4.5a. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 1

45

Hình 4.5b. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 2

46

Hình 4.5c. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 3

47

Hình 4.5d. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 4

48

Hình 4.7a. Lưới phần tử và điều kiện biên

59

Hình 4.7b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường từ số liệu quan trắc

60

Hình 4.8a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng
GĐ1(cho bài tóan dự báo chuyển vị ngang)

62

Hình 4.8b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng
GĐ2(cho bài tóan dự báo chuyển vị ngang)

63

Hình 4..8c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng
GĐ3(cho bài tóan dự báo chuyển vị ngang)

64

Hình 4.8d. Biểu đồ chuyển vị ngang củatường giai đọan thi cơngGĐ4
(cho bài tóan dự báo chuyển vị ngang)

65

Hình 4.8e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan GĐ5(cho bài
tóan dự báo chuyển vị ngang)

66

Hình 4.9a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng
GĐ1cho bài tóan phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng
ngang và đứng

70

Hình 4.9b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ2
cho bài tóan phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và
đứng

71

Hình 49c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ3
cho bài tóan phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và
đứng

72

Hình 4.9d. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4
cho bài tóan phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và
đứng
Hình 4.9e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ5
cho bài tóan phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và
đứng

73

Mục Lục Bảng Biểu
Bảng 4.2. Các thông số hệ thanh chống

35

Bảng 4.3. Các thông số tường chắn đất

35

Bảng 4.4a.Thông số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số
poisson -1

36

Bảng 4.4b.Thơng số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số
poisson -2

37

Bảng 4.4c.Thông số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số
poisson -3

38

Bảng 4.4d. Chuyển vị tường giai đọan thi công GĐ1( phân tích ảnh
hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

39

Bảng 4.4e. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ2 ( phân tích ảnh

hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

40

Bảng 4.4f. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ3( phân tích ảnh
hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

41

Bảng 4.4g. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4 ( phân
tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn
đất)

42

Bảng 4.4h. Chuyển vị tường giai đọan thi công GĐ5 ( phân tích ảnh
hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

43

Bảng 4.4i. Bảng so sánh kết quả chuyển vị ngang ngang của lớn nhất
khi thay đổi hệ số poisson

44

Bảng 4.5a. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 1

45

Bảng 4.5b. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 2

46

Bảng 4.5c. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 3

47

Bảng 4.5d. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 4

48

Bảng 4.5e. Các thông số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí
nghiệm đất trong phịng
Bảng 4.6a. Bảng tổng hợp giá trị mơ đun biến dạng của đất nền theo

49

chỉ số SPT

52


Bảng 4.6b. Các thơng số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí
nghiệm đất ngồi hiện trường theo kết quả nghiên cứu của các tác giả
Việt Nam
Bảng 4.6c.

54
Bảng tổng hợp giá trị mô đun biến dạng của đất nền theo

công thức thực nghiệm của Schurtmann.

56

Bảng 4.6d. Các thông số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí
nghiệm đất ngồi hiện trường theo nghiên cứu của Schurtmann

58

Bảng 4.7a. Tổng hợp số liệu chuyển vị tường từ kết quả quan trắc

60

Bảng 4.8a. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ1( với giá trị E TN
trong phịng E TN hiện trường)

61

Bảng 4.8b. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơngGĐ2 ( với giá
trị E TN trong phịng và E TN hiện trường)

62

Bảng 4.8c. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ3( với giá
trị E TN trong phòng và E TN hiện trường)

63

Bảng 4.8d. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ4 ( với
giá trị E TN trong phòng và E TN hiện trường)

64

Bảng 4.8e. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ5( với giá
trị E TN trong phòng và E TN hiện trường)

65

Bảng 4.8f. So sánh kết quả chuyển vị ngang lớn nhất của các phương
pháp tính với kết quả quan trắc

66

Bảng 4.9a. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ1 (bài tóan
phân tích mối tương quan mơ đun biến dạng của đất theo phương ngang
và phương đứng)

70

Bảng 4.9b. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ2 ( bài
tóan phân tích mối tương quan mơ đun biến dạng của đất theo phương
ngang và phương đứng)

71

Bảng 4.9c. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ3( bài
tóan phân tích mối tương quan mơ đun biến dạng của đất theo phương
ngang và phương đứng)

72

Bảng 4.9d. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4( bài
tóan phân tích mối tương quan mơ đun biến dạng của đất theo phương
ngang và phương đứng)

73

Bảng 4.9e. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ5( bài
tóan phân tích mối tương quan mơ đun biến dạng của đất theo phương
ngang và phương đứng)

74

Bảng 4.9f. Bảng tổng hợp tỉ số tương quan giữa mô đun biến dạng đất
theo phương ngang và phương đứng

76


Mục Lục Hình Ảnh
Hình 1.4. Đường cong thiết kế cho chuyển vị tường lớn nhất

9

Hình 2.1a. Sơ đồ tính tóan tường chắn nhiều tầng chống

14

Hình 2.1b. Chuyển vị thân tường vây dưới tác dụng của tải trọng bất kỳ

15

Hình 2.1c. Chuyển vị thân tường vây dưới tác dụng của tải trọng tập trung

16

Hình 2.1d. Chuyển vị thân tường chắn dưới tác dụng của tải trọng phân bố hình thang
Hình 2.2a. Mơ hình mặt Roscoe và Hvorslev trong khơng gian ứng suất chính

19

Hình 2.2b. Biểu đồ quan hệ giữa biến dạng trục và ứng suất lệch

20

Hình 2.2c. Biểu đồ xác định E50 từ thí nghiệm nén 3 trục

23

Hình 2.2d. Phương pháp xác định Eur

24

Hình 3.1a. Sơ đồ thí nghiệm nén khơng nở hơng.

26

Hình 3.1b. Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến dạng.

26

Hình 3.1c. Sơ đồ thí nghiệm nén một trục và biểu đồ quan hệ giữa ứng suất và biến
dạng.

27

Hình 3.1d. Sơ đồ tính tốn ứng suất cắt-biến dạng cắt và Biểu đồ xác định G

28

Hình 3.1e. Biểu đồ xác định quan hệ giữa ứng suất – biến dạng trong thí nghiệm nén
3trục.

29

Hình 3.2a. Biểu đồ xác định hệ số f2

30

Hình 3.2b. Quan hệ giữa Cu và Eu (theo Ducan & Buchigani (1976))

32

Hình 4.1a. Mặt bằng bố trí thanh giằng và mốc quan trắc

35

Hình 4.1b. Hình trụ hố khoan khảo sát địa chất

37

Hình 4.4a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ1( bài tóan
phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường)

42

Hình 4.4b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ2( bài tóan
phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường)

43

Hình 4.4c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơngGĐ3 (bài tóan phân
tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường)

44


Hình 4.4d. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4 ( bài tóan
phân tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường)

45

Hình 4.4e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọanthi cơng GĐ5( bài tóan phân
tích ảnh hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường)

46

Hình 4.5a. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 1

48

Hình 4.5b. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 2

49

Hình 4.5c. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 3

50

Hình 4.5d. Biểu đồ quan hệ giữa áp lực nén và Eoed của lớp đất số 4

51

Hình 4.7a. Lưới phần tử và điều kiện biên

62

Hình 4.7b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường từ số liệu quan trắc

63

Hình 4.8a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ1(cho bài tóan
dự báo chuyển vị ngang)

64

Hình 4.8b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ2(cho bài tóan
dự báo chuyển vị ngang)

65

Hình 4..8c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ3(cho bài tóan
dự báo chuyển vị ngang)

66

Hình 4.8d. Biểu đồ chuyển vị ngang củatường giai đọan thi côngGĐ4 (cho bài tóan
dự báo chuyển vị ngang)

67

Hình 4.8e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan GĐ5(cho bài tóan dự báo
chuyển vị ngang)

68

Hình 4.9a. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ1cho bài tóan
phân tích mối tương quan giữa mô đun biến dạng ngang và đứng

73

Hình 4.9b. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ2 cho bài tóan
phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và đứng

74

Hình 49c. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ3 cho bài tóan
phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và đứng

75

Hình 4.9d. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ4 cho bài tóan
phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và đứng

76

Hình 4.9e. Biểu đồ chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ5 cho bài tóan
phân tích mối tương quan giữa mơ đun biến dạng ngang và đứng


Mục Lục Bảng Biểu
Bảng 4.2. Các thông số hệ thanh chống

38

Bảng 4.3. Các thông số tường chắn đất

38

Bảng 4.4a.Thông số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số poisson -1 39
Bảng 4.4b.Thơng số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số poisson -2 40
Bảng 4.4c.Thơng số nền cho mơ hình hardening cho lựa chọn các hệ số poisson -3 41
Bảng 4.4d. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ1( phân tích ảnh hưởng của hệ số
poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

42

Bảng 4.4e. Chuyển vị tường giai đọan thi công GĐ2 ( phân tích ảnh hưởng của hệ số
poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

43

Bảng 4.4f. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ3( phân tích ảnh hưởng của hệ số
poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

44

Bảng 4.4g. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ4 ( phân tích ảnh
hưởng của hệ số poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

45

Bảng 4.4h. Chuyển vị tường giai đọan thi cơng GĐ5 ( phân tích ảnh hưởng của hệ số
poisson đến chuyển vị ngang của tường chắn đất)

46

Bảng 4.4i. Bảng so sánh kết quả chuyển vị ngang ngang của lớn nhất khi thay đổi hệ
số poisson

47

Bảng 4.5a. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 1

48

Bảng 4.5b. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 2

49

Bảng 4.5c. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 3

50

Bảng 4.5d. Số liệu thí nghiệm nén cố kết của lớp đất số 4

51

Bảng 4.5e. Các thơng số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí nghiệm đất
trong phịng
52
Bảng 4.6a. Bảng tổng hợp giá trị mô đun biến dạng của đất nền theo chỉ số SPT 55
Bảng 4.6b. Các thông số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí nghiệm đất
ngoài hiện trường theo kết quả nghiên cứu của các tác giả Việt Nam

57


Bảng 4.6c. Bảng tổng hợp giá trị mô đun biến dạng của đất nền theo công thức thực
nghiệm của Schurtmann.

59

Bảng 4.6d. Các thơng số đất nền của mơ hình Harderning từ kết quả thí nghiệm đất
ngồi hiện trường theo nghiên cứu của Schurtmann

61

Bảng 4.7a. Tổng hợp số liệu chuyển vị tường từ kết quả quan trắc

63

Bảng 4.8a. Chuyển vị tường giai đọan thi công GĐ1( với giá trị E TN trong phòng E
TN hiện trường)

64

Bảng 4.8b. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi côngGĐ2 ( với giá trị E TN
trong phòng và E TN hiện trường)

65

Bảng 4.8c. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ3( với giá trị E TN
trong phòng và E TN hiện trường)

66

Bảng 4.8d. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi công GĐ4 ( với giá trị E TN
trong phòng và E TN hiện trường)

67

Bảng 4.8e. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ5( với giá trị E TN
trong phịng và E TN hiện trường)

68

Bảng 4.8f. So sánh kết quả chuyển vị ngang lớn nhất của các phương pháp tính với
kết quả quan trắc

69

Bảng 4.9a. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ1 (bài tóan phân tích
mối tương quan mô đun biến dạng của đất theo phương ngang và phương đứng) 73
Bảng 4.9b. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ2 ( bài tóan phân tích
mối tương quan mô đun biến dạng của đất theo phương ngang và phương đứng) 74
Bảng 4.9c. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ3( bài tóan phân tích
mối tương quan mô đun biến dạng của đất theo phương ngang và phương đứng)

75

Bảng 4.9d. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ4( bài tóan phân tích
mối tương quan mô đun biến dạng của đất theo phương ngang và phương đứng) 76
Bảng 4.9e. Chuyển vị ngang của tường giai đọan thi cơng GĐ5( bài tóan phân tích
mối tương quan mô đun biến dạng của đất theo phương ngang và phương đứng) 77
Bảng 4.9f. Bảng tổng hợp tỉ số tương quan giữa mô đun biến dạng đất theo phương
ngang và phương đứng

80


MỤC LỤC KÝ HIỆU
Chương 1:
cu : lực dính đơn vị khơng thốt nước
E

: mơ đun đàn hồi của tường

I

: mơ men chống uốn

H : khoảng cách trung bình giữa các thanh chống
Z

: chiều sâu hố đào

γ

: tỉ trọng đất sét

P

: tải trọng mặt đất

Su : sức chống cắt khơng thốt nước của đất tại đáy hố đào
Nc : hệ số phụ thuộc vào kích thước móng

Chương 2:
A1, B1, C1, D1,….C4,D4 các hệ số tra bảng trong tài liệu chuyên ngành
b1 : bề rộng tính tốn của tường chắn đất
C

: là hệ số nền theo chiều ngang

C0 : hệ số nền phương đứng tại mũi cọc
Eoed : mô đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết
E’ : mơ đun biến dạng thốt nước của đất
E50 : mơ đun biến dạng của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất

ref
E oed

: mô đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết

E urref : mơ đun biến dạng đất tham chiếu của trường hợp dở tải
E 50ref : mô đun biến dạng tham chiếu của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất

Kh : hệ số ảnh hưởng của chuyển động mũi
I, I0 : moment quán tính của mũi cọc và thân cọc
prep = 100kPa
pp : áp lực tiền cố kết
Rf : Hệ số nhỏ hơn 1, thường được lấy bằng 0.9
R1, R2, R3,..,Rn: phản lực tại các thanh chống tương ứng
m : hệ số tỉ lệ, có được từ thực đo thí nghiệm
M Z : moment của tường chắn ở độ sâu z


qf : ứng suất lệch tới hạn
qa : ứng suất lệch
QZ : lực cắt của tường chắn ở độ sâu z
x z : Chuyển vị ngang của cọc tại độ sâu z

Z

: độ sâu đất nền đang xét đến.

α

: là hệ số phụ của phương trình nắp đậy

α1 : hệ số biến dạng của cọc đất
Δ1p,Δ2p,Δ3p,..,Δnp: dưới tác dụng của áp lực đất, chuyển vị của hệ cơ bản theo
phương R1,R2,…,Rn.

[K ] : ma trân độ cứng tổng thể
{δ } : chuyển vị nút của phần tử
{R} : tải trọng nút phần tử
γ p : hàm số theo các biến dạng dẻo của đất
f

: phương trình ứng suất.

ψ m : góc giản nở khởi động

φm : góc ma sát khởi động
φcs : góc ma sát tới hạn
ε vp : biến dạng dẻo thể tích của đất

ε 1 : biến dạng đứng của đất
γ p : biến dạng dẻo trượt của đất

νur : hệ số poisson trong điều kiện dỡ tải
σ3 , σ2, σ1: ứng suất chính của đất
σ zx : Ứng suất ngang của tường chắn ở độ sâu z

φ z : góc xoay của tường chắn ở độ sâu z

δHH : chuyển vị ngang đơn vị của tường dưới tác dụng của lực ngang đơn vị
δMH : góc xoay đơn vị của tường dưới tác dụng của lực ngang đơn vị

δHM : chuyển vị ngang đơn vị của tường dưới tác dụng của Moment đơn vị
δmM : góc xoay đơn vị của tường dưới tác dụng của moment đơn vị


δ11,δ22, δ33,.., δnn: chuyển vị của hệ cơ bản theo phương R1,R2,R3,..,Rn dưới tác
dụng của R1,R2,R3,..,Rn

Chương 3:
C’

: lực dính hữu hiệu của đất

Eh

: mơ đun biến dạng khơng thốt nước của đất theo phương ngang

Eu, Ev: mô đun biến dạng khơng thốt nước của đất theo phương đứng
Eoed : mơ đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết
E’

: mơ đun biến dạng thốt nước của đất

E50 : mô đun biến dạng của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất
ref
E oed

: mô đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết

E urref

: mơ đun biến dạng đất tham chiếu của trường hợp dở tải

E 50ref

: mô đun biến dạng tham chiếu của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất

f2

: là hệ số tra từ biểu đồ

G

: Mô đun cắt của đất

kx,ky : hệ số thấm của đất theo phương ngang và phương đứng
m

: hệ số bằng 0.5 cho dất cát, bằng 1 cho đất sét

N

: chỉ số SPT của các lớp đất

Ip

: chỉ số dẻo

P

: áp lực nén của thí nghiệm nén cố kết

prep = 100kPa
Rint er : hệ số tiếp xúc giữa đất và vật liệu

Su

: sức chống cắt khơng thốt nước của đất

υ

: hệ số poisson của đất

σ3

: ứng suất của đất theo phương ngang

σ1

: ứng suất nén theo phương trục đứng

γ unsat

: khối lượng riêng khơng thốt nước của đất

γ sat

: khối lượng riêng thoát nước của đất

ε

: biến dạng dọc trục

ε1

: biến dạng theo phương đứng


ε2,ε3 : biến dạng theo phương ngang theo trục 2 và trục 3
εv

: biến dạng thể tích

Chương 4:
Ac

: diện tích mặt cắt ngang của tường chắn bê tông cốt thép

As

: diện tích ngang của thanh chống thép hình

C’

: lực dính hữu hiệu của đất

Ic

: mơment qn tính của tường chắn

Is

: moment quán tính của thanh chống thép

Ec

: moment quán tính của tường chắn bê tông cốt thép

Es

: mô đun đàn hồi của thanh chống thép

Eh

: mô đun biến dạng không thốt nước của đất theo phương ngang

Eu, Ev: mơ đun biến dạng khơng thốt nước của đất theo phương đứng
Eoed : mơ đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết
E’

: mơ đun biến dạng thốt nước của đất

E50 : mô đun biến dạng của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất
h1, h2, h3, h4: chiều dày các lớp đất
hd

: chiều dày lớp đất đắp

kx, ky : hệ số thấm của đất theo phương ngang và phương đứng
Ls
ref

E oed

: khoảng cách thang chống
: mô đun biến dạng đất tham chiếu của thí nghiệm nén cố kết

E urref

: mô đun biến dạng đất tham chiếu của trường hợp dở tải

E 50ref

: mô đun biến dạng tham chiếu của đất tại 50% tải trọng nén lớn nhất

P

: áp lực nén của thí nghiệm nén cố kết

prep = 100kPa
m

: hệ số bằng 0.5 cho dất cát, bằng 1 cho đất sét

N

: chỉ số SPT của các lớp đất

Rint er : hệ số tiếp xúc giữa đất và vật liệu

υ

: hệ số poisson của đất

σ3

: tải trọng bản thân của các lớp đất


γ unsat
γ sat

: khối lượng riêng khơng thốt nước của đất
: khối lượng riêng thoát nước của đất

γ 1 , γ 2 , γ 3 , γ 4 : khối lượng riêng thoát nước của các lớp đất số 1, 2, 3, 4
γd

: khối lượng riêng của lớp đất đắp


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................... ii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 1
Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................................2
Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................................3
Tính khoa học, thực tiễn của đề tài........................................................................................5
Giới hạn của đề tài. ...............................................................................................................5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN

HỐ

ĐÀO SÂU..............................................................................................................................6
1.1.

Sơ lược về các cơng cụ tính tốn chuyển vị hố đào sâu. .......................................6

1.2.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị hố đào sâu. .................................................6

1.3.

Các loại tường tường chắn hố đào sâu thơng dụng [3]. .......................................7

1.4.

Đặc tính của môi trường đất..................................................................................8

1.5.

Một số nghiên cứu về hố đào sâu. .........................................................................8

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO ....12
2.1.

Tính tốn chuyển vị tường vây theo phương pháp giải tích [7] ..........................12

2.2.

Tính tốn chuyển vị tường vây theo phương pháp phần tử hữu hạn ...................17

Chương 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN BIẾN DẠNG CỦA ĐẤT
NỀN .....................................................................................................................................26
3.1.

Các phương pháp xác định giá Mô Đun biến dạng E từ kết quả thí nghiệm đất
trong phịng [1], [12]: ........................................................................................26

3.2.

Xác định gia trị module biến dạng của đất từ thí nghiệm đất hiện trường .........29

3.3.

Mơ đun biến dạng của đất theo phương ngang [11],[13] ...................................32

3.4.

Kết luận: ..............................................................................................................33

Chương 4: ÁP DỤNG TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH NHÀ ĐIỀU HÀNH TỔNG
CƠNG TY HÀNG KHƠNG MIỀN NAM .......................................................................34
4.1.

Cơng trình Nhà Điều Hành Tổng Công Ty Hàng Không Miền Nam ..................34

4.2.

Thông số hệ thanh chống .....................................................................................38

4.3.

Thơng tường chắn đất..........................................................................................38

4.4.

Phân tíchảnh hưởng của hệ số Poisson đến chuyển vị ngang tường chắn..........39


4.5.

Phân tích chuyển vị tương chắn đất với giá trị module biến dạng của đất từ kết
quả thí nghiệm trong phịng................................................................................47

4.6.

Phân tích chuyển vị tương chắn đất với giá trị module biến dạng của đất từ kết
quả thí nghiệm đất ngồi hiện trường [1 ], [10] ................................................52

4.7.

Mơ phỏng bài tốn...............................................................................................62

4.8.

Phân tích kết quả tính tốn ..................................................................................65

4.9.

Phân tích tìm giá tỉ số giữa Mô đun biến dạng của đất nền theo phương

ngang và theo phương đứng ...............................................................................74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................................83
1 . Kết luận ........................................................................................................................83
2 . Kiến nghị......................................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 84


1

MỞ ĐẦU
Trong xu thế phát triển hiện nay của xã hội, nhất là tại các thành phố lớn đông
dân cư, áp lực về chổ ở và các cơng trình phục vụ công cộng ngày càng lớn, khi mà
quỹ đất của các thành phố này khơng cịn nhiều. Vì vậy, để giải quyết vấn đề trên nhất
thiết phải phát triển đô thị theo chiều cao và chiều sâu thay vì phát triển theo chiều
ngang như trước đây. Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng có nhiều tịa nhà cao tầng
với những tầng hầm nằm sâu bên trong lòng đất để làm nơi đỗ xe, trung tâm thương
mại…cùng với nó là hệ thống những cơng trình ngầm phục vụ tiện ích cho cuộc sống
của người dân, như đường dây điện chôn ngầm, đường ống đẫn nước,… và trong
tương lai khi vấn đề về giao thông ngày càng trở nên bức bách hơn thì chúng ta có thể
phải xây dựng hệ thống tàu điện ngầm trong lòng thành phố.
Đặc điểm chung nhất của các loại cơng trình nêu trên là nằm sâu trong lịng đất
và được thi cơng xây chen giữa các cơng trình hiện hữu. Vấn đề được đặt ra cho các
nhà thầu thiết kế, các nhà thầu thi công xây dựng, là sự ổn định thành hố đào và sự an
tòan của các cơng trình lân cận.Vì vậy, trong thiết kế địi hỏi người kỹ sư thiết kế phải
dự tính được chuyển vị của thành hố một các chính xác nhất, để có biện pháp chống
đỡ hợp lý an tịan cho người tham gia thi cơng, cơng trình lân cận và ít tốn kém chi
phí xây dựng cho Chủ đầu tư.
Ngày nay, việc tính tốn thiết kế tường chắn dùng để thi cơng các hạng mục
cơng trình ngầm này, chủ yếu dựa vào các chương trình phần mềm sử dụng lý thuyết

PTHH cho kết quả khá chính xác, nhưng nó phụ thuộc nhiều vào các thơng số đầu vào
của mơ hình. Và vấn đề càng phức tạp hơn khi trong điều kiện thí nghiệm địa chất ở
Việt Nam chưa đáp ứng yêu cầu về số liệu đầu vào của thiết kế. Do đó, tác giả nghiên
cứu theo hướng tính tốn trên mơ hình PTHH bằng phần mềm Plaxis với thơng số
chính được xác định từ thí nghiệm hiện trường, sau đó kiểm chứng với kết quả quan
trắc thực tế, từ những sai khác giữa hai kết quả trên rút ra được kinh nghiệm cho thiết
kế tiếp theo.
Cho đến nay, hướng nghiên cứu này trên thế giới có nhiều tác giả như:
Terzaghi và Peck (1942) phân tích, nghiên cứu chuyển vị bài toán trên thanh console;
tác giả O’Rouke (1998) nghiên cứu dự đốn chuyển vị của đất nền xung quanh hố đào
có một hệ giằng chống; tác giả Ashraf S.Osman và Malom. D.Bolton (2006) nghiên


2

cứu chuyển vị đất nền xung quanh hố đào có nhiều hệ giằng chống trong điều kiện sét
khơng thốt nước. Các bài báo tạp chí nghiên cứu phân tích chuyển vị của tường chắn
và hệ giằng chống hố đào sâu được báo cáo và thảo luận trong rất nhiều Hội thảo
khoa học chuyên nghành, được đông đảo các nhà tư vấn sử dụng để tính tốn, thiết kế
và dự đốn chuyển vị thành hố đào trong q trình thi cơng hố đào sâu. Thơng
thường, khi tính tốn thiết kế các cơng trình tường vây tầng hầm, đường hầm, tường
cọc bản cho các bờ kè, người ta thường người ta thường sử dụng module biến dạng
trong thí nghiệm nén một trục khơng nở hơng để tính tốn, nhưng sử dụng thơng số
này tính tốn sẽ khơng đạt được độ chính xác cao, vì mẫu được thí nghiệm theo
phương đứng, cịn tường thì biến dạng theo phương ngang. Để có được độ chính xác
trong tính tốn thiết kế cần sử dụng module biến dạng theo phương ngang để tính tốn
thiết kế.
Tuy nhiên, module biến dạng theo phương ngang được xác định bằng thí nghiệm
nén ngang ngồi hiện trường, việc thí nghiệm này tốn chi phí lớn do thí nghiệm khá
phức tạp và gặp nhiều khó khăn khi chiều sâu thí nghiệm lớn. Vì vậy, kế thừa kết quả

nghiên cứu khoa học [10] về “phương pháp xác định mô đuyn biến dạng theo phương
ngang ngoài hiện trường dựa vào kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT)” và đề tài :” phân
tích ảnh hưởng của mơ hình nền đến dự báo chuyển vị và biến dạng cơng trình hố đào
sâu ổn định bằng tường chắn“, tác giả nghiên cứu “Ảnh hưởng Mô Đun biến dạng
đến chuyển vị của tường chắn hố đào “. Cụ thể đề tài sẽ phân tích các vấn đề sau:
-

Tính tốn chuyển vị ngang của tường chắn đất hố đào với giá trị module biến
dạng theo phương đứng tính tốn theo module biến dạng theo phương ngang
xác định từ thí nghiệm xun tiêu chuẩn (SPT) tại hiện trường.

-

Tính tốn chuyển vị ngang của tường chắn hố đào với giá trị module biến dạng
theo phương đứng được xác định từ thí nghiệm mẫu đất trong phịng.

-

So sánh các kết quả tính tốn mô phỏng với phần mềm Plaxis với kết quả quan
trắc trên cơng trình thực tế.

Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng cách tính tốn dự báo chuyển vị thành hố đào sâu từ phân tích từ kết
quả tính tốn giá trị module biến dạng của đất từ thí nghiệm đất ngồi hiện trường,
trong tình hình kết quả thí nghiệm đất trong phịng còn nhiều mặt hạn chế như ở nước
ta. So sánh kết quả tính tốn chuyển vị của hố đào sâu khi tính tốn với module biến


3

dạng của đất từ thí nghiệm đất ngịai hiện trường và module biến dạng của đất theo
các thí nghiệm đất trong phịng thí nghiệm để rút ra cách tính tốn hợp lý cho tường
chắn hố đào.
Từ kết quả tính tốn và kết quả quan trắc chuyển vị ngang, điều chỉnh Module
biến dạng của đất được xác định từ thí nghiệm ngịai hiện trường, để có kết quả
chuyển vị tính tốn tiệm cận với kết quả quan trắc chuyển vị, từ đó đưa ra hệ số tỉ lệ
phù hợp cho Module biến dạng của đất theo phương đứng và phương ngang từ thí
nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT)
Phương pháp nghiên cứu.
Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu trên đây, tác giả lựa chọn các phương pháp
nghiên cứu cụ thể như sau: Tính toán lý thuyết bằng cách sử dụng phần mềm PTHH
Plaxis để tính tốn và kiểm chứng bằng kết quan trắc hiện trường.
Trong nội dung đề tài này, tác giả sử dụng các cở sở lý thuyết và cơ sở thực tiễn như
sau:
- Lý thuyết tính tốn:
o Lý thuyết tính tốn các giá trị module biến dạng từ các thí nghiệm đất trong
phòng.
o Kết quả nghiên cứu khoa học về việc xác định giá trị module biến dạng theo
phương ngang của đất bằng thí nghiệm ngồi hiện trường (SPT).
o Sử dụng các lý thuyết tính tốn chuyển vị tường chắn hố đào bằng phương
pháp phần tử hữu hạn
- Quan trắc chuyển vị ghi nhận chuyển vị ngang của tường chắn hố đào
- Mơ phỏng phần mềm Plaxis, phân tích chuyển vị thành hố đào sâu.