I. Tổng quan về tường vây Diaphram wall
Trong lĩnh vực địa kỹ thuật xây dựng, tường vây (Diaphram wall) đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các công trình hố đào sâu. Tường vây được thiết kế để chịu lực từ đất và nước, đồng thời ngăn chặn sự sụt lún của đất xung quanh. Nghiên cứu của Zdravkovic và các cộng sự chỉ ra rằng ứng xử của tường vây hố đào phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều sâu hố đào, loại đất và điều kiện thi công. Phân tích kết cấu là một phần không thể thiếu trong việc thiết kế tường vây. Việc áp dụng mô phỏng phần tử hữu hạn (FEM) giúp các kỹ sư có thể dự đoán được ứng xử của tường vây dưới các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho thiết kế.
1.1. Khái niệm và ứng dụng
Tường vây là một cấu trúc tạm thời hoặc vĩnh viễn được sử dụng trong các công trình xây dựng để bảo vệ các hố đào sâu. Chúng thường được sử dụng trong các công trình như tầng hầm, hầm tàu điện ngầm, và các công trình khác yêu cầu sự ổn định của đất xung quanh. Việc sử dụng phần mềm Plaxis cho phép mô phỏng chính xác ứng xử của tường vây trong các điều kiện thực tế. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tường vây có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như áp lực nước, độ cứng của đất và chiều sâu hố đào. Do đó, việc sử dụng mô hình hóa là cần thiết để đánh giá chính xác khả năng chịu lực của tường vây.
II. Cơ sở lý thuyết phân tích hố đào sâu bằng phương pháp PTHH sử dụng phần mềm PLAXIS
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một công cụ mạnh mẽ trong địa kỹ thuật xây dựng để phân tích ứng xử của tường vây. Phần mềm PLAXIS hỗ trợ việc mô phỏng các điều kiện địa chất khác nhau và cho phép phân tích chuyển vị, mô men uốn của tường vây. Theo nghiên cứu, các yếu tố như chiều sâu hố đào và loại đất có ảnh hưởng lớn đến ứng xử của tường vây. Nghiên cứu của Thresa Voit chỉ ra rằng việc xác định các thông số địa chất chính xác là rất quan trọng để có được kết quả mô phỏng đáng tin cậy. Kết quả từ mô phỏng có thể giúp các kỹ sư đưa ra các quyết định thiết kế chính xác hơn, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí trong quá trình thi công.
2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị
Nghiên cứu cho thấy rằng các yếu tố như chiều sâu hố đào, độ cứng của tường và điều kiện địa chất xung quanh đều ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây. Việc xác định các thông số này là rất quan trọng trong quá trình thiết kế. Mô hình hóa địa chất và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử của tường vây giúp các kỹ sư có cái nhìn tổng quan về tình hình và đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Sự thay đổi trong độ cứng của đất cũng có thể dẫn đến sự thay đổi trong ứng xử của tường vây, điều này cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế.
III. Phân tích cách tiếp cận mô hình khác nhau để xem xét ứng xử thích hợp của tường vây
Việc lựa chọn mô hình phù hợp để phân tích ứng xử của tường vây là rất quan trọng. Các mô hình 3D và 2D đều có ưu nhược điểm riêng. Mô hình 3D cho phép mô phỏng chính xác hơn các điều kiện thực tế, trong khi mô hình 2D có thể đơn giản hóa quá trình tính toán. Kết quả phân tích cho thấy rằng sự khác biệt giữa các mô hình này có thể ảnh hưởng lớn đến kết quả cuối cùng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng Jointed Rock Model (JRM) trong PLAXIS có thể giúp cải thiện độ chính xác của mô phỏng. Điều này có nghĩa là các kỹ sư cần phải cân nhắc kỹ lưỡng khi lựa chọn mô hình để đảm bảo rằng nó phù hợp với điều kiện thực tế của công trình.
3.1. Mô hình 3D và 2D
Mô hình 3D cho phép mô phỏng các yếu tố phức tạp hơn trong ứng xử của tường vây, bao gồm cả tính bất đẳng hướng của vật liệu. Ngược lại, mô hình 2D thường đơn giản hơn và dễ dàng hơn trong việc tính toán. Tuy nhiên, việc sử dụng mô hình 2D có thể dẫn đến sự thiếu chính xác trong việc dự đoán ứng xử của tường vây, đặc biệt trong các điều kiện phức tạp. Do đó, việc áp dụng mô hình 3D trong phân tích tường vây là một lựa chọn hợp lý hơn, giúp đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy trong kết quả phân tích.
IV. Phân tích chuyển vị mô men tường vây giữa các mô hình 3D 2D có xét đến tính bất đẳng hướng của vật liệu tường vây
Phân tích chuyển vị và mô men tường vây giữa các mô hình 3D và 2D cho thấy sự khác biệt rõ rệt trong kết quả. Nghiên cứu cho thấy rằng khi chiều dày tường vây tăng lên, sự khác biệt về chuyển vị và mô men cũng tăng theo. Điều này cho thấy rằng việc bỏ qua tính bất đẳng hướng của vật liệu có thể dẫn đến những sai lệch lớn trong thiết kế. Kết quả phân tích cho thấy, Mô men M22 không được phân tích trong mô hình 2D thường bị bỏ qua, tuy nhiên việc ước lượng này có thể không đảm bảo khả năng chịu lực của tường vây. Do đó, việc áp dụng mô hình 3D là cần thiết để có được một cái nhìn toàn diện hơn về ứng xử của tường vây.
4.1. Kết quả phân tích
Kết quả phân tích cho thấy rằng sự khác biệt giữa mô hình 3D và 2D là đáng kể. Các mô hình 3D cho phép xem xét các yếu tố như chuyển vị ngang và mô men uốn một cách chi tiết hơn. Điều này giúp các kỹ sư có thể đưa ra các quyết định thiết kế chính xác hơn. Hơn nữa, việc phân tích chuyển vị và mô men giữa các mô hình này cũng giúp xác định tỷ lệ độ cứng E2/E1, từ đó đánh giá tính bất đẳng hướng của vật liệu tường vây. Kết quả cho thấy rằng khi chiều dài mô đun panel tăng lên, tính bất đẳng hướng giảm dần, điều này cần được xem xét trong quá trình thiết kế.
