I. Tính cấp thiết của đề tài
Áp lực gia tăng mật độ dân số trong khi diện tích đô thị không thay đổi đã đặt ra nhiều thách thức cho ngành địa kỹ thuật xây dựng. Việc khai thác không gian ngầm ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là trong thiết kế hố đào sâu. Phân tích hệ số an toàn là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế hố đào. Hố đào sâu đặt ra bài toán về ổn định phức tạp, yêu cầu đánh giá chi tiết hơn để đảm bảo an toàn và tính kinh tế. Hố đào là một trong những hạng mục phức tạp và nhiều rủi ro nhất trong thiết kế và thi công. Kiểm tra ổn định hố đào theo phương pháp truyền thống chỉ thông qua hệ số an toàn duy nhất (FS) có thể không phản ánh đầy đủ mức độ rủi ro. Hệ số an toàn thực chất cũng là một biến ngẫu nhiên có các đặc trưng thống kê. Do đó, việc phân tích độ tin cậy là rất quan trọng trong lĩnh vực xây dựng, giúp kỹ sư có cái nhìn tổng quan hơn về sự cân bằng giữa yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
II. Mục tiêu nghiên cứu
Luận văn này có hai mục tiêu chính: Tính toán hệ số an toàn của hố đào và đánh giá độ tin cậy của nó tương ứng với sự biến động của thông số địa chất. Mục tiêu thứ hai là tìm độ sâu thiết kế tối ưu của hố đào thỏa mãn xác suất phá hủy mục tiêu. Việc xác định hệ số an toàn và độ tin cậy không chỉ giúp kỹ sư có cái nhìn rõ ràng hơn về mức độ ổn định của công trình mà còn giúp tối ưu hóa thiết kế. Đặc biệt, việc tính toán độ sâu thiết kế tối ưu sẽ giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí trong quá trình thi công. Nghiên cứu này không chỉ mang tính lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành xây dựng.
III. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn bao gồm phương pháp giải tích để tính hệ số ổn định hố đào và phương pháp mô phỏng Monte Carlo để đánh giá độ tin cậy. Phương pháp giải tích cho phép tính toán hệ số an toàn dựa trên các thông số địa chất cụ thể, trong khi phương pháp Monte Carlo giúp mô phỏng sự biến động của các thông số này. Việc sử dụng hai phương pháp này kết hợp với nhau sẽ cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn về độ tin cậy của hố đào. Đặc biệt, nghiên cứu sẽ xem xét sự biến động của dung trọng bão hòa và tỷ số sức chống cắt không thoát nước với ứng suất hữu hiệu theo chiều sâu, từ đó đưa ra các kết quả chính xác và đáng tin cậy.
IV. Ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu trong luận văn cho thấy rằng hệ số an toàn không phản ánh đầy đủ mức độ ổn định của công trình. Điều này giải thích tại sao các sự cố hố đào vẫn xảy ra mặc dù hệ số an toàn thỏa mãn yêu cầu trong các quy phạm. Từ đó, nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tính toán độ tin cậy để đánh giá mức độ rủi ro của công trình bên cạnh hệ số an toàn. Độ tin cậy không chỉ là một thông số kỹ thuật mà còn là một yếu tố quyết định trong việc thiết kế và thi công các công trình xây dựng. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp các kỹ sư có được những thông tin cần thiết để đưa ra các quyết định thiết kế hợp lý và an toàn hơn.
