CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE PHAN TÍCH CHUYEN VỊ NGANG CUA TƯỜNG VAY TRONG HO DAO SAU 1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ dao sâu được chia ra làm ba nhóm chính (Kung 2009): - Nhóm các nhân tô cỗ hữu: + Nhân tô địa chất: tính chất cơ lý của đất nền quyết định khả năng chịu lực va biến dạng của đất nên, lịch sử chịu lực của đất nền, mực nước ngâm. ` + Nhân t6 các công trình xung quanh công trình hồ đào sâu như các nhà cao tang xung quanh, các công trình giao thông và mật độ giao thông xung quanh công trình. - Nhóm các nhân tổ liên quan đến vấn dé thiết kế: + Độ cứng của hệ thống chống đỡ bao gồm độ cứng của tường vây, độ cứng của hệ thống thanh chống, chiều dài của tường vây. + Hình dạng của hồ đào: chiều rộng, chiều sâu, dạng hình học của hồ đào + Sự tạo ứng suất trước trong hệ thông thanh chống + Sự cải thiện đất nên công trình như các biện pháp phụt vữa, trộn vữa xi măng.
nhâm nâng cao khả năng chịu lực và giảm sự biên dạng của đât nên. - Nhóm các nhân tố liên quan đến vẫn dé thi công: + Phương pháp thi công khác nhau như: Topdown, Semi-Topdown, Bottom-Up + Việc đào quá sâu để thi công hệ thống thanh chóng cũng ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây + Các giai đoạn thi công trước đó như ảnh hưởng của việc dao hố móng thi công tường vây cũng ảnh hưởng đến chuyền vị tường + Thời gian của các giai đoạn thi công: thời gian thi công ảnh hưởng khá lớn đến chuyền vị ngang của tường vây trong hồ đào sâu đặc biệt trong nên đất sét vì liên quan đến van dé cô kết va từ biến + Tay nghề của đội công nhân thi công công trình. Điều này cũng được Peck (1969) bàn đến. _5- Chang-Yu Ou (2005, pp.182-183) cũng đã nêu lên những nhân tô ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu bao gồm: sự mat cân bằng lực, độ cứng của tường vây, hệ thống hỗ trợ và hệ số an toản.
Trong đó sự mắt cân bằng lực bao gom những nhân tố như: chiều sâu của hé đảo, chiều rộng của hé đào va lực nén trước trong các thanh chống. Những nhân tô được Ou bản đến ở đây là những nhân tố liên quan đến vấn đề thiết kế theo như phân loại của Kung (2009).2 Các phương pháp phân tích chuyến vị ngang của tường vây trong hồ đào sâu Theo Chang Yu Ou (2006) thì có 3 phương pháp phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hồ đào sâu: phương pháp giản đơn (Simplified Method), phương pháp dam trên nền đàn hồi (Beam on Elastic Foundation Method) và phương pháp phan tử hữu hạn (Finite Element Method) Phương pháp giản đơn dựa trên những trường hop trong quá khứ dé xây dựng nên những biểu đồ về mối quan hệ giữa các nhân t6 khác nhau với chuyển vị ngang của tường vây. Ou và các đồng sự (1993) đã xây dựng mối liên hệ giữa chuyển vị ngang lớn nhất và chiều sâu của hỗ dao trong đó đưa ra những trường hợp cho đất sét và đất cát. Clough và O’Rourke (1990) cũng đã dựa trên những công trình hồ dao sâu trong khu vực Đài Bac dé xây dựng nên biểu đồ tương quan giữa chuyền vị ngang lớn nhất của tường vây với hệ số an toàn chống trồi đáy độ cứng của tường vây và hệ thống chong đỡ.
Những biểu đỗ trên có thể sử dụng dé dự đoán được sơ bộ chuyển VỊ của tường vây trong trường hợp tương tự. Do đó ta cũng nhận thấy được những hạn chế to lớn của phương pháp giản đơn vì chuyển vị ngang của tường vay là tong hợp tác động của nhiều nhân tố nhưng những biếu dé trên chỉ xây dựng trên những nhân tố hạn chế dẫn đến sự thiếu chính xác. Mặt khác chuyển vị ngang của tường bị ảnh hưởng to lớn bởi điều kiện địa chất nhưng những biểu đồ trên được các tác giả xây dựng trên những nghiên cứu các công trình trong một khu vực nhất định do đó khi đem những biểu đồ này áp dụng cho những công trình ở những khu vực khác thì kết quả có độ tin cậy thấp. Phương pháp dầm trên nền dan hồi và phương pháp phan tử hữu han là hai phương pháp thông dụng trong phân tích chuyền vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu.
Ưu điểm của hai phương pháp nay chính mô phỏng gan trọn vẹn những nhân tô ảnh hưởng đến chuyền vị ngang của tường vay trong hố đào sâu. Mặt khác hai phương -6- pháp này có thể ứng trong các phần mềm máy tính để giảm khối lượng và thời gian tính toán nhưng kết quả thu được chính xác hơn. Tuy nhiên lý thuyết cơ bản của hai phương pháp này thì không that sự đơn giản đặc biệt là phương pháp phan tử hữu hạn do đó người phân tích không những phải có kiến thức cơ bản vững vàng mà còn phải có kinh nghiệm thực tế. Việc so sánh hai phương pháp dam trên nền đàn hồi và phương pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong h6 đào sâu đã được một số tác giả nghiên cứu.Mitew (2005) đã sử dụng phương pháp ứng suất phụ thuộc (Depending pressure method) và phương pháp phân tử hữu hạn (FEM) để tiễn hành phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong một hồ đào sâu.
Phương pháp ứng suất phụ thuộc là một dạng của phương pháp dam trên nên đàn hồi dựa trên ý tưởng là mô phỏng mối liên hệ giữa đất nền và tường bằng hệ thống những lò xo có độ cứng là Ky, tường được xem là một dầm đàn hồi. Chuyển vị ngang của tường được xác định thông qua việc giải bài toán dam trên những gối tựa lò xo có độ cứng là Kj, với tải trọng là áp lực đất nên. Van dé cần giải quyết trong phương pháp này là xác định hệ số Kạ Trong nghiên cứu này M.Mitew đã tính toán Kạ theo 3 phương pháp của Terzaghi (1955), Menard and Bourdon (1964) và Monnet (1994) sử dụng phan mém Geo-FEM trong phân tích. Trong phương pháp phan tử hữu hạn M.Mitew đã sử dụng mô hình Mohr- Coulomb trong phần mềm Plaxis 2D dé phân tích.
Độ cứng của đất nền được M.Mitew chia ra làm bốn trường hợp; FEM 1: độ cứng đất nền dựa theo tiêu chuẩn Ba Lan, FEM 2: độ cứng đất nên dựa theo những nghiên cứu trước đó, FEM 3: độ cứng đất nên dựa vào kết quả khảo sát địa chất, FEM 4: độ cứng đất nên dựa vào kết quả đo đạc ứng suất tại hiện trường. Tất cả những kết quả phân tích được so sánh với kết quả quan trắc tại hiện trường.Mitew đã nhận xét việc tính toán bằng phương pháp ứng suất phụ thuộc cho kết quả rất bién động vì phụ thuộc nhiều vào cách xác định hệ số Kạ, Trong khi đó việc tính toán bang phương pháp phan tử hữu han cho kết quả tính ít biến động và gần sát với kết quả quan trắc.Mitew cũng lưu ý khâu quan trọng khi tính toán băng phương pháp phân tử hữu han là lựa chọn mô hình nên và thông số.1 Chuyền vị ngang lớn nhất của tường vây khi phân tích bằng những phương pháp khác nhau so sánh với kết qua quan trắc, M. Urban (2011) đã tién hành phân tích một hồ dao sâu bang hai phương pháp : phương pháp mô phỏng tương tác giữa nền và tường là hệ thống các lò xo dan hồi (cải tiến mô hình nền của Winkle) với sự hỗ trợ của phần mềm OGW (Obudowy Glebokich Wykopów — Deep Excavation Walls) và phương pháp phan tử hữu hạn sử dụng Plaxis 2D với mô hình nên là Hardening Soil Model. Công trình trong nghiên cứu là một hỗ đào sâu 10m tường dài 12m, đất nên là đất cát tốt cố kết thường không bão hoà.
Giải pháp chống đỡ thành vách được giả thiết là hai trường hợp: tường bê tông chống đỡ băng neo, tường cừ larsen chống đỡ băng thanh chống Kết quả phân tích chuyển vị bang 2 phương pháp như sau: Stage! Stage II Stage Ill -1 D 1 2 =f ie) 1 Nv ” -_ = = N Ww +> 4 là) i 4 s 4 Ux [mm] Ux Imm] Y|m] -8- Stage II Stage III “ — ex = on+ Tr On“TY t\Ð œ3 =— ˆ CmaT fLortrt + 0 t— = = = ae > >>. SF) i= g sl i nt a 8 - 8 - 3 > = = 3 -3 «41 1Ð -10 — pháp (a) trong trường hợp là Diapharm wall (b) là trường hop Sheet Pile, Krasinski và M. Urban nhận xét có su khác biệt dang ké khi tién hanh phan tích bằng hai phương pháp trên. Việc mô phỏng ứng xử của nên với tường như một dam trên nên những lò xo đàn hồi đã bộc lộ những thiếu sót vì những lò xo đàn hồi này không mô tả được hết những hiện tượng vật lý phức tạp trong mối liên hệ giữa tường và đất.
Tuy nhiên tác giả cũng nhận xét rang cả hai phương pháp này cho ra kết quả phân tích có khác nhau nhưng dé xác định phương pháp nào cho kết quả đáng tin cậy hơn can kiêm chứng với sô liệu quan trac thực tê.3 Phân tích chuyền vị ngang của tường vây trong hồ đào sâu bằng phương pháp phan tir hữu hạn Phương pháp phân tử hữu hạn ngày cảng được ứng dụng rộng rãi trong việc giải quyết những bài toán của kỹ thuật nói chung và địa kỹ thuật nói riêng. Như trình bày ở 1.2 thì ưu điểm của phương pháp phan tử hữu hạn là khả năng ứng dụng vào các phan mềm máy tính giúp giải phóng người kỹ sư khỏi những tính toán toán học phức tạp cũng như khả năng mô phỏng gan như mọi yếu tổ tác động đến kết quả bài toán. Tuy nhiên việc hiểu biết và sử dụng đúng đắn phương pháp phan tử hữu hạn dé phân tích -0- chuyển vị ngang của tường vây trong hố đào sâu là một điều không phải đơn giản. Trong phan này, một số nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về van dé phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ đào sâu bang phương pháp phan tử hữu hạn 1.1 Mô hình nền Van dé lựa chọn mô hình nền khi phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hồ dao sâu là một van dé cần bàn luận.
Các mô hình nên khác nhau thì dựa trên những lý thuyết và những giả thiết khác nhau do đó kết quả thu được sẽ ít nhiều khác biệt.