Nghiên cứu ảnh hưởng của tham số đến ứng xử tường chắn có cốt với vật liệu địa kỹ thuật

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU

0.1. Đặt vấn đề nghiên cứu

0.2. Ý nghĩa của đề tài

1. CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT

1.1. Lịch sử phát triển của tường chắn có cốt sử dụng vật liệu địa kỹ thuật và khả năng áp dụng.

1.1.1. Trên thế giới

1.1.2. Tình hình ứng dụng tường chắn có cốt tại Việt Nam

1.2. Các thành phần chính của tường chắn có cốt sử dụng vật liệu địa kỹ thuật

1.2.1. Đất đắp chọn lọc

1.2.2. Hệ thống cốt

1.2.3. Mặt tường bao

1.3. Vấn đề thoát nước trong tường chắn đất có cốt

1.3.1. Yêu cầu chung

1.3.2. Thoát nước về phía trên đỉnh tường

1.3.3. Thoát nước mặt ra khỏi khối đất

1.3.4. Thoát nước trong trường hợp khối đất sau lưng tường chắn có cốt có mực nước ngầm

1.4. Điều kiện tự nhiên và địa chất khu vực nghiên cứu.

1.4.1. Giới thiệu điều kiện tự nhiên

1.4.2. Mặt cắt địa chất khu vực nghiên cứu.

1.4.2.1. Mặt cắt địa chất dựa vào bản đồ địa chất

1.4.2.2. Mặt cắt địa chất dựa vào hồ sơ địa chất

1.5. Các kết quả nghiên cứu của tác giả nước ngoài gần đây

1.6. Ảnh hưởng của bề mặt tường đến ổn định và biến dạng của tường chắn có cốt

1.7. Sự phân bố lực dọc trong cốt

1.8. Sự phân bố ứng suất trong khối đất đắp có cốt sau tường

1.9. Ảnh hưởng của thống số cốt, cường độ đất đắp sau tường chắn tới ứng xử của tường chắn có cốt

1.10. Khoảng cách giữa các lớp cốt theo phương thẳng đứng và ngang

1.11. Chiều dài cốt L

1.12. Cường độ của khối đất đắp

1.13. Các tồn tại của nghiên cứu trước đây

1.14. Nội dung nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu

1.14.1. Nội dung nghiên cứu

1.14.2. Bài toán nghiên cứu 1

1.14.3. Bài toán nghiên cứu 2

1.14.4. Phạm vi nghiên cứu

1.15. Tóm tắt nội dung chính trong luận văn

2. CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN CỐT

2.1. Lý thuyết cân bằng giới hạn

2.2. Lý thuyết áp lực đất tác dụng lên tường chắn

2.2.1. Lý thuyết về áp lực đất lên tường chắn của Rankine

2.2.1.1. Trường hợp đất đắp là đất rời (c = 0, φ ≠ 0)

2.2.1.2. Trường hợp đất đắp là đất dính (c ≠ 0, φ ≠ 0)

2.2.2. Lý thuyết về áp lực đất lên tường chắn của Coulomb

2.2.2.1. Trường hợp đất đắp là đất rời (c = 0, φ ≠ 0)

2.2.2.2. Trường hợp đất đắp là đất dính (c ≠ 0, φ ≠ 0)

2.3. Cơ chế tương tác giữa đất và cốt trong tường chắn có cốt

2.3.1. Cơ chế cơ bản của đất gia cường cốt

2.3.2. Cơ chế gia cường đất bằng cốt trong tường chắn có cốt

2.3.3. Tương tác giữa đất và cốt

2.4. Kết luận chương

3. CHƯƠNG 3 – LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT

3.1. Tổng quan về phương pháp thiết kế

3.1.1. Phân tích ứng suất trong khối đất có cốt

3.1.2. Phân tích theo lý thuyết cân bằng giới hạn

3.1.3. Phân tích biến dạng

3.1.3.1. Phân tích với cốt không giãn

3.1.3.2. Phân tích với cốt giãn nhiều

3.2. Tính toán đảm bảo ổn định ngoài

3.2.1. Xác định sơ bộ kích thước tường chắn và vật liệu đất đắp

3.2.2. Lựa chọn các hệ số an toàn cho phép từ tiêu chuẩn

3.2.3. Thiết kế sơ bộ

3.2.4. Áp lực đất cho ổn định ngoài

3.2.5. Ổn định trượt

3.2.6. Phá hoại do khả năng chịu tải của nền

3.2.6.1. Lực cắt tổng quát

3.2.6.2. Lực cắt cục bộ

3.2.7. Ổn định tổng thể

3.3. Tính toán ổn định bên trong

3.3.1. Tổng quan về ổn định bên trong của tường chắn có cốt

3.3.2. Phương pháp dính kết trọng lực

3.3.3. Phương pháp lăng thể trượt

3.3.4. Phương pháp độ cứng kết cấu FHWA

3.3.5. Kết luận về 3 phương pháp trên

3.3.6. Đánh giá ổn định bên trong theo phương pháp đơn giản hóa

3.3.6.1. Các mặt phá hoại cực hạn

3.3.6.2. Xác định lực kéo cực đại trên mỗi lớp cốt

3.3.6.3. Ổn định bên trong liên quan đến phá hoại căng

3.4. Kết luận chương

4. CHƯƠNG 4 – NGHIÊN CỨU CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ỨNG XỬ CỦA TƯỜNG CHẮN CÓ CỐT CÓ SỬ DỤNG VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT

4.1. Mô hình nghiên cứu trong luận văn

4.2. Thông số đầu vào về địa chất trong mô hình nghiên cứu

4.2.1. Thông số cường độ của các các lớp vật liệu

4.2.2. Hệ số thấm K của các lớp vật liệu

4.3. Các thông số vật liệu địa kỹ thuật trong mô hình nghiên cứu

4.4. Thông số bề mặt tường và chân tường trong mô hình nghiên cứu

4.4.1. Đặc trưng về bề mặt tường

4.4.2. Đặc trưng về chân tường

4.5. Thông số về tải trọng tác dụng

4.6. Kích thước mô hình và mô hình tổng quát trong Plaxis

4.6.1. Kích thước mô hình

4.6.2. Mô hình tổng quát trong Plaxis

4.7. Bài toán nghiên cứu 1 - Nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng móng tường chắn, cường độ vật liệu đắp (c, ) và độ cứng dọc trục EA của cốt đến ứng xử của tường chắn có cốt

4.7.1. Phân tích 1 - Phân tích ảnh hưởng của độ cứng móng tường chắn tới ứng xử của tường chắn có cốt

4.7.1.1. Các kết quả phân tích 1

4.7.1.2. Kết luận phân tích 1

4.7.2. Phân tích 2 - Phân tích ảnh hưởng của độ vật liệu đắp (c, ) và độ cứng dọc trục EA của cốt tới ứng xử của tường chắn có cốt

4.7.2.1. Các kết quả phân tích 2

4.7.2.2. Kết luận phân tích 2

4.8. Bài toán nghiên cứu 2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của bước cốt Sv, chiều dài cốt L tới ứng xử của tường chắn có cốt dưới tác dụng tĩnh tải, nghiên cứu sự sắp xếp hợp lý khoảng cách các lớp lớp cốt theo phương đứng Sv, chiều dài mỗi lớp cốt L của cốt sau lưng tường chắn có cốt

4.8.1. Phân tích 1 - Phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi bước cốt Sv đến chuyển vị của khối đất đắp có cốt

4.8.1.1. Các kết quả phân tích 1

4.8.1.2. Kết luận phân tích 1

4.8.2. Phân tích 2 - Lựa chọn khoảng cách hợp lý khoảng cách theo phương đứng Sv của các lớp cốt có chiều dài bằng nhau

4.8.2.1. Các kết quả phân tích 2

4.8.2.2. Kết luận phân tích 2

4.8.3. Phân tích 3 – Phân tích ảnh hưởng của sự ảnh hưởng của chiều dài cốt L tới chuyển vị của khối đất cố cốt.

4.8.3.1. Các kết quả phân tích 3

4.8.3.2. Kết luận phân tích 3

4.8.4. Phân tích 4 - Lựa chọn chiều dài hợp lý của cốt

4.8.4.1. Các kết quả phân tích 4

4.8.4.2. Kết luận phân tích 4

4.9. Kết luận chương

5. CHƯƠNG 5 – ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH MERCURE SƠN TRÀ RESORT

5.1. Giới thiệu dự án

5.2. Quy mô và hạng mục thiết kế

5.3. Các phương án kỹ thuật cho hạng mục thiết kế tường chắn

5.4. Hạng mục tường chắn trước phía trước bãi đỗ xe (H = 4m)

5.5. Hạng mục tường chắn sân tenic (H1 = 3

5.6. Hạng mục tường chắn khách sạn (H1= 3m, H2= 3m, H3= 6

5.7. Yêu cầu vật liệu

5.8. Giải pháp thi công các hạng mục tường chắn có cốt

5.9. Tính toán mặt cắt điển hình

5.10. Trình tự thiết kế

5.11. Tính toán thiết kế hạng mục tường chắn bãi đỗ xe (H=4m)

5.12. Tính toán thiết kế hạng mục tường chắn sân tenic (H1= 3

5.13. Tính toán thiết kế hạng mục tường chắn khách sạn (H1= 3m, H2= 3m, H3=6

5.14. So sánh hệ số ổn định theo Geoslope và Plaxis

5.14.1. Hệ số ổn định theo Geoslope và Plaxis

5.14.2. Kết quả phân tích và thảo luận

5.15. Kết luận chương

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC A – KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHƯƠNG 4

PHỤ LỤC B – KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHƯƠNG 5

PHỤ LỤC C – YÊU CẦU VỀ VẬT LIỆU

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. Giới thiệu

Bài nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các tham số địa kỹ thuật ảnh hưởng đến ứng xử của tường chắn có cốt. Tường chắn có cốt sử dụng vật liệu địa kỹ thuật đã trở thành một giải pháp phổ biến trong xây dựng, đặc biệt trong việc bảo vệ và ổn định đất. Việc hiểu rõ các tham số địa kỹ thuật như cường độ đất, độ cứng của cốt, và khoảng cách giữa các lớp cốt là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững của công trình. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp mô hình hóa số và thực nghiệm để đánh giá tác động của các tham số này đến ứng xử tường chắn.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của các tham số địa kỹ thuật đến ứng xử tường chắn có cốt. Cụ thể, nghiên cứu sẽ phân tích ảnh hưởng của độ cứng móng tường chắn, cường độ đất nền, độ cứng dọc trục của cốt, cũng như khoảng cách và chiều dài các lớp cốt. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc thiết kế và thi công các công trình tường chắn có cốt.

II. Tổng quan nghiên cứu

Chương này trình bày tổng quan về các nghiên cứu trước đây liên quan đến tường chắn có cốt sử dụng vật liệu địa kỹ thuật. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng cốt thép và các loại vật liệu khác có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu lực và ổn định của tường chắn. Một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng kỹ thuật xây dựng và cách bố trí cốt có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải và tính bền vững của tường. Sự phát triển trong công nghệ và vật liệu cũng đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới, đặc biệt là trong việc sử dụng các loại cốt polymeric và geotextiles.

2.1 Các nghiên cứu quốc tế

Nhiều nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng cấu trúc tường chắn có cốt có thể được tối ưu hóa thông qua việc điều chỉnh các tham số như chiều dài cốt và khoảng cách giữa các lớp cốt. Các nghiên cứu này thường sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để phân tích ứng xử của tường dưới tải trọng tĩnh và động. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa các tham số này có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể về độ ổn định và khả năng chịu tải của tường chắn.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp mô hình hóa số bằng phần mềm Plaxis 2D để phân tích ảnh hưởng của các tham số địa kỹ thuật đến ứng xử của tường chắn có cốt. Các thông số đầu vào bao gồm cường độ đất, độ cứng của cốt, và các yếu tố khác như tải trọng tác dụng. Phân tích sẽ được thực hiện thông qua việc xây dựng mô hình mô phỏng và so sánh kết quả với dữ liệu thực nghiệm. Phương pháp này cho phép đánh giá chi tiết và chính xác về ứng xử của tường dưới các điều kiện khác nhau.

3.1 Thiết lập mô hình

Mô hình nghiên cứu sẽ bao gồm các thông số địa chất và vật liệu cụ thể cho khu vực nghiên cứu. Các thông số như độ cứng của đất nền, cường độ và chiều dài cốt sẽ được xác định dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Việc thiết lập mô hình chính xác là rất quan trọng để đảm bảo kết quả phân tích phản ánh đúng thực tế.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả phân tích cho thấy rằng độ cứng móng và cường độ đất có ảnh hưởng lớn đến ứng xử tường chắn. Tăng độ cứng của móng tường dẫn đến sự cải thiện về khả năng chịu tải và giảm chuyển vị của tường. Bên cạnh đó, việc tối ưu hóa khoảng cách giữa các lớp cốt cũng cho thấy có thể nâng cao độ ổn định của tường. Các kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể áp dụng thực tiễn trong thiết kế và thi công tường chắn.

4.1 Phân tích kết quả

Phân tích sâu hơn cho thấy rằng các tham số như chiều dài cốt và khoảng cách giữa các lớp cốt có thể được điều chỉnh để đạt được hiệu quả tối ưu trong việc nâng cao độ ổn định của tường. Sự thay đổi trong các tham số này không chỉ ảnh hưởng đến ứng xử tường chắn mà còn có thể tác động đến chi phí xây dựng và thời gian thi công. Do đó, việc lựa chọn các tham số này cần được thực hiện một cách cẩn thận.

V. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc hiểu rõ các tham số địa kỹ thuật có thể giúp tối ưu hóa thiết kế và thi công tường chắn có cốt. Các kết quả phân tích cung cấp những thông tin quý báu cho các kỹ sư trong việc lựa chọn vật liệu và thiết kế cấu trúc tường chắn. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc áp dụng các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến để cải thiện hơn nữa hiệu quả của tường chắn.

5.1 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Đề xuất cho các nghiên cứu tiếp theo là mở rộng phạm vi nghiên cứu để bao gồm các loại vật liệu địa kỹ thuật mới và các phương pháp thi công hiện đại. Việc nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường và tải trọng động cũng là một hướng đi tiềm năng cho các nghiên cứu trong tương lai.

Luận văn thạc sĩ về ứng xử tường chắn có cốt và vật liệu địa kỹ thuật