I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách ống hầm đến lún bề mặt
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của khoảng cách ống hầm đến lún bề mặt trong quá trình thi công metro bằng TBM. Các phương pháp thi công hầm như đào hở, đào dưới nắp, và đào kín được giới thiệu, cùng với những ưu nhược điểm của từng phương pháp. Lún bề mặt là một vấn đề quan trọng, đặc biệt trong các khu đô thị đông đúc, nơi mà việc thi công hầm có thể gây ảnh hưởng lớn đến các công trình lân cận.
1.1. Phương pháp thi công hầm
Các phương pháp thi công hầm bao gồm đào hở, đào dưới nắp, và đào kín. Đào hở thường được áp dụng khi hầm đặt gần mặt đất, nhưng gây ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh. Đào dưới nắp và đào kín được sử dụng trong các khu vực đô thị để giảm thiểu tác động đến bề mặt. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và môi trường thi công.
1.2. Lún trong quá trình đào hầm
Lún bề mặt là hiện tượng không thể tránh khỏi trong quá trình thi công hầm. Nó có thể gây ra các hư hỏng nghiêm trọng cho các công trình xung quanh. Các yếu tố như khoảng cách ống hầm, chiều sâu đặt hầm, và địa chất khu vực đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ lún. Nghiên cứu này nhằm tìm ra các giải pháp để giảm thiểu ảnh hưởng của lún bề mặt.
II. Các phương pháp lý thuyết tính lún trong thi công hầm bằng TBM
Chương này trình bày các phương pháp lý thuyết để tính toán lún bề mặt trong quá trình thi công hầm bằng TBM. Các nghiên cứu của Peck & Schmidt, O’Reilly & New, và các tác giả khác được phân tích để đưa ra các mô hình tính toán chính xác. Các phương pháp này bao gồm cả mô hình thí nghiệm và phương pháp phần tử hữu hạn, giúp dự đoán và kiểm soát lún bề mặt một cách hiệu quả.
2.1. Nghiên cứu dựa trên kinh nghiệm và bán kinh nghiệm
Các nghiên cứu của Peck & Schmidt, O’Reilly & New, và các tác giả khác dựa trên kinh nghiệm thực tế và mô hình bán kinh nghiệm. Những nghiên cứu này cung cấp các công thức và phương pháp tính toán lún bề mặt dựa trên các thông số như khoảng cách ống hầm, chiều sâu đặt hầm, và đặc tính địa chất. Các mô hình này được sử dụng rộng rãi trong thực tế để dự đoán và kiểm soát lún.
2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được sử dụng để mô phỏng và tính toán lún bề mặt trong quá trình thi công hầm. Phần mềm Plaxis được sử dụng để xây dựng các mô hình 2D và 3D, giúp phân tích chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến lún. Phương pháp này cho phép dự đoán các biến dạng và chuyển vị của đất nền, từ đó đưa ra các giải pháp thi công phù hợp.
III. Mô hình tính toán và khảo sát số
Chương này trình bày việc xây dựng mô hình tính toán và khảo sát số để đánh giá ảnh hưởng của khoảng cách ống hầm và chiều sâu đặt hầm đến lún bề mặt. Các bài toán được mô phỏng bằng phần mềm Plaxis, với các thông số đầu vào được lấy từ tài liệu khảo sát địa chất của tuyến Metro số 2 (Bến Thành – Tham Lương). Kết quả khảo sát cho thấy mối quan hệ giữa khoảng cách ống hầm và mức độ lún bề mặt.
3.1. Xây dựng mô hình tính toán
Mô hình tính toán được xây dựng dựa trên các thông số địa chất và kỹ thuật của tuyến Metro số 2. Phần mềm Plaxis được sử dụng để mô phỏng các bài toán với các điều kiện thi công khác nhau. Mô hình này giúp đánh giá chính xác ảnh hưởng của khoảng cách ống hầm và chiều sâu đặt hầm đến lún bề mặt, từ đó đưa ra các khuyến cáo về thiết kế và thi công.
3.2. Khảo sát mối quan hệ giữa khoảng cách ống hầm và lún bề mặt
Các bài toán khảo sát được thực hiện để phân tích mối quan hệ giữa khoảng cách ống hầm và lún bề mặt. Kết quả cho thấy rằng khoảng cách ống hầm càng nhỏ, mức độ lún bề mặt càng lớn. Ngược lại, khoảng cách ống hầm quá lớn cũng gây ra các vấn đề về chiếm dụng mặt bằng và tăng chi phí thi công. Nghiên cứu này đưa ra các khuyến cáo về việc lựa chọn khoảng cách hợp lý giữa hai ống hầm.
