CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE PHAN TÍCH CHUYEN VỊ NGANG CUA TUONG VAY TRONG HO DAO SAU 1.1 Những yếu tố anh hưởng đến chuyền vị hồ dao 1.1 Sự thay đổi trạng thái ứng suất trong hồ dao Sau khi đã đào xong hồ móng, việc xây dựng công trình trong hỗ đào cũng gây ra độ lún cho đáy hố móng. Trong khi đó, các chuyển vị ngang xuất hiện trong quá trình dao móng vẫn được duy trì một phan hay hoản toàn.2 Kích thước hồ đào Hình dạng mặt bằng, kích thước mặt băng và độ sâu hỗ đào cũng gây ảnh hưởng lớn đến sự mở rộng, sự phân bố chuyền vị của đất xung quanh và bên dưới đáy hồ móng.3 Mực nước ngầm Tác động của nước ngầm đối với độ lún của đất là rất đa dạng và xảy ra theo từng giai đoạn khác nhau của quá trình thi công đào đất. Dòng thấm là nguyên nhân làm giảm áp lực nước ngầm, làm gia tăng ứng suất hữu hiệu và độ lún ngoài biên hỗ móng.4 Ứng suất ban đầu trong đất Trong các vùng đất cao, tồn tại những ứng suất theo phương ngang ở trong đất kiểu như trong sét quá cô kết, giá tri của hệ số áp lực đất lớn hơn Kạ, biến dạng của đất xung quanh hồ dao tăng, thậm chí xảy ra ngay trong cả những hỗ đảo nông.
Đối với đất có tính nén thấp, giá trị của hệ số áp lực ở trạng thái nghỉ là Ko, biến dạng thường nhỏ hơn.5 Độ cứng của hệ chồng đỡ Việc tăng độ cứng của hệ chống đỡ làm giảm chuyển dịch của đất bên ngoài hồ móng. Tuy nhiên, việc gia tăng đáng kế độ cứng của hệ chống đỡ cũng chi có ý nghĩa làm 6n định hệ kết cau tường chắn.6 Tác động của việc gia tải trước Việc gia tải trước cho công trình nhằm làm giảm độ lún bên ngoài cho các loại đất rời hay sét có độ cứng trung bình và cứng. Ngoài ra, cũng có thé giảm dịch chuyển của dat nêu gia cường độ cứng cua dat băng hiệu ứng tré của đường cong biên dạng - ứng 18 Luận văn tot nghiệp suất của đất. trong quá trình dỡ tải, kết hợp với sự gia tải và dỡ tải lặp đi lặp lại trong các thanh chống và giang tại các vị trí chắn giữ.
Ngoài các nguyên nhân chính trên đây, còn có những yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến chuyển vị của đất quanh hố dao, chang hạn như biện pháp thi công, kinh nghiệm thi công của nhà thầu trong quá trình thi công các hé đảo sâu.2 Các phương pháp phân tích chuyền 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 hỗ đào sâu: phương pháp giản đơn (Simplified Method), phương pháp dầm trên nền đàn hồi (Beam on Elastic Foundation Method) và phương pháp phan tử hữu han (Finite Element Method) [1] Phương pháp giản đơn dựa trên những trường hợp trong qua khứ dé xây dựng nên những biểu đồ về mối quan hệ giữa các nhân tố 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 đào 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 hố đào sâu trong khu vực Dai Bac dé xây dựng nên biểu đồ tương quan giữa chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây với hệ số an toàn chống trồi đáy độ cứng của tường vây và hệ thống chống đỡ. Những biéu đồ trên có thé sử dụng để 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 chuyền vị ngang của tường vây là tổng hợp tác động của nhiều nhân tổ nhưng những biểu đồ trên chỉ xây dựng trên những nhân t6 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 biéu đỗ 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 đàn hồi và phương pháp phan tử hữu hạn là hai phương pháp thông dụng trong phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hố dao sâu. Ưu điểm của hai phương pháp này chính mô phỏng gần trọn vẹn những nhân tố ảnh hưởng đến chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ dao sâu.
Mặt khác hai phương pháp nay có thé ứng trong các phần mém máy tính để giảm khối lượng và thời gian tính toán 19 Luận văn tot nghiệp nhưng kết quả thu được chính xác hơn. Tuy nhiên lý thuyết cơ bản của hai phương pháp này thì không thật sự đơn giản đặc biệt là phương pháp phần 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 dầm trên nền đàn hồi và phương pháp phan tử hữu hạn trong việc phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ đào sâu đã được một số tác giả nghiên cứu.Mitew (2005) đã sử dụng phương pháp ứng suất phụ thuộc (Depending pressure method) va phương pháp phan tử hữu hạn (FEM) để tiến hành phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong một hỗ đào sâu. Phương pháp ứng suất phụ thuộc là một dạng của phương pháp dầm trên nền dan hồi dựa trên ý tưởng là mô phỏng mối liên hệ giữa đất nên và tường băng 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 dầm trên những gối tựa lò xo có độ cứng là Kạ với tải trong là áp lực đất nền. Van dé can 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 phần mềm 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 để 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 nền 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 biến động vì phụ thuộc nhiều vào cách xác định hệ số Ky, 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 bang phương pháp phan tử hữu han là lựa chọn mô hình nên và thông số của mô hình [2]. 20 Luận văn tot nghiệp Bang 1.1 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường vây khi phân tích bằng những phương pháp khác nhau so sánh với kết qua quan trắc, M.Mitew (2005) Phương pháp ứng suất phụ Phương Pháp phan tir hữu han thuộ uộc > œ» = © sị| § < 2 = = »» ` Go šoe & 5 55 FEM 1 | FEM2 | FEM3 | FEM4 = = > =| ° an < =l AS 4 Bo ss} 5B œ S| ch sš HR a § rs ï oc 5 ga s 9. Urban (2011) đã tiến hành phân tích một hố đào sâu bang hai phương pháp : phương pháp mô phỏng tương tác giữa nền và tường là hệ thống các lò xo đàn hồi (cải tiễn mô hình nên của Winkle) với sự hỗ trợ của phần mềm OGW (Obudowy Glebokich Wykopów — Deep Excavation Walls) và phương pháp phan tử hữu han sử dụng Plaxis 2D với mô hình nền là Hardening Soil Model. Công trình trong nghiên cứu là một hỗ dao sâu 10m tường dài 12m, đất nên là đất cát tốt cô kết thường không bão hoà.
Giải pháp chống đỡ thành vách được giả thiết là hai trường hợp: tường bê tông chống đỡ bằng neo, tường ci larsen chéng đỡ bang thanh chống. Kết quả phân tích chuyển vị bang 2 phương pháp như sau: Stage I Stage II Stage III i ö 1 @ 1 90 1 N ” _ 5 (ÝÃ 3: 3 @à Y[m] Y[m] Luận văn tot nghiệp Stage II Stage lil , — on Younwrwe a Yond wart = £ = > > > 7 = = 8 -+------------ 8 -8 3 -+® ---------- 9 -93 19 -10 10 11 4---------- 1 11 Hình 1 Chuyén vị ngang của tường vây khi phân tích bằng hai phương pháp (a) trong trường hợp là Diapharm wall (b) là trường hop Sheet Pile, Krasinski và M. Urban nhận xét có sự khác biệt đáng kế khi tiến hành phân tích bằng hai phương pháp trên. Việc mô phỏng ứng xử của nên với tường như một dầm trên nền 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 va đất.
Tuy nhiên tác giả cũng nhận xét rang cả hai phương pháp này cho ra kết quả phân tích có khác nhau nhưng để xác định phương pháp nao cho kết qua đáng tin cậy hơn cân kiêm chứng với sô liệu quan trac thực tê [3].3 Phân tích chuyến vị ngang của tường vây trong hỗ đào sâu bang phương pháp phân tử hữu hạn Phương pháp phân tử hữu hạn ngày càng 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 bay ở 1.2 thì ưu điểm của phương pháp phan tử hữu han 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 gần như mọi yếu tố tác động đến kết quả bài toán. Tuy nhiên việc hiểu biết và sử dụng đúng đắn phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích 22 Luận văn tot nghiệp chuyển vị ngang của tường vây trong hỗ dao sâu là một điều không phải đơn giản. Trong phan này, một số nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về vẫn dé phân tích chuyển vị ngang của tường vây trong hồ đảo sâu bằng phương pháp phan tử hữu hạn 1.