I. Tổng quan về tường chắn đất
Tường chắn là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc mái đào khỏi bị sạt trượt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủy lợi, và giao thông. Tường chắn đất có hai loại chính: tường chắn trọng lực bằng bê tông và tường chắn bằng bê tông cốt thép. Về biện pháp thi công, tường chắn đất được chia thành tường toàn khối và tường lắp ghép. Về biến dạng, tường chắn được phân loại thành tường cứng và tường mềm. Cấu trúc tường chắn hợp lý phải đảm bảo độ ổn định chung của toàn bộ tường và nền, đồng thời tối ưu hóa khối lượng vật liệu sử dụng.
1.1. Khái niệm tường chắn đất
Tường chắn đất là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc mái đào khỏi bị sạt trượt. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, thủy lợi, và giao thông. Trong các công trình thủy công, một số bộ phận của kết cấu công trình không phải là tường chắn đất nhưng có tác dụng tương hỗ với đất và cũng chịu áp lực của đất giống như tường chắn đất. Do đó, khái niệm về tường chắn đất được mở rộng ra cho tất cả những bộ phận của công trình có tác dụng tương hỗ giữa đất tiếp xúc với chúng.
1.2. Phân loại tường chắn đất
Tường chắn đất được phân loại theo độ cứng, nguyên tắc làm việc, chiều cao, góc nghiêng của lưng tường, và kết cấu. Theo độ cứng, tường chắn được chia thành tường cứng và tường mềm. Tường cứng không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất, trong khi tường mềm có biến dạng uốn. Theo nguyên tắc làm việc, tường chắn được chia thành tường trọng lực, tường nửa trọng lực, và tường có cốt.
II. Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định tường chắn có cốt
Cơ sở lý thuyết trong tính toán ổn định tường chắn có cốt bao gồm lý thuyết tính toán áp lực lên tường chắn đất, nguyên lý làm việc của đất có cốt về mặt cơ học, và các bước tính toán thiết kế tường chắn có cốt. Phương pháp toán và phần mềm ứng dụng như phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) được sử dụng để giải bài toán ứng suất biến dạng. Chương trình phần mềm Plaxis được giới thiệu để hỗ trợ tính toán.
2.1. Lý thuyết tính toán áp lực lên tường chắn đất
Lý thuyết tính toán áp lực lên tường chắn đất dựa trên nguyên lý cân bằng giới hạn chủ động, bị động hoặc cân bằng đàn hồi. Trạng thái ứng suất của đất đắp sau tường phụ thuộc vào độ lớn và hướng chuyển vị tương hỗ giữa đất với tường. Các phương pháp tính toán áp lực đất được áp dụng để đảm bảo độ ổn định của tường.
2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn PTHH
Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) được sử dụng để giải bài toán ứng suất biến dạng trong đất có cốt. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác các điều kiện làm việc của tường chắn có cốt, bao gồm cả sự tương tác giữa đất và cốt. Chương trình phần mềm Plaxis được giới thiệu như một công cụ hỗ trợ tính toán hiệu quả.
III. Ứng dụng tường chắn có cốt trong công trình thủy lợi
Ứng dụng thủy lợi của tường chắn có cốt được nghiên cứu thông qua việc áp dụng tính toán cho công trình kè bảo vệ bờ sông Hồng tại quận Long Biên, Hà Nội. Công trình được thiết kế chi tiết bằng công nghệ tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật. Các thông số đầu vào được xác định, và kết quả tính toán được phân tích để đánh giá độ ổn định của tường.
3.1. Giới thiệu công trình
Công trình kè bảo vệ bờ sông Hồng tại quận Long Biên, Hà Nội, được thiết kế bằng công nghệ tường chắn có cốt lưới địa kỹ thuật. Vị trí khu vực dự án, điều kiện tự nhiên, và nhiệm vụ công trình được mô tả chi tiết. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế được xác định để đảm bảo độ ổn định và an toàn của công trình.
3.2. Phân tích kết quả tính toán
Kết quả tính toán ổn định tường chắn có cốt được phân tích dựa trên các trường hợp khác nhau về chiều dài cốt và khoảng cách giữa các hàng cốt. Các kết quả tính toán cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến độ ổn định của tường. Nhận xét và đánh giá kết quả tính toán được đưa ra để hỗ trợ thiết kế tối ưu.
