Phát triển phương pháp mới mô phỏng 2D tương đương cho bài toán cố kết bấc thấm 3D đối xứng trục trong điều kiện bơm hút chân không

• Tác giả: Cao Thanh Thùy
• Người hướng dẫn: TS. Trần Tuấn Anh
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Phát triển phương pháp mới mô phỏng 2D tương đương cho bài toán cố kết bấc thấm 3D đối xứng trục trong điều kiện bơm hút chân không
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.4. Tài liệu tham khảo chương 1

I. Mở đầu

Phần mở đầu giới thiệu về bài toán cố kết bấc thấm trong điều kiện đối xứng trục và mô phỏng 2D tương đương. Tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng bấc thấm để tăng tốc quá trình cố kết trong nền đất yếu, đặc biệt khi kết hợp với hệ thống bơm hút chân không. Phương pháp gia tải đất đắp - hút chân không (ĐĐ-HCK) được đề cập như một giải pháp hiệu quả để rút ngắn thời gian cố kết và ngăn ngừa hiện tượng trượt mái dốc.

1.1. Lý do chọn đề tài

Tác giả trình bày lý do chọn đề tài dựa trên thực tiễn ứng dụng bấc thấm trong xử lý nền đất yếu. Phương pháp ĐĐ-HCK được chứng minh là có hiệu quả cao trong việc tăng tốc quá trình cố kết và ổn định nền đất. Các hình ảnh minh họa về thiết bị và cơ chế hoạt động của phương pháp này được cung cấp để làm rõ hơn.

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc phát triển phương pháp mô phỏng 2D tương đương cho bài toán cố kết bấc thấm 3D đối xứng trục. Phương pháp này được kiểm chứng bằng phần tử hữu hạn (FEM) và áp dụng vào mô phỏng nền đất đắp thí nghiệm tại Tp. Kushiro, Nhật Bản.

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Phương pháp đề xuất giúp giảm thiểu thời gian và tài nguyên tính toán khi mô phỏng các bài toán lớn. Các kỹ sư có thể sử dụng máy tính cá nhân để thực hiện mô phỏng mà không cần đến siêu máy tính, từ đó tăng hiệu quả trong thiết kế và tính toán xử lý nền đất yếu.

II. Phương pháp mô phỏng 2D tương đương

Phần này trình bày chi tiết về phương pháp mô phỏng 2D tương đương cho bài toán cố kết bấc thấm 3D đối xứng trục. Tác giả đề xuất chuyển đổi từ lăng trụ đối xứng trục sang lăng trụ biến dạng phẳng 2D để giảm thiểu độ phức tạp tính toán. Phương pháp này được kiểm chứng bằng FEM và cho kết quả khớp với mô hình 3D.

2.1. Chuyển đổi từ 3D sang 2D

Tác giả giải thích quy trình chuyển đổi từ mô hình 3D sang mô hình 2D bằng cách sử dụng lăng trụ biến dạng phẳng. Phương pháp này giúp giảm đáng kể thời gian tính toán mà vẫn đảm bảo độ chính xác của kết quả mô phỏng.

2.2. Kiểm chứng bằng FEM

Phương pháp được kiểm chứng bằng phần tử hữu hạn (FEM) trên hai mô hình: lăng trụ đối xứng trục và lăng trụ biến dạng phẳng 2D. Kết quả cho thấy sự tương đồng cao giữa hai mô hình, chứng minh tính khả thi của phương pháp đề xuất.

III. Ứng dụng thực tiễn

Phần này trình bày ứng dụng thực tiễn của phương pháp mô phỏng 2D tương đương trong việc mô phỏng nền đất đắp thí nghiệm tại Tp. Kushiro, Nhật Bản. Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế, bao gồm chuyển vị đứng, chuyển vị ngang, và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư.

3.1. Mô phỏng nền đất đắp

Tác giả áp dụng phương pháp mô phỏng 2D vào mô hình nền đất đắp thí nghiệm. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể mô phỏng chính xác các hiện tượng cố kết và biến dạng trong nền đất yếu.

3.2. So sánh kết quả mô phỏng và quan trắc

Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu quan trắc thực tế, cho thấy sự tương đồng cao về chuyển vị đứng, chuyển vị ngang, và áp lực nước lỗ rỗng thặng dư. Điều này khẳng định tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp đề xuất.

IV. Kết luận và đóng góp

Phần kết luận tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đánh giá giá trị thực tiễn của phương pháp mô phỏng 2D tương đương. Phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian tính toán mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc mô phỏng các bài toán lớn tỷ lệ thực.

4.1. Đóng góp khoa học

Phương pháp đề xuất đóng góp vào việc phát triển các kỹ thuật mô phỏng hiệu quả trong lĩnh vực địa kỹ thuật, đặc biệt là trong xử lý nền đất yếu bằng bấc thấm và bơm hút chân không.

4.2. Giá trị thực tiễn

Phương pháp này giúp các kỹ sư dễ dàng thực hiện mô phỏng và phân tích các bài toán lớn mà không cần đến siêu máy tính, từ đó tăng hiệu quả trong thiết kế và thi công các công trình xử lý nền đất yếu.