Ứng Dụng Tiêu Chuẩn Hoek Brown Phân Tích Hầm Đường Bộ Đèo Cả Quốc Lộ 1A Phú Yên

LỜI CẢM ƠN

PHẦN MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về các công nghệ xây dựng hầm qua núi

1.2. Các phương pháp đào kín mỏ truyền thống

1.3. Thi công bằng phương pháp khiên và tổ hợp khiên

1.4. Thi công bằng phương pháp áo mới

1.5. Tổng quan về các mô hình phá hủy đất đá khi xây dựng hầm qua núi

1.5.1. Mất ổn định do thay đổi cấu trúc

1.5.2. Mất ổn định do biến đổi cơ học

1.6. Một số phương pháp phá hủy

1.6.1. Một số phương pháp dự báo vùng biến dạng không đàn hồi trong khối đá tại biên công trình ngầm

1.6.2. Một số phương pháp sử dụng chỉ tiêu ổn định tổng hợp cho khối đá bao quanh công trình ngầm

1.7. Sự cần thiết của vấn đề cần nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA KHỐI ĐÁ THEO TIÊU CHUẨN PHÁ HOẠI HOEK-BROWN

2.1. Giới thiệu chung về tiêu chuẩn phá hoại Hoek – Brown

2.2. Năm 1997 Hoek Evà Brown E

2.3. Năm 2000 và 2001 Hoek Evà Marinos P

2.4. Các phương trình cơ bản của tiêu chuẩn phá hoại Hoek - Brown

2.4.1. Tiêu chuẩn phá hủy Hoek-Brown 1980

2.5. Phản ứng đàn hồi dẻo của khối đá xung quanh công trình ngầm theo tiêu chuẩn Hoek – Brown

2.5.1. Các phương trình cơ bản

2.5.2. Tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown (phiên bản năm 2002)

2.5.3. Mô hình khối đá đàn hồi – dẻo dựa trên tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown

2.6. Dạng chuyển đổi của tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown

2.7. Trình tự phân tích trạng thái ứng suất biến dạng môi trường đá xung quanh hầm khi áp dụng tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown

2.7.1. Giới thiệu tóm tắt về ROCLAD

2.7.2. Giới thiệu tóm tắt về PHASE

2.8. Kết luận chương

3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG TRONG MÔI TRƯỜNG ĐÁ XUNG QUANH HẦM ĐƯỜNG BỘ ĐÈO CẢ, QUỐC LỘ 1A, TỈNH PHÚ YÊN

3.1. Giới thiệu chung về đặc điểm địa kỹ thuật và công nghệ thi công hầm Đèo Cả

3.2. Sơ lược bối cảnh dự án

3.3. Đặc điểm địa chất

3.4. Công nghệ thi công hầm Đèo Cả

3.5. Số liệu và mô hình toán

3.6. Trạng thái ứng suất nguyên sinh

3.7. Khảo sát đường hầm độ sâu 34,7m

3.7.1. Khảo sát đường hầm đơn 12,2x8,45m độ sâu 34,7m tại vị trí km4+150

3.7.2. Khảo sát đường hầm đôi 2x 12,2x8,45m độ sâu 34,7m tại vị trí km4+150

3.8. Khảo sát đường hầm độ sâu 220m

3.8.1. Khảo sát đường hầm đơn 12,2x8,45m độ sâu 220mm tại vị trí km4+350

3.8.2. Khảo sát đường hầm đôi 12,2x8,45m độ sâu 220mm tại vị trí km4+350

3.9. Phân tích, nhận định các kết quả tính toán

3.9.1. Hầm đào ở độ sâu 34,7m

3.9.2. Hầm đào ở độ sâu 220m

3.10. Kết luận chương

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

NHỮNG TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

I. Ứng Dụng Tiêu Chuẩn Hoek Brown

Ứng dụng tiêu chuẩn Hoek Brown là phương pháp quan trọng trong phân tích địa kỹ thuật, đặc biệt trong xây dựng hầm đường bộ. Tiêu chuẩn này giúp đánh giá trạng thái ứng suất và biến dạng của khối đá xung quanh công trình ngầm. Phương pháp này dựa trên các thông số địa chất như chỉ số bền địa chất (GSI) và hệ số xáo trộn địa chất (D). Phương pháp Hoek Brown được sử dụng để dự đoán sự ổn định của hầm và xác định các vùng phá hủy tiềm ẩn. Điều này đặc biệt hữu ích trong các dự án hầm đường bộ như Đèo Cả, nơi điều kiện địa chất phức tạp.

1.1. Giới thiệu tiêu chuẩn Hoek Brown

Tiêu chuẩn Hoek Brown được phát triển bởi Hoek và Brown vào năm 1980, dựa trên nghiên cứu về sự phá hủy của khối đá. Tiêu chuẩn này sử dụng các phương trình cơ bản để mô tả mối quan hệ giữa ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất trong khối đá. Các thông số như GSI, D, và cường độ chịu nén đơn trục của đá (σci) được sử dụng để tính toán. Phương pháp Hoek Brown đã được cập nhật qua các phiên bản năm 2002 và 2018, giúp tăng độ chính xác trong phân tích địa kỹ thuật.

1.2. Ứng dụng trong phân tích hầm

Trong phân tích hầm, tiêu chuẩn Hoek Brown được sử dụng để đánh giá trạng thái ứng suất và biến dạng của khối đá xung quanh hầm. Phương pháp này giúp xác định các vùng phá hủy tiềm ẩn và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp. Ví dụ, trong dự án hầm đường bộ Đèo Cả, tiêu chuẩn này được áp dụng để phân tích sự ổn định của hầm ở các độ sâu khác nhau, từ 34,7m đến 220m. Kết quả phân tích cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng trong khối đá granit nứt nẻ, giúp đảm bảo an toàn trong thi công và khai thác.

II. Phân Tích Hầm Đường Bộ Đèo Cả

Phân tích hầm đường bộ Đèo Cả là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Dự án hầm đường bộ này nằm trên Quốc lộ 1A, tỉnh Phú Yên, nơi có điều kiện địa chất phức tạp với đá granit nứt nẻ. Việc phân tích sử dụng tiêu chuẩn Hoek Brown kết hợp với phần mềm ROCLAB và PHASE2 để mô phỏng trạng thái ứng suất và biến dạng. Kết quả cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng trong khối đá xung quanh hầm, giúp đảm bảo an toàn và ổn định trong thi công.

2.1. Đặc điểm địa chất khu vực

Khu vực Đèo Cả có đặc điểm địa chất phức tạp với đá granit nứt nẻ. Các thông số địa chất như GSI, D, và cường độ chịu nén đơn trục của đá (σci) được sử dụng để phân tích. Địa chất công trình tại đây bao gồm các lớp đá granit rắn chắc và nứt nẻ, tạo ra các vùng phá hủy tiềm ẩn. Việc phân tích địa chất giúp xác định các thông số đầu vào cho mô hình toán học, đảm bảo độ chính xác trong phân tích.

2.2. Kết quả phân tích

Kết quả phân tích cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng trong khối đá xung quanh hầm. Ở độ sâu 34,7m, khối đá granit nứt nẻ có sự phân bố ứng suất không đều, tạo ra các vùng phá hủy tiềm ẩn. Ở độ sâu 220m, khối đá granit rắn chắc có sự phân bố ứng suất đồng đều hơn. Phân tích kỹ thuật hầm sử dụng tiêu chuẩn Hoek Brown và phần mềm PHASE2 giúp đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp, đảm bảo an toàn và ổn định trong thi công.

III. Kỹ Thuật Địa Kỹ Thuật và Xây Dựng Hầm

Kỹ thuật địa kỹ thuật và kỹ thuật xây dựng hầm là hai yếu tố quan trọng trong dự án hầm đường bộ Đèo Cả. Việc sử dụng các phương pháp thi công hiện đại như NATM (New Austrian Tunneling Method) và TBM (Tunneling Boring Machine) giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thi công. Phân tích địa kỹ thuật sử dụng tiêu chuẩn Hoek Brown giúp xác định các thông số địa chất và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp.

3.1. Phương pháp thi công

Trong dự án hầm đường bộ Đèo Cả, các phương pháp thi công hiện đại như NATM và TBM được sử dụng. NATM là phương pháp thi công linh hoạt, phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp. TBM là phương pháp thi công nhanh và hiệu quả, phù hợp với các hầm dài. Kỹ thuật xây dựng hầm sử dụng các phương pháp này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thi công.

3.2. Phân tích địa kỹ thuật

Phân tích địa kỹ thuật sử dụng tiêu chuẩn Hoek Brown giúp xác định các thông số địa chất và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp. Việc phân tích sử dụng các thông số như GSI, D, và cường độ chịu nén đơn trục của đá (σci) giúp đảm bảo độ chính xác trong phân tích. Kết quả phân tích giúp xác định các vùng phá hủy tiềm ẩn và đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp, đảm bảo an toàn và ổn định trong thi công.

Nghiên Cứu Ứng Dụng Tiêu Chuẩn Hoek Brown Trong Phân Tích Hầm Đường Bộ Đèo Cả Quốc Lộ 1A Tỉnh Phú Yên