Bài giảng Địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu - GS. Nguyễn Công Mẫn

Chia sẻ: Nguyễn Ngọc Hiếu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

155
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung Bài giảng Địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu tam giác địa cơ học Burland, tam giác địa cơ học Burland & công nghệ hiện đại thúc đẩy phát triển ĐKT, phương pháp luận tiếp cận địa kỹ thuật.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu - GS. Nguyễn Công Mẫn

Líp båi d−ìng ng¾n h¹n Kh¸i qu¸t vÒ Plaxis Th¸ng 01 - 2007 1 PLAXIS FINITE ELEMENT CODES
GIẢNG VIÊN NguyÔn C«ng MÉn G.S. C¬ häc ®Êt – NÒn mãng Nguyªn Chñ nhiÖm BM C¬ häc ®Êt – NÒn mãng ðHTL Nguyªn Tr−ëng ban Th− ký CHð - NM Bé ð¹i häc vµ THCN (1978 - 1983) LÜnh vùc quan t©m: ¸p lùc ®Êt - ®¸, ®Êt Latªrit, TÝnh nÒn theo TTGH, GEO- SLOPE OFFICE, C¬ häc ®Êt kh«ng b·o hoµ, sö dông c¸c phÇn mÒm ðKT: GeoStudio, Plaxis… ðÞa chØ: Email. ncman@fpt.vn. Tel. 04 852 8512 TS. Nguyễn Hồng Nam Kü s− Thuû c«ng, ðH Thuû lîi Hµ Néi, 1993 Th¹c sü ðÞa kü thuËt, ðH Tæng hîp Tokyo, 2001 TiÕn sü ðÞa kü thuËt, ðH Tæng hîp Tokyo, 2004 LÜnh vùc quan t©m: c¸c ®Æc tÝnh biÕn d¹ng tr−íc ph¸ ho¹i cña ®Êt ®¸, æn ®Þnh m¸i dèc, m« pháng sè ®Þa kü thuËt, sö dông c¸c PM GeoStudio, Plaxis ðịa chỉ: Email: hongnam@wru.edu.vn Tel: 08046427 Hoµng ViÖt Hïng Th.sü C«ng trinh Thuû lîi - ð¹i häc Thuû lîi - 2003 Th.sü C«ng trinh biÓn – Hµ Lan - 2004 Giang viªn BM C¬ häc ®Êt – NÒn mãng ðHTL LÜnh vùc quan t©m: Sö lý nÒn c«ng trinh Thuû lîi, C¬ häc ®Êt kh«ng b·o hoµ PM GeoSlope Office vµ Plaxis DÞa chØ: Email. Hoangviethung@wru.edu Tel. 04 563 6067 2
Líp båi d−ìng ng¾n h¹n ðÞa kü thuËt c«ng trÌnh vµ Ph−¬ng ph¸p Nghiªn cøu GS. NguyÔn C«ng MÉn 3 PLAXIS FINITE ELEMENT CODES
Tam gi¸c ®Þa c¬ häc Burland ®Æc ®iÓm cña ®Êt - ®¸ trong x©y dùng Ph©n biÖt ®Êt vµ ®¸ M«i tr−êng phong ho¸ Xãi mßn N©ng cao vµ Vr – thÓ tÝch rçng VËn chuyÓn xãi mßn Vn – thÓ tÝch n−íc TrÇm tÝch Vk - thÓ tÝch khÝ • Vá tr¸i ®Êt dµy: 30 – 40km t¹i lôc ®Þa, gÊp 6-8 lÇn chiÒu dµy vá ®¸y ®¹i d−¬ng. V – tæng thÓ tÝch • Ho¹t ®éng cña ng−êi ®¹t tíi 2km: 75% ®¸ thø sinh, 25% macma. Tõ 2-15km: 95% macma, 5% Vr ®¸ thø sinh Vk Vr M«i tr−êng nhiÖt thiªu V Vn biÕn chÊt M«i tr−êng trÇm tÝch Vh Vh • §Êt ®−îc t¹o nªn trong kho¶ng vµi tr¨m met s©u, nhiÒu TH khã ph©n biÖt gi÷a ®¸ mÒm vµ ®Êt cøng §¸ §Êt • Trong x©y dùng, ph©n biÖt gi÷a ®¸ vµ ®Êt: quy −íc Vr Ch«n vïi s©u hoÆc macma n% = × 100% x©m nhËp V Ch«n vïi vµ M«i tr−êng thuû nhiÖt Nung nãng §¸: n ≤ 1% ÷vµi chôc %; t¹o ®¸ §Êt: n = 50% ÷60% vµ h¬n n÷a 4
®Æc ®iÓm cña ®Êt - ®¸ trong x©y dùng • ®Êt ®¸ lu«n biÕn ®æi theo m«i tr−êng xung quanh, khã ®Þnh ranh giíi ⇒ sản vËt tù nhiªn - lÞch sö ⇒ TiÕp cËn theo PP Tam gi¸c ®Þa c¬ häc Burland; • Theo quy −íc chia ra ®Êt vµ ®¸ ⇒ m« hinh hãa b»ng tÝnh ®Æc ch¾c ( n %, γ, ...), ®é cøng (E, G....), ®Ó dÔ ph©n biÖt; • Khi ®¸nh gi¸ sù lµm viÖc cña mét c«ng trinh x©y dùng, cÇn xÐt t−¬ng t¸c giữa kÕt cÊu c«ng trình vµ m«i tr−êng (®Êt - ®¸) vì chóng lµ hai lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau sÏ cã anh h−ëng lÉn nhau ⇒ tÝnh to¸n nÒn vµ c«ng trinh theo TTGH; • Theo sù ph¸t triÓn nhËn thøc cña con ng−êi vµ c¸c tiÕn bé vÒ KH-CN, c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu vÒ ®Êt- ®¸ ngµy cµng tiÕp cËn víi thùc tÕ. 5
Kh¸i qu¸t vÒ sù ph¸t triÓn cña c¸c khoa häc tr¸i ®Êt §Þa chÊt häc KhÝ quyÓn Nguån gèc Thuû quyÓn LÞch sö ph¸t triÓn Th¹ch quyÓn CÊu tróc Néi quyÓn Qu¸ tr×nh §Þa chÊt C¸c KH tr¸i ®Êt - Xu thÕ ph©n ngµnh Kho¸ng vËt häc - Th¹ch häc - Thæ nh−ìng - §Þa m¹o - KiÕn t¹o - KhÝ t−îng §Þa vËt lý - §Þa chÊn - Thuû v¨n - §Þa chÊt TV - §C c«ng tr×nh (1929) - C¬ häc §Êt (1925) - C¬ häc §¸ (1957) ... Xu thÕ liªn ngµnh §Þa kü thuËt - §Þa kü thuËt C«ng tr×nh - §Þa kü thuËt M«i tr−êng (Geoenviro. Engineering)- §Þa c¬ häc - §Þa C¬ häc øng dông - §¸ C«ng tr×nh (Rock Engineering) -Thuû §Þa c¬ häc - §Þa chÊt M«i tr−êng ( Environ. Geology 6 )...
Tõ ®¬n ngµnh ®Õn liªn ngµnh • G® ph¸t triÓn ®¬n ngµnh: Tim hiÓu ban chÊt cña vËt chÊt vá tr¸i ®Êt. C¬ häc ®Êt (1925) vµ C¬ häc ®¸ (1957) ®−îc hinh thµnh riªng biÖt, theo cÊu tróc néi dung kh«ng ®ång bé, nh»m ®¸p øng yªu cÇu thiÕt kÕ vµ x©y dùng c«ng trinh trong giai ®o¹n ®Çu cña sù ph¸t triÓn. • G§ ph¸t triÓn ®a ngµnh: §¸nh gi¸ tæng thÓ t−¬ng t¸c gi÷a c«ng tr×nh vµ m«i tr−êng ®Êt - ®¸, b¶o ®¶m c«ng tr×nh x©y dùng lµm viÖc b×nh th−êng trong mét m«i tr−êng ph¸t triÓn bÒn v÷ng, do ®ã cÇn gép mét sè néi dung cña mét sè m«n häc cã liªn quan trong mét liªn ngµnh (Interdiscipline). • §Þa kü thuËt c«ng tr×nh (Geotechnical Engineering). Quan träng trong x©y dùng c«ng tr×nh: ≥ 50% sù cè c«ng tr×nh x¶y ra cã nguån gèc tõ sai sãt vÒ mÆt §KT. ⇒ CÇn cã PP tiÕp cËn hîp lý c¸c bµi to¸n §KT 7
Skills needed for Geotechnical Engineering Anon, 1999 - Ground Engineering, Nov. 1999, British Geo. Assoc. Soil Mechanics Rock Description, Site Exploration Mechanics Effective Stress, Reconnaissances Description Deformation, Drilling Testing Deformation Failure Seepage, Parameter selection Structural Failure Earth Pressure Reporting Mechanics Elasticity Plasticity Mechanical Engineering Failure Mechanisma Instrumentation, Drilling system, Excavation Technics, Support Applied Mechanics Foundation Design Soil/Rock Mass Compatibility Bearing capacity Engineered fills Construction Equilibrium Setlement types Retaining Structure Practices Rheological Models Slope Experiences Computer Science Geotechnical Engineering Contract Law Compatibility Equilibrium Specifications Rheological Models Flood Control Ground Improvement Bill of quantities Landfill Barriers Dam Mechanical, Chemical, Engineering Irrigation Drainage,Reinforcement Public Policy Materials Types Codes of practice Properties Standards Law Hydrology Geology Fluid type Geochemistry Ground Movement Mineralogy Geophysics Vibrations Fluid Flow Solid Waste Geological Leachate Processes Earthquakes Groundwater 8
Skills needed for Geotechnical Engineering Norbert R. Morgenstern, Nov. 2000 – GeoEng2000 §KTCT lµ mét liªn m«n häc, ¸p dông nh÷ng nguyªn lý c¬ b¶n cña C¬ häc ®Êt, C¬ häc Chuyªn ngµnh §KT ®¸, Kü thuËt x©y dùng nÒn mãng vµ c«ng tr×nh.., ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò thiÕt kÕ, thi c«ng, sö lý - c¶i t¹o c¸c lo¹i §µo t¹o cao häc c«ng tr×nh x©y dùng, khai th¸c tµi nguyªn thiªn nhiªn, Rock Mechanics ®Æt trªn, trong, t−¬ng t¸c víi Geology deformation, m«i tr−iêng ®Êt ®¸ ( NguyÔn Composition failure, seepage Soil Mechanics C«ng MÉn, 1997) genesis processes application deformation, hydrology failure, seepage Hydrology application Public Policy surface fluid flow Codes, standards, Fluid Control law + compliance Structural Mechanics Systems deformation, failure, e.g. dams Contract Law member design Structural Underground specifications Support Systems Geo-structures e.g., foundations e.g., tunnels Continuum Mechanics Risk Management observational method, elasticity, plasticity Geotechnical Engineering risk assessment, idealisation instrumentation Surface Geo- Ground Improvement Numerical Analysis structures e.g., e.g. densification, Mechanical Engineering finite elements, embankments, landfills remediation drilling, instruments finite differences excavation Construction Materials Ground Geochemistry practice, types, properties, Movements waste experience geosynthetics Site Exploration Earthquakes leachates reconnaissance, durability drilling, in-situ testing, geophysics 9
Tam gi¸c ®Þa c¬ häc Burland Nash Lecture. The teaching of Soil Mechanics – A personal view (1987, 1996); Annon. Definition of Geotechnical Engineering 1999 - Morgenstern, N.R, 2000 S¬ ®å trùc quan biÓu Kh¶o s¸t thÞ mét ph−¬ng ph¸p hiÖn tr−êng, m« t¶ ®Êt I luËn logic, biÖn chøng, MÆt c¾t khèi ®Êt ®Þnh h−íng cho viÖc I ThÝ nghiÖm, ®o häc tËp nghiªn cøu vµ ®¹c trong phßng vµ hiÖn tr−êng, gi¶ng d¹y §Þa Kü quan s¸t II thuËt. mµ ®èi t−îng Kinh nghiÖm cã tr−íc ®· nghiªn cøu cã thÓ lµ ®−îc sµng c¶ §Êt vµ §¸ läc IV Muèn trë thµnh mét B¶n chÊt ®Êt M« h×nh hóa III chuyªn gia §KT giái, II cÇn ®−îc ®µo t¹o chuyªn ngµnh §KT vµ M« h×nh ho¸ ph©n tÝch - III nhiÒu n¨m tÝch luü kinh nghiÖm MH hãa: Kh¸i niÖm, vËt lý,giai tÝch 10
Tam gi¸c ®Þa c¬ häc Burland Tr−íc khi khoan phôt Sau khi khoan phôt MÆt c¾t khèi ®Êt I 0 0 5 5 10 10 MËt ®é më ðịa vật lý, Khoan ñào, réng vÕt nøt 15 3D Televier logging 15 550 M« h×nh hóa 500 Kim, Hyoung-Soo, 450 III 20 20 400 2005 350 25 300 25 250 200 30 150 30 100 Phần mềm 35 50 chuyên dụng, 35 0 40 40 Mô hình số B¶n chÊt (m) 14.0m 14.0m (m) 14.0m 14.0m ®Êt II NhËn xÐt:1. M« hinh hãa ban chÊt vËt liÖu vµ qu¸ trinh vËt lý ngµy cµng tiÕp cËn thùc tÕ; 2.T¹i VN, M« hinh vËt liÖu Cam Clay (M, Γ, k, λ, v ) vµ c¸c ®Æc tr−ng CN ño ñiện tử, Thiết bị cải tiến cña ®Êt kh«ng b·o hßa (®c®t n−íc ®Êt, φb...) chưa quen dïng; Biểu thức bán 3. Plaxis dïng biÓu thøc "Hydraulic Function" Van Genuchten cho kinh nghiệm ®Êt KBH. SEEP/W cã thư viện hµm thấm ñể tiện dïng. Phần mềm 4. Burland, 1996 cã binh luận vấn ®Ò nµy trong phiªn bế mạc trong 11 chuyên dùng.... "Conference on Unsaturated Soils/Unsat’95/Paris"
Tam gi¸c ®ch Burland & c«ng nghÖ hiÖn ®¹i thóc ®Èy ph¸t triÓn ®KT PPL Burland . CÊu t¹o ®Þa tÇng; . §Æc tr−ng §KT cña ®Êt - ®¸; C«ng nghÖ hiÖn ®¹i trong tiÕp cËn§KT . M« h×nh thÝch hîp (C¬ häc + sù ph¸t triÓn cña Tin häc - m¸y tÝnh øng dông – PTHH) c¸ nh©n ⇒Vai trß c¸c phÇn mÒm§KT . Kinh nghiÖm tÝch luü ®−îc sµng läc §Èy m¹nh sù ph¸t triÓn §KT: Më réng kh¶ n¨ng tiÕp cËn c¸c bµi to¸n ®kt HiÖu qu¶ cao trong NC, PVSX, gi¶ng d¹y 12
PHƯƠNG PHÁP LUẬN TIẾP CẬN ðỊA KỸ THUẬT LËp m« h×nh LËp m« h×nh Ph−¬ng ph¸p vËt lý - TT to¸n tÝnh & MT §Þnh tÝnh c¸c LËp hÖ M« pháng lý QT vËt lý & ph−¬ng tr×nh thuyÕt c¸c QT t−¬ng t¸c ®Þnh l−îng vËt lý &TT So s¸nh - HiÖu chØnh 1. Ph−¬ng ph¸p tÝnh vµ m¸y tÝnh thóc ®Èy sù ph¸t triÓn §KT: Ph¸t triÓn liªn m«n → më réng ph¹m vi NC vÒ kh«ng gian vµ ®èi t−îng 2. CN hiÖn ®¹i dïng cho thiÕt kÕ míi, thiÕt kÕ söa ch÷a/qu¶n lý an toµn c¸c CT hiÖn cã vµ nghiªn cøu theo m« h×nh sè. 13
tham khao Definition of Modelling: (WHAT) Reading Workshop - May 2003 Introduction to “Modelling” Lee Barbour and John Krahn Physical Physical Mathematical Mathematical System System System System Numerical Model Numerical Model 14
tham khao Steps in Model Development Lee Barbour and John Krahn July 2003 - England Examination of physical problem Replacement of physical problem with mathematical description Solution of mathematical problem Evaluation of the mathematical solution in terms of the physical reality 15
Modeling tham khao Lee Barbour and John Krahn Illustration July 2003 - England Observe (Conceptual Model) Measure (Theoretical Model) 16
tham khao Modeling Lee Barbour and John Krahn July 2003 - England Illustration Explain (Numerical Model) Verify (Interpretative Model) 17
Sowas vµ tÝnh nÒn - c«ng trinh theo TTGH M«i tr−êng & ho¹t Hîp t¸c liªn ngµnh ®éng cña ng−êi • ThiÕt kÕ CT theo TTGH: 1.Ultimate State 2.Serviceability State Structure TCXD Nga ( Tõ 1962) §Ëp E.C 7 - C§C¢ ( tõ 1997 ); •TiÕp cËn hîp lý c¸c bµi to¸n §KT - Tam gi¸c ®Þa Systems Response c¬ häc Burland • Hîp t¸c liªn ngµnh vµ Soil Water ph¸t triÓn c«ng nghÖ: N−íc hå Rock NÒn PhÇn mÒm chuyªn dïng J. van der Weide, 1988 •Tæ chøc thÈm ®Þnh CT S¬n La cña NIPPON KOEI 18
vÝ dô TÝnh to¸n theo TTGH ît tr− Æt M KiÓm tra mÊt æn ®Þnh tæng thÓ §µo tunen sau khi ®· cã CT cña t−êng ch¾n ®Æt trªn m¸i ®Êt TT GH thø hai TT GH thø nhÊt Cã thÓ dïng PhÇn mÒm PLAXIS hoÆc PhÇn mÒm SIGMA/W ®Ó giai quyÕt 19
nhËn xÐt vµ kÕt luËn 1. TG ðCH Burland - PPL hiện ñ¹i ®Þnh h−íng cho viÖc tiÕp cËn c¸c bµi to¸n ®KT nªn cÇn ®−îc qu¸n triÖt trong sản xuÊt và nghiªn cøu ph¸t triÓn (Thực tế: 70% CT h− háng do sai sãt về ðKT); 2. C¸c phÇn mềm ðKT nªn dïng nh− một m« hinh số: linh ho¹t vµ hiệu quả h¬n c¸c MH vËt lý, cã thÓ m« pháng c¸c qu¸ trinh vËt lý xảy ra trong tù nhiªn mét c¸ch chÝnh x¸c, thay thÕ cho MH vËt lý trong một sè TH. Nh−ng h¹n chế của MH sè (m« pháng c¸c qu¸ trinh hãa lý, biến ñæi nhiệt...) cÇn ñược tiếp tục NC ph¸t triển; 20