Báo cáo nghiên cứu khoa học: "PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG XUNG QUANH HỐ ĐÀO CÓ KỂ TỚI YẾU TỐ KHÔNG GIAN"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Halinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mở đầu Trong thời gian gần đây, đánh giá trạng thái ứng suất - biến dạng (ƯS-BD) của khối đất nền và thành hố đào khi thi công hố đào sâu (có độ sâu 5m) trong khu vực dân cư là một vấn đề cấp thiết đang được đặt ra, đặc biệt là trong các đô thị lớn có điều kiện địa chất phức tạp như thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG XUNG QUANH HỐ ĐÀO CÓ KỂ TỚI YẾU TỐ KHÔNG GIAN"

PHÂN TÍCH TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG XUNG QUANH HỐ ĐÀO CÓ KỂ TỚI YẾU TỐ KHÔNG GIAN TS. NGUYỄN VIỆT TUẤN Viện KHCN Xây dựng 1. Mở đầu T rong th ời gian gần đây, đánh giá trạng thái ứng suất - b i ến dạng ( ƯS - BD) c ủa khối đất nền v à thành h ố đ ào khi thi công h ố đ ào sâu (có đ ộ sâu >5m) trong khu vực dân c ư là m ột vấn đề cấp thiết đang đ ư ợc đặt ra, đặc biệt l à trong các đô th ị lớn có điều kiện địa chất phức tạp nh ư t hành ph ố Hồ Chí Minh, H à N ội... Trạng trạng thái Ư S - BD khi thi công h ố đ ào sâu ch ịu nhiều y ếu tố tác động nh ư đi ều kiện địa chất công tr ình, địa chất thủy văn, tính chất c ơ l ý c ủa đất nền, h ình d ạng hố đ ào, đ ộ cứng hệ chống đỡ, tr ình đ ộ kỹ thuật thi công... trong đó yếu tố h ình h ọc c ủa hố đ ào là m ột vấn đề không thể bỏ qua. 2. Ảnh hưởng của kích thước hình học hố đào Để xem xét ảnh hư ởng của yếu tố không gian trong việc phân tích trạng thái ƯS - BD khi thi công hố đào sâu, chúng ta xem xét việc phân tích kết quả của một bài toán mô phỏng việc thi công một hố đào có các kích thư ớc thay đổi trong kh ối đất đồng nhất có chiều cao là 100m, chi ều rộng 100m, chiều dài là 200m. Sơ đ ồ tính đư ợc thể hiện trong hình 1. Các phương án khảo sát đư ợc đưa ra trong bảng sau. Các trường hợp khảo sát Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3 a = b = 10m a = 20m; b = 40m a = 30m; b = 60m a) h = 5m a) h = 10m a) h = 10m b) h = 10m b) h = 20m b) h = 20m Các mô hình địa c ơ học được sử dụng  đàn hồi tuyến tính – E  đàn dẻo Morh -Coulum – MK  hardening soil (tái bền) – HS Các thông số của đất nền Eoed = E50 = 60000 KN/m2 ; Eur = 3E50 = 180000 KN/m2  = 10 kN/m3 с = 1000 kN/m2  = 30 Vi ệc phân tích các kết quả dự tính trạng thái Ư S-BD c ủa khối đất v à hố đào trong các trư ờng hợp hố đào có kích thư ớc thay đổi khác nhau sẽ cho thấy ảnh h ư ởng của các yếu tố độ sâu, chiều rộng, chiều dài h ố đào t ới trạng thái Ư S-BD c ủa khối đất nền. ' Hình 1. Mô hình tính của bài toán khảo sát với hố đào có kích thước dài, rộng, sâu l à a, b, c 40 40 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 - 100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 Hình 2. Độ lún bề mặt trong các phương án 1b và 2b Vi ệc p hân tích k ết quả các phương án tính toán cho thấy khi tỷ lệ kích thư ớc giữa chiều dài và chi ều rộng của hố đào tăng lên thì trạng thái ƯS- BD của khối đất nền quanh hố đào c ũng thay đổi, phạm vi
ảnh hư ởng tăng lên và tiến gần tới trạng thái Ư S-BD của bài toán phẳng. Mặt khác việc sử dụng mô hình địa c ơ h ọc cũng cần phải xem xét để thích ứng với mô h ình làm vi ệc của bài toán và sự ứng xử của đất nền. 3. Ảnh hưởng của các yết tố hình học hố đào Để xem xét ảnh hư ởng của hình dạng hố đào t ới trạng thái ƯS-BD c ủa khối đất nền chúng ta xem xét kết quả khảo sát bài toán đ ộ lún bề mặt khi thi công hố đ ào ở gần một công tr ình có sẵn. Sơ đồ tính toán và các thông s ố của bài toán đư ợc cho trong hình 3. 200 м 35 м 20 м 20 м 32 м 10 м 32 м 32 м 200 м 20 м 100 м 20 м 40 м 200 м Bài toán 1 200 м 35 м 32 м 20 м 40 м 32 м 10 м 32 м 20 м 100 м 40 м 20 м 200 м Bài toán 2 Hình 3. Hai sơ đồ tính cho bài toán khảo sát Kết quả tính toán đư ợc thể hiện ở hình 4. Hình 4a. Bi ến dạng tổng của khối đất khi công trình nằm ở phía cạnh dài của hố đào Hình 4b. Bi ến dạng tổng và phân bố độ lún bề mặt khi công trình nằm ở phía cạnh ngắn của hố đào K ết quả ở hình 4 cho thấy kích thư ớc hố đào có ảnh hư ởng t ới độ lún của công tr ình lân cận. Sự phân bố và giá tr ị độ lún bề mặt tr ên khối đất khi thi công hố đào ở g ần công tr ình có sẵn phụ thuộc v ào vị
trí c ủa công tr ình nằm gần cạnh dài hay c ạnh ngắn của hố đào. Công trình n ằm ở phía cạnh d ài của hố đào sẽ có độ lún lớn hơn là công tr ình nằm ở phía cạnh ngắn. 4. Ảnh hưởng của yếu tố không gian trong một công trình hố đào thực tế Xem xét vấn đề ảnh hư ởng của yếu tố không gian trong việc dự tính trạng thái ƯS -BD c ủa đất nền và h ố đào tại khách sạn “PACIFIC -PLACE” ở 83 Lý Thư ờng Kiệt, Hà N ội. Công tr ình “PACIFIC - PLACE” là khối nhà cao 18 tầng (cao 65,75m) và 5 tầng hầm (sâu 17m). Kết cấu móng công tr ình sử dụng móng bè bê tông c ốt thép dày 2m nằm trên hệ cọc khoan nhồi đư ờng kính 1m và 1,2m. Tầng hầm công tr ình có c hiều rộng 80 x70m sâu 17m đư ợc thi công theo phương pháp “top- down” sử dụng hệ chống đỡ là hệ dầm công tr ình k ết hợp với hệ kết cấu “tư ờng trong đất” dày 0,8m sâu 23m (hình 5). Hình 5. C ông trình “Pacific Place” Để kiểm soát quá tr ình thi công, trên c ông trình có bố trí 3 điểm đo chuyển dịch ngang, 33 điểm đo lún. Vị trí các điểm bố trí quan trắc đ ư ợc cho tr ên hình 6. А В Б Г Д Ж И К E З 75 575 5575 8400 8 400 840 0 8400 840 0 59 25 5925 9 150 1 275 4 300 8400 8 400 448 1 39 19 7400 840 0 59 25 5925 9 150 73 9 11141 13 40 136 5 136 5 I Cl-2 13 12 11 10 10185 10185 8820 8820 1180 1180 9 8 8 8 ICl-1 18 17 16 15 14 7 7320 7320 6140 6140 7 7 4200 4200 4200 4200 6 6 6 8400 8400 8400 8400 5 5 23 5 84 00 84 00 84 00 84 00 69475 69475 ICl-3 4 4 4 8400 8400 8400 8400 3 3 3 8400 8400 8400 8400 2 2 3A 84 00 84 00 84 00 84 00 1 1 2 42 50 42 50 5770 5770 24 33 1 152 0 152 0 1 275 3050 8400 8 400 840 0 8400 840 0 59 25 5925 9 150 73 9 11141 13 40 5575 8400 8 400 840 0 8400 840 0 59 25 5925 9 150 7000 75 575 Ж А В Б Г Д З И К E Hình 6. Sơ đồ bố trí các điểm quan trắc lún và chuyển dịch ngang Quá trình thi công các tầng hầm đư ợc mô phỏng lại tr ên máy tính bằ ng các chương tr ình plaxis 3d Foundation cho bài toán không gian và plaxis 2d cho bài toán ph ẳng. Các kết quả tính toán đư ợc so sánh với số liệu đo thực tế, thể hiện trong các h ình 7, 8. 0.01 0.005 0 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10-0.005 0 Độ lún (m) -0.01 -0.015 -0.02 2D -0.025 3D -0.03 Đo thực tế -0.035 -0.04 Khoảng cách tới thành hố đào (m)
0.005 0 -0.005 0 -80 -60 -40 -20 -0.01 Độ lún (m) -0.015 -0.02 2D -0.025 -0.03 3D -0.035 Đo thực tế -0.04 -0.045 Khoảng cách tới thành hố đào (m) 0.01 0.005 0 -10-0.005 0 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -0.01 Độ lún (m) -0.015 -0.02 3D -0.025 -0.03 2D -0.035 Đo thực tế -0.04 -0.045 Khoảng cách tới thành hố đào (m) Hình 7. So sánh độ l ún bề mặt gi ữa cách tính theo không gian, theo bài toán phẳng và số li ệu đo thực t ế 0 0 0 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 0.02 0. 04 0. 06 0. 08 -5 -5 -5 -10 -10 -10 -15 -15 -15 -20 Chiều sâu (m) -20 Chiều sâu (m) -20 Độ sâu (m) -25 -25 -25 -30 -30 -30 -35 -35 -35 2D 3D 3D 3D -40 -40 -40 2D 2D Đo thực tế Đo thực tế Đo thực tế -45 -45 -45 -50 -50 -50 Chuyển dịch ngang của Chuyển dịch ngang của thành hố Chuyển dịch ngang của thành thành hố đào (m) đào (m) hố đào (m) Hình 8. So sánh chuyển dị ch ngang của thành hố đào giữa các kết quả t ính theo không gian, theo bài toán phẳng và số l i ệu đo thực t ế Các k ết qu ả t hể hiện trong hình 7, 8 cho thấy vùng ảnh h ư ởng và giá trị độ lún b ề mặt khi thi công hố đào c ủa công trình có sự k hác biệt rõ r ệt: Vùng ảnh hư ở ng lún khi tính toán theo s ơ đồ bài toán phẳ ng l ớn g ấp 1,5 lầ n so v ới khi tính bài toán không gian và giá tr ị độ l ún t ăng gấp đ ôi. Chuyể n dịch ngang của thành h ố đào trong tr ư ờng hợp tính theo s ơ đ ồ bài toán ph ẳng có giá tr ị l ớn gấ p 3 lầ n so vớ i khi
tính theo s ơ đồ bài toán không gian. Giá tr ị độ lún bề mặt và chuy ển dị ch ngang c ủa thành h ố đào tính theo s ơ đ ồ không gian t ư ơng đ ối gầ n với giá tr ị đ o đư ợ c trong thự c tế. 5. Nhận xét Qu a việc phân tích kết quả m ô phỏ ng các bài toán có liên quan t ới sự thay đ ổi kích thư ớc hố đ ào, chúng ta thấ y yếu t ố k hông gian trong bài toán h ố đào là m ột vấ n đ ề k hông thể b ỏ q ua khi dự tính trạng thái ƯS - BD củ a kh ối đất nền khi thi công hố đào. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. ТЕР-МАРТИРОСЯН З. Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов, М., Недра, 1986. – 290c. 2. ТЕР-МАРТИРОСЯН З. Г., АХПАТЕЛОВ Д. М. Расчет напряжено-деформированного состояния массивов многофазных грунтов, М., МИСИ, 1982. – 118c. 3. ТЕР-МАРТИРОСЯН З. Г. Эквивалентные характеристики деформируемости и прочности многокомпонентного грунта / / Материалы Международного С овещания заведущих кафедрами МГр., Инж. геологии, О и Ф и Подземного с тр-ва с троительных вузов и факультетов, М., МГСУ, с.15-25, 2003. 4. ИЛЬИЧЕВ В. А., КОНОВАЛОВ П.А., НИКИф ОΡОВА Н. С. Деформации существующих зданий при строительстве заглубленных сооружений. – М.: НИИОСП им . Н. М. Гесеванова – 70 лет. Труды института. 2001. – с.253-263. 5. ИЛЬИЧЕВ В. А., КОНОВАЛОВ П.А., НИКИф ОΡОВА Н.С. Исследование влияния с троящихся заглубленных сооружений на деформации близрасположенных зданий. – М.: Основания, фундаменты и механика грунтов. № 4. – с. 8-11, 2002. 6. Report on geological investigation project “Ever Fortune Plaza” - 83 Ly Thuong Kiet Street, Hanoi, 2002. 7. Vi ện Khoa học Công nghệ Xây dựng. Kết quả thẩm tra hồ sơ t hiết kế kỹ thuật công trình “Pacìic Place ” - 83 Lý Thường Ki ệt, Hoàn Ki ếm, Hà Nội, 2005.