zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Nghiên cứu ổn định nền đắp bằng phương pháp phân tích giới hạn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

9
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu ổn định nền đắp bằng phương pháp phân tích giới hạn tác giả sử dụng trường ứng suất hữu hiệu dựa trên thế năng biến dạng trượt của đất để có thể áp dụng trực tiếp định lý giới hạn của phương pháp phân tích giới hạn vào việc nghiên cứu ổn định nền đắp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ổn định nền đắp bằng phương pháp phân tích giới hạn

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH NỀN ĐẮP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH GIỚI HẠN Đỗ Thắng Trường Đại học Thủy lợi, email: dothang@tlu.edu.vn. 1. GIỚI THIỆU CHUNG bằng mà có ba ẩn, do đó không thể xác định được trạng thái ứng suất trong đất. Phương pháp nghiên cứu ổn định nền đắp Vì vậy, trong bài báo này tác giả sử dụng được sử dụng rộng rãi trong thiết kế hiện nay trường ứng suất hữu hiệu dựa trên thế năng là phương pháp cân bằng giới hạn. Hệ biến dạng trượt của đất [2] để có thể áp dụng phương trình cơ bản của phương pháp này trực tiếp định lý giới hạn của phương pháp bao gồm hai phương trình cân bằng phân tích giới hạn vào việc nghiên cứu ổn (bài toán phẳng) và điều kiện chảy dẻo Mohr- định nền đắp. Coulomb. Giải hệ trên theo ứng suất dùng định lý 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH GIỚI HẠN giới hạn dưới phải giả thiết trạng thái ứng suất của từng vùng trong khối đất thỏa mãn Nền tảng của phương pháp phân tích giới phương trình cân bằng và điều kiện hạn là hai định nghĩa và định lý sau: Mohr-Coulomb, do đó đây là cách làm gián Định nghĩa 1: Trường ứng suất tĩnh học tiếp. Giải hệ trên theo đường trượt dùng định cho phép (hay trường ứng suất cân bằng) là lý giới hạn trên bằng cách viết hệ phương trường ứng suất thỏa mãn các điều kiện trình trong tọa độ cực. sau đây: Tuy nhiên, đối với mái dốc áp dụng cách a. Điều kiện cân bằng tại mọi điểm của giải trên là rất khó khăn nên phải giả định vật thể; trước mặt trượt. Phương pháp được sử dụng b. Điều kiện biên ứng suất; phổ biến hiện nay là phương pháp phân mảnh c. Điều kiện chảy dẻo không bị vượt quá cổ điển và phương pháp Bishop với giả thiết tại bất kỳ điểm nào của vật thể. mặt trượt dạng trụ tròn. W. F. Chen dùng mặt Định lý giới hạn dưới: Trong tất cả các trượt dạng xoắn ốc logarit để tính toán. trạng thái cân bằng, tải trọng phá hoại thực Phương pháp cân bằng giới hạn với hai lớn hơn tải trọng lớn nhất tìm được ở trạng cách giải nêu trên, như W. F. Chen đã nhận thái cân bằng. xét [1], chưa phải là ứng dụng đúng đắn của Định nghĩa 2: Trường chuyển vị động học phương pháp phân tích giới hạn (limit cho phép (hay cơ chế phá hoại) là trường analysis) của lý thuyết đàn - dẻo lý tưởng bởi chuyển vị và biến dạng thỏa mãn các điều vì chưa xét đến hiện tượng thể tích khối đất kiện sau đây: bị thay đổi khi dùng điều kiện chảy dẻo a. Trường chuyển vị là liên tục, tức là Mohr-Coulomb. Mặt khác, hệ phương trình không có những chỗ đứt đoạn hoặc trùng cơ bản nêu trên không cho phép xác định nhau kéo dài trong vật thể (cho phép trượt trạng thái ứng suất tại những điểm chưa chảy phần này dọc theo phần khác); dẻo, tức là không xét được trạng thái ứng b. Điều kiện biên chuyển vị và biến dạng; suất của toàn khối đất vì đất không phải là c. Bất kỳ vị trí nào có biến dạng thì ứng vật liệu đàn hồi nên với hai phương trình cân suất tại đó thỏa mãn điều kiện chảy dẻo. 113
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Nhận xét: Từ định nghĩa 2 ta thấy kết suất σx, σz, τxz. Tách một ô hình chữ nhật từ cấu hoặc ở trạng thái cứng, hoặc là dẻo (hệ lưới sai phân (Hình 3.1b), kích thước theo cứng dẻo). phương ngang là Δx và phương đứng là Δy. Định lý giới hạn trên: Trong tất cả các Cho Δy tăng lên thì chiều cao nền đắp trạng thái chuyển vị động học cho phép, tải H = (m1-1)Δy sẽ tăng lên. Do đó, ta có thể trọng phá hoại thực phải nhỏ hơn tải trọng xác định chiều cao giới hạn của nền đắp hình nhỏ nhất của cơ chế. Ở đây, tải trọng phá thang đảm bảo ổn định thông qua ẩn hoại của cơ chế được xác định theo nguyên lý Δy→max. công ảo. Từ các định nghĩa và định lý giới hạn trên n2 n0 n3 Δy O x ta thấy: giới hạn dưới - trường ứng suất cân Δx y ϕ1, c1, γ1 bằng; giới hạn trên - trường ứng suất chỉ xác n1 n4 n5 (b) định tại các điểm chảy dẻo. Giới hạn trên chỉ m m'1 1 cho ta biết dạng phạm vi chảy dẻo hoặc ϕ0, c0, γ0 8 8 đường trượt nên để xác định được tải trọng m2 m'2 giới hạn thì không thể dùng giới hạn trên riêng biệt mà phải dùng cả giới hạn dưới. Lời giải đúng khi giới hạn trên bằng giới (a) 8 hạn dưới. Tác giả chỉ cần dùng định lý giới hạn dưới Hình 3.1. Sơ đồ lưới sai phân dùng để mà không cần dùng thêm định lý giới hạn tính chiều cao giới hạn nền đắp trên bằng cách giả thiết rằng tất cả các điểm Hàm mục tiêu của bài toán ổn định nền đều có khả năng chảy dẻo. Đối với bài toán đắp do trọng lượng bản thân như sau: phẳng, ta có: 2 ⎡ 2 ⎤ 1 1 ⎢ ⎛ σx − σy ⎞ σx + σy Z=∫ [ τmax − f (x)] dV → min 2 (2.1) Z1 = ∫ ⎜ ⎟ + τ xy − 2 sin ϕ − c.cos ϕ⎥ dV + 2G ⎢ ⎝ 2 ⎠ 2 ⎥ V 2G V ⎣ ⎦ 1 ⎡⎛ σ x − σ y ⎞ ⎤ 2 trong đó: +∫ ⎢⎜ ⎟ + τ xy ⎥ dV − Δy → min 2 σx + σy 2G ⎢⎝ 2 ⎠ ⎥⎦ V ⎣ f (x) = sin ϕ + c. cos ϕ 2 ; (3.1) G là mô đun trượt của đất. Hàm mục tiêu (3.1) phải thỏa mãn hai Trong ngoặc […] là điều kiện chảy dẻo phương trình cân bằng và các điều kiện ràng Mohr - Coulomb viết dưới dạng ứng suất buộc sau: thành phần. - Điều kiện đất không có khả năng chịu kéo; - Điều kiện chảy dẻo Mohr- Coulomb; 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - Điều kiện biên trên mặt nằm ngang, trên Nghiên cứu ổn định một đoạn nền đắp có mái dốc và ở vô cùng. mặt cắt ngang điển hình như Hình 3.1. Tác giả lập trình trên phần mềm Matlab để Giải trực tiếp bài toán trên rất khó, nhất là giải bài toán. khi xét đến trọng lượng thể tích của đất. Vì Số liệu tính toán: Nền đường đắp có chiều vậy, tác giả giải bài toán bằng phương pháp rộng nền đường Bnền = 12m, độ dốc taluy sai phân hữu hạn. Bài toán ổn định nền đắp 1/1,5. Các tính chất cơ lý của đất như sau: được xây dựng như sau: Đất có lực dính đơn vị c1 = c0 = 10kPa, Nền đắp và nền thiên nhiên với độ dốc ϕ1 = ϕ0 = 250, γ1 = γ0 = 17kN/m3. Kích thước taluy cho trước được sơ đồ hóa thành lưới sai ô lưới sai phân Δx =1m. phân như sai phân như Hình 3.1a. Tại mỗi Kết quả tính toán được thể hiện ở Hình 3.2 điểm nút của nó có các ẩn chưa biết là ứng với chiều cao giới hạn là: Hgh = 7,11m. 114
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 262-2000) luôn lớn hơn phương pháp phân tích giới hạn do phương pháp cân bằng giới hạn chỉ là giới hạn trên, nó không đảm bảo điều kiện cân bằng trừ các điểm trên mặt trượt và khối trượt coi như khối cứng, trong khi phương pháp phân tích giới hạn mà tác giả sử dụng thỏa mãn tại tất cả các điểm trong khối đất. Ngoài ra, phương pháp cân bằng giới hạn chưa xét đến hiện tượng thay đổi thể tích khi dùng điều kiện chảy dẻo Mohr - Coulomb đối với đất có góc nội ma sát. Hình 3.2. Biểu đồ các đường đẳng trị khả năng chảy dẻo 4. KẾT LUẬN Từ hình 3.2 ta thấy ứng với chiều cao giới Bằng việc sử dụng trường ứng suất hữu hạn, các điểm chảy dẻo (có giá trị bằng 0) bắt hiệu của đất dựa trên thế năng biến dạng đầu từ chân mái dốc sau đó phát triển vào trượt ta có thể áp dụng trực tiếp phương pháp phía trong hình thành cơ chế phá hoại. phân tích giới hạn vào nghiên cứu ổn định So sánh với phương pháp cân bằng giới nền đất (không cho trước trạng thái ứng suất hạn được sử dụng phổ biến hiện nay như và hoặc dạng mặt trượt). Sử dụng định lý giới phương pháp phân mảnh cổ điển hạn dưới của phương pháp phân tích giới hạn W.Fellenius, phương pháp Bishop và W. F. cho ta biết được phân bố ứng suất trong khối Chen ta được kết quả tính toán tổng hợp ở đất trước khi phá hoại và các mặt trượt xảy ra Bảng 3.1. trong khối đất, từ đó có thể đưa ra các biện pháp phù hợp nâng cao ổn định nền đất khi Bảng 3.1. Chiều cao giới hạn nền đường cần thiết. theo phương pháp phân tích giới hạn Tính toán so sánh cho thấy chiều cao giới và phương pháp cân bằng giới hạn hạn nền đắp theo phương pháp phân tích giới Phân tích Fellenius Bishop hạn nhỏ hơn so với phương pháp mặt trượt. Chen Vì vậy, kết quả này đảm bảo độ tin cậy và giới hạn Kmin=1 Kmin=1.2 Kmin=1 Kmin=1.4 thiên về an toàn. 7,11 28,03 14,01 39,96 10,46 56,51 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Kết quả tính toán chiều cao giới hạn theo [1] W. F. Chen. 2008. Limit analysis and soil phương pháp W.Fellenius và phương pháp plasticity. J.Ross Publishing edition is an Bishop có được từ việc sử dụng phần mềm unabridged republication of the work GeoSlope của Canada. Kết quả của W.F. originally published by Elsevier Scientific Chen được lấy từ bảng 9.3 tài liệu [1]. Publishing Co., Amsterdam. Từ Bảng 3.1 ta thấy chiều cao giới hạn [2] D. Thang. 2018. Determining the effective được xác định theo phương pháp cân bằng stress field in soil according to the shear giới hạn (khi hệ số ổn định Kmin=1 cũng như potential. International Symposium on Kmin = 1,2 và 1,4 theo tiêu chuẩn 22TCN Lowland Technology (ISLT 2018). Hanoi. 115

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.