Nghiên cứu phương pháp giải tích gần đúng để dự báo lún của nền đất xung quanh cho hố đào sâu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết tập trung nghiên cứu phương pháp giải tích gần đúng để dự báo lún của nền đất xung quanh cho hố đào sâu. Kết quả xác định rằng phương pháp giải tích gần đúng có thể áp dụng một cách hiệu quả cho các công trình hố đào sâu khác nhau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu phương pháp giải tích gần đúng để dự báo lún của nền đất xung quanh cho hố đào sâu

. 135 NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP GIẢI TÍCH GẦN ÚNG Ể DỰ BÁO LÚN CỦA NỀN ẤT UNG QUANH CHO HỐ O SÂU Lê Giang Sơn1, Nguyễn Ngọ Lƣ ng1, Phạ Ngọ T n1, ặng Bảo L i1, Võ Thanh Toàn1, Lê Thanh Phong2, Nguyễn Thành Sơn1,* 1 Trường Đại học Xây dựng Miền Trung 2 Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh * Tác giả chịu trách nhiệm: nguyenthanhson@muce.edu.vn Tó tắt Phân tích biến dạng của nền đất là c c kỳ quan trọng trong công tác thiết kế và thi công các công trình xây d ng nh m ng cầu, các công trình cao tầng có nhiều tầng hầm c ng nh x y d ng các ga tầu điện ngầm,… Ngày n y, ph ơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) đã đ ợc sử dụng rộng rãi cho phân tích lún của nền đất. Tuy nhiên, chất l ợng củ ph ơng pháp phần tử hữu hạn phụ thuộc rất nhiều vào các mô h nh đất khác nhau, các thông số đầu vào và khả năng hiểu biết sâu rộng của các kỹ s trong lĩnh v c ịa kỹ thu t Do đ , nghi n cứu này sử dụng ph ơng pháp giải tích gần đ ng để d báo lún củ đất nền xung quanh cho công trình hố đào s u d a trên chuyển vị ngang th c tế củ t ờng chắn iểm nổi b t củ ph ơng pháp này là không cần nhiều thông số đầu vào củ các mô h nh đất và thời gian hội tụ để đạt đ ợc kết quả nh nh hơn ph ơng pháp phần tử hữu hạn Th m vào đ , để kiểm chứng t nh đ ng đắn củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng, một công trình cụ thể đ ợc đ r t nh toán và so sánh với ph ơng pháp phần tử hữu hạn. Kết quả xác định rằng ph ơng pháp giải tích gần đ ng c thể áp dụng một cách hiệu quả cho các công trình hố đào s u khác nh u Từ khóa: phương pháp giải tích g n úng; hố ào sâu; phương pháp ph n tử hữu hạn; lún của nền ất xung quanh hố ào sâu. 1. Tổng quan Hiện nay trên thế giới có nhiều ph ơng pháp d áo để xác định lún của nền đất xung quanh cho hố đào của các tác giả nh : Ph ơng pháp kinh nghiệm của Peck ( 969) đã đ r giản đồ xác định độ lún bề m t đất xung quanh hố đào gồm 3 v ng, trong đ v ng I - đất loại sét dẻo cứng đến cứng; vùng II - đất loại sét dẻo mềm đến chảy; vùng III - đất loại sét dẻo mềm đến dẻo chảy ở độ s u d ới đáy hố m ng CLough nd O‟Rourke ( 99 ) đã đề nghị một ph ơng pháp án kinh nghiệm để ớc tính chuyển vị của hố đào trong đất sét, trong đ chuyển vị ng ng t ờng vây lớn nhất δhm đ ợc đánh giá theo hệ số an toàn chống đẩy trồi và độ cứng tổng thể của hệ chống. Hsieh P.G. and Ou C.Y. (1998) xây d ng một ph ơng pháp th c nghiệm từ các ph ơng pháp Peck ( 969), Clough và O'Rourke's ( 99 ) để ớc l ợng ch nh xác hơn độ lún bề m t nếu xác định đ ợc chuyển vị ng ng t ờng về phía bên trong hố đào Thông qu ph n t ch ng ợc các nghiên cứu điển h nh, Hsieh và Ou xác định ph ơng pháp của họ là chính xác cho cả đất sét mềm và cứng. Phân tích biến dạng củ các công tr nh đ ợc xây d ng từ tr ớc bên cạnh một hố đào s u cần xét đến các yếu tố ảnh h ởng độ lún m t nền đất nh chiều cao công trình, chiều sâu hố đào, khoảng cách từ hố đào đến công tr nh, đ c t nh đất nền,... Từ việc phân tích này có thể tìm ra các nguyên nhân ảnh h ởng chính và các biện pháp xử lý hiệu quả để tăng mức độ an toàn cho các công tr nh c ng nh giảm thiểu thiệt hại. Gần đ y, việc sử dụng ph ơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) để giải quyết các ài toán ịa kỹ thu t thông qua h trợ phần mềm Pl xis đã đ ợc áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, chất l ợng củ ph ơng pháp phần tử hữu hạn phụ thuộc rất nhiều vào mô h nh đất và các thông số đầu vào, c ng nh khả năng hiểu biết sâu rộng của các kỹ s trong lĩnh v c ịa kỹ thu t Tr ớc xu thế phát triển của khoa học và công nghệ, s cạnh tranh chất l ợng công việc thì việc nâng cao chất l ợng các giải pháp tính toán luôn luôn diễn r và ch bao giờ c điểm dừng. Việc tối u h giữ các ph ơng pháp đ ợc l a chọn để tiết kiệm thời
136 gian, công sức và tiền bạc luôn luôn là một thách thức Do đ , một ph ơng pháp giải tích gần đ ng để d báo lún củ đất nền xung quanh cho hố đào s u đ ợc đề xuất bởi Qian và cộng s ( ) và đ ợc th c hiện cho nghiên cứu này iểm nổi b t củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng là không cần nhiều thông số đầu vào c ng nh s hiểu biết sâu rộng củ mô h nh đất và thời gian hội tụ để đạt đ ợc kết quả nh nh hơn ph ơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) Th m vào đ để kiểm chứng ph ơng pháp giải tích gần đ ng trong nghi n cứu này, kết quả phân tích biến dạng của nền đất sử dụng ph ơng pháp giải tích gần đ ng cho các công tr nh cụ thể đ ợc so sánh với ph ơng pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Plaxis. Tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu, những tồn tại ch đ ợc giải quyết, tóm tắt những công việc chủ yếu đã th c hiện trong nghiên cứu, các kết quả ch nh đạt đ ợc. 2. Cơ sở ý thuyết phƣơng ph p giải tí h gần đúng 2.1. Giải ph p ơ ản cho T mode Trong phần này, giải pháp lún nền đất do đào d a trên chuyển vị t ờng cơ ản theo mô hình T mode (H nh ( )) đ ợc phát triển bởi Qian và cộng s (2020) có thể đ ợc thể hiện bởi ph ơng trình (1). Hình 1. Các mô hình chuyển v tườn cơ bản. ( ) ( ) (1) ( ) ( ) } Trong đ : δv và δh biểu thị độ lún củ đất nền s u t ờng và chuyển vị ngang củ t ờng; λ, G là các hằng số của Lame và Bolton ( ) và đ ợc xác định bởi: (2) ( )( ) ( ) Trong đ : E là Modul biến dạng và  là hệ số Poisson. Giải pháp phân tích củ ph ơng tr nh ( ) trong điều kiện biên tịnh tiến cứng củ t ờng chắn đ ợc chia thành hai b ớc sau: B ớc thứ nhất: Giải pháp tổng quát về chuyển vị ngang và dọc củ đất s u t ờng chắn bằng cách giả định các biến trung gian của biến dạng thể tích và chuyển động quay của v t cứng: ∫ [ ( ) 𝑛( )]( ) (3) ∫ [ ( ) 𝑛( )] ( ) } Trong đ : K1, K2 và A là hệ số ch xác định; α là một biến số trung gian sẽ bị loại bỏ trong phép tính vi phân.
. 137 Từ điều kiện biên = 0, có thể nh n đ ợc K2 = 0. Giá trị K3 = K1A, ph ơng tr nh chuyển vị có thể đ ợc xác định nh s u: ∫ ( )( ) (4) ∫ 𝑛( )( ) } Từ giả thiết cơ ản về bề m t t ơng tác giữ t ờng và đất là nhẵn, tức là = 0, mối quan hệ giữa K1 và K3 có thể nh n đ ợc: (5) Thay thế ph ơng tr nh (5) vào ph ơng tr nh (4) t đ ợc: ∫ ( )( ) (6) ∫ 𝑛( )( ) } B ớc thứ 2: D vào điều kiện biên u (0, z) = d ( ≤ z ≤ H) nh trong h nh , nghiệm đ c biệt có thể đ ợc xác định: ∫ ( ) (7) Lấy biến đổi tích phân cosin Fourier của d, ta có thể nh n đ ợc: 𝑛( ) ∫ ( ) (8) Thay thế ph ơng tr nh (8) vào ph ơng tr nh (7) t xác định đ ợc: 𝑛( ) (9) Thay thế ph ơng tr nh (9) vào ph ơng tr nh (6) để xác định: ∫ ( )( ) 𝑛( ) (10) ∫ 𝑛( )( ) 𝑛( ) } Từ ph ơng tr nh ( ), c thể xác định đ ợc giá trị δv tại các vị trí khác nhau trên m t đất (z = 0) có: (11) ( ) (12) ( ) Với: (13) Trên th c tế, bề m t đất là một biên t do, trong đ 𝜎 = ể đáp ứng điều kiện biên này, n n đ t ζ l n ề m t đất. Bằng cách giả sử = 0, sử dụng bài toán Boussinesq- Fl m nt trong điều kiện biến dạng m t phẳng, độ lún m t đất gây ra bởi -ζ c thể đ ợc xác định nh s u:
138 ( ) (14) Trong đ : là phạm vi ảnh h ởng củ độ lún nền, L là chiều dài t ờng. 2.2. Phƣơng tr nh vi ph n tiêu huẩn ho phƣơng ph p giải tích gần đúng D a trên giải pháp cơ ản của mô hình T mode cho chuyển vị ngang củ t ờng chắn, giải pháp cho chuyển vị phức tạp củ t ờng sử dụng ph ơng pháp chồng chất. Bằng cách chia các đ ờng cong chuyển vị ngang củ t ờng chắn thành n phần củ các đoạn và xem m i đoạn nh một mô hình tịnh tiến cứng nhắc (h nh ), độ lún của nền đất gây ra bởi toàn bộ đ ờng cong chuyển vị có thể đ ợc tính toán thông qua chồng chất của m i đoạn d tr n cơ sở lấy chu i đạo hàm vi phân củ ph ơng tr nh ( 4) Khi i = , độ lún nền gây ra bởi đoạn vi mô đầu ti n tr n đỉnh t ờng chắn có thể đ ợc giải tr c tiếp bằng ph ơng tr nh ( 4) nh s u: 2d1 z12  1 1   v1   2 2 2  (15)   x  z1 xref  z12    Trong đ d1 là biến dạng ng ng t ơng đ ơng củ đoạn đầu ti n tr n đỉnh t ờng chắn. Khi i ≥ , các vết lún trên bề m t đất nền đ ợc tạo ra bởi s dịch chuyển củ t ờng chắn ở độ sâu zi và zi-1 nh s u: 2di zi2  1 1  (16)  vi   2 2 2    x  zi xref  zi2    2di zi21  1 1   v _ i 1   2 2  2  (17)   x  zi 1 xref  zi21    Trong đ di là biến dạng ng ng t ơng đ ơng củ ph n đoạn thứ i củ t ờng chắn. Bằng cách áp dụng ph ơng pháp chồng chất nh đ ợc tr nh ày trong h nh , độ lún nền đất gây ra bởi bất kỳ đoạn nào (i ≥ ) củ t ờng chắn có thể đ ợc xác định: 2d i   2 x2 xref  vi   2  2    x  zi2  x 2  zi21   xref  zi2  xref  zi21  2  zi2  zi21    (18)   S u khi xác định đ ợc Δδvi, bằng cách giả sử t = z2 (0
. 139 (a) Chia ường cong dịch chuyển thành (b) T nh toán ộ lún nền do ường cong chuyển vị ngang các oạn vô hạn. ph c tạp b ng phương pháp chồng chất. Hình 2. P ươn p áp c ồng chất đối vớ độ lún nền đất gây ra bở đường cong chuyển v ngang tùy ý của tường chắn. Các nghiên cứu hiện có (Chheng và cộng s , 2018; Hu và cộng s , 8) đã chỉ ra rằng biến dạng ngang củ t ờng chắn gần với một parabol b c 2. D a trên chế độ võng củ t ờng th c tế, giả định rằng đ ờng cong biến dạng đối với t ờng chắn mềm dẻo do đào c giằng tu n theo đ thức b c h i ể đ r một giải pháp rõ ràng dễ sử dụng, chỉ c điểm ch nh tr n đ ờng cong sẽ đ ợc sử dụng để phù hợp với đ ờng cong chuyển vị đ ợc đề xuất, tức là đỉnh củ t ờng chắn, điểm dịch chuyển ngang lớn nhất và ch n t ờng, nh đ ợc hiển thị bởi các điểm A, B, và C trong hình 3, thay vì th c hiện bằng cách sử dụng tất cả các điểm dữ liệu, ví dụ nh sử dụng ph ơng pháp hồi quy. Cần l u ý rằng chuyển vị củ t ờng ở d ới cùng củ t ờng đ ợc giả định là 0 (tức là điểm C), đ y là một s đơn giản hóa cho các công trình th c tế, ví dụ Kung et al. ( 7) đã thu th p các độ lệch củ t ờng cho 8 công tr nh đã đ ợc thi công hố đào s u trong đất sét, trong đ 6 công tr nh cho thấy thể chuyển vị củ ch n t ờng c xu h ớng bằng không. D a trên kết quả nghiên cứu sẽ đ ợc thể hiện trong phần 3, ảnh h ởng độ sâu từ zm2 đến L là không đáng kể. Do đ , để đơn giản đ ờng cong dịch chuyển trong hình 3 chỉ đ ợc xác định cho độ sâu từ đến zm2 và đ ợc thể hiện nh sau: f (t )  at  b t  c, 0  t  zm 2 (20) Với:  ht   hm 2( ht   hm ) (21) a 2 ,b  , c   ht z m zm Trong đ δht là chuyển vị ng ng tr n đỉnh t ờng chắn, Hình 3. Đường cong chuyển vị ngang δhm là biến dạng ngang lớn nhất củ t ờng, zm là độ sâu tại của tường chắn mềm do ào có gi ng. đ δhm xảy ra. Th y ph ơng tr nh ( ) và ( ) vào ph ơng trình (19), công thức t nh độ lún nền đất có thể đ ợc xác định nh s u: 2  ax 4 c  bzm 2 2 x 2  zm 2  z   v   2 2  2 2 x  ax  ln  1  bxarctan  m    x  zm x  zm  x 2   x  (22) 4 axref  xref  zm 2 2  c  bzm  z   2  axref  ln 2  1  2 x  bxref arctan  m   xref  zm    x   xref  zm 2 2 2  xref  ref  
140 3. định ún ủa nền đất xung quanh ho hố đào s u ủa ự n Ma ison sử ụng phƣơng ph p giải tí h gần đúng D án Madison tọa lạc tại ph ờng Bến Nghé, Qu n 1, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam. D án này đ ợc xây d ng trên diện tích với k ch th ớc 65 m dài và 37 m, rộng bao gồm 3 tầng hầm đ ợc thi công theo ph ơng pháp top-down T ờng chắn đ ợc sử dụng cho tầng hầm là t ờng bê tông cốt thép có chiều dày 0.8 m và thi công đến độ sâu 37 m. D a vào kết quả khảo sát, địa tầng khu v c bao gồm các lớp đất cát và sét. Lớp trên cùng là lớp đất đắp phân bố ở độ sâu 0 - 1,2 m, n d ới lớp đất đắp là lớp sét pha dẻo chảy ở độ sâu từ 1,2 - 4,2 m. Lớp đất cát pha ch t vừa đ ợc phân chia thành các lớp nhỏ bởi hệ số E50 và đ ợc phân bố ở độ sâu từ 4,2 - 32,7 m. Bên d ới lớp cát pha ch t vừa là lớp sét pha nửa cứng ở độ sâu 50 - 54,5 m và cuối cùng là lớp cát mịn rất ch t phân bố ở độ sâu 54,5 - 90 m. Giá trị su của lớp sét tr n c ng đ ợc xác định bởi thí nghiệm cắt cánh, trong khi đ giá trị su của lớp sét n d ới đ ợc xấp xỉ bởi ph ơng tr nh kinh nghiệm ối với các lớp cát, giá trị góc ma sát trong và l c dính hữu hiệu đ ợc xác định bởi thí nghiệm cắt tr c tiếp. Bảng 1. Thông số đất cho mô hình Hardening Soil cho dự án Madison Lớp : Lớp : Lớp : Lớp 3: Lớp 4: Lớp 5: Lớp 6: Lớp 3: Sét Lớp 4: Lớp 5: Lớp đất ất đắp Sét pha, Cát pha, Cát pha, Cát pha, Cát pha, Cát pha, Cát pha, ph nữ Sét ph , dẻo Cát mịn dẻo chảy ch t vừ ch t vừ ch t vừ ch t vừ ch t vừ ch t vừ cứng - cứng cứng - nữ cứng rất ch t HSM HSM HSM HSM HSM HSM HSM HSM HSM HSM HSM Type Drained UnDrained Drained Drained Drained Drained Drained Drained UnDrained UnDrained Drained unsat (kN/m3) 18,0 15,8 19,8 19,8 19,8 19,8 19,8 19,8 20,2 19,9 20,2 sat (kN/m3) 19,0 16,0 20,3 20,3 20,3 20,3 20,3 20,3 20,60 20,2 20,7 E50ref (kN/m2) 15000 14000 18000 25000 28000 63000 70000 80000 710000 87000 105000 Eoedref 15000 14000 18000 25000 28000 63000 70000 80000 710000 87000 105000 (kN/m2) Eurref (kN/m2) 45000 54000 54000 75000 84000 189000 210000 240000 213000 261000 315000 Pref (kN/m2) 100 100 45 75 100 125 175 200 100 100 100 m 0,5 0,9 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 0,75 0,5 ur 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 13,8 c (kN/m2) 5 8,3 8,3 8,3 8,3 8,3 8,3 142 164 4,7 Δc=4,48  (o ) 25 0 30,8 30,8 30,8 30,8 30,8 30,8 0 0 32,0  (o ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,0 Rinter 0,6 0,6 0,7 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,85 0,85 0,85 áy lớp (m) -1,2 -4,2 -10,0 -15,0 -20,0 -25,0 -30,0 -32,7 -50 -54,5 -90 D a trên hồ sơ ản vẽ và khảo sát hiện trạng công tr ờng, thiết l p hình học hố đào và mô hình trong phần mềm Plaxis 2D. Nhóm tác giả sử dụng phần mềm Pl xis D CE V để xác định độ lún củ đất nền xung quanh hố đào s u Trong nghi n cứu này sử dụng mô hình Hardening Soil cho các thông số đầu vào của phần mềm Pl xis nh đ ợc thể hiện trong bảng 1 (Huỳnh và cộng s , 2021). Trình t thi công đào đất, thi công sàn hầm đều tuân thủ đ ng iện pháp thi công (hình 4). Các lớp đất, t ờng chắn, sàn hầm đ ợc thể hiện trong Pl xis nh h nh 5. 20 kN/m 2 Trình tự 0m Sàn L1 +0.40mGL đào đất Đất đắp 175mm B30 -2.0m 15m 1. Sét, dẻo MNN -3.2m Sàn B1 -3.20mGL chảy 175mm B30 -4.15mGL -4.5m (SPT=0) 2. Sét pha, -5.6m dẻo mềm Sàn B2 -6.50mGL 200mm B30 -7.15mGL H400 -10.30mGL Sàn B3 -10.80mGL 600mm B30 -12.00mGL 3. Cát pha, chặt - chặt -15.50mGL vừa (SPT=15) 12m -19.70mGL D-Wall -26.00mGL 400 B35 -34.5m 4. Sét pha, cứng - nữa D-Wall -37.00mGL cứng 800 B35 -50.0m (SPT=35) Hình 4. Trình tự thi công. Hình 5. Mô hình Plaxis 2D cho dự án Madison. 5. Cát, chặt- chặt vừa -90.0m (SPT=37)
. 141 ể d báo lún của nền đất xung quanh cho d án Madison, chuyển vị ngang củ t ờng vây từ quan trắc th c tế tại độ sâu 3,5 m và 15,5 m đ ợc l a chọn để áp dụng cho ph ơng pháp giải tích gần đ ng với mô h nh R mode và P mode t ơng ứng c điểm về cấu tr c địa chất và chuyển vị ngang th c tế củ t ờng v y đ ợc thể hiện nh h nh 6 D a trên kết quả đ ợc thể hiện trong hình 6, các giá trị He, L, ht, hm, và zm hoàn toàn đ ợc xác định nh đ ợc trình bày trong bảng 2. 0 Dat dap Set pha deo chay (1) 4 Cat pha chat vua 8 (2.1) 12 Cat pha chat vua (2.2) R mode 16 Cat pha chat vua Do sau (m) (2.3) 20 Cat pha chat vua (2.4) P mode 24 Cat pha chat vua 28 (2.5) Cat pha chat vua 32 (2.6) 36 Set ph nua cung (3) 40 0 10 20 30 40 50 60 Chuyen vi ngang tuong vay (mm) Hình 6. Cấu trúc đ a chất và chuyển v ngang thực tế của tường vây. Bảng 2. Giá tr thông số đầu vào c o p ươn p áp ải tích gần đún He (m) L (m) ht (mm) hm (mm) zm (m) 15.5 37 13 33 14 Hình 7 thể hiện kết quả d áo độ lún củ đất nền xung quanh cho cả ph ơng pháp giải tích gần đ ng và ph ơng pháp phần tử hữu hạn sử dụng phần mềm Pl xis ối với mô hình R mode và tại khoảng cách đến t ờng vây nhỏ hơn m, kết quả củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng nhỏ hơn ph ơng pháp phần tử hữu hạn. S khác biệt này có thể là do s không đồng nhất về các yếu tố nh độ sâu hố đào, các mô h nh đ ợc th c thi c ng nh s th y đổi ranh giới giữa các lớp đất Ng ợc lại, ở những độ s u đào đất lớn hơn, ph ơng pháp giải tích gần đ ng cho kết quả lớn hơn ph ơng pháp phần tử hữu hạn đối với những khoảng cách đến t ờng vây nhỏ hơn m. Khi khoảng cách đến t ờng vây lớn hơn m, kết quả d báo lún của nền đất xung quanh sử dụng ph ơng pháp giải tích gần đ ng c xu h ớng nhỏ hơn ph ơng pháp phần tử hữu hạn. Càng xa dần t ờng vây, lún của nền đất xung quanh hố đào s u giữ ph ơng pháp giải tích gần đ ng và ph ơng pháp phần tử hữu hạn gần nh không c s khác biệt. Một cách tổng quát, từ kết quả phân tích cho thấy xu h ớng đ ờng cong biến dạng của nền đất xung quanh là hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu tr ớc c ng nh ph hợp với ph ơng pháp phần tử hữu hạn. Kết quả phân t ch c ng cho thấy m c dù có s khác biệt giữ ph ơng pháp tại từng vị trí khác nhau của khoảng cách đến t ờng v y nh ng s khác biệt này là không lớn. Từ đ chứng minh đ ợc tính hiệu quả củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng
142 -10 Lun cua nen dat xung quanh (mm) 0 R mode 10 P mode 20 Phuong phap giai tich gan dung Phuong phap phan tu huu han (Plaxis) 30 0 10 20 30 40 Khoang cach tu tuong chan (m) H n 7 So sán p ươn p áp ải tích gần đún và p ươn p áp p ần tử hữu hạn. 4. Ảnh hƣởng th ng số đầu vào ủa phƣơng ph p giải tí h gần đúng ể đánh giá hiệu quả hơn ph ơng pháp giải tích gần đ ng, ảnh h ởng các giá trị thông số đầu vào khác nh u đ ợc sử dụng để d báo lún củ đất nền xung quanh hố đào s u Các thông số đ là độ sâu cuối cùng của hố đào (He), chuyển vị củ t ờng vây tại đỉnh t ờng (ht), chuyển vị lớn nhất củ t ờng vây (hm) và độ s u nơi mà chuyển vị lớn nhất củ t ờng vây xảy ra (zm). Kết quả d báo lún củ đất nền xung quanh cho hố đào s u với các thông số đầu vào khác nhau của ph ơng pháp giải tích gần đ ng đ ợc thể hiện nh h nh 8 Với những khoảng cách từ t ờng chắn nhỏ hơn m, các giá trị khác nhau của ht ảnh h ởng một cách rõ rệt đến lún củ đất nền. Ng ợc lại, khi khoảng cách từ t ờng chắn tăng dần, s khác biệt về độ lún của nền đất giảm dần (h nh 8 ) ối với tr ờng hợp các giá trị khác nhau của hm dẫn đến s khác nhau về độ lún của nền đất cho hầu nh toàn ộ khoảng cách từ t ờng chắn (hình 8b). Không giống nh ảnh h ởng của ht, ảnh h ởng của zm đến lún của nền đất với các khoảng cách từ t ờng chắn lớn hơn m (hình 8c). Trong khi đ , với độ sâu hố đào He đủ lớn thì không làm ảnh h ởng đến việc d báo độ lún của nền đất (hình 8d). Một cách rõ ràng rằng việc d áo ch nh xác độ lún của nền đất xung quanh cho hố đào s u phụ thuộc rất nhiều vào kết quả quan trắc th c tế chuyển vị ngang củ t ờng vây. 0 Lun cua nen dat xung quanh (mm) 10 20 ht = 10 mm ht = 20 mm ht = 30 mm 30 0 10 20 30 40 Khoang cach tu tuong chan (m) a) Ảnh hưởng của ht (hm = 50 mm, zm = 18 m, He = 27 m). 0 Lun cua nen dat xung quanh (mm) 10 20 hm = 40 mm hm = 50 mm hm = 60 mm 30 0 10 20 30 40 Khoang cach tu tuong chan (m) b) Ảnh hưởng của hm (ht = 20 mm, zm = 18 m, He = 27 m)
. 143 0 Lun cua nen dat xung quanh (mm) 10 20 zm = 15 m zm = 18 m zm = 21 m 30 0 10 20 30 40 Khoang cach tu tuong chan (m) c) Ảnh h ởng của zm (ht = 20 mm, hm = 50 mm, He = 27 m) 0 Lun cua nen dat xung quanh (mm) 10 20 He = 24 m He = 27 m He = 30 m 30 0 10 20 30 40 Khoang cach tu tuong chan (m) d) Ảnh hưởng của He (ht = 20 mm, hm = 50 mm, zm = 18 m) Hình 8. Ản ưởng thông số đầu vào của p ươn p áp ải tích gần đún đến lún của nền đất xung quanh hố đào sâu. 5. ết uận Nghiên cứu này sử dụng ph ơng pháp giải tích gần đ ng và ph ơng pháp phần tử hữu hạn để d báo lún củ đất nền xung quanh cho hố đào s u Kết quả củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng đ ợc th c hiện d a trên kết quả quan trắc th c tế chuyển vị ngang củ t ờng vây. Trong khi đ ph ơng pháp phần tử hữu hạn yêu cầu sử dụng một cách thành thạo các mô h nh đất khác nh u c ng nh các thông số đầu vào, vấn đề này có thể gây ra s kh khăn ho c hiểu biết sâu rộng cho các kỹ s ịa kỹ thu t. Tính hiệu quả củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng đ ợc kiểm chứng bởi ph ơng pháp phần tử hữu hạn. Một cách tổng quát, kết quả củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng không c s khác biệt lớn về giá trị so với ph ơng pháp phần tử hữu hạn Trong khi đ về xu h ớng đ ờng cong lún của nền đất xung quanh hố đào s u củ ph ơng pháp giải tích gần đ ng hoàn toàn ph hợp với những nghiên cứu tr ớc và ph ơng pháp phần tử hữu hạn. Kết quả của nghiên cứu này c ng xác định việc d báo chính xác lún củ đất nền xung quanh phụ thuộc rất nhiều vào kết quả quan trắc th c tế chuyển vị ngang củ t ờng vây. Tài iệu tha khảo Chheng, C., Likitlersuang, S., 2018. Underground excavation behavior in Bangkok using three- dimensional finite element method. Computers and Geotechnics. Clough G. W., and O‟Rourke T D , 1990. Construction Induced movements of in situ walls. Proc. Design and Performance of Earth Retaining Structure. Geotechnical Special Publication No. 25, ASCE, New York. 439-470. Hu, Z., Chen, J., Qiu, Y., Li, J., Zhou, X., 2018. Analytical formula for ground settlement induced by horizontal movement of retaining wall. Rock Soil Mech.
144 Huynh, Q.T., Lai, V.Q., Boonyatee, T., Keawsawasvong, S., 2021. Behavior of a deep excavation and damages on adjacent buildings: a case study in Vietnam. Transportation Infrastructure Geotechnology, 8(3), 361-389. Hsieh P. G and Ou C. Y., 1998. Shape of ground surface settlement profile caused by excavation. Canadian Geotechnical Journal. Kung, G.T., Juang, C.H., Hsiao, E.C., Hashash, Y.M., 2007. Simplified model for walldeflection and ground-surface settlement caused by braced excavation in clays. J. Geotech. Geoenviron. Eng. Lam, S.Y. and Bolton, M.D., 2011. Energy conservation as a principle underlying mobilizable. strength design for deep excavations. J. Geotech. Geoenviron. Eng. 137 (11): 1062-1074. Peck R. B., 1969. The State-of-The-Art Report on Deep Excavation and Tunnelling in Soft Ground. 7th International Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering. Mexico City. Qian, J., Tong, Y., Mu, L., Lu, Q., Zhao, H., 2020. A displacement-controlled method for evaluating ground settlement induced by excavation in clay. Geomech. Eng. 275-285. Prediction of ground surface settlement for deep excavation using closed-form solution Le Giang Son1, Nguyen Ngoc Luong2, Pham Ngoc Tan2, Dang Bao Loi2, Vo Thanh Toan2, Le Thanh Phong2, Nguyen Thanh Son2,* 1 Mater student, Mientrung University of Civil Engineering 2 Mientrung University of Civil Engineering *Corresponding author: nguyenthanhson@muce.edu.vn Abstract The analysis of soil deformation is extremely important in the design and construction of various civil engineering structures such as bridge foundations, high-rise buildings with multiple basement levels, and underground train stations. Nowadays, the Finite Element Method (FEM) has been widely used for analysing soil settlement. However, the quality of the Finite Element Method heavily depends on different soil models, input parameters, and the deep understanding of engineers in the geotechnical field. Therefore, this study employs the closed-form solution to predict the ground surface settlement for deep excavation projects based on the actual lateral wall movements. The notable feature of this method is that it requires fewer input parameters from soil models and converges faster than the Finite Element Method. Furthermore, to validate the accuracy of the closed-form solution, a case study is analysed and compared with the Finite Element Method. The results confirm that the closed-form solution can be effectively applied to various deep excavation projects. Keywords: approximate analytical methods, deep excavations, finite element method, settlement of ground around deep excavations