Ứng dụng mô hình nền Hardening soil và Mohr coulomb trong Plaxis 3D mô phỏng tính toán chuyển vị tường vây

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này sử dụng mô hình Hardening Soil (HS) và mô hình Mohr Coulomb (MC) để mô phỏng tính toán chuyển vị tường vây bằng phần mềm Plaxis 3D và so sánh với số liệu quan trắc thu được tại dự án thực tế ở thành phố Hồ Chí Minh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng mô hình nền Hardening soil và Mohr coulomb trong Plaxis 3D mô phỏng tính toán chuyển vị tường vây

ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NỀN HARDENING SOIL VÀ MOHR COULOMB TRONG PLAXIS 3D MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ TƯỜNG VÂY APPLICATION OF PLAXIS 3D WITH THE HARDENING SOIL AND MOHR COULOMB MODEL IN SIMULATION OF DIAPHRAGM WALL DEFLECTION NGUYỄN NGỌC THẮNGa*, THỊNH VĂN THANHb a Bộ môn Xây dựng dân dụng và công nghiệp, Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi b Khoa Công trình, Trường Sĩ quan Công Binh * Corresponding author: Email: thangnn@tlu.edu.vn, Tel: 091260081 Article history: Received 24/3/2023, Revised 12/4/2023, Accepted 28/4/2023 https://doi.org/10.59382/j-ibst.2023.vi.vol2-6 Tóm tắt: Chuyển vị tường vây được xem là một the Hardening Soil (HS) model and the Mohr trong những lý do gây nên sạt lở đất nền xung Coulomb (MC) model were used to simulate quanh hố đào, gây hậu quả nghiêm trọng cho các deflection calculations of diaphragm wall using Plaxis công trình lân cận. Do đó, trong tính toán thiết kế hố 3D and compared with data obtained from a real đào sâu việc phân tích mô phỏng trước chuyển vị project in Ho Chi Minh City. The results showed that tường vây tầng hầm theo các giai đoạn thi công trở the stiffness parameter Eref50 was taken according to nên rất quan trọng. Tuy vậy việc phân tích lựa chọn the formula Eref50 = 1000N for sandy soil (N: number ra loại mô hình toán phù hợp, xác định các thông số of SPT blows), Eref50 = 500Su for cohesive soil (Su: đầu vào của mô hình và lựa chọn chiều dày tường undrained soil resistance) in the HS model, resulting vây ảnh hưởng khá nhiều tới kết quả tính toán và in analysis of deflection that was quite compatible sai số so với thực tế. Trong bài báo này sử dụng mô with actual data. In addition, the deflection of hình Hardening Soil (HS) và mô hình Mohr Coulomb diaphragm wall varied inversely with its thickness, but (MC) để mô phỏng tính toán chuyển vị tường vây this change was relatively small. bằng phần mềm Plaxis 3D và so sánh với số liệu Keywords: deep excavation, diaphragm wall, quan trắc thu được tại dự án thực tế ở thành phố Hồ deflection, Hardening Soil, Mohr Coulomb Chí Minh. Kết quả nghiên cứu cho thấy thông số độ cứng Eref50 được lấy theo công thức Eref50 = 1000N 1. Đặt vấn đề đối với đất rời (N: số búa SPT), Eref50 = 500Su đối Trong quá trình phát triển đô thị của Việt Nam, với đất dính (Su: sức kháng cắt không thoát nước) nhu cầu xây dựng các công trình nhà cao tầng có trong mô hình Hardening Soil (HS) cho kết quả tầng hầm tại các khu vực thành phố lớn ngày càng phân tích chuyển vị khá tương thích với số liệu thu tăng cao. Việc thi công móng các công trình có tầng được. Ngoài ra, chuyển vị của tường vây biến thiên hầm phải có biện pháp bảo vệ thành hố đào để tỷ lệ nghịch với chiều dày của nó, nhưng sự thay đổi không gây ảnh hưởng đến công trình lân cận, đặc này là khá nhỏ. biệt là phải tránh các sự cố sạt lở có thể gây nguy Từ khóa: hố đào sâu, tường vây, chuyển vị, hiểm cho người đang làm việc bên trong hố đào và Hardening Soil, Mohr Coulomb tài sản xung quanh hố đào. Công trình ngầm hoặc Abstract: Diaphragm wall deflection is considered một phần công trình ngầm thường phải đặt sâu vào one of the reasons for soil instability around trong đất nền vốn có sự biến đổi rất phức tạp. Ngoài excavation, causing serious consequences for những tác động thông thường như những công neighboring constructions. Therefore, in the design trình bên trên, công trình ngầm còn phải chịu tác and calculation of deep excavation, analyzing and động từ áp lực ngang, áp lực đẩy nổi của đất [1]. simulating the diaphragm wall deflection between Thực tế cho thấy rằng, nhiều sự cố sạt lở hố đào phases of excavation construction becomes very sâu của các công trình xuất phát từ việc tính toán, important. However, selecting an appropriate ước lượng chuyển vị của tường vây hố đào thiếu mathematical model and determining its input chính xác, không xét đến đầy đủ các yếu tố của đất parameters affect the accuracy of the calculation nền. Hình 1 minh họa tường vây bê tông cốt thép results and their deviation from reality. In this article, giữ ổn định bằng văng chống [2]. 56 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Hình 1. Tường vây bê tông cốt thép và hệ văng chống Tiêu chuẩn thiết kế của một số quốc gia, đặc 3D mô phỏng tính toán tường vây cho dự án Khách biệt là các nước phát triển đã đề cập đến nguyên sạn Pullman SaiGon Center tại số 148 Trần Hưng tắc tính toán thiết kế các công trình ngầm. Các nhà Đạo, Phường Bến Nghé, Quận 1, Thành Phố Hồ khoa học trên thế giới cũng có rất nhiều những Chí Minh bằng việc sử dụng 2 mô hình đất nền nghiên cứu liên quan đến các vấn đề về tương tác Hardering Soil (HS) và Mohr Coulomb (MC). Kết giữa đất và các công trình ngầm, các loại mô hình quả khảo sát với các chiều dày tường khác nhau tính toán áp lực đất tác dụng lên tường chắn và cho thấy tính toán theo mô hình Hardering Soil (HS) công trình ngầm, đánh giá ảnh hưởng của các yếu cho kết quả gần sát với giá trị quan trắc thu được, tố đến kết quả phân tích chuyển vị ngang của tường thiên về trị số an toàn hơn khi tính toán theo mô vây. Một số nghiên cứu tiêu biểu [11-15] nghiên cứu hình Mohr Coulomb. về kết cấu tường chắn đất và chỉ ra ba phương 2. Mô hình Hardening Soil (HS) và Mohr pháp chính trong việc phân tích chuyển vị ngang Coulomb (MC) trong bài toán chuyển vị ngang của tường vây trong các hố đào sâu: phương pháp tường vây giải tích, phương pháp dầm trên nền đàn hồi và phương pháp phần tử hữu hạn. Trong đó, phương 2.1 Mô hình Hardening Soil (HS) pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là phương pháp Mô hình Hardening - Soil là mô hình đường đàn phức tạp nhất với yêu cầu cao nhất về độ chính xác dẻo loại Hyperbolic. Đây là mô hình đất tiên tiến sử của các thông số đầu vào và cho kết quả tin cậy. dụng lý thuyết dẻo thay vì lý thuyết đàn hồi, có xét Ưu điểm của phương pháp này là ứng xử của đất đến đặc tính chảy của đất và biên phá hoại. Mô hình có thể mô phỏng tương đối chính xác và hợp lý có thể mô phỏng cả sự tăng bền do ứng suất tiếp và trong quá trình thi công đào đất, phù hợp với thực tế ứng suất pháp. Khi chịu tác dụng của ứng suất lệch nên được sử dụng rộng rãi. sơ cấp, đất sẽ giảm độ cứng đồng thời phát triển Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng tính toán theo biến dạng dẻo. Quan hệ giữa biến dạng dọc trục và phương pháp PTHH đòi hỏi kinh nghiệm và sự hiểu ứng suất lệch có thể được mô tả bằng một đường biết của người phân tích không những về vấn đề địa Hyperbol. Các thông số của mô hình gồm: Eref50: kỹ thuật mà còn về phương pháp tính, thông số sử module cát tuyến (secant stiffness) xác định từ thí dụng và mô hình sử dụng. Plaxis 3D một chương nghiệm nén 3 trục với áp lực buồng Pref ở cấp tải trình thương mại khá phổ biến trong phân tích các bằng 50% cường độ phá hoại; Erefoed: module tiếp bài toán liên quan đến địa kỹ thuật; tích hợp nhiều tuyến (tangent stiffness) xác định từ thí nghiệm nén loại mô hình toán khác nhau, phù hợp với phạm vi 1 trục không nở hông (Oedometer) tại mức áp lực tính toán, độ chính xác yêu cầu cũng như nhiều loại bằng Pref; Erefur : module ở đường dỡ tải - gia tải lại đất nền khác nhau [11]. Việc nghiên cứu, đánh giá (unloading - reloading); m: hệ số mũ chỉ sự phụ các mô hình toán trong Plaxis nhằm tìm ra loại mô thuộc của module biến dạng vào trạng thái ứng suất hình phù hợp với từng bài toán, giúp cho quá trình của phần tử đất; Pref: áp lực buồng (σ3) khi thí tính toán, thiết kế và thi công hố móng sâu là cần nghiệm nén 3 trục, Plaxis lấy mặc định bằng thiết. Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng Plaxis 100kPa; KoNC tỉ lệ ứng suất; ur: hệ số poisson, Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023 57
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Plaxis lấy mặc định bằng 0.2 [8]. Trong nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của đất (c, γunsat, γsat, kx, này, thông số độ cứng Eref50 được lấy theo công ky) được lấy dựa trên hồ sơ khảo sát địa chất. Kết thức Eref50 = 1000N đối với đất rời (N: số búa SPT), quả tính toán cho thấy nội lực và chuyển vị tường Eref50 = 500Su đối với đất dính (Su: sức kháng cắt vây khi tính với cả hai mô hình chênh lệch nhau không thoát nước) trong mô hình Hardening Soil không đáng kể. (HS). Mô hình Hardening Soil có ưu điểm so với các 2.2 Mô hình Mohr Coulomb (MC) mô hình khác là độ cứng của đất được mô tả chính xác hơn bằng cách sử dụng ba độ cứng đầu vào Mô hình Mohr Coulomb là mô hình gần đúng về khác nhau: độ cứng khi gia tải của thí nghiệm ba mối quan hệ của đất. Đây là mô hình đàn hồi - trục E50; độ cứng khi dỡ tải của thí nghiệm ba trục thuần dẻo dựa trên cơ sở định luật Hook kết hợp Eur; và độ cứng khi gia tải của thí nghiệm nén cố kết với tiêu chuẩn phá hoại Mohr Coulomb. Trong mô Eoed. Theo đó, mô hình Hardening Soil có tính tới hình này, biến dạng và tốc độ biến dạng được phân sự phụ thuộc vào ứng suất của hệ số độ cứng. tích thành hai thành phần: phần đàn hồi và phần Trong trường hợp các kết quả khảo sát địa chất hay thuần dẻo. Định luật Hook được sử dụng để thể các thí nghiệm trong phòng không đầy đủ, các hiện mối quan hệ giữa gia tăng ứng suất và biến thông số độ cứng hay modun biến dạng của đất nền dạng. Mô hình gồm 5 thông số cơ bản: module đàn được nhiều tác giả đề xuất công thức tính toán thay hồi E, hệ số Poison , lực dính của đất c, góc ma thế Chang Yu Ou [9]. Dựa trên các nghiên cứu về sát trong φ và góc nở của đất ψ [3, 14]. Các chỉ số độ cứng hay modun biến dạng của đất nền, ta thấy rằng các công thức thực nghiệm sử dụng ước cơ lý của đất lấy theo các thí nghiệm địa kỹ thuật lượng độ cứng đất nền phụ thuộc vào loại đất. Với theo tiêu chuẩn hiện hành. đất loại sét, độ cứng sẽ suy ra từ giá trị sức kháng 2.3 Sử dụng các mô hình toán trong Plaxis 3D cắt không thoát nước Su; còn với đất loại cát sẽ lấy theo giá trị số búa NSPT của thí nghiệm xuyên tiêu Võ Phán và Ngô Đức Trung [7] đã phân tích ảnh chuẩn. Châu Ngọc Ẩn và Lê Văn Pha [2] đã sử hưởng của các mô hình nền đến kết quả phân tích dụng tương quan giữa chỉ số SPT- N với thông số E chuyển vị ngang của tường vây công trình Trạm trong mô hình Morh Coulomb để phân tích sự làm bơm lưu vực Nhiêu Lộc Thị Nghè, Thành phố Hồ việc đồng thời giữa đất nền và kết cấu tường vây Chí Minh. Phân tích được thực hiện với sự hỗ trợ của công trình và cho kết quả khá phù hợp với số của phần mềm Plaxis 2D trên hai mô hình nền là liệu quan trắc được. Morh Coulomb và Hardening Soil. So sánh với kết Như vậy có thể thấy rằng, các thông số độ cứng quả quan trắc, tác giả nhận xét mô hình Morh ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả phân tích Coulomb cho kết quả phân tích chuyển vị ngang chuyển vị ngang của tường vây tầng hầm. Tuy của tường lớn hơn so với mô hình Hardening Soil. nhiên việc xác định các thông số cho các mô hình Việc sử dụng phương pháp PTHH với mô hình nền đúng theo lý thuyết của mô hình là một vấn đề Hardening Soil cho kết quả phù hợp với thực tế hơn bất khả thi vì trong thực tế các số liệu địa chất cũng khi sử dụng mô hình Morh Coulomb. Ngoài mô hình như các kết quả thí nghiệm trong phòng và ngoài đất nền sử dụng trong phân tích thì các thông số hiện trường không lúc nào cũng đầy đủ và chính đầu vào của mô hình cũng ảnh hưởng nhiều đến xác. Vì vậy việc xác định khoảng biến động cho kết quả tính toán. Một trong các thông số được cho những thông số này ứng với mỗi loại đất hoặc là nhạy nhất trong mô hình Hardening Soil ảnh những tương quan giữa chúng với các chỉ tiêu cơ lý khác là một điều cần thiết. Khoảng biến động và các hưởng đến kết quả phân tích chuyển vị ngang của mối tương quan này cần được nghiên cứu thông tường là thông số độ cứng đất nền Eref50 , [10]. qua kết hợp so sánh kết quả tính toán lý thuyết với Nguyễn Bá Kế [4, 5] nghiên cứu phương pháp các số liệu quan trắc thu thập được từ thực tế. tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu 3. Thiết lập bài toán tính chuyển vị tường vây đối với Công trình Vietcombank Tower, Quận 1, 3.1 Giới thiệu về công trình Thành phố Hồ Chí Minh gồm 35 tầng nổi và 4 tầng hầm. Tác giả sử dụng 2 mô hình Mohr Coulomb Công trình dùng để phân tích trong nghiên cứu (MC), Hardening Soil (HS) để mô phỏng nền đất với này là Khách sạn Pullman SaiGon Center nằm tại 58 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA số 148 Trần Hưng Đạo, Phường Bến Nghé, Quận dụng. Khi thi công tường vây, ống thép đường kính 1, Thành Phố Hồ Chí Minh. Công trình gồm 3 tầng D110 được đặt sẵn vào trong tường vây và bịt kín hầm với tổng độ sâu đào trung bình 12.6m, hố đào đảm bảo không lẫn bê tông trong quá trình thi công. sâu nhất là -15.6m (vị trí đáy hố pít thang máy) so Khi tiến hành đo chuyển vị của tường sẽ lắp đặt bổ với mặt đất tự nhiên được sử dụng làm hầm để xe, sung một ống chuyên dụng (có các rãnh trượt) vào phòng kỹ thuật. Tầng hầm được thiết kế thi công trong ống thép và lấp chặt vữa vào phía ngoài ống theo phương pháp Bottom up. Cao độ sàn tầng trệt nhằm cố định các ống với tường vây. Như vậy, là 0.00m, cao độ sàn hầm 1 là -3.3m, cao độ sàn chuyển vị tường vây được xác định thông qua hầm 2 là -6.9m, cao độ sàn hầm 3 là -9.3m, cao độ chuyển vị của ống. Nguyên lý của phương pháp đo đáy móng là -12.5m (đối với khu vực đáy hố pít này như sau: Khi đo chuyển vị, thông qua đầu dò có thang máy là -15.6m). Công trình sử dụng 4 tầng thanh chống chính để chống đỡ hố đào trong suốt các bánh xe trượt trên rãnh được thả xuống ống đã quá trình thi công đào đất và thi công tầng hầm, lắp đặt sẵn để vẽ lên 1 đồ thị quỹ đạo đường đi lần tầng thanh chống thứ 5 chỉ chống đỡ cục bộ tại khu đầu tiên. Lấy đồ thị đầu tiên này làm mốc để so vực hố pít lõi thang máy. Hệ tường chắn sử dụng sánh với các lần đo sau này ở các chu kỳ đo. tường vây dày 1.2m sâu 30m với lớp đất 5. Điều Chuyển vị sẽ được xác định ở trên tất cả các điểm kiện địa chất công trình tính từ mặt đất nền hiện của tường vây có đặt ống Inclinometer, số liệu thu hữu đến độ sâu khảo sát, địa tầng cơ bản gồm 8 thập qua phần mềm chuyên dụng, phần mềm xử lý số lớp, chiều dày lấy trung bình, thể hiện trong Bảng 1 liệu chuyển vị ngang có tên Inclinometer_SiteMaster là dưới đây. một trong những sản phẩm được công ty cổ phần thiết Chuyển vị ngang của tường vây được đo bằng bị quan trắc Địa kỹ thuật và Môi trường Việt Nam mua phương pháp Inclinometer là đo gián tiếp chuyển vị bản quyền và phân phối tại Việt Nam hiện nay (minh của tường vây thông qua chuyển vị của ống chuyên họa hình 2 và 3). Hình 2. Dụng cụ đo nghiêng Inclinometer Hình 3. Quan trắc đo biến dạng của tường vây Bảng 1. Thông số các lớp đất tại vị trí xây dựng công trình Độ sâu Chiều Lớp Mô tả Trạng thái NSPT K m dày m - Lớp đất đắp: Bê tông, cát, đá - 1.1 1.1 0 1000 1 Sét béo, xám nâu chảy 3.0 1.9 0 1500 2 Cát sét, nâu đỏ, chặt vừa chặt vừa 7.0 4.0 11 3500 3 Cát bụi, màu vàng, chặt vừa chặt vừa 15.0 8.0 17 3500 4 Cát sét, cát bụi, hồng vàng chặt vừa 29.0 14.0 18 3500 5 Cát bụi, hồng vàng nâu, chặt vừa chặt vừa 43.0 14.0 21 3500 6 Cát sét, cát bụi, màu vàng chặt vừa 46.8 3.8 23 3000 7 Sét béo, sét gầy,nâu-nâu vàng nửa cứng 55.5 8.7 26 2400 8 Cát sét, cát bụi, xám- xám xanh chặt 80.0 24.5 38 2400 3.2 Bài toán mô phỏng dầm tường; Giai đoạn 2: Thi công cột chống Trình tự thi công công trình gồm các giai đoạn Kingpost; Giai đoạn 3: Đào đất đến độ sâu -1.1m; sau: Giai đoạn 1: Thi công tường vây, cọc Barrette, Giai đoạn 4: Lắp hệ chống lớp 1 (-1.1m); Giai đoạn Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023 59
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA 5: Đào đất đến độ sâu -3.3m; Giai đoạn 6: Lắp hệ Đào đất đến độ sâu -15.6m và cuối cùng là giai chống lớp 2 (-3.3m); Giai đoạn 7: Đào đất đến độ đoạn đào đất cục bộ thi công hố móng. sâu -6.9m; Giai đoạn 8: Lắp hệ chống lớp 3 (-6.9m); Mô hình hệ tường vây, hệ văng chống được mô Giai đoạn 9: Đào đất đến độ sâu -9.3m; Giai đoạn phỏng trong Hình 4 và Hình 5 bằng Plaxis 3D; các 10: Lắp hệ chống lớp 4 (-9.3m); Giai đoạn 11: Đào đất đến độ sâu -12.5m; Giai đoạn 12: Lắp hệ chống thông số tường vây và thanh chống các tầng được lớp 5 khu vực hố thang máy (-12.5m); Giai đoạn 13: liệt kê trong Bảng 2 và Bảng 3 dưới đây. Hình 4. Hình ảnh Mesh lưới 3D Hình 5. Mô hình hệ tường vây, văng chống 3D Bảng 2. Thông số tường vây Tên cấu kiện Đặc trưng vật liệu Ký hiệu Giá trị Đơn vị Tính chất vật liệu Material Type Elastic Modul đàn hồi E 3.25x107 kN/m2 Tường vây Độ cứng chống nén EA 3.90x107 kN/m 1200mm Độ cứng chống uốn EI 46.8x105 kNm 2/m Hệ số Poisson  0.15 Bảng 3. Thông số hệ thanh chống H350x350 và H400x400 Tên cấu kiện Đặc trưng vật liệu Ký hiệu Giá trị Đơn vị Tính chất vật liệu Material Type Liner Elastic Thanh chống Độ cứng chống nén EA 3.795x107 kN/m2 H350x350 Bước chống Ls 7 m Tính chất vật liệu Material Type Liner Elastic Thanh chống Độ cứng chống nén EA 4.505x107 kN/m2 H400x400 Bước chống Ls 7 m Bảng 4 thể hiện thông số đầu vào mô hình số được xác định từ các chỉ tiêu cơ lý các lớp đất từ Hardening Soil và Mohr Coulomb, ở đó các thông 1 đến 5 (phần chứa tường vây). Bảng 4. Thông số đất nền mô hình Hardening Soil (HS) và mô hình Mohr – Coulomb (MC) Mô hình Lớp đất Đất đắp 1 2 3 4 5 Ứng xử Drained Undrained Drained Drained Drained Drained γunsat (kN/m3) 22 15.5 20.2 20.9 20.6 20.3 Mô hình γsat (kN/m3) 22 15.8 20.6 21.3 21 21.1 Hardenin g Soil (HS) kx, ky (m/day) 0.5 1.05x10-5 3.45x10-5 1 5.79x10-5 4.94x10-5 Eoedref (kPa) E50ref E50ref E50ref E50ref E50ref E50ref E50ref (kPa) 1500 a × Su 1000 × N 1000 × N 1000 × N 1000 × N 60 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Mô hình Lớp đất Đất đắp 1 2 3 4 5 Eurref (kPa) 3xE50ref 3xE50ref 3xE50ref 3xE50ref 3xE50ref 3xE50ref c’ (kPa) 1 1.12 1 1.11 4.0 11.2 ' ( ) o 22 22 30 31 34.9 31.4 NSPT 0 0 11 17 18 21 Mô hình Mohr – k 1000 1500 3500 3500 3500 3500 Coulomb Eref (kPa) kxN kxN kxN k×N k×N k×N (MC) Eeod (kPa) 1000 x N 1000 x N 1000 x N 1000 x N 1000 x N 1000 x N 4. Kết quả tính toán và phân tích Mohr Coulomb (MC) với số liệu thực tế thu thập 4.1 Kết quả tính toán với mô hình Hardening Soil được. Các vị trí đo ký hiệu A01, A02, A03 lần lượt là và Mohr Coulomb trung tuyến của 3 mặt cạnh dài tường vây, các điểm Hình 6 so sánh chuyển vị ngang của tường vây gắn thiết bị đo được bố trí thẳng đứng dọc theo T1200 tính theo mô hình Hardening Soil (HS) và chiều sâu của tường. b) Vị trí đo A02 a) Vị trí đo A01 c) Vị trí đo A03 Hình 6. Biểu đồ chuyển vị theo các mô hình Hardening Soil và Mohr Coulomb và số liệu thực tế Kết quả tính toán chuyển vị theo hai mô hình Trị số chuyển vị cực đại đạt được ở độ sâu xấp tại các vị trí đo A01, A02 và A03 là khác nhau, xỉ khoảng 12.5m với các giá trị lần lượt là 18.17 điều này lý giải là do chiều dài tường vây tại các mm, 13.39 mm và 18.69 mm cho tương ứng tại mặt là khác nhau dẫn tới độ cứng đơn vị của vị trí đo A01, A02 và A03, thể hiện trong bảng 5 tường vây tương ứng ở các mặt đó là khác dưới đây. Bảng 5 tổng hợp kết quả tính toán nhau. Tuy vậy các đường cong thu được đều chuyển vị tường vây T1200 theo các mô hình biến thiên khá đồng điệu với nhau và tương nền và số liệu đo đạc thu được tại một số độ sâu đồng với số liệu đo thu thập được (xem hình 6). khác nhau trên thân tường cừ. Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023 61
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Bảng 5. Kết quả tính toán chuyển vị tường vây T1200 theo các mô hình nền Vị trí đo biến dạng A01 Vị trí đo biến dạng A02 Vị trí đo biến dạng A03 Độ sâu Độ lệch Độ lệch Độ lệch hình hình hình hình hình hình MC MC MC liệu liệu liệu Mô Mô Mô Mô Mô Mô HS HS HS Số Số Số (m) đo đo đo max max max (%) (%) (%) -3.3 8.82 9.42 6.2 34.1 4.33 3.96 6.48 -49.7 9.01 9.39 3.81 57.7 -6.9 13.61 12.13 11.8 13.3 8.70 7.09 13.26 -52.4 13.83 12.13 11.8 14.7 -12.5 18.17 14.42 9.2 9.66 13.39 10.02 17.78 -32.76 18.69 14.54 17.55 6.12 Từ bảng 5 cho thấy độ lệch giữa kết quả chuyển 4.2 Ảnh hưởng của chiều dày tường vây tới vị từ hai mô hình nền so với số liệu quan trắc thu chuyển vị ngang, tính toán theo mô hình Hardening Soil thập được là khác nhau ở các mô hình và tùy thuộc vào chiều sâu của vị trí so sánh trên thân tường, sai Để đánh giá ảnh hưởng của chiều dày tường vây tới chuyển vị ngang của tường, tiến hành mô khác này thường khá lớn ở hai đầu của thân tường phỏng bài toán tính chuyển vị theo mô hình nhưng có xu hướng giảm dần ở vị trí chuyển vị đạt Hardening Soil (HS) cho tường vây có chiều dày cực đại. Tại vị trí đo A01 và A03 giá trị đo đạc thu 1200mm, 1000mm và 800mm (ký hiệu tương ứng thập được đều lớn hơn kết quả tính với mô hình T1200, T1000 và T800). Các thông số của mô hình Mohr Coulomb (MC) (từ 6.12% tại A03 đến 9.66% sử dụng như trong mục 3.2 ở trên. Kết quả tính tại A01) và nhỏ giá trị tính từ mô hình Hardening được so sánh với số liệu chuyển vị đo đạc được tại Soil (HS) (-32.76% tại A02). Mặt khác tại vị trí đo các vị trí đo A01, A02, A03. đạc A02, chuyển vị theo hai mô hình lý thuyết đều Hình vẽ 7 thể hiện biểu đồ chuyển vị tính toán nhỏ hơn số liệu đo được. Điều này cho thấy khi tính theo mô hình Hardening Soil (HS) cho tương ứng toán bằng mô hình Hardening Soil (HS) cho chuyển với các chiều dày khác nhau của tường vây, giá trị vị lớn hơn khi tính bằng mô hình Mohr Coulomb chuyển vị tại độ sâu 12.5m được tổng hợp trong (MC), thiên về điều kiện an toàn. bảng 6. a) Vị trí đo A01 b) Vị trí đo A02 c) Vị trí đo A03 Hình 7. Biểu đồ chuyển vị tính theo mô hình Hardening Soil (HS) và số liệu quan trắc 62 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023
ĐỊA KỸ THUẬT - TRẮC ĐỊA Bảng 6. Kết quả tính toán chuyển vị tường vây có chiều dày khác nhau theo mô hình Hardening Soil Vị trí đo biến dạng A01 Vị trí đo biến dạng A02 Vị trí đo biến dạng A03 Độ lệch Độ lệch Độ sâu Độ lệch T1200 T1000 T1200 T1000 T1200 T1000 T800 T800 T800 max max max (%) (%) (%) -12.5 18.99 19.91 21.02 9.66 13.80 13.87 13.98 12.87 19.49 20.45 21.6 9.77 Kết quả trên hình 7 cho thấy biến dạng của TÀI LIỆU THAM KHẢO tường vây với các trường hợp độ dày khác nhau của [1] Châu Ngọc Ẩn (2011), “Cơ học đất”, Nhà xuất bản Đại tường khá đồng điệu với nhau, trị số này tăng lên khi học Quốc gia, Thành phố Hồ Chí Minh. chiều dày của tường giảm và ngược lại; tuy nhiên [2] Châu Ngọc Ẩn, Lê Văn Pha (2007) "Tính toán hệ kết mức độ thay đổi biến dạng của tường không giống cấu bảo vệ hố móng sâu bằng phương pháp xét sự nhau tại các độ sâu khác nhau. Tại các điểm quan làm việc đồng thời giữa nền đất và kết cấu", Tạp chí trắc khác nhau sự biến thiên này cũng khác nhau và Phát triển KH&CN, Tập 10. ở độ sâu -12.5m chuyển vị của tường là lớn nhất đạt [3] Đỗ Đình Đức (2002), "Thi công hố đào cho tầng hầm nhà cao tầng trong đô thị Việt Nam". Đại học Kiến trúc 21.6mm, 20.45mm và 19.5mm tương ứng với chiều Hà Nội, Hà Nội. dày tường lần lượt là 800mm, 1000mm và 1200mm [4] Nguyễn Bá Kế (2002), “Thiết kế và thi công hố móng tại vị trí đo biến dạng A03. Kết quả tương tự thu sâu”, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. được cho tương ứng các vị trí A01 và A02 lần lượt là [5] Nguyễn Bá Kế (2006), “Xây dựng công trình ngầm đô (21.02mm, 19.91mm và 18.99mm) và (13.98mm, thị theo phương pháp đào mở”, Nhà xuất bản Xây 13.87mm và 13.8mm). Như vậy khi chiều dày tường dựng, Hà Nội. vây tăng lên, độ cứng tăng lên làm chuyển vị của nó [6] Trần Hồng Nguyên, Trần Thanh Danh (2018), “Phân giảm, tuy nhiên độ biến biên này khá nhỏ chỉ khoảng tích lựa chọn thông số độ cứng đất nền cho bài toán mô từ 9.77% (tại vị trí đo A03) đến 12.87% (tại vị trí đo phỏng chuyển vị tường vây hố đào công trình khu vực A02). Điều này cho thấy trong thiết kế tường vây cho Quận 1, TP. Hồ Chí Minh”, Tạp chí Xây dựng, Hà Nội. hố đào sâu cần lựa chọn chiều dày tường theo mô [7] Võ Phán, Ngô Đức Trung (2015), “Phân tích chuyển vị hình tính chuyển vị cho phù hợp, xem xét giảm chiều tường chắn ổn định hố đào sâu”, Tạp chí Xây dựng, Hà Nội. dày tường để vừa đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật [8] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dương (2009), (chuyển vị và mômen), đồng thời thỏa mãn các yêu “Phân tích kết cấu hầm và tường cừ bằng phần mềm Plaxis”, Nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội. cầu về kinh tế. [9] C.Y. Ou (2006), “Deep Excavation _ Theory and 5. Kết luận Practice”, Taylor & Francis Group, London, UK. Kết quả tính toán chuyển vị tường vây bằng [10] H. G. Kempfert, B. Gebreselassie (2006), “Excavations and Foundations in Soft Soils”, The Plaxis 3D mô phỏng qua hai mô hình nền thông dụng Journal of Springer. Hardening Soil (HS) và Mohr Coulomb (MC) cho kết [11] Helmut F. Schweiger (2007), "Modelling issues for quả khá tương thích với số liệu đo đạc thực tế. Tuy numerical analysis of deep excavations". Institute for vậy mô hình Hardening Soil (HS) cho kết quả thiên Soil Mechanics und Foundation Engineering về an toàn và biến thiên đồng điệu hơn với số liệu GrazUniversity of Technology, Austria. thực tế. Trong trường hợp có đầy đủ chỉ tiêu cơ lý [12] Lambe. T.W. (1970), "Braced excavations". Proc.ASCE speciality Conf. Ithaco, New York. của đất việc mô phỏng bằng mô hình Hardening Soil [13] L. K. Hing., et al. (2013), “Determination of soil sẽ mô tả chính xác hơn thông số độ cứng của nền và stiffness parameters at a deep excavation construction có kể tới sự phụ thuộc vào ứng suất của hệ số độ site in Kenny Hill Formation”, Geotechnical Services, cứng. Mặt khác kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra ảnh Kuala Lumpur, Malaysia. hưởng của chiều dày tường vây tới biến thiên [14] Plaxis Version 8 Manual. chuyển vị ngang là khá nhỏ, do vậy khi chọn chiều [15] T.Schanz and P.A.Vermeer. (1998), "On the stiffness dày tường nên căn cứ theo yêu cầu về độ cứng chịu of Sand". Pre failure deformation behavior uốn và chống thấm cho phù hợp. geomaterials, Vol. 4(2), pp. 383-387. Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2023 63