zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Ứng dụng phương pháp biến phân vào tính toán ổn định mái dốc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Báo xấu

3
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này ứng dụng phương pháp biến phân để xây dựng mô hình đánh giá ổn định mái dốc trong điều kiện thực tế phức tạp. Phương pháp cho phép biểu diễn bài toán cơ học đất dưới dạng bài toán tối ưu hóa năng lượng biến dạng, từ đó xác định trạng thái giới hạn trượt của mái dốc. So với các phương pháp truyền thống, phương pháp biến phân cho độ chính xác cao hơn trong việc mô phỏng ứng xử phi tuyến của vật liệu đất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng phương pháp biến phân vào tính toán ổn định mái dốc

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 [1] Báo cáo số 218/BC-SNN ngày 25/07/2014 vụ quản lý khai thác công trình thủy lợi năm của Sở NN&PTNT Hà Nội về kết quả điều 2014. tra, đánh giá an toàn hồ đập của các hồ chứa [4] Công ty TNHH MTV Đầu tư phát triển thủy lợi Thủy lợi sông Đáy, 2014, Hồ sơ đề xuất [2] Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn nhận đặt hàng nhiệm vụ quản lý khai thác 2012, QCVN 04-05:2012/BNNPTNT Công công trình thủy lợi năm 2014. trình thủy lợi – các quy định chủ yếu về [5] Công ty TNHH MTV đầu tư phát triển thủy thiết kế lợi Hà Nội, 2014, Hồ sơ đề xuất nhận đặt [3] Công ty TNHH MTV Thủy lợi sông Tích, hàng nhiệm vụ quản lý khai thác công trình 2014, Hồ sơ đề xuất nhận đặt hàng nhiệm thủy lợi năm 2014. ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN PHÂN VÀO TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Nguyễn Thái Hoàng Đại học Thủy lợi, email:hoangnt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Theo quan điểm do Fellenius khởi xướng [1], trong tính toán thường sử dụng giá trị tới Công trình thủy lợi, cũng như các công hạn của cường độ chống cắt tương ứng với trình giao thông, công trình dân dụng có thể trạng thái tới hạn của khối đất và được xác được xây dựng trên nền phẳng ngang hoặc định theo công thức sau: trên nền dốc. Theo Địa kỹ thuật, nền đất, mái dốc đất đắp, mái dốc hố móng đều được gọi τ gh f σ  c τk    f k σ  ck , (1) chung là khối đất và việc phân tích ổn định k k của khối đất là một trong những bài toán trong đó: k - là hệ số an toàn ổn định, fk, ck - quan trọng. Mục đích của việc phân tích ổn là các giá trị tới hạn của các chỉ tiêu cường định là xác định mức độ an toàn của công độ chống cắt. trình thông qua trị số của hệ số an toàn ổn Điềm chưa hoàn thiện lớn nhất của các định. Cho đến hôm nay, việc xác định hệ số phương pháp này là không thỏa mãn các điều an toàn ổn định thường được thực hiện bằng kiện cân bằng tĩnh học của khối đất trượt các phương pháp sử dụng thuyết bền Mohr- cũng như từng phân tố của nó và bỏ qua các Coulomb. Dựa vào các giả thiết được sử điều kiện biên [2]. dụng, các phương pháp này có thể được chia Nhằm mục đích khắc phục những điểm làm ba nhóm, phổ biến nhất là nhóm các chưa hoàn thiện trên, bài báo giới thiệu phương pháp sử dụng giả thiết khi mái đất bị phương pháp biến phân [3], trong đó không phá hỏng, mặt trượt hình thành thì chỉ có các chỉ thỏa mãn tất cả các phương trình cân điểm trên mặt trượt đạt đến trạng thái cân bằng tĩnh học mà còn thỏa mãn các điều kiện bằng giới hạn theo thuyết bền Morh- biên ở hai điểm mút của mặt trượt theo ứng Coulomb. Trong các phương pháp thuộc suất pháp và phương của mặt trượt. Mặt trượt nhóm này, khối đất ở trạng thái cân bằng bền nguy hiểm nhất được xác định dựa trên việc được đưa đến trạng thái cân bằng giới hạn giải phương trình vi phân Euler-Lagrange. bằng cách giảm trị số của các chỉ tiêu cường độ chống cắt của các lớp đất bên trong nó. 74
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ tả mặt trượt; z' – đạo hàm của hàm số z(x) NGHIÊN CỨU theo x trong khoảng [x0; xn]. Để làm rõ hơn ý tưởng của phương pháp Lấy tích phân cho toàn miền từ x0 đến xn ta này chúng ta sẽ khảo sát các mái đất đồng thu được hệ ba phương trình cân bằng sau: xn chất, đối với các các mái đất này bài toán biến  En  E0  phân có thể được diễn đạt như sau: Đối với  τ  k  xn  x0  q x  z σ  dx  0,  (5) mái đất đồng chất hình dáng tùy ý, chịu tác x0 xn dụng của tải trọng bất kỳ, yêu cầu xác định  Tn  T0  mặt trượt, đi qua hai điểm cho trước (x0; z0),  τ k z   x n  x0  q z  σ dx  0, x0   (6) (xn; zn), tương ứng với giá trị cực trị của hàm xn M n  M 0  (zn  z0 )En số ck khi cho trước giá trị fk. Ngoài ra tất cả  Tn  x0 xn  x0  τ k [(x  x0 )z  (z  z0 )]  (7) các hàm số phải thỏa mãn các điều kiện biên  m  (z  z0 )qx  (x  x0 )qz  σ (z  z0 )z  (x  x0 )dx  0 . và các phương trình cân bằng tĩnh học. Giá trị tới hạn của một tham số chống cắt khi cho trước giá trị của tham số kia được xác định trong phương pháp biến phân từ phương trình là tổ hợp của hệ ba phương trình cân bằng trên, trong đó vai trò các phương trình này là như nhau: F5  F6  1 ( F1  F2 )  2 ( F3  F4 )  0, (8) Hình 1: Sơ đồ tính: a) Mái dốc và cung trượt; với 1, 2 – là các hệ số tự do. Trong đó: b) Các lực tác dụng lên phân tố. 1 1 En  E0 F1    dX ; F2   ( qx   Z  )dX ; xn  x0 Sơ đồ tính toán hệ số an toàn của mái đất 0 0 trong điều kiện bài toán phẳng với mặt trượt 1 F3    Z dX ; bất kỳ được biểu diễn trong hình 1. 0 Hệ phương trình cân bằng tĩnh học được 1 Tn  T0 1 viết cho một phân tố thẳng đứng có chiều F4   (q z    )dX ; F5    ( XZ   Z )dX ; x n  x0 rộng dx, chiều cao h được ký hiệu trong hình 0 0 1 có dạng như sau: 1  M  M0 m   Х  0: qx dx  dE  z dx   dx  0, (2) Z n En  Tn  n   Z qx  X qz   F6    xn  x0 xn  x0 dX ;    Z  0: qz dx  dT  dx  z dx  0, (3) 0  ( Z Z   X )     M  0: mdx  dM  zEdx  Tdx  0, (4) x  x0 z  z0 dZ X  ,Z  , Z  . trong đó qx dx, qz dx – các thành phần hợp x n  x0 x n  x0 dX lực của các tải trọng phân bố mặt và thể tích Sau khi thay vào phương trình (8) các biểu theo phương đứng và phương ngang; m = qx b thức Fi (i=1,...,6) và biến đổi tương đướng ta – mômen của tải trọng ngang có cường độ qx thu được biểu thức xác định chỉ số lực dính đối với trung điểm của đáy phân tố; E, T – tới hạn ck: lực tương tác giữa các phân tố, là tổng hợp 1 P lực của tất cả các ứng suất pháp và ứng suất ck   dX , (9) tiếp, tác dụng lên cạnh thẳng đứng của phân 0 J tố; М = Еа – mômen của lực Е đối với trung với: P  Q   , điểm của đáy phân tố; τ, σ – các thành phần 1 J    X  2 Z   Z  1 dX  0, ứng suất tác dụng lên hạt đất nằm trên mặt 0 trượt; z = z(x) – hàm liên tục và khả vi, miêu 75
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 λ1 ( En  E0 )+λ2 (Tn  T0 )  М n  М 0  m 1  Q Q  Z n En  Tn  ψ 3  Q    λ2 Q   J  xn  x0 2  Z  ( X  λ2 )qz  (Z  λ1 )qx ,  1   2 f k J  ψ   2  λ2 ψ  0   n   0 X      X  λ2 1  f k Z   Z  λ1 Z   f k .     Để hàm số σ thỏa mãn các điều kiện biên  1    J  f k  X  λ2   Z  λ1     λ2 ψ  n   0 . tai hai điểm mút của mặt trượt nó phải có ít  2   nhất hai hệ số tự do. Chúng ta biểu diễn hàm Nghiệm của phương trình vi phân (13) có số σ dưới dạng tổng của hai hàm số liên tục xét đến điều kiện biên có dạng như sau: và khả vi trong khoảng X  (0; 1] : s  s1e u   , (14) σ  σ 0  σ n  σ 0 X  sZ , (10) với: 1 1 1 ψ u dX ,   e u  3 e u dX , Các giá trị σ0 và σn phụ thuộc vào tải trọng X 2 X 2 tại các điểm mút của mặt trượt. Đối với ví dụ s1 – hệ số bất kỳ. chúng ta đang xét, điều kiện biên tương ứng Thay vào phương trình (10) ta có: với thuyết bền Morh-Coulomb được xác định    0   n   0 X  Z . (15) như sau [3]: Biểu thức (15) nêu lên mối quan hệ giữa σ0   γđ h0 1  f 2  f  c  , σn  c , (11) hai hàm số chưa biết là Z và σ. Để giải quyết 1 f 2 1 f 2 bài toán biến phân mà chúng ta đặt ra cần với γđ – trọng lượng riêng của đất, h0 – độ thiết phải cho trước một trong hai hàm số sâu của khe nứt, có thể được tạo ra ở đầu mặt trên. Để đơn giản cho quá trình giải chúng ta trượt do một tác động mạnh tức thời nào đó cho trước hàm số Z(X) bởi vì hàm số σ(Х) gây ra ví dụ động đất. được xác định trực tiếp từ Z(X) qua biểu thức (14). Để thỏa mãn tất cả các điều kiện biên Giá trị tới hạn của tham số chống cắt ck, được xác định từ phương trình (9) là phiếm hàm số Z(X) được cho dưới dạng sau [3]: hàm của hàm số Z(X) với hàm số   X  chưa Z  Х Z0  3Zn  2Z0  Zn X  2Zn  Z0  Zn X 2  (16)      xác định. Để giải quyết bài toán đặt ra, hàm Đối với ví dụ chúng ta đang xét, các giá trị số dưới dấu tích phân F=P/J trong biểu thức đạo hàm của hàm số miêu tả hình dáng mặt (9) phải thỏa mãn phương trình vi phân trượt tại hai điểm mút tương ứng với thuyết Euler-Lagrange: bền Morh-Coulomb được xác định như sau: F d F       Z 0  tg  k   1  f k2  f k ,   Z  0 .  (12) (17) Z dX   4 2  Thay các biểu thức xác định P, J và σ vào     Z n tg  k    (12), sau khi biến đổi ta thu được phương  2 4 trình sau: (18) ψ1 s  ψ 2 s   ψ 3  0, (13) 1  f k  1  f k2  m (1  f k  1  f k2 ) trong đó: m (1  f k  1  f k2 )  1  f k  1  f k2  1   Với θ – góc ngiêng của mặt phẳng mái dốc ψ1  2 f k J  ψ    λ2 ψ  Z    2   so với mặt ngang, m = cotgθ – hệ số mái.  1   Giá trị của hai hệ số 1 , 2 được xác định  J  f k  X  λ2   Z  λ1     λ2 ψ Z   J ,  2   từ hai phương trình cân bằng (5) và (6),  1   ψ 2   J  f k  X  λ2   Z  λ1     λ2 ψ Z , phương trình cân bằng còn lại (7) được dùng  2   để xác định giá trị của hệ số an toàn k. 3. KẾT LUẬN Phương pháp biến phân đã khắc phục được một số điểm chưa hoàn thiện của nhóm các 76
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5 phương pháp sử dụng thuyết bền Morh- [1] Fellenius W. 1936. Calculation of the Coulomb. Trong phương pháp này tất cả các stability of earth dams. Proceeding of the điều kiện cân bằng tĩnh học của khối đất trượt Second Congress on Large Dams. Vol. 4. cũng như từng phân tố của nó đều thỏa mãn, [2] Fredlund D.G, Krahn J. 1977. Comparison of slope stability methods of analysis. ngoài ra còn thỏa mãn các điều kiện biên ở Canadian Geotechnique Journal. Vol. 14. hai điểm mút của mặt trượt theo ứng suất [3] Bukhartsev V.N, Nguyen Т.H. 2012. pháp và phương của mặt trượt. Оценка устойчивости грунтовых Theo các kết quả nghiên cứu của tác giả, массивов. Инженерно-строительный phương pháp biến phân giúp nâng cao độ журнал. №9. chính xác trong việc xác định hệ số an toàn [4] Bukhartsev V.N, Nguyen Т.H. 2014. ổn định từ đó cho phép chúng ta sử dụng các Применение вариационного метода к phương án kinh tế hơn khi thiết kế các công оценке устойчивости обводненных грунтовых откосов. Инженерно- trình đất[3,4]. строительный журнал. №6. 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG ỨNG DỤNG CHO NEO XOẮN GIA CỐ BẢO VỆ MÁI ĐÊ BIỂN Nguyễn Mai Chi1, Trịnh Minh Thụ2, Nguyễn Chiến3 1 Đại học Thủy lợi, email: maichi@tlu.edu.vn 2 Đại học Thủy lợi, email: tmthu@tlu.edu.vn 3 Đại học Thủy lợi, email: chienct@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG trình thủy lợi có độ dốc lớn, cần thiết lập lại biểu thức này để mở rộng ứng dụng của Kết quả nghiên cứu của hai pha đề tài giải pháp. KC 08-15/06-10 và KC 08-03/11-15 đã đề xuất giải pháp neo xoắn [4], [5] để gia tăng 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP trọng lượng của viên gia cố và hạn chế NGHIÊN CỨU chuyển vị của cả mảng gia cố, mái đê biển sẽ được gia tăng độ an toàn hơn. Các 2.1. Đối tượng nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã Đối tượng nghiên cứu là neo xoắn gia cố thiết lập được biểu thức tính sức chịu tải mái dốc công trình thủy lợi dựa trên cơ sở kéo nhổ của neo xoắn và hoàn thiện công thiết kế, cấu tạo, nguyên lý làm việc của neo nghệ thi công lắp đặt neo ở hiện trường. gia cố tấm lát mái bảo vệ đê biển. Tuy nhiên biểu thức (1) được công bố ở tài Giải pháp sử dụng neo xoắn, dùng một liệu [2] các tác giả cũng chỉ rõ, biểu thức thiết bị xoắn neo vào đất đến một độ sâu nào này chỉ phù hợp với mặt đất nằm ngang đó trong thân đê và liên kết bằng dây neo hoặc mái dốc nghiêng không quá 20 o. Biểu chốt giữ với tấm lát mái. thức này ứng dụng phù hợp với mái đê biển Để thiết lập biểu thức sức chịu tải kéo nhổ có độ dốc không lớn. Đối với mái dốc công của neo xoắn, các tác giả [1], [2] giả thiết 77

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2438 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 ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.