English
Tiếng Việt
Các xuất bản
1. Đặt vấn đề
Khi xây dựng nền đường, đặc biệt là những đoạn đường đi qua khu vực có đia chất phức tạp thì việc tính toán ổn định nền đường là bài toán vô cùng quan trọng. Tính chính xác của kết quả tính toán ảnh hưởng rất lớn đến độ bền, độ ổn định lâu dài của nền đường sau này.
Hiện nay, khi phân tích ổn định của nền đường các kỹ sư thường dùng một trong hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất là giả định trước mặt trượt và chỉ xét trạng thái cân bằng giới hạn của những điểm nằm trên cung trượt (thường gọi là phương pháp giả định mặt trượt). Phương pháp thứ hai xem nền đất là môi trường đàn hồi – dẻo và ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất - biến dạng của các điểm trong nền đất.
Từ thực tế đó làm nảy sinh những câu hỏi như: nên lựa chọn phương pháp nào để phân tích? Kết quả phân tích bằng hai phương pháp trên có khác nhau không?
Để có cơ sở khoa học cho các câu hỏi như trên, tác giả bài báo đã tiến hành nghiên cứu, xác định hệ số ổn định của nền đường trong nhiều trường hợp khác nhau theo hai phương pháp đã nêu. Trong quá trình phân tích tác giả có ứng dụng chương trình GEO - SLOPE cho phương pháp thứ nhất và chương trình PLAXIS V.8.2 cho phương pháp thứ hai.
2. Các bài toán phân tích
Bài toán 1: Nền đường có chiều cao H = 6m; mặt đường rộng B = 12m; độ dốc mái taluy 1/1,5; trong nền không có mực nước ngầm (hình 1). Thay đổi giá trị góc nội ma sát (φ) và lực dính kết đơn vị (c) của đất đắp nền đường. Tính toán ổn định bằng phần mềm GEO - SLOPE và PLAXIS.
Hình 1. Sơ đồ bài toán 1 và 2
Bài toán 2: Sơ đồ nền đường như bài toán 1. Thay đổi giá trị góc nội ma sát (φ) và lực dính kết đơn vị (c) của đất nền tự nhiên. Tính toán ổn định bằng phần mềm GEO - SLOPE và PLAXIS.
Bài toán 3: Nền đường có chiều cao thay đổi H = 2 ÷ 6m; mặt đường rộng B = 12m; độ dốc mái taluy 1/1,5 (hình 2); tải trọng xe chạy: q = 20kN/m2 . Thay đổi giá trị góc nội ma sát (φ) và lực dính kết đơn vị (c) của đất đắp nền đường. Tính toán ổn định bằng phần mềm GEO - SLOPE và PLAXIS.
Hình 2. Sơ đồ bài toán 3
Bài toán 4: Nền đường cao H = 6m; mặt đường rộng B = 12m; độ dốc mái taluy 1/1,5; trong nền có mực nước ngầm với chiều cao mực nước tại tim đường Hd = 1,0m; chiều cao mực nước ở mép Hh = 0,5m; Băng-ket có chiều cao Hb = 2,0m và chiều rộng L = 6m (hình 3). Tải trọng đơn vị: q = 20kN/m2. Thay đổi giá trị góc nội ma sát (φ) và lực dính kết đơn vị (c) của đất đắp nền đường. Tính toán ổn định bằng phần mềm GEO - SLOPE và PLAXIS.
Hình 3. Sơ đồ bài toán 4
3. Các kết luận và kiến nghị
Mặc dù được xây dựng trên hai lý thuyết tính toán khác nhau, lịch sử ra đời khác nhau. Nhưng kết quả tính ổn định bằng phương pháp giả định mặt trượt (mặt trượt hình trụ tròn, phân tích ổn định bằng công thức Bishop đơn giản, sử dụng chương trình GEO - SLOPE mô đun SLOPE/W) và phương pháp phân tích ứng suất - biến dạng của môi trường đàn hồi – dẻo (ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng chương trình PLAXIS V8.2 trong các trường hợp đã nghiên cứu cơ bản là như nhau (kết quả lệch nhau ≤ 10% là có thể chấp nhận được).
Qua các kết quả đã nghiên cứu có thể thấy phần lớn các trường hợp tính bằng chương trình PLAXIS cho hệ số ổn định nhỏ hơn so với khi tính bằng GEO - SLOPE (các trường hợp ngược lại thì kết quả lệch nhau không đáng kể). Do đó nếu sử dụng PLAXIS để tính toán và đánh giá ổn định với hệ số ổn định yêu cầu (Kyêu cầu ) là 1,4 thì sẽ thiên về an toàn.
Nhìn chung khi lực dính kết đơn vị của đất lớn thì kết quả tính toán theo hai phương lệch nhau lớn hơn so với khi lực dính kết đơn vị của đất nhỏ. Điều này một lần nữa khẳng định tính chất phức tạp của đất dính mà các tài liệu về cơ học đất đã đề cập.
Từ các kết luận trên, trong phạm vi nghiên cứu, tác giả kiến nghị:
- Khi phân tích ổn định các mái dốc nói chung và nền đường nói riêng có thể sử dụng một trong hai phương pháp tính toán đã nêu mà vẫn đảm bảo sự chính xác (điều này sẽ giúp các đơn vị thẩm tra, chủ đầu tư có cơ sở xét duyệt phương án tính toán của các đơn vị tư vấn thiết kế).
- Tuy nhiên như đã phân tích, trường hợp đất đắp có lực dính kết đơn vị lớn thì để đảm bảo an toàn nên phân tích ổn định bằng nhiều phương pháp khác nhau để so sánh, đánh giá, nhằm đảm bảo sự an toàn cho công trình.
- Cần phải đưa phương pháp phân tích ứng suất - biến dạng vào các qui trình tính toán ổn định các mái dốc nói chung và nền đường nói riêng. Bên cạnh đó cần bổ sung việc qui định hệ số ổn định yêu cầu (Kyêu cầu ) là 1,4 (như qui định cho công thức của Bishop) vào qui trình tính toán thiết kế nền đường hiện nay ở Việt Nam.
Attachment file:
Related article
