Đang tải... (xem toàn văn)
Phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60 58 60 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướngdẫn : TS. LÊ TRỌNG NGHĨA Cán bộ chấm nhận xét 1 : Cán bộ chấm nhận xét 2 : Luận Văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. 2. 3. 4. 5. Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nhiệm vụ:Phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn. Nội dung: Mở Đầu Chương 1: Tổng quan về sự điều chỉnh thông số modulus của đất Chương 2:Cơ sở lý thuyết khi phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu bằng phần tử hữu hạn Chương 3:Phân tích chuyển vị tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh modulus của đất theo mức độ chuyển vị của tường HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :TS. LÊ TRỌNG NGHĨA Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đãđược Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua. CÁN BỘ HƯỚNG DẪNCHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) TS. LÊ TRỌNG NGHĨA PGS.TS. VÕ PHÁN -i- LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Địa cơ Nền móng đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên trong thời gian qua. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩLê Trọng Nghĩa, người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh thần trong thời gian học viên thực hiện Luận văn. Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình. Và cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình và bạn bè thân hữu đã động viên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua. Chân thành cảm ơn! -ii- TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN TÓM TẮT Chuyển vị của tường bêtông cốt thép được quan trắc ở dự án Ngân hàng của Thái Lan (BOT), nằm trên bờ sông Chao Praya, Bangkok. Dự án báo gồm năm tầng hầm với tổng độ sâu đào là 15.2m. Dự án này đã mất hơn một năm để hoàn thành tất cả các hố đào và xây dựng từ trên xuống cho các tầng hầm. Diện tích hố đào hơn 10.790 m 2 , và được chia thành mười ba khu vực xây dựng. Trình tự thi công tầng hầm ở từng khu vực. Thi công đào được tạm dừng ở ba giai đoạn đào 2, 4 và 6 ở độ sâu 1.75m; 8.1m và 15.2m tương ứng. Trong suốt thời gian thi công, công trình có tiến hành quan trắc chuyển vị ngang của tường. Hệ thống quan trắc đầy đủ được thiết lập trong tường và mặt đất nền xung quanh để theo dõi trong suốt quá trình thi công và sau khi hoàn thành công trình. Số liệu đo đạt được sử dụng để phân tích ngược với các dự báo của phần mềm PLAXIS 3D Foundation khi điều chỉnh modulus của đất sử dụng mô hình Morh-Coulumbcho tương thích với giá trị quan trắc theo từng cấp đào. Kết quả việc phân tích ngượclà modulus của đất giảm dần khi chiều sâu đào tăng dần theo từng bước thi công. Một tương quan giữa modulus của đấtvà mức độ chuyển vị 1 của tường với từng cấp đào được thiết lập cho hệ thống tường bêtông cốt thép, thi công hố đào theo phương pháp top-down trên nền đất ở Bangkok thông qua hệ số hiệu chỉnh α 2 . Hệ số α =150-300 cho đất sét yếu và α =1200-800 cho lớp sét cứng. 1 Mức độ chuyển vị là tỉ số u max /h, với u max là giá trị chuyển vị lớn nhất của tường, h là chiều sâu của hố đào tại cấp đào tương ứng 2 E u =αS u hệ số hiệu chỉnh modulus của đất theo sức chống cắt không thoát nước -iii- SUMMARY OF THESIS TITLE ANALYSIS DISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS ON EXCAVATION WITH AMENDMENT OF MODULUS SOIL BY LEVELDISPLACEMENT OF DIAPHRAGM WALLS. ABSTRACT A movement of Diaphragm walls was monitored at the Bank ofThailand (BOT) project, located on the Chao Praya Riverbank, Bangkok. The project consisted of five undergroundbasement floors with the total depth of excavation about15.2 m. This project took more than one year to finishall the excavation and top-down construction for thebasement floors. The area of excavation was larger than10,790 m 2 , and was divided into thirteen constructedzones. The sequence of basement construction at eachzone. The excavationwas paused at three main excavated stages 2, 4 and 6at the depth of 1.75 m, 8.1 m and 15.2 m, respectively.The full set of instrumentation was installed at the palaces, diaphragm wall and ground surface to monitor the field performances during and after basement construction The field measurement used to back analysis with prediction of software PLAXIS 3D Foundation when amendment of modulus soil which use model Morh-Coulumb for compatibility with the value observef for each excavation level. Results of back analysis is the modulus of soil decrease gradually when depth excavation increase gradually with each step of construction.Acorrelation between the modulus of the soil and the set leveldisplacement of the wall with each level of excavation is set for systemsdiaphrgamwall,construction top- down approachontheground in Bangkok through thecorrection factor α. Factor α =150-300 with soft clay and α =1200-800 with stiff clay. -iv- -v- MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC v DANH MỤCHÌNH ẢNH, HÌNH VẼ vii DANH MỤC ĐỒ THỊ xi 1.MỞ ĐẦU 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỀ TÀI 2 5. GIỚI HẠN PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2 6. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 2 7. NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2 1.Chương 1.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU CHỈNH THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT 4 1.1. TỔNG QUAN 4 1.2. THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT 5 1.3. HỆ SỐ POISSON[19] 17 1.4. HỆ SỐ THẤM 19 1.5. KẾT LUẬN 20 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾTKHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦATƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PP PTHH[2][18] 23 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRONG PLAXIS 3D FOUNDATION 1.6 23 2.2. MÔ HÌNH VẬT LIỆU 23 2.3. ĐỊNH NGHĨA BIẾN DẠNG THÔNG THƯỜNG 23 2.4.PHÂN TỬ BỀ MẶT 24 2.5.PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT HỮU HIỆU KHÔNG THOÁT NƯỚC VỚI CÁC THAM SỐ HỮU HIỆU 24 2.6. THAM SỐ SKEMPTON B 27 -vi- 2.7. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ KHÔNG THOÁT NƯỚC VỚI THÔNG SỐ ỨNG SUẤT TỔNG 30 2.8. ÁP LỰC TIỀN CỐ KẾT BAN ĐẦU TRONG MÔ HÌNH NÂNG CAO 30 2.9. ỨNG SUẤT BAN ĐẦU 32 2.10. LỰA CHỌN MÔ HÌNH 33 2.10.1. Mô hình Mohr-Coulumb (MC) 33 2.10.2. Mô hình hardening soil (HS) 40 2.11. NHÂN TỐ THỜI GIAN[2] 45 2.12. CÁC LỖI THƯỜNG GẶP VỚI MÔ HÌNH 3D 39 2.13. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 42 Chương 3. PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG 44 3.1. SỐ LIỆU CÔNG TRÌNH 44 3.2. PHÂN TÍCH BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 3D FOUNDATION 45 3.2.1. Thông số đầu vào 45 3.2.2.Mô hình Plaxis 3D 52 3.2.3. Kết quả tính toán và phân tích dữ liệu 56 3.3. KẾT LUẬN 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 4.1. KẾT LUẬN 78 4.2. HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 79 4.3. KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Trong Nước 81 -vii- DANH MỤCHÌNH ẢNH, HÌNH VẼ Hình 1.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok 4 Hình 1.1Mặt cắt đất nền ở Bangkok 4 Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19] 7 Hình 1.2 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus[14][15][19] 7 Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu 8 Hình 1.3 Tổng hợp các nghiên cứu hệ số Modulus cho hố đào sâu 8 ở đất nền Bangkok[15] 8 Hình 1.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok 10 Hình 1.4 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét mềm Bangkok 10 Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok 10 Hình 1.5 Kết quả thí nghiệm nén ngang cho đất sét cứng Bangkok 10 Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào 11 Hình 1.6Mô hình hình học, điều kiện thanh chống và trình tự đào 11 Hình 1.7So sánh đặc tính nén của đất với dữ liệu quan trắc ở Nam Boston12 Hình 1.7So sánh đặc tính nén của đất với dữ liệu quan trắc ở Nam Boston12 Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 13 Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 13 Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 14 Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống đến chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét 14 Hình 1.10 Ảnh hưởng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớn nhất của tường và moment uốn 14 Hình 1.10 Ảnh hưởng khoảng cách thanh chống cho chuyển vị lớn nhất của tường và moment uốn 14 Hình 1.11 Mô hình đối xứng, độ dày tường vây là 0.9m, B/2=20m. Bề rộng của hố đào và thông số độ cứng của tường được nghiên cứu. [Fino và Harahap, 1991] 15 [...]... mô hình Mohr-Coulumb Chương 3 PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG Giới thiệu về điều kiện địa chất và số liệu quan trắc của dự án ngân hàng Thái Lan, ở Bangkok Dùng kết quả chuyển vị ngang của tường chắn được mô phỏng bằng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để so sánh chuyển vị ngang của tường theo quan trắc Với kết quả này... này ta sẽ thấy xu hướng biến đổi modulus biến dạng của đất theo các bước thi công và có kể đến mức độ chuyển vị ngang của tường chắn KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả phân tích ở chương 3.Đưa ra xu hướng giảm modulus biến dạng của đất theo mức độ chuyển vị của tường -4- 1 Chương 1.TỔNGQUAN VỀ SỰ ĐIỀU CHỈNH THÔNG SỐ MODULUS CỦA ĐẤT 1.1 TỔNG QUAN Việc dự báo chính xác sự thay đổi giá trị module biến dạng... như hệ thống điện, hệ thống nước … và bãi giữ xe Vấn đề cần giải quyết là phải có một hệ thống tường chắn phù hợp với việc độ sâu của công trình ngầm ngày càng lớn Ở đây việc chống chuyển vị của tường chắn hố đào sâu của công trình ngầm nổi lên như là một vấn đề thách thức cần phải được giải quyết Theo các nghiên trước đó, chuyển vị của tường chắn hố đào sâu phụ thuộc rất nhiều vào tham số modulus. .. chiều dài tường Và Hình 1 9 xét đến ảnh hưởng của khoảng cách thanh chống theo phương đứng Kết quả là khoảng cách thanh chống ảnh hưởng đáng kể đến độ lún nền xung quanh và cả chuyển vị ngang của tường (b) chuyển vi ngang của tường Hình 1.8 Ảnh hưởng của chiều dài tường trên chuyển vị ngang và độ lún nền cho OCR=1 của đất sét (a) Độ lún nền -13- (b) Chuyển vị ngang của tường Hình 1.9Ảnh hưởng của khoảng... 1 TỔNG QUAN về sự điều chỉnh thông số modulus của đất Tổng quan về lý thuyết liên quan đến chuyển vị tường chắn hố đào sâu Các công trình nghiên cứu về quan hệ biến dạng và modulus biến dạng Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHI PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PP PTHH) -3- Ở đây ta sử dụng phần mềm “PLAXIS 3D Foundation 1.6” để phân tích ngược theo mô hình Mohr-Coulumb... bước đàoNo.9 72 Biểu đồ 3.11 Vị trí chuyển vị lớn nhất theo chuyển sâu phụ thuộc vào độ sâu đào (Quan trắc và tính toán Plaxis) .74 Biểu đồ 3.12 Sự Biến thiên modulus Eu theo độ sâu của từng lớp đất 75 Biểu đồ 3.13 Sự biến thiên hệ số theo độ sâu của từng lớp đất .75 Biểu đồ 4.15 Hệ số τheo độ sâu đào sét yếu và sét cứng 78 -xii- DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1Thuộc tính kỹ thuật của. .. cọc bản thép và tường vây bêtông cốt thép Thì cho kết quả, tường cọc bản thép có khoảng chuyển vị lớn nhất nằm khoảng 1~2% độ sâu của hố đào Tường vây betong cốt thép chuyển vị lớn nhất không vượt quá 0.5% độ sâu của hố đào [19] Ou và cộng sự (2000) quan trắc chuyển vị nền của công trình gây ra bởi quá trình thi công hố đào theo phương pháp top down với tường vây bêtông cốt thép.Hệ thống quan trắc tổng... Thuộc tính kỹ thuật của mô hình đất được sử dụng trong phân tích được trình bày ở Bảng 1 1có hệ số OCR thay đổi Hình 1 8 thể hiện ảnh hưởng của chiều dài tường đến độ lún nền và chuyển vị ngang của tường ứng với các chiều sâu tường là L=40m và 20m Khi đào đến các cấp đào H=2.5m, 5.0m, 10.0m, 15.0m, 22.5m cho đất OCR=1 Khi chiều sâu tường tăng dẫn đến chuyển vị ngang của tường giảm Còn độ lún nền không... xứng, độ dày tường vây là 0.9m, B/2=20m Bề rộng của hố đào và thông số độ cứng của tường được nghiên cứu [Fino và Harahap, 1991] 15 Hình 1.12Kích thước mô hình hố đào 15 Hình 1.12Kích thước mô hình hố đào 15 Hình 1.1 3Chuyển vị ngang của tường và độ lún nền trong tiến trình đào 16 Hình 1.1 3Chuyển vị ngang của tường và độ lún nền trong tiến trình đào 16 Hình 1.14 Chuyển vị ngang của. .. biến dạng của đất Mà tham số này lại biến đổi trong suốt quá trình thi công đào đất từ khi tường bắt đầu chuyển vị chứ không phải hằng số Trong các bài toán phân tích thông thường, người ta chỉ xét đến thông số modulus là hằng số trong suốt quá trình thi công Để hiểu rõ hơn và mô phỏng gần thực tế các bước thi công có điều chỉnh tham số modulus biến dạng của đất theo mức độ chuyển vị của tường chắn sao . MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Nhiệm vụ :Phân tích chuyển vị của tường chắn hố đào sâu có xét đến sự điều chỉnh modulus của đất theo mức độ chuyển vị của. CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂUCÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CHẮN TÓM TẮT Chuyển vị của tường bêtông cốt thép được quan trắc ở dự án Ngân hàng của. 1.6” để phân tích ngược theo mô hình Mohr-Coulumb. Chương 3. PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO SÂU CÓ XÉT ĐẾN SỰ ĐIỀU CHỈNH MODULUS CỦA ĐẤT THEO MỨC ĐỘ CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG Giới thiệu về điều