Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 112 SLOPE I. TỔNG QUAN SLOPE/W là một trong những chương trình của công ty GEO-SLOPE - CANADA chuyên về tính ổn ñịnh của mái dốc (tự nhiên và nhân tạo). Chương trình Slope ñược xây dựng dựa trên một số lý thuyết tính ổn ñịnh mái dốc như : Bishop, Janbu, Ordinary, Spencer, Finite element stress Chương trình Slope cho phép tính toán mái dốc trong mọi ñiều kiện có thể xảy ra trong thực tế như xét ñến áp lực nước lỗ rỗng, xét ñến neo trong ñất, tải trọng ngoài, vải ñịa kỹ thuật, ñất bão hoà nước và không bão hoà nước Chương trình Slope ñược thiết kế dưới dạng hệ CAD, nên làm cho người dùng dễ sử dụng. Hầu hết số liệu ñược nhập vào trực tiếp ngay trên bản vẽ giống như ta quen làm bằng tay thông thường nên rất thuận lợi cho người mới dùng. Chi tiết về các lý thuyết tính có thể xem trong giáo trình môn Cơ học ñất và Ổn ñịnh mái dốc của trường ðH GTVT Sơ qua về một số lý thuyết tính ñược dùng trong chương trình Slope:  Ordinary : xem cả lực pháp tuyến và lực cắt của mảnh trượt là bằng 0  Bishop và Janbu là phương pháp có xét ñến lực pháp tuyến nhưng không xét ñến lực trượt giữa các mảnh. Phương pháp theo Bishop chỉ xét ñến sự cân bằng mômen và Janbu xét ñến sự cân bằng lực.  Hệ số an toàn theo Janbu không bao gồm hệ số kinh nghiệm. Hệ số này phải ñược xét bằng thủ công.  Phương pháp PTHH : phương pháp này phân mảnh của mái dốc thành lưới các ô vuông hay chữ nhật ñể tính ứng suất. Từ ñó sẽ tính ra ñược hệ số ổn ñịnh.  Spencer : xét cả hai ñiều kiện cân bằng lực và cân bằng mômen, nó hạn chế coi lực trượt là hằng số.  Trong tài liệu này, cách sử dụng chương trình ñược trình bày song song với ví dụ tính cụ thể. Bước ñầu sẽ là phần nhập số liệu cho bài toán, tiếp theo là tính toán hệ số ổn ñịnh, thể hiện kết quả, sau ñó ñưa ra phương pháp nâng cao tính ổn ñịnh của mái dốc, cuối cùng là in kết quả. Slope ñược chia thành 3 module, ñó là chương trình nhập số liệu (Define), chương trình tính toán (Solve) và chương trình biểu thị kết quả tính (Contour). Thông thường ta sẽ bắt ñầu với module Define sau ñó dùng module Solve ñể tính toán và module Contour ñể kiểm tra và in kết quả. Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 113 II. NHẬP SỐ LIỆU Thiết lập ban ñầu  Bắt ñầu với Slope : Chạy chương trình Define trong nhóm chương trình của Slope. Thông thường có thể tìm nó như sau: Start > Programs > GEO SLOPEW 4.22 > SLOPEW DEFINE.  Khi khởi ñộng thành công mà hình của chương trình có thể như sau:  Ta nên phóng to cửa sổ này toàn màn hình ñể có vùng làm việc rộng nhất.  Nếu như làm việc lần ñầu tiên hoặc có thay ñổi về trang in thì ta nên thiết lập vùng làm việc như sau : menu : Set >Page : <nhập các số liệu phù hợp với khổ giấy sẽ in ra tương tự hình sau>  Tiếp theo ta nên thiết lập tỷ lệ của bản vẽ và vài thông số liên quan khác. Cách làm như sau : menu : Set > Scale > <Thiết lập các thông số cho ba phần là phần ñơn vị dùng thật bên ngoài (Engineering Units), tỷ lệ vẽ (Scale) theo phương ñứng (vert.) Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 114 và ngang (horz.) cùng với phạm vi mở rộng của bài toán (Problem Extents). Thông thường ta có thể thiết lập như hình dưới và lưu ý là phạm vi bài toán càng lớn thì cần ñặt tỷ lệ vẽ lớn theo sao cho vừa khổ giấy in ñã chọn từ trước >  Trục toạ ñộ ñể làm việc với bài toán là trục toạ ñộ vuông góc thông thường.  ðể tiện cho quá trình nhập số liệu hay mô tả bài toán ta nên thiết lập hệ thống lưới trợ giúp vẽ (Grid), nó tương tự như ta kẻ ô vuông khi vẽ tay. Cách thực hiện như sau : menu : Set > Grid > <nhập các thông số bao gồm khoảng cách giữa các nút lưới (Grid Spacing), ñây là theo ñơn vị thật còn ñơn vị của mắt lưới sẽ do Slope tự tính. Ta cũng nên chọn phần hiển thị lưới (Display Grid) và bắt dính nút lưới (Snap to Grid). Hình sau là một ví dụ>  Hiển thị trục toạ ñộ sẽ làm cho bài toán dễ nhìn hơn. Cách làm : menu : Set > Axes > <thiết lập các thông số như cần hiển thị nội dung gì, tên gọi cho từng trục toạ ñộ và bước tăng giá trị ghi trên thang toạ ñộ. Thông thừng ta chỉ nên hiển thị trục X (trục nằm dưới) và trục Y (trục thẳng ñứng) và nên ñặt tên cho mỗi trục này ñể dễ quan sát. Trục X biểu diễn khoảng cách theo phương ngang và trục Y biểu diễn chiều dày của các lớp ñất. Hình dưới là cách thiết lập hay dùng nhất> Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 115   Kết quả sau khi thiết lập là màn hình tương tự hình dưới Chỉ ra phương pháp tính và các tuỳ chọn hỗ trợ quá trình tính  Sau khi thiết lập các thông số liên quan ñến hình học của bài toán ta cần phải chỉ ra phương pháp tính phù hợp cho bài toán này. Slope ñưa ra tuỳ chọn nhiều cách tính khác nhau và mỗi cách tính sẽ hợp lý hơn trong những bài toán cụ thể. ðể có thể lựa chọn phương pháp tính thích hợp cần có kiến thức về lĩnh vực ðịa kỹ thuật. Có thể tham khảo giáo trình môn Cơ học ñất hoặc tài liệu ñi kèm theo chương trình Slope về phần lý thuyết tính. Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 116  ðể chỉ ra phương pháp tính vào menu : KeyIn > Analysis Method > <chọn phương pháp tính, hay dùng nhất là Bishop (with Ordinary & Janbu). Hình dưới là ví dụ >  Tiếp theo ta cần chỉ ra các tuỳ chọn khi tính toán như số mảnh, hướng trượt Cách làm : menu : KeyIn > Analysis Control > <nhập các thông số cần thiết như hình dưới> Nhập các thông số ñịa chất của các lớp ñất  ðây là những số liệu rất quan trọng của bài toán, nó ñược thu thập từ quá trình khảo sát ñịa chất. Slope sẽ quản lý các lớp ñất theo thứ tự ñánh số từ 1. ðơn vị tính của các ñặc trưng của ñất cần phải ñược xác ñịnh rõ từ trước, trong ví dụ này lấy ñơn vị là KN/m 2 . Một lưu ý nữa là lớp cuối cũng phải khai báo là nền dạng ñất cứng mà cung trượt không thể cắt qua. Trong Slope nó ñược ñịnh nghĩa là Bedrock. Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 117  Từ menu : KeyIn > Soil Properties > <Nhập vào các thông số ñịa chất cho từng lớp ñất như hình dưới>  Trình tự nhập bắt ñầu từ : Soil > Strength Model > Description > Unit Weight > Phi > Cohesion > Copy > Lặp lại cho tới khi hết các lớp ñất  Lưu ý là phải chọn phần "Strength Model" cho lớp cuối là "Bedrock". Các nội dung khác tham khảo tài liệu của Slope. Vẽ hình dạng mặt cắt mái dốc cần tính ổn ñịnh  Một bài toán tính ổn ñịnh mái dốc bao giờ cũng gắn liền với hình dạng mặt cắt của nó. Hình dạng này thể hiện cấu tạo ñịa chất và các ñiều kiện tác dụng khác nhau của bên ngoài. Trong Slope/W thì phần này ñược gọi là vẽ phác hoạ (Sketch) và cách thực hiện là ta sẽ làm việc với các lệnh trong menu : Sketch. Chức năng của menu này chỉ tạo ra hình dạng ñể làm cơ sở cho việc vẽ và gán các ñối tượng sau này, các kết quả tạo thành không ảnh hưởng ñến tính toán. Do ñó trong những bài toán ñơn giản, việc xây dựng mô hình có thể không cần vẽ trước bằng chức năng này.  Khi vẽ ta nên chú ý ñến dình dạng của chuột (mouse), mỗi trạng thái lệnh khác nhau thì sẽ có hình dạng mouse tương ứng, ví dụ như ñể vẽ thì mouse có dạng hình dấu thập +, còn ñể chọn thì nó có dạng mũi tên  Bài toán ở ñây là tính ổn ñịnh của nền ñắp trên ñất yếu. Các thông số của bài toán sẽ ñề cập lần lượt trong các mục sau, phần này chỉ vẽ cấu tạo hình học của nền ñắp và lớp ñịa chất ở dưới. Số liệu khảo sát và phương án thiết kế ban ñầu (sơ bộ) của nền ñắp xem trong hình vẽ cuối tài liệu này. Soil Strength Model Description Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 118  Thông thường với nền ñắp ñối xứng thì với phạm vi không lớn (khoảng trên dưới 100m) ta chỉ cần làm cho ½ mặt cắt là ñủ. Nếu tính cho cả mặt cắt thì hình vẽ sẽ có tỷ lệ lớn hơn và sẽ khó nhìn hơn. Trong một số trường hợp ñặck biệt phải vẽ toàn mặt cắt.  Ta nên phóng to phần bản vẽ mà trên ñó mặt cắt sẽ ñược vẽ. Dùng các nút lệnh trong thanh Toolbar : Zoom như hình dưới :  Vào menu : Sketch > Lines > Con trỏ sẽ biến thành dấu + > Chọn ñiểm : (0,11) > (9,11) > (15,8) > (40,8) > (40,0) > (0,0) > (0,11) > Bấm phím phải mouse > menu : Sketch > Lines > Chọn ñiểm : (0,8) > (15,8) > (13,6) > (0,6) > Bấm phím phải mouse > menu : Sketch > Lines > Chọn ñiểm : (0,3) > (40,3) > Bấm phím phải mouse  Khi thực hiện xong thì hình dạng bài toán như hình trên. Ta cũng có thể dùng nút "Sketch Lines" ñể vẽ thay vì chọn menu : Sketch > Lines.  ðể xoá bỏ ñường nào ta chọn nút "Modify Objects", lúc này mouse sẽ biến thành mũi tên màu ñen và ta chọn ñường cần xoá rồi chọn nút "Delete" trên cửa sổ "Modify Objects". Thao tác này cũng dùng ñể xoá tất cả các loại ñối tượng khác trong Slope. Sketch Lines Modify Objects Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 119 Gán vị trí cho từng lớp ñất  Sau khi hoàn thành vẽ phần hình học của bài toán ta sẽ gán phần ñịa chất của các lớp ñất. Phần này sẽ là phần hay nhầm lẫn, nhất là ñối với người mới dùng. Khi gán lớp ñất là ta phải vẽ vùng mà lớp ñất ñó tồn tại theo các ñiểm mà ta ñã vẽ trong phần phác hoạ.  Nguyên tắc : luôn vẽ từ ñiểm trái xa nhất và kết thúc ở ñiểm phải xa nhất của lớp ñất.  ðường số 1 bao giờ cũng là ñường trên cùng nhất của bài toán.  Số lượng ñường ñịnh nghĩa lớp ñất là cố ñịnh và do Slope ñưa ra. Hình dưới là cửa sổ ñể vẽ các ñường gán các lớp ñất.  Trình tự thực hiện như sau : menu : Draw > Lines > Chọn ñường số 1 trong hộp "Line #" > Chọn nút "Draw" > Chọn ñiểm : (0,11) > (9,11) > (15,8) > (40,8) > Một ñường ñậm màu ñỏ ñược vẽ theo 4 ñiểm vừa chọn > Bấm nút phải mouse > Chọn ñường số 2 trong hộp "Line #" > Chọn nút "Draw" > Chọn ñiểm : (0,8) > (40,8) > Bấm nút phải mouse > một vùng sẽ ñược tô màu theo màu của lớp ñất số 1 (Soil 1) > Chọn ñường số 3 trong hộp "Line #" - -> Chọn nút "Draw" > Chọn ñiểm : (0,6) > (13,6) > (15,8) > (40,8) > Bấm nút phải mouse > một vùng sẽ ñược tô màu theo màu của lớp ñất số 2 (Soil 2) > Chọn ñường số 4 trong hộp "Line #" > Chọn nút "Draw" > Chọn ñiểm : (0,3) > (40,3) > Bấm nút phải mouse > một vùng sẽ ñược tô màu theo màu của lớp ñất số 3 (Soil 3) > Chọn ñường số 5 trong hộp "Line #" > Chọn nút "Draw" > Chọn ñiểm : (0,0) > (40,0) > Bấm nút phải mouse > một vùng sẽ ñược tô màu theo màu của lớp ñất số 4 (Soil 4) > Chọn nút "Done" Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 120  Nếu thực hiện như trên thì kết quả như sau :  Các chữ màu ñỏ trên hình vẽ thể hiện ñiểm bắt ñầu của ñường gán ñịa chất tương ứng. Các số máu ñen thể hiện số thứ tự ñiểm vẽ trong phần "Sketch"  Ta có thể kiểm tra kết quả bằng cách xem vị trí từng lớp ñất theo lệnh sau: menu : View > Soil Properties > <Bấm mouse vào vùng lớp ñất cần kiểm tra, nếu thấy vùng ñó ñược gạch chéo và các thông số của lớp ñất ñược hiện ra ñúng thì có nghĩa là ta ñã gán ñúng số liệu cho các lớp ñất. Hình sau là ví dụ>  Ta có thể sửa ñổi nội dung gán các lớp ñất bằng cách xoá ñi và vẽ lại các ñường thẳng phân ñịnh ranh giới mới. Cách làm này tương tự như trong phần "Vẽ mặt cắt hình học", cụ thể là mục cuối, phần "Modify Objects" Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo 121 Vẽ bán kính mặt trượt  Bán kính mặt trượt (Slip surface radius) là một khái niệm do Slope ñưa ra và bắt buộc người dùng phải vẽ. Yêu cầu ở ñây là người dùng phải chỉ ra một số ñường thẳng (tối thiểu là 1 ñường và tạm gọi là "ñường bán kính") mà chúng có tính chất là tiếp tuyến của các cung trượt. Slope sẽ tính bán kính cung trượt dựa vào các nút lưới tâm trượt (ta sẽ làm sau) như là ñường vuông góc từ nút lưới ñến các ñường thẳng này. Các ñường thẳng này ñược xây dựng dựa vào một hình tứ giác do người dùng ñịnh ra. Số lượng các ñường bán kính trong tứ giác này và vẽ chúng do Slope tự làm.  Các ñường bán kính sẽ ñược tạo ra theo 2 cạnh của tứ giác theo thứ tự từ trái sang phải.  4 ñiểm của ñỉnh tứ giác này ñược chọn phải theo nguyên tắc : ðiểm trái trên > ðiểm trái dưới > ðiểm phải dưới > ðiểm phải trên.  Lựa chọn ñược 4 ñiểm hợp lý ñòi hỏi người dùng phải có khả năng phán ñoán cung trượt sẽ nằm trong khoảng nào và sẽ trượt như thế nào. Tốt nhất ta nên chọn sao cho góc nghiêng của các ñường bán kính phù hợp với khả năng có thể xảy ra hiện tượng trượt tiềm ẩn. Nên lấy các ñường bán kính song song với mái taluy và nền ñất cứng.  Cách ñịnh ra các "ñường bán kính" : menu : Draw > Slip Surface > Radius > <Chọn 4 ñiểm ñể ñịnh ra hình tứ giác giới hạn. trong ví dụ lấy 4 ñiểm là (0,8) , (0,0) , (40,0) , (40,8)> > <Nhập vào số bước tăng của các ñường bán kính như hình dưới. Nút "Rotate" cho phép xoay ñường bán kính ñi một góc 90 o còn các thông số khác ta nên ñể mặc ñịnh hoặc xem thêm chỉ dẫn của Slope> [...]... u, Slope s thông báo trong c a s "Verify Data" n i dung m c gây l i Ta c n quay l i ñ s a và ki m tra l i cho ñ n khi h t l i III TÍNH H S N ð NH Sau khi ñ m b o s li u là không sai ta có th chuy n sang ph n tính h s mái d c theo phương pháp ñã l a ch n t trư c n ñ nh Cách làm : menu : Tools > SOLVE > > Ch n nút "Start" trong c a s "SLOPE/ W SOLVE" ðây là l nh g i m t chương. .. là quá nh , n u xét theo quy trình hi n hành là không n ñ nh, vì th c n ph i có bi n pháp nâng cao h s n ñ nh Kmin Có nhi u bi n pháp ñ gi i quy t v n ñ này trong ñó dùng neo ng m ho c v i ñ a k thu t là m t phương pháp kh thi Trong Slope thì nó xem vai trò c a v i ñ a k thu t trong vi c nâng cao tính n ñ nh chính là kh năng ch ng kéo ñ t c a nó Cho nên ta ph i b trí sao cho v i ñ a k thu t n m c t... t Các ñư ng bán kính N u mu n v l i các ñư ng bán kính ta c n xoá b các ñư ng hi n có b ng l nh : "Modify > Objects" ñã ñư c gi i thi u ph n trư c V lư i tâm các cung trư t Trong Slope cũng như trong h u h t các chương trình tính n ñ nh mái d c ñ u có yêu c u ñ nh ra tâm các cung trư t thành d ng lư i ð làm t t ñi u này ñòi h i ngư i dùng ph i v ng ki n th c chuyên môn và có kinh nghi m S lư ng ô... trong c a s "SLOPE/ W SOLVE" ðây là l nh g i m t chương trình ñ c l p (module SOLVE), nó s tính ra h s an toàn nh nh t theo các phương pháp khác nhau mà ta ñã ch n Th i gian tính toán có th nhanh hay ch m ph thu c vào t c ñ máy tính và s lư ng c n tính c a bài toán N u th y Slope tính quá lâu thì ta có th ch n "Stop" trong hình trên ñ k t thúc quá trình tính toán V i m i phương pháp tính thì h s an toàn... tr ng IV HI N TH K T QU Hi n th k t qu là bi u di n m t trư t có h s an toàn nh nh t (Kmin) cũng như b t kỳ m t trư t nào mà ngư i dùng quan tâm ð ng th i Slope cho phép ngư i dùng xây d ng m t h th ng các ñư ng ñ ng m c c a các h s an toàn nh m cho phép ta nghiên c u k hơn k t qu tính xem nó ñã h p lý chưa d a vào s h i t c a các h s an toàn tính ñư c 126 Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo Cách làm... tính m nh và công trình ph c t p nên ch n m t lư i dày 122 Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo Cách v lư i tâm trư t như sau : menu : Draw > Slip Surface > Grid > > > N u làm ñúng thì Slope s v như sau: Như hình trên ta có hơn 400 ñi m làm tâm cho các cung trư t... các m c c n ghi ra như hình sau> > Di chuy n mouse trong ph m vi l p ñ t v a ch n (ñư c g ch chéo) cho t i khi nó bi n thành d u th p + thì có nghĩa là v trí ñó có th ñi n các thông s ñư c M i thông tin s ghi trên m t dòng tính t ñi m ch n tr lên Ti p t c cho ñ n khi ghi h t toàn b các l p thì ch n "Done" ñ ñóng c a s "Sketch Text" l i N u chưa h p lý ta có th xoá chúng b ng... m c n ghi chú> Ta có th ch n hư ng c a dòng ch (ñ ng hay n m ngang) ho c ñ i font Tuy nhiên Slope không h tr font Unicode M c "Project ID" dùng ñ ghi các thông tin v d án, cách làm tương t như ph n trư c Ki m tra l i s li u ñã nh p Ki m tra l i s li u là bư c b t bu c và quan tr ng nhưng ñơn gi n Trong quá trình làm ta nên lưu bài toán b ng l nh "File > Save", còn ki m tra ch th c hi n ñư c khi ñã... trư t b t l i nh t> ð v ñư ng ñ ng m c các giá tr h s n ñ nh ta làm như sau : trong c a s "SLOPE/ W CONTOUR" > menu : Draw > Contour > K t qu có th như sau : V TÍNH TOÁN NÂNG CAO N i dung trong ph n này ñ c p ñ n v n ñ tăng cư ng tính n ñ nh cho mái d c b ng các bi n pháp như dùng v i ñ a k thu t hay dùng neo ng m trong ñ t và m t... ng r i ñ u N u ta xét thêm t i tr ng r i ñ u trên m t n n ñ p (ví d :0.15 t/m2) thì ta làm như sau: trong "SLOPE/ W DEFINE" ch n menu : Draw > Pressure Lines > > Ch n nút "Draw" ñ v v trí ñư ng áp l c 129 Tai lieu gui cauduong.NET Thomngo Ti p t c như ph n "Draw Lines" cho ñ n khi v xong toàn b các v trí có áp l c ngoài Hình sau là k t qu : V trí có áp l c Sau khi ki m tra . Thomngo 112 SLOPE I. TỔNG QUAN SLOPE/ W là một trong những chương trình của công ty GEO -SLOPE - CANADA chuyên về tính ổn ñịnh của mái dốc (tự nhiên và nhân tạo). Chương trình Slope ñược xây. ñầu  Bắt ñầu với Slope : Chạy chương trình Define trong nhóm chương trình của Slope. Thông thường có thể tìm nó như sau: Start > Programs > GEO SLOPEW 4.22 > SLOPEW DEFINE.  Khi. của mái dốc, cuối cùng là in kết quả. Slope ñược chia thành 3 module, ñó là chương trình nhập số liệu (Define), chương trình tính toán (Solve) và chương trình biểu thị kết quả tính (Contour).