Tài liệu Nghiên cứu giải pháp gia cố mái dốc bằng cọc đá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DUY KHÁNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ MÁI DỐC BẰNG CỌC ĐÁ Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 605840 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2014 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ ĐÌNH HỒNG Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. TRÀ THANH PHƯƠNG Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN THU TÂM Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày 26 tháng 9 năm 2014. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG 2. TS. TRÀ THANH PHƯƠNG 3. TS. TRẦN THU TÂM 4. TS. LÊ ĐÌNH HỒNG 5. TS. NGUYỄN HỒNG QUÂN Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KTXD ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN DUY KHÁNH MSHV: 11200367 Ngày, tháng, năm sinh: 04/7/1979 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 605840 I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ MÁI DỐC BẰNG CỌC ĐÁ II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Luận văn nghiên cứu giải pháp gia cố mái dốc bằng cọc đá dựa trên mô hình số Geostudio để tính toán ổn định mái dốc tự nhiên khu vực bán đảo Thanh Đa, đoạn gần Nhà thờ Lasan Mai Thôn thuộc quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Từ kết quả phân tích ổn định mái dốc với sự hiện diện của cọc, xác định các thông số của hệ cọc như đường kính cọc, khoảng cách giữa các cọc, số hàng cọc,… III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/6/2014 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ ĐÌNH HỒNG Tp. HCM, ngày 04 tháng 02 năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO Lê Đình Hồng TRƯỞNG KHOA KTXD LỜI CẢM ƠN Luận văn này được thực hiện trong một học kì. Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp nhiều trở ngại khi tìm kiếm số liệu về địa hình, địa chất khu vực nghiên cứu cũng như các kỹ năng sử dụng phần mền Geostudio. Tuy nhiên, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn kịp thời và động viên của thầy giáo hướng dẫn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đình Hồng, thầy đã chọn cho em một đề tài hay để em có thể học hỏi nhiều. Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn để em có thể hoàn thành luận văn. Qua đó, em đã tích lũy được nhiều kiến thức và kinh nghiệm. Tôi xin cảm ơn các bạn đang công tác tại Viện Khoa học thủy Lợi Miền Nam đã cung cấp các số liệu về địa chất, địa hình và hướng dẫn thêm cách sử dụng phần mềm Geostudio. Tôi cũng xin cảm ơn các bạn trong lớp cao học XDCT khóa 2011 đã đồng hành và cho em những lời khuyên suốt thời gian qua. Và cuối cùng, tôi xin đặc biệt cảm ơn Ba mẹ, những người thân đã hy sinh rất nhiều để giúp đỡ tôi, động viên tinh thần và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này. Tp. HCM, ngày 04 tháng 02 năm 2015 Nguyễn Duy Khánh TÓM TẮT Mục đích của luận văn là thiết lập mô hình tính thấm và ứng suất trong mái dốc với sự hiện diện của cọc gia cố sau đó tiến hành phân tích ổn định của mái dốc để đánh giá ảnh hưởng của cọc đá đối với sự ổn định của mái dốc. Đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của đường kính cọc, kích thước, khoảng cách, …giữa các cọc nhằm xác định các thông số hợp lý của hệ cọc cho biện pháp gia cố mái. ABSTRACT The aims of this thesis are setting up models in order to calculate seepage and tension in slopes with the existence of reinforced stone colunms; moreover, the slope stability is analyzed to evaluate the influences of the stone colunms on the slope stability. This thesis also included research on relation among stone colunms’ parameters such as diameter, dimension and distance between stakes to determine logical stone colunms’ parameters for slope reinforcement solutions. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng phần mềm địa kỹ thuật Geostudio dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Đình Hồng. Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tác giả luận văn Nguyễn Duy Khánh i MỤC LỤC CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU...................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 1 1.2. Mục đích của luận văn................................................................................. 1 1.3. Các nghiên cứu có liên quan ....................................................................... 2 1.3.1. Các nghiên cứu ngoài nước.................................................................. 2 1.3.2. Các nghiên cứu trong nước .................................................................. 2 1.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3 1.5. Nội dung của luận văn ................................................................................. 3 1.6. Những kết quả nghiên cứu của luận văn ..................................................... 4 1.7. Cấu trúc của luận văn .................................................................................. 4 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TÍNH TOÁN [14]..... 5 2.1. Hệ số ổn định mái dốc khi không có gia cố ................................................ 5 2.2. Hệ số ổn định mái dốc khi gia cố bằng một hàng cọc................................. 6 2.3. Hệ số ổn định mái dốc khi gia cố bằng nhiều hàng cọc .............................. 9 CHƢƠNG 3. TRƢỜNG HỢP TÍNH TOÁN VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................... 10 3.1. Trường hợp tính toán ................................................................................. 10 3.1.1. Mô hình phân tích thấm ..................................................................... 10 3.1.2. Trường hợp gia cố bằng một hàng cọc .............................................. 10 3.1.3. Trường hợp gia cố bằng hai hàng cọc ................................................ 11 3.2. Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và cọc đá .......................................................... 12 3.2.1. Chỉ tiêu cơ lý của đất nền................................................................... 12 3.2.2. Chỉ tiêu cơ lý của cọc đá .................................................................... 15 ii 3.3. Các bước thực hiện chương trình .............................................................. 16 3.3.1. Mô hình hóa bài toán thấm ................................................................ 16 3.3.2. Liên kết với modun SLOPE/W .......................................................... 21 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BẰNG PHẦN MỀM GEO-STUDIO ............................................................... 27 4.1. Kết quả phân tích ổn định mái dốc tự nhiên khi chưa gia cố .................... 27 4.2. Kết quả phân tích ổn định mái dốc với sự hiện diện của 1 hàng cọc ........ 28 4.2.1. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.5m ............................... 28 4.2.2. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.75m ............................. 30 4.2.3. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.0m ............................... 32 4.2.4. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.25m ............................. 34 4.2.5. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.5m ............................... 36 4.3. Đánh giá hệ số ổn định của mái dốc khi khoảng cách giữa các cọc thay đổi tương ứng với các vị trí cọc ....................................................................... 38 4.4. Kết quả phân tích ổn định mái dốc với sự hiện diện của 2 hàng cọc ........ 42 4.4.1. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.5m, khoảng cách giữa 2 hàng cọc s = 1.3m ............................................................................. 42 4.4.2. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.75m, khoảng cách giữa 2 hàng cọc s = 1.52m ........................................................................... 44 4.4.3. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.0m, khoảng cách giữa 2 hàng cọc s = 1.73m ........................................................................... 46 4.4.4. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.25m, khoảng cách giữa 2 hàng cọc s = 1.95m ........................................................................... 48 4.4.5. Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.5m, khoảng cách giữa 2 hàng cọc s = 2.17m ........................................................................... 50 iii 4.5. Đánh giá hệ số ổn định khi khoảng cách giữa các cọc S và khoảng cách giữa 2 hàng cọc s thay đổi tương ứng với các vị trí cọc ............................ 52 4.5.1. Ứng với đường kính cọc D = 0.6m .................................................... 52 4.5.2. Ứng với đường kính cọc D = 0.8m .................................................... 53 4.5.3. Ứng với đường kính cọc D = 1.0m .................................................... 54 4.5.4. Ứng với đường kính cọc D = 1.2m .................................................... 55 4.5.5. Nhận xét ............................................................................................. 55 4.6. Ảnh hưởng của số hàng cọc đến độ ổn định của mái dốc ......................... 56 4.6.1. Ứng với đường kính cọc D = 0.6m .................................................... 56 4.6.2. Ứng với đường kính cọc D = 0.8m .................................................... 58 4.6.3. Ứng với đường kính cọc D = 1.0m .................................................... 61 4.6.4. Ứng với đường kính cọc D = 1.2m .................................................... 63 4.6.5. Nhận xét ............................................................................................. 65 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 66 5.1. Kết luận ..................................................................................................... 66 5.1.1. Kết quả đạt được trong luận văn ........................................................ 66 5.1.2. Những hạn chế của luận văn .............................................................. 66 5.1.3. Ưu và nhược điểm của giải pháp gia cố bằng cọc đá ........................ 67 5.2. Kiến nghị ................................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 69 PHỤ LỤC.................................................................................................... ........ 70 1 CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện tượng sạt lở bờ sông, kênh, rạch trên địa bàn Tp. HCM đã, đang và sẽ còn gây nên những tổn thất rất lớn, là mối đe dọa nghiêm trọng đến tính mạng, tài sản của nhà nước và nhân dân, gây mất ổn định khu dân cư, ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường của khu vực. Vì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp gia cố mái dốc, mái kênh, bờ sông để tăng tính ổn định cho các mái dốc, mái kênh cũng như cố gắng tìm kiếm các thông số kỹ thuật hợp lý nên được sử dụng để phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại do sạt lở bờ sông, kênh rạch đáp ứng được những yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cấp thiết. Hiện nay, có rất nhiều giải pháp để gia cố tăng độ ổn định cho mái dốc đất. Từng giải pháp đều có các ưu và khuyết điểm khác nhau, tuy nhiên các giải pháp này đều thể hiện rõ hiệu quả đối với từng điều kiện địa hình, đặc điểm địa chất cũng như tính chất cơ lý cụ thể của từng vùng, từng khu vực khác nhau. Với ưu thế là vật liệu phổ biến, có dung trọng khá lớn và góc ma sát lớn. Mang các đặc trưng vật lý như vậy, cọc đá có thể được sử dụng như một giải pháp để gia cố mái dốc. Giá cố nền đất yếu, mái dốc bằng cọc đá được xem như là phương pháp phổ biến và hiệu quả về mặt chi phí. Cọc đá được sử dụng rộng rãi trong vùng đất yếu để tăng khả năng chịu tải, giảm lún cho các kết cấu móng và tăng khả năng cố kết. Một lợi thế khác trong kỹ thuật này là biện pháp thi công. Chủng loại và kích thước hạt của vật liệu cọc đá là một trong các thông số chủ yếu trong thiết kế cọc đá. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một lý thuyết tính toán hoàn chỉnh nào để đánh giá độ ổn định của mái dốc bằng cọc đá. Việc đề xuất giải pháp gia cố mái dốc bằng cọc đá để đánh giá ảnh hưởng của cọc đến độ ổn định của mái dốc là một việc cần thiết, góp một phần nhỏ để hoàn thiện lý thuyết và làm cơ sở để áp dụng vào thực tế. 1.2. Mục đích của luận văn Mục đích của luận văn là thiết lập mô hình tính thấm và ứng suất trong mái dốc với sự hiện diện của cọc gia cố sau đó tiến hành phân tích ổn định của mái dốc 2 để đánh giá ảnh hưởng của cọc đá đối với sự ổn định của mái dốc. Đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng của đường kính cọc, kích thước, khoảng cách, …giữa các cọc nhằm xác định các thông số hợp lý của hệ cọc cho biện pháp gia cố mái. Toàn bộ nghiên cứu được thực hiện dựa trên mô hình số Geostudio. Mô hình nghiên cứu dựa vào tài liệu khảo sát địa chất công trình do Công ty tư vấn xây dựng Thuỷ Lợi II thăm dò địa chất bờ sông Sài Gòn khu vực bán đảo Thanh Đa (đoạn gần nhà thờ Lasan Mai Thôn), thuộc quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. 1.3. Các nghiên cứu có liên quan 1.3.1. Các nghiên cứu ngoài nƣớc - Mustafa Vekli • Mustafa Aytekin • S. Banu Ikizler • Umit Calik [7] đã khảo sát trên mô hình thí nghiệm và mô hình số theo PLAXIS để xem ảnh hưởng cọc đá được đổ thẳng đứng trong mái dốc đất yếu về ổn định của mái dốc, khả năng chịu tải và các biến dạng. Ảnh hưởng của các tỷ số khoảng cách giữa các trục thẳng đứng của cột đá/đường kính của các cột đá (s/D) cũng như đã nghiên cứu về ổn định mái dốc, khả năng chịu tải tối đa và biến dạng chân cột trên đỉnh mái dốc trong mô hình thí nghiệm. - M. Etezad, A.M. Hanna & T. Ayadat đã trình bày một mô hình lý thuyết để dự báo khả năng chịu tải của nhóm cọc đá. Trọng lượng đơn vị trương đương, lực dính và góc của sức chống cắt được giới thiệu trong mô hình này. - M. Gahzavi, A. Shahmandi [14] dựa trên phương pháp cân bằng giới hạn để khảo sát tình trạng ổn định của mái dốc được gia cố với nhiều hàng cọc đá. Nghiên cứu này được tiến hành để xác định các thông số như đường kính cọc đá, góc ma sát của vật liệu cọc đá, và khoảng cách giữa các cọc. 1.3.2. Các nghiên cứu trong nƣớc Vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể nào sử dụng cọc đá để gia tăng độ ổn định cho mái dốc cũng như những ảnh hưởng của việc bố trí mặt bằng cọc đến độ ổn định của mái dốc. Có một vài bài báo nghiên cứu các phương pháp nhằm tăng độ ổn định của mái dốc như sau: 3 - Lê Nguyễn Quốc Việt, Đỗ Hữu Đạo, Bùi Phú Doanh [4] dựa vào phương pháp dùng cọc kháng trượt để xử lý ổn định mái taluy được thiết kế cho nhiều tuyến đường ôtô cao tốc, đường sắt cao tốc ở Trung Quốc đã nghiên cứu phương pháp ứng dụng cọc kháng trượt trong ổn định mái taluy ở điều kiện địa chất Việt Nam. - Trần Huy Thanh ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn của chương trình PLAXIS để phân tích sự làm việc của cọc thẳng đứng với chuyển vị của đất do hoạt tải. - Bùi Việt Đông [12] đã có nghiên cứu xác định lực kháng trượt của nền cọc có xét đến ảnh hưởng của hình dạng, kích thước và cách bố trí cọc trong bài toán ổn định tổng thể của bến cầu tàu. 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phân tích ổn định mái dốc với sự hiện diện của cọc đá tương ứng với các thông số cọc khác nhau và cách bố trí cọc khác nhau. Từ đó nêu ra các thông số hợp lý của cọc và cách bố trí cọc để làm tăng khả năng chống trượt của mái dốc tự nhiên có nền đất yếu. - Dùng phần mềm địa kỹ thuật GeoStudio để tính toán ổn định mái dốc ứng với từng thông số cọc và cách bố trí cọc đá trên mái dốc. Tóm lại, phương pháp nghiên cứu là: Mô hình – Thống kê – Tổng hợp – Phân tích. 1.5. Nội dung của luận văn - Cơ sở lý thuyết của phương pháp tính ổn định mái dốc trong chương trình phần mềm Slope/W. - Ứng dụng phần mềm Slope/W để tính toán ổn định mái dốc tự nhiên với hình thức gia cố bằng một hàng cọc và hai hàng cọc với các kích thước cọc và khoảng cách giữa các cọc, hàng cọc thay đổi. - So sánh kết quả tính toán ổn định mái dốc trong trường hợp kích thước cọc thay đổi, khoảng cách giữa các cọc thay đổi và hệ số ổn định của mái dốc khi gia cố bằng một hàng cọc so với mái dốc gia cố bằng hai hàng cọc. 4 - Kết luận và kiến nghị. 1.6. Những kết quả nghiên cứu của luận văn - Đề xuất thêm một giải pháp gia cố mái dốc đất tự nhiên có nền đất yếu. - Dựa vào kết quả phân tích thấm và ổn định mái dốc của phần mềm địa kỹ thuật Geo-Studio để đề xuất các thông số hợp lý như hình dạng, kích thước cọc và cách bố trí cọc trong việc gia tăng độ ổn định mái dốc đất tự. 1.7. Cấu trúc của luận văn - Chương 1: Mở đầu - Chương 2: Cơ sở lý thuyết của mô hình tính tóan - Chương 3: Trường hợp tính toán và đặc điểm địa chất điển hình của khu vực nghiên cứu - Chương 4: Kết quả phân tích ổn định mái dốc bằng phần mềm Geo-Studio - Chương 5: Kết luận và kiến nghị - Phụ lục 5 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TÍNH TOÁN [14] 2.1. Hệ số ổn định mái dốc khi không có gia cố Taylor (1937, according to Das, 1941) đã trình bày phương trình để xác định hệ số ổn định mái dốc sét đồng nhất không thoát nước (Hình 2.1-1): Hình 2.1-1 Phân tích ổn định mái dốc sét bão hòa đồng nhất Hình 2.1-1 cho thấy rằng, cường độ cắt trung bình của đất là τ f cu , ở đây cu cường độ cắt không thoát nước của sét, τ f là cường độ cắt và φ là góc ma sát. Cường độ cắt chủ động trên mặt trượt là τ d cd . Vì vậy, moment của khối trượt là: Md w1l1 w2l2 (2.1) Moment phản lực là: cu r 2θ MR (2.2) Để khối trượt cân bằng, thì Md = MR. Điều này dẫn tới hệ số ổn định mái dốc khi chưa có gia cố được xác định như sau: kod τf τd c cd cu r 2θ w1l1 w2l2 (2.3) Trong các biểu đồ này, số ổn định (m) được cho bởi góc của mái dốc ( β ) và các thông số không có kích thước của D gọi là hệ số chiều sâu: 6 D H h (2.4) Theo hình 2.1-1, H là chiều cao từ đỉnh mái dốc đến đáy và h là chiều cao mái dốc. Từ phương trình (2.3) và phương trình dưới, hệ số ổn định thu được: cd γ .h.m (2.5) 2.2. Hệ số ổn định mái dốc khi gia cố bằng một hàng cọc Đối với mô hình này, một hàng cọc đá liên tiếp với khoảng cách từ tim cọc đến tim cọc là S được thay thế bằng cọc tương đương t, được xác định như sau: t πR 2 S (2.6) ở đây, R là bán kính của cọc đá và S là khoảng cách giữa các tim cọc trong mỗi hàng. Hình 2.1-1 thể hiện mái dốc được gia cố bằng một hàng cọc đá với x là khoảng cách nằm ngang của cọc đá so với đỉnh mái dốc. Hình 2.1-1 Phân tích ổn định mái dốc được gia cố bằng một hàng cọc Giả sử E1=E2 và F1=F2 từ hình 2.1-1 và hình 2.1-2, có thể nói rằng: w=γbh πR 2 h' S (2.7) 7 ở đây, w là trọng lượng của dải cọc, γbh là trọng lượng bão hòa của vật liệu dải cọc và h’ là chiều cao của dải cọc giữa bề mặt của mái dốc và cung trượt. Các thành phần lực tiếp tuyến được xác định như sau: N w cos α πR 2 γbh h' cosα S (2.8) Hình 2.1-2 Các lực tác dụng lên cọc đá T w.sin α πR2 γbh h' sin α S (2.9) ở đây, α là góc hợp giữa mặt trượt cắt qua cọc đá và mặt phẳng nằm ngang trên hình 2.1-1: EF πR2 S πR 2 S 1 cosα 1 cosα (2.10) Tổng ứng suất trên cọc là: δ N/ γbh .h' .cos 2α ứng suất cắt trên cọc được xác định như sau: (2.11) 8 ⎛ πR 2 1 ⎞⎟ τ = T / ⎜⎜⎜ × ⎟ = γbh .h' .cosα.sin α ⎜⎝ S cosα ⎟⎟⎠ (2.12) Cường độ lực cắt của cung trượt tác dụng lên hệ mái dốc-cọc được xác định như sau: τ f = cu + Δτ f = cu + δ' .tan φ = cu + (δ − u )tan φ = cu + γ ' .h' .cos 2 α .tan φ (2.13) ở đây, γ' là dung trọng đẩy nổi của vật dải cọc đá. Cường độ lực cắt chủ động trên mặt trượt với sự hiện diện của cọc đá được thể hiện như sau: τ d = cc + Δτ d = cd + δ' .tan φ d = cd + γ ' .h' .cos 2α.tan φ d (2.14) Moment trượt được tính từ công thức: M d = w1l1 − w2l2 (2.15) Moment chống trượt được xác định như sau: M R = r.cu ( DE + FA) + r.γ' .h' πR 2 cosα.tan φ S (2.16) Để cân bằng moment thì MR=Md và như vậy hệ số ổn định cho mái dốc gia cố bằng cọc có thể được xác định như sau: πR 2 r.cu ( DE + FA) + r.γ' .h' cos α.tan φ S (kod )coc = w1l1 − w2l2 (2.17) Phương trình hệ số ổn định có thể được viết như sau: (kod )coc = ⎛ πR 2 1 ⎞⎟ πR 2 r.cu ⎜⎜⎜rθ − r. γ ' .h' cosα.tan φ × + ⎟ S cosα ⎟⎠⎟ S ⎝⎜ w1l1 − w2l2 (2.18) Chia phương trình (2.18) cho hệ số ổn định mái dốc khi không có gia cố (2.3), hệ số ổn định mái dốc khi có gia cố được xác định như sau: 9 kod = (kod )coc πR 2 γ' .h' .πR 2 .cosα.tan φ = 1− + S.r.θ.cosα S.cu .r.θ (kod ) (2.19) 2.3. Hệ số ổn định mái dốc khi gia cố bằng nhiều hàng cọc Một hàng cọc có thể không đạt được hệ số ổn định mái dốc như mong muốn, do vậy, giải pháp phổ biến được đưa ra ở đây là sử dụng nhiều hàng cọc để gia tăng hệ số ổn định mái dốc. Trong nội dung luận văn này, sử dụng hai hàng cọc để tính toán ổn định mái dốc. Hệ số ổn định mái dốc trong trường hợp có nhiều hàng cọc được xác định như sau: ⎞ (kod )coc πR 2 ⎛⎜ m 1 ⎞⎟ γ' .h' .πR 2 .tan φ ⎛⎜ m kod = = 1− ⎜⎜∑ ⎟⎟ + ⎜⎜∑ hi ' .cosαi ⎟⎟⎟ (2.20) ⎜⎝ i=1 ⎟⎠ S.r.θ ⎜⎝ i=1 cosαi ⎟⎠ S.cu .r.θ (kod ) ở đây, m là số hàng cọc được đặt trên mái dốc. 10 CHƢƠNG 3. TRƢỜNG HỢP TÍNH TOÁN VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT ĐIỂN HÌNH CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1. Trƣờng hợp tính toán 3.1.1. Mô hình phân tích thấm Trong nội dung luận văn này, mô hình thấm được tính toán trong trường hợp mực nước sông thấp nhất khi nước triều xuống và có mưa. Đây được xem là trường hợp bất lợi nhất khi tính toán ổn định mái dốc. Mái dốc có hệ số là 1:2. Nhờ khả năng ghép nối giữa SLOPE/W với SEEP/W, kết quả phân tích thấm được sử dụng để phân tích ổn định mái dốc. Hình 3.3-1 thể hiện kết quả phân tích thấm và đường bão hòa. 80 Đường bão hòa 75 70 65 60 Cao do (m) 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Khoang cach (m) Hình 3.3-1 Kết quả phân tích thấm trong mái dốc, mái dốc tự nhiên với m=2 3.1.2. Trƣờng hợp gia cố bằng một hàng cọc Với mô hình này, sau khi có kết quả phân tích thấm, sau đó sử dụng kết quả phân tích thấm để phân tích ổn định mái dốc được gia cố bằng một hàng cọc và thử dần từ vị trí đỉnh mái dốc và dịch chuyển dần xuống chân mái dốc. Các vị trí được đánh dấu từ 0 đến 1 và cách nhau 7m như hình bên dưới, phạm vi gia cố được xác định trong phạm vi cung trượt. Đồng thời, ứng với mỗi vị trí cọc, đường kính cọc được tăng dần từ 0.6m – 1.2m và khoảng cách giữa các cọc tăng từ 1.5m – 2.5m.