Tài liệu Phân tích đánh giá ổn định môi trường đá xung quang hầm đào kích thước lớn

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HCM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA -------------------- NGUYӈ1ĈӬC PHÚ 3+Æ17Ë&+ĈÈ1+*,ÈӘ1Ĉӎ1+0Ð,75ѬӠ1*ĈÈ XUNG QUANH HҪ0Ĉ¬2.Ë&+7+ѬӞC LӞN ANALYSING AND EVALUATING STABILITY OF SURROUNDING ROCK ENVIRONMENT OF THE BIG DIMENSION TUNNEL &KX\rQQJjQKĈӎA KӺ THUҰT XÂY DӴNG Mã sӕ: 60580211 LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ TP. HӖ &+Ë0,1+WKiQJQăP &{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa - Ĉ+4* - HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc : PGS.TS. %L7UѭӡQJ6ѫQ ................................. Cán bӝ chҩm nhұn xét 1 : GS.TS. Trҫn Thӏ Thanh .......................................... Cán bӝ chҩm nhұn xét 2 : PGS.TS. 7{9ăQ/ұn .............................................. LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥi Trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa, ĈHQG Tp. HCM ngày 20 tháng 01 QăP Thành phҫn Hӝi ÿӗng ÿinh giá luұn văn thҥc sƭ gӗm: (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ cӫa Hӝi ÿӗng chҩm bҧo vӋ luұn văn thҥc sƭ) 1. PGS.TS. Võ Phán 2. TS. Lê TrӑQJ1JKƭD 3. GS.TS. Trҫn Thӏ Thanh 4. PGS.TS. 7{9ăQ/ұn 5. ThS. Hoàng ThӃ Thao Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗng ÿiQh giá LV và 7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұn văn ÿã ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có). CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG PGS.TS. VÕ PHÁN 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT XÂY DӴNG PGS.TS. LÊ ANH TUҨN ĈҤ,+Ӑ&48Ӕ&*,$73+&0 &Ӝ1*+Ñ$;­+Ӝ,&+Ӫ1*+Ƭ$9,ӊ71$0 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$ ĈӝFOұS- 7ӵGR- +ҥQKSK~F NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Hӑ và tên hӑc viên: NGUYӈ1ĈӬC PHÚ ........................ MSHV: 1770661 1Jj\WKiQJQăPVLQK7/1994 ..................................... 1ѫLVLQK4Xҧng Ngãi Chuyên ngành: Ĉӏa kӻ thuұt xây dӵng ................................ Mã sӕ : 60580211 ,7Ç1Ĉӄ TÀI: 3KkQWtFKÿiQKJLiәQÿӏQKP{LWUѭӡQJÿi[XQJTXDQKKҫPÿjRNtFK WKѭӟc lӟn NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG: 1. NhiӋm vө ƒ Tәng hӧSFiFSKѭѫQJSKiSWtQKWRiQiSOӵFÿӏa tҫng, tính toán trҥng thái ӭng suҩt ± biӃn dҥng cӫDÿi[XQJTXDQKKҫm và các tiêu chuҭn phá hoҥi áp dөQJFKRÿi ƒ Phân tích mô phӓQJYjÿiQKJLiWUҥng thái ӭng suҩt ± biӃn dҥng, giá trӏ chuyӇn vӏ ÿѭӡng viӅQFNJQJQKѭNKҧ QăQJәQÿӏnh trong quá trình thi công và lҳSÿһt vӓ chӕng cӫa hҫPÿjRNtFKWKѭӟc lӟQWURQJP{LWUѭӡQJÿiEҵQJFiFSKѭѫQJSKiS giҧi tích và phҫn tӱ hӳu hҥn. ViӋFWtQKWRiQÿѭӧc lҩy theo công trình thӵc tӃ ӣ hҫPÿqR&ә Mã tronJP{LWUѭӡQJÿiFӭng và nӳa cӭng. 2. Nӝi dung ƒ Mӣ ÿҫu. ƒ &KѭѫQJ7әng quan vӅ nghiên cӭu әQÿӏnh công trình ngҫm. ӘQÿӏnh khӕLÿi xung quanh công trình ngҫm. Tiêu chuҭn phá hӫ\FKRÿiYjNKӕLÿi ƒ &KѭѫQJ&iFSKѭѫQJSKiSWtQKiSOӵFÿӏa tҫQJYjÿһFÿLӇm ÿjQKӗi dҿo cӫa khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm theo mô hình Hoek ± Brown. ƒ &KѭѫQJ3KkQWtFKÿiQKJLiWUҥng thái ӭng suҩt ± biӃn dҥng và khҧ QăQJәn ÿӏQKÿѭӡng hҫPWURQJÿi. ƒ KӃt luұn và kiӃn nghӏ. II. NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 21/09/2020 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 31/12/2020 IV. CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: PGS.TS. %L7UѭӡQJ6ѫQ Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 QăP &È1%Ӝ+ѬӞ1*'Ү1 &+Ӫ1+,ӊ0%Ӝ0Ð1 Ĉ¬27Ҥ2 +ӑWrQYjFKӳNê +ӑWrQYjFKӳNê 3*676%Ô,75ѬӠ1*6Ѫ1 PGS.TS. LÊ BÁ VINH 75ѬӢ1*.+2$.Ӻ7+8Ұ7;Æ<'Ӵ1* +ӑWrQYjFKӳNê 3*676/Ç$1+78Ҩ1 LӠI CҦ0Ѫ1 Ĉҫu tiên, tôi xin bày tӓ lòng biӃWѫQFKkQWKjQKÿӃQ3*676%L7UѭӡQJ6ѫQÿm tұQWuQKKѭӟng dүn, truyӅQÿҥt kiӃn thӭc, kinh nghiӋm cho tôi trong suӕt thӡi gian thӵc hiӋn luұQYăQ Xin chân thành cҧPѫQTXêWKҫy cô Khoa Kӻ thuұt Xây dӵQJÿһc biӋt là các thҫy cô thuӝc Bӝ 0{QĈӏD&ѫ1ӅQ0yQJÿmWұn tình hӛ trӧ và truyӅQÿҥt kiӃn thӭc cho tôi trong suӕt quá trình hӑc tұp tҥLWUѭӡng. Xin cҧPѫQJLDÿuQKEҥQEqÿmOX{Qÿӝng viên và tҥo ÿLӅu kiӋn tӕt nhҩt cho tôi trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQ Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 QăP NguyӉQĈӭc Phú TÓM TҲT LUҰ19Ă1 Ngày càng có nhiӅu dӵ án hҫPJLDRWK{QJ[X\rQTXDQ~LÿiÿzLKӓi viӋc lӵa chӑn NtFKWKѭӟc và phân chia sӕ OѭӧQJÿѭӡng hҫPÿӇ ÿҧm bҧo khҧ QăQJәQÿӏnh là cҫn thiӃW'RÿyFҫn phҧLÿiQKJLiÿѭӧc trҥng thái ӭng suҩt ± biӃn dҥQJWURQJP{LWUѭӡng ÿi[XQJTXDQKFiFF{QJWUuQKKҫPÿjRFyNtFKWKѭӟc lӟn. Trong luұQYăQVӱ dөng mô hình khӕLÿiÿjQKӗi ± dҿo trên cѫVӣ tiêu chuҭn phá hoҥi Hoek ± Brown tәng quát hóa. Ngoài ra, các kӃt quҧ WtQKWRiQFKRÿѭӡng hҫm tròn nҵm ngang theo lý thuyӃt ÿjQKӗLFNJQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ kiӇm toán lҥi sӵ phù hӧp cӫa các kӃt quҧ tӯ mô hình phҫn tӱ hӳu hҥn. KӃt quҧ mô phӓng tính toán bҵng phҫn mӅm Phase 2 cho thҩy viӋc lӵa chӑn mӝt hҫPÿjRNtFKWKѭӟc lӟQWURQJÿLӅu kiӋQÿӏa chҩWÿiJUDQLWHtWQӭt nҿ sӁ gây mҩt әQÿӏnh. Vì vұy, viӋFFKLDWKjQKKDLÿѭӡng hҫm nhӓ chҥy song song giúp WăQJNKҧ QăQJәQÿӏnh cӫa công trình. SUMMARY There are getting a lot of transportation tunnel projects through rock mountain, necessary to select dimension and numbers of tunnel in order to ensure the stability of the tunnel. Therefore, necessary to assess the stress ± strain state in rock mass surrounds the underground structure. In this analysis, the elasto-plastic behaviour of rock mass obeyed the generalized Hoek ± Brown failure criterion is used to evaluate the stress ± strain state in the rock mass. Additionally, the result of stress and deformation of the tunnel according to elastic theory is used to check the results of the finite element method. The simulation results by Phase2 show that a big dimension WXQQHOLVQ¶WVWDEOHXQGHUWKHFRQGLWLRQRIPDVVLYHMRLQWHGJUDQLWHURFN&RQVHTXHQWO\ the division into two smaller tunnels will increase stability. LӠ,&$0Ĉ2$1 LuұQ YăQ ÿѭӧF KRjQ WKjQK Gѭӟi sӵ Kѭӟng dүn và phê duyӋt cӫa PGS.TS. Bùi 7UѭӡQJ6ѫQ. Các kӃt quҧ trong luұQYăQOjÿ~QJVӵ thұWYjFKѭDÿѭӧc công bӕ ӣ các nghiên cӭu khác. Tôi hoàn toàn chӏu trách nhiӋm vӅ ÿӅ tài mình thӵc hiӋn. Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 QăP NguyӉQĈӭc Phú MӨC LӨC MӢ ĈҪU ..................................................................................................................... 1 Tính cҩp thiӃt cӫDÿӅ tài ..........................................................................................1 Mөc tiêu nghiên cӭu cӫDÿӅ tài ...............................................................................1 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu.........................................................................................1 éQJKƭDNKRDKӑc và tính thӵc tiӉn .........................................................................2 Giӟi hҥn nghiên cӭu cӫDÿӅ tài................................................................................2 &+ѬѪ1* TӘNG QUAN Vӄ NGHIÊN CӬU Ә1ĈӎNH CÔNG TRÌNH NGҪM. Ә1ĈӎNH KHӔ,ĈÈ;81*48$1+&Ð1*75Î1+1*ҪM. TIÊU CHUҬN PHÁ HӪ<&+2ĈÈ9¬.+Ӕ,ĈÈ ................................................................................... 3 1.1. Mӝt sӕ kӃt quҧ nghiên cӭu әQÿӏnh công trình ngҫm.......................................3 1.2. ӘQÿӏnh khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm .................................................7 1.2.1. Các dҥng mҩt әQÿӏnh khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm....................7 1.2.2. Mҩt әQÿӏnh và biӋn pháp bҧo vӋ trong xây dӵng công trình ngҫm .........8 1.2.3. Các tiêu chuҭn phá hӫy chRÿiYjNKӕLÿi ..............................................11 1.3. NhұQ[pWFKѭѫQJ ............................................................................................13 &+ѬѪ1* &È&3+ѬѪ1*3+È37Ë1+È3/Ӵ&ĈӎA TҪ1*9¬ĈҺ&Ĉ,ӆM Ĉ¬1+ӖI DҾO CӪA KHӔ,ĈÈ;81*48$1+&Ð1*75Î1+1*ҪM THEO MÔ HÌNH HOEK ± BROWN .................................................................................. 14 2.1. TәQJTXDQFiFSKѭѫQJSKiSWtQKiSOӵFÿӏa tҫng ..........................................14 2.2. Tiêu chuҭn phá hoҥi Hoek ± Brown ...............................................................15 2.3. Mô hình khӕLÿiÿjQGҿo dӵa theo tiêu chuҭn phá hoҥi Hoek ± Brown ........26 3KѭѫQJSKiSSKkQWtFK ............................................................................26 2.3.2. Tiêu chuҭn dҿo ........................................................................................28 2.3.3. Ӭng suҩt trong vùng dҿo .........................................................................30 2.3.4. Ӭng suҩt trong phҥPYLÿjQKӗi ..............................................................31 2.3.5. Bán kính cӫa phҥm vi vùng dҿo ..............................................................32 2.3.6. Phân tích chuyӇn vӏ và biӃn dҥng............................................................33 2.4. Dҥng chuyӇQÿәi cӫa tiêu chuҭn Hoek ± Brown ............................................37 2.5. Lӡi giҧLÿjQKӗi ± dҿo cho công trình ngҫm tiӃt diӋn tròn theo dҥng chuyӇQÿәi cӫa tiêu chuҭn Hoek ± Brown tәng quát hóa ........................................................40 2.6. NhұQ[pWFKѭѫQJ ............................................................................................46 &+ѬѪ1* 3+Æ17Ë&+ĈÈ1+*,È75ҤNG THÁI ӬNG SUҨT ± BIӂN DҤNG VÀ KHҦ 1Ă1*Ә1Ĉӎ1+ĈѬӠNG HҪ07521*ĈÈ ..................................... 47 ĈһFÿLӇm cҩu tҥRÿӏa chҩt và yêu cҫu thiӃt kӃ ...............................................47 Ĉһc ÿLӇm cҩu tҥRÿӏa chҩt khu vӵc xây dӵng .........................................47 3.1.2. Thông tin dӵ án .......................................................................................53 3KѭѫQJSKiSJLҧi tích ....................................................................................57 3KѭѫQJSKiSSKҫn tӱ hӳu hҥn .......................................................................60 7Uѭӡng hӧp mӝWÿѭӡng hҫm lӟQWѭѫQJÿѭѫQJ .......................................63 7Uѭӡng hӧSKDLÿѭӡng hҫm song song không có vӓ hҫm.......................67 7Uѭӡng hӧSKDLÿѭӡng hҫm song song có vӓ hҫm..................................72 3.4. NhұQ[pWFKѭѫQJ ............................................................................................76 KӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ................................................................................... 77 TÀI LIӊU THAM KHҦO ......................................................................................... 78 DANH MӨC HÌNH ҦNH Hình 2.1 Quan hӋ giӳa các ӭng suҩt chính lӟn nhҩt và nhӓ nhҩt cho các tiêu chuҭn Hoek ± Brown và Mohr ± Coulomb WѭѫQJÿѭѫQJ ....................................................17 Hình 2.2 Nhӳng khӕi gài móc cӫDÿi$QGH]LWFӭng trong mӓ Bougainville lӝ thiên ӣ Papua New Guinea mà tiêu chuҭn Hoek ± %URZQEDQÿҫXÿѭӧc phát triӇQÿӇ ѭӟc tính FѭӡQJÿӝ cho loҥLÿiQj\+RHN %URZQDE .............................................22 Hình 2.3 Giӟi hҥn áp dөng cӫa tiêu chuҭn Hoek ± Brown và giá trӏ áp lӵc buӗng tӕi ÿDFKRWKtQJKLӋm nén ba trөc mүXÿiY{L,QGLDQD ...................................................23 Hình 2.4 Phҥm vi sӱ dөng tiêu chuҭn Hoek - Brown ...............................................24 +uQK&iFÿѭӡng bao tҥi thӡLÿLӇm phá hoҥi và sau khi phá hoҥi vӟi tiêu chuҭn Hoek ± Brown tәng quát hóa ....................................................................................28 +uQK&iFP{KuQKÿӝ bӅn sau phá hoҥi cӫDÿi ...................................................29 +uQK7tQKWRiQFѭӡQJÿӝ chӕng cҳt vӟi tiêu chuҭn Hoek ± Brown tәng quát hóa FKRWUѭӡng hӧp ngүXQKLrQ&ѭӡQJÿӝ ÿѭӧc thӇ hiӋQGѭӟi dҥng a) Thӵc tӃ và b) Ӭng suҩt chuyӇQÿәi .............................................................................................38 Hình 2.8 Mô hình bài toán công trình ngҫm tiӃt diӋn tròn trong khӕLÿiÿjQKӗi dҿo chӏu áp lӵFÿӏa tҫng dҥng thӫ\WƭQK ..........................................................................40 Hình 3.1 Mһt bҵng vӏ trí hӕ khoan vӏ trí Hҫm Cә Mã...............................................48 Hình 3.2 Mһt cҳWÿӏa chҩt qua CM-LK1 và CM-LK2 ...............................................49 Hình 3.3 Mһt cҳWÿӏa chҩt qua CM-LK3 và CM-LK4 ...............................................50 Hình 3.4 Hình trө lӛ khoan CM-LK1 .......................................................................51 Hình 3.5 Trҳc dӑFÿӏa vұt lý ± ÿӏa chҩt hҫm Cә Mã .................................................52 +uQK.tFKWKѭӟc hҫPÿѭӡng bӝ ÿqR&ҧ - Cә Mã ...............................................53 Hình 3.7 Hình ҧnh thӵc tӃ cӫa dӵ án. .......................................................................53 +uQK.tFKWKѭӟFÿѭӡng hҫm lӟn thay thӃ FKRÿѭӡng hҫm nhӓ. .....................54 Hình 3.9 Mô hình mӝWÿѭӡng hҫm lӟn mô phӓng bҵng phҫn mӅm Phase 2 ............60 Hình 3.10 Mô hình hai hҫm nhӓ mô phӓng bҵng phҫn mӅm Phase 2 ......................61 Hình 3.11 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................63 Hình 3.12 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................63 Hình 3.13 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...................64 Hình 3.14 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................64 Hình 3.15 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................65 Hình 3.16 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................65 Hình 3.17 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .................66 Hình 3.18 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................66 Hình 3.19 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................67 Hình 3.20 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................67 Hình 3.21 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...................68 Hình 3.22 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................68 Hình 3.23 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................69 Hình 3.24 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................69 Hình 3.25 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .................70 Hình 3.26 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................70 Hình 3.27 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................72 Hình 3.28 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................................................................................................................72 Hình 3.29 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...................73 Hình 3.30 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 20 m ...........................73 Hình 3.31 Phân bӕ ӭng suҩt chính lӟn nhҩt V1 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................74 Hình 3.32 Phân bӕ ӭng suҩt chính nhӓ nhҩt V3 (MPa) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................................................................................................................74 Hình 3.33 Phân bӕ chuyӇn vӏ (m) xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .................75 Hình 3.34 Phân bӕ vùng dҿo xung quanh hҫPÿjRӣ ÿӝ sâu 100 m .........................75 DANH MӨC BҦNG BIӆU Bҧng 1.1 Các dҥng sӵ cӕ khi xây dӵng công trình ngҫm trong khӕLÿiEҵQJSKѭѫQJ pháp thi công ngҫm và giҧi pháp bҧo vӋ, chӕng giӳ ...................................................9 Bҧng 1.2 Các dҥng sӵ cӕ NKLÿjRF{QJWUuQKQJҫm trong khӕLÿҩt bҵQJSKѭѫQJSKiS ngҫm và các giҧi pháp bҧo vӋ, chӕng giӳ .................................................................10 Bҧng 1.3 Tiêu chuҭn phá hӫy cho các loҥLÿi ...........................................................11 Bҧng 1.4 Tiêu chuҭn phá hӫy cho khӕLÿi ................................................................13 Bҧng 2.1 BҧQJѭӟc tính giá trӏ *6,FKXQJFKRFiFTXDQViWÿiQKJLiÿӏa chҩt [6] ..19 Bҧng 2.2 BҧQJѭӟc tính giá trӏ GSI cho khӕi ÿiNK{QJÿӗng nhҩt phân lӟp. [6] .....20 Bҧng 2.3 Bҧng hӋ sӕ xáo trӝQGRÿLӅu kiӋn thi công. [6] ..........................................21 BҧQJ&iFÿһFWUѭQJFӫa chuӛi tham sӕ phát sinh ngүXQKLrQFKRSKkQWtFKFѭӡng ÿӝ chӕng cҳt theo Hoek ± Brown ..............................................................................39 Bҧng 3.1 Thông sӕ vӓ hҫm .......................................................................................54 Bҧng 3.2 Các thông sӕ cӫDP{LWUѭӡQJÿiWѭѫQJӭng vӟLÿѭӡng hҫPÿѭӧFÿjRJҫn mһWÿҩt ӣ ÿӝ sâu 20m trong lӟSÿiSKRQJKyD ..........................................................55 Bҧng 3.3 Các thông sӕ cӫDP{LWUѭӡQJÿiWѭѫQJӭng vӟLÿѭӡng hҫPÿѭӧFÿjRVkX ErQGѭӟi mһWÿҩt ӣ ÿӝ sâu 100m trong lӟSÿiJUDQLWtWQӭt nҿ. .................................56 Bҧng 3.4 Tәng hӧp kӃt quҧ tính toán bҵng giҧi tích .................................................60 Bҧng 3.5 Áp lӵFÿӏa tҫQJWKHRSKѭѫQJÿӭQJYjSKѭѫQJQJDQJWҥi mһt cҳt hҫm ӣ ÿӝ sâu 100m so vӟi mһWÿҩt ............................................................................................62 Bҧng 3.6 Tәng hӧp kӃt quҧ tính toán bҵng phҫn mӅP3KDVHFKRWUѭӡng hӧp hai ÿѭӡng hҫm không có vӓ hҫm ....................................................................................71 Bҧng 3.7 Tәng hӧp kӃt quҧ cӫDKDLSKѭѫQJSKiSJLҧLWtFKYj37++FKRWUѭӡng hӧp KDLÿѭӡng hҫm không có vӓ hҫm ..............................................................................71 1 MӢ ĈҪU Tính cҩp thiӃt cӫDÿӅ tài Cùng vӟi sӵ phát triӇn cӫDÿҩWQѭӟc, các dӵ án hҥ tҫQJQKѭJLDRWK{QJWKӫy lӧi, thӫy ÿLӋQÿѭӧFÿҫXWѭ[k\dӵng ngày càng nhiӅXĈһc biӋt, vӟLÿLӅu kiӋQÿӏa hình bӏ chia cҳt mҥnh bӣi hàng loҥWFiFGm\Q~LÿiEҳt ngang ra biӇn ӣ khu vӵc miӅn Trung, yêu cҫu các tuyӃQJLDRWK{QJQKѭFiFWX\Ӄn quӕc lӝ 1A hiӋn tҥi YjWURQJWѭѫQJODLFyWKӇ xây dӵng các tuyӃQÿѭӡng bӝÿѭӡng sҳt cao tӕc Bҳc ± Nam, cҫn thiӃt phҧi tiӃn hành xây dӵQJFiFÿѭӡng hҫP[X\rQTXDFiFQ~Lÿi7Kӡi gian gҫQÿk\, các hҫPÿѭӡng bӝ có quy mô lӟn ÿѭӧF ÿѭD YjR Vӱ dөng QKѭ +ҧL 9kQ ĈqR &ҧ - Cә Mã, Cù 0{QJ«7rong thӡi gian tӟi dӵ kiӃn sӁ có nhӳQJÿѭӡng hҫP[X\rQQ~LÿiQJj\FjQJ TX\P{ÿѭӧFÿҫXWѭ[k\Gӵng. Tӯ ÿyYLӋc phân tích ÿӇ ÿiQKJLitính әQÿӏnh cӫDP{LWUѭӡQJÿi[XQJTXDQKKҫm NtFKWKѭӟc lӟn là cҫn thiӃt. Mөc tiêu nghiên cӭu cӫDÿӅ tài ĈӅ tài tiӃQKjQKSKkQWtFKÿiQKJLiәQÿӏQKP{LWUѭӡQJÿҩWÿá xung quanh hҫPÿjR FyNtFKWKѭӟc lӟn gӗm các mөc tiêu sau: - Nghiên cӭu ҧQKKѭӣng cӫa hình dҥQJNtFKWKѭӟc công trình ngҫPÿӃn trҥng thái ӭng suҩt biӃn dҥng cӫDP{LWUѭӡQJÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQK - Tính toán và phân tích ҧQKKѭӣng cӫa mӭFÿӝ nӭt nҿ do quá trình thi công lên sӵ phân bӕ ӭng suҩt ± biӃn dҥng. - 7tQKWRiQYjSKkQWtFKÿiQKJLiYӅ WiFÿӝQJWѭѫQJKӛ NKLKDLÿѭӡng hҫm song song cҥnh nhau Tӯ ÿyFyWKӇ lӵa chӑn giҧi pháp thiӃt kӃ, bӕ WUtÿѭӡng hҫm mӝt cách hӧp lý 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu ĈӇ tiӃn hành nghiên cӭu tác giҧ sӁ tiӃn hành thӵc hiӋn nhӳng nӝi dung sau: - Tәng hӧSYjSKkQWtFKFiFSKѭѫQJSKiSWtQKWRiQәQÿӏnh công trình ngҫm và nhӳng biӃQÿәLFѫKӑc trong khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm. 2 - Mô phӓQJEjLWRiQWUrQFѫVӣ dӳ liӋu thӵc tӃ nhӡ sӵ trӧ giúp cӫa phҫn mӅm Phase WUrQFѫVӣ bài toán phҷng éQJKƭDNKRDKӑc và tính thӵc tiӉn Tính toán әQÿӏQKP{LWUѭӡQJÿi[XQJTXDQKKҫPÿjROjFҫn thiӃWYuQyFKѭDÿѭӧc TX\ÿӏQKKѭӟng dүn trong các tiêu chuҭn xây dӵng hiӋn hành, là kênh tham khҧo giúp các nhà thiӃt kӃ hҫPÿѭDUDQKӳng thiӃt kӃ an toàn và kinh tӃ. Giӟi hҥn nghiên cӭu cӫDÿӅ tài ChӍ ÿiQKJLiWUҥng thái ӭng suҩt biӃn dҥQJYjÿӝ әQÿӏnh cӫa công trình ngҫm ngay VDXNKLNKDLÿjRFKѭD[pWÿӃn ҧQKKѭӣng cӫa yӃu tӕ thӡi gian lên khҧ QăQJәQÿӏnh lâu dài. &KѭD[pWFiFELӋn pháp xӱ lý và gia cӕ QKѭWҥRYzPQJѭӧc, sӱ dөng neo, vӓ chӕng hoһc kӃt hӧp các biӋQSKiSÿӇ QkQJFDRÿӝ әQÿӏnh cӫa công trình. 3 &+ѬѪ1* TӘNG QUAN Vӄ NGHIÊN CӬU Ә1ĈӎNH CÔNG TRÌNH NGҪM. Ә1ĈӎNH KHӔ,ĈÈ;81*48$1+CÔNG TRÌNH NGҪM. TIÊU CHUҬN PHÁ HӪ<&+2ĈÈ9¬.+Ӕ,ĈÈ 1.1. Mӝt sӕ kӃt quҧ nghiên cӭu әQÿӏnh công trình ngҫm HiӋn nay có rҩt nhiӅX SKѭѫQJ SKiS NKiF QKDX ÿiQK JLi ÿӝ әQ ÿӏnh cӫa công trình ngҫm không chӕQJ&iFSKѭѫQJSKiSQj\ÿѭӧc xây dӵng trên nhӳng pKѭѫQJ pháp luұn khác nhau. Chúng không chӍ ÿiQK JLi PӭF ÿӝ әQ ÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕQJPjFzQÿѭӧc phát triӇQWKHRKѭӟng tҥRQrQFѫVӣ khoa hӑFÿӇ lӵa chӑn giҧi pháp và loҥi hình chӕng giӳ hӧp lý cho công trình ngҫP7UrQFѫVӣ phân tích bҧn chҩt cӫD FiF SKѭѫQJ SKiS ÿiQK JLi әQ ÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕng, có thӇ phân chia chúng thành mӝt sӕ QKyPFKtQKQKѭVDX [1] - &iFSKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕng trên Fѫ sӣ so sánh giá trӏ ӭng suҩt thӭ sinh lӟn nhҩt xuҩt hiӋn trên biên công trình ngҫm và ÿӝ bӅQWѭѫQJӭng cӫa khӕLÿi - &iFSKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕng trên Fѫ sӣ dӵ báo sӵ hình thành vùng biӃn dҥQJNK{QJÿjQKӗi, vùng phá huӹ trong khӕLÿi biên công trình. - &iFSKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕng trên FѫVӣ dӵ báo giá trӏ chuyӇn dӏch lӟn nhҩt (giá trӏ biӃn dҥng lӟn nhҩt) cӫa biên công trình ngҫm. - &iFSKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho công trình ngҫm không chӕng trên FѫVӣ các chӍ tiêu tәng hӧSÿiQKJLiPӭFÿӝ әQÿӏnh cho khӕLÿiEDRTXDQK công trình ngҫm. - &iFSKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho các công trình ngҫm thҷQJÿӭng (giӃng ÿӭng) không chӕng. Mӝt sӕ SKѭѫQJ SKiS VR ViQK JLi WUӏ ӭng suҩt thӭ sinh lӟn nhҩt vӟL ÿӝ bӅn cӫa khӕi ÿi [1] - 3KѭѫQJSKiS'UXLNR ± Zaslavski ± Trenhiak - 3KѭѫQJSKiS*OXVNR± Sai ± Vaganov 4 - 3KѭѫQJSKiS.RVHOLRY± Trumbatiov - 3KѭѫQJSKiS6HNKXGin - 3KѭѫQJSKiS%XOѭWULRY - 3KѭѫQJSKiSKuznhisakhtostroi - 3KѭѫQJSKiS7LPRIHHY Mӝt sӕ SKѭѫQJSKiSGӵ báo vùng biӃn dҥQJNK{QJÿjQKӗi trong khӕLÿiWҥi biên công trình ngҫm: - 3KѭѫQJSKiS,]DNVRQ - 3KѭѫQJSKiS%DNODVRY± Kartozia Mӝt sӕ SKѭѫQJ SKiS Gӵ báo giá trӏ biӃn dҥng lӟn nhҩt cӫa khӕL ÿi Wҥi biên công trình ngҫm: - 3KѭѫQJSKiSOêWKX\Ӄt dӵ báo mӭFÿӝ dӏch chuyӇn cӫa khӕLÿi - 3KѭѫQJSKiS91,0, Mӝt sӕ SKѭѫQJ SKiS Vӱ dөng chӍ tiêu әQ ÿӏnh tәng hӧp cho khӕL ÿi EDR TXDQK công trình ngҫm: - 3KѭѫQJSKiS%XOѭWULRY - 3KѭѫQJSKiS'HHUH± Merritt - 3KѭѫQJSKiS:LFNKDP - 3KѭѫQJSKiS%LHQLDZVNL - 3KѭѫQJSKiS%arton ± Lien ± Lunde - 3KѭѫQJSKiS+RHN± Brown - 3KѭѫQJSKiS/LWYLQVki Mӝt sӕ SKѭѫQJSKiSGӵ báo mӭFÿӝ әQÿӏnh cho khӕLÿiEDRTXDQKF{QJWUuQK ngҫm thҷQJÿӭng: - Tiêu chuҭn SNiP - 3KѭѫQJSKiS;LPEDUHYLWU± Kozel - 3KѭѫQJSKiS5RHVQHr ± Poppen ± Konopka 5 Các SKѭѫQJSKiSGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cho khӕLÿiEDRTXDQKF{QJWUuQKQJҫm có ý QJKƭDÿһc biӋt quan trӑng trong quá trình lӵa chӑn biӋn pháp thi công hӧp lý, thiӃt kӃ kӃt cҩu chӕng giӳ tҥm thӡi, kӃt cҩu chӕng giӳ cӕ ÿӏnh hӳu hiӋu cho các dҥng công trình ngҫm xây dӵng trong nhӳQJÿLӅu kiӋQFѫKӑc khác nhau. Trong tҩt cҧ FiF SKѭѫQJ SKiS Gӵ EiR ÿӝ әQ ÿӏnh cho khӕL ÿi EDR TXDQK F{QJ trình ngҫPWUrQFѫVӣ so sánh giá trӏ ӭng suҩt thӭ sinh lӟn nhҩt xuҩt hiӋn vӟi giá trӏ ÿӝ bӅn cӫa khӕLÿiWKuSKѭѫQg pháp Baklasov ± Kartozia FyWtQKNKiLTXiWFDRKѫQ 3KѭѫQJ SKiS %DNODVRY ± Kartozia không chӍ dӵa trên mô hình khӕL ÿi JLzQ Oê WѭӣQJ3KѭѫQJSKiSQj\FzQGӵa trên các mô hình khӕLÿiWKӇ hiӋn các trҥng thái biӃn dҥng sau giӟi hҥQYjJLDLÿRҥn phá huӹ ÿi 7URQJ SKѭѫQJ SKiS Qj\ FiF QKj ÿӏD Fѫ KӑF ÿm NK{QJ Vӱ dөng duy nhҩt mӝt chӍ tiêu әQÿӏnh chung cho các quá trình biӃn dҥng xҧy ra trong khӕLÿiEDRTXDQKF{QJ trình ngҫm. Nhӳng trҥQJWKiLFѫKӑc nhҩWÿӏnh khӕLÿiEDRTXDQKF{QJWUuQKQJҫm sӁ ÿѭӧFÿһFWUѭQJEҵng nhӳng chӍ tiêu ÿiQKJLiPӭFÿӝ әQÿӏnh phù hӧp. KhӕLÿiVӁ mҩt әQÿӏnh khi trong chúng xuҩt hiӋn vùng phá huӹ WKHRÿLӅu kiӋn lý thuyӃWQjRÿy So vӟL FiF SKѭѫQJ SKiS Gӵ EiR ÿӝ әQ ÿӏnh dӵa trên mӕi quan hӋ ³ӭng suҩt thӭ sinh ± ÿӝ bӅn khӕLÿi´SKѭѫQJSKiS91,0,FyêQJKƭD sӱ dөng và kiӇm chӭng cao KѫQWUrQWKӵc tӃ. Bӣi vì, giá trӏ chuyӇn dӏch biên công trình ngҫm là biӇu hiӋn rõ nét nhҩt, dӉ ÿR ÿҥc nhҩt tӯ quá trình vұQ ÿӝng cӫa khӕL ÿi Wҥi nhӳng thӡL ÿLӇm khác nhau sau khi xây dӵng công trình ngҫP3KѭѫQJSKiSQj\ÿm[pWÿӃn nhiӅu yӃu tӕ ҧQKKѭӣng cӫa tính chҩWFѫ ± lý khӕLÿiFiF \Ӄu tӕ cҩu tҥo cӫa công trình ngҫm. Tuy nhiên, các hӋ sӕ ҧQKKѭӣng, các quy luұt quan hӋ chӍ mӟi dӵa trên nhӳng kӃt quҧ nghiên cӭu thӵc nghiӋm. Vì vұy, trong quá trình sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSQj\FKo nhӳng khu vӵFNKiFQJѭӡi sӱ dөng phҧi tiӃn hành thí nghiӋm, thӱ nghiӋm và làm chuҭn xác hoá các hӋ sӕ ҧQKKѭӣng cho phù hӧp vӟi nhӳQJÿLӅu kiӋQÿӏDFѫKӑc cө thӇ tҥi nhӳng khu vӵc tiӃn hành xây dӵng công trình ngҫm. &iF SKѭѫQJ SKiS ÿiQK JLi Gӵ EiR ÿӝ әQ ÿӏnh cӫa khӕL ÿi EDR TXDQK F{QJ WUuQK ngҫm thông qua nhӳng chӍ tiêu tәng hӧp әQÿӏnh không chӍ xây dӵQJWUrQFѫVӣ tính chҩt bӅn hay tính chҩt biӃn dҥng cӫa khӕLÿi&K~QJÿӅu xem xét mӝt sӕ Oѭӧng lӟn 6 các yӃu tӕ ҧQKKѭӣng khác nhau. Vì vұy, quá trình sӱ dөQJFiFSKѭѫQJSKiSQj\FKR phép nâng cao chҩWOѭӧng, tính chuҭn xác cӫa viӋc dӵ báo mӭFÿӝ әQÿӏnh cho khӕi ÿiEDRTXDQKF{QJWUuQKQJҫm. Trong nhӳng mӭF ÿӝ khác nhau, các chӍ WLrX ÿiQK JLi FKҩW Oѭӧng khӕL ÿi 6 Fӫa %XOѭWULRY1;505Fӫa Bieniawski Z. T.) và Q (cӫa Barton N., Lien và Lunde) ÿӅu là nhӳng chӍ WLrX ÿiQK JLi Wәng hӧp mӭF ÿӝ әQ ÿӏnh cӫa khӕL ÿi EDR TXDQK công trình ngҫm. Ba chӍ WLrX6505Yj4ÿmÿѭӧc xây dӵng hӃt sӭc công phu. VӅ FѫEҧn, các chӍ WLrXQj\ÿmWKӇ hiӋQWѭѫQJÿӕLÿҫ\ÿӫ, có FѫVӣ khoa hӑc, nhӳng yӃu tӕ quan trӑng, tiêu biӇu nhҩt ҧQKKѭӣQJÿӃn mӭFÿӝ әQÿӏnh cӫa khӕLÿiEDRTXDQK công trình ngҫm xây dӵng trong nhӳQJÿLӅu kiӋQÿӏDFѫKӑc khác nhau. KӃt quҧ ÿiQK giá chҩWOѭӧng khӕLÿiYjGӵ EiRÿӝ әQÿӏnh cӫa khӕLÿiEDR quanh công trình ngҫm không chӍ dӯng lҥi ӣ mӭFÿӝ phân loҥi khӕLÿi0өFÿtFK chӫ yӃu cӫa quá trình này nhҵm dӵ ÿRiQPӭFÿӝ thӇ hiӋn các quá trình vұQÿӝQJFѫ hӑc cӫa khӕLÿiWK{QJTXD các biӇu hiӋn biӃn dҥng và phá huӹÿӇ có thӇ tiӃn hành lӵa chӑQSKѭѫQJSKiS thi công, lӵa chӑn các kӃt cҩu chӕng giӳ hӧp lý cho công trình ngҫm tҥi nhӳng thӡLÿLӇm khác nhau và trong nhӳQJÿLӅu kiӋQÿӏDFѫKӑc cө thӇ. Tuy nhiên, do nhiӅXQJX\rQQKkQNKiFQKDXÿһFÿLӇm cҩu tҥo khӕLÿiPӕi WѭѫQJ tác giӳa khӕLÿiYjF{QJWUuQKQJҫm rҩt phӭc tҥS«FKRQrQWUrQWKӵc tӃ các QKjÿӏa FѫKӑFFKѭDWKӇ xây dӵng chӍ WLrXÿiQKJLiәQÿӏnh phҧQiQKÿҫ\ÿӫ các mһt cӫa quá trình và các yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃQTXiWUuQK³әQÿӏQKĺFkQEҵng giӟi hҥn ĺPҩt әn ÿӏQK´Fӫa khӕLÿiEDRTXDQKF{QJWUuQKQgҫm. MӛLSKѭѫQJSKiSÿiQK JLiÿӅu có nhӳQJѭXÿLӇPYjQKѭӧFÿLӇm riêng cӫa mình. Vì vұy, không mӝt chӍ WLrXÿiQKJLiQjRWUrQÿk\FyWKӇ ÿyQJYDLWUzQKѭPӝt ³FKӍ WLrXWRjQQăQJ´WURQJTXiWUuQKJLҧi quyӃt bài toán lӵa chӑQSKѭѫQJSKiSWKL công, các kӃt cҩu chӕng giӳ thích hӧp cho công trình ngҫm tҥi nhӳng thӡLÿLӇm khác nhau và trong nhӳQJÿLӅu kiӋQÿӏDFѫKӑc cө thӇ. HiӋQQD\FiFQKjÿӏDFѫKӑc có xu thӃ kӃt hӧp các chӍ WLrXÿiQKJLiGӵ EiRÿӝ әn ÿӏnh cӫa khӕLÿiEDRTXDQKF{QJWUuQKQJҫm lҥi vӟi nhau tҥo nên nhӳng hӋ thӕng các chӍ WLrXÿiQKJLiWKӕng nhҩWÿӇ giҧi quyӃt tӯQJEjLWRiQÿӏDFѫKӑc cө thӇ. 7 7K{QJWKѭӡng hӋ thӕng cӫa các chӍ tiêu liên hoàn này bao gӗm hai hoһc ba chӍ tiêu: mӝt (hoһc hai) chӍ WLrXÿiQKJLiFKҩWOѭӧng khӕLÿiPӝt tiêu chҭQÿiQK giá sӵ phá huӹ cӫa khӕLÿiYjPӝt tiêu chuҭQÿiQKJLiPӭFÿӝ chuyӇn dӏch cӫa biên công trình ngҫm. Các chӍ WLrXÿiQKJLiFKҩWOѭӧng khӕLÿiWURQJKӋ thӕng liên hoàn có thӇ là Q, RMR, S,«KRһc kӃt hӧSÿӗng thӡi nhiӅu chӍ tiêu. Các tiêu chuҭn phá huӹ có thӇ là ³WLrXFKXҭn Hoek-%URZQ´³WLrXFKXҭn Baklasov-.DUWR]LD´« 3KѭѫQJSKiS5RHVQHU-Poppen-Konopka (dùng cho giӃQJÿӭQJSKѭѫQJSKiS Hoek (YjSKѭѫQJSKiS/LWYLQ[NL**GQJÿӇ dӵ EiRVѫEӝ khҧ QăQJOӵa chӑn loҥi hình kӃt cҩu chӕng giӳ hӧp lý cho công trình ngҫm nҵm ngang) là nhӳng thӱ nghiӋm EѭӟFÿҫu rҩt hiӋu quҧ cӫDKѭӟng nghiên cӭu này 1.2. ӘQÿӏnh khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm 1.2.1. Các dҥng mҩt әQÿӏnh khӕLÿi[XQJTXDQKF{QJWUuQKQJҫm Tӯ các kӃt quҧ phân tích các quá trình biӃQ ÿәLFѫKӑc trong khӕL ÿi[Xng quanh công trình ngҫm và thӵc tӃ cho thҩy, sau khi tҥo ra khoҧng trӕng ngҫm có thӇ xuҩt hiӋn hai dҥng mҩt әQÿӏQKFѫEҧn sau: [2] - Mҩt әQ ÿӏnh do cҩu trúc: khi khӕL ÿi Fy FiF Pһt phân cách, viӋF ÿjR ÿӇ tҥo khoҧng trӕng ngҫm sӁ làm hình thành các khӕi nêm (khӕi nӭt giao cҳt vӟi biên công trình ngҫm); tuǤ thuӝc vào trӑQJ Oѭӧng các khӕi nêm, vӏ trí, thӃ nҵm và liên kӃt giӳa chúng vӟi các khӕi nêm, khӕi nӭt xung quanh mà có thӇ xuҩt hiӋn các hiӋQ WѭӧQJ UѫL WUѭӧt hay sұp lӣ các khӕi nêm vào khoҧng trӕng. - Mҩt әQÿӏnh do quá trình biӃQÿәLFѫKӑc: khi các trҥQJWKiLFѫKӑc mӟLYѭӧt quá khҧ QăQJ FKӏu tҧi cӫa khӕL ÿi Yѭӧt quá khҧ QăQJ ELӃn dҥng әQ ÿӏnh cӫa khӕLÿiVӁ dүQÿӃn các hiӋQWѭӧng tróc vӥ, sұp lӣ, xuҩt hiӋn các vùng dҿo hay phá huӹ cөc bӝ hay bao kín khoҧng trӕng ngҫm, các hiӋQ Wѭӧng dӏch chuyӇn lӟn gây tách lӟp, tróc tách và gây mҩt әQÿӏnh. TuǤ theo tӯQJÿLӅu kiӋn cө thӇ các dҥng mҩt әQÿӏQKFѫEҧn này có thӇ xuҩt hiӋn ÿӝc lұSQKѭQJFNJQJFyWKӇ ӣ dҥng hӛn hӧSYjWK~Fÿҭy lүn nhau.