Đồ Án Đánh giá lựa chọn giải pháp thi công và nghiên cứu tính toán ứng suất – biến dạng cho công trình ngầ

Luận văn được trình bày thành 4 chương như sau:

Chương 1: giới thiệu tổng quan về phương pháp xây dựng đường hầm trong điều kiện đô thị (các loại hình công trình ngầm, phương pháp thi công ), các rủi ro có thể xảy ra do việc thi công đường ngầm.
Chương 2: giới thiệu đặc điểm tự nhiên – kinh tế – xã hội và đặc điểm địa chất công trình – địa chất thủy văn của Tp. Hồ Chí Minh. Đánh giá và nhận xét lựa chọn giải pháp thi công phù hợp cho các loại hình công trình ngầm có thể được triển khai trong khu vực thành phố.
Chương 3: trình bày cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất – biến dạng cho công trình ngầm có tiết diện tròn, bán kính R trong hai điều kiện môi trường đất đá là đàn hồi tuyến tính và đàn dẻo.
Chương 4: ứng dụng phần mềm Plaxis trong việc tính toán ứng suất – biến dạng cho đường ngầm. Từ đó phân tích kết quả nhằm lựa chọn độ sâu đặt hầm phù hợp và xác định bán kính vùng ảnh hưởng của hầm đến chuyển vị của mặt đất.

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
DANH SÁCH HÌNH VẼ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG ĐÔ THỊ
1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH NGẦM TRONG CÁC ĐÔ THỊ
1.2 CÁC PHưƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM
1.2.1 Xây dựng đường hầm bằng phương pháp lộ thiên
1.2.2 Xây dựng đường hầm bằng phương pháp hạ chìm
1.2.3 Xây dựng đường hầm bằng phương đào kín
1.2.3.1 Phương pháp kích đẩy
1.2.3.2 Phương pháp “khiên đào” (Shield Method)
1.3 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ
1.4 RỦI RO PHÁT SINH TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG
1.5 TỔNG KẾT CHưƠNG

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC TP.HỒ CHÍ MINH VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG NGẦM 18
2.1 GIỚI THIỆU VỀ TP. HỒ CHÍ MINH
2.1.1 Đặc điểm tự nhiên:
2.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội
2.2 ĐẶC ĐIỂM ĐCCT – ĐCTV THÀNH PHỐ
2.2.1.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực Tp. Hồ Chí Minh
2.2.1.2 Đặc điểm ĐCTV khu vực Tp. Hồ Chí Minh
2.2.2 Đặc điểm địa hình – địa mạo – kiến tạo
2.2.2.1 Đặc điểm địa hình – địa mạo
2.2.2.2 Đặc điểm kiến tạo
2.2.3 Phân vùng ĐCCT và tính chất cơ lý của đất đá
2.2.3.1 Khu DA1
2.2.3.2 Khu DA2
2.2.3.3 Khu DA3
2.2.3.4 Khu DA4
2.2.3.5 Khu DA5
2.2.3.6 Khu DB1
2.2.3.7 Khu DC1
2.2.3.8 Khu DC2
2.2.3.9 Khu DC3
2.2.3.10 Khu DC4
2.2.3.11 Khu DC5
2.2.3.12 Khu EG
2.3 ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHưƠNG PHÁP THI CÔNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG NGẦM TRONG KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH
2.4 TỔNG KẾT CHưƠNG

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG XUNG QUANH ĐƯỜNG HẦM
3.1.1.1 Biến dạng của đất đá
3.1.1.2 Độ bền của đất đá
3.1.1.3 Tính chất từ biến của đất đá
3.1.1.4 Hệ số kiên cố
3.1.2 Nền đất yếu theo quan điểm xây dựng công trình ngầm
3.2 ỨNG XỬ ĐẤT XUNG QUANH ĐưỜNG HẦM
3.2.1 Áp lực địa tầng
3.2.2 Ứng xử đất – kết cấu xung quanh đường hầm
3.2.2.1 Trạng thái ứng suất tự nhiên của đất đá
3.2.2.2 Sự phân bố ứng suất của đất nền xung quanh hầm
3.2.3 Tải trọng tác dụng lên đường hầm
3.4 TỔNG KẾT CHưƠNG

CHƯƠNG 4: GIẢI BÀI TOÁN ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG XUNG QUANH ĐƯỜNG HẦM BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS TRÊN CỞ SỞ LÝ THUYẾT PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH)
4.1 GIỚI THIỆU VỀ PHưƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PTHH)
4.1.1 Khái niệm chung về phương pháp
4.1.2 Các dạng phần tử sử dụng trong phương pháp PTHH
4.1.2.1 Phần tử kết cấu
4.1.2.2 Phần tử đất đá
4.1.2.3 Phần tử tiếp xúc
4.1.3 Các dạng mô hình nền
4.1.3.1 Mô hình nền đàn hôi
4.1.3.2 Mô hình nền đàn dẻo lý tưởng
4.1.3.3 Các mô hình nền khác
4.1.4 Các bước tiến hành giải bài toán theo phương pháp PTHH
4.2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PLAXIS
4.3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS ĐỂ TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH NGẦM
4.3.1 Yêu cầu bài toán
4.3.2 Trình tự giải bài toán Plaxis
4.3.3 Kết quả tính toán bằng phần mềm plaxis
4.4 TỔNG KẾT CHưƠNG
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tổng hợp mối tương quan giữa phương pháp đào và địa tầng tương ứng
Bảng 2.1: Tổng hợp phân vùng và phân khu ĐCCT khu vực TP. Hồ Chí Minh
Bảng 2.2: Tổng hợp các phương pháp đào phù hợp với từng loại hình công trình ngầm
Bảng 3.1: Phân loại đất đá theo M.M.PROTODIAKONOV
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp kết quả tính toán chuyển vị và nội lực vỏ hầm theo độ sâu chôn hầm
Bảng 4. 2: Kết quả tổng hợp chuyển vị mặt đất tính từ tâm hầm


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Minh họa cho mạng lưới giao thông ngầm trong khu đô thị
Hình 1.2: Mô hình công nghệ thi công “tường trong đất”
Hinh 1.3: Hình dạng của đường hầm được thi công bằng phương pháp hạ chìm
Hinh 1.4: Sơ đồ hạ các đơn nguyên đường hầm vào hào có sử dụng phao (a), (b) và sàn nổi (i)
Hinh 1.5: Các phương pháp đào kín và lựa chọn giải pháp bảo vệ mặt đào
Hinh 1.6: Các sơ đồ kích đẩy đường ngầm dưới khối đường sắt (a); và dưới sông (b)
Hinh 1.7: Sơ đồ cấu tạo khiên
Hinh 1.8: Quy trình công nghệ thi công đường hầm theo phương pháp khiên đào
Hinh 1.9: Thi công hầm bằng phương pháp khiên không bị tác động bởi các yếu tố trên mặt
Hình 2.1: Sơ đồ định hướng không gian phát triển khu vực Tp. Hồ Chí Minh đến 2020
Hình 2.2: Bình đồ trầm tích đệ tứ khu vực Tp. Hồ Chí Minh
Hình 2.3 : Mặt cắt ĐCTV từ Tân Trụ qua Bình Chánh đến Vĩnh Cửu
Hình 2.4: Mặt cắt địa chất điển hình của Tp. Hồ Chí Minh theo hướng Tây Bắc –
Đông Nam và hướng Tây - Đông
Hình 3.1: Vòng tròn Mohr và đường bao Coulomb
Hình 3.2: Biến dạng của đất đá theo thời gian
Hình 3.3: Sơ đồ phân bố ứng suất xung quanh hầm
Hình 3 4: Sơ đồ nghiên cứu bài toán biến đổi ứng suất – biến dạng trong nền đất xung quanh đường hầm có tiết diện tròn
Hình 3.5: Sơ đồ lực, vùng biến dạng dẻo và phân bố ứng suất quanh hầm
Hình 4.1: Mô hình phần tử tam giác biến dạng loại 1 (a) và phần tử tam giác biến dạng loại 2 (b)
Hình 4.2: Mô hình phần tử tam giác biến dạng khối loại 1 (a) và loại 2 (b)
Hình 4.3: Mô hình phần tử tứ giác biến dạng tuyến tính (a) và phần tử tứ giác biến dạng khối (b)
Hình 4.4: Mô hình phần tử khối biến dạng tuyến tính loại 1 (a) và loại 2 (b)
Hình 4.5: Mô hình phần tử tiếp xúc phẳng của P.Goodman
Hình 4.6: Mô hình phần tử tiếp xúc không gian của P.Goodman
Hình 4. 7: Sơ đồ cây trình bày các bước giải bài toán bằng Plaxis
Hình 4.8: Cửa sổ khai báo thông tin ban đầu của bài toán Plaxis
Hình 4 9: Minh họa quá trình xây dựng mô hình địa chất, gán thông số vật liệu và đặt điều kiện biên cho bài toán
Hình 4 10: Cửa số khai báo thông số đường hầm
Hình 4.11: Kết quả chia lưới phần tử cho bài toán đã nêu
Hình 4.12: Kết quả xây dựng áp lực nước ban đàu
Hình 4.13: Sơ đồ kết quả xác định ứng suất hữu hiệu ban đầu của bài toán
Hình 4.14: Cửa số tính toán cho bài toán đã cho
Hình 4.15: Cửa số lựa chọn vị trí kiểm tra ứng suất – chuyển vị
Hình 4.16: Giai đoạn xây dựng đường hầm trước khi tính toán
Hình 4.17: Cửa số tính toán trong phần mềm Plaxis
Hình 4.18: Lưới biến dạng tổng thể
Hình 4.19: Kết quả tính toán tổng chuyển vị
Hình 4.20: Kết quả tính toán ứng suất hữu hiệu sau khi đào hầm
Hình 4.21: Kết quả tính toán nội lực bên trong vỏ hầm
Hình 4.22: Kết quả tính toán chuyển vị tổng thể của vỏ hầm
Hình 4.23.: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và lực dọc lớn nhất xuất hiện trên vỏ hầm
Hình 4.24: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và moment uốn lớn nhất xuất hiện trên vỏ hầm
Hình 4.25: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và lực cắt lớn nhất xuất hiện trên vỏ hầm
Hình 4.26: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị đứng tại điểm O
Hình 4.27: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị ngang tại điểm O
Hình 4.28: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị đứng tại các điểm A,B,C theo phương án 1 của vỏ hầm
Hình 4.29: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị ngang tại các điểm A,B,C theo phương án 1 của vỏ hầm
Hình 4.30: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị đứng tại các điểm A,B,C theo phương án 2 của vỏ hầm
Hình 4.31: Biểu đồ quan hệ giữa độ sâu đặt hầm và chuyển vị ngang tại các điểm A,B,C theo phương án 2 của vỏ hầm
Hình 4.32: Biểu đồ biểu diễn chuyển vị mặt đất ứng với trường hợp độ sâu tim hầm là 20m