Đồ Án lựa chọn mô hình đặc tính đất phù hợp cho bài toán tải trọng động

MỞ ĐẦU

I. Giới thiệu về mục đích nghiên cứu, ý nghĩa, tính cấp thiết của đề tài

Ứng xử của đất và tương tác đất - công trình dưới tác dụng của tải trọng động là một trong những vấn đề nhận được sự quan tâm đáng kể của các chuyên gia trong lĩnh vực Địa kỹ thuật.

Tuy nhiên, các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào sự phá hoại của công trình thay vì nghiên cứu ứng xử của đất dưới tác dụng của tải trọng động. Trong nhiều trường hợp, đất được giả thiết là vật liệu đàn hồi. Giả định này không phản ánh đúng ứng xử của đất trong thực tế. Hiện nay, với sự xuất hiện của các mô hình đặc tính đất và sự phát triển của các phương pháp phân tích đã cho phép mô phỏng ứng xử của đất dưới tác dụng của tải trọng động. Những bài toán địa kỹ thuật như lún mặt đất, sự giao động của mặt đất, khả năng hoá lỏng của đất dưới tác dụng của tải trọng động đã được giải quyết. Những hiểu biết về đặc tính phi tuyến của quan hệ ứng suất-biến dạng, tính cản trấn của đất, thể hiện rất rõ dưới tải trọng động, sẽ góp phần dự báo sát hơn những biến đổi của nền đất khi chịu tác dụng của tải trọng.

II. Nội dung và Phương pháp nghiên cứu

Đất là một loại vật liệu phức tạp và các đặc tính của nó chịu ảnh hưởng đáng kể dưới thay đổi của các điều kiện biên bao gồm tải trọng, độ ngậm nước và mực nước ngầm. Cần phải có sự hiểu biết đầy đủ về các đặc tính đất trong các thiết kế về ứng dụng địa chất.

Để mô hình hóa những ứng xử của đất dưới tải trọng, mô hình đất được phát triển từ đơn giản đến phức tạp. Ban đầu đất được giả thiết là đàn hồi thuần túy, sau đó lý thuyết dẻo được dùng để mô hình hóa sự phá hoại của đất. Những mô hình đất tiên tiến sau này đã mô phỏng tốt hơn mối quan hệ ứng suất – biến dạng và có xét đến các đặc tính khác của đất như tính giảm chấn, sự phụ thuộc của độ cứng vào trạng thái ứng suất-biến dạng của đất.

Mô hình đàn hồi tuyến tính đẳng hướng là mô hình đơn giản nhất dựa cơ sở trong lý thuyết Hooke và xem xét đất như một vật liệu đàn hồi tuyến tính với độ cứng của đất là không đổi. Mô hình Mohr-Coulomb và mô hình đàn hồi phi tuyến được phát triển nhờ sử dụng lý thuyết đàn hồi và mối quan hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng. Mô hình HS-Small hiện tại là mô hình tiến bộ nhất mặc dù nó vẫn còn nhiều hạn chế. Mô hình HS-Small đi vào giải thích đặc tính đất khi biến dạng nhỏ.

Với cùng điều kiện vật liệu và tải trọng thì mô hình HS-Small cho kết quả về biến dạng đáng tin cậy hơn mô hình tăng bền. Mô hình cũng mô tả về tính giảm chấn khi có sự tác dụng của tải trọng động. Do đó, Mô hình HS-Small và Mô hình đàn hồi tuyến tính được sử dụng để mô phỏng ứng xử của đất dưới tác dụng của tải trọng động, qua đó để thấy được những đặc tính phi tuyến của đất sẽ được thể hiện rõ trong mô hình HS-Small điều này không được thể hiện trên mô hình đàn hồi tuyến tính.


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 3

I. Giới thiệu về mục đích nghiên cứu, ý nghĩa, tính cấp thiết của đề tài 3

II. Nội dung và Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG I 5

ĐẤT VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA ĐẤT 5

I. Độ cứng phụ thuộc vào trạng thái ứng suất 5

II. Độ cứng phụ thuộc vào biến dạng 6

III. Tính giảm (cản) chấn của đất 8

IV. Trạng thái ứng suất và biến dạng phụ thuộc vào ứng suất cố kết trước của đất. 10

V. Biến dạng thể tích không phục hồi khi nén sơ cấp 12

VI. Biến dạng không phục hồi do ứng suất cắt 13

VII. Trạng thái ứng suất, biến dạng phụ thuộc vào điều kiện thoát nước của đất 13

VIII. Sự hình thành áp suất nước lỗ rỗng do tải trọng động 14

IX. Đặc tính chảy của đất 15

X. Trạng thái ứng suất và biến dạng phụ thuộc vào thời gian và tốc độ tác dụng tải trọng 16

CHƯƠNG II 17

MỘT SỐ MÔ HÌNH ĐẶC TÍNH ĐẤT 17

I. Mô hình đàn hồi tuyến tính đẳng hướng 17

II. Mô hình đàn hồi - thuần dẻo 18

III. Mô hình hypepol Duncan – Chang 20

IV. Mô hình tăng bền 21

V. Mô hình tăng bền biến dạng nhỏ (HS – Small) 24

CHƯƠNG III 26

NGHIÊN CỨU THUỘC TÍNH PHI TUYẾN CỦA ĐẤT DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG 26

I. Phương pháp khảo sát địa chấn 26

II. Mô hình vật lý của thí nghiệm địa chấn 27

III. Sóng địa chấn 29

III.1. Sóng địa chấn 29

III.2. Các loại sóng địa chấn 29

IV. Mô phỏng bài toán 31

IV.1 Mô hình 31

IV.2. Chọn mô hình hình học 32

V. Phân tích kết quả 34

KẾT LUẬN 41