Thạc Sĩ Nghiên cứu ổn định vách hào thi công trong dung dịch Bentonite theo trạng thái không gian ba chiều

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU .1
I. Tính cấp thiết của đề tài 1
II. Mục tiêu nghiên cứu .1
III. Cách tiếp cận .2
IV. Phương pháp nghiên cứu 3
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 4
1.1 Vai trò của nguồn nước và đập đất .4
1.2 Các sự cố công trình do dòng thấm gây ra .5
1.3 Biện pháp chống thấm dạng truyền thống cho đập đất .8
1.3.1. Chống thấm thân đập 8
1.3.2. Chống thấm cho nền đập 10
1.4 Biện pháp mới chống thấm cho đập đất .13
1.4.1. Chống thấm cho đập đất bằng màng địa kỹ thuật (Geomembrane).13
1.4.2. Chống thấm bằng công nghệ khoan phụt truyền thống 15
1.4.3 Công nghệ khoan phụt cao áp (Jet – grouting) 16
1.4.4. Chống thấm bằng công nghệ tường hào Bentonite 18
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH HÀO BENTONITE
TRONG KHÔNG GIAN BA CHIỀU .30
2.1 Sự ổn định của hào bentonite 30
2.2 Phương pháp cân bằng giới hạn trong không gian ba chiều (LEM-3D) 32
2.2.1 Một số dạng mặt trượt đã được đề xuất [12] .33
2.2.2 Lập công thức tính toán ổn định mặt trượt hình nêm 34
2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn trong không gian ba chiều (FEM-3D) .40
2.3.1 Nội dung cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn [2] .40
2.3.2 Giải bài toán ổn định bằng phương pháp phần tử hữu hạn [2] 40
2.4. Mô hình vật liệu trong phương pháp phần tử hữu hạn 44 2.4.1 Mô hình đàn hồi tuyến tính .44
2.4.2 Mô hình Mohr-coulomb (mô hình dẻo tuyệt đối) .44
2.4.3 Mô hình mềm (soft-soil) 45
2.4.4 Mô hình Hardening soil (Mô hình tăng bền kép) 45
2.5 Lựa chọn mô hình vật liệu để tính toán 46
2.6 Lựa chọn phần mềm để tính toán .46
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH HÀO BENTONITE TRONG KHÔNG
GIAN BA CHIỀU .47
3.1 Đặt vấn đề .47
3.2 Tính toán ổn định vách hào bằng phương pháp cân bằng giới hạn (LEM)48
3.3 Tính toán ổn định vách hào bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 52
3.3.1 Mô hình tính toán. .52
3.3.2 Chỉ tiêu cơ lý trong tính toán .53
3.3.3 Mô hình hóa các bước tính toán. .53
3.3.4 Kết quả tính toán .55
3.3.5 Kiểm chứng hai phương pháp tính toán LEM và FEM .57
3.4 Nghiên cứu ổn định vách hào bằng phương pháp LEM .59
3.4.1 Giới hạn nghiên cứu 59
3.4.2 Ảnh hưởng của kích thước hào đến sự ổn định vách hào trong đất ít
dính 60
3.5 Ảnh hưởng của áp lực bentonite với ổn định vách hào. .64
3.6 Ảnh hưởng của góc ma sát φ và lực dính C với ổn định vách hào .67
3.6. 1 Ảnh hưởng của góc ma sát φ 67
3.6.2 Ảnh hưởng của lực dính C .69
3.7 Kết luận chương 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .72
1. Kết luận .72
2. Những hạn chế của đề tài 72
3. Kiến nghị .73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sự cố thấm mái hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa 6
Hình 1.2: Mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa- Khánh Hòa .7
Hình 1.3: Sình lầy do thấm hạ lưu đập Kim Sơn- Hà Tĩnh 7
Hình 1.4: Đập có tường lõi mềm .9
Hình1.5: Đập đất có tường nghiêng mềm .10
Hình 1.6: Đập đất đồng chất có tường răng 11
Hình 1.7: Đập có tường nghiêng chân răng, tường lõi chân .12
Hình 1.8: Chống thấm cho nền bằng bản cọc .12
Hình 1.9: Chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ 12
Hình 1.10: Chống thấm bằng vải địa kỹ thuật 14
Hình 1.11: Phạm vi ứng dụng của các loại khoan phụt 15
Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ Jet-grouting, thi công tạo tường chống thấm 17
Hình 1.13: Thi công Tường Hào Bentonite Albian, Ft. McMurray, Alberta xây để
bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác dầu mỏ 19
Hình 1.14: Gầu đào và quá trình lấp hào 19
Hình 1.15: Tường hào chống thấm bằng bentonite .20
Hình 2.1: Quá trình hình thành màng bentonite ở vách hào .30
Hình 2.2: Hình dạng của các nêm trượt đã được nghiên cứu .33
Hình 2.3: Khối trượt hình nêm 34
Hình 2.4: Phân vùng tính áp lực S n1 và S n2 .37
Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ θ ~ Fs 48
Hình 3.2: Biểu đồ quan hệ H ~ Fs .51
Hình 3.3: Mô hình tính toán ổn định hào có kích thước LxBxH theo FEM .52
Hình 3.4: Mô hình lưới phần tử 2D 53
Hình 3.5: Mô hình lưới phần tử 3D 54
Hình 3.6: Điều kiện áp lực nước lỗ rỗng ban đầu .54
Hình 3.7: Điều kiện ứng suất hiệu quả ban đầu 54
Hình 3.8: Dung dịch trong hào được thay thế bằng áp lực phân bố .55 Hình 3.9: Lưới chuyển vị hào khi trượt dạng 3D 55
Hình 3.10: Lưới chuyển vị tại mặt cắt vách hào .55
Hình 3.11: Chuyển vị tổng thể của mặt cắt giữ hào và mặt cắt gần đầu hào 56
Hình 3.12: Kết quả tính toán ổn định vách hào, Msf = 1.123 .56
Hình 3.13: Biểu đồ L/H~Fs và biểu đồ L/H~ Htr với TH1.3, γ sl = 10,5kN/m 3 61
Hình 3.14: Biểu đồ L/H~Fs và biểu đồ L/H~ Htr với TH1.3, γ sl = 11,0kN/m 3 62
Hình 3.15: Biểu đồ L/H~Fs và biểu đồ L/H~ Htr với TH1.3, γ sl = 12,0kN/m 3 63
Hình 3.16: Biểu đồ Fs ~ γ sl với TH1.3, H = 20m, H w = 1m, H sl = 0m .65
Hình 3.17: Biểu đồ Fs ~ γ sl trường hợp H = 20m, L = 6m, H w = 1m, H sl = 0m .66
Hình 3.18: Biểu đồ Fs ~ φ (độ), trường hợp H = 30m, L = 3m; 6m; 90m; 300m, H w
= 1m, H sl = 0m, C = 0; 1; 2 và 5 kN/m 2 , φ = 200; 250; 300; 350 .69
Hình 3.19: Biểu đồ Fs ~ C(kN/m 2 ), trường hợp H = 30m, L = 3m; 6m; 90m; 300m,
H w = 1m, H sl = 0m, φ = 20 0 ; 25 0 ; 30 0 ; 350, C = 0; 1; 2 và 5 kN/m 2 .69