Biến dạng lún bề mặt

Đặc điểm của biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm metro là phụ thuộc vào phương pháp và công nghệ thi công. Với những công nghệ thi công khác nhau thì giá trị lún bề mặt gây ra cũng khác nhau. Kết quả bài báo nghiên cứu cơ sở lý thuyết lựa chọn phương pháp tính toán biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm metro bằng máy đào tổ hợp TBM ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh.

Xây dựng mô hình tính bằng phương pháp phần tử hữu hạn ở đây tác giả sử dụng phần mềm Plaxis. Các thông số sử dụng trong phần mềm Plaxis để mô phỏng mô hình lý thuyết bao gồm:
– Thông số đầu vào cho các lớp đất
– Thông số đầu vào cho vật liệu bê tông làm vỏ hầm
– Thông số đầu vào cho vật liệu thép của máy đào TBM

Thiết lập áp lực cân bằng bề mặt gương đào
Để mô phỏng áp lực cân bằng bề mặt gương đào trong phần mềm Plaxis bằng cách xem áp lực cân bằng này là lực tác dụng lên mặt gương đào theo phương z và được đưa vào tham số tải trọng Σ-MloadA.

Với mô hình bằng phần mềm Plaxis 2D, giải bằng chương trình Plaxis 8.5 ứng với các giá trị phần trăm mất mát thể tích khác nhau ta có các giá trị chuyển vị lún lớn nhất khác nhau.

Nếu tính toán bằng mô hình 3D sử dụng chương trình phần mềm Plaxis 3D Tunnel; Ưu điểm của mô hình 3D là thể hiện được tất cả các điều kiện biên như mô hình lý thuyết. Ngoài ra trong mô hình 3D ta có thể kiểm tra được ổn định bề mặt gương đào.

Phân tích và so sánh các kết quả tính toán lý thuyết với tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Kết quả tính toán bằng phương pháp PTHH (chương trình Plaxis) luôn cho kết quả nhỏ hơn tính toán theo các công thức lý thuyết. Lý do là trong các mô hình thực nghiệm trong lý thuyết không xét đến biến dạng của nền trong đất yếu, không xét đến ảnh hưởng của nước ngầm đến biến dạng lún.

Mặt khác hạn chế của phương pháp tính lý thuyết là chỉ đúng với một số loại đất nhất định, ở một vùng nhất định. Hơn nữa phương pháp tính lý thuyết chưa xét đến phần tử tiếp xúc giữa đất với hầm. Phương pháp tính lý thuyết sẽ không thật hữu dụng với những công trình hầm có cấu trúc phức tạp hay nằm trong vùng địa chất khó khăn.

Phân tích so sánh kết quả tính bằng 2 mô hình 2D và 3D
Kết quả tính bằng mô hình 2D luôn cho kết quả lớn hơn mô hình 3D. Tính toán Plaxis theo mô hình không gian 3D cho kết quả hợp lý hơn. Bởi vì mô hình 3D thể hiện được tất cả các điều kiện biên như mô hình lý thuyết, thể hiện được vùng lún theo 2 phương. Ngoài ra trong mô hình 3D ta có thể kiểm tra được ổn định bề mặt gương đào, tính toán được áp lực cân bằng bề mặt gương đào nhỏ nhất cần thiết để đảm bảo ổn định bề mặt gương trong suốt quá trình đào.

Tải về tài liệu Phân tích mô hình tính toán biến dạng lún bề mặt khi thi công đường hầm Metro bằng máy đào tổ hợp TBM.

https://drive.google.com/file/d/0B9LOtZnKGMvOUXA1aXF5WXQ1cUk/view

Plaxis là bộ phần mềm giải quyết các bài toán địa kỹ thuật thường gặp trong thực tế. Phần mềm Plaxis 3D tỏ rõ thế mạnh trong tính toán ứng suất biến dạng chuyển vị lún, nội lực trong kết cấu và ổn định trượt sâu tương tác giữa công trình với nền đất gia cường (bất thấm, vải địa kỹ thuật, cọc neo) hoặc nền đất tự nhiên.