Tóm tắt

Bài báo này tác giả giới thiệu phương pháp xác định mặt trượt nguy hiểm mái dốc nền đường đắp cao bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Theo phương pháp này, thiết lập chương trình tính toán và tiến hành khảo sát các bài toán nền đường đắp cao theo TCVN và xác định dạng mặt trượt nguy hiểm.

Abstract

This paper aims introduce the slide curve of embankment slope determining method by finite element method. According to this method, using the software program analyzes the problems of high embankment and determines the types of dangerous sliding surface.

Giới thiệu

Phương pháp giải tích tính hệ số an toàn ổn định mái dốc nền đường đắp cao trên thế giới và ở Việt Nam xét bài toán ở trạng thái cân bằng giới hạn với giả thiết rằng mặt trượt có dạng cung tròn, xoắn ốc logarit, trượt phẳng (mặt trượt dạng gãy khúc, khối nêm) hay mặt trượt dạng hỗn hợp. Phương pháp mặt trượt tròn chủ yếu áp dụng cho nền đất đồng nhất; mặt trượt gãy khúc áp dụng cho nền nhiều lớp có tính chất cơ lý khác nhau. Tuy nhiên, các phương pháp giải tích thường áp dụng tính toán trong các trường hợp mặt cắt hình học nền đắp thông thường, tương đối đơn giản. Trong trường hợp nền đường đắp có gia cường bằng cốt mềm, phương pháp giải tích chưa xét đến mô đun đàn hồi của vật liệu gia cường trong nền đắp hệ “đất + cốt”.

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) – phương pháp số, tìm hệ số an toàn ổn định mái dốc bằng cách giải lặp dựa vào sự suy giảm lực dính đơn vị và góc nội ma sát của đất (c-φ). Trong trường hợp nền đường đắp có gia cường bằng cốt mềm, phương pháp này vừa xét đến cường độ căng kéo vừa xét đến mô đun đàn hồi của vật liệu cốt mềm. Mặt trượt nguy hiểm được xác định dựa vào vùng biến dạng dẻo do sự chuyển vị của phần tử. Bằng phương pháp phần tử hữu hạn, thiết lập thuật toán và chương trình tính toán, xác định hệ số an toàn ổn định, xác định vùng biến dạng dẻo dựa trên sự chuyển vị phần tử, từ đó tính toán xấp xỉ mặt trượt và đề xuất dạng mặt trượt hợp lý.

Kết quả đạt được

Phương pháp PTHH xác định được vùng biến dạng dẻo của nền đường đắp và từ đó có thể xác định được cung trượt mái dốc một cách rõ ràng, đồng thời cho một giá trị hệ số an toàn ổn định duy nhất.

Kết quả phân tích và tính toán xấp xỉ mặt trượt nền đường đắp cao xác định cung trượt nguy hiểm xuất hiện bên trên – phần nền đường đắp, cung trượt nguy hiểm mái dốc nền đắp có dạng hình ellipse, tâm của ellipse được xác định có cùng cao độ với mặt đường đắp.

Ngoài ra, các trường hợp tính xấp xỉ mặt trượt cho kết quả giữa ellipse và tròn tương đương nhau, hoặc trượt tròn có xấp xỉ sai số bé hơn, trong trường hợp đó mặt trượt dạng cung tròn có thể được xem là trường hợp đặc biệt của mặt trượt dạng ellipse.