Bài giảng Địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu - Nguyễn Công Mẫn

Nội dung text: Bài giảng Địa kỹ thuật công trình và phương pháp nghiên cứu - Nguyễn Công Mẫn

1. Lípbåid−ìngng¾nh¹n Kh¸iqu¸tvÒ Plaxis Th¸ng 01 - 2007 PLAXISFINITEELEMENTCODES 1
2. GI NG VIÊN NguyÔn C«ng MÉn G.S.C¬ häc ®Êt – NÒn mãng Nguyªn Chñ nhiÖm BMC¬ häc ®Êt – NÒn mãng ðHTL Nguyªn Tr−ëng banTh− ký CH ð NMBé ð¹i häc v THCN(1978 1983) LÜnh vùc quan t©m: ¸plùc ®Êt ®¸,®Êt Latªrit,TÝnh nÒn theo TTGH,GEO SLOPE OFFICE,C¬ häc ®Êt kh«ng boho,sö dông c¸cphÇn mÒm ðKT: GeoStudio,Plaxis ðÞachØ:Email. ncman@fpt.vn . Tel. 048528512 TS.Nguy n Hng Nam Kü s− Thuû c«ng, ðHThuû lîiH Néi,1993 Th¹csü ðÞakü thuËt, ðHTænghîpTokyo,2001 TiÕnsü ðÞakü thuËt, ðHTænghîpTokyo,2004 LÜnhvùcquant©m:c¸c®ÆctÝnhbiÕnd¹ngtr−ícph¸ ho¹i cña®Êt®¸,æn®Þnhm¸idèc,m« phángsè ®Þakü thuËt,sö dôngc¸cPMGeoStudio,Plaxis ðach :Email: hongnam@wru.edu.vn Tel:08046427 HongViÖtHïng Th.sü C«ngtrinhThuû lîi ð¹ihäcThuû lîi 2003 Th.sü C«ngtrinhbiÓn– H Lan 2004 GiangviªnBM C¬ häc ®Êt – NÒn mãng ðHTL LÜnh vùc quan t©m:Sö lý nÒnc«ngtrinhThuû lîi,C¬ häc®Êtkh«ngboho PMGeoSlopeOfficev Plaxis DÞachØ:Email. Hoangviethung@wru.edu Tel. 045636067 2
3. Lípbåid−ìngng¾nh¹n ðÞakü thuËtc«ngtr Ìnhv Ph−¬ngph¸pNghiªncøu GS.NguyÔnC«ngMÉn PLAXISFINITEELEMENTCODES 3
4. Tamgi¸c®Þac¬ häcBurland ®Æc ®iÓm cña ®Êt ®¸ trong x©y dùng Ph©n biÖt ®Êt v®¸ M«i tr−êng phong ho¸ Xãi mßn Vr – thÓ tÝch rçng VËn chuyÓn Vn – thÓ tÝch n−íc TrÇm tÝch • Vá tr¸i ®Êt dy:30– 40kmt¹ilôc ®Þa,gÊp Vk thÓ tÝch khÝ ãi mßn x 68lÇn chiÒu dy vá ®¸y®¹id−¬ng. V– tæng thÓ tÝch N©ng cao v • Ho¹t®éng cña ng−êi ®¹ttíi 2km:75%®¸thø sinh,25%macma.Tõ 215km:95%macma,5% Vr ®¸thø sinh Vk Vr M«i tr−êng nhiÖt thiªu V V V n biÕn chÊt M«i tr−êng trÇm tÝch h Vh • §Êt ®−îc t¹onªn trong kho¶ng vi tr¨m mets©u, §¸ §Êt nhiÒu THkhã ph©n biÖt gi÷a ®¸mÒm v®Êt cøng • Trong x©y dùng,ph©n biÖt gi÷a ®¸v®Êt:quy −íc V n% =r × 100% V Ch«n vïi v x©m nhËp M«i tr−êng thuû nhiÖt Nung nãng §¸:n ≤≤≤ 1% ÷÷÷vi chôc %; hoÆc macma Ch«n vïi s©u t¹o®¸ §Êt:n=50% ÷÷÷60% v h¬n n÷a 4
5. ®Æc ®iÓm cña ®Êt ®¸ trong x©y dùng • ®Êt®¸ lu«nbiÕn®æitheom«itr−êngxungquanh,khã ®Þnhranh giíi ⇒ snvËttù nhiªn lÞchsö ⇒ TiÕpcËntheoPP Tamgi¸c ®Þac¬ häcBurland ; • Theoquy−ícchiara ®Êtv ®¸ ⇒ m« hinhhãab»ngtÝnh®Æc ch¾c(n%, γ, ),®é cøng(E,G ),®Ó dÔ ph©nbiÖt; • Khi®¸nhgi¸ sù lmviÖccñamétc«ngtrinhx©ydùng,cÇnxÐt t−¬ngt¸c gi a kÕtcÊuc«ng trình v m«itr−êng(®Êt ®¸)v ì chóng l hailo¹ivËtliÖukh¸cnhausÏ cã anhh−ënglÉnnhau ⇒ tÝnhto¸nnÒnv c«ngtrinhtheoTTGH ; • Theosù ph¸ttriÓnnhËnthøccñaconng−êiv c¸ctiÕnbé vÒ KHCN,c¸cph−¬ngph¸pnghiªncøuvÒ ®Êt ®¸ ngycngtiÕp cËnvíithùctÕ. 5
6. Kh¸iqu¸tvÒ sù ph¸ttriÓncñac¸ckhoahäctr¸i®Êt §Þa chÊt häc KhÝquyÓn Nguångèc ThuûquyÓn LÞchsöph¸ttriÓn Th¹chquyÓn CÊutróc NéiquyÓn Qu¸tr×nh§ÞachÊt C¸c KHtr¸i ®Êt Xu thÕ ph©n ngnh Kho¸ng vËt häc Th¹chhäc Thæ nh−ìng §Þa m¹o KiÕn t¹o KhÝ t−îng §Þa vËt lý §Þa chÊn Thuû v¨n §Þa chÊt TV §Cc«ng tr×nh (1929) C¬häc §Êt (1925) C¬häc §¸(1957) Xu thÕ liªn ngnh §Þa kü thuËt §Þa kü thuËt C«ng tr×nh §Þa kü thuËt M«i tr−êng (Geoenviro. Engineering) §Þa c¬häc §Þa C¬häc øng dông §¸C«ng tr×nh (Rock Engineering)Thuû §Þa c¬häc §Þa chÊt M«i tr−êng (Environ.Geology) 6
7. Tõ ®¬nngnh ®Õn liªn ngnh • G® ph¸t triÓn ®¬nngnh :Tim hiÓu ban chÊt cña vËt chÊt vá tr¸i ®Êt.C¬ häc ®Êt (1925)v C¬ häc ®¸ (1957) ®−îc hinh thnh riªng biÖt,theo cÊu tróc néi dungkh«ng ®ångbé, nh»m ®¸pøng yªu cÇu thiÕt kÕ v x©y dùng c«ng trinh trong giai ®o¹n®Çu cña sù ph¸t triÓn. • G§ ph¸t triÓn ®angnh: §¸nh gi¸ tæng thÓ t−¬ng t¸c gi÷a c«ng tr×nh v m«i tr−êng ®Êt ®¸,b¶o ®¶mc«ng tr×nh x©y dùng lm viÖc b×nh th−êng trong mét m«i tr−êng ph¸t triÓn bÒn v÷ng,do®ã cÇn gép mét sè néi dungcña mét sè m«n häc cã liªn quan trong mét liªn ngnh (Interdiscipline). • §Þa kü thuËt c«ng tr×nh (GeotechnicalEngineering). Quan träng trong x©y dùng c«ng tr×nh: ≥ 50%sù cè c«ng tr×nh x¶y ra cã nguån gèc tõ sai sãt vÒ mÆt §KT. ⇒ CÇncã PPtiÕpcËnhîplý c¸cbito¸n§KT 7
8. SkillsneededforGeotechnicalEngineering Anon,1999 GroundEngineering,Nov.1999,BritishGeo.Assoc. Soil Mechanics Rock Description, Site Exploration Mechanics Effective Stress, Reconnaissances Description Deformation, Drilling Testing Deformation Failure Seepage, Parameter selection Structural Failure Earth Pressure Reporting Mechanics Elasticity Plasticity Mechanical Engineering Failure Mechanisma Instrumentation, Drilling system, Excavation Technics, Support Applied Mechanics Foundation Design Soil/RockMass Compatibility Bearing capacity Engineeredfills Construction Equilibrium Setlement types RetainingStructure Practices Rheological Models Slope Experiences Computer Science Geotechnical Engineering Contract Law Compatibility Specifications Equilibrium Rheological Models FloodControl Ground Improvement Bill of quantities LandfillBarriersDam Mechanical, Chemical, EngineeringIrrigation Drainage,Reinforcement Public Policy Materials Types Codes of practice Properties Standards Law Hydrology Geology Ground Movement Fluid type Geochemistry Mineralogy Fluid Flow Solid Waste Geophysics Vibrations Geological Earthquakes Leachate Processes Groundwater 8
9. SkillsneededforGeotechnicalEngineering NorbertR.Morgenstern,Nov.2000– GeoEng2000 §KTCTlmét liªn m«n häc, ¸pdông nh÷ng nguyªn lý c¬ b¶n cña C¬häc ®Êt,C¬häc ®¸,Kü thuËt x©y dùng nÒn Chuyªn ngnh §KT mãng vc«ng tr×nh ,®Ógi¶i quyÕt c¸c vÊn ®ÒthiÕt kÕ,thi c«ng,sö lý c¶i t¹oc¸c lo¹i §ot¹ocao häc c«ng tr×nh x©y dùng,khai th¸c ti nguyªn thiªn nhiªn, Rock Mechanics ®Æt trªn,trong,t−¬ng t¸c víi Geology deformation, m«i tr−iêng ®Êt ®¸( NguyÔn Composition failure, seepage Soil Mechanics C«ng MÉn, 1997 ) genesis processes application deformation, hydrology failure, seepage application Hydrology Public Policy surface fluid flow Codes, standards, Fluid Control law + compliance Structural Mechanics Systems deformation, failure, e.g. dams Contract Law member design Structural Underground specifications SupportSystems Geostructures e.g.,foundations e.g.,tunnels Continuum Mechanics Risk Management elasticity, plasticity Geotechnical Engineering observational method, idealisation risk assessment, instrumentation SurfaceGeo Ground Improvement Numerical Analysis structures e.g., e.g. densification, Mechanical Engineering finite elements, embankments,landfills remediation drilling, instruments finite differences excavation Construction Materials Ground Geochemistry practice, types, properties, Movements waste experience geosynthetics Site Exploration Earthquakes leachates reconnaissance, durability drilling, in-situ testing, geophysics 9
10. Tamgi¸c ®Þac¬ häcBurland NashLecture.TheteachingofSoilMechanics – Apersonalview(1987,1996); Annon .DefinitionofGeotechnicalEngineering1999 Morgenstern ,N.R,2000 S¬®åtrùc quan biÓu Kh¶os¸t thÞ mét ph−¬ng ph¸p hiÖn tr−êng, m«t¶®Êt I luËn logic,biÖn chøng, MÆt c¾t khèi ®Êt ®Þnh h−íng cho viÖc I ThÝ nghiÖm,®o häc tËp nghiªncøu v ®¹ctrong phßng vhiÖn tr−êng, gi¶ng d¹y§Þa Kü quan s¸t II thuËt.m®èi t−îng Kinh nghiÖm cã tr−íc ® nghiªncøu cã thÓ l ®−îc sng c¶§Êt v§¸ läcIV Muèntrëthnhmét B¶nchÊt M«h×nh hóa ®Êt III chuyªn gia §KT giái, II cÇn ®−îc ®ot¹o chuyªnngnh§KT v M«h×nh ho¸ nhiÒu n¨m tÝchluü ph©ntÝch III kinhnghiÖm MHhãa: Kh¸iniÖm,vËtlý,giaitÝch 10
11. Tamgi¸c ®Þac¬ häcBurland Tr−íckhikhoanphôt Saukhikhoanphôt MÆt c¾t khèi ®Êt I 0 0 5 5 10 10 MËt®émë ðavtlý,Khoanñào, réngvÕtnøt 15 3DTelevierlogging 15 550 500 M«h×nh hóa Kim, HyoungSoo, 450 III 20 20 400 2005 350 25 300 25 250 200 30 30 150 100 Phnmm 35 50 35 0 chuyêndng, 40 Môhìnhs 40 14.0m B¶nchÊt (m) 14.0m 14.0m(m) 14.0m ®Êt II NhËnxÐt: 1.M« hinhhãabanchÊtvËtliÖuv qu¸ trinhvËtlý ngy cngtiÕpcËnthùctÕ; 2.T¹iVN,M« hinhvËtliÖuCamClay(M, Γ,k, λ,v)v c¸c®Æctr−ng CNñoñint, b Thitbcitin cña®Êtkh«ngbohßa (®c®t n−íc®Êt, φ ) ch ưaquendïng; Biuthcbán 3.PlaxisdïngbiÓuthøc"HydraulicFunction"VanGenuchtencho kinhnghim ®ÊtKBH.SEEP/Wcã th ư vi nhmth m ñ ti ndïng. Phnmm 4.Burland,1996cã binhlu nv n®Ò nytrongphiªnb mctrong11 chuyêndùng "ConferenceonUnsaturatedSoils/Unsat’95/Paris"
12. Tamgi¸c ®ch Burland &c«ng nghÖ hiÖn ®¹ithóc ®Èy ph¸ttriÓn ®KT PPL Burland .CÊu t¹o®ÞatÇng; .§Æctr−ng§KTcña ®Êt ®¸; C«ng nghÖ hiÖn ®¹itrong tiÕpcËn§KT .M«h×nhthÝchhîp(C¬häc +sù ph¸ttriÓn cñaTin häc m¸ytÝnh øng dông – PTHH) c¸nh©n ⇒Vai trßc¸c phÇnmÒm§KT .Kinh nghiÖm tÝch luü ®−îc sng läc §Èy m¹nhsù ph¸ttriÓn §KT: Mëréng kh¶n¨ngtiÕpcËnc¸cbito¸n ®kt HiÖu qu¶caotrongNC,PVSX,gi¶ng d¹y 12
13. PHƯƠNGPHÁPLUNTIPCNðAK THUT LËp m«h×nh LËp m«h×nh Ph−¬ngph¸p vËt lý TT to¸n tÝnh &MT §Þnh tÝnh c¸c LËp hÖ M«pháng lý QTvËt lý & ph−¬ng tr×nh thuyÕt c¸cQT t−¬ng t¸c ®Þnh l−îng vËt lý &TT Sos¸nh HiÖu chØnh 1.Ph−¬ng ph¸ptÝnh vm¸ytÝnh thóc ®Èy sù ph¸ttriÓn §KT: Ph¸ttriÓn liªnm«n → më réng ph¹mviNCvÒ kh«ng gian v®èit−îng 2.CN hiÖn ®¹i dïngchothiÕtkÕmíi,thiÕtkÕsöach÷a/qu¶n lý anton c¸cCT hiÖncã v nghiªn cøu theom«h×nhsè. 13
14. thamkhao DefinitionofModelling:(WHAT) ReadingWorkshop May 2003 Introductionto“Modelling” LeeBarbourandJohnKrahnLeeBarbourandJohnKrahn PhysicalPhysical MathematicalMathematical SystemSystem SystemSystem NumericalNumericalModelModel 14
15. thamkhao StepsinModelDevelopment LeeBarbourandJohnLeeBarbourandJohn KrahnKrahn July2003July2003 EnglandEngland
    Examinationofphysicalproblem
    Replacementofphysicalproblemwith mathematicaldescription
    Solutionofmathematicalproblem
    Evaluationofthemathematicalsolution intermsofthephysicalreality 15
16. Modeling thamkhao LeeBarbourandJohnLeeBarbourandJohn KrahnKrahn Illustration July2003July2003 EnglandEngland Observe (Conceptual Model) Measure (Theoretical Model) 16
17. thamkhao Modeling LeeBarbourandJohnLeeBarbourandJohn KrahnKrahn Illustration July2003July2003 EnglandEngland Explain (Numerical Model) Verify (Interpretative Model) 17
18. Sowasv tÝnhnÒn c«ngtrinhtheoTTGH M«i tr−êng &ho¹t Hîp t¸c liªn ngnh ®éng cña ng−êi • ThiÕt kÕ CTtheo TTGH : 1. UltimateState 2. ServiceabilityState Structure TCXDNga ( Tõ 1962) §Ëp E.C7 C§C¢ ( tõ1997 ); •TiÕpcËnhîplýc¸cbi to¸n§KT Tamgi¸c ®Þa Systems c¬häcBurland Response • Hîp t¸c liªn ngnh v Soil Water ph¸t triÓn c«ngnghÖ: Rock N−íc hå PhÇnmÒmchuyªndïng NÒn •TæchøcthÈm®ÞnhCT J.vander Weide,1988 S¬nLacñaNIPPONKOEI 18
19. vÝ dô TÝnhto¸ntheoTTGH t î − tr t Æ M KiÓmtramÊtæn ®ÞnhtængthÓ §otunensaukhi ®cã CT cña t−êngch¾n®Ættrªnm¸i®ÊtTTGHthøhai TTGHthønhÊt Cã thÓ dïngPhÇnmÒmPLAXIS hoÆcPhÇnmÒmSIGMA/W®Ó giaiquyÕt 19
20. nhËnxÐtv kÕtluËn 1.TG ðCHBurland PPLhi n ñ¹i®Þnhh−íngchoviÖc tiÕpcËnc¸cbito¸n ®KTnªn cÇn ®−îc qu¸ntriÖttrong snxuÊtvà nghiªncøuph¸ttriÓn (Th ct :70%CTh− hángdosaisãtv ðKT); 2.C¸cphÇnm m ðKTnªndïngnh− mtm« hinhs : linhho¹tv hi uqu h¬nc¸cMHvËtlý,cã thÓ m« phángc¸cqu¸ trinhvËtlý xyratrongtù nhiªnmétc¸ch chÝnhx¸c,thaythÕ choMHvËtlý trongm tsè TH. Nh−ngh¹nch caMHsè (m« phángc¸cqu¸ trinhhãa lý,bi n ñæinhi t )cÇn ñưcti pt cNCph¸ttri n; 20
21. nhËnxÐtv kÕtluËn 3.Vi ckhaith¸cc¸cMHsè cã hi uqu haykh«ngl tïythu cë ng−êisö dng.N ukhaith¸ctèt,ng−êisö dngcã thÓ hiÓus©u s¾ch¬nc¸cqu¸ tr ìnhvËtlý ch−abi t,lms©us¾ch¬nki n thøctÝchlòychob nth©n:®ã l c¸ckinhnghi mcã chänläc trongnh©ncñaTG ðCHBurland. DovËyqu¸ trinhkhaith¸csö dngc¸cphÇnmÒm ðKTcòng chÝnhl qu¸ trinhtù ñot¹o,nªncÇnc iti ngi ngd¹y ðKT,t o ñiuki nchoSVti pcËnv khaith¸cchóngtrong ñot¹ot¹i c¸ctr−êng ð¹ihäc. 4.NªntËndôngc¸cphÇnmÒm ðKTnh ư métc«ngcô MHsè ñ dù tÝnhc¸ckh năngcã thÓ xyrachoc¸cdù ¸ntrongNCKH, ho clùach ngi iph¸phîplý trongthiÕtkÕ snxuÊt.Nã còng cÇn ñ−îckhaith¸ctrongqu nlý sach ac¸cCThi ncã. ð©ycòngl métsuth hîplý ñ tiÕtki mthêigian,kinhphÝ trong c«ngt¸cNCKH 21