Báo cáo khoa học: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG GIỚI HẠN TỔNG QUÁT TÍNH ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG SẮT

Tóm tắt: Trong bài báo này, các tác giả nghiên cứu ứng dụng phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát (Generalized Limit Equilibrium Method – GLEM) để tính toán ổn định nền đường sắt dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Trong phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát, lăngthể trượt được coi như một hệ thống các khối trượt con, ở đó mặt đáy và mặt bên của các khối trượt con chính là các mặt trượt. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học: "NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG GIỚI HẠN TỔNG QUÁT TÍNH ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG SẮT" NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG GIỚI HẠN TỔNG QUÁT TÍNH ỔN ĐỊNH NỀN ĐƯỜNG SẮT TS. LƯƠNG XUÂN BÍNH Trường Đại học Giao thông Vận tải ThS. CHU THỊ THU THUỶ Viện chuyên ngành Đường bộ và Sân bay Viện KH và CN GTVT ThS. VIKHONE SAYNHAVONG Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Trong bài báo này, các tác giả nghiên cứu ứng dụng phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát (Generalized Limit Equilibrium Method – GLEM) để tính toán ổn định nền đường sắt dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. Trong phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát, lăngthể trượt được coi như một hệ thống các khối trượt con, ở đó mặt đáy và mặt bên của các khối trượt con chính là các mặt trượt. Trong khi đó, với các phương pháp cân bằng giới hạn thông thường,lăng thể trượt được chia thành các mảnh, ở đó chỉ có mặt đáy các mảnh là mặt trượt, còn mặt bên của các mảnh là các mặt thẳng đứng và điều kiện trượt không thoả mãn trên đó. Trình tự các bước tính toán của GLEM, chương trình máy tính để tính toán ổn định nền đường sắt, phân tích so sánh phương pháp GLEM với các phương pháp cân bằng giới hạn khác sẽ được trình bày trong bài báo này. Summary: This paper deals with the application of Generalized Limit Equilibrium Method (GLEM) to analyze the stability of railway embankments under static loadings. In TCT1 GLEM, the sliding soil mass is considered as a block system, of which the bottom planes and inter-block planes are just the slip planes, whereas in ordinary Limit Equilibrium Methods (LEM), the sliding soil mass is considered as the pieces, of which only the bottom planes are the slip planes, the inter-piece planes are vertical and on these planes the slip condition is not satisfied. The calculation procedure of the GLEM, the computer program for stability analysis of railway embankments, the comparison of GLEM with other LEMs are demonstrated.I. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành đường sắt ở nước ta đang bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ. Các dự án xâydựng đường sắt lớn đang và sẽ được triển khai như: dự án đường sắt trên cao Hà Nội với số vốnđầu tư khoảng 2 tỷ USD, dự án đường sắt đô thị TP Hồ Chí Minh, dự án đường sắt cao tốc Bắc -Nam với số vốn đầu tư lên tới 33 tỷ USD. Do đó nghiên cứu ứng dụng, phát triển các phươngpháp tính toán hỗ trợ cho công tác thiết kế trong xây dựng đường sắt có một ý nghĩa quan trọng. Để giải quyết bài toán ổn định mái dốc thường có hai nhóm phương pháp chính: Phươngpháp cân bằng giới hạn, phương pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng. Thuộc về nhóm phương pháp cân bằng giới hạn có thể nêu một số thí dụ từ những phươngpháp đơn giản như: Fellenius [1], Bishop [2], Spencer [3], Janbu [4], Morgenstern-Price [5], ...,đến những phương pháp số của Chen [6]. Đặc điểm chung của các phương pháp cân bằng giớihạn là chỉ xét sự làm việc của kết cấu trong trạng thái giới hạn mà không quan tâm đến quan hệứng suất - biến dạng theo quá trình tác dụng của tải trọng. Do đó những phương pháp này khá đơn giản và yêu cầu các tham số đầu vào khi tính toán thường là trọng lượng riêng, lực dính, góc ma sát trong của đất (những thông số cơ bản của đất có thể được xác định bằng những thí nghiệm kinh điển trong cơ học đất). Thuộc về nhóm phương pháp phân tích trạng thái ứng suất biến dạng có thể kể đến như phương pháp phần tử hữu hạn Sloan [7], phương pháp số, ... Có thể nói phương pháp này cho kết quả khá tốt về quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong suốt quá trình chịu tải của kết cấu cho đến khi đạt đến trạng thái giới hạn. Tuy nhiên yêu cầu các tham số đầu vào khi tính toán lại khá phức tạp như: mô đun đàn hồi, hệ số Poisson ... (cần những thí nghiệm chuyên dụng kết hợp phân tích, tính toán để xác định), bên cạnh đó là khối lượng tính toán lớn nhiều khi dẫn tới sai số tính toán tích lũy đáng kể. Do vậy, ngày nay, các phương pháp cân bằng giới hạn vẫn được ứng dụng khá phổ biến trong việc giải quyết các bài toán ổn định mái dốc, sức chịu tải, áp lực đất. Trong nhóm các phương pháp cân bằng giới hạn thường giả định các mặt trượt là mặt phẳng, hoặc mặt trụ tròn. Lăng thể trượt có thể được coi như là một cố thể hoặc cũng có thể được chia nhỏ thành các mảnh (khối) với mặt đáy của khối là mặt trượt, mặt giữa các mảnh là thẳng đứng, điều kiện trượt chỉ thỏa mãn trên mặt đáy của mỗi mảnh (khối). Tuy nhiên, theo lời giải của Sokolovsky [8] thì khi đạt đến trạng thái giới hạn, trong lăng thể trượt xuất hiện hai họ đường trượt xiên góc với nhau. Nếu quan niệm như các phương pháp cân bằng giới hạn thông thường thì ta mới chỉ xét được một họ đường trượt mà thôi. Để khắc phục nhược điểm này, Enoki [9] và các tác giả đã đề đưa ra phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát (Generalized Limit Equilibrium Method - GLEM). Theo phương pháp này, lăng thể trượt được rời rạc hóa thành các khối con, trong đó mặt đáy của các khối con là các mặt trượt, đồng thời mặt giữa của các khối cũng là mặt trượt. Điều đó có nghĩa là điều kiện trượt thỏa mãn trên cả mặt đáy và mặt giữa các khối, tức cả hai họ đường trượt đã được xét đến. Do mặt trượt chính được hình thành từ mặt đáy của các khối con nên mặt trượt có thể có dạng cong tổng quátCT 1 ch ...