Đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng của môi trường đá xung quanh đường hầm giao thông

Bài viết được thực hiện đối với công trình hầm giao thông trong môi trường đá trên cơ sở bài toán phẳng, căn cứ trên số liệu của Báo cáo khảo sát địa chất công trình hầm đường bộ qua đèo Cả – Bước lập dự án đầu tư xây dựng. Trong bài báo sử dụng mô hình khối đá đàn hồi-dẻo trên cơ sở tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown (phiên bản năm 2002).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng của môi trường đá xung quanh đường hầm giao thông Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2012 96 ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐÁ XUNG QUANH ĐƯỜNG HẦM GIAO THÔNG ThS. Đoàn Hữu Sâm Khoa Cầu đường, trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Việc tính toán, dự báo độ ổn định cho công trình ngầm đòi hỏi phải xác định được các quy luật biến đổi cơ học trong môi trường đất đá xung quanh công trình. Do đó, cần thiết phải đánh giá được trạng thái ứng suất – biến dạng trong môi trường đất đá xung quanh công trình. Bài báo được thực hiện đối với công trình hầm giao thông trong môi trường đá trên cơ sở bài toán phẳng, căn cứ trên số liệu của Báo cáo khảo sát địa chất công trình hầm đường bộ qua đèo Cả – Bước lập dự án đầu tư xây dựng. Trong bài báo sử dụng mô hình khối đá đàn hồi-dẻo trên cơ sở tiêu chuẩn phá hoại Hoek-Brown (phiên bản năm 2002). Kết quả mô phỏng tính toán bằng chương trình Phase2 (Rocscience - Canada) cho thấy trong lớp đá phong hóa gần bề mặt có sự xuất hiện biến dạng dẻo trong phạm vi khá rộng xung quanh biên công trình, ngược lại trong lớp đá xâm nhập rắn chắc ở sâu bên dưới mặt đất không xảy ra biến dạng dẻo và môi trường đá xung quanh hầm ứng xử trong phạm vi trạng thái đàn hồi. Từ khóa: Ứng suất; Biến dạng; Khối đá; Ổn định; Đường hầm; Tiêu chuẩn phá hoại Hoek- Brown; Lời giải đàn hồi-dẻo 1. Giới thiệu đàn hồi, vùng phá hủy trong khối đá biên Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác công trình. nhau đánh giá độ ổn định của công trình - Các phương pháp dự báo độ ổn định ngầm không chống. Các phương pháp này cho công trình ngầm không chống trên cơ sở được xây dựng trên những phương pháp luận dự báo giá trị chuyển dịch lớn nhất (giá trị khác nhau. Chúng không chỉ đánh giá mức biến dạng lớn nhất) của biên công trình độ ổn định cho công trình ngầm không ngầm. chống mà còn được phát triển theo hướng - Các phương pháp dự báo độ ổn định tạo nên cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp cho công trình ngầm không chống trên cơ sở và loại hình chống giữ hợp lý cho công trình các chỉ tiêu tổng hợp đánh giá mức độ ổn ngầm. Trên cơ sở phân tích bản chất của các định cho khối đá bao quanh công trình ngầm. phương pháp đánh giá ổn định cho công - Các phương pháp dự báo độ ổn định trình ngầm không chống, có thể phân chia cho các công trình ngầm thẳng đứng (giếng chúng thành một số nhóm chính như sau: [2] đứng) không chống. - Các phương pháp dự báo độ ổn định cho Các phương pháp dự báo độ ổn định công trình ngầm không chống trên cơ sở so cho khối đá bao quanh công trình ngầm có ý sánh giá trị ứng suất thứ sinh lớn nhất xuất nghĩa đặc biệt quan trọng trong quá trình lựa hiện trên biên công trình ngầm và độ bền chọn biện pháp thi công hợp lý, thiết kế kết cấu tương ứng của khối đá. chống giữ tạm thời, kết cấu chống giữ cố định - Các phương pháp dự báo độ ổn định cho hữu hiệu cho các dạng công trình ngầm xây công trình ngầm không chống trên cơ sở dự dựng trong những điều kiện cơ học khác nhau. báo sự hình thành vùng biến dạng không Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 2-2012 97 Việc tính toán, dự báo độ ổn định cho Ở trạng thái sau khi bị phá hoại của công trình ngầm đòi hỏi phải xác định được khối đá, tiêu chuẩn Hoek-Brown vẫn được các quy luật biến đổi cơ học trong môi áp dụng mặc dù độ bền sau khi phá hoại đã trường đất đá xung quanh công trình. Do đó, suy giảm. Ứng xử của khối đá được mô tả ta cần thiết phải đánh giá được trạng thái như ở hình 1. ứng suất biến dạng trong môi trường đất đá Ứng suất xung quanh công trình. Bài báo được thực hiện đối với công trình hầm giao thông trong môi trường đá và phương hướng nghiên cứu dựa trên việc nghiên cứu các biến đổi cơ học trong môi Biến dạng trường đá xung quanh công trình ngầm kết (1) Các thông số tại thời hợp với tiêu chuẩn phá huỷ cho khối đá điểm phá hoại (đỉnh): ci , mb , s, a hợp lý. [19] (2) Các thông số sau khi phá hoại (dư): 2. Đặc điểm đàn hồi-dẻo của khối đá xung ’ci , m’b , s’, a’ quanh công trình ngầm theo mô hình Hoek-Brown Phương trình cơ bản của tiêu chuẩn Hình 1. Các đường bao tại thời điểm phá hoại và Hoek-Brown tổng quát hóa: [10], [13] sau khi phá hoại với tiêu chuẩn phá hoại Hoek- a ' '   3'  Brown tổng quát hóa.      ci  mb 1 3  s  (1)   ci  Mô hình đá Hoek-Brown (2002) là một Với: trong những mô hình hiện đại cho phép đánh  GSI  100  giá trạng thái ứng suất – biến dạng của môi mb  mi . exp ...