Một số kết quả phân tích, dự báo, đánh giá tác động động đất đến các quá trình biến đổi cơ học, phá hủy khối đá xung quanh công trình ngầm

Để có thể phát triển các mô hình tính hợp lý hơn, cần thiết phải hiểu rõ các quy luật biến đổi cơ học và phá hủy trong khối đá xung quanh công trình ngầm, chú ý đến vị trí bố trí công trình ngầm cũng như các đặc điểm về cấu trục của khối đá. Trong bài viết giới thiệu một số kết quả nhận được trên cơ sở sử dụng phần mềm UDEC (Universal Distinct Element Code).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số kết quả phân tích, dự báo, đánh giá tác động động đất đến các quá trình biến đổi cơ học, phá hủy khối đá xung quanh công trình ngầm Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ nhất về Động lực học và Điều khiển Đà Nẵng, ngày 19-20/7/2019, tr. 7-12, DOI 10.15625/vap.2019000249 Một số kết quả phân tích, dự báo, đánh giá tác động động đất đến các quá trình biến đổi cơ học, phá hủy khối đá xung quanh công trình ngầm Nguyễn Quang Phích, Trần Nhật Minh Khoa Kiến trúc - Xây dựng, Đại học Bình Dương 504 Đại lộ Bình Dương, Thủ Dầu Một, Việt Nam * E-mail: nqphich@bdu.edu.vn Tóm tắt: Động đất đã ít nhiều gây ra phá hủy các công trình 2. Một số kết quả nghiên cứu ngầm. Thiết kế các công trình ngầm chú ý động đất đã được phát triển trên thế giới, tuy nhiên đa phần là với các mô hình tương đối đơn giản. Để có thể phát triển các mô hình tính hợp lý 2.1. Ảnh hưởng của độ sâu quá trình biến đổi cơ học hơn, cần thiết phải hiểu rõ các quy luật biến đổi cơ học và phá của khối đá hủy trong khối đá xung quanh công trình ngầm, chú ý đến vị trí Khối đá được khảo sát được mô hình hóa là môi bố trí công trình ngầm cũng như các đặc điểm về cấu trục của trường đồng nhất, đàn hồi, có mật độ 2500kg/m3, môđun khối đá. Trong bài này giới thiệu một số kết quả nhận được trên nén thể tích bằng K= 6,667.104 MPa và môđun cắt G = cơ sở sử dụng phần mềm UDEC (Universal Distinct Element 4.104 MPa với công trình ngầm được bố trí ở các độ sâu Code). kể từ mặt đất là 50m, 70m và 100m (Hình 1). Các miền nghiên cứu có kích thước tương ứng lần lượt là Keywords: Động đất, cấu trúc địa chất, biến đổi cơ học, phá hủy, UDEC. 160mx100m, 160mx120m và 160mx150m. Sóng địa chấn được mô phỏng bởi điều kiện biên trên biên dưới. 1. Đặt vấn đề Các công trình ngầm, so với các công trình trên mặt đất trong lĩnh vực xây dựng, như nhà cao tầng, cầu, thường ít bị nguy hiểm khi xảy ra động đất. Do được bao bọc bởi khối đất đá (nền đất đá –ground), nên các công trình ngầm thường coi như được bảo vệ, tránh xảy ra dao động tự do. Tuy nhiên, nhiều năm gần đây trên thế giới đã có nhiều công trình ngầm bị phá hủy do động đất, điển hình Hình 1. Mô hình dự báo tai biến do tải trong động trong khối đá là ở Mỹ, Nhật, Đài Loan, Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Ý đồng nhất; công trình ngầm ở độ sâu dưới mặt đất: a) 50m; b) 70m; được tập hợp trong các tài liệu [1-9]. Cũng vì vậy, nghiên c) 100m cứu thiết kế công trình ngầm chịu tác động của động đất đã được chú ý phát triển. Các đề xuất thiết kế chủ yếu Các kết quả mô phỏng được tổng hợp trên các Hình dựa trên các hiện tượng phá hủy của các công trình ngầm. 2 và Hình 3 về các quy luật dịch chuyển, phân bố ứng Từ đó có nhiều sơ đồ tính toán thiết kế xuất phát từ các suất trong khối đá. sơ đồ tải trọng thay thế gần đúng, đã được tổng hợp và phân tích trong [10]. Tác động dẫn đến tai biến động đất Quy luật dịch chuyển còn ít được chú ý. Nghiên cứu dự báo các quá trình phá Trên Hình 2 thể hiện dịch chuyển trong khối đá khi hủy, ảnh hưởng của động đất đến công tác xây dựng không có động đất (hình bên trái) và khi có động đất (bên ngầm và khai thác cần được xúc tiến, để có thể hình dung phải). Khi công trình nằm ở độ sâu cách mặt đất 50m và đúng hơn về tác động của động đất. Trong [11] giới thiệu 70m, khi xảy ra động đất (trong trường hợp điều kiện kết quả phân tích tác động do động đất kích thích gây ra. biên là sóng cắt tác dụng lên biên dưới của miền khảo sát Trong bài này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu tác cách công trình ngầm 50m) dịch chuyển biến đổi mạnh ở động của động đất đến quy luật biến đổi cơ học trong các vị trí đến đỉnh vòm (hầm đặt sâu 50m), đến vai vòm khối đá xung quanh công trình ngầm, chú ý đến độ sâu bố (hầm đặt sâu 70m) có hướng theo phương ngang, trong trí công trình, khi coi khối đá là đàn hồi và khi chú ý đến khi đó khi hầm đặt ở độ sâu 100m thì dịch chuyển chỉ sự có mặt của các cấu trúc địa chất trong khối đá, như các biến động phía dưới cho đến chiều cao qua tâm hầm. hệ khe nứt, đứt gãy (phay). Điều đó cho thấy ảnh hưởng của ứng suất thẳng Cơ sở lý thuyết để khảo sát bài toán được giới thiệu đứng đến tác động của sóng địa chấn. Cụ thể là, nếu ở trong [11]. Để chú ý được sự có mặt của các cấu trúc địa cùng khoảng cách đến chấn tâm, công trình ngầm càng chất, đã áp dụng phương pháp phần tử rời rạc (DEM - nằm sâu trong lòng vỏ trái đất, thì vùng chịu tác động Distinct Element Method) trong phần mềm UDEC [12]. càng thấp xuống hơn. Nếu chú ý đến cường độ dịch chuyển sẽ thấy: độ dịch chuyển tuyệt đối càng lớn khi Nguyễn Quang Phích, Trần Nhật Minh công trình càng nằm sâu, nhưng hiệu số dịch chuyển tối kiện chịu tác dụng của động đất như nhau, trong khối đá đa (hiệu số giữa dịch chuyển khi có động đất và dịch có các đặc điểm cơ học như nhau, công trình ngầm càng chuyển ở trạng thái tĩnh) càng giảm, khi công trình càng nằm sâu, càng ít bị ảnh hưởng hơn hay tác động của động nằm sâu. Điều đó có nghĩa là: công trình nằm càng sâ ...