Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong tính toán ổn định đường hầm

Việt Nam là một trong những quốc gia đông dân nhất thế giới với hơn 90 triệu người. Dân cư tập trung quá đông đúc trong các thành phố lớn đã khiến không gian sống, giao thông trở lên quá tải. Bài viết này sẽ đề cập đến việc ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong phân tích ổn định của công trình ngầm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong tính toán ổn định đường hầm ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐƯỜNG HẦM HOÀNG THỊ LỤA* Application of reliability theory in analyzing tunnel stability Abstract: The purpose of this paper is to analysis the stability of tunnel by using reliability theory method. In this paper, the author first has developed a fault tree, then selected some common failure cases for detailed calculations. Three selected case were: 1. Tunnel was instable due to the stress exceeds the allowable value; 2. Tunnel was instable because of buoyant force; 3. Tunnel subsidance exceeds the allowable subsidence. In each case, the author has built reliability functions, selected random variables, studied the regularity of the distribution funtion of random variables and finally calculated incident probability. Consequently, incident probability of each case as well as general incident probability of tunnel was calculated. The effect of each variable to structure stability was also calculated. Keywords: Reliability theory, tunnel stability 1. GIỚI THIỆU CHUNG * phƣơng pháp thiết kế dựa trên cơ sở toán xác Việt Nam là một trong những quốc gia đông suất thống kế để phân tích tƣơng tác giữa các dân nhất thế giới với hơn 90 triệu ngƣời. Dân cƣ biến ngẫu nhiên của tải trọng và sức chịu tải tập trung quá đông đúc trong các thành phố lớn trong các cơ chế phá hoại theo giới hạn làm việc đã khiến không gian sống, giao thông trở lên của công trình. Trong thiết kế ngẫu nhiên, tất cả quá tải. Việc phát triển công trình ngầm là một các cơ chế phá hỏng đƣợc mô tả bởi mô hình biện pháp hợp lý và cần thiết để đáp ứng mật độ toán hoặc mô hình mô phỏng tƣơng ứng. Tính cao của dân số. toán xác suất phá hỏng của một bộ phận kết cấu Công trình ngầm thƣờng có đặc điểm là kéo hoặc của công trình đƣợc dựa trên hàm độ tin dài hoặc mở rộng qua các vùng có tải trọng khác cậy của từng cơ chế phá hỏng. nhau, điều kiện địa chất khác nhau và các yếu tố Hàm độ tin cậy này đƣợc thiết lập dựa vào này lại dao động, biến đổi theo thời gian. Tuy trạng thái giới hạn tƣơng ứng với cơ chế phá nhiên, khi tính toán thiết kế, các phƣơng pháp hỏng tƣơng ứng và là hàm của nhiều biến và truyền thống thƣờng chỉ chọn một vài giá trị đặc tham số ngẫu nhiên. Do đó kết quả tính toán từ trƣng của các thông số để tính toán mà chƣa xét phƣơng pháp độ tin cậy không những cho xác đến sự dao động, biến đổi của các chỉ tiêu nói suất phá hỏng của từng cơ chế đơn lẻ mà còn trên. Do đó, kết quả tính toán trong một số cho biết mức độ ảnh hƣởng của từng biến ngẫu trƣờng hợp có thể chƣa phù hợp. nhiên và tổng hợp cho ta xác suất cuối cùng của Phƣơng pháp lý thuyết độ tin cậy (hay còn cả hệ thống đang xem xét. Trên thế giới, thiết kế gọi là phƣơng pháp thiết kế ngẫu nhiên) là theo xác suất an toàn cho phép đã đƣợc nghiên cứu và đƣa vào ứng dụng từ lâu. Ở Việt Nam, lý * Khoa Công trình - Đại học Thủy lợi thuyết độ tin cậy cũng đã đƣợc đƣa vào chƣơng 175 Tây Sơn - Đống Đa - Hà Nội DĐ: 0912723376 trình giảng dạy của một số trƣờng đại học và ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2017 3 đƣợc nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng công - Tiếp cận xác suất cấp độ II và cấp độ III, trình thủy. Bài báo này sẽ đề cập đến việc ứng đây là phƣơng pháp tiếp cận ngẫu nhiên. Trong dụng lý thuyết độ tin cậy trong phân tích ổn đó, cấp độ II sử dụng các phƣơng pháp gần định của công trình ngầm. đúng để biến đổi quy luật phân bố của các tải 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG trọng và sức chịu tải về các hàm phân bố PHÁP chuẩn, sử dụng các phƣơng pháp xác suất gần 2.1. Tóm tắt cơ sở lý thuyết đúng trong tính toán. Đối với mức độ III, các Để xem xét đƣợc mức độ an toàn của một hàm phân bố của các biến đƣợc giữ nguyên thành phần , ngƣời ta thành lập một hàm tin cậy quy luật phân bố và trong tính toán không sử có dạng tổng quát nhƣ sau: dụng các phƣơng pháp gần đúng, ngẫu nhiên Z = R-S (2.1) hoàn toàn. Bài báo này sẽ trình bày bài toán ở Với: + R – Độ bền hay khả năng kháng hƣ cấp độ II(*). [2] hỏng; 2.2. Các cơ chế phá hoại đƣờng hầm + S – Tải trọng hay khả năng gây hƣ hỏng. Có nhiều nguyên nhân có thể dẫn đến mất ổn Theo đó, Z0, còn khi Z=0 có những hình thức mất ổn định khác nhau. Từ thì ở ranh giới giữa vùng an toàn và không an tài liệu [5],[7] thu thập đƣợc về các sự cố công toàn. trình đã xảy ra, tác giả phân chia nhóm sự cố Xác suất phá hỏng của từng cơ chế đƣợc xác nhƣ bảng 1. Và theo đó, công trình sẽ xảy ra sự định bởi xác suất xảy ra Z0) = 1-Pf Bảng 1. Các dạng sự cố hầm và nguyên nhân S Z=0 Biên sự cố ...