Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc
tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện rõ ràng theo
đúng quy định.
Nguyễn Hải Hà

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới sự giúp đỡ quý báu của Cơ sở
Đào tạo - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Thủy Công và các cơ quan quản
lý đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi thực hiện luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Trần Đình Hòa và TS. Trần Văn
Thái đã trực tiếp hướng dẫn, luôn cổ vũ, có nhiều đóng góp quý báu và tạo điều
kiện cho tôi hoàn thành luận án. Cảm ơn GS.TS Trương Đình Dụ là người thầy đầu
tiên đặt nền móng và phát triển công nghệ Đập xà lan.
Tôi xin cảm ơn tới GS.TS. Nguyễn Quốc Dũng đã trực tiếp góp ý và tạo điều kiện
cho tôi trong quá trình thực hiện. Tôi xin cảm ơn tới GS.TS. Trịnh Minh Thụ đã
góp ý cho tôi về hướng nghiên cứu trong quá trình nghiên cứu sau đại học. Tôi xin
cảm ơn tới tập thể Trung tâm Công trình Đồng bằng ven biển và Đê điều, Viện
Thủy công đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin cảm ơn các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp đã có những góp ý quý
báu cho luận án hoàn thiện hơn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người thân yêu trong đại gia đình của tôi đã
luôn ở bên tôi và tiếp cho tôi động lực để hoàn thành luận án.

- i -
MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................i
MỤC LỤC HÌNH VẼ ............................................................................................iv
MỤC LỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................ix
KÝ HIỆU VIẾT TẮT MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG ....................xii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ......................................................................1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU...............................................................................3
3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU..........................................................3
3.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................3
3.2. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................3
4. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................3
4.1. Nội dung nghiên cứu....................................................................................3
4.2. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................3
5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ...................................................4
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN.........................................................4
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN ............................................................................5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .........................................6
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG......................................................................................6
1.1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng đập Xà lan ở Việt Nam......................6
1.1.2 Nguyên lý, cấu tạo và những kỹ thuật căn bản của đập Xà lan .................8
1.1.3 Tình hình ứng dụng ĐXL ở nước ngoài ..................................................10
1.2 NỀN ĐẤT YẾU VÙNG ĐBSCL....................................................................12
1.3 HÌNH THỨC MẤT ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ......13
1.4 BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH ĐXL TRÊN NỀN ĐẤT YẾU ...................................15
1.5 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI HẠN ....20
1.5.2 Móng chịu tải trọng đứng.........................................................................21
1.5.3 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng, ngang ............................................22
1.5.4 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng và mô men .....................................24
1.5.5 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng, ngang và mô men..........................25
1.5.6 Đặc trưng của đường bao tải trọng giới hạn ............................................27
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ...............................................................................34
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI HẠN..............................................................36
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................36

- ii -
2.2 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI
HẠN ......................................................................................................................36
2.2.1 Góc ma sát tiếp xúc..................................................................................36
2.2.2 Phần tử tiếp xúc........................................................................................36
2.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC MSTX TỚI ĐƯỜNG BAO
TTGH ....................................................................................................................40
2.3.1 Mô hình tính toán.....................................................................................40
2.3.2 Thông số và chia lưới mô hình tính toán .................................................41
2.3.3 Phương pháp xác định tải trọng giới hạn .................................................42
2.3.4 Ảnh hưởng của góc MSTX tới tải trọng đứng giới hạn...........................42
2.3.5 Ảnh hưởng của góc MSTX tới đường bao TTGH đứng và ngang ..........45
2.3.6 Ảnh hưởng của góc MSTX tới quan hệ tải trọng đứng và mô men.........46
2.4 THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH GÓC MSTX................................48
2.4.1 Mục đích và nội dung thí nghiệm ............................................................48
2.4.2 Thiết kế mô hình thí nghiệm....................................................................49
2.4.3 Công tác xây dựng và lắp đặt thiết bị thí nghiệm ....................................54
2.4.4 Các chỉ tiêu vật liệu trên mô hình ............................................................55
2.4.5 Quy trình thí nghiệm và kết quả thí nghiệm ............................................57
2.5 THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG.....................................................................62
2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ...............................................................................67
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI HẠN................68
3.1 TỔNG QUÁT..................................................................................................68
3.1.1 Mục đích xây dựng...................................................................................68
3.1.2 Phương pháp xây dựng ............................................................................68
3.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN.....................................................................68
3.2.1 Biên mô hình toán....................................................................................68
3.2.2 Mô hình vật liệu tính toán........................................................................68
3.2.3 Lựa chọn phần tử cho đất nền..................................................................70
3.2.4 Điểm đặt lực tính toán..............................................................................71
3.2.5 Phương pháp xây dựng đường bao từ mô hình toán................................71
3.3 XÂY DỰNG MÔ ĐUN PHẦN MỀM............................................................77
3.3.1 Lưu đồ phân tích ......................................................................................77
3.3.2 Giao diện và lựa chọn phân tích...............................................................78
3.4 KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH BÀI TOÁN PHẲNG ..............................................81
3.4.2 Móng chịu tải trọng đứng và ngang.........................................................82
3.4.3 Móng chịu tải trọng đứng và mô men......................................................83
3.4.4 Móng chịu tải trọng đứng, ngang và mô men..........................................84

- iii -
3.5 KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH BÀI TOÁN KHÔNG GIAN BA CHIỀU...............89
3.5.1 Mô hình bài toán không gian ...................................................................89
3.5.2 Kết quả tính toán......................................................................................93
3.6 XÂY DỰNG ĐƯỜNG BAO TTGH CHO BÀI TOÁN KHÔNG GIAN ......97
3.6.2 Móng chịu tải trọng đứng và ngang.........................................................99
3.6.3 Móng chịu tải trọng đứng và mô men................................................... 100
3.6.4 Móng chịu tải trọng đứng, ngang và mô men....................................... 102
3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .............................................................................106
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO TÍNH TOÁN,
KIỂM TRA CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ....................................................108
4.1 CÔNG THỨC KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐXL THEO ĐƯỜNG BAO TTGH108
4.2 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC ĐXL............109
4.2.1 Mục đích và phương pháp xây dựng..................................................... 109
4.2.2 Sơ đồ tải trọng tác dụng ........................................................................ 110
4.2.3 Điều kiện ổn định thấm......................................................................... 112
4.2.4 Tổng hợp tải trọng tác dụng.................................................................. 113
4.2.5 Xây dựng biểu đồ.................................................................................. 116
4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .............................................................................123
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................124
1. KẾT LUẬN.....................................................................................................124
2. HƯỚNG NGHIÊN CỨU................................................................................125
3. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................126
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC
GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN..............................................................127
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................128
PHẦN PHỤ LỤC...................................................................................................134
PHỤ LỤC 1: TỔNG HỢP MỘT SỐ CÔNG TRÌNH ĐẬP XÀ LAN ĐÃ XÂY
DỰNG.................................................................................................................134
PHỤ LỤC 2: TỔNG HỢP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐXL ...................136
PHỤ LỤC 3: HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VÀ HIỆN TRƯỜNG ....152
PHỤ LỤC 4: CODE CHƯƠNG TRÌNH FAILURE ENVELOPE FOR DAM 159

- iv -
MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 - Bố trí kết cấu ĐXLLH...........................................................................7
Hình 1.2 - Bố trí kết cấu ĐXL tháo lắp hàng năm.................................................8
Hình 1.3 - Mô hình ĐXL hộp .................................................................................9
Hình 1.4 - ĐXL hộp ở công trình cống Phước Long .............................................9
Hình 1.5 - Mô hình ĐXL bản dầm .......................................................................10
Hình 1.6 - Công trình ĐXL bản dầm thực tế .......................................................10
Hình 1.7 - Cắt ngang cống LiDo, Malamocco, Chioggia ở Italia.......................10
Hình 1.8 - Xử lý nền công trình Vinece ...............................................................10
Hình 1.9 - Phương án xử lý nền của đập Brad dock ...........................................11
Hình 1.10 : Sơ đồ phá hoại cắt (trượt) tổng thể [34, 56]....................................14
Hình 1.11 : Sơ đồ Phá hoại cắt (trượt) cục bộ [34, 56]......................................14
Hình 1.12 : Sơ đồ phá hoại cắt (trượt) kiểu xuyên [34, 56]................................14
Hình 1.13 : Mô hình bài toán móng chịu đồng thời V:H;M................................15
Hình 1.14 - Sơ đồ tổ hợp tải trọng tác dụng lên ĐXL .........................................15
Hình 1.15 - Ký hiệu các kích thước của ĐXL......................................................16
Hình 1.16 : Quy ước chiều tải trọng....................................................................16
Hình 1.17 - Quy đổi tải trọng xiên thành tải trong theo các phương..................17
Hình 1.18 - Sơ đồ tính trượt hỗn hợp...................................................................19
Hình 1.19 - Đồ thị quan hệ ~gh ght p ....................................................................19
Hình 1.20 : Hình thức móng nông .......................................................................20
Hình 1.21 : Sơ đồ mất ổn định của ĐXL chịu trải trọng phức tạp......................21
Hình 1.22 : Đường bao TTGH ( 0V V , 0H V ) của móng băng M=0...................24
Hình 1.23 - Đường cong quan hệ V/Vo và M/BVo ở trạng thái (H = 0).............25
Hình 1.24 : Chuyển đổi tải trọng tương đương ...................................................26
Hình 1.25 : Diện tích móng hiệu quả Meyerhof [49] ..........................................26
Hình 1.26 Móng tròn chân giàn khoan dầu.........................................................29
Hình 1.27 Đường bao phá hoại theo Buterfield and Ticof, 1979........................29
Hình 1.28 : Đường bao phá hoại của Martin, 1994............................................30
Hình 1.29 : Lưới PTHH, (a) móng vuông L=B, (b) móng chữ nhật L=5B .........31
Hình 1.30 Hình dạng biểu đồ bao TTGH [52] ...................................................32
Hình 1.31 : Biểu đồ đường bao TTGH khi V/Vo 0,5, Ngo Tran [50] ..............33
Hình 1.32 : Biểu đồ đường bao TTGH khi V/Vo 0,5, Ngo Tran [50] ..............33
Hình 1.33 : Biểu đồ đẳng M/BVo, (M>0), Ngo Tran [50] .................................34
Hình 2.1 - Sơ đồ phần tử tiếp xúc của Goodman (14 các nút)..........................37

- v -
Hình 2.2 - Quan hệ ứng suất pháp và tiếp với biến dạng pháp tuyến (a) và biến
dạng trượt (b).......................................................................................................38
Hình 2.3 - Mô hình tử tiếp xúc độ dày không và phần tử tiếp xúc liên tục..........39
Hình 2.4 - Vùng trượt với giới hạn bởi ứng suất cắt cực hạn .............................39
Hình 2.5 - Phương trình mặt tiếp xúc theo Ngo Tran (1996)..............................40
Hình 2.6 - Mô hình bài toán phẳng .....................................................................41
Hình 2.7 - Chia lưới bài toán phẳng....................................................................41
Hình 2.8 – Quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị với bốn loại đất .......................42
Hình 2.9 – Quan hệ giữa w/B ~ Nc với góc MSTX 15 0
.......................................43
.....................................43
.....................................44
.....................................44
Hình 2.13 – Quan hệ góc MSTX và hệ số Nc ......................................................45
Hình 2.14 – Quan hệ V/V0 và H/V0 với w/u=0,4 .................................................46
Hình 2.15 – Quan hệ V/Vo và H/Vo với w/u=1,0................................................46
Hình 2.16 – Quan hệ V/Vo và M/BVo với w/B = 0,1.........................................47
Hình 2.17 – Quan hệ V/Vo và M/BVo với w/B=0,33.........................................47
Hình 2.18 – Quan hệ V/Vo và M/BVo với w/B=1,0...........................................47
Hình 2.19 – Quan hệ V/Vo và M/BVo với w/B= 3,0..........................................48
Hình 2.20 : Bố trí máng thí nghiệm.....................................................................49
Hình 2.21 Tấm nén bê tông thí nghiệm 0,2m và 0,3m.........................................50
Hình 2.22 Tấm nén bê tông thí nghiệm 0,4m.......................................................51
Hình 2.23 Tấm thép dùng để gia tải đứng ...........................................................51
Hình 2.24 Bể nước dùng để gia tải ngang...........................................................52
Hình 2.25 Đồng hồ đo chuyển vị .........................................................................52
Hình 2.26 Bố trí đồng hồ đo chuyển vị đứng và ngang.......................................53
Hình 2.27 - Chụp ảnh chuyển vị nền bên máng...................................................53
Hình 2.28 - Sơ đồ thí nghiệm tải trọng đứng, ngang...........................................54
Hình 2.29 - Tiến hành gia tải đứng bằng tấm nén thép.......................................58
Hình 2.30 - Tiến hành gia tải ngang kéo tấm móng đến khi trượt ......................59
Hình 2.31 – Tấm nén tách nền khi bị trượt..........................................................59
Hình 2.32 - Quan hệ H/Vo - Chuyển vị ngang u(mm) với B=0,2m.....................60
Hình 2.35 - Quan hệ 0/V V ~ 0/H V ứng với các trường hợp thí nghiệm ............62
Hình 2.36 - Sơ đồ thí nghiệm tải trọng V, H........................................................63

- vi -
Hình 2.37 - Bố trí tổ chức thí nghiệm tại hiện trường.........................................63
Hình 2.38 - Quan hệ tải trọng ngang - chuyển vị ngang với B=0,7m.................65
Hình 2.39 - Quan hệ tải trọng ngang - chuyển vị ngang với B=1,0m.................66
Hình 3.1 - Mô hình bài toán không gian ba chiều...............................................69
Hình 3.2 - Mặt chảy trong mặt phẳng kinh tuyến (a) và mặt phẳng vuông góc
trục thủy tĩnh (b) ..................................................................................................69
Hình 3.3 - Phần tử phẳng trong Abaqus (a) Phần tử phẳng 3 nút (b) phần tử
phẳng 4 nút (c) phần tử phẳng 8 nút ...................................................................70
(a) Phần tử khối 8 nút (b) phần tử khối 20 nút (c) phần tử chóp 10 nút .............70
Hình 3.4 - Phần tử khối trong Abaqus (a) Phần tử khối 8 nút (b) phần tử khối 20
nút (c) phần tử chóp 10 nút (d) các ký hiệu quy ước ...........................................71
Hình 3.5 - Sơ đồ điểm đặt tải tính toán................................................................71
Hình 3.6 - Tập hợp quan hệ a) (V,M) a) (V/ H) trong thử nghiệm.....................72
Hình 3.7 - Phân tích theo tỷ lệ chuyển vị.............................................................73
Hình 3.8 - Phân tích theo tải trọng bao...............................................................74
Hình 3.9 - Trình tự gia tải xác định đường bao V-H hoặc V-M [37]..................75
Hình 3.10 - Chuyển vị tổng hợp trong mặt bằng H - V .......................................75
Hình 3.11 - Xác định quỹ đạo điểm TTGH V - H ................................................76
Hình 3.12 - Chuyển vị ngang và chuyển vị xoay với mỗi cấp tải trọng đứng .....77
Hình 3.13 - Trình tự thí nghiệm xây dựng biểu đồ bao V-H, V-M [37] ..............77
Hình 3.14 - Lưu đồ phân tích...............................................................................78
Hình 3.15 - Lưu đồ xây dựng đường bao TTGH .................................................79
Hình 3.16 - Giao diện chính của phần mềm........................................................80
Hình 3.17 - Tổng hợp kết quả từ số liệu xuất ra của Abaqus..............................81
Hình 3.18 - Thiết lập thông số biểu đồ cần vẽ.....................................................81
Hình 3.19 - Trình tự gia tải đứng (w) và ngang (u).............................................82
Hình 3.20 - Đường bao tải trọng V-H với =300
................................................83
Hình 3.21 - Trình tự gia tải đứng (w) và xoay (B) ............................................83
Hình 3.22 - Đường bao tải trọng V-M với =300
................................................84
Hình 3.23 - So sánh đường bao tải trọng V-M với lời giải của Ngo Tran ..........84
Hình 3.24 - Trình tự gia tải theo phương pháp tỷ lệ chuyển vị ...........................85
Hình 3.25 - Phương pháp phân tích tải trọng bao ứng với u- B theo cấp wi(Vi)
..............................................................................................................................85
Hình 3.26 - Biểu đồ bao TTGH với V/Vo=0.35, =300
.......................................86
.......................................87
Hình 3.28 - Đường bao TTGH với V/Vo=0,05-0,5 với =300
............................87

- vii -
Hình 3.29 - So sánh đường bao TTGH với V/Vo=0,3 so với kết quả của Ngo
Tran......................................................................................................................88
Hình 3.30 - So sánh đường bao TTGH với kết quả của Ngo Tran [50].............89
Hình 3.31 - Mô hình tính toán .............................................................................90
Hình 3.32 - Chia lưới mô hình tính toán .............................................................90
Hình 3.33 - Chuyển vị tổng sau gia tải đứng với móng B=1,0m.........................91
Hình 3.34 - Chuyển vị tổng ứng với bước gia tải ngang với móng B=1,0m .......91
Hình 3.35 - Ứng suất Von-mises trong đất nền khi phá hoại với móng B=1,0m 92
Hình 3.36 - Mặt trượt dưới đáy móng trong không gian ba chiều ......................92
Hình 3.37 - Mặt trượt dưới đáy móng nhìn từ mặt bên với móng B=1,0m .........92
Hình 3.38 - Kiểm định mô hình toán với B= 1,0m, cấp V1..................................94
Hình 3.39 - So sánh thí nghiệm và mô hình với B= 1,0m, cấp V2 .......................94
Hình 3.40 - So sánh thí nghiệm và mô hình với B= 1,0m, cấp V3 ......................94
Hình 3.43 – Quan hệ tỷ lệ B/L và hệ số Nc ..........................................................98
Hình 3.44 - Biểu đồ bao TTGH  0 0V V H V với =300
...................................99
Hình 3.45 - Biểu đồ bao TTGH  0 0V V H V với =24,30
............................. 100
Hình 3.46 - So sánh đường TTGH  0 0V V H V với =300
và 24,30
.............. 100
Hình 3.47 - Trình tự gia tải đứng (w) và xoay (B) ......................................... 101
Hình 3.48 - Biểu đồ bao TTGH  0 0V V M BV với =300
............................. 101
Hình 3.49 - Biểu đồ bao TTGH  0 0V V M BV với =24,30
.......................... 102
Hình 3.50 - So sánh đường bao TTGH  0 0V V M BV .................................. 102
Hình 3.51 - Biểu đồ bao TTGH với 0V V =0.3, 0
30  .................................... 103
.................................... 104
Hình 3.53 - Đường bao TTGH  0 0 0, ,V V H V M BV với góc =300
................. 104
Hình 3.54 - Đường bao TTGH  0 0 0, ,V V H V M BV với góc =300
................ 105
Hình 3.55 - Đường bao TTGH  0 0 0, ,V V H V M BV với góc =24,30
.............. 105
Hình 3.56 - Biểu đồ bao TTGH  0 0 0, ,V V H V M BV với góc =24,30
............. 106
Hình 4.1 - Chính diện ĐXL bản dầm................................................................ 110
Hình 4.2 - Cắt ngang ĐXL bản dầm................................................................. 110
Hình 4.3 - Chính diện ĐXL phao hộp............................................................... 110
Hình 4.4 - Cắt ngang ĐXL phao hộp 10m........................................................ 111
Hình 4.5 - Tải trọng tác dụng lên ĐXL bản dầm theo phương dòng chảy....... 111

- viii -
Hình 4.6 - Tải trọng tác dụng lên ĐXL theo phương vuông góc dòng chảy .... 111
Hình 4.7 - Tải trọng tác dụng lên ĐXL phao hộp theo phương dòng chảy...... 112
Hình 4.8 – Biểu đồ quan hệ B/L - H (m) với ĐXL có Lt=5,0 (m)................... 117
Hình 4.9 – Biểu đồ quan hệ B/L - H (m) với ĐXL có Lt=6,0 (m)................... 117
Hình 4.10 – Biểu đồ quan hệ B/L - H (m) với ĐXL có Lt=7,0 (m)................. 118
Hình 4.11 – Biểu đồ quan hệ B/L - H (m) với ĐXL có Lt=8,0 (m)................. 118
Hình 4.12 – Biểu đồ quan hệ B/Ld - H (m) với ĐXL có Lt=9,0 (m) ............... 118
Hình 4.13 – Biểu đồ quan hệ B/Ld - H (m) với ĐXL có Lt=10,0 (m) ............. 118
Hình 4.14 – Tổng hợp quan hệ B/L - H (m) với ĐXL có Lt=5-:-10 (m)......... 119
Hình 4.15 – Biểu đồ quan hệ V/V0 - H (m) với ĐXL có Lt=5,0 (m) ............... 120
Hình 4.16 – Biểu đồ quan hệ V/V0 -H (m) với ĐXL có Lt=6,0 (m) ................ 120
Hình 4.17 – Biểu đồ quan hệ V/V0 - H (m) với ĐXL có Lt= 7,0 (m) .............. 121
Hình 4.20 – Biểu đồ quan hệ V/V0 - H (m) với ĐXL có Lt=10,0 (m) ............. 122
Hình 4.21 - Biểu đồ quan hệ V/V0 - H ứng với ĐXL có Lt=5,0-:-10 (m) ...... 122

- ix -
MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh An Giang và tỉnh Bến Tre [4] ....12
Bảng 1.2 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh Trà Vinh và tỉnh Bạc Liêu [4],
[15] ......................................................................................................................13
Bảng 1.3 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh Cà Mau và tỉnh Kiên Giang [4].13
Bảng 1.4 - Tổng hợp các nghiên cứu công bố về hệ số hình dạng sc ..................22
Bảng 2.1 - Thông số mô hình...............................................................................49
Bảng 2.2 - Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đất nền..........................................................55
Bảng 2.3 – So sánh một số chỉ tiêu của đất yếu trên mô hình và ở Nam Bộ.......55
Bảng 2.4 – Độ cứng tấm nén bê tông thí nghiệm ................................................57
Bảng 2.5 - Tổng hợp kết quả thí nghiệm..............................................................62
Bảng 2.6 - Tổng hợp kết quả thí nghiệm hiện trường với B= 0,7m.....................64
Bảng 2.7 - Tổng hợp kết quả thí nghiệm hiện trường với B= 1,0m.....................64
Bảng 2.8 – Góc tiếp xúc theo TN hiện trường và so sánh với TN mô hình .........66
Bảng 3.1 - Tổng hợp kết quả mô hình toán với B= 1,0m ....................................93
Bảng 3.2 - Tổng hợp kết quả tính toán mô hình với móng 0,7m .........................95
Bảng 3.3 - Tổng hợp so sánh kết quả tính toán mô hình với thí nghiệm.............96
Bảng 3.4 - Tổng hợp nghiên cứu về hệ số sức chịu tải và hệ số hình dạng.........98
Bảng 4.1 - Tổng hợp tải trọng và các hệ số với Lt= 5m................................... 113
Bảng 4.2 - Tổng hợp tải trọng và các hệ số với Lt= 10m................................. 115

- x -
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN
Ký hiệu Đơn vị Tên gọi các ký hiệu
A m2
Diện tích móng
A’ m2
Diện tích móng hiệu quả
B m Bề rộng móng (theo chiều dòng chảy)
B’ m Bề rộng móng hiệu quả
Bs m Bề rộng nền trong mô hình tính toán
BV0 kNm Tích của bề rộng móng với tải trọng đứng giới hạn
c kPa Lực dính đơn vị
D m Độ sâu chôn móng
E0 kPa Mô đun tổng biến dạng của đất nền
Eoed kPa Mô đun nén một trục
Ep kPa Mô đun biến dạng
e0 ko
Độ rỗng ban đầu của đất nền
G kPa Mô đun chống cắt
H kN Tải trọng ngang tác dụng
H0 kN Tải trọng ngang giới hạn
Hs m Chiều cao nền mô hình tính toán
Ht m Chiều cao đập xà lan
H/V0 ko
Hệ số tải trọng ngang không thứ nguyên
L m Chiều dài móng (theo phương vuông góc dòng chảy)
Ls m Chiều dài nền trong mô hình tính toán
Lt m Chiều rộng thông nước của đập xà lan
M kNm Mô men tác dụng
M0 kNm Mô men giới hạn
M/BV0 ko
Hệ số mô men không thứ nguyên
Nc ko
Hệ số sức chịu tải theo lực dính
Nq ko
Hệ số sức chịu tải theo áp lực bên
N ko
Hệ số sức chịu tải theo dung trọng

- xi -
K m/s Hệ số thấm của đất nền
u m Chuyển vị ngang
V kN Tải trọng đứng tác dụng
0V kN Tải trọng đứng giới hạn
0/V V ko
Hệ số tải trọng đứng không thứ nguyên
qu kPa Cường độ kháng nén nở hông
qult kPa Sức chịu tải cực hạn
q0 kPa Áp lực hông
qa kPa Sức chịu tải cho phép
su kPa Cường độ kháng cắt không thoát nước
w m Chuyển vị đứng
w kN/m3
Trọng lượng tự nhiên của đất nền
k kN/m3
Trọng lượng khô của đất nền
u kN/m3
Trọng lượng bão hòa của đất nền
’ kN/m3
Trọng lượng đẩy nổi của đất nền
’v kPa Ứng suất hiệu quả thẳng đứng của đất nền
’c kPa Áp lực tiền cố kết
 Độ Góc xoay
 Độ Góc ma sát trong
’ Độ Góc nghiêng tải trọng
 Độ Góc ma sát tiếp xúc giữa đập xà lan và nền
 ko
Hệ số Poisson của đất
ko
: Ký hiệu không thứ nguyên

- xii -
KÝ HIỆU VIẾT TẮT MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG
BĐKH: Biến đổi khí hậu
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
ĐXL: Đập Xà lan
DSS: Direct shear stress : Ứng suất cắt trực tiếp
MC: Mô hình Mohr-Coulomb
MCC: Mô hình Cam-Clay cải tiến
Swipe analysis: Phương pháp phân tích tải trọng bao
Probe analysis: Phương pháp phân tích theo tỷ lệ chuyển vị
PP PTHH: Phương pháp Phần tử hữu hạn
TTGH: Tải trọng giới hạn
MSTX: Ma sát tiếp xúc

- 1 -
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu đã và đang tác động rất lớn đến mọi ngành
kinh tế của tất cả các quốc gia trên thế giới. Đối với nước ta, vùng đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL) là vùng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của BĐKH. Ảnh hưởng của
BĐKH đã làm cho thời tiết diễn biến cực đoan hơn, hạn hán, xâm nhập mặn gia tăng,
việc quản lý và sử dụng hiệu quả nguồn nước gặp nhiều khó khăn hơn. Ngoài ảnh
hưởng của BĐKH, ở thượng nguồn các quốc gia dùng nhiều nước để phát triển kinh tế
gây cho nguồn nước ngọt chảy về ĐBSCL ngày càng giảm, làm cho ĐBSCL thiếu
nguồn nước về mua khô để đảm bảo sản xuất. Để phát triển ổn định và bền vững Nông
nghiệp Nông thôn nói riêng và kinh tế xã hội vùng ĐBSCL nói chung, việc xây dựng
các công trình thủy lợi nhằm chủ động tạo nguồn nước đáp ứng các yêu cầu của thực tế
sản xuất đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Bên cạnh giải pháp xây dựng các hồ chứa trữ
nước, thì việc nghiên cứu đề xuất phương án kết cấu và giải pháp xây dựng các công
trình ngăn sông để kiểm soát nguồn nước (vừa đảm bảo ngăn mặn, ngăn nước biển
dâng, vừa tạo nguồn nước ngọt nhưng không làm ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát
lũ) có một ý nghĩa chiến lược rất quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội.
Hầu hết các công trình ngăn sông ở nước ta từ trước đến cách đây 10 năm đều
được xây dựng theo công nghệ truyền thống. Công nghệ truyền thống có ưu điểm là dễ
kiểm tra chất lượng trong quá trình thi công, công tác thiết kế và xây dựng công trình
đã có nhiều kinh nghiệm. Tuy nhiên, khi áp dụng công nghệ truyền thống vào những
vùng như vùng ĐBSCL hay những nơi địa chất nền móng quá yếu, dẫn dòng thi công
phức tạp, nơi tập trung dân cư thì cống truyền thống có những nhược điểm khó khắc
phục như thu hẹp lòng sông thông thường từ 30-50% nên kết cấu gia cố tiêu năng đồ
sộ, khối lượng xây lắp cống lớn. Mặt khác do phải chặn dòng thi công nên ảnh hưởng
nhiều đến giao thông thuỷ, môi trường sinh thái; diện tích mất đất lớn, khối lượng đền
bù giải phóng mặt bằng nhiều, phức tạp nên ảnh hưởng đến giá thành và tiến độ công
trình. Chính vì vậy, trong những năm qua, việc nghiên cứu, đề xuất các công nghệ mới

- 2 -
trong xây dựng các công trình ngăn sông đã được đẩy mạnh và có những bước chuyển
biến mạnh mẽ. Nhiều công nghệ mới đã được áp dụng một cách hiệu quả vào thực tế
sản xuất như công nghệ đập Trụ đỡ, đập Xà lan, đập Cọc cừ... Trong đó nổi bật là công
nghệ đập Trụ đỡ và công nghệ đập Xà lan (ĐXL) do Viện Khoa học Thủy lợi Việt nam
đề xuất nghiên cứu. Mỗi loại công nghệ sẽ có một phạm vi ứng dụng hiệu quả nhất,
trên cơ sở căn cứ vào điều kiện cụ thể ở vị trí bố trí công trình. Đập xà lan là một công
nghệ mới, được áp dụng thử nghiệm lần đầu tiên vào năm 2003 tại Bạc Liêu, sau đó cải
tiến kết cấu để có dạng bản dầm như nguyên lý. Từ đó đến nay đã có gần 100 công
trình được áp dụng tại ĐBSCL. Do tính ưu việt của công nghệ, triển vọng ứng dụng
công nghệ này vào vùng ĐBSCL là rất lớn. Nguyên lý ổn định của đập là mở rộng diện
tích đáy móng nhằm giảm ứng suất nền để có thể đặt trực tiếp trên nền đất yếu mà
không phải gia cố hoặc gia cố rất ít. Đặc điểm của ĐXL là chịu tải trọng ngang và
mô men lớn hơn so với tải trọng đứng. Trong nghiên cứu ĐXL thì vấn đề ổn định
chống trượt là quan trọng nhất để chống lại áp lực nước gây tải trọng ngang lớn.
Tuy nhiên, trong thực tế khi tính toán thiết kế ổn định chống trượt của ĐXL, thường
có quan niệm đơn giản là lấy diện tích bản đáy nhân với lực dính đơn vị của nền đất
yếu tại đáy móng xây dựng, các thông số phục vụ công tác tính toán thiết kế liên
quan đến tiếp xúc giữa bản đáy ĐXL với nền đất yếu thường được lấy theo kinh
nghiệm hoặc vận dụng các công thức tính toán tương đương. Điều này đã gây khó
khăn cho công tác thiết kế cũng như nghiên cứu phát triển công nghệ.
Chính vì vậy, đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu xây dựng đường bao tải trọng
giới hạn của nền đập xà lan vùng đồng bằng sông Cửu Long ” nhằm nghiên cứu
phương pháp xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của của móng đập xà lan trên
nền đất yếu dưới tác dụng đồng thời của tải trọng đứng, ngang và mô men. Nội
dung và kết quả nghiên cứu của luận án góp phần hoàn thiện lý thuyết và phương
pháp tính toán ổn định ĐXL, đây là vấn đề vừa có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

- 3 -
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Xây dựng được đường bao tải trọng giới hạn của đập Xàlan trên nền đất yếu
chịu tải trọng phức hợp (đứng, ngang và mô men).
3. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Móng đập Xà lan đặt trên nền đất yếu (không xử lý) chịu tải trọng phức hợp
gồm tải trọng đứng, ngang và mô men.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Móng nông đặt trực tiếp trên nền đất yếu vùng ĐBSCL, đắp đất hai bên
mang đối xứng và bỏ qua ảnh hưởng ma sát của thành bên. Tải trọng đứng nhỏ
( 0 0,5V V  ) phù hợp với đặc điểm của móng đập Xà lan.
- Chưa xét tới biến dạng lún và cố kết theo thời gian.
4. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu ổn định móng ĐXL trên nền đất yếu chịu tác dụng phức hợp.
2. Thí nghiệm mô hình vật lý để nhằm chuẩn hóa và xây dựng mô hình toán.
3. Quy trình xây dựng đường bao TTGH của ĐXL chịu tải trọng phức hợp trên
nền đất yếu.
4. Xây dựng mô đun phần mềm phục vụ tính toán ổn định ĐXL chịu tải trọng
phức hợp.
5. Ứng dụng đường bao TTGH kiểm tra một số công trình ĐXL.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
1. Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu
Thu thập các tài liệu trong và ngoài nước về ổn định móng trên nền đất yếu.
Phân tích các nghiên cứu về thí nghiệm mô hình vật lý và tổng hợp để ứng dụng thí
nghiệm mô hình và Phân tích các nghiên cứu về mô hình toán và tổng hợp để ứng
dụng phân tích mô hình toán.

- 4 -
2. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu lý thuyết về ổn định của móng nông và nghiên cứu về ổn định
móng trên nền đất yếu trên cơ sở các lý thuyết cổ điển và hiện đại.
3. Nghiên cứu thực nghiệm
Thí nghiệm mô hình vật lý nhằm xác định góc ma sát tiếp xúc của ĐXL trên
nền đất yếu, từ đó chuẩn hóa mô hình phần tử tiếp xúc.
4. Nghiên cứu mô hình toán
Với góc ma sát tiếp xúc (MSTX) xác định từ thực nghiệm, xây dựng mô hình
toán để tìm ra đường bao TTGH của ĐXL chịu tải trọng phức hợp trên nền đất yếu.
5. Kiểm định mô hình toán bằng cách so sánh kết quả nghiên cứu với các công
trình nghiên cứu đã công bố cho một trường hợp góc MSTX.
5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Luận án đã có những đóng góp mới như sau:
(1) Nghiên cứu tìm được được góc ma sát tiếp xúc ( 0
 ) của móng nông đặt
trên nền đất yếu không xử lý, điển hình ở đồng bằng sông Cửu Long chịu tải trọng
phức hợp đứng, ngang với 0 0,5V V  .
(2) Phát triển được công cụ (một mô đun phần mềm) để xây dựng họ đường
bao tải trọng giới hạn cho nền đập Xà Lan vùng đồng bằng sông Cửu Long, phục vụ
tính toán thiết kế sơ bộ và kiểm tra ổn định.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Ý nghĩa khoa học:
Luận án là cơ sở khoa học để tính toán thiết kế ĐXL đảm bảo ổn định khi chịu
đồng thời tải trọng đứng, ngang, mô men, từng bước hoàn thiện công nghệ xây
dựng công trình ngăn sông bằng ĐXL, là công nghệ có hiệu quả kinh tế xã hội cao.
Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần bổ sung thêm lý thuyết tính toán ổn định
công trình trên nền đất yếu nói chung và ĐXL nói riêng, cụ thể là:
Đưa ra phương pháp đánh giá ổn định ĐXL đặt trực tiếp trên nền đất yếu
(không xử lý) chịu tác động đồng thời của tải trọng đứng, ngang và mô men.

- 5 -
Đưa ra đường bao TTGH của ĐXL với góc ma sát tiếp xúc 0
24,3 làm cơ sở để
soát xét TCVN 10398 : 2015 khi cần thiết.
Bổ sung cách tính TTGH trong vùng có 0 0,5V V  trước đây chấp nhận tính
theo công thức H0=A.su.
Ý nghĩa thực tiễn:
Dựa vào kết quả nghiên cứu kết nối phần mềm Abaqus để nhập liệu, tự động
chia lưới, kết nối để phân tích và xử lý kết quả lập đường bao TTGH tiết kiệm nhiều
thời gian và công sức trong thiết kế.
Ứng dụng kết quả này trong thiết kế ĐXL và các công trình tương tự một cách
thuận lợi, dễ dàng.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm 4 chương; gồm 135 trang khổ A4; 2 phụ lục trình bày trong 25 trang;
hình vẽ trong phần chính luận án và hình vẽ trong phần phụ lục; bảng biểu trong
phần chính luận án và bảng biểu trong phần phụ lục.
Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp xây dựng đường bao TTGH
Chương 3: Xây dựng đường bao TTGH
Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào tính toán, kiểm tra cho công trình thực
tế

- 6 -
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng đập Xà lan ở Việt Nam
Đập xà lan lần đầu tiên được đề xuất và nghiên cứu trong đề tài cấp nhà nước
“Nghiên cứu công nghệ tiên tiến để tạo nguồn nước ngọt vùng ven biển”, mã số
KC12-10A từ năm 1992-1995 do GS.TS. Trương Đình Dụ làm chủ nhiệm. Kết quả
nghiên cứu trong đề tài này mới chỉ dừng lại ở sơ đồ nguyên lý kết cấu của ĐXL.
Đến năm 2003, Bộ Nông Nghiệp và PTNT đã cho phép tiếp tục nghiên cứu
trong đề tài “Nghiên cứu thiết kế chế tạo đập Xà lan di động, phục vụ chuyển đổi cơ
cấu kinh tế vùng đồng bằng Sông Cửu Long” [2]. Năm 2004, ĐXL được phép sản
xuất thử nghiệm cấp nhà nước DAĐL- 2004/06 “Hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế
tạo thi công và quản lý vận hành ĐXL di động áp dụng cho vùng triều phục vụ các
công trình ngăn sông vùng ven biển” [3, 14].
Công nghệ được áp dụng thử nghiệm thành công cho đập Phước Long – Bạc
Liêu (2004), đập Thông Lưu - Bạc Liêu (2005) [12]. Năm 2006, Bộ Nông Nghiệp
và PTNT cho áp dụng công nghệ này vào thiết kế và thi công 7 cống thuộc dự án
Omon xano tỉnh Cần Thơ, Hậu Giang, Kiên Giang. Năm 2007, được tỉnh Cà Mau
áp dụng vào xây dựng hai cống Minh Hà và Rạch Lùm, huyện Trần Văn Thời, tỉnh
Cà Mau. Năm 2008, Bộ Nông Nghiệp và PTNT tiếp tục cho áp dụng ĐXL vào 63
công trình thuộc dự án phân ranh mặn ngọt Sóc Trăng - Bạc Liêu. Đến nay các địa
phương như Cà Mau, Bạc Liêu, Kiên Giang đã ứng dụng rộng rãi công nghệ ĐXL,
lên đến hàng trăm công trình [18].
Năm 2008, GS.TS. Trần Đình Hòa và các cộng sự [7] đã nghiên cứu, phát
triển ĐXL thêm dạng đập xà lan liên hợp (ĐXLLH). Công nghệ ĐXLLH có kết cấu
bao gồm nhiều đơn nguyên kết hợp với nhau, nền móng của ĐXLLH được gia cố
thêm hệ thống cọc ngàm vào nền (Hình 1.1). Giải pháp công nghệ này được kiến
nghị áp dụng cho các công trình ngăn sông lớn, cột nước cao.

- 7 -
Hình 1.1 - Bố trí kết cấu ĐXLLH
Năm 2018, trong đề tài cấp Quốc gia [8], GS.TS. Trần Đình Hòa và các cộng sự
đã tiếp tục nghiên cứu, đề xuất một số giải pháp công nghệ dạng ĐXL kiểu phao nổi
tháo lắp hàng năm, đặt trên nền đã được xử lý bằng bê tông cốt thép (Hình 1.2).
Giải pháp công nghệ này được kiến nghị áp dụng cho các công trình dâng nước điều
tiết trên sông Hồng.
Do ưu điểm nổi trội của ĐXL có giá thành rẻ, chi phí cho ĐXL [7], bằng 30-
70% so với cống truyền thống. Khả năng di chuyển của công trình trong trường hợp
thay đổi vị trí tuyến phục vụ yêu cầu chuyển đổi cơ cấu sản xuất không chỉ có ý
nghĩa về mặt khoa học mà còn đem lại lợi ích kinh tế cao do sử dụng lại kết cấu
công trình và không mất chi phí phá dỡ. Tính năng di động của ĐXL đáp ứng được
yêu cầu quy hoạch mở, phát triển kinh tế trong tương lai, góp phần vào công cuộc
hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn. ĐXL sử dụng khả năng chịu lực của nền tự
nhiên để xây dựng công trình mà không phải xử lý nền đất yếu một cách tốn kém.
Đập được chế tạo, lắp đặt theo tính chất công nghiệp, giảm diện tích chiếm đất nên
thời gian thi công nhanh.

- 8 -
Hình 1.2 - Bố trí kết cấu ĐXL tháo lắp hàng năm
Công nghệ ĐXL đặc biệt phù hợp với những vùng giao thông kém phát triển,
vận chuyển nguyên vật liệu khó khăn, điều kiện tự nhiên phức tạp như vùng sâu,
vùng xa bán đảo Cà Mau hay những nơi khó giải phóng mặt bằng. Công nghệ ĐXL
gần như không làm thay đổi cảnh quan môi trường tự nhiên do không phải làm mặt
bằng và dẫn dòng thi công. Khẩu độ của ĐXL cũng được mở rộng nên tăng khả
năng tiêu thoát lũ và bảo vệ môi trường cho khu vực tốt hơn so với cống truyền
thống. Do đó, tiềm năng và triển vọng ứng dụng ĐXL trong vùng ĐBSCL là rất lớn.
1.1.2 Nguyên lý, cấu tạo và những kỹ thuật căn bản của đập Xà lan
1.1.2.1 Nguyên lý đập Xà lan
Theo [2, 3, 14], ĐXL có các nguyên lý công nghệ cụ thể: Ổn định lún dựa trên
việc tối ưu kết cấu đập nhẹ để ứng suất lên nền nhỏ hơn ứng suất cho phép của đất
nền mềm yếu, không phải xử lý nền.
Ổn định trượt, lật: Dùng ma sát đất nền với đáy công trình và đất đắp mang
cống với tường bên.
Ổn định thấm: Theo nguyên lý đường viền ngang dưới đáy công trình.

- 9 -
Ổn định xói: Mở rộng khẩu độ cống để lưu tốc sau cống nhỏ hơn lưu tốc xói
cho phép của lớp gia cố đơn giản.
1.1.2.2 Kết cấu đập Xà lan
Đập Xà lan có hai dạng, dạng 1- ĐXL hộp phao kín (Hình 1.3 và Hình 1.4) [2,
3, 12, 14]. ĐXL loại này có đáy và trụ pin dạng hộp với kết cấu bản sườn và khung
chịu lực. Vật liệu chế tạo ĐXL là vật liệu xây dựng thông dụng như bê tông cốt
thép. Hộp đáy ĐXL được chia làm nhiều khoang hầm. Mỗi công trình có thể bao
gồm 1 ĐXL với khẩu độ cửa van từ 4  30m hay nhiều ĐXL liên kết với nhau bằng
kết cấu kín nước tuỳ theo chiều rộng của sông.
Dạng 2 - ĐXL bản dầm (Hình 1.5 và Hình 1.6) - bản đáy và trụ pin có kết cấu
bản dầm đổ liền khối, hai đầu thượng hạ lưu cống là vị trí lắp đặt cửa van hoặc khe
phai, thân cống và phai hai đầu tạo thành một hộp kín nước xung quanh nhưng hở
mặt trên, vì vậy cống có thể nổi trên mặt nước và di chuyển đến vị trí xây dựng
công trình. Cửa van sử dụng trong công trình có thể là cửa Clape, cửa van cung, cửa
van cao su, cửa tự động, cửa phẳng…Theo [14], khoảng 70% số ĐXL được xây
dựng từ trước đến nay là ĐXL bản dầm. Đập Xà lan được chế tạo trong nhà máy, hố
đúc sẵn, hay trên ụ nổi tại một vị trí thuận lợi để không cần giải phóng mặt bằng.
Cửa van được lắp đặt sẵn trên ĐXL ở hố móng khô. Giai đoạn tiếp theo là cho nước
vào hố đúc và làm nổi đập để di chuyển đến vị trí lắp đặt công trình và hạ chìm
ĐXL. Đắp đất mang cống, xây dựng cầu, hoàn thiện công trình và bàn giao.
Hình 1.3 - Mô hình ĐXL hộp Hình 1.4 - ĐXL hộp ở công trình cống
Phước Long

- 10 -
Hình 1.5 - Mô hình ĐXL bản dầm Hình 1.6 - Công trình ĐXL bản dầm
thực tế
1.1.3 Tình hình ứng dụng ĐXL ở nước ngoài
Trong dự án xây dựng các công trình giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho
thành phố Venice-Italia (Hình 1.8), các chuyên gia đã đề xuất phương án ngăn 3 cửa
nhận nước từ vịnh Vinece vào phá Vinece bao gồm LiDo, Malamocco, Chioggia
bằng hệ thống gồm 78 cửa van bằng thép trên hệ thống ĐXL, mỗi cửa cao 18-28m,
rộng 20m, dày 5m. Cửa van loại Clape phao trục dưới khi cần tháo lũ thì bơm nước
vào bụng cửa van để cửa hạ xuống, khi cần ngăn triều thì bơm nước ra khỏi bụng để
cửa tự nổi lên. Nền công trình được xử lý bằng cọc bê tông cốt thép, đầu cọc được
liên kết với nhau bằng bê tông vữa dâng, liên kết giữa đầu cọc và xà lan được tiếp
tục đổ bê tông vữa dâng.
Hình 1.7 - Cắt ngang cống LiDo,
Malamocco, Chioggia ở Italia
Hình 1.8 - Xử lý nền công trình Vinece

- 11 -
Tại Mỹ, trong dự án xây dựng các bậc nước trên sông Monongahela để phục
vụ cho vận tải thuỷ, có rất nhiều công trình ngăn sông lớn được xây dựng [7]. Trong
đó, đập Braddock là một điển hình cho việc xây dựng công trình ngay trên sông với
nguyên lý dạng phao. Đập gồm 5 khoang, mỗi khoang rộng 33,6m. Toàn bộ đập
được ghép bởi hai đơn nguyên xà lan bê tông. Mỗi đơn nguyên đều có kích thước từ
thượng lưu về hạ lưu là 31,9m và tất cả các khoang cửa rộng 33,6m. Sau khi các
đơn nguyên được chế tạo xong trong hố móng, chúng được làm nổi và di chuyển ra
vị trí công trình và đánh chìm xuống nền cọc đã chuẩn bị sẵn.
Cống ngăn mặn Montezuma [7] trên cửa sông Montezuma, được thiết kế và
xây dựng để ngăn nước mặn xâm nhập vào sông Sacramento từ vịnh San Fransisco.
Công trình có 3 khoang cửa van cung rộng 11m để điều tiết nước và 2 khoang cửa
khống chế mực nước rộng 20,1m, ngoài ra còn có một âu thuyền rộng 6,1m dài
21,3m.
Hình 1.9 - Phương án xử lý nền của đập Brad dock
Công trình được hoàn thành vào năm 1988 với chi phí khoảng 12,5 triệu USD
so với khoảng 25 triệu USD nếu thi công công trình theo phương án truyền thống. Ở
Hà Lan, từ những năm 1950, họ đã triển khai xây dựng nhiều công trình ngăn sông
quy mô lớn như dự án Deltaplan với một hệ thống các công trình được xây dựng để

- 12 -
bảo vệ 150.000 ha đất, đầu tiên là công trình ngăn cửa sông Brieles' Gat và Botlek
được xây dựng, sau đó lần lượt các cửa sông Western Schelde, Eastern Schelde,
Haringvliet, Brouwershavense Gat [7]. Các công trình tiêu biểu ứng dụng nguyên
lý phao nổi như đập Veersegat được xây dựng để bảo vệ cho vùng Walcheren, Bắc -
Beveland và Nam - Beveland nước Hà Lan khỏi các thảm hoạ từ thuỷ triều Biển
Bắc. Công trình được hoàn thiện năm 1961. Toàn bộ công trình có 24 xà lan và xà
lan cuối cùng được đánh chìm vào ngày 24/9/1961.
Đập Grevelingen (Hà Lan) cũng được bắt đầu xây dựng vào năm 1958 và
được hoàn thành 10 năm sau đó với chiều dài tuyến đập là 6km. Các công trình
dạng ĐXL đã nghiên cứu và xây dựng trên thế giới có nguyên lý chịu lực bằng gia
cố nền, cụ thể như đập Braddock (Mỹ) gia cố nền bằng hệ cọc chịu lực, khác với
nghiên cứu trong luận án là ĐXL đặt trực tiếp trên nền đất yếu. Trong luận án,
nguyên lý chịu lực đứng của ĐXL là mở rộng bản đáy giảm ứng nền, chịu lực
ngang bằng ma sát bản đáy.
1.2 NỀN ĐẤT YẾU VÙNG ĐBSCL
Theo tài liệu [4], [15] một số đặc trưng cơ lý thí nghiệm đất bùn sét tại các lỗ
khoan đại diện đã được thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý ở trạng thái bão hòa nước. Sức
chống cắt của đất nền theo sơ đồ thí nghiệm nén không cố kết, không thoát nước
trên máy cắt phẳng (sơ đồ UU) như Bảng 1.1, Bảng 1.2 và Bảng 1.3.
Bảng 1.1 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh An Giang và tỉnh Bến Tre [4]
TT Chỉ tiêu cơ lý Ký hiệu Đơn vị
An Giang Bến Tre
Bùn sét Bùn sét
1 Dung trọng tự nhiên kN/m3
16,2 15,9
2 Dung trọng khô kN/m3
10,0 0,96
3 Hệ số rỗng ban đầu e - 1,660 1,800
4 Góc ma sát trong  độ 30
22’0’’ 60
0’0’’
5 Lực dính đơn vị c kPa 8,0 7,0
6 Hệ số thấm K m/s - 5,60*10-8

- 13 -
Bảng 1.2 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh Trà Vinh và tỉnh Bạc Liêu [4], [15]
Trà Vinh Bạc Liêu
Bùn sét Bùn sét
16,1 15.7
9,6 9,2
3 Hệ số rỗng ban đầu e0 - 1,75 1,899
4 Góc ma sát trong φ độ 60
0’0’’ 20
58’0’’
5 Lực dính đơn vị c kPa 7 3,8
6 Hệ số thấm k m/s 1,2*10-8
3.2*10-8
Bảng 1.3 - Đặc trưng cơ lý của đất yếu ở tỉnh Cà Mau và tỉnh Kiên Giang [4]
Cà Mau Kiên Giang
Bùn sét Bùn sét
15,0 16,2
8,27 9,9
3 Hệ số rỗng ban đầu e0 - 2,214 1,752
4 Góc ma sát trong φ độ 30
21’0’’ 20
51’0’’
5 Lực dính đơn vị c kPa 6,3 6
6 Hệ số thấm k m/s 8,46*10-8
4,6*10-8
Các chỉ tiêu cơ lý góc ma sát trong và lực dính đơn vị là hai đại
lượng đặc trưng quyết định đến tải trọng giới hạn của nền. Các số liệu cường độ đất
nền nêu trong trong Bảng 1.1, Bảng 1.2 và Bảng 1.3 cho thấy đất nền khu vực
ĐBSCL rất yếu.
1.3 HÌNH THỨC MẤT ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Các hình thức mất ổn định của công trình do phá hoại cắt của đất có ba dạng
bao gồm: Phá hoại cắt (trượt) tổng thể, phá hoại cắt (trượt) cục bộ và phá hoại cắt
(trượt) kiểu xuyên [1, 10, 11, 34, 40, 56]. Trạng thái phá hoại xảy ra khi tải trọng tác
dụng vượt quá khả năng chịu tải của nền. Phá hoại cắt (trượt) tổng quát như Hình
1.10. Phá hoại xảy ra khi có mặt trượt chảy dẻo hình thành rõ dưới móng và phát
triển ra ngoài về một hoặc hai phía và cuối cùng tới mặt đất. Phá hoại này xảy ra đột

- 14 -
ngột và thường đi theo là công trình bị nghiêng dẫn tới đổ về một phía. Dạng phá
hoại này thường xảy ra với đất cát chặt hay đất dính quá cố kết.
Hình 1.10 : Sơ đồ phá hoại cắt (trượt) tổng thể [34, 56]
Phá hoại cắt (trượt) cục bộ như Hình 1.11 thường xảy ra trong đất có tính
chịu nén cao, chuyển dịch lớn thẳng đứng có thể xảy ra trước khi có biểu hiện của
mặt trượt. Khi đất ở dưới móng đạt tới điều kiện chảy, mặt trượt hình thành nhưng
phát triển tới mặt đất và có thể xảy ra sự đẩy trồi mặt bên nhưng độ nghiêng hình
thành rất nhỏ, độ lún phát triển nhanh.
Hình 1.11 : Sơ đồ Phá hoại cắt (trượt) cục bộ [34, 56]
Phá hoại cắt (trượt) kiểu xuyên như Hình 1.12 xảy ra trong các loại đất sét và
bùn có tính nén lún cao. Khi gia tải, đất chuyển dịch thẳng đứng lớn xảy ra cùng với
sự phát triển của mặt trượt giới hạn cùng mặt phẳng thẳng đứng sát với các cạnh của
móng. Mặt đất thường không có phễu lún mà được thay bằng sự kéo xuống.
Hình 1.12 : Sơ đồ phá hoại cắt (trượt) kiểu xuyên [34, 56]

- 15 -
Với móng chịu đồng thời tải trọng đứng, ngang và mô men, hình thức phá hoại
phức tạp hơn nhiều thể hiện ở việc giảm tiếp xúc đáy móng, sự lún và trượt đồng
thời của móng trên nền. Sơ đồ phá hoại đồng thời như Hình 1.13.
P
H
M
Mãng bÞ t¸ch nÒn
P
M
H
MÆt tr-ît
a. Móng tách nền do mô men b. Móng lún, trượt đồng thời
Hình 1.13 : Mô hình bài toán móng chịu đồng thời V:H;M
1.4 BÀI TOÁN ỔN ĐỊNH ĐXL TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
ĐXL thường được thiết kế với hai tổ hợp làm việc chính là tổ hợp giữ ngọt và
tổ hợp ngăn mặn. Tổ hợp giữ ngọt có mục đích giữ nước trong đồng phục vụ sản
xuất, khi đó mực nước trong đồng cao, mực nước ngoài sông thấp. Tổ hợp ngăn
mặn có mục đích ngăn nước mặn từ ngoài sông xâm nhập vào trong đồng, khi đó
mực nước ngoài sông cao, mực nước trong đồng thấp. Ứng với hai tổ hợp này, tải
trọng tác động đồng thời của tải trọng đứng V, tải trọng ngang H, mô men M. Mô
hình bài toán ĐXL chịu tác động V:H:M (Hình 1.15).
PhÝa S«ngPhÝa ®ång V, w
H, u
M, 
V, w
H, u
M,
PhÝa S«ngPhÝa ®ång
a. Tổ hợp giữ ngọt b. Tổ hợp ngăn mặn
Hình 1.14 - Sơ đồ tổ hợp tải trọng tác dụng lên ĐXL
Các kích thước cơ bản của ĐXL như thể hiện trong Hình 1.14 và Hình 1.15,
trong đó:
B: Chiều rộng bản đáy, L: Chiều dài bản đáy
Lt: Chiều rộng thông nước, Ht: Chiều cao bản đáy

- 16 -
Zng
Zd
Hình 1.15 - Ký hiệu các kích thước của ĐXL
Với ĐXL, tải trọng đứng chủ yếu do trọng lượng bản thân và kết cấu bên trên,
tải trọng ngang do chênh lệch áp lực nước thượng hạ lưu. Kết cấu ĐXL bố trí đối
xứng để thuận tiện lai dắt, hạ chìm nên mô men lệch tâm do tải trọng đứng nhỏ, chủ
yếu do áp lực nước ngang. Do đó chiều của áp lực nước ngang luôn cùng chiều với
mô men theo sơ đồ như Hình 1.15 và Hình 1.16.
Theo tổng hợp các công trình ĐXL đã xây dựng đặt trực tiếp trên nền đất yếu
thì tỷ lệ 0 0,5V V  (chi tiết xem phụ lục 1). Do đó trong luận án, tác giả chỉ tập
trung nghiên cứu xây dựng biểu đồ bao tải trọng ứng với tải trọng đứng
0 0,5V V  và H, M luôn cùng chiều (cùng dấu).
Q
B
e

e > 0
Qe

B
e < 0
a. Tổ hợp giữ ngọt b. Tổ hợp ngăn mặn
Hình 1.16 : Quy ước chiều tải trọng
Theo quy ước chiều tải trọng tác dụng của Butterfield [29], quy đổi tải trọng xiên về
tải trọng theo phương đứng, ngang và mô men như Hình 1.17.

- 17 -
M = Qecos
H=Qsin
V=Qcos
Hình 1.17 - Quy đổi tải trọng xiên thành tải trong theo các phương
ĐXL là một dạng công trình có tải trọng nhẹ đặt trên nền tự nhiên (không xử
lý) chịu tải trọng đứng, ngang và mô men đồng thời. Một trong những vấn đề chưa
được nghiên cứu đầy đủ là ứng xử tiếp xúc của móng ĐXL và ổn định khi chịu lực
phức hợp. Trong thực tế với những ĐXL có chênh lệch mực nước nhỏ, không có
cầu giao thông thì ta có thể đặt ĐXL trực tiếp lên nền đất yếu tự nhiên. Hiện nay ở
Việt Nam và trên thế giới ít có những kết quả nghiên cứu về ổn định ĐXL trên nền
đất yếu khi chịu tải trọng phức hợp và ít được chú trọng nghiên cứu vì lý do với loại
bùn sét ở ĐBSCL (từ Bảng 1.1 đến Bảng 1.3) rất yếu và thường phải gia cố nền.
ĐXL đã được ứng dụng vào đúng phạm vi này và đã thu được những thành quả lớn.
Theo TCVN 4253-2012 [19] về thiết kế nền móng và hướng dẫn qui trình
thiết kế thi công đập xà lan di động, hình thức mất ổn định của đập có thể là trượt
phẳng, hoặc trượt hỗn hợp. Nếu các chỉ số N  [N], Cv  4, Tg  0,45 thì chỉ cần
tính toán trượt phẳng [1]. Để đánh giá hệ số an toàn trượt phẳng theo công thức
(1-1).
 


hltlcd
bdoo
HHE
EmACV
Kt
..tan. 
(1-1)
Trong đó lực chống trượt đập xà lan:
bdoo EmACV ..tan.  (1-2)
V: Tổng lực đứng gồm trọng lượng bản thân, trọng lượng nước, đẩy nổi.
A: Diện tích đáy móng.
Ebd: áp lực bị động hạ lưu.

- 18 -
Ecd: áp lực chủ động thượng lưu.
tlH : Tổng áp lực nước thượng lưu.
hlH : Tổng áp lực nước hạ lưu.
0 : Góc ma sát giữa bản đáy ĐXL và nền, Trong thiết kế sơ bộ lấy 0 . uK 
(u lấy theo thí nghiệm nén ba trục không cố kết không thoát nước) .
c0: Lực dính giữa bản đáy ĐXL và nền, lấy c0:=Ksu*su.
m: hệ số xét đến quan hệ áp lực bị động và chuyển vị.
Trường hợp ĐXL đặt trên mặt đất yếu mà không ngàm trong đất thì công thức
tính ổn định của ĐXL như công thức (1-3):
0 0.tan .
tl hl
V c A
Kt
H H
 

  (1-3)
Tử số là tổng lực chống trượt, mẫu số là tổng lực gây trượt. Với đất yếu bão hòa
nước 0= 0 thì lực chống trượt được trở thành H0= A.su
Bằng thí nghiệm kéo trượt cống Mình Hà [13], tính ngược theo công thức xác
định Kt tìm được lực ma sát huy động Ksu= 42%. Tức là: c0=42%.su. Giá trị này nhỏ
hơn so với lực chống trượt theo công thức H0=A.su.
Mặt khác theo tài liệu “Hướng dẫn quy trình thiết kế ĐXL - sản phẩm của dự án
sản xuất thử nghiệm ĐXL” [3] thì hệ số an toàn [K] được tính như sau:
.
[ ] n cK n
K
m
 ; Kn là hệ số bảo đảm được xét theo quy mô, nhiệm vụ của công
trình, nc hệ số tổ hợp tải trọng, m hệ số điều kiện làm việc, thường chọn 0,7.
Như vậy nếu lấy c0=30%.su, hệ số điều kiện làm việc m=0,7 thì ta chỉ phát huy
được 21%.su. Hệ số Ksu, m đều được lấy theo định tính không có những kết quả
nghiên cứu để chứng minh rằng Ksu=30-50% và m=0,7 là hợp lý. Khi tính toán ổn
định ĐXL theo tiêu chuẩn TCVN 4253-2012 [19] trong trường hợp không thỏa mãn
một trong ba điều kiện N  [N], Cv  4, Tg 0,45 thì cần tính toán thêm cả hình
thức trượt hỗn hợp theo sơ đồ sau:

- 19 -
Hình 1.18 - Sơ đồ tính trượt hỗn hợp
( 1.1)
Hình 1.19 - Đồ thị quan hệ ~gh ght p
Lực chống trượt hỗn hợp theo TCVN 4253-2012:
' '
2 1( '.tan ). .hh ghR p c B t B   (1-4)
p’: áp suất trung bình tính toán đáy móng
tgh: Cường độ chống trượt giới hạn của phần trượt sâu.
B’1, B’2 : Chiều rộng tính toán của phần trượt sâu và trượt phẳng của móng
R’gh= Nc.c.B’+ Nq.q.B’ + N’2
(1-5)
gh
gh
R' .cos δ'
p n
B'
  (1-6)
n c/tanφ ( 1.2) (1-7)
' .cos '
'
gh
gh
R
t
B

 ( 1.3) (1-8)
Trong đó tgh tra trên đồ thị Hình 1.18, với giá trị áp lực đáy móng trung bình.
Đồ thị Hình 1.19 được thiết lập bằng các công thức lý thuyết (1-6) và (1-8).
Nc, Nq, N : là các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào giá trị , ’=0 tra theo
TCVN 4253-2012.
Với đất sét làm việc trong điều kiện không thoát nước, góc ma sát trong =0,
pgh trong công thức (1-6) nhỏ hơn 0, do đó ta không xây dựng được biểu đồ ở Hình
1.19 và không xác định được Rhh theo công thức (1-4).
Trong quá trình xây dựng TCVN 10398-2015 [20], sử dụng kết quả nghiên cứu
của Ngo Tran [50] với góc 0
30  (Kết quả nghiên cứu về đường bao tải trọng theo
trường phái GS. Guy Houlsby tại đại học Oxford [37, 47, 50] có xét tới sự tác động
đồng thời của tải trọng đứng, ngang và mô men khi móng đặt trên đất yếu). Để đạt

- 20 -
được góc MSTX như trên thì trong tiêu chuẩn có quy định rải lớp đá dăm loại 1-2
dày 2-3cm dưới đáy móng. Cho nên với ĐXL không có lớp đá dăm thì góc MSTX
chưa được nghiên cứu. Do đó việc nghiên cứu xác định góc MSTX của ĐXL khi
đặt trực tiếp trên nền đất yếu là cần thiết để đánh giá ảnh hưởng của lực ngang, mô
men tới ổn định ĐXL.
1.5 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI HẠN
Kết cấu ĐXL có đặc điểm là mở rộng khoang cống, bản đáy công trình nhằm
giảm ứng suất nền móng và giảm gia cố nền. Tuy nhiên việc mở rộng này không
phải lúc nào cũng khả thi và cũng chỉ mở rộng đến mức độ nhất định phụ thuộc vào
đặc điểm địa hình, kênh rạch khu vực công trình, đảm bảo điều kiện thi công công
trình.
Với điều kiện ổn định chống thấm bằng đường viền ngang dưới bản đáy công
trình nên ĐXL thích hợp với nền đất sét yếu và có hệ số thấm nhỏ. ĐXL làm việc
với tải trọng ngang lớn, do đó nghiên cứu tính toán ổn định ĐXL tập trung vào nền
đất yếu bão hòa nước, điều kiện làm việc không thoát nước. Trong thiết kế ĐXL, do
đặc điểm thi công; đúc xà lan trong hố móng, lai dắt hạ chìm tại vị trí công trình với
kết cấu điển hình gồm hộp đáy, trụ pin. Kích thước hộp đáy đảm bảo điều kiện ổn
định nổi, di chuyển hạ chìm. Về đặc điểm làm việc móng ĐXL thuộc loại móng
nông. Thông thường, có các hình thức móng công trình trên nền đất yếu như Hình
1.20.
Hình 1.20 : Hình thức móng nông
Móng chịu tải trọng phức tạp: tải trọng đứng, ngang và mô men, sơ đồ mất
ổn định móng có dạng như Hình 1.21.
Hép ®¸y
NÒn ®Êt yÕu
T-êng v¸chB¶n ®¸y
B¶n ®¸y
B¶n ®¸y
NÒn ®Êt yÕu
NÒn ®Êt yÕu
Hép ®¸y
NÒn ®Êt yÕu
T-êng v¸chB¶n ®¸y
B¶n ®¸y
B¶n ®¸y
NÒn ®Êt yÕu
N
a. Móng đặt trực tiếp trên nền b. Móng ngàm trong nền

- 21 -
Hình 1.21 : Sơ đồ mất ổn định của ĐXL chịu trải trọng phức tạp
1.5.2 Móng chịu tải trọng đứng
1.5.2.1 Móng băng
Theo Prandtl [51], sức chịu tải móng trên nền đất sét đồng chất xác định theo công
thức (1-9).
.B.su c uq N (1-9)
Trong đó:
qu là sức chịu tải đứng hay tải trọng đứng giới hạn của móng
 Chiều rộng móng
Nc : hệ số sức chịu tải của móng, với móng băng Nc =  + 2 theo Prandtl [51]
su: cường độ kháng cắt không thoát nước
1.5.2.2 Móng chữ nhật
Theo Skempton [53], sức chịu tải móng chữ nhật có kích thước BxL đặt trực tiếp
trên nền theo công thức (1-10):
.s .B.su c c uq N (1-10)
Trong đó:
qu, Nc, B tương tự như trong công thức (1-9).
sc: hệ số hình dạng móng.
Hệ số hình dạng móng xác định theo công thức (1-11):
1 0,2c
B
s
L
  (1-11)
L: chiều dài móng
Liu (2017) [45] trình bày nghiên cứu sử dụng PP PTHH về hệ số hình dạng của
móng chữ nhật có xét tới ảnh hưởng của kích thước móng và chiều sâu. Dựa trên
kết quả đã phân tích, công thức đơn giản được đề xuất để tính toán hệ số sức chịu

- 22 -
tải cho móng vuông, móng chữ nhật với nhiều tỷ lệ giữa hai cạnh móng và chiều
sâu ngàm. Liu (2017) tổng hợp các nghiên cứu về hệ số hình dạng và hệ số chiều
sâu trong Bảng 1.4.
Bảng 1.4 - Tổng hợp các nghiên cứu công bố về hệ số hình dạng sc
D/Ba
kB/su
b
Phương
pháp c
Hệ số Sc
d
Tác giả
5 0 SE Sc=1+0.2B/L Skempton
2.5 0 SE Sc=1+0.2B/L Meyerhof
5 0 SE 1,2 (móng vuông hoặc tròn) Terzaghi và Peck
5 0 SE Theo Skempton [53]
0.3 30 MoC Sc phụ thuộc kB/Sum và D/B
5 0 FELA
Sc=1+c1.B/L+ c1.(D/B)0.5
c1, c2 thay đổi theo B/L
1,2 5 UB & FEA - Gourvenec và nnk [39]
1 0 FEA Sc=1+0,214.B/L- 0,067(B/L)2
Gourvenec [38]
Trong đó:
a
B: Đường kính của móng tròn hoặc bề rộng của móng chữ nhật,
D: chiều sâu ngàm của móng
b
k: Hệ số biến thiên tuyến tính của cường độ kháng cắt theo chiều sâu,
Sum: Cường độ kháng cắt không thoát nước tại mặt đất tự nhiên;
c
SE: Phương pháp bán kinh nghiệm,
MoC: Phương pháp đường đặc tính,
UB: Giới hạn dẻo cận trên,
FEA: Phương pháp phần tử hữu hạn,
FELA: Phương pháp phân tích giới hạn dựa trên PP PTHH;
d
L: Chiều dài móng chữ nhật.
1.5.3 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng, ngang
Bolton [24] đã nghiên cứu lời giải chính xác cho trường hợp móng băng chịu
tải đứng và ngang trên nền đất sét đồng nhất. Giá trị lực ngang lớn nhất xác định bởi

- 23 -
công thức sau:
H0 = A.su = V0/(  + 2 ) (1-12)
Với V/V0 0,5, tải trọng ngang giới hạn không đổi và bằng H0. Khi tải trọng đứng
lớn hơn, góc xiên tải trọng lớn hơn góc chuyển tiếp thì đường bao 0 0( , )V V H H
theo công thức (1-13):
2 1
0 0
0
1 1 ( / ) sin ( / )
2
H H H HV
V



   


(1-13)
Meyerhof [49] kết luận khả năng chịu tải trọng đứng giảm xuống khi góc nghiêng
tải trọng 1
tan
H
V
   
  
 
tăng lên thông qua phương trình (1-14):
2
(1 )
90
o
o
V
Vo

 
(1-14)
Giá trị lớn nhất của lực ngang chống lại là Ho= A.su đối với móng nhám trên đất sét.
Phương trình (1-14) chỉ nói về góc nghiêng của tải trọng.
1
tan ( )s
H
V
  
  (1-15)
Đối với những góc nghiêng lớn hơn góc nghiêng giới hạn, móng bị phá hoạt trượt.
đối móng băng nhám 0
15,986s  khi tải trọng đứng V = 0,6763V0. Meyerhof [49],
Hansen [41] và Vesic [55] đều chấp nhận một hệ số góc nghiêng. Đối với móng
băng chịu tải trọng nghiêng đúng tâm (M=0), công thức của Hansen là:
 0
0
1 0,5 1 1 ( / , .su
V
H H H A
V
    
(1-16)
Chú ý rằng, điểm chuyển tiếp trượt do tải trọng (V, H) tại V=Vo/2. Công thức của
Vesic (1975) cho móng băng là:
0 0
2.
1 , .s
( 2).
u
V H
H A
V H
  

(1-17)
Trên Hình 1.22 biểu diễn quan hệ của 0V V và 0H V theo nghiên cứu của bốn tác
giả Meyerhof [49], Hansen [41], Vesic [55] và Bolton [24], trong đó đường biểu
diễn quan hệ của Vesic [55] khác với ba đường kia. Theo Vesic thì đường bao

- 24 -
0 0( , )V V H V khi chuyển sang trạng thái mất ổn định trượt là đường thẳng, trong
khi theo ba tác giả kia có dạng đường cong. Cả bốn phương pháp trên dự báo khác
nhau về điểm chuyển tiếp giữa điểm phá hoại do tải trọng đứng đến phá hoại do tải
trong ngang. Meyerhof [49], dự báo điểm chuyển tiếp lớn nhất mà tại điểm này
móng chuyển từ ổn định trượt sang ổn định theo sức chịu tải, cả Hansen và Bolton
đều dự báo V=V0/2. Trong trường hợp này, với đường cong trơn, nơi đó cả hai
phương pháp Vesic và Meyerhof có điểm ( 0V V , 0H V ) giao với đường cong.
+ Theo Hansen [41], móng băng chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang, ứng với
góc nghiêng tải trọng tan(s)= H/V= 0,194/0,5= 0,388, suy ra 0
21,26s  .
+ Theo Vesic: tan(s)= H/V= 0,194/0,611= 0,3175, suy ra 0
17,6s 
+ Theo Meyerhof: tan(s)= H/V= 0,194/0,676= 0,2869, suy ra 0
16,0s 
Nhược điểm chung của cả bốn tác giả trên là khi V/V0 nhỏ, họ đều coi tải trọng
ngang giới hạn theo công thức 0
0
1
2
H
V 


.
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
V/V0
H/V0
Ph¸ ho¹i tr-ît
H0/V0 = 1/(
(0,5; 0,194)
Hansen
Vesic
Bolton (1979)
Meyerhof
(0,611; 0,194) (0,676; 0,194)
(Sliding failure)
Hình 1.22 : Đường bao TTGH ( 0V V , 0H V ) của móng băng M=0
1.5.4 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng và mô men
Khi móng chịu tác dụng của mô men, gây ra độ lệch tâm e = M/V, khi đó
hợp lực chỉ tác dụng lên diện tích hiệu quả của khối móng có tâm đặt tại tâm của

- 25 -
hợp lực, bề rộng móng hiệu quả là B’ = B - 2e và tương ứng là diện tích móng quy
ước A’= B’*L [49]. Điều này dẫn đến ứng với mỗi giá trị V đều có một giá trị mô
men phá hoại M, giữa M và V liên quan với nhau bởi biểu thức
0 0 0
4 1
M V V
M V V
 
  
 
(1-18)
Trong đó Vo là tải trọng đứng giới hạn khi chỉ có tải trọng thẳng đứng, đặt đúng
tâm tính theo công thức (1-18). Theo công thức trên M đạt giá trị cực đại:
0 0 00,125. . /8M V BV  khi 00,5.V V hay e = B/4. (1-19)
Trên cơ sở đó Meyerhof xây dựng đường bao TTGH  0 0,V V M BV như Hình 1.23.
Theo đó, quan hệ đường bao  0 0,V V M BV có nửa bên trái ứng với 0M BV tăng
dần khi 0V V tăng, nửa bên phải ứng với 0M BV giảm dần. Công thức (1-19) cho
thấy ảnh hưởng của mô men làm giảm diện tích hiệu quả, qua đó làm giảm sức chịu
tải đứng của công trình.
Hình 1.23 - Đường cong quan hệ V/Vo và M/BVo ở trạng thái (H = 0)
1.5.5 Móng chịu đồng thời tải trọng đứng, ngang và mô men
Từ lý thuyết dẻo, lời giải chính xác cho móng băng trên nền sét theo mô hình Tresca
không trọng lượng, các nhà nghiên cứu trước đây đã thiết lập công thức (1-20) tính
sức chịu tải của nền khi H= 0, M= 0 như công thức (1-20) [23, 50, 51].
0 / ( 2).suV A   (1-20)
Trong đó:
A: diện tích móng.

- 26 -
Hình 1.24 : Chuyển đổi tải trọng tương đương
(a): Móng băng (b), móng tròn
Hình 1.25 : Diện tích móng hiệu quả Meyerhof [49]
Meyerhof [49], Hansen [41], Vesic [55] và Bolton [24] đề xuất các công thức tương
ứng từ (1-21) đến (1-24) có thể sử dụng để xác định đường bao phá hoại như sau:
Meyerhof (1956)
0
'
(1 ). , '.s
90
o
uo
V A
H A
V A

   (1-21)
Hansen (1970):
 0
'
1 0,5 1 1 ( / ( '.s ) . , '.su u
V A
H A H A
V A
     (1-22)
Vesic (1975):
0
2. '
1 . , '.s
( 2). '.s
u
u
V H A
H A
V A A
  

(1-23)
Bolton (1979):
2 1
0
1 1 ( / '.s ) sin ( / ( '.s )) '
. , '.s
2
u u
u
H A H AV A
H A
V A



   
 

(1-24)
Phương trình từ (1-21) đến (1-24) thể hiện hai vấn đề là tải trọng xiên do lực
ngang và sự giảm diện tích do tác động của mô men. Những phương trình trên được
sử dụng để vẽ đường bao TTGH ( 0H V , 0M BV ). Cũng giống như cách vẽ đường

- 27 -
bao TTGH ( 0V V , 0H V ), đường bao ( 0H V , 0M BV ), sử dụng phương trình
Meyerhof, Vesic, sử dụng điểm chuyển tiếp từ phá hoại bởi trượt sang phá hoại bởi
sức chịu tải, nơi đó phương trình Hansen và Bolton đều cho chuyển tiếp bằng
đường cong trơn. Ở vùng tải trọng 0V V lớn, phương trình Meyerhof, Vesic cho
quan hệ 0H V , 0M BV là quan hệ tuyến tính. Khi 0V V nhỏ, nơi mô hình phá hoại
trượt xẩy ra, đường bao có 2 đoạn, một đoạn gần như thẳng nối với điểm chuyển
tiếp. Một đoạn giống như biểu đồ phá hoại bởi mô men khi H= 0, tại mỗi mức
0V V , đường bao của Hansen và Bolton gần giống nhau. Thêm nữa đường cong trơn
chuyển tiếp từ phá hoại do sức chịu tải đến phá hoại trượt, hai ông chỉ ra rằng nó
quan hệ không tuyến tính với H và M.
Khi không có tải trọng đứng 0V V =0, các tác giả dường như chấp nhận từ thí
nghiệm: tải trọng ngang và momen bằng không và đường bao sẽ phải bắt đầu từ gốc
tọa độ ( 0H V = 0, 0M BV = 0). Lý thuyết của Bolton [24] đã trình bày ở công thức
(1-24) và Meyerhof, Hansen, Vesic đều chấp nhận sự phá hoại xẩy ra khi
0 . uH H As  . Điều đó là không đúng trong thực tế, nên tất cả những luận giải trên
đều không cho ta được giải pháp nào khác cho móng có tải trong đứng (tương ứng
tỷ lệ 0V V ) nhỏ.
1.5.6 Đặc trưng của đường bao tải trọng giới hạn
Các phương trình (1-21), (1-22), (1-23), (1-24) được giải theo phương pháp
cân bằng giới hạn và kết hợp giữa phương pháp kinh nghiệm và bán kinh nghiệm.
Với cách tiếp cận này thì rất phức tạp để kiểm tra ổn định vì với mỗi công trình cần
lập lại phân tích và đánh giá. Để đơn giản có thể sử dụng đường bao TTGH giữa tải
trọng đứng, ngang và mô men hay đường bao TTGH  0 0 0, ,V V H V M BV
Butterfied & Ticof [29], dựa trên cơ sở hàng trăm thí nghiệm, đã đề nghị sử
dụng đường Elip (H, M) tại mỗi giá trị 0V V . Xa hơn nữa là kết hợp đường Parabol
(V, M) và (V, H) tại mỗi vị trí. Các tác giả giả thiết rằng mặt phá hủy có dạng như
Hình 1.27. Butterfied & Ticof, sử dụng giá trị cực hạn 0 0M BV =0,1; Ho/Vo=0,12
tại 0V V =0,5 đối với móng băng trên đất cát. Đây là cách tiếp cận của các nhà

- 28 -
nghiên cứu quan trọng, để đánh giá sức chịu tải của móng dưới tác dụng của tải
trọng phức tạp V, H, M.
Gottardi (1999) [37], Cassidy (1999) [31] đã xác định đường bao TTGH dạng
elip như phương trình (1-27) cho móng tròn giàn khoan trên đất cát có hình dạng
tương tự như của Butterfied và Ticof. Housby và Martin [42] cũng tìm ra đường bao
tương tự như vậy cho móng tròn trên đất sét ở phương trình (1-28), trong đó mô
hình B của Martin (1994) theo phương trình (1-29).
Với móng chịu tải trọng phức hợp (V:H:M), Hansen đưa ra đường bao mặt
trượt đối với móng tròn theo công thức (1-25):
  
0
1 0,2 ' ' 0,5 1 1 ' 1 0,4 ' ' '
1,2
uB L H A s B LV A
V A
    

 ' uH A s
(1-25)
Công thức Vesic, đưa ra đường bao mặt trượt theo công thức (1-26).
 0
2 ' '
1 ' ' 2 ' ' '
1
2 ' 3u
B L
H
B LV B L A
V A s A

 
  
  
           
 
 
 ' uH A s
(1-26)
Đường bao TTGH của Brinch Hansen và Vesic chủ yếu có liên quan tới sức chịu tải
ngang ứng với giá trị 0V V lớn (Martin, 1994) [47]. Buterfield and Ticof đã chỉ ra
phương trình đường bao phá hoại đối với móng tròn giàn khoan (Hình 1.26) cho đất
cát theo phương trình (1-27), biểu diễn theo Hình 1.27. Trong đó De là đường kính
lớn nhất của móng.

- 29 -
Hình 1.26 Móng tròn chân giàn khoan dầu
Hình 1.27 Đường bao phá hoại theo Buterfield and Ticof, 1979
2 2 2 2
0 0 0 0
1
1
4e
H M V V
V D V V V
       
         
       
(1-27)
Houlsby và Martin (1992) đã chỉ ra rằng phương trình (1-27) cũng phù hợp với
móng dàn khoan trên đất sét theo công thức (1-28).
2 2 2 2
0 0 0
16 1
0,2u
H M V V
As RV V V
       
         
       
(1-28)
Kết quả kiểm tra bằng mô hình số cho thấy công thức (1-28) phù hợp hơn công
thức của Brich và Hansen khi chịu tải trọng với tải trọng phức hợp V:H:M.
Martin, 1994, chỉ ra rằng mặt phá hoại cho móng tròn giàn khoan trên đất sét phù
hợp với thí nghiệm của mình như Hình 1.28, đó là biểu đồ quan hệ
0 0 0M RV H V V V  ứng với phương trình (1-29).

- 30 -
Hình 1.28 : Đường bao phá hoại của Martin, 1994
 
2 2
1 2
0 0 0 0 0 0
, , 2 1
H M R V V H M R
f V H M R e e
H M R V V H M R
          
               
          
  1 21 2
1 2
2 2 2
1 2
1 2 0 0
1 0
V V
V V
  
 
 
 

     
      
      
(1-29)
Trong đó M0=m0.2R.V0; H0=ho.V0; Phương trình này phù hợp với tham số
0 0H V =0,127 và 0 0M BV =0,166; 1= 0,764; 2= 0,882; e1= 0,518; e2= 1,18..
Trong trường hợp móng tròn, trên cát chặt, dựa trên kết quả thí nghiệm, Gottardi
[37] xác định mặt bao tải trọng giới hạn dạng Elip theo phương trình (1-30):
 
2 2 2 2
0 0 0 0 0 0
, ,M,w 2 4 1p
M H M H V V
f V H a
M H M H V V
          
              
          
(1-30)
Trong đó: M0, H0 như trong công thức của Martin (1994). Các hệ số là
0 0M BV =0,09; 0 0H V =0,1213; a=-0,225.
Trong trường hợp móng tròn giàn khoan trên đất cát chặt, Cassidy [31] đã đề xuất
một mặt bao phá hủy có dạng giống như công thức (1-29) của Model B của Martin
[47], nhưng các hệ số là 0 0M BV = 0,086; 0 0H V =0,116; 1= 0,9; 2= 0,99; e1= -
0,2; e2= 0,0.
Bằng thực nghiệm, Martin [47] đã xây dựng biểu đồ bao TTGH cho đất sét
và Casidy [31] cho đất cát đã chỉ ra biểu đồ bao có dạng mặt cong lồi, đường bao
(H-M) xuất phát từ V=0, nghĩa là với tải trọng đứng bằng không thì tải trọng ngang

- 31 -
giới hạn bằng 0, điều này khác so với các nghiên cứu của các tác giả trước đó như
Hansen, Vesic đã chấp nhận giá trị tải trọng ngang giới hạn theo công thức H0=A.su.
1.5.6.2 Đường bao TTGH xây dựng trên mô hình toán
Đường bao TTGH được xuất phát từ nghiên cứu thực nghiệm. Ngo Tran [50] đã
phân tích và khẳng định đường bao TTGH với mỗi loại móng trên nền sét có hình
dạng lồi và là duy nhất trong một điều kiện đất nền nhất định, độ lệch tải trọng tác
dụng có quan hệ với ứng suất biến dạng, phần tử nền và vật liệu nền. Butterfield &
Ticof [29]; Houlsby & Martin [42] ; Gottardi và Butterfield [36]; Martin [47] đã mở
rộng thí nghiệm đường bao TTGH cho các loại móng quan trọng (móng băng, tròn)
cho đất cát và sét chỉ ra đường bao TTGH có dạng lồi ở cả hai miền 0V V lớn và
0V V nhỏ. Gourvenec [38] nghiên cứu móng vuông và móng chữ nhật trên nền sét
và xây dựng biểu đồ bao TTGH như Hình 1.29:
Hình 1.29 : Lưới PTHH, (a) móng vuông L=B, (b) móng chữ nhật L=5B
Đối với công trình chịu tác động đồng thời của tải trọng đứng, ngang và mô men thì
ổn định công trình được xét tổng hợp của các tải trọng tác dụng và khác so với từng

- 32 -
tải trọng riêng rẽ tác dụng. Khả năng chịu lực của nền móng nông chịu tải trọng
phức hợp được phân tích bằng mô hình không gian theo các kết quả nghiên cứu gần
đây (ví dụ: Houlsby & Martin [42], Butterfield và Gottardi [30]). Tham số  và 
điều chỉnh hình dạng của mặt bao tải trọng. Cụ thể,  và  là độ dốc của các đường
giao tuyến của mặt bao với mặt phẳng M/B= 0 hoặc H = 0, tại điểm gốc của mặt
bao tải trọng ứng với V=0. Đường cong tạo bởi mặt bao với mặt phẳng H= 0 là
quan hệ V ~ M/B thể hiện khả năng chịu lực của móng khi chịu lực đứng và mô
men đồng thời. Tương tự, đường bao TTGH với mặt phẳng M/B= 0 là quan hệ V ~
H thể hiện khả năng chịu lực của móng khi chịu lực đứng và ngang đồng thời.
Hình 1.30 Hình dạng biểu đồ bao TTGH [52]
Đường bao TTGH cho móng băng chịu tải trọng phức hợp (V:H:M) trên nền
đất sét được Ngo Tran [50] phân tích bằng PP PTHH như trên Hình 1.31 khi
0 0,5V V  và Hình 1.32 khi 0 0,5V V  . Trên Hình 1.31, trục hoành là 0H V , trục
tung là 0M BV , các đường bao TTGH tương ứng với tỷ lệ 0V V từ 0,55 đến 0,95 tạo
thành các vòng bao kín liên tục.
Trên Hình 1.32, các đường bao TTGH tương ứng với tỷ lệ 0V V từ 0,05 đến
0,5 tạo thành các đường bao, 0 0,3V V  thì các đường bao là kín và liên tục với
00,3 0,5V V  thì các đường bao không còn liên tục, có những đoạn ngắt quãng
xen kẽ. Biểu đồ đẳng 0M BV khi (M>0) như Hình 1.33 cho các quan hệ
( 0 0 0V V H V M BV  ).

- 33 -
Các nghiên cứu đều thống nhất ở một điểm chung là đường bao TTGH dưới
tác dụng của tải trọng phức tạp (V, H, M) chỉ có một hình thái duy nhất đó là mặt
dạng elip lồi cho cả đất cát, đất sét và cho cả móng băng và móng tròn [36] [47]
[50]. Đường bao TTGH được xây dựng trên các trục không thứ nguyên
 0 0 0, ,V V H V M BV nên không phụ thuộc vào kích thước móng (cho mỗi loại
móng tròn, vuông hay chữ nhật). Điều này thuận lợi cho người thiết kế khi chỉ cần
dựa vào tổ hợp tải trọng (V, H, M) xác định được 0 0 0, ,V V H V M BV .
Hình 1.31 : Biểu đồ đường bao TTGH khi V/Vo 0,5, Ngo Tran [50]
Hình 1.32 : Biểu đồ đường bao TTGH khi V/Vo 0,5, Ngo Tran [50]

- 34 -
Hình 1.33 : Biểu đồ đẳng M/BVo, (M>0), Ngo Tran [50]
Đặt điểm xác định bởi tổ hợp tải trọng thực tế (V,H,M) vào hệ tọa độ 3 trục
không thứ nguyên và so sánh tương quan với đường bao TTGH. Nếu điểm này nằm
trong đường bao TTGH thì công trình ổn định, nếu nằm ngoài thì công trình mất ổn
định. Chính vì những ứng dụng trong đánh giá ổn định công trình nên việc nghiên
cứu đường bao TTGH có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
1. Trong chương 1, tổng quan một số dạng ĐXL trên thế giới có đều có biện
pháp gia cố xử lý nền. Tại Việt Nam, ĐXL được nghiên cứu từ năm 1994 và được
ứng dụng từ đầu năm 2004, đến nay đã phát triển rộng rãi và có hiệu quả ở ĐBSCL.
ĐXL tại Việt Nam được đặt trực tiếp trên nền không xử lý.
2. Tác giả đã tổng quan các phương pháp tính toán ổn định của ĐXL trên nền
đất yếu chịu tải trọng phức hợp và chỉ ra sự hạn chế của các phương pháp hiện
hành.
3. Tác giả đã tổng quan các kết quả nghiên cứu trên thế giới về đường bao
TTGH theo Meyerhof, Vesic, Hansen, Bolton và chỉ ra được tồn tại trong các
nghiên cứu này là tập trung nghiên cứu móng có tỷ lệ 0V V >0,5. Khi 0V V 0,5 thì
coi như móng phá hoại do tải trọng ngang H0=0,194V0. Họ đưa ra các dự báo khác
nhau về giới hạn chuyển tiếp giữa phá hoại do tải trọng ngang và tải trọng đứng.
Tác giả cũng đã tổng quan các nghiên cứu về đường bao TTGH của GS. Guy

- 35 -
Houlsby, Martin [42, 43, 47] cho móng tròn trên nền đất sét. Đặc biệt nghiên cứu
của Ngo Tran [50] đã xây dựng đường bao TTGH cho móng băng với 0
30  . Để
sử dụng được đường bao TTGH của Ngo Tran [50], TS. Trần Văn Thái [6] đã đề
xuất rải lớp đá dăm dày 2-3cm dưới đáy ĐXL. Trong thực tế ĐXL chủ yếu được đặt
trực tiếp trên nền tự nhiên. Khi đó 0
30  là vấn đề chưa được nghiên cứu ở trong
nước cũng như trên thế giới.
4. Việc nghiên cứu ổn định của ĐXL trên nền đất yếu chịu tải trọng phức hợp
có tính thời sự và cấp thiết. Trong đó, vấn đề ổn định công trình liên quan đến ứng
xử tiếp xúc giữa bản đáy ĐXL với nền đất yếu là vấn đề còn ít được nghiên cứu.
Trong thiết kế công trình chưa được xác định một cách đầy đủ, đảm bảo độ tin cậy.
Nội dung của bài toán ổn định ĐXL là phân tích mối quan hệ giữa các tải trọng tác
dụng đồng thời và cơ chế gây phá hoại của các tải trọng phức hợp đứng, ngang và
mô men. Thông qua giải bài toán này, sẽ tìm được mặt bao TTGH. Trên cơ sở đó,
trong bài toán thiết kế tác giả sẽ tiến hành phân tích ổn định công trình áp dụng mặt
bao TTGH.

- 36 -
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI HẠN
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo các nghiên cứu trước đây, các tác giả Meyerhof [49], Hansen [41], Vesic
[55] chấp nhận với góc nghiêng tải trọng nhỏ hơn góc nghiêng giới hạn thì khả năng
chịu tải trọng ngang của móng 0 . uH As . Theo thí nghiệm của Martin [47], khi tải
trọng đứng (V) giảm dần về 0 thì tải trọng ngang giới hạn (H0) của móng cũng giảm
về không, giá trị này không phải là hằng số. Chính vì vậy cần thiết nghiên cứu góc
MSTX của móng với nền đất yếu nhằm làm rõ ảnh hưởng tới đường bao TTGH.
Trong chương 2 sẽ trình bày nội dung nghiên cứu bằng mô hình toán về sự ảnh
hưởng của góc MSTX và nghiên cứu thực nghiệm vật lý để xác định góc MSTX.
Các kết quả thu được từ thí nghiệm vật lý sẽ được tổng hợp phân tích và sử dụng để
xây dựng đường bao TTGH trong chương tiếp theo.
2.2 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐƯỜNG BAO TẢI TRỌNG GIỚI
HẠN
2.2.1 Góc ma sát tiếp xúc
Ứng xử tiếp xúc với nền theo phần tử tiếp xúc tuân theo tiêu chuẩn bền
Mohr-Coulomb gồm phần ma sát do góc MSTX  quyết định khi tải trọng đứng
nhỏ, khi tải trọng đứng lớn thì do lực dính quyết định. Trong đó, Ngo Tran [50] giả
thiết góc MSTX 0
30  , không có cơ sở khoa học cho việc chọn lựa này. Trên thực
tế góc  phụ thuộc vào đặc tính nền, độ nhám đáy móng, điều kiện gia tải.
2.2.2 Phần tử tiếp xúc
Trong bài toán phân tích sự làm việc của móng băng trên nền đất yếu thì việc
mô tả chính xác sự tiếp xúc giữa kết cấu và đất nền sẽ quyết định độ chính xác của
kết quả tính. Thông thường có thể mô phỏng chúng bằng các phần tử đã trình bày
có kích thước rất nhỏ. Tuy nhiên trong trường hợp cho phép trượt giữa kết cấu và
đất thì phải mô phỏng bằng các phần tử đặc biệt gọi là phần tử tiếp xúc hay phần tử

- 37 -
trượt. Phần tử mô phỏng đặc biệt này có tác dụng điều chỉnh sự tiếp xúc giữa các
kết cấu và đất khi làm việc và đảm bảo tính liên tục cho mô hình tính.
Việc nghiên cứu mô hình của phần tử tiếp xúc đã được thực hiện Goodman
[35]. Ban đầu Goodman đưa ra phần tử dạng một chiều đơn giản, gồm có 8 bậc tự
do và có khả năng chịu lực nén và cắt. Khả năng chịu nén và chịu cắt của phần tử có
liên hệ với chuyển vị tiếp tuyến và pháp tuyến cũng như độ cứng đơn vị của chúng
theo 2 phương. Sau đó vào năm 1970 ông đã phát triển mô hình phần tử tiếp xúc
dạng phẳng. Mặc dù được biểu diễn dưới dạng hình chữ nhật có 4 nút nhưng các
cặp nút 1 và 2; 3 và 4 có cùng tọa độ, tức là phần tử có độ mở rộng bằng không. Sơ
đồ phần tử tiếp xúc như thể hiện trong Hình 2.1. Mặc dù được biểu diễn ở dạng hình
chữ nhật với 4 điểm nút 1, 2, 3 và 4, nhưng các cặp nút (1, 4) và (2, 3) có cùng toạ
độ, tức là thực tế chiều dày bằng không (thực tế trong tính toán ứng dụng dùng
chiều dày ảo).
1
t

F1
h
x
x
y
4
2
3

h
F1
x
Hình 2.1 - Sơ đồ phần tử tiếp xúc của Goodman (14 các nút)
Dưới tác dụng của ứng suất pháp  và ứng suất tiếp t, phần tử chịu biến dạng
pháp tuyến h và biến dạng tiếp tuyến x. Quan hệ ứng suất với biến dạng được đặc
trưng bằng phương trình (2-1).
 = kh.h; t = kxx (2-1)
Ứng suất kéo có thể nhỏ nhất vuông góc với mặt tiếp xúc được giới hạn bằng
độ bền tiếp xúc chịu kéo T (min = T). Khi phần tử tiếp xúc bị tách đứt, độ bền kéo
giảm xuống bằng 0. Sức chống trượt giới hạn được đặc trưng bằng phương trình
Coulomb:
tmax = c + tg (2-2)

Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY

Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (15)

Similar to Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY

Similar to Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Xây dựng đường bao tải trọng giới hạn của nền đập xà lan, HAY