Negative batter trong deep patch là trường hợp các lớp gia cường địa tổng hợp không kéo dài tới mặt mái dốc và bề rộng của các lớp giảm dần theo chiều sâu.
Deep patch có negative batter thường được ưu tiên nhất trên các mái có độ dốc lớn, nơi có thể khó vận hành thiết bị thi công, đặc biệt là thiết bị đầm nén, gần mặt mái dốc.
Thi công deep patch sử dụng negative batter bao gồm việc đào một rãnh, nhờ đó giữ nguyên mặt mái dốc không bị xáo trộn. Mặt mái dốc có thảm thực vật cung cấp ổn định và kiểm soát xói mòn; các chức năng này sẽ phải được thiết lập lại nếu mặt mái bị xáo trộn bởi deep patch truyền thống.
Do đó, việc sử dụng negative batter trong thi công deep patch có thể loại bỏ các “tác động môi trường” đến mặt mái dốc hiện hữu.
Vì negative batter có nhiều khả năng được sử dụng trên các mái có độ dốc lớn, Slope II trong Mục 3.3, với \(\beta = 39^\circ\), được sử dụng để phân tích một số cấu hình deep patch có negative batter khác nhau trong FLAC/Slope.
Mục đích của nghiên cứu này là xem xét bất kỳ ảnh hưởng bất lợi nào đến mức độ làm việc của mái dốc do sử dụng negative batter. Một deep patch có negative batter cụ thể từ một dự án của WHLD tại Idaho, được trình bày trong Hình 4 ở Mục 1.2, cũng được mô hình hóa trong FLAC/Slope.
8.1 SLOPE II
Slope II bao gồm các đặc tính hình học và cường độ đất trong Bảng 33 cho cả phân tích phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm. FLAC/Slope ước tính hệ số an toàn của mái dốc không gia cường là 1.0 đối với phá hoại xoay và 0.93 đối với phá hoại dạng nêm.
Trong nghiên cứu tham số được tóm tắt ở Chương 6, cấu hình deep patch tốt nhất thu được là sâu 5 ft với 5 lớp gia cường cho cả phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm (Hình 97).
Ba cấu hình hình học negative batter được mô hình hóa dựa trên các sai khác so với hình học deep patch truyền thống “tốt nhất” (Hình 98):
- Phiên bản 1 — Ba lớp gia cường trên cùng kéo dài tới mặt mái dốc; hai lớp dưới kết thúc trước mặt mái với negative batter 45°.
- Phiên bản 2 — Hai lớp gia cường trên cùng kéo dài tới mặt mái dốc; ba lớp dưới nằm trên một negative batter.
- Phiên bản 3 — Hai lớp gia cường trên cùng kéo dài tới mặt mái dốc. Lớp thứ ba kéo dài đến cùng vị trí với lớp thứ hai, nhưng chưa tới mặt mái, để tạo một đoạn thẳng đứng. Hai lớp dưới nằm trên một negative batter.
sâu 5 ft, 5 lớp gia cường cho a) phá hoại xoay và b) phá hoại dạng nêm.
phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm của Slope II.
Mức độ làm việc của các deep patch có negative batter được xếp hạng từ 1 đến 3 trong từng dạng phá hoại (Bảng 34), dựa trên các sơ đồ vectơ chuyển động từ FLAC/Slope (Hình 99–101).
Tất cả các deep patch có negative batter được mô hình hóa trong nghiên cứu này, gồm cả phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm, đều cải thiện so với mái dốc không gia cường, mặc dù ở mức độ thấp hơn so với hình học deep patch truyền thống. Điều này thể hiện rõ qua các sơ đồ vectơ chuyển động cũng như các hệ số an toàn do FLAC/Slope tính toán (Bảng 35).
Tất cả các phiên bản negative batter trong phân tích phá hoại dạng nêm có vẻ chấp nhận được, với rất ít hoặc không có chuyển động trực tiếp bên dưới roadway bench. Các phân tích truyền thống cho thấy hình học negative batter không phải là tối ưu và có thể không chấp nhận được, mặc dù Phiên bản 3 có thể chấp nhận được.
Mặc dù không trình bày ở đây, các phiên bản negative batter cũng được mô hình hóa với hình học tương tự, nhưng gồm sáu lớp gia cường và tổng chiều sâu 6 ft cho dạng phá hoại xoay, và được nhận thấy là dễ chấp nhận hơn so với các patch sâu 5 ft. Do đó, trong một số trường hợp, hình học negative batter có thể cần chiều sâu sửa chữa lớn hơn so với hình học truyền thống.
Lực kéo huy động lớn nhất đối với sáu mô hình sâu 5 ft tương tự nhau và dao động từ 817 đến 965 lb/ft, nhỏ hơn lực kéo huy động lớn nhất trong các hình học deep patch truyền thống. Các phân tích phá hoại dạng nêm cho thấy cường độ kéo yêu cầu giảm đáng kể, từ 1,763 lb/ft đối với deep patch truyền thống xuống còn 870 lb/ft đối với deep patch có negative batter được ưu tiên.
Bảng 34: Thứ hạng mức độ làm việc cho các phân tích negative batter với Slope II
| Phiên bản hình học negative batter | Phá hoại xoay | Phá hoại dạng nêm |
|---|---|---|
| 1 | 2 | 2 |
| 2 | 3 | 3 |
| 3 | 1 | 1 |
\(\\\)
Bảng 35: Hệ số an toàn cho các phân tích negative batter với Slope II
| Mô hình | Phá hoại xoay | Phá hoại dạng nêm | ||
|---|---|---|---|---|
| FS | Phần trăm cải thiện | FS | Phần trăm cải thiện | |
| Không gia cường | 1.00 | – | 0.93 | – |
| Deep patch truyền thống | 1.08 | 8 | 1.08 | 16 |
| Negative batter Phiên bản 1 | 1.05 | 5 | 1.03 | 11 |
| Negative batter Phiên bản 2 | 1.04 | 4 | 1.01 | 9 |
| Negative batter Phiên bản 3 | 1.04 | 4 | 1.02 | 10 |
\(\\\)
a) phá hoại xoay và b) phá hoại dạng nêm.
a) phá hoại xoay và b) phá hoại dạng nêm.
a) phá hoại xoay và b) phá hoại dạng nêm.
8.2 DEEP PATCH CỦA WFLHD
Một deep patch có negative batter do WFLHD thiết kế để sử dụng cho một dự án ở Idaho gồm sáu lớp lưới địa kỹ thuật bọc vòng, với khoảng cách thay đổi và kéo dài đến tổng chiều sâu 6 ft.
Để đánh giá mức độ làm việc của thiết kế này cho cả dạng phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm, hình học mái dốc được giả định, trừ \(\beta = 45^\circ\), vốn đã biết; còn \(X_c\), được xác định từ các lần chạy FLAC/Slope không gia cường, và các tham số đất được xác định tương tự như nghiên cứu tham số trong Chương 6.
Đối với phân tích phá hoại xoay, \(\phi\) và \(c\) của đất yếu được điều chỉnh cho đến khi ReSSA dự báo \(FS = 1.0\) cho mái dốc không gia cường. Đối với phân tích phá hoại dạng nêm, đất yếu được giả định có \(\phi = 32^\circ\) và \(c = 200\) psf, còn lực dính của mặt trượt được xác định từ Phương trình 1 cho FS = 1.0, kết quả là \(c = 243\) psf.
Tuy nhiên, FLAC/Slope dự báo hệ số an toàn của các mái dốc không gia cường là 0.95 đối với dạng phá hoại xoay và 0.87 đối với dạng phá hoại nêm. Độ lệch lớn so với 1.0 đối với phân tích phá hoại nêm được xem là không chấp nhận được. Do đó, Phương trình 1 được sử dụng để tìm giá trị lực dính mới tương ứng với FS = 1.13, kết quả là \(c = 274\) psf.
Với giá trị lực dính mới này của đất trong mặt trượt, FLAC/Slope dự báo hệ số an toàn là 0.95, được xem là chấp nhận được. Hình học mái dốc và các đặc tính cường độ đất cho các phân tích negative batter được trình bày trong Bảng 36.
Sơ đồ deep patch do WFLHD cung cấp gồm sáu lớp gia cường, tất cả đều được bọc vòng qua mặt mái dốc. Ở hai lớp, phần bọc vòng kéo dài đến giới hạn sau của hố đào, về cơ bản khiến nó hoạt động như một lớp gia cường bổ sung. Ở bốn lớp còn lại, lớp bọc vòng ngắn hơn.
Để xét đến hình học đặc biệt này, các mô hình FLAC/Slope được tạo với tám lớp gia cường. Sơ đồ mô hình FLAC/Slope được trình bày trong Hình 102 cho các phân tích phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm.
Bảng 36: Hình học mái dốc và đặc tính cường độ đất cho mái dốc có deep patch của WFLHD
| Hạng mục | Thông số | Phá hoại xoay | Phá hoại dạng nêm |
|---|---|---|---|
| Hình học mái dốc | α (°) | 28° | 28° |
| β (°) | 45° | 45° | |
| H (ft) | 20 | 20 | |
| X (ft) | 17.6 | 17.6 | |
| Xc (ft) | 5.8 | 7.1 | |
| Yếu | \(\phi\) (°) | 18 | 32 |
| c (lb/ft²) | 145 | 200 | |
| \(\gamma\) (lb/ft³) | 125 | 125 | |
| Cứng/Đất tự nhiên | φ (°) | 50 | 50 |
| c (lb/ft²) | 0 | 0 | |
| \(\gamma\) (lb/ft³) | 125 | 125 | |
| Mặt trượt | \(\phi\) (°) | N/A | 0 |
| c (lb/ft²) | N/A | 274 | |
| \(\gamma\) (lb/ft³) | N/A | 125 |
\(\\\)
a) phá hoại xoay và b) phá hoại dạng nêm.
Kết quả của các mô hình FLAC/Slope cho thấy deep patch của WFLHD là chấp nhận được đối với cả phá hoại xoay và phá hoại dạng nêm, mặc dù dạng phá hoại nêm có phần trăm cải thiện hệ số an toàn lớn hơn (Hình 103 và Hình 104).
a) sơ đồ vectơ chuyển động và b) các đường đẳng trị suất biến dạng cắt.
a) sơ đồ vectơ chuyển động và b) các đường đẳng trị suất biến dạng cắt.
8.3 TÓM TẮT
Mức độ làm việc của các deep patch có negative batter đã được nghiên cứu bằng FLAC/Slope cho hai hình học mái dốc với các loại đất, tức cường độ đất, và cơ chế phá hoại khác nhau.
Các kết quả cho thấy deep patch có negative batter đôi khi chấp nhận được, và trong một số trường hợp có thể cần chiều sâu sửa chữa lớn hơn.
Cuối cùng, tính phù hợp của deep patch có negative batter nên được phân tích bằng công cụ phân tích sai phân hữu hạn 2D hoặc phần tử hữu hạn 2D theo từng trường hợp, sử dụng thông tin cụ thể của công trình.
Hỗ trợ duy trì trang:
Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.
Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.