Tính toán ổn định mái dốc có xét sự ảnh hưởng thay đổi mực nước ngầm

Tính toán ổn định mái dốc có xét sự ảnh hưởng thay đổi mực nước ngầm

Bài toán phân tích ổn định mái dốc giữ vai trò quan trọng trong đánh giá sức khỏe làm việc của công trình. Trong phân tích ổn định mái dốc, có hai phương pháp thường được sử dụng phổ biến đó là phương pháp cân bằng giới hạn (Limit equilibrium method – LEM) và phương pháp số dựa trên lý thuyết đàn hồi dẻo. Thông số đầu vào của phương pháp cân bằng giới hạn thường đơn giản hơn so với phương pháp số nên phương pháp này đang được sử dụng phổ biến trong việc phân tích ổn định mái dốc. Phần mềm SLOPE/W là một phần mềm nổi tiếng được phát triển dựa trên các lý thuyết cân bằng giới hạn và đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam.

Một số lý thuyết tính toán theo phương pháp cân bằng giới hạn được sử dụng trong phần mềm SLOPE/W là:

  • Phương pháp Ordinary: giả thiết lực pháp tuyến và lực cắt của mảnh trượt bằng 0.
  • Phương pháp Bishop: là phương pháp đơn giản và cổ điển nhất. Theo lý thuyết này, lực pháp tuyến giữ vai trò quan trọng hơn là lực tiếp tuyến giữa các dải. Lý thuyết chỉ yêu cầu thoả mãn phương trình cân bằng momen.
  • Phương pháp Janbu: lý thuyết này dựa trên điều kiện cân bằng lực và chỉ sử dụng lực pháp tuyến mà không sử dụng lực tiếp tuyến giữa các dải.
  • Phương pháp Spencer: lý thuyết tính toán có xét đến cả điều kiện cân bằng lực và cân bằng momen, lý thuyết này xem lực trượt là hằng số.
  • Phương pháp Morgenstern-Price và phương pháp cân bằng giới hạn tổng quát (General limit equilibrium method – GLEM): lý thuyết này sử dụng cả lực pháp tuyến và tiếp tuyến giữa các dải. Điều kiện bài toán phải thoả mãn cả phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mômen.
Hình 1. Lý thuyết tính toán ổn định

Nhóm nghiên cứu đề xuất phát triển chương trình tính toán ổn định dựa trên phương pháp Morgenstern-Price thỏa mãn cả phương trình cân bằng lực và phương trình cân bằng mômen. Với phương pháp cân bằng giới hạn, người dùng cần phải định nghĩa trước vị trí cung trượt và tâm trượt. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đề xuất sử dụng phương pháp Monte Carlo để tìm kiếm mặt trượt và tâm trượt nhằm tăng độ tin cậy của kết quả tính toán. Monte Carlo là một kỹ thuật tìm kiếm ngẫu nhiên các mặt trượt thử có cấu trúc khá đơn giản. Theo phương pháp này, mặt trượt ngẫu nhiên sẽ được khởi tạo dựa trên mặt trượt có hệ số ổn định nhỏ nhất tại thời điểm ban đầu. Các điểm ngẫu nhiên sẽ được khởi tạo lân cận trên mặt trượt đó nhằm phục vụ quá trình tìm kiếm nghiệm tối ưu. Kết quả tìm kiếm tối ưu là mặt trượt nguy hiểm nhất, từ đó có thể dễ dàng xác định được tâm trượt nguy hiểm nhất.

Hình 2. Sơ đồ hệ thống chương trình và kết nối với thiết bị quan trắc

Chương trình tính toán ổn định được xây dựng và thực thi tự động trên máy chủ. Máy chủ có cấu hình phù hợp với yêu cầu của bài toán và được kết nối với cơ sở dữ liệu quan trắc mực nước ngầm. Khi có dữ liệu quan trắc được gửi lên cơ sở dữ liệu, chương trình sẽ tự động tính toán và lưu trữ hệ số ổn định trong cơ sở dữ liệu. Người sử dụng có thể sử dụng các thiết bị đầu cuối như máy tính, máy tính bảng, điện thoại thông minh có kết nối internet để truy cập chương trình tính toán thông qua trình duyệt internet.

Hình 3. Giao diện chương trình từ trình duyệt Chrome

Chương trình tính toán được phân cấp quyền truy cập khác nhau. Quyền truy cập Admin của chương trình có thể điều chỉnh mô hình tính toán như thông số địa chất, tọa độ của các lớp địa chất, các tham số điều khiển thuật toán tìm kiếm mặt trượt.

Hình 4. Giao diện đăng nhập chương trình tính
Hình 5. Bảng kết quả tính toán theo thời gian thực
Hình 6. Mô hình bài toán ổn định với mực nước ngầm từ dữ liệu quan trắc
Hình 7. Kết quả tính toán ổn định với cung trượt nguy hiểm nhất

Mọi thông tin vui lòng liên lạc theo thông tin dưới đây

Website: http://viroad.tech/

 Kênh youtube: https://www.youtube.com/itecbkdn

 Email: inbox.itec@gmail.com hoặc viet.xd.bkdn@gmail.com

Chat Zalo