Tool Xây Dựng VNTOOL XÂY DỰNG VN
Bài viết kỹ thuậtCập nhật 3/11/2026 · 9 phút đọc

LA-Slope (3): Gia cố mái dốc (đinh, cọc chống trượt, tường MSE), mái đá và phần tử hữu hạn

Năm ví dụ có số liệu cụ thể: mái đào gia cố đinh, cọc chống trượt D1200, tường đất có cốt lưới địa kỹ thuật, mái đá trượt phẳng và nêm 3D, và kiểm tra bằng phần tử hữu hạn giảm cường độ. Mỗi ví dụ chỉ ra một bài học thiết kế.

Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết

Khi hệ số an toàn của mái dốc không đạt, có ba hướng: giảm lực gây trượt (giảm chiều cao, làm thoải mái, hạ mực nước), tăng sức kháng của đất, hoặc thêm kết cấu gia cố. Bài này đi qua các loại gia cố LA-Slope tính được, mỗi loại kèm một ví dụ có trong bộ cài.

1. Gia cố đưa vào cân bằng như thế nào#

Mỗi gia cố là một lực tập trung đặt tại giao điểm của nó với mặt trượt. Điểm quan trọng nhất, và là nguồn chênh lệch lớn nhất giữa các phần mềm, là lực đó được đưa vào phương trình theo cách nào:

CáchÝ nghĩaDùng cho
Chủ độngLực có sẵn, không phụ thuộc chuyển vị; tham gia đầy đủ vào cân bằng (giảm lực gây trượt)Neo ứng suất trước
Bị độngLực chỉ huy động khi khối đất dịch chuyển; được chia cho F như sức kháng của đấtĐinh, cốt địa kỹ thuật, cọc

Sức kháng của từng loại:

Gia cốLực đưa vào mặt trượt
NeoF/b nếu bầu neo nằm ngoài khối trượt; mặt trượt cắt qua bầu thì chỉ kể phần bầu phía sau
ĐinhT = min(A_s·f_y ; π·D·q_s·L_sau ; R_đầu + π·D·q_s·L_trước), L_sau, L_trước là chiều dài đinh phía sau và phía trước mặt trượt
Cốt địa kỹ thuậtT = min(T_dài hạn ; kéo tuột 2·C_i·σ′_v·tanφ′·L_e)
Cọc chống trượtLực ngang tại giao điểm với mặt trượt, lấy từ tính toán cọc (mục 3)

Thuyết minh của LA-Slope ghi rõ cách đã chọn cho từng gia cố, để người thẩm tra đối chiếu được.

2. Ví dụ: mái đào gia cố đinh đất#

Số liệuGiá trị
Mái đàoCao 8 m, mái 1:1
ĐấtSét pha dẻo cứng c′ = 15 kPa, φ′ = 18° trên cát pha chặt vừa c′ = 4 kPa, φ′ = 28°
NướcMực nước ngầm
ĐinhDài 9 m, nghiêng 15°, khoảng cách ngang 1,5 m; kéo 180 kN; bám 35 kPa; đầu đinh 60 kN
Giai đoạnPhương phápFYêu cầuKết luận
GĐ1 – đào, chưa gia cốBishop1,1621,3 (tạm thời)Không đạt
GĐ2 – gia cố đinhSpencer1,4051,5 (lâu dài)Không đạt

Module tường đinh (S5) kiểm tra thêm khối đất có đinh như một tường giả định:

Kiểm traKết quả
Ổn định nội (mặt trượt phẳng qua chân, quét góc 1°–89°)F = 2,52 tại góc 22°
Lật / trượt / sức chịu tải nền4,85 / 3,30 / 5,01
Mặt bê tông phun (theo FHWA GEC 7)Mức sử dụng 165 %: không đạt

Bài học: ổn định nội và ổn định của tường giả định đều đạt, nhưng ổn định tổng thể khi đã có đinh (F = 1,405 < 1,5) và mặt bê tông phun chưa đạt. Cần kéo dài hàng đinh dưới hoặc thêm hàng đinh, và tăng chiều dày hoặc thép lưới mặt bê tông. Chỉ kiểm tra một loại ổn định là không đủ.

3. Ví dụ: cọc chống trượt D1200#

Cọc chống trượt cắm qua khối trượt xuống lớp đất ổn định bên dưới. Phần cọc phía trên mặt trượt chịu áp lực đất đẩy, phần dưới mặt trượt làm việc như dầm trên nền đàn – dẻo.

Quy trình trong LA-Slope:

  1. Chạy ổn định, lấy mặt trượt tới hạn.
  2. Tại vị trí cọc, tính lực cần thiết F = T − P để khối trượt đạt F yêu cầu (truyền lực ITF): T là lực đẩy của phần khối trượt phía trên cọc, P là lực kháng của phần phía dưới.
  3. Phân bố F lên cọc theo dạng chữ nhật, tam giác hoặc hình thang.
  4. Phần cọc dưới mặt trượt: dầm trên lò xo đàn – dẻo (hệ số nền k_h), đầu cọc tự do, khớp hoặc lò xo.
  5. Kiểm tra tiết diện BTCT tròn (EN 1992) hoặc thép.
Số liệuGiá trị
MáiCao 12 m, mái 1:2; sét pha dẻo mềm c′ = 8 kPa, φ′ = 20° trên sét cứng c′ = 35 kPa, φ′ = 24°
CọcD1200 BTCT, 24Φ32, dài 18 m, khoảng cách 2,5 m, k_h = 40 MN/m³
Kết quảGiá trị
F khi có cọc (Spencer, tối ưu lại mặt trượt)1,358 (yêu cầu 1,5)
Lực cần cọc gánh203,8 kN/m, tức 509 kN/cọc
Mô men lớn nhất M_Ed / M_Rd2 545 / 2 953 kNm
Lực cắt lớn nhất V_Ed / V_Rd506 / 550 kN
Chuyển vị đầu cọc68,6 mm

Bài học: tiết diện cọc đủ chịu lực (86 % mô men, 92 % lực cắt), nhưng khi tìm lại mặt trượt với cọc đã đặt, F tổng thể chỉ đạt 1,358. Mặt trượt tới hạn mới không còn trùng mặt dùng để tính lực cọc. Cần xem mặt trượt mới đi qua đâu rồi điều chỉnh vị trí cọc, chiều dài cọc hoặc thêm hàng cọc. Khi thiết kế cọc chống trượt luôn phải tìm lại mặt trượt sau khi đặt cọc, không chỉ kiểm tra mặt trượt ban đầu.

Lời giải dầm trên nền đàn hồi của module này đã được kiểm chứng với nghiệm giải tích Hetényi, sai khác 0,3 %.

4. Ví dụ: tường đất có cốt lưới địa kỹ thuật (MSE)#

Số liệuGiá trị
TườngCao 6 m, mặt gần đứng
Đất có cốtCát φ′ = 34°, γ = 19 kN/m³
CốtLưới địa kỹ thuật dài 4,5 m, cường độ dài hạn 35 kN/m, phương pháp cốt dãn được (AASHTO đơn giản hóa)
NềnSét pha c′ = 15 kPa, φ′ = 26°
Kiểm traKết quảKết luận
Ổn định ngoài: trượt / lật / sức chịu tải2,83 / 5,05 / 3,12Đạt
Ổn định nội: đứt cốt (lớp dưới cùng) / kéo tuột (lớp trên cùng), AASHTO1,37 / 2,11Đứt cốt không đạt
Ổn định tổng thể (Bishop, mặt trượt đi qua dưới khối có cốt)1,104 (yêu cầu 1,5)Không đạt

Bài học: tường MSE đạt ổn định ngoài, ổn định nội không đạt ở lớp cốt dưới cùng (F đứt = 1,37), và mặt trượt sâu xuyên qua nền sét pha phía dưới cho F = 1,10. Tính chi tiết từng lớp cốt: xem LA-Slope (11). Đây là kiểu phá hoại hay bị bỏ sót khi chỉ dùng bảng tính tường MSE riêng lẻ. LA-Slope tính cả ổn định nội, ngoài và tổng thể trong cùng một mô hình.

5. Mái đá: trượt phẳng và nêm 3D#

Đá bị phá hoại theo các mặt gián đoạn (khe nứt, mặt lớp) chứ không theo mặt trượt tròn. LA-Slope có hai mô hình:

Trượt phẳng (Hoek & Bray): khối đá trượt trên một mặt gián đoạn nghiêng ra mái, có khe nứt kéo ở đỉnh. Mặt gián đoạn theo Mohr-Coulomb hoặc Barton-Bandis (JRC, JCS).

Mái đá cao 20 m, mặt mái 60°, mặt trượt 35°, c = 20 kPa, φ = 35°, γ = 26 kN/m³F
Khô1,225
Khe nứt đầy nước, có neo 400 kN nghiêng 20°1,006

Nước trong khe nứt đẩy khối đá ra ngoài và nâng khối đá lên trên mặt trượt. Ngay cả khi có neo 400 kN, F vẫn giảm từ 1,23 xuống 1,01. Thoát nước khe nứt thường hiệu quả hơn thêm neo.

Nêm đá 3D: khối đá giới hạn bởi hai mặt gián đoạn cắt nhau, trượt theo giao tuyến hoặc theo một mặt. LA-Slope tính bằng véc-tơ và vẽ lưới chiếu nổi Lambert để kiểm tra động học (Markland). Với hình học nêm theo ví dụ của Hoek & Bray: F = 1,70 khi khô và 1,05 khi bão hòa.

Kiểm chứng: trượt phẳng trùng lời giải Hoek & Bray đến 4 chữ số; nêm đối xứng cho đúng hệ số nêm giải tích.

6. Kiểm tra bằng phần tử hữu hạn giảm cường độ (SRM)#

Phương pháp cân bằng giới hạn phải giả định hình dạng mặt trượt. Phần tử hữu hạn giảm cường độ không cần giả định đó:

  1. Giải bài toán ứng suất biến dạng phẳng (phần tử tam giác 6 nút, mô hình Drucker-Prager khớp với Mohr-Coulomb).
  2. Chia c′ và tanφ′ cho cùng một hệ số SRF, tăng dần.
  3. SRF tại đó lời giải không còn hội tụ (chuyển vị tăng đột ngột) là hệ số an toàn. Vùng biến dạng dẻo tập trung cho thấy cơ chế phá hoại.

Ví dụ chuẩn Griffiths & Lane (1999): mái 2:1, H = 10 m, c′ = 10 kPa, φ′ = 20°, γ = 20 kN/m³, tài liệu gốc cho F ≈ 1,4.

Phương phápF
PTHH – SRM (4 961 nút)1,328
Bishop, mặt tròn tối ưu1,369
Tài liệu gốc≈ 1,4

Hai phương pháp độc lập chênh nhau 3 %. Khi hai lời giải khác nhau nhiều hơn 10 %, đó là dấu hiệu mặt trượt thật có hình dạng mà tìm kiếm tròn/đa giác chưa bắt được, cần xem lại vùng biến dạng dẻo.

7. Tóm tắt#

Ví dụKiểm tra tưởng là đủKiểm tra thực sự quyết định
Đinh đấtỔn định nội, tường giả địnhỔn định tổng thể, mặt bê tông phun
Cọc chống trượtTiết diện cọcMặt trượt tìm lại sau khi đặt cọc
Tường MSEỔn định ngoàiLớp cốt dưới cùng (đứt), ổn định tổng thể qua nền
Mái đáTrạng thái khôNước trong khe nứt

Đọc thêm

Bài viết kỹ thuậtLA-Slope (1): Phương pháp cân bằng giới hạn chia lát và ví dụ chuẩn ACADSHệ số an toàn mái dốc được định nghĩa thế nào, vì sao phải chia lát, sáu phương pháp Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer, Morgenstern-Price, Sarma khác nhau ở giả thiết nào, LA-Slope tìm mặt trượt nguy hiểm ra sao, và kết quả trên ví dụ chuẩn ACADS 1(a).Bài viết kỹ thuậtLA-Slope (2): Thấm không ổn định và bài toán hạ mực nước hồKhi mực nước hồ hạ nhanh, nước trong thân đê chưa kịp thoát nên mái thượng lưu mất ổn định sau vài ngày chứ không phải ngay lập tức. Bài này giải thích phương trình thấm Richards, vùng không bão hòa van Genuchten, cách LA-Slope ghép thấm với ổn định, và ví dụ đê đất có hệ số an toàn giảm từ 2,15 xuống 1,13.Bài viết kỹ thuậtLA-Slope (4): Chọn phương pháp nào – so sánh 6 phương pháp trên cùng một mặt trượtChạy Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer, Morgenstern-Price và Sarma trên cùng một mặt trượt cho ba trường hợp: mái khô, mái có áp lực nước lớn, mái hai lớp có mực nước ngầm. Kết quả cho thấy khi nào chênh lệch nhỏ, khi nào Fellenius thấp hơn hơn 10 %, và vì sao không nên so phương pháp trên các mặt trượt tối ưu khác nhau.Bài viết kỹ thuậtLA-Slope (5): Lớp yếu mỏng – khi mặt trượt tròn đánh giá quá cao hệ số an toànMột lớp bùn sét kẹp dày 0,6 m dưới chân mái làm hệ số an toàn giảm từ 1,59 xuống 1,13. Mặt trượt tròn chỉ thấy 1,29 vì không thể đi dọc lớp yếu. Bài này giải thích vì sao, cách khai báo mặt trượt đa giác trong LA-Slope và cách kiểm tra kết quả tối ưu.