LA-Slope (6): Khe nứt kéo ở đỉnh mái đất dính – khi nào cần, sâu bao nhiêu, nước trong khe ảnh hưởng thế nào
Đất dính không chịu được kéo, nên ở đỉnh mái thường có khe nứt. Bỏ qua khe nứt làm kết quả phụ thuộc phương pháp (1,155 đến 1,210 trên cùng mái); khai báo khe nứt sâu 3,25 m làm các phương pháp hội tụ về 1,15, và khi khe đầy nước F giảm còn 1,09.
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Đất dính có lực dính c′ nên trên lý thuyết chịu được một ít ứng suất kéo. Trong thực tế, ở đỉnh mái đất dính thường xuất hiện khe nứt kéo song song với mép mái: do co ngót khi khô, do mái bắt đầu dịch chuyển, hoặc do đất bị kéo căng. Khe nứt làm mất phần sức kháng ở đỉnh mặt trượt và là đường dẫn nước mưa vào sâu trong mái.
1. Chiều sâu khe nứt#
Trong vùng chủ động gần mặt đất, áp lực ngang σ_a = K_a·γ·z − 2c′·√K_a âm khi z nhỏ. Chiều sâu đến đó σ_a = 0 là chiều sâu khe nứt lý thuyết:
z_t = 2c′ / (γ·√K_a), với K_a = tan²(45° − φ′/2)
LA-Slope tự tính z_t theo công thức này hoặc cho nhập tay theo quan sát hiện trường.
2. Ví dụ#
| Hạng mục | Giá trị |
|---|---|
| Mái | Cao 10 m, mái 1:1 (45°) |
| Đất | Sét dẻo cứng: γ = 19 kN/m³, c′ = 25 kPa, φ′ = 12° |
| K_a | tan²(45° − 6°) = 0,656 |
| z_t | 2 × 25 / (19 × √0,656) = 3,25 m |
| Phân tích | Mặt tròn tối ưu, Bishop, Spencer, Morgenstern-Price |
3. Kết quả#
| Trường hợp | Bishop | Spencer | M-P |
|---|---|---|---|
| Không khai báo khe nứt | 1,210 | 1,155 | 1,210 |
| Khe nứt sâu 2,0 m, khô | 1,159 | 1,155 | 1,155 |
| Khe nứt sâu 2,0 m, đầy nước | 1,140 | 1,135 | 1,135 |
| Khe nứt sâu z_t = 3,25 m, khô | 1,152 | 1,146 | 1,147 |
| Khe nứt sâu z_t = 3,25 m, đầy nước | 1,094 | 1,087 | 1,087 |
So hai hình: khi có khe nứt, đoạn mặt trượt ở đỉnh mái nằm trong vùng chịu kéo bị bỏ đi và được thay bằng vách khe thẳng đứng. Khối trượt mất phần sức kháng ở đoạn này, đồng thời chịu thêm lực đẩy ngang của nước trong khe, nên F giảm từ 1,210 xuống 1,094.
4. Đọc kết quả#
Không có khe nứt: các phương pháp không thống nhất#
Khi không khai báo khe nứt, ba phương pháp cho 1,155 đến 1,210, chênh nhau 5 %, và LA-Slope cảnh báo có lát với lực pháp tuyến hữu hiệu âm. Các lát ở đỉnh mặt trượt đang chịu kéo: phần mềm phải "dùng" sức kháng kéo của đất để cân bằng, điều mà đất thực tế không có. Mỗi phương pháp xử lý vùng chịu kéo khác nhau nên kết quả phân tán.
Có khe nứt: các phương pháp hội tụ#
Khi đặt khe nứt, mặt trượt bị cắt ở đáy khe, phần chịu kéo bị loại bỏ, cảnh báo biến mất và ba phương pháp chênh nhau dưới 1 % (1,146–1,152). Kết quả vừa thận trọng hơn vừa ổn định hơn so với khi không có khe nứt.
Nước trong khe nứt#
Nước trong khe nứt sâu z_w tạo lực ngang đẩy khối trượt:
P_w = ½·γ_w·z_w²
Với z_w = 3,25 m: P_w = ½ × 10 × 3,25² = 52,8 kN/m, đặt ở 1/3 chiều sâu nước tính từ đáy khe. Lực này làm F giảm từ 1,15 xuống 1,09 (−5 %). Với khe nứt nông 2 m, ảnh hưởng nhỏ hơn (1,155 → 1,135) vì P_w tỉ lệ với bình phương chiều sâu nước.
5. Khi nào cần khai báo khe nứt#
- Đất dính (c′ > 0) ở đỉnh mái, đặc biệt mái dốc đứng và đất có tính co ngót.
- Phần mềm cảnh báo lực pháp tuyến âm ở đỉnh mái, hoặc đường lực đẩy (Spencer, M-P) ra ngoài khối trượt ở phần trên.
- Hiện trường quan sát thấy vết nứt song song mép mái: dùng chiều sâu đo được thay cho z_t lý thuyết.
- Tình huống mưa lớn: khe nứt đầy nước là trường hợp bất lợi nên kiểm tra.