Luận án Nghiên cứu hình dạng hợp lý của khối nêm để làm móng đê biển Nam Bộ

n án sẽ ứng dụng PPPTHH 
với sự trợ giúp của máy tính để tiến hành nghiên cứu trạng thái ứng suất, biến 
dạng của móng khối nêm trên nền đất yếu, lựa chọn mô hình vật liệu phục vụ 
nghiên cứu xác định hình dạng khối nêm hợp lý. 
2.1.5. Xác định tải trọng giới hạn của nền theo thí nghiệm hiện hiện 
trường 
2.1.5.1. Dựa vào quan sát thí nghiệm bàn nén tại hiện trường 
Đối với đất mềm yếu thì xảy ra trường hợp khá hoại do ép lún, khi gia 
tải thí nghiệm lên bàn nén theo từng cấp thấy bàn nén lún quá lớn, mặt đất 
xung quanh bàn nén bị lún xuống, tải trọng tương ứng với biểu hiện này là tải 
trọng giới hạn của nền [9]. 
- 38 - 
2.1.5.2. Dựa vào đường cong nén lún 
Tải trọng giới hạn của nền được xác định dễ dàng trong trường hợp phá 
hoại hoàn toàn nhờ thấy điểm uốn rõ rệt. Tuy nhiên, đối với các trường hợp 
phá hoại khác (cục bộ, ép lún) có nhiều tiêu chí để xác định tải trọng giới hạn 
của nền như [47]: 
- Tiêu chí độ dốc nhỏ nhất của Vesić (1963); 
- Tiêu chí độ lún giới hạn bằng 0,1B (B là chiều rộng của móng) của 
Vesić (1975); 
- Tiêu chí dựa vào đồ thị vẽ theo tọa độ log của độ lún và tải trọng do 
De Beer (1967) đề xuất; 
- Tiêu chí 2 độ dốc dựa vào hình dạng của đường cong. 
Các tiêu chí trên đòi hỏi phải làm thí nghiệm chất tải từng cấp trên nền 
đến chuyển vị rất lớn để tìm ra đường cong nén lún. Trong số các tiêu chí, do 
sự đơn giản và thuận tiện của nó trong việc ứng dụng nên tiêu chí độ dốc nhỏ 
nhất của Vesić (1963) được lựa chọn sử dụng cho tất cả trường hợp móng kể 
cả móng có tải trọng kết hợp. 
Theo tiêu chí độ dốc nhỏ nhất của Vesić (1963), tải trọng giới hạn của 
nền được xác định tại điểm mà tại đó độ dốc của đường cong nén lún lần đầu 
tiên đạt giá trị không hoặc đạt giá trị nhỏ nhất không đổi. Đối với đất có độ 
chặt tương đối cao, khi móng đặt trên mặt nền hoặc trong nền thì có khả năng 
xảy ra phá hoại hoàn toàn cao hơn và tải trọng phá hoại dễ dàng nhận ra bằng 
ví dụ minh họa trong thí nghiệm số 61 (xem Hình 2.6). Tuy nhiên, với móng 
trong đất có độ chặt tương đối thấp hơn, dạng phá hoại có thể là cục bộ hoặc 
ép lún và vị trí phá hoại không thể hiện rõ nét ví như trường hợp thí nghiệm 
số 64 (xem Hình 2.6), trong trường hợp như vậy có thể dùng đồ thị bán logarit 
- 39 - 
với trục tọa độ tải trọng chia theo tỷ lệ logarit thay cho tọa độ chia tuyến tính 
với mục đích có thể thuận tiện cho việc nhận biết vị trí bắt đầu độ dốc nhỏ 
nhất. 
Hình 2.6 – Tiêu chí độ dốc nhỏ nhất và độ lún bằng 0,1B theo Vesić 
(1963, 1975) [47] 
Nghiên cứu xác định tải trọng giới hạn của nền theo thí nghiệm hiện 
trường với mục đích xác định được giá trị tải trọng giới hạn trên đường cong 
nén lún áp dụng cho móng khối nêm trên mô hình vật lý (sẽ thực hiện nghiên 
cứu ở chương III). 
2.2. MÓNG KHỐI NÊM CHO ĐÊ BIỂN 
Móng khối nêm được bố trí ở khu vực giữa đê, nơi chịu tải trọng lớn 
nhất do thân đê truyền xuống và có giá trị lớn vượt quá sức chịu tải của nền 
- 40 - 
thiên nhiên trước khi xử lý. Tại vị trí cơ đê ở 2 bên hoặc gần chân mái không 
bố trí móng khối nêm vì bản thân nền thiên nhiên đã đủ sức chịu tải. Vải ĐKT 
chịu kéo đặt trên mặt móng khối nêm có chức năng liên kết các khối nêm lại 
với nhau, chức năng này tương tự lớp sàn bê tông cốt thép khóa mặt trên 
móng Top-base của Hàn Quốc và Nhật Bản nhằm liên kết các Top-block lại 
với nhau thành một khối. Ngoài ra, vải ĐKT chịu kéo đặt trên móng còn góp 
phần dàn đều một phần tải trọng thân đê lên móng và chống lại mặt trượt 
khoét sâu xuống nền, do đó làm tăng khả năng ổn định chống trượt cho mái 
đê. Sơ đồ bố trí móng khối nêm cho đê biển xem Hình 2.7. 
Hình 2.7 – Bố trí móng khối nêm cho đê biển 
2.3. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG LỰC TÁC DỤNG LÊN KHỐI 
NÊM 
a) Sự làm việc của khối nêm b) Ứng suất đáy móng khối nêm 
Hình 2.8 – Sự làm việc của khối nêm và áp lực lên nền 
- 41 - 
Giả thiết rằng ứng suất đáy móng tại mặt A’C’ do tải trọng tác dụng lên 
móng (q) truyền qua khối nêm sẽ phân bố lại và giảm đi nhờ mặt vát của khối 
nêm một góc (1) so với phương thẳng đứng (xem Hình 2.8). Để thiết lập 
được công thức tính ƯSĐM khối nêm, cần thiết lập và giải bài toán truyền lực 
của khối nêm độc lập với giả thiết phản lực đơn vị trên mặt phẳng nằm ngang 
A’C’ và trên mặt phẳng nghiêng C’D’ có trị số bằng nhau và bằng q3 (xem 
Hình 2.8). 
- Các thành phần lực tác dụng vào khối nêm: 
+ Tải trọng đơn vị (q) tác dụng lên móng do thân đê truyền xuống; 
+ ƯSĐM tại đáy khối nêm trên mặt A’C’ và ứng suất trên mặt vát của 
khối nêm trên mặt C’D’ (q3); 
+ Ứng suất tiếp trên mặt đứng (f2); 
Các thành phần ứng suất trên mặt A’C’ và mặt vát C’D’ có thể khác 
nhau về trị số, song để giải được phương trình cân bằng lực, giả thiết rằng các 
thành phần ứng suất này bằng nhau về trị số. 
- Phương trình cân bằng lực của khối nêm: 
 3 3 3 1 2. . . .q S q S q S f V 
    
 (2.10) 
Đối với ứng suất tiếp f2, do các khối nêm khu vực giữa đê lún tương 
đối đều nhau và phần cát tiếp xúc với khối nêm chiếm tỷ lệ diện tích nhỏ, ảnh 
hưởng của thành phần này không nhiều, nên bỏ qua khi giải phương trình. 
Chiếu các thành phần lực tác dụng lên khối nêm theo phương đứng, 
phương trình (2.10) trở thành (2.11): 
3 3 3 1 1. . . . os(90 )q S q S q S c   (2.11) 
trong đó: q – tải trọng đơn vị tác dụng lên móng; 
- 42 - 
 S – diện tích mặt phẳng tại đỉnh khối nêm (ứng với kích thước 
D); 
 q3
 – ƯSĐM tại đáy khối nêm trên mặt A’C’ và ứng suất trên 
mặt vát của khối nêm trên mặt C’D’; 
 S3 – diện tích mặt phẳng đáy khối nêm (ứng với kích thước 
d); 
 S1 – diện tích mặt vát của khối nêm; 
 1 – góc vát so với phương thẳng đứng; 
  – góc hợp bởi giữa ứng suất trên mặt vát và pháp tuyến mặt 
vát của khối nêm. 
Đặt thừa số chung và rút ra được q3 có dạng (2.12): 
 3
3 1 1
.
. os(90 )
q S
q
S S c  
 (2.12) 
Đặt 3
3 1 1. os(90 )
S
K
S S c  
, lúc đó (2.12) trở thành (2.13): 
 3 3.q K q (2.13) 
Trong phạm vi mặt vát, tại đáy móng giá trị q1 tính theo công thức 
(2.14): 
1
1 3 1
3 1 1
. os(90 ).
. os(90 )
. os(90 )
S c q
q q c
S S c
 
 
 
 (2.14) 
Đặt 
1
1
3 1 1
. os(90 )
. os(90 )
S c
K
S S c
 
 
, lúc đó (2.14) trở thành (2.15): 
 1 1.q K q (2.15) 
- 43 - 
Trên mặt bằng, giữa các khối nêm là cát chèn, không có ảnh hưởng của 
mặt vát khối nêm, nên ƯSĐM tại đây (q2) được cho là không giảm so với tải 
trọng (q) được biểu thị như dạng (2.16): 
 2 2.q K q (2.16) 
trong đó: K2=1. 
Các hệ số K1, K2, K3 gọi là các hệ số giảm ứng suất tương ứng với q1, 
q2, q3. 
ƯSĐMTB (q’) được xác định từ q1, q2, q3 dựa vào (2.17): 
' '
' 3 3 1 1 2 2 3 3 1 1 2 2
' '
3 1 2 3 1 2
.S . . ( . . . ).
.
q q S q S K S K S K S q
q K q
S S S S S S
 (2.17) 
trong đó: '1S - diện tích hình chiếu của S1 lên mặt bằng đáy móng; 
 S2 – diện tích mặt bằng phần cát chèn giữa các khối nêm. 
Để làm rõ mức độ suy giảm ứng suất tại đáy móng, tức là tìm ra các hệ 
số giảm ứng suất K1, K2, K3, luận án khảo sát, tính toán với 3 khối nêm I-0,5-
0,3-45, II-0,5-0,3-45 và II-1-0,6-45 có hình dạng và kích thước nhất định như 
trên các Hình 2.9, Hình 2.10 và Hình 2.11 (ký hiệu đầu tiên của khối nêm là II 
– nghĩa là khối nêm có hình dạng mặt bằng là tròn): 
a) Mặt bằng b) Mặt cắt A - A 
Hình 2.9 – Kích thước khối nêm I-0,5-0,3-45 
- 44 - 
a) Mặt bằng b) Mặt cắt A - A 
Hình 2.10 – Kích thước khối nêm II-0,5-0,3-45 
a) Mặt bằng b) Mặt cắt A - A 
Hình 2.11 – Kích thước khối nêm II-1-0,6-45 
Kết quả tính toán hệ số giảm ứng suất cho 3 khối nêm I-0,5-0,3-45, II-
0,5-0,3-45 và II-1-0,6-45 với vật liệu chèn là cát ẩm có góc ma sát trong 
 w=22
018’ được nêu trong Bảng 2.3. 
Bảng 2.3 – Hệ số giảm ứng suất của một số khối nêm 
Hệ số giảm ứng suất TT Tên 
khối nêm 
Thể 
tích 
(m3) 
Diện tích 
mặt vát 
(m2) K1 K2 K3 K 
1 I-0,5-0,3-45 0,0472 0,2464 0,7306 1 0,8185 0,7884 
2 II-0,5-0,3-45 0,0448 0,2333 0,7312 1 0,8191 0,8000 
3 II-1-0,6-45 0,3581 0,9330 0,7314 1 0,8194 0,8001 
- 45 - 
Kết quả nêu trong Bảng 2.3 cho thấy rằng mặt vát 450 của khối nêm có 
tác dụng làm giảm ƯSĐM. Tuy nhiên, các hệ số giảm ứng suất nêu trong 
Bảng 2.3 xuất phát từ việc giải phương trình cân bằng lực chỉ đơn thuần kể 
đến ảnh hưởng của mặt vát khối nêm, trong khi thực tế vẫn còn nhiều yếu tố 
ảnh hưởng khác nữa vẫn chưa được xét đến, đó là: 
- Sự làm việc đồng thời giữa các khối nêm trong móng; 
- Sự khác nhau về giá trị ứng suất trên mặt vát và đáy móng; 
- Chiều sâu chịu nén của nền đất yếu; 
- Chiều sâu đặt móng; 
- Tính chất của đất nền và đất bên móng; 
- Kích thước móng; 
- Độ cứng của móng. 
Chính vì vậy, các hệ số giảm ứng suất nêu trong Bảng 2.3 cần được tiếp 
tục nghiên cứu trên mô hình số và mô hình vật lý có xét đến nhiều yếu tố hơn 
để kiểm nghiệm, hiệu chỉnh. 
2.4. NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MÓNG KHỐI NÊM 
BẰNG MÔ HÌNH SỐ 
2.4.1. Lựa chọn phần mềm 
Để so sánh kết quả với kết quả tính theo công thức giải tích, đồng thời 
làm rõ hiệu quả giảm ứng suất của mặt vát khối nêm, tác giả cũng nghiên cứu 
trên mô hình số. Hiện nay, có rất nhiều phần mềm cho phép người sử dụng 
nghiên cứu ứng suất, biến dạng bằng mô hình, có thể kể đến một số phần 
mềm đang được dùng nhiều hiện nay là Geostudio, Plaxis, Ansys, Abaqus, 
Flac, Midas, ... Trong luận án, phần mềm Plaxis được tác giả lựa chọn để 
nghiên cứu ứng suất, biến dạng, có sự tin cậy cao do tác giả có khóa bản 
quyền và đã sử dụng quen thuộc phần mềm này trong nhiều năm tính toán 
thiết kế, xử lý sự cố các công trình thực tế, kết quả đưa ra đáp ứng được yêu 
- 46 - 
cầu nghiên cứu ứng suất, biến dạng cho các mô hình bài toán phẳng (2D) và 
không gian 3 chiều (3D) với sự tương tác giữa nền và kết cấu, hiển thị kết quả 
trực quan [35]. 
Giới thiệu về phần mềm Plaxis 3D 2013 [35]: là chương trình lập theo 
PPPTHH để tính toán ứng suất, biến dạng, ổn định, dòng chảy ngầm trong 
tương tác nền-kết cấu cho các mô hình bài toán không gian 3 chiều. Phần 
mềm này đã được nhiều kỹ sư địa kỹ thuật trên khắp thế giới sử dụng để tính 
toán cho các bài toán tương tác nền-kết cấu với các mô hình vật liệu bao gồm 
cả tuyến tính và phi tuyến. Phần mềm này do Hà Lan sản xuất. 
2.4.2. Trình tự tính toán 
Trình tự tính toán trong Plaxis 3D 2013 bao gồm các bước chủ yếu 
[38]: (i) xây dựng mô hình tính toán; (ii) chia lưới phần tử; (iii) thực hiện tính 
toán; (iv) xem kết quả. 
- Lập mô hình tính toán: xác định thuộc tính địa tầng, mô hình kết cấu; 
- Chia lưới phần tử: liên quan đến kích thước phần tử chia để đảm bảo 
mức độ chính xác của kết quả tính toán. Kích thước phần tử nhỏ hơn cho kết 
quả tính toán chính xác hơn, nhưng thời gian tính toán mô hình đòi hỏi nhiều 
hơn. 
- Thực hiện tính toán: có thể tính toán với nhiều giai đoạn tương ứng 
với các tải trọng khác nhau; 
- Xem kết quả: xem ứng suất, biến dạng tại một điểm cần nghiên cứu 
ứng với cấp tải trọng khác nhau. 
2.4.3. Xây dựng mô hình tính toán 
Để có cơ sở so sánh các hệ số giảm ứng suất theo công thức giải tích 
với các hệ số giảm ứng suất tính bằng mô hình số, tác giả xây dựng mô hình 
tính toán cho một khối nêm II-1-0,6-45. Khối nêm được đặt trực tiếp trong 
nền đất yếu có cát chèn xung quanh. 
- 47 - 
- Mô hình nền đất yếu: 
+ Giới hạn biên: được chọn với chiều sâu 2 m, chiều rộng 8 m và chiều 
dài theo phương dọc bằng 1 m (bằng kích thước nền đất yếu của mô hình vật 
lý sẽ được thực hiện ở chương sau). 
+ Các chỉ tiêu cơ lý: được lấy theo các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng 
của các mẫu đất sét nguyên trạng trong mô hình vật lý được nêu trong Bảng 
2.4, các chỉ tiêu này cũng được dùng để nghiên cứu hình dạng khối nêm hợp 
lý bằng mô hình số. 
Bảng 2.4 – Các chỉ tiêu cơ lý trung bình của đất yếu 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 
1 Thành phần hạt - 
- Hạt sét (<0,005mm) - % 54,3 
- Hạt bụi (0,005-0,05mm) - % 19,5 
- Hạt cát (0,05-2mm) - % 26,2 
2 Độ ẩm tự nhiên W % 63,1 
3 Dung trọng tự nhiên w kN/m
3 15,4 
4 Dung trọng bão hòa bh kN/m
3 15,8 
5 Dung trọng khô c kN/m
3 9,4 
6 Tỷ trọng - 2,61 
7 Độ bão hòa G % 92,52 
8 Độ rỗng n % 64,03 
9 Hệ số rỗng ban đầu e 0 - 1,78 
10 Giới hạn chảy WL % 66,70 
11 Giới hạn dẻo Wp % 36,95 
12 Chỉ số dẻo Ip % 29,75 
13 Góc ma sát trong Độ 2
055’48’’ 
14 Lực dính đơn vị c kPa 9 
16 Hệ số thấm k m/s 6,87*10-7 
- 48 - 
Trong Bảng 2.4, giới hạn chảy là thông số quan trọng để tính toán mô 
đun biến dạng của đất phục vụ tính bằng mô hình số. Để xác định giới hạn 
chảy, hiện nay có 2 dụng cụ chủ yếu được dùng để xác định giới hạn chảy là 
Casagrande và chùy xuyên. Ở nước ta, giới hạn chảy (WL) được xác định 
bằng chùy xuyên [5], [17]. Tuy nhiên, ở Mỹ và các nước phương tây xác định 
giới hạn chảy bằng dụng cụ Casagrande (Wc) [9]. Cho nên, cần phải chuyển 
kết quả giữa 2 dụng cụ trước khi sử dụng để tính toán các tham số khác. 
+ Lựa chọn mô hình vật liệu: hiện có rất nhiều mô hình vật liệu tiêu 
chuẩn được sử dụng trong tính nghiên cứu ứng suất, biến dạng. Ở đây, tác giả 
lựa chọn mô hình tăng bền (còn gọi là mô hình HS). Việc lựa chọn mô hình 
vật liệu phù hợp cho đất yếu để nghiên cứu xác định hình dạng khối nêm hợp 
lý sẽ được quyết định bằng việc so sánh với kết quả trên mô hình vật lý. 
Các chỉ tiêu bổ sung cho mô hình vật liệu: 
 Mô đun biến dạng tham chiếu trong thí nghiệm nén 1 trục ( refoedE ) được 
tính theo công thức (2.18): 
06,47.(1 ). refref
oed
c
e P
E
C
 (2.18) 
trong đó: e0 – là hệ số rỗng ban đầu của đất; 
 Cc – chỉ số nén, tính theo công thức (2.19) [25], [43]: 
 Cc = 0,009.(Wc – 10) (2.19) 
Wc – giới hạn chảy của đất xác định bằng dụng cụ 
Casagrande dựa vào (2.20) [5]: 
Wc = 
LW '
'
b
a
 (2.20); 
- 49 - 
 WL – giới hạn chảy xác định bằng chùy xuyên; 
 a’, b’ – hệ số phụ thuộc loại đất, a’=0,73%, b’=6,74; 
 Mô đun biến dạng tham chiếu trong thí nghiệm nén 3 trục ( 50
refE ) được 
tính dựa vào mô đun biến dạng tham chiếu trong thí nghiệm nén một trục 
( refoedE ) được xác định theo công thức (2.21): 
50 0, 445.
ref ref
oedE E (2.21) 
 Mô đun biến dạng tham chiếu nén nở trong thí nghiệm nén 3 trục 
( refurE ) được tính theo công thức (2.22) [37]: 
ur 502,5.
ref refE E (2.22) 
Sau khi tính toán và hiệu chỉnh kết quả, thu được các giá trị cho mô 
hình đất yếu nêu trong Bảng 2.5. 
Bảng 2.5 – Các chỉ tiêu bổ sung phục vụ mô hình toán [5],[37],[40],[43] 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Mô đun biến dạng tham 
chiếu trong thí nghiệm 
nén 3 trục 
50
refE kPa 985 Theo tài liệu 
 [5], [37] 
2 Mô đun biến dạng tham 
chiếu trong thí nghiệm 
nén 1 trục 
ref
oedE kPa 2215 Theo tài liệu 
[5], [37] ,[43] 
3 Mô đun biến dạng tham 
chiếu nén nở trong thí 
nghiệm nén 3 trục 
ref
urE kPa 2465 Theo tài liệu 
 [5], [37] 
4 Hệ số mũ cho sự phụ 
thuộc vào ứng suất của 
độ cứng 
m - 1 Theo tài liệu 
[37] 
5 Hệ số tiếp xúc Rinter - 0,7 Theo tài liệu 
[40] 
- Mô hình kết cấu: 
+ Khối nêm: 
- 50 - 
 Kích thước và cường độ vật liệu: kích thước được mô phỏng đúng như 
khối nêm II-1-06-45, cường độ vật liệu lấy bằng cường độ vật liệu của khối 
nêm đưa vào thí nghiệm trên mô hình vật lý được trộn từ đất yếu (chỉ tiêu đất 
yếu nêu trong Bảng 2.4) với xi măng, phụ gia theo tỷ lệ: 200 kg/m3 đất yếu, 
khối lượng phụ gia bằng 1% khối lượng xi măng. 
Cường độ kháng nén nở hông (qu) của vật liệu khối nêm xác định qua 
thí nghiệm, bằng qu=700 kPa. 
Mô hình vật liệu: vật liệu khối nêm được xem là đất đồng nhất, đàn dẻo 
[46]. Như vậy, mô hình vật liệu được chọn là Mohr-Coulomb. 
Các chỉ tiêu bổ sung cho mô hình vật liệu: để có đủ chỉ tiêu cho mô 
hình vật liệu, theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm về đất yếu được gia cố xi 
măng [1], các đặc trưng của vật liệu khối nêm được xác định theo (2.23), 
(2.24) và (2.25): 
 Mô đun biến dạng: E = 120.qu (2.23) 
 Lực dính đơn vị c = 0,15.qu (2.24) 
 Góc ma sát trong: uqφ = 2arctan 90
2c
 (2.25) 
Tổng hợp các chỉ tiêu của vật liệu khối nêm nêu trong Bảng 2.6. 
Bảng 2.6 – Chỉ tiêu của vật liệu khối nêm [1], [32] 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Mô đun biến dạng E kPa 84.000 Theo tài liệu [1] 
2 Lực dính đơn vị c kPa 105 Theo tài liệu [1] 
3 Góc ma sát trong Độ 56036’00’’ Theo tài liệu [1] 
4 Dung trọng tự nhiên w kN/m
3 17 
5 Dung trọng bão hòa bh kN/m
3 17 
6 Hệ số Poisson  - 0,25 Theo tài liệu [32] 
7 Cường độ kháng nén 
nở hông 
qu kPa 700 
- 51 - 
+ Cát chèn: 
Kích thước: được mô phỏng điền đầy khoảng hở của khối nêm. 
Các chỉ tiêu cơ lý: được lấy bằng các chỉ tiêu của cát chèn trên mô hình 
vật lý được nêu trong Bảng 2.7. 
Bảng 2.7 – Chỉ tiêu cơ lý của cát trong móng khối nêm 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị 
1 Thành phần hạt 
- Cát hạt mịn (0,05-0,10mm) - % 1,80 
- Cát hạt nhỏ (0,10-0,25mm) - % 20,80 
- Cát hạt trung (0,25-0,50mm) - % 58,70 
- Cát hạt thô (0,50-2,00mm) - % 10,50 
- Hạt sỏi, sạn (2-60mm) - % 8,30 
2 Độ ẩm tự nhiên W % 15,20 
3 Dung trọng tự nhiên w kN/m
3 17,5 
4 Dung trọng khô c kN/m
3 15,2 
5 Tỷ trọng - 2,66 
6 Độ chặt Kc - 0,90 
7 Góc ma sát trong khi khô k Độ 29
051’ 
8 Góc ma sát trong khi ướt w Độ 22
018’ 
Lựa chọn mô hình vật liệu: khi móng khối nêm làm việc dưới tác dụng 
của tải trọng, cát sẽ được chèn chặt do thu hẹp lỗ rỗng nhờ các lực tại mặt vát 
của khối nêm và lực thẳng đứng do tấm nén truyền xuống. Do cát có cường 
độ cao hơn nền đất yếu nhiều, nên khả năng phá hoại của cát trong móng 
không xảy ra mà chỉ xảy ra phá hoại nền yếu. Mặt khác, biến dạng của cát chỉ 
do thu hẹp lỗ rỗng nên quan hệ ứng suất với biến dạng là tuyến tính, vì vậy 
lựa chọn mô hình vật liệu Mohr-Coulomb (MC) cho cát chèn là phù hợp. 
- 52 - 
Các chỉ tiêu bổ sung cho mô hình MC: gồm mô đun biến dạng, hệ số 
Poisson, hệ số tiếp xúc giữa cát và khối nêm. Các chỉ tiêu bổ sung chưa được 
thí nghiệm, nên sẽ tham khảo áp dụng dựa vào các nghiên cứu đã có. Kết quả 
tham khảo được nêu trong Bảng 2.8. 
Bảng 2.8 – Các chỉ tiêu bổ sung của cát chèn [6], [40] 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Mô đun biến dạng E kPa 11.000 Theo tài liệu [6] 
2 Hệ số Poisson  - 0,3 Theo tài liệu [6] 
3 Hệ số tiếp xúc Rinter - 0,8 Theo tài liệu [40] 
+ Mô hình tấm nén phẳng: 
Tấm nén phẳng để truyền tải trọng của đất thân đê lên móng, kích 
thước bằng 1 m x 1 m x 0,1 m, có mô đun biến dạng bằng 135.106 kPa được 
rút ra từ quan hệ độ cứng của tấm nén được lấy bằng với độ cứng của đất thân 
đê (với đất yếu, mô đun biến dạng lớn nhất bằng 5.000 kPa [30], do đất thân 
đê thường được đắp từ đất yếu tại chỗ, nên cũng chọn mô đun biến dạng bằng 
5.000 kPa). Trọng lượng tấm nén được đưa ra ngoài làm tải trọng tác dụng 
bằng 56 kPa phân bố đều lên tấm nén, tương đương với đê cao 3 m và đỉnh đê 
có xe ô tô H10 lưu thông trên đường. 
Mô hình vật liệu của tấm nén phẳng: chọn mô hình vật liệu đàn hồi 
tuyến tính, hệ số Poisson lấy theo vật liệu thép, chỉ tiêu nêu trong Bảng 2.9. 
Bảng 2.9 – Bảng chỉ tiêu cơ lý của tấm nén 
TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú 
1 Mô đun đàn hồi E0 kPa 135.10
6 
2 Hệ số Poisson  - 0,3 Theo tài liệu [21] 
Kết quả lập mô hình tính toán với khối nêm II-1-0,6-45 bằng phần mềm 
Plaxis 3D 2013 xem ở Hình 2.12. 
- 53 - 
a) Khi vừa lắp đặt khối nêm b) Khi vừa chất tải lên tấm nén 
Hình 2.12 – Mô hình với khối nêm II-1-0,6-45 
2.4.4. Chia lưới phần tử 
Trong Plaxis 3D 2013 sử dụng phần tử tứ diện 10 nút (xem Hình 2.13) 
[36] và phần tử tiếp xúc 12 nút để tính toán. Tính toán ứng suất, biến dạng với 
lưới phần tử 3D mất nhiều thời gian hơn so với tính toán với lưới phần tử 
phẳng, việc chọn kích thước phần tử không chỉ ảnh hưởng đến thời gian tính 
toán mà còn mức độ chính xác của kết quả. Trong Plaxis 3D 2013 cho phép 
lựa chọn 5 mức phân bố kích thước của phần tử, đó là: lưới phân bố rất thô, 
lưới phân bố thô, lưới phân bố vừa, lưới phân bố mịn và lưới phân bố rất mịn, 
trong đó lưới phân bố rất mịn cho kích thước phần tử nhỏ nhất. 
Để đảm bảo mức độ chính 
xác cao nhất cho kết quả tính ra 
(mặc dù tính toán mất