1.1.2.2 Phương pháp giải tích tính toán nền đắp có cốt trên đất tự nhiên tốt
1. Ổn định ngoài
Khi nền đắp bằng đất đồng nhất có mái dốc thoải, độ ổn định ngoài thường được tính toán bằng phương pháp mặt trượt tròn. Trong trường hợp kết quả có một hoặc nhiều cách phá hoại xảy ra thì có thể lựa chọn xử lý theo các cách như giảm độ dốc mái nền đắp, tăng bề rộng vùng bố trí cốt, sử dụng vật liệu đắp có chất lượng tốt, tăng cường nền móng bằng các biện pháp gia cố đất, bệ phản áp, sử dụng vật liệu đắp có trọng lượng nhẹ, tổ hợp cốt ở các mức độ cao khác nhau, bố trí thêm hệ thống thoát nước để giảm áp lực nước lỗ rỗng, hoặc xử lý kết hợp các phương án trên [15],[32].
2. Ổn định nội bộ [15], [32], [33], [35], [57], [53], [63]
Các phương pháp tính toán nền đắp có cốt dựa trên cơ sở các phương pháp cân bằng giới hạn và sử dụng các hệ số riêng phần tương ứng với trạng thái giới hạn đang tính Bao gồm các phương pháp phổ biến như phương pháp phân tích khối nêm hai phần, phương pháp mặt trượt tròn hoặc không tròn, phương pháp phá hoại theo mặt xoắn ốc logarit, phương pháp trọng lực dính kết (Rankin-ND) và một số phương pháp khác.
a. Phương pháp khối nêm hai phần (mặt trượt dạng gãy khúc) [12], [15]
Phương pháp này giả thiết mặt phá hoại dạng gãy khúc như hình 1.22 và giả sử đã đưa ra được mặt phá hoại tiêu biểu hợp lý cho việc tính toán mái dốc. Khi phân tích ổn định cần phải thử các mặt phá hoại khác nhau rồi đánh giá sự cân bằng của khối đất phía trên các mặt đã giả thiết đó. Trên mặt phá hoại giới hạn sẽ sinh ra lực gây trượt lớn nhất.
Để đảm bảo được ổn định theo trạng thái giới hạn thì phải chống được lực gây trượt lớn nhất đó (hình 1.23). Giả sử mái dốc có lớp đất cuối được đắp nằm ngang thì lực gây trượt tổng hợp có thể được xem là hợp lực của các áp lực đất phía hông. Lực này tăng dần theo tỷ lệ bậc nhất với độ sâu trong phạm vi chiều sâu mái dốc. Lực gây trượt tổng hợp (lực gây xáo động tổng hợp) trong trường hợp một mái dốc không chịu thêm ngoại tải được tính là:
Trong đó
- Rh là lực gây xáo động tổng hợp đối với 1m dài dọc theo mặt mái dốc ;
- ffs là hệ số riêng phần áp dụng cho trọng lượng đơn vị của đất;
- K là tỉ số giữa ứng suất (áp lực) nằm ngang và ứng suất thẳng đứng;
- ɣ là trọng lượng đơn vị của đất;
- H là chiều cao nền đắp.
Để cốt không bị kéo đứt, khoảng cách cốt theo phương thẳng đứng được xác định từ biểu thức:
Trong đó
- Svj là khoảng cách cốt theo phương thẳng đứng ở mức j trong mái dốc;
- Tj là lực kéo lớn nhất trong cốt cho 1 m dài ở mức j trong mái dốc;
- ffs là hệ số tải trọng riêng phần áp dụng cho trọng lượng đơn vị của đất;
- hj là chiều cao đắp trên mức j trong mái dốc;
- fq là hệ số tải trọng riêng phần áp dụng cho ngoại tải;
- ws là tải trọng ngoài do tĩnh và hoạt tải (tải trọng phân bố đều ở mặt trên kết cấu [15, tr. 10]).
