Luận án Nghiên cứu ứng xử của kết cấu công trình ngầm chịu tác dụng của động đất với giản đồ gia tốc nhân tạo

 phát là đới Sông Hồng - Sông Chảy. Gia tốc nhân tạo được phát 
sinh theo điều kiện của thành phố Hà Nội, vị trí lựa chọn là vị trí trung tâm 
quận Ba Đình (tọa độ 21,030N; 105,824Đ). 
Đới đứt gãy Sông Hồng- Sông Chảy có các thông số nguồn phát bao 
gồm: chấn cấp Mw=6,2 và độ sâu chấn tiêu là Rhyp=15km. Khoảng cách từ 
điểm xét đến chấn tâm là Rrup=11km; vận tốc truyền sóng cắt trung bình của 
đất đá tại khu vực xét với bề dày 30m giả thiết là Vs,30=800m/s. Điều kiện phổ 
phản ứng mục tiêu ứng với nền đất loại A theo [22]. 
Thực hiện 18 lần phát giả khác nhau để thu về bộ số liệu phục vụ nghiên 
cứu, đồng thời tính toán và biểu diễn phân bố năng lượng theo thời gian. Các 
giản đồ gia tốc nhân tạo được ký hiệu lần lượt từ bd01-01a đến bd01-18a và 
được thể hiện trên các hình từ hình 3.8 đến hình 3.12, các giản đồ gia tốc còn 
lại được thể hiện chi tiết trong phụ lục D. 
Hình 3.8. Giản đồ gia tốc nhân tạo bd01-01a 
Hình 3.9. Giản đồ gia tốc nhân tạo bd01-02a 
 70 
Hình 3.10. Giản đồ gia tốc nhân tạo bd01-03a 
Hình 3.11. Giản đồ gia tốc nhân tạo bd01-04a 
Hình 3.12. Giản đồ gia tốc nhân tạo bd01-05a 
 Các đặc trưng của 18 giản đồ gia tốc nhân tạo như: gia tốc đỉnh (PGA), 
gia tốc hiệu dụng (aRMS), cường độ Arias (IA)... được tính toán và thể hiện 
trong bảng 3.5 dưới đây. 
Bảng 3.5 Các tham số đặc trưng của giản đồ gia tốc nhân tạo phát sinh bằng 
chương trình PG02 
TT Giản đồ gia tốc nhân tạo 
Tham số 
PGA 
(cm/s2) 
PGV 
(cm/s) 
aRMS 
(cm/s2) 
IA 
(cm/s) 
t5-95 
(s) 
1 bd01-01a 93,73 6,21 25,63 10,800 9,28 
2 bd01-02a 104,57 6,62 25,71 12,500 10,62 
3 bd01-03a 73,69 6,89 27,99 9,450 6,78 
4 bd01-04a 102,86 6,41 30,84 12,700 7,51 
5 bd01-05a 92,15 8,05 27,74 10,600 7,73 
6 bd01-06a 102,64 7,87 30,29 9,900 6,09 
7 bd01-07a 94,65 7,53 29,15 11,700 7,72 
8 bd01-08a 102,01 5,61 27,58 9,500 7,02 
9 bd01-09a 105,74 7,93 32,82 10,900 5,70 
 71 
TT Giản đồ gia tốc nhân tạo 
Tham số 
PGA 
(cm/s2) 
PGV 
(cm/s) 
aRMS 
(cm/s2) 
IA 
(cm/s) 
t5-95 
(s) 
10 bd01-10a 101,60 6,03 27,95 9,900 7,13 
11 bd01-11a 104,24 6,49 26,95 9,900 7,67 
12 bd01-12a 98,04 6,31 24,89 8,900 8,06 
13 bd01-13a 76,83 6,86 28,99 12,200 8,16 
14 bd01-14a 93,59 7,54 28,95 11,000 7,36 
15 bd01-15a 88,56 8,31 28,85 9,500 6,43 
16 bd01-16a 101,51 7,24 29,54 14,400 9,28 
17 bd01-17a 99,88 8,18 30,89 10,200 5,98 
18 bd01-18a 76,57 7,84 25,85 8,600 7,25 
 Trung bình 95,16 7,11 28,37 10,70 7,54 
 Nhỏ nhất 73,69 5,61 24,89 8,60 5,70 
 Lớn nhất 105,74 8,31 32,82 14,40 10,62 
Sa_TK là phổ phản ứng mục tiêu và Sa_TB là và phổ phản ứng trung 
bình của 18 giản đồ gia tốc (hình 3.13). 
Hình 3.13. Phổ phản ứng đàn hồi của các giản đồ gia tốc nhân tạo 
 72 
3.5 Kết luận chương 3 
Trong chương 3, tác giả tìm hiểu cơ sở lý thuyết của phương pháp phát 
sinh giản đồ gia tốc trên cơ sở hệ phương trình hồi quy. Cải biên thuật toán 
của Yamamoto để xây dựng chương trình PG02 trên nền ngôn ngữ lập trình 
Matlab có phổ phản ứng mục tiêu xác định theo TCVN 9386-2012. 
Thử nghiệm số với chương trình PG02 phát sinh các giản đồ gia tốc 
nhân tạo ứng với vị trí trung tâm quận Ba Đình, thành phố Hà Nội với nguồn 
động đất là đới đứt gãy Sông Hồng - Sông Chảy. Kết quả của thử nghiệm số 
thu được 18 giản đồ gia tốc nhân tạo phù hợp với các yêu cầu tính toán công 
trình ngầm chịu động đất. 
 73 
Chương 4. KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH NGẦM 
CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT TẠI HÀ NỘI VỚI GIẢN ĐỒ GIA 
TỐC NHÂN TẠO 
Trong chương 4, luận án sẽ tập trung khảo sát ứng xử của kết cấu công 
trình ngầm được xây dựng tại thành phố Hà Nội với giản đồ gia tốc nền nhân 
tạo được phát sinh bằng hai chương trình PG01 và PG02. Qua nội dung tổng 
quan tại chương 1, có thể thấy, việc phân tích động lực học công trình ngầm 
nói chung và tính toán công trình ngầm chịu động đất nói riêng có thể được 
thực hiện bằng nhiều công cụ là các phần mềm dựa trên nền tảng của các 
phương pháp số như phần mềm Abaqus, Ansys, Phase, Flac3D,... Trong đó 
phần mềm thương phẩm Plaxis 2D, là phần mềm được nhiều tác giả sử dụng 
[14],[15],[16] Ưu điểm nội bật của phần mềm là thư viện vật liệu môi 
trường và kết cấu phong phú, phù hợp với bài toán công trình ngầm trong đất, 
các điều kiện biên tiêu chuẩn cũng được thiết lập tạo điều kiện cho người 
dùng có thể mô hình hóa bài toán một các thuận lợi và tránh được các sai sót 
không đáng có. Từ đối tượng và mục tiêu đã xác định từ nội dung tổng quan, 
tác giả lựa chọn phần mềm Plaxis 2D để tính toán nội lực xuất hiện trong kết 
cấu công trình ngầm chịu tác dụng của động đất, các vấn đề chi tiết sẽ được 
trình bày trong nội dung của chương 4 sau đây. 
4.1 Xây dựng mô hình bài toán trên phần mềm Plaxis khảo sát kết cấu 
công trình ngầm tại khu vực Hà Nội dưới tác dụng của động đất 
4.1.1. Đối tượng khảo sát 
 Đối tượng luận án tập trung khảo sát là đoạn ngầm trong dự án “Đường 
sắt đô thị (Metro) số 3, Nhổn- Ga Hà Nội” nằm tại trung tâm quận Ba Đình. 
Dự án đường sắt đô thị thí điểm Hà Nội có tổng chiều dài khoảng 12,5 km từ 
ga Nhổn (quận Từ Liêm) đến ga cuối cùng - ga Hà Nội tại đường Trần Hưng 
Đạo (phía trước ga Hà Nội). Tuyến này bao gồm khoảng 8,5 km trên cao và 
 74 
4km đi ngầm với 8 nhà ga trên mặt đất (S1 đến S8) và 4 nhà ga ngầm (S9 đến 
S12), mặt bằng tuyến được thể hiện trên hình 4.1. Giải pháp thiết kế tuyến 
ngầm là hai đường hầm ray đơn chạy song song. Tại vị trí dự kiến khảo 
khoảng cách giữa tim hai tuyến hầm là 35m. Do trong luận án không tập trung 
vào việc khảo sát ảnh hưởng lẫn nhau giữa hai nhánh hầm và để giảm khối 
lượng, thời gian tính toán nên sơ đồ tính được xây dựng cho bài toán một 
đường hầm đơn. 
Để giải quyết bài toán tương tác của kết cấu công trình ngầm và môi 
trường xung quanh chịu tác dụng của động đất, do chiều dài công trình lớn 
hơn nhiều các kích thước còn lại nên giả thiết hệ kết cấu - môi trường làm 
việc theo sơ đồ biến dạng phẳng. Khi tính toán thừa nhận các giả thiết sau: 
- Hệ kết cấu và môi trường làm việc trong điều kiện của bài toán biến 
dạng phẳng, mô hình bài toán được xây dựng trong giai đoạn khai thác sử 
dụng và không mô tả quá trình thi công của đường hầm; 
- Điều kiện biên của chu vi của miền khảo sát, hai bên trái và phải được 
mô tả là biên hấp thụ không phản xạ sóng; 
- Việc tính toán tác dụng của động đất được thực hiện theo hướng dẫn 
của ITA và Hashash [50] thể hiện trên mô hình tính bằng việc áp đặt dịch 
chuyển cưỡng bức của nền đất đá cứng (bedrock). Dịch chuyển này tạo bởi 
gia tốc theo phương ngang, vuông góc với trục hầm; 
- Vật liệu của kết cấu làm việc trong giai đoạn đàn hồi. 
 75 
Hình 4.1. Mặt bằng tuyến đường sắt đô thị số 03 Nhổn-Ga Hà Nội 
4.1.2. Xác định miền nghiên cứu và điều kiện biên của bài toán 
Mô hình bài toán phẳng chịu tác động của tải trọng động đất của hệ kết 
cấu hầm – nền đất. Chiều cao của miền tính toán được định là khoảng cách từ 
mặt đất đến nền đất đá cứng (bedrock). Với điều kiện địa chất khu vực Hà 
Nội nền đất đá cứng là tầng sỏi cuội ở độ sâu trong khoảng từ 33m đến 75m 
tính từ mặt đất [68]. Theo hồ sơ khảo sát trong [23] có thể lấy độ sâu lớp đất 
đá gốc đưa vào tính toán là 60m. Căn cứ vào một số nghiên cứu tương tự [15] 
[80], bề rộng miền khảo sát được xác định để đảm bảo khoảng cách từ đường 
hầm đến hai phía trong khoảng 8D đến 10D, trong ví dụ khảo sát tác giả lấy 
chiều rộng miền khảo sát là 130m. 
Sử dụng điều kiện biên chuẩn của Plaxis. Mặt trái và mặt phải của miền 
tính toán cần thỏa mãn điều kiện “biên hấp thụ” (absorbent boundary) hạn chế 
sự phản xạ của các loại sóng truyền trong môi trường khi đi qua biên. Điều 
kiện biên của mô hình được thiết lập tự động trong phần mềm Plaxis với hai 
chế độ “Load\Standard absorbent boundaries” cho “biên hấp thụ” và 
“Load\Standard earthquake boundaries” để cho phép gán gia tốc lên đáy của 
 76 
mô hình (bedrock) [35] [81]. 
Mô hình toán “biên hấp thụ” được mô tả theo Lysmer và Kuhlemayer 
[59], trong đó, thành phần ứng suất pháp và ứng suất tiếp theo phương ngang 
được xác định theo công thức (4.1): 
n 1 P x
2 s y
c . .V .u
c . .V .u
s = - rì
í t = - rî
&
& (4.1) 
trong đó: 
c1 và c2 là các hệ số cản trên biên, giá trị đề xuất theo [35] là 
c1=0,25 và c2=1; 
ρ là trọng lượng thể tích của đất đá (kN/m3); 
VP và Vs lần lượt là vận tốc lan truyền sóng nén và sóng cắt trong 
đất (m/s); 
x yu ;u& & lần lượt là vận tốc của nút theo phương x và phương y (m/s). 
- Đáy của miền tính toán, nền đá cứng được gán chuyển vị cưỡng bức 
ban đầu (Ux=0,01m và Uy=0). 
Sơ đồ bài toán cần khảo sát được thể hiện như trong hình 4.2, đường 
hầm bằng BTCT có dạng tròn đường kính trong là 5,7m và chiều dày kết cấu 
là 0,3m. Địa chất từ mặt đất đến đến đáy có chiều dày 60m, bao gồm 6 lớp địa 
chất (được ký hiệu từ L1 đến L6). Tâm đường hầm được đặt ở độ sâu 25m 
tính tới mặt đất. Mực nước ngầm sâu 5,0m tính từ mặt đất (mực nước ngầm 
tính toán được xác định theo kết quả khảo sát địa chất trung bình, ảnh hưởng 
của mực nước ngầm đến sự làm việc của kết cấu công trình ngầm chịu động 
đất trong điều kiện Việt Nam đã được tác giả Lê Bảo Quốc trình bày trong 
[15], [16]). 
 77 
Hình 4.2. Mặt cắt ngang đường hầm các lớp địa chất tại vị trí khảo sát 
Bảng 4.1 Bảng thống kê các lớp đất 
T
T 
Ký hiệu lớp 
đất 
Loại đất Bề dày tương 
ứng 
(m) 
Kết quả thí nghiệm 
SPT 
(NSPT) 
1 L1 Sét pha trạng thái dẻo cứng 2,5 11 
2 L2 Sét pha trạng thái dẻo mềm 15 7 
3 L3 Cát, kết cấu chặt vừa 3,5 21 
4 L4 Cát, kết cấu chặt 15,0 41 
5 L5 Cát hạt thô lẫn sỏi 11,0 50 
6 L6 Sỏi sạn cuội, kết cấu rất chặt 13,0 100 
4.1.3. Mô hình hóa kết cấu vỏ hầm 
Đoạn hầm trong tuyến tàu điện ngầm Metro số 03 được thi công bằng tổ 
hợp TBM có kết cấu vỏ dạng lắp ghép [23] nên có thể mô hình hóa ở 2 dạng 
khác nhau: 
 78 
- Mô hình hóa kết cấu ở dạng một vòng tròn liên tục; 
- Mô hình hóa kết cấu sát với thực tế, kết cấu dạng lắp ghép. 
Trong phạm vi luận án, tác giả khảo sát lần lượt hai sơ đồ theo các mô 
hình hóa kết cấu vỏ hầm kể trên. 
Theo hồ sơ thiết kế của tuyến Metro số 03 [23], mỗi đốt hầm bao gồm 6 
phân tố (segment), trong đó, phân tố khóa (key segment) có kích thước nhỏ 
hơn các phân tố còn lại. Để đơn giản sơ đồ tính toán, nghiên cứu sinh giả thiết 
vỏ hầm cấu tạo từ 6 phân tố có cùng kích thước [29], sơ đồ kết cấu tính toán 
được thể hiện như trong hình 4.3. 
Hình 4.3. Sơ đồ kết cấu vỏ hầm dạng lắp ghép tính toán 
Mô hình vật liệu kết cấu hầm giả thiết là đồng nhất và làm việc theo mô 
hình đàn hồi tuyến tính, các đặc trưng tiết diện kết cấu và vật liệu vỏ hầm 
được giả thiết như trong bảng 4.1. 
Bảng 4.2 Các tham số của kết cấu vỏ hầm khai báo trong Plaxis 2D 
TT Tham số Ký hiệu Tròn Đơn vị 
1 Kích thước trong của vỏ hầm Dtr 5,70 m 
2 Kích thước ngoài của vỏ hầm Dng 6,30 m 
 79 
TT Tham số Ký hiệu Tròn Đơn vị 
3 Mô-đun đàn hồi của bê tông vỏ hầm Ec 2,5.107 kN/m2 
4 Hệ số Poisson của bê tông n 0,15 
5 Bề dày của kết cấu vỏ hầm t 0,30 m 
6 Bề rộng dải kết cấu khảo sát b 1,00 m 
7 Độ cứng dọc trục EA 7,50.106 kN/m 
8 Độ cứng kháng uốn EI 5,62.104 kNm2/m 
9 Trọng lượng đơn vị theo chiều dài w 7,50 kN/m/m 
Các phân tố của vỏ hầm được liên kết tại các nút và được giả thiết làm 
việc theo mô hình dạng liên kết nửa cứng (LKNC) của Jassen [54] thể hiện 
như trong hình 4.4. Jassen đã mô hình hóa liên kết giữa các phân tố bằng ba 
liên kết đàn hồi: 
- Liên kết đàn hồi kháng uốn với độ cứng Cr, liên kết này đặc trưng cho 
khả năng truyền mô men từ miếng ghép này sang miếng ghép kia. Giá trị Cr 
cũng là thông số cơ bản trong mô hình Jassen. 
- Liên kết đàn hồi theo phương pháp tuyến với độ cứng kr. 
- Liên kết đàn hồi theo phương tiếp tuyến với độ cứng kt. 
Trong thực tiễn tính toán, giá trị liên kết đàn hồi theo phương pháp tuyến 
(kr) và tiếp tuyến (kt) thường được giả thiết là rất lớn. Khi tính toán theo phần 
mềm Plaxis 2D, liên kết Janssen được mô tả tương đương với khớp lý tưởng 
có liên kết kháng uốn với độ cứng Cr. 
Giá trị độ cứng kháng uốn Cr của liên kết (giả thiết trong giai đoạn liên 
kết đóng kín) được xác định theo công thức (4.2) [54]: 
2
t c
r
b.l .EC
12
= (4.2) 
 80 
trong đó: lt là chiều cao làm việc của liên kết; 
 Ec là mô đun đàn hồi của bê tông; 
 b là chiều dài đoạn hầm, b=1m. 
Hình 4.4. Mô hình liên kết theo Jassen [54] 
Chiều cao vùng tiếp xúc được xác định theo chi tiết cấu tạo liên kết như 
trên hình 4.5: lt=110,0+75,0=185mm=0,185m. 
Hình 4.5. Cấu tạo chi tiết liên kết giữa hai phân tố vỏ hầm (theo tài liệu thiết 
kế [23]) 
 81 
Thay vào công thức (4.2) ta xác định được độ cứng kháng uốn của liên 
kết giữa các phân tố: 
2 2 7
t c
r
b.l .E 1.0,185 .2,5.10C 71302
12 12
= = = (kNm/rad). 
Xây dựng sơ đồ kết cấu vỏ hầm và tiến hành khai báo độ cứng cho 
LKNC, việc khai báo được thực hiện trong Plaxis 2D thông qua giao diện thẻ 
“Hinges and rotation spring” như trong hình 4.6. 
Hình 4.6. Khai báo liên kết nửa cứng trong phần mềm Plaxis2D 
4.1.4. Mô hình vật liệu môi trường 
Trên cơ sở tham khảo nghiên cứu của Ahmad (2010) [27], tác giả lựa 
chọn mô hình Hardening Soil (HS) để mô hình hóa các lớp đất để tính toán 
bằng mềm Plaxis. Mô hình HS do Shanz và các công sự (1999) [73] cải tiến 
và phát triển dựa trên cơ sở lý thuyết đàn hồi- dẻo cổ điển để mô phỏng tính 
ứng xử đàn hồi và dẻo của đất nền. Theo Brinkgreve và Broere (2006) [35] 
các tham số cần khai báo mô hình này trong Plaxis được bao gồm các tham 
số: 
- Dung trọng tự nhiên của đất gunsat (kN/m3); 
- Dung trọng bão hòa nước của đất gsat (kN/m3); 
 82 
- Góc ma sát trong j (độ); 
- Cường độ lực dính c (kN/m2); 
- Góc trương nở y (với đất cố kết nặng, đất sét có thể lấy y»0; với đất 
cát có j>30o có y»j-30o; với các loại đất có j<30o lấy y=0 [35]). 
- Tham số ref50E là mô-đun cát tuyến ứng với 50%; 
- Tham số refoedE là mô-đun tiếp tuyến xác định từ thí nghiệm nén đơn 
trục không thoát nước; 
- Tham số refurE là mô-đun biến dạng của đất khi dỡ và gia tải lại. 
Các tham số của đất nền được tham khảo từ tài liệu khảo sát địa chất 
thuộc dự án tàu điện đô thị số 03 [23] và được thể hiện như trong bảng 4.3 
dưới đây. 
Bảng 4.3 Bảng các tham số của các lớp đất đá theo mô hình HS 
TT THÔNG SỐ KÝ HIỆU 
TÊN LỚP 
L1 L2 L3 L4 L5 L6 
1 Bề dày lớp địa chất (m) 2,5 15 3,5 15,0 11,0 13,0 
2 Loại đất L1 L2 L3 L4 L5 L6 
3 Mô hình vật liệu HS HS HS HS HS HS 
4 
Dung trọng 
bão hòa nước 
(kN/m3) 
gsat 18 17,8 19,4 20,0 21,0 23,0 
5 
Dung trọng 
tự nhiên 
(kN/m3) 
gunsat 17 16,8 19,4 20,0 21,0 23,0 
6 
Mô đun biến 
dạng đơn trục 
(kN/m2) 
ref
oedE 5.100 3.600 16.200 25.200 48.800 131.000 
7 
Mô đun biến 
dạng cát 
tuyến 
(kN/m2) 
ref
50E 5.100 3.600 16.200 25.200 48.800 131.000 
 83 
TT THÔNG SỐ KÝ HIỆU 
TÊN LỚP 
L1 L2 L3 L4 L5 L6 
8 
Mô đun biến 
dạng chất-dỡ 
tải (kN/m2) 
ref
urE 15.300 10.800 48.600 75.600 146.400 393.000 
9 Hệ số Poisson n 0,3 0,35 0,3 0,3 0,3 0,28 
10 Lực dính c (kN/m2) c 55 30 0,1 0,1 0,1 0,1 
11 Góc ma sát trong j (độ) j 20 12 31 37 39 45 
12 Hệ số Rinter Rinter 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7 
Các tham số cản Rayleigh aR và bR của mô hình vật liệu đất đá được xác 
định từ phương trình: 
R R i
i
i
.
2 2
a b w
x = +
w
 (4.3) 
trong đó xi và wi lần lượt là tỷ số cản và tần số góc ứng với dạng dao 
động thứ i. Để xác định cặp hệ số cản, giả thiết tỷ số cản xi=0,5% đến 2% 
(theo Brinkgreve [35]), từ hệ phương trình viết cho tần số thứ m và n ta tính 
được cặp tham số cản Rayleigh theo công thức (3.41): 
m n n m m n
R 2 2
m n
m m n n
R 2 2
m n
2. . .( . . )
2.( . . )
w w x w - x wìa =ï w - wï
í x w - x wïb =
ï w - wî
 (4.4) 
Theo Kramer [55], tần số góc thứ n của lớp đất có bề dày H được tính 
theo công thức:
s
n
v (n. )
H 2
p
w = p - (4.5) 
Trong thực hành tính toán, chủ yếu quan tâm đến hai dạng dao động ứng 
 84 
với hai tần số đầu tiên w1 và w2 [55]. 
1 2 2 1 1 2
R 2 2
1 2
1 1 2 2
R 2 2
1 2
2. . .( . . )
2.( . . )
w w x w - x wìa =ï w - wï
í x w - x wïb =
ï w - wî
 (4.6) 
Như vậy cần xác định giá trị w1 và w2 cho các lớp đất: 
s
1
s
2
V
2 H
3 V
2 H
pìw =ïï
í pïw =
ïî
 (4.7) 
trong đó: vs là vận tốc truyền sóng cắt trong lớp đất, được xác định theo 
công thức của Imai (1977) [53] phụ thuộc vào kết quả thí nghiệm SPT theo 
công thức: 
0,337
s SPTV 91.(N )= (4.8) 
Thay vào công thức (4.4) ta tính toán được tham số cản Rayleigh cho 
từng lớp như kết quả thể hiện trong bảng 4.4 dưới đây. 
Bảng 4.4 Bảng tham số tỷ số cản của các lớp đất 
KH Lớp đất H 
(m) 
NSPT Vs 
(m/s) 
x w1 w2 aR bR 
x10-3 
L1 Sét pha trạng thái dẻo cứng 2,5 11 204,17 0,05 128,28 384,85 9,62 0,19 
L2 Sét pha trạng thái dẻo mềm 15 7 175,32 0,05 18,36 55,08 1,38 1,36 
L3 Cát, kết cấu chặt vừa 3,5 21 253,88 0,05 113,94 341,82 8,55 0,22 
L4 Cát, kết cấu chặt 15,0 41 318,09 0,05 33,31 99,93 2,50 0,75 
L5 Cát hạt thô lẫn sỏi 11,0 50 340,09 0,05 48,56 145,69 3,64 0,51 
 85 
KH Lớp đất H 
(m) 
NSPT Vs 
(m/s) 
x w1 w2 aR bR 
x10-3 
L6 Sỏi sạn cuội, kết cấu rất chặt 13,0 100 429,58 0,05 51,91 155,72 3,89 0,48 
4.1.5. Thiết lập dữ liệu giản đồ gia tốc tính toán 
Với bài toán phân tích công trình chịu tác dụng của động đất có thể lựa 
chọn file *.smc hoặc sử dụng các tệp dữ liệu dạng *.txt, *.dat được ghi theo 
định dạng ASCII, bao gồm 2 cột, thời gian và giá trị gia tốc. Các bước thiết 
lập được thể hiện trong hình 4.7 lần lượt theo các bước như sau: 
- Chọn mục “Mdisp multiplier” trong phần thiết lập tải trọng. 
- Lựa chọn mục “Load multiplier from data file”. 
- Chọn tệp dữ liệu giản đồ gia tốc tính toán. 
Hình 4.7. Khai báo giản đồ gia tốc tính toán phân tích động lực học công 
trình ngầm chịu động đất với phần mềm Plaxis2D 
4.1.6. Kết quả xây dựng mô hình bài toán trên phần mềm Plaxis 2D 
Trên cơ sở số liệu kết cấu và địa chất công trình, tiến hành mô hình hóa 
bằng phần mềm Plaxis 8.2: 
-Mô hình hóa kết cấu: sử dụng phần tử dạng dầm 5 nút, mô hình vật liệu 
đàn hồi tuyến tính; 
-Mô hình hóa môi trường: lựa chọn phần tử dạng tam giác 15 nút để mô 
hình hóa môi trường đất xung quanh khoang hầm, mô hình vật liệu HS; 
 86 
-Điều kiện biên và kích thước miền nghiên cứu: xác định như mục 4.1.2. 
Sử dụng điều kiện biên tiêu chuẩn cho bài toán khảo sát công trình chịu tác 
dụng của động đất (biên của mô hình được thiết lập tự động trong phần mềm 
Plaxis với hai chế độ Load\Standard absorbent boundaries và Load\Standard 
earthquake boundaries) [35] [81]. Mô hình bài toán và sơ đồ chia lưới được 
thể hiện lần lượt trong hình 4.8 và hình 4.9 dưới đây. 
Hình 4.8 Mô hình bài toán được xây dựng trên phần mềm Plaxis 2D 
Hình 4.9 Sơ đồ lưới phần tử của bài toán (giai đoạn đầu) 
Gia tốc tính toán 
 87 
4.2 Tính toán nội lực xuất hiện trong vỏ hầm khi tính toán với các giản 
đồ gia tốc nền nhân tạo khác nhau phát sinh từ chương trình PG01 
và PG02 
4.2.1. Tính toán với giản đồ gia tốc phát sinh bằng chương trình PG01 
Sử dụng phần mềm Plaxis 2D với mô hình bài toán đã xây dựng trong 
phần 4.1, kết cấu vỏ hầm được mô hình hóa ở dạng kết cấu lắp ghép với liên 
kết giữa các phân tố vỏ hầm là LKNC tuân theo giả thiết Jannsen. Gia tốc nền 
đưa vào tính toán là ba gia tốc nền nhân tạo BaDinh_01A, BaDinh_02A, 
BaDinh_03A thu được từ các thử nghiệm trong mục 2.3.3.1 và được thể hiện 
trong hình 4.10, hình 4.11 và hình 4.12. 
Hình 4.10. Giản đồ gia tốc tính toán BaDinh_01A 
Hình 4.11. Giản đồ gia tốc tính toán BaDinh_02A 
Hình 4.12. Giản đồ gia tốc tính toán BaDinh_03A 
 88 
Quá trình phân tích của phần mềm Plaxis 2D được tiến hành với 2 giai 
đoạn (phase): 
- Giai đoạn phân tích khi công trình chịu tải trọng tĩnh (phase 1), kết quả 
được trình bày trong phần E.1 thuộc phụ lục E. 
- Giai đoạn công trình chịu tác dụng của động đất (phase 2), các kết quả 
được trình bày chi tiết trong phụ lục E. 
Kết quả biểu đồ bao mô men của kết cấu được thể hiện trong phần E.2 
thuộc phụ lục E. Bảng tổng hợp kết quả nội lự