Phần mềm SRA 2D tính lún mặt đất do thi công đường hầm

Quy trình

Tính lún một tuyến hầm bằng SRA 2D, từng bước

1. Chuẩn bị bản vẽ tuyến trong AutoCAD

SRA 2D đọc tuyến từ tệp DXF, nên bản vẽ cần được làm sạch trước:

• Đưa điểm đầu tuyến về lý trình chẵn (+00). Tuyến thiết kế phải bắt đầu đúng lý trình của tuyến hiện trạng; ví dụ tuyến hiện trạng bắt đầu ở 940+00 thì xóa hết phần tuyến thiết kế trước 940+00.
• Tuyến bị đứt đoạn thì dùng lệnh JOIN nối lại thành một polyline.
• Đặt một POINT tại điểm đầu tuyến, rồi dùng ARRAY kiểu Path rải điểm dọc tuyến, mỗi điểm cách nhau 100 ft.
• Có đoạn đào hở ở đầu tuyến thì kéo dài tuyến lùi lại khoảng một nửa chiều dài đoạn đó. Ví dụ đoạn đào hở dài 1.900 ft (từ 0+00 tới 19+00) thì lùi lại khoảng 9+50.
• Với tuyến hiện trạng, chọn cả bản vẽ và dùng MOVE đưa về gốc tọa độ (0,0).
• Lưu bằng Save As, định dạng AutoCAD 2000/LT2000 DXF (*.dxf).

2. Tạo dự án

Màn hình khởi động có hai lựa chọn: NEW PROJECT để tạo dự án mới, Open existing project để mở dự án cũ; dự án gần đây nằm trong khung bên phải, bấm đúp để mở. Khi tạo mới, chọn một trong bốn loại phân tích, rồi điền tên dự án, thư mục lưu (Browse) và hệ đơn vị: U.S customary (ft, in) hoặc Metric SI (m, cm). Bấm OK.

3. Nhập mặt cắt hầm

Mở Bored Tunnel Section và điền:

• Radius: bán kính hầm, từ tâm tới mép hầm.
• Distance Z: khoảng cách đứng từ tâm hầm tới đỉnh ray.
• Distance Y: khoảng cách ngang từ tâm hầm tới ray; Distance of two rails: khoảng cách hai ray.
• Hầm đôi: đánh dấu Twin tunnel, điền thông số Tunnel 2 và khoảng cách giữa hai tim hầm.

Bấm Apply để xem hình mặt cắt, đúng rồi mới bấm Save.

4. Khai báo địa tầng

Trong Soil Profile, bấm Material để mở thư viện đất. Mỗi loại đất có hệ số K, màu hiển thị và ghi chú; ví dụ sỏi cấp phối tốt (Well-Graded GRAVEL) có K = 0,2, ghi chú cát sỏi trên mực nước ngầm K = 0,2–0,3, dưới mực nước ngầm K = 0,2–0,6. Bạn thêm loại đất mới bằng Add, đổi màu để dễ phân biệt các lớp.

Sau đó dựng hồ sơ địa tầng: điền tên lớp, cao độ đỉnh, đáy, chọn trên hay dưới mực nước ngầm và bấm Add Layer; Insert Layer chèn lớp lên trên lớp đang chọn. Đủ lớp thì bấm Add Profile và Save.

5. Nhập tuyến, đường mặt đất và đường đỉnh ray

• Alignment Plan: chọn hướng chia lý trình, mở tệp DXF của tuyến, chọn layer chứa tuyến trong bản vẽ và nhập lý trình đầu. Hầm đôi thì chọn layer cho từng hầm.
• Existing Ground Line và Top Of Rail Line: mở tệp DXF, XML hoặc Excel, chọn layer, nhập lý trình đầu rồi bấm Apply. Hai đường này cũng lưu ra được XML, DXF, Excel.
• Mở Alignment Overview để soát lại đường mặt đất và đường đỉnh ray trước khi tính.

6. Hố đào nhà ga và đoạn đào hở

Ở Station excavations, mỗi nhà ga khai báo tên, độ sâu đào tính từ đỉnh ray (TOR), tỷ số lún trên độ sâu đào và tỷ số chuyển vị ngang trên độ sâu đào. Nhập tọa độ X, Y của bốn góc hố đào chính hoặc hố đào phụ, bấm Add cho từng điểm, rồi Add Station và Save. Nút View all stations in plan hiện mọi nhà ga trên mặt bằng để kiểm vị trí.

Đoạn đào hở (Cut and Cover Tunnel) khai báo theo đoạn đầu (Start Segment) và đoạn cuối (End Segment), gồm tọa độ và độ sâu.

7. Tạo mặt cắt ngang và gán địa tầng

Trong Cross Section Data, điền khoảng cách giữa hai mặt cắt (ví dụ 100 ft), lý trình mặt cắt đầu và cuối, lý trình đầu và cuối của hầm khoan. Hình bên phải giải thích từng con số. Bấm Create All Section để tạo toàn bộ, hoặc Create a Section để tạo một mặt cắt.

Bấm Assign soil profile. Ở chế độ Auto, mỗi dòng là một đoạn tuyến gồm lý trình đầu, lý trình cuối, tổn thất thể tích V_L (%) và hồ sơ địa tầng (chứa hệ số K). Hầm đôi có thể có V_L khác nhau cho hai hầm: chuyển sang Manual, nhập V_L Tunnel 1, Tunnel 2 cho các mặt cắt đang chọn và bấm Apply. Danh sách bên phải ghi hồ sơ địa tầng và VL1, VL2 của từng mặt cắt.

8. Nhập công trình và đường ống

• Công trình: mở bảng Excel Building, bấm Open Excel file... để đọc danh sách (.xlsx). Cột được khớp theo tên tiêu đề nên đọc được cả mẫu hầm đơn (Single Bore) lẫn hầm đôi (Twin Bore); cũng có thể chép các dòng từ Excel và dán bằng Ctrl+V.
• Các cột màu xám do phần mềm điền: biến dạng kéo lớn nhất, cấp hư hại và khoảng cách giữa hai tim hầm. Chúng được cập nhật mỗi lần chạy lại đường đồng mức lún.
• Mỗi công trình có mặt cắt đại diện (cao độ mặt đất, độ sâu đường tim hầm, V_L hai hầm, hệ số K) sửa riêng được. Công trình móng cọc khai báo thêm danh sách cọc.
• Đường ống (Utility Input): chọn ống song song hay vuông góc với tuyến, nhập lý trình mặt cắt đại diện rồi bấm Create section, điền thông số ống và đất (mô đun biến dạng E_s, hệ số Poisson). Danh sách ống cũng nhập, xuất được bằng Excel.

9. Chạy phân tích và đọc lòng chảo lún

Mở Settlement Contours và bấm Run Analysis. SRA 2D tính lún ở mọi mặt cắt, vẽ năm đường đồng mức lún, rồi cập nhật biến dạng kéo lớn nhất và cấp hư hại của mọi công trình. Khi chọn phương pháp Hsieh cho hố đào hở, lòng chảo lún được vẽ bằng các đoạn thẳng qua các điểm khống chế 0; 0,5H_e; 2H_e; 4H_e (H_e là độ sâu đào) để phân biệt với phương pháp Canada.

Muốn xem một mặt cắt, bấm đúp vào nó trong danh sách: lòng chảo lún (đỏ) và chuyển vị ngang (xanh) hiện ở bên phải, kèm giá trị lún lớn nhất S_max.

10. Làm trơn và xuất đường đồng mức

Bấm Smoothing contours. Ở Smoothy Input, mỗi đường đồng mức có chiều dài đoạn riêng; Subdivision chia đường thành đoạn nhỏ hơn cho mượt. Nhóm Station / C&C ends điều khiển hình dạng đường quanh hai đầu nhà ga và đoạn đào hở: vùng bo tròn (mặc định 15 ft), vùng loe, số mặt cắt phủ ra ngoài hộp (mặc định 4) và đoạn uốn dần ở hai đầu (0 là tắt). Bấm Apply.

Xuất đường đồng mức: trong Plan View chọn File > Export Dxf File và chọn nơi lưu.

11. Đọc cấp hư hại công trình và đường ống

Mở Building Damage Level và chọn một công trình. Các thẻ Slope, Curvature, Horiz Strain và Building Strains and Distortions cho thấy độ dốc, độ cong, biến dạng ngang và vị trí của công trình trên biểu đồ cấp hư hại. Nút Excel xuất bảng tổng hợp cho cả dự án.

Với đường ống, mở Utility Damage Level và bấm một ống trong danh sách: lún và biến dạng kéo của ống được tính và vẽ ngay. Tên ống ghi [Transverse] hoặc [Longitudinal] để phân biệt ống vuông góc và ống song song với tuyến.