Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng tính chất phi tuyến của đất đá đến sự làm việc của hệ kết cấu vỏ hầm và nền bằng phương pháp khống chế hội tụ

LỜI CẢM ƠN 
Luận án tiến sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu ảnh hưởng tính chất phi tuyến 
của đất đá đến sự làm việc của hệ kết cấu vỏ hầm và nền bằng phương 
pháp khống chế hội tụ” đƣợc hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân tác giả 
và sự giúp đỡ tận tình của Bộ môn Xây dựng CTQP – Viện KTCT Đặc Biệt; 
Ban NCS – Phòng Sau đại học – Học viện Kỹ thuật Quân sự. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Sỹ Ngọc, PGS.TS Đào 
Văn Canh, GS.TS Vũ Đình Lợi, PGS.TS Nguyễn Đức Nguôn, GS.TSKH 
Nguyễn Văn Quảng đã đóng góp các ý kiến nhận xét để luận án đƣợc hoàn 
thiện hơn. Xin đƣợc dành tình cảm chân thành đến cố PGS.TS Nghiêm Hữu 
Hạnh – ngƣời thầy đã đi xa mà tác giả sẽ luôn nhớ đến thầy. 
 Xin đƣợc cảm ơn các đồng nghiệp ở trung tâm GTĐT – Đƣờng sắt – 
Viện Khoa học công nghệ GTVT và trực tiếp là TS Phạm Trƣờng Thắng, TS 
Lê Công Thành cũng nhƣ Lãnh đạo Viện Khoa học công nghệ Giao thông 
vận tải đã tạo nhiều thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực 
hiện luận án. 
Cảm ơn các bạn lớp Cầu hầm B – K38 Trƣờng ĐH Giao thông vận tải 
và các đồng nghiệp là TS Đỗ Ngọc Anh, KS Nguyễn Anh Hùng, CN Nguyễn 
Thu Hà, CN Hồ Ngọc Nhung đã luôn động viên, khích lệ tác giả về mọi mặt 
trong suốt thời gian qua. 
Đặc biệt, xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn vô cùng sâu sắc đến GS.TS Đỗ 
Nhƣ Tráng đã hƣớng dẫn và tạo điều kiện quan trọng để tác giả vƣợt qua các 
trở ngại hoàn thành luận án. Những lời động viên và cả sức ép công việc của 
GS.TS Đỗ Nhƣ Tráng đã giúp tác giả hoàn thành đƣợc luận án. 
Luận án này sẽ không thể hoàn thành nếu không có những ngƣời thân 
yêu trong gia đình làm chỗ dựa về mọi mặt để tác giả có thể vƣợt qua những 
khó khăn trong thời gian thực hiện luận án. 
Tuy đã rất cố gắng, nhƣng do thời gian và trình độ có hạn nên trong 
luận án chắc chắn còn những tồn tại, hạn chế. Tác giả mong muốn đƣợc thầy 
cô, đồng nghiệp và bạn bè góp ý, trao đổi để tác giả có thể tiếp thu, hoàn thiện 
kiến thức trong lĩnh vực chuyên môn. 
Xin chân thành cảm ơn! 
Tác giả luận án 
NCS Vũ Thị Thuỳ Giang 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số 
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong 
bất kỳ công trình nào khác. 
Tác giả luận án 
 NCS Vũ Thị Thuỳ Giang 
i 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC ................................................................................ I 
THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT ..................................................... V 
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................VII 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................XII 
MỞ ĐẦU. ................................................................................ 1 
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 
THIẾT KẾ HẦM ................................................................................. 4 
1.1. Tổng quan về thiết kế hầm .......................................................................4 
1.1.1. Các mô hình thiết kế cho hầm ..............................................................5 
1.1.2. Giới hạn thiết kế và giá trị an toàn cho kết cấu .....................................7 
1.2. Cách phân loại truyền thống .....................................................................8 
1.2.1. Trên cơ sở lý thuyết sức bền vật liệu ....................................................8 
1.2.2. Các phƣơng pháp thiết kế trên cơ sở lý thuyết cơ học môi trƣờng liên 
tục. ........................................................................................ 11 
1.3. Phƣơng pháp khống chế hội tụ trong thiết kế hầm ............................... 13 
1.3.1. Các giả thiết để xây dựng sơ đồ tính. ................................................. 17 
1.3.2. Đánh giá về phƣơng pháp đào hầm mới của Áo (NATM) và ứng dụng 
CCM trong thiết kế hầm ............................................................................... 19 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................. 21 
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP CCM ............. 23 
2.1. Các giả thiết về tiêu chuẩn phá huỷ và các mô hình phá hủy ............... 23 
2.1.1. Tiêu chuẩn phá huỷ Mohr – Coulomb ............................................... 23 
2.1.2. Tiêu chuẩn Hoek – Brown ................................................................. 24 
2.1.3. Các đặc trƣng phá hủy. ....................................................................... 26 
ii 
2.2. Phân tích ổn định hầm trƣớc khi hình thành vùng cân bằng giới hạn- 
trƣờng hợp không chống .............................................................................. 31 
2.3. Xây dựng đƣờng cong phản lực nền ..................................................... 36 
2.3.1. Vật liệu thoả mãn tiêu chuẩn Mohr – Coulomb. ................................ 37 
2.3.2. Vật liệu thoả mãn tiêu chuẩn Hoek –Brown ...................................... 40 
2.4. Hiệu ứng giải phóng ứng suất, biến dạng dọc trục hầm ........................ 42 
2.5. Đánh giá sức mang tải của nền ngoài giới hạn đàn hồi ......................... 45 
2.5.1. Mô hình tính toán ............................................................................... 46 
2.5.2. Hệ số mất cƣờng độ “” của đá.......................................................... 46 
2.5.3. Ví dụ khảo sát, các nhận xét và kết luận ............................................ 50 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................. 55 
CHƢƠNG 3. ĐƢỜNG ĐẶC TÍNH CỦA KẾT CẤU CHỐNG VÀ LỜI GIẢI 
CHO KẾT CẤU VỎ CÔNG TRÌNH NGẦM ............................................... 56 
3.1. Các khái niệm chung về đƣờng cong đặc tính của kết cấu chống ........ 56 
3.2. Xây dựng đƣờng đặc tính của kết cấu chống ........................................ 58 
3.2.1. Mô hình cơ bản tính toán đƣờng cong đặc tính của kết cấu chống. ... 58 
3.2.2. Đƣờng đặc tính của vỏ bê tông và bê tông phun ................................ 61 
3.2.3. Hệ vỏ hỗn hợp .................................................................................... 66 
3.3. Hệ số bền.. ................................................................................ 69 
3.3.1. Bê tông và bê tông phun ..................................................................... 70 
3.3.2.Neo .................................................................................. 70 
3.3.3. Hệ hỗn hợp ......................................................................................... 71 
3.4. Phân tích hầm theo phƣơng pháp khống chế hội tụ bằng phần mềm 
Phase2 .......................................................................................... 71 
3.4.1. Bài toán mô phỏng quá trình đào hầm theo các giai đoạn (St) thông 
qua phản lực vì chống pi .............................................................................. 72 
iii 
3.4.2. Kết quả bài toán .................................................................................. 73 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .............................................................................. 74 
CHƢƠNG 4: KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC 
THÔNG SỐ TRONG XÂY DỰNG HẦM .................................................... 76 
4.1. Các trƣờng hợp phân tích. ..................................................................... 76 
4.2. Phân tích số lƣợng các phần tử bị phá trên biên (%) theo độ cứng của 
nền ............................................................................................ 80 
4.2.1. Trƣờng hợp bán kính hầm ri=2m, Chiều sâu đặt hầm H=50m. Không 
có kết cấu chống. .......................................................................................... 80 
4.2.2.Khi có kết cấu chống, tại St6; pi6=0,62MPa. ...................................... 82 
4.3. Đánh giá ảnh hƣởng của hình dạng kết cấu, hệ số áp lực hông tới hệ số 
bền của nền. .......................................................................................... 84 
4.2.3. Hệ số bền ............................................................................................ 84 
4.2.4. Ảnh hƣởng của chiều sâu đặt hầm tới số lƣợng phần tử bị phá hủy trên 
biên hầm (%) và tại các điểm xét; ................................................................ 86 
4.3. Phân tích các thông số với hầm tròn và vòm tròn tƣờng thẳng, ........... 88 
4.4. Ảnh hƣởng của công nghệ ..................................................................... 92 
4.4.1. Sự xáo trộn đất đá do đào hầm ........................................................... 92 
4.4.2. Khảo sát bán kính vùng phá hủy theo phản lực chống: ................... 100 
4.5. Phân tích ảnh hƣởng của các yếu tố địa cơ học .................................. 103 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 ............................................................................ 109 
CHƢƠNG 5. ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP CCM VỚI ĐƢỜNG HẦM DẪN 
NƢỚC THỦY ĐIỆN SỬ PÁN 2 – LÀO CAI ............................................. 111 
5.1. Tính chất cơ lý của đất đá của tuyến hầm dẫn nƣớc ........................... 111 
5.2. Phân tích tƣơng tác hệ kết cấu vỏ hầm và nền theo tiêu chuẩn Mohr-
Coulomb ......................................................................................... 113 
iv 
5.2.1. Áp dụng Phase2 trong điều kiện đá cứng tại thủy điện Sử Pán 2. ... 113 
5.2.2. Sơ đồ tính toán: ................................................................................ 113 
5.2.3. Kết quả tính toán .............................................................................. 114 
5.3. Phân tích tƣơng tác hệ kết cấu vỏ hầm và nền theo tiêu chuẩn Hoek 
Brown. .................................................... 121 
5.3.1. Số liệu tính ........................................................................................ 121 
5.3.2. Kết quả tính toán .............................................................................. 121 
5.3.3. Kết luận chung về 2 tiêu chuẩn áp dụng cho loại đá cứng. .............. 128 
5.4. Hầm Sử Pán trong đá yếu .................................................................... 129 
5.4.1. Số liệu tính ........................................................................................ 129 
5.4.2. Kết quả tính theo Mohr –Coulomb .................................................. 129 
5.4.3. Tính theo tiêu chuẩn Hoek- Brown. ................................................. 133 
KẾT LUẬN CHƢƠNG 5 ............................................................................ 137 
KẾT LUẬN CHUNG. ............................................................................. 139 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 142 
v 
THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 
a= Hằng số bền của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek - Brown 
a = Hằng số bền dƣ của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek – Brown 
C = Cƣờng độ cƣờng độ lực dính của khối đá 
C*= Cƣờng độ cƣờng độ lực dính tƣơng đƣơng của khối đá 
db= Đƣờng kính neo 
E= Mô đun đàn hồi của khối đá 
G = Mô đun trƣợt của khối đá 
GSI= Chỉ số độ bền địa chất 
k
p= Hệ số dãn nở thể tích của khối đá ở trạng thái bị phá huỷ 
mi = Hằng số của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek – Brown 
'
bm = Hằng số bền dƣ của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek – Brown 
s= Hằng số bền của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek – Brown 
s = Hằng số bền dƣ của tiêu chuẩn phá huỷ Hoek – Brown 
RMR= Chỉ số phân loại khối đá của Bieniawski 
ri = Bán kính hầm 
r = Khoảng cách từ tim hầm đến điểm khảo sát 
re= Bán kính của vùng dẻo 
uri= Chuyển vị (độ hội tụ) của hầm không gia cố 
= Hệ số suy giảm độ bền sau giới hạn bền 
r= Ứng suất pháp tuyến 

= Ứng suất tiếp tuyến 
re= Ứng suất pháp tuyến tại biên của vùng đàn hồi - dẻo 
= Ứng suất chính cực đại 
vi 
= Ứng suất chính cực tiểu 

ci
= Độ bền nén một trục của đá nguyên khối 
'
ci =Độ bền nén dƣ của đá nguyên khối 
= Hệ số áp lực hông 
= Góc giãn nở của đá 
 = Góc ma sát trong của đá 
= Hệ số Poisson của đá 
z= Ứng suất trƣợt phân bố trên neo vữa 
z = Ứng suất dọc phân bố trên neo 
CCM: phƣơng pháp khống chế hội tụ (convergene –confinement 
method) 
CBGH: cân bằng giới hạn 
D: Đƣờng kính hầm 
KC: Kết cấu chống 
ITA: Hiệp hội hầm và không gian ngầm quốc tế 
Lu: biến dạng dọc trục hầm 
NATM: phƣơng pháp đào hầm mới của Áo 
PPMTT: phƣơng pháp mỏ truyền thống 
TCPH: tiêu chuẩn phá hủy (phá hủy) 
St: giai đoạn (Stage) 
TTƢSBĐ: trạng thái ứng suất ban đầu (nguyên sinh) 
vii 
DANH MỤC HÌNH VẼ 
Hình 1.1. Quá trình thiết kế hầm theo ITA [38] ...............................................6 
Hình 1.2. Mô hình biến dạng cục bộ (phƣơng pháp Zurabop – Bugaeva) .......9 
Hình 1.3. Phƣơng pháp thay thanh [35] ......................................................... 10 
Hình 1.4. Sơ đồ tính theo mô hình biến dạng toàn bộ của Đavƣđốp [35] ..... 10 
Hình 1.5. Phân loại các phƣơng pháp tính theo ITA ..................................... 12 
Hình 1.6. Các giai đoạn trong xây dựng hầm ................................................ 13 
Hình 1.7. Đƣờng cong phản lực của nền và ảnh hƣởng của sự giải phóng ứng 
suất theo các giai đoạn ................................................................................... 16 
Hình 1.8. Mô hình bài toán tổng quát [20] .................................................... 18 
Hình 2.1. Vòng tròn Mohr ứng suất ............................................................... 23 
Hình 2.2. Các đặc trƣng phá huỷ của các loại đá có chất lƣợng khác nhau .. 27 
Hình 2.3. Sơ đồ mô hình đàn - dẻo không đồng nhất và tƣơng tác hệ đất đá - 
vỏ hầm ............................................................................................................ 28 
Hình 2.4. Bài toán cơ bản của phƣơng pháp khống chế hội tụ [20] .............. 31 
Hình 2.5. Phân bố độ bền nén σN (MPa) ........................................................ 36 
Hình 2.6. Các giá trị của hệ số  tại các giai đoạn khác nhau trên khoang đào
 ........................................................................................................................ 43 
Hình 2.7. Sơ đồ tính của bài bài toán và các mô hình đàn hồi –dẻo của đá .. 46 
Hình 2.8. Kết quả khảo sát và tính toán. ........................................................ 51 
Hình 2.9. Quan hệ giữa bán kính vùng phá hủy và phản lực với góc ma sát 
trong =150; =300; =450 ............................................................................ 52 
viii 
Hình 2.10. Quan hệ giữa đƣờng cong đặc tính nền và phản lực với góc ma sát 
trong =150; =300 và =450......................................................................... 52 
Hình 2.11. Quan hệ giữa đƣờng cong đặc tính nền và phản lực với góc ma sát 
trong =150; cho các trƣờng hợp góc dãn nở  khác nhau.. ......................... 54 
Hình 3.1. Các đặc trƣng biến dạng khối của kết cấu vỏ hầm khi tác dụng 
tƣơng hỗ với khối đá  ... 02984 
18 0.00925 0.05 4.675 0.5596 0.03015 
135 
c. Hệ số bền . 
Phân tích hệ số bền theo các tiêu chuẩn Mohr-Coulomb và Hoek-
Brown khi lắp dựng vỏ khi bắt đầu tại giai đoạn (1) và giai đoạn (20): 
Bảng 5.26. Hệ số bền theo các giai đoạn 
Stage 
Lắp vỏ tại Stage 1 
Mohr- Coulomb Hoek-Brown 
2 100 42.8034 
3 54.358 21.4254 
4 36.2267 14.2826 
5 27.1763 10.7172 
6 21.751 8.57973 
7 18.1302 7.1532 
8 15.5435 6.13415 
9 13.6036 5.36989 
10 12.0951 4.77561 
11 11.9621 4.72325 
12 11.8323 4.6721 
13 11.7065 4.62251 
14 11.5798 4.57257 
15 11.4605 4.52556 
16 11.3411 4.47857 
17 11.2244 4.43259 
18 11.1098 4.38747 
19 10.9993 4.34387 
20 10.8881 4.30009 
19 0.013519 0.03 4.7227 0.5653 0.03045 
20 0.014062 0 4.7704 0.571 0.03076 
136 
Hình 5.20. Hệ số bền giữa hai tiêu chuẩn 
Serie 1: Tiêu chuẩn Mohr-Coulomb; Serie 2: Tiêu chuẩn Hoek-Brown. 
Nhận xét: 
So sánh các giá trị tính toán chuyển vị, ứng suất, nội lực và hệ số bền 
qua các bảng biểu và đồ thị có thể thấy: 
Các giá trị ứng suất không thay đổi trừ giá trị ζ1 tại Stage 20. 
Hệ số bền theo tiêu chuẩn Mohr - Coulomb cao hơn khi lắp vỏ sớm, khi 
lắp vỏ muộn cả hai mô hình gần nhƣ nhau. Nội lực cũng nhƣ chuyển vị trong 
tiêu chuẩn Mohr- Coulomb thấp hơn so với tiêu chuẩn Hoek -Brown. Tính 
toán theo mô hình Mohr-Culomb là thiên về an toàn. 
Các kết luận này phù hợp với quan điểm của nhiều chuyên gia 
[28,36,38] cho rằng mô hình Mohr - Coulomb phù hợp với đất, còn mô hình 
Hoek -Brown chủ yếu áp dụng cho các loại đá. 
Với đất đá yếu, các phân tích trên đây cũng cho thấy việc tính toán 
tƣơng tác hệ kết cấu vỏ hầm - đất đá có xét tới tính chất phi tuyến của nền 
ngoài giai đoạn đàn hồi cũng cho phép tận dụng đƣợc sức mang tải của nền và 
điều đó có thể mang lại hiệu quả kinh tế. 
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25
Series1
Series2
137 
Kết luận Chƣơng 5 
Trong chƣơng 5, tác giả đã áp dụng phƣơng pháp CCM thực hiện các 
khảo sát số với điều kiện địa chất của thủy điện Sử Pán 2 – Lào Cai trên một 
số mặt cắt điển hình của tuyến hầm dẫn nƣớc. Từ các kết quả tính toán số và 
phân tích cho thấy một số kết luận nhƣ sau: 
Trong cả hai điều kiện đá cứng hay nửa cứng, dù áp dụng tiêu chuẩn 
Mohr –Coulomb hay Hoek – Brown thì việc thực hiện các gia cố chống đỡ 
cũng không nên thực hiện quá sớm. 
Hệ số bền theo tiêu chuẩn Mohr – Coulomb cao hơn khi lắp vỏ sớm, 
khi lắp vỏ muộn cả hai mô hình gần nhƣ nhau. Nội lực cũng nhƣ chuyển vị 
trong tiêu chuẩn Mohr- Coulomb thấp hơn so với tiêu chuẩn Hoek -Brown. 
Tính toán theo mô hình Mohr-Culomb là thiên về an toàn. 
Các kết luận này phù hợp với quan điểm của nhiều chuyên gia 
[28,36,38] cho rằng mô hình Mohr- Coulomb phù hợp với đất, còn mô hình 
Hoek -Brown chủ yếu áp dụng cho các loại đá. 
Nếu trong đất đá chỉ có các biến dạng đàn hồi, không xuất hiện các 
biến dạng dẻo (áp lực gia cố nhỏ hơn giá trị tới hạn pcr) thì không cần thiết 
phải thực hiện gia cố (hầm không chống). 
 Nếu kết cấu vỏ hầm chịu lực (theo chức năng chịu lực của công trình – 
nhƣ vỏ chịu áp với hầm thủy điện) thì kết cấu này cũng nên đƣợc lắp dựng 
muộn, tốt nhất là khi đất đá đã hết chuyển dịch đàn hồi. 
138 
Khi đất đá chuyển sang giai đoạn dẻo (xuất hiện các biến dạng phi 
tuyến), việc lựa chọn thời điểm lắp dựng kết cấu chống cần phải đƣợc khống 
chế trong giới hạn cân bằng để đảm bảo hệ số bền của cả hệ nằm trong giá trị 
cho phép và chuyển vị của hầm nằm trong giá trị kiểm soát. Không nên chọn 
thời điểm lắp dựng sau khi phát triển hết biến dạng dẻo, vì đất đá hoàn toàn bị 
phá hủy và tải trọng sẽ là lớn nhất. 
Nên chọn kết cấu lắp ghép kiểu linh động, sử dụng hệ neo và bê tông 
phun để đất đá thực hiện các chuyển vị đàn hồi hay dẻo nhất định (bỏ giả thiết 
kết cấu đƣợc lắp dựng tức thời), không nên sử dụng kết cấu đúc tại chỗ quá 
cứng nhƣ hiện nay. 
139 
KẾT LUẬN CHUNG 
Những đóng góp chính của luận án 
Luận án đã giới thiệu tổng quát về các phƣơng pháp thiết kế, phân tích 
kết cấu vỏ hầm cũng nhƣ hệ gia cố kết cấu- môi trƣờng đất đá và những phân 
tích, đánh giá và đánh giá khả năng tự đứng vững (ổn định hầm..) ngoài giai 
đoạn đàn hồi. 
Từ việc lựa chọn và xây dựng mô hình tính, luận án đã thực hiện các 
tính toán định lƣợng sức mang tải của môi trƣờng đất đá xung quanh, qua 
phân tích các kết quả định lƣợng đã khẳng định đƣợc đất đá dù đã chuyển 
sang biến dạng dẻo nhƣng vẫn còn khả năng mang tải và nên tận dụng khả 
năng đó. 
Để tận dụng khả năng mang tải của đất đá, tác giả đã lựa chọn phƣơng 
pháp CCM. Luận án đã xây dựng đƣợc các chƣơng trình phân tích tƣơng tác 
hệ kết cấu vỏ hầm-môi trƣờng đất đá bằng các lời giải giải tích thực hiện trên 
Matlab và sử dụng phần mềm PHASE2 để phân tích sự làm việc của kết cấu 
vỏ hầm trong mối quan hệ tƣơng tác với môi trƣờng đất đá xung quanh và 
thời điểm lắp dựng kết cấu. 
Luận án đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số: chiều sâu đặt hầm, 
hệ số áp lực hông và hình dạng hầm (tròn và vòm tròn tƣởng thẳng) khi áp 
dụng phƣơng pháp CCM, qua phân tích các kết quả tính toán đã rút ra những 
kết luận cần thiết để tham khảo trong quá trình thiết kế. 
Luận án đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ nhƣ mức 
độ xáo trộn của đất đá, lớp vữa nhồi sau vỏ, thời gian lắp dựng kết cấu chống 
cũng nhƣ các yếu tố địa cơ học trong vùng biến dạng phi đàn hồi. 
140 
Các kết quả nghiên cứu cho thấy ảnh hƣởng của các yếu tố trên trong 
việc lựa chọn thời điểm lắp dựng vỏ hầm để có thể có đƣợc kết cấu chống tối 
ƣu về hệ số bền. Những kết quả này chƣa từng đƣợc đề cập trƣớc đó trong 
phƣơng pháp CCM. 
Luận án đã tiến hành các khảo sát số cho các số liệu địa chất của tuyến 
hầm dẫn nƣớc thủy điện Sử Pán 2 tại Lào Cai tại các điều kiện địa chất điển 
hìnhvới kết luận chung về 2 tiêu chuẩn Mohr-Coulomb và Hoek- Brown áp 
dụng cho các loại đá. 
Các kết quả khảo sát cho thấy mô hình Mohr- Coulomb phù hợp với 
đất, còn mô hình Hoek -Brown chủ yếu áp dụng cho các loại đá. 
Các tính toán tƣơng tác và kết quả phân tích đã kết luận về tính chất 
khoa học và ý nghĩa hợp lý về kinh tế của việc tính toán tƣơng tác hệ gia cố 
kết cấu vỏ hầm có xét tới các biến dạng dẻo phi tuyến ngoài đàn hồi-khả năng 
tận dụng sức mang tải của nền xung quanh công trình ngầm. Qua đó cũng 
khẳng định rõ hơn ƣu điểm của phƣơng pháp CCM cũng nhƣ sự cần thiết 
hoàn chỉnh thêm để áp dụng tại Việt Nam, 
Những tồn tại và hƣớng phát triển tiếp 
Phƣơng pháp CCM vẫn chỉ giới hạn cho hầm có tiết diện tròn, cần phát 
triển lời giải cho bài toán tổng quát hơn- hầm có hình dạng bất kỳ trong môi 
trƣờng nền bất kỳ. 
Cần nghiên cứu hoàn chỉnh thêm các điều kiện ứng suất ban đầu có yếu 
tố động học cũng nhƣ ảnh hƣởng của điều kiện nƣớc ngầm hoặc các điều kiện 
đất trƣơng nở, nén ép mà trong luận án chƣa đề cập đến. 
Kết luận và kiến nghị 
141 
Tính toán không xét đến sức mang tải của nền – nhƣ phƣơng pháp đào 
hầm truyền thống thiết kế theo tải trọng cho trƣớc, coi phần đất đá trong vòm 
áp lực hoàn toàn bị phá hủy-là thiên về an toàn. 
Khi chuyển sang biến dạng dẻo (ngoài đàn hồi) đất đá còn có thể mang 
tải, nếu kiểm soát đƣợc khả năng mang tải đó (bằng các thiết bị quan trắc), thì 
việc tính toán hệ gia cố vỏ hầm cùng làm việc với môi trƣờng đất đá là cần 
thiết về ý nghĩa khoa học và có giá trị kinh tế. Điều này rất có ý nghĩa với 
việc tận dụng các kết cấu linh động (cho phép các chuyển vị nhất định) mà 
trong luận án chƣa đề cập đến. 
Phƣơng pháp CCM có nhiều ƣu điểm, nên cần thiết hoàn chỉnh thêm để 
áp dụng vào thực tế xây dựng công trình ngầm ở Việt Nam. 
142 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Đinh Xuân Bảng, Nguyễn Tiến Cƣờng, Phan Trƣờng Phiệt (1979), 
Tính toán áp lực đất đá lên công trình, NXB Khoa học và kỹ thuật. 
2. Đỗ Nhƣ Tráng (1997), Áp lực đất đá và tính toán kết cấu công trình 
ngầm, Tài liệu chuyên đề chuyên ngành xây dựng công trình quân sự, 
Học viện KTQS. 
3. Đỗ Nhƣ Tráng (2002), Cơ học đá và tương tác hệ kết cấu công trình 
ngầm – môi trường đất đá, NXB Quân đội nhân dân. 
4. Đỗ Ngọc Anh (2006), Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa 
sự cố khi thi công công trình ngầm tại thành phố Hà Nội bằng phương 
pháp ngầm, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Mỏ địa chất Hà 
Nội. 
5. Fukusima, (2002), Bài giảng NATM, Dự án hầm đƣờng bộ Hải Vân, Đà 
nẵng. 
6. Hoàng Ngọc Tú (2009), Điều chỉnh hợp lý kết cấu chống tạm neo và bê 
tông phun trong thi công công trình ngầm trên cơ sở các kết quả đo 
dịch chuyển và biến dạng của khối đá, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, 
Trƣờng Đại học Mỏ địa chất Hà Nội. 
7. N.I. Bêdukhốp (1979), Cơ sở lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết 
từ biến, tập 1, 2 (bản dịch), NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp. 
8. Nguyễn Đức Toản, Vũ Thị Thuỳ Giang (2005), Bước đầu nghiên cứu 
các hệ thống chống đỡ trong xây dựng công trình ngầm theo NATM ở 
Việt Nam, Đề tài NCKH Viện KHCN GTVT. 
9. Nguyễn Sỹ Ngọc (2012), Cơ học đá, Nhà xuất bản Giao thông vận tải 
10. Pecc 2, Hồ sơ khảo sát địa chất thủy điện Sử pán 2, Lào Cai, 2005 
11. Vũ Thị Thuỳ Giang, Đỗ Nhƣ Tráng (2007), “Ứng dụng phƣơng pháp 
convergence-confinement trong tính toán thiết kế hầm,” Tạp chí kỹ 
thuật, HV Kỹ thuật quân sự. 
12. Vũ Thị Thuỳ Giang, Đỗ Nhƣ Tráng (2007), “Mô hình thiết kế hầm có 
xét đến hiệu ứng giải phóng ứng suất”, Tạp chí Cầu đƣờng số 12. 
13. Vũ Thị Thùy Giang, Áp dụng phương pháp convergence – confinement 
method trong tính toán thiết kế hầm, luận văn thạc sỹ - học viện KTQS, 
2008 
143 
14. AFTES (2001), “Considerations on the usual methods of tunnel lining 
design”, France. 
15. AFTES (2001), “The convergence-confinement method”, France 
16. Alejano L.R(2009), “Application of the convergence- confinement 
method to tunnels in rock exhibition Hoek – Brown Strain- softening 
behaviour”, TUST. 
17. Armer (2001), “Monitoring and assessment of Structures”, Spon press. 
18. Alan Graham Bloodworth (2002), Three-dimensional analysis of 
tunnelling effects on Structures to develop design methods, thesis 
Doctor of Philosophy, University of Oxford. 
19. Barla G. and Barla M. (1998). “Tunnelling in difficult conditions”. Int. 
Conf. on Hydro Power Development, India. 
20. C. Carranza Torres, C. FairhurSt, “Application of the convergence – 
confinent method of tunnel design to rock mass that satisfy the Hoek - 
Brown failure criterion”, Tunnelling and underground space, Vol 15, 
2000. 
21. C. Torres, E. Alonso, “ElaSto-plaStic analysis of deep tunnels in brittle 
rock using a scaled form of the Mohr-Coulomb failure criterion”, Vol 
15, 2004. 
22. Catrin Edelbro (2003), Rock mass Strength - A review, Luleå, LTU-TR-
0316-SE . 
23. E. Hoek, E.T.Brown (1980), Support of Underground excavation in 
Rock, The InStitution of Mining and Metallurgy, London. 
24. E. Hoek (2000), Rock engineering, USA. 
25. E. Hoek (1993), Support of underground excavation in hard rock, 
USA. 
26. E. Hoek (2012), BlaSt damaged factor D, Technical note for 
Rocscience 
27. EM 1110 –20 – 2901(1997), Engineering and design- tunnels and 
shafts in rock, USA . 
28. D. Kolymbas (2005), Tunnelling And Tunnel Mechanics, Springer. 
29. Fulvio Tonon and nnk(2005), “Pretunnel technology: appplications and 
design method”, Geotechnical and Geological Engineering, . 
144 
30. FHWA (2002), Technical manual Underground Transportation, USA 
31. Frank Lu, Dong-Sheng Jeng (2005), Dynamic Response of a circular 
Tunnel with a Piecewise Lining and Embedded in a PoroelaStic 
Medium, Research Report No R853, The university of Sydney. 
32. K.Kovári & P.Lunardi (2000), “On the Observational Method in 
Tunnelling’, TUST. 
33. K.Kovári (1979), “New developments in inStrumentation in 
underground opening”, Japan. 
34. K. Kovári (1992), Erroneous concept behind NATM, Swiss 
35. K. Széchy (1966), The art of tunnelling, Akadémiai kiadó budapeSt, 
Hungary. 
36. Kazƣhito Komiya, Kenichi Soga and nnk (1999), “Finite element 
modelling of excavation and advancement process of shield tunnel 
machine, Soil and foundation”, Japanese Geotechnical Society. 
37. Kovari (1979), “Decision making and field measurement in tunnelling, 
25th OYO anniversaty lecture meeting”, Tokyo. 
38. ITA (1988), “Guilines for the design of tunnel”, TUST, Vol 3, N0 3, pp 
237-249. 
39. ITA (2012), 50 year of NATM, ITA report, AuStria 
40. Morgan & Yang (2002), “Principles of tunnel lining design”, 
AGS/IMM Technical meeting “underground excavation in urban 
environment”. 
41. M. Karakus & R.J. Fowell 2004, “An insight into the New AuStrian 
Tunnelling Method (NATM)” BKM68. 
42. Osgoui R.R.(2006), “On the assessment of the Effect of the Anisotropy 
in in-situ Stress on support pressure in tunnels”, international 
symposium on In- situ rock sress, Norway. 
43. Osgoui R.R.(2006), Ground reaction curve of reinforced tunnel using a 
newelaSto-plaStic model, Thesis maSter, Italia. 
44. P.Fritz (1984), “An analytical solution for axisymmetric tunnel 
problems in elaSto-viscoplaStic media”, International journal for 
numerical and analytiacalmethods in geomechanics 
45. P.Luanardi (2008), Design and conStruction of tunnels, Springer. 
145 
46. Pierpaolo OreSte (2004), “Back-analysis techniques for the 
improvement of the underStanding of rock in underground 
conStructions”, TUST. 
47. Pawan K.Sah and nnk (2014), “EStimation of rock mass using intact 
rock parameter”, Ijirset, India. 
48. R.S.Sinha (1989), Underground Structures–Design and 
InStrumentation, Elsevier. 
49. Singh .B (2006), Underground in weak rock, Springer. 
50. T. Unlu, H.Gerek (2003), “Effect of Poisson’s ratio on the normalized 
radial displacement occurring around the face of a circular tunnel”, 
TUST. 
51. Y.Matsumoto, T.Nishioka (1991), Theoretical tunnel mechanics, 
University of Tokyo press, Japan. 
52. Villaescusa-Potvin (2004), Ground Support in Mining and underground 
conStruction, AuStralia. 
53. White, D. J., Take, W. A. & Bolton, M. D. (2003), “Soil deformation 
measurement using particle image velocimetry (PIV) and 
photogrammetry”, Geotechnique. 
54. Wittke (2002), NATM - Stability Analysis and Design (WBI-PRINT 
5), German. 
55. Wittke (2007), Stability Analysis and Design for Mechanised tunneling 
(WBI-PRINT 5), German. 
56. Z.Guan and nnk (2005), “Reinforcement evaluation for fully grouted 
rock bolt and shotcrete lining syStem in NATM”, The second Japan-
China joint seminar for the graduate Student in Civil Engineering 
Nagasaki, Japan. 
57. И.В.Бaклашов(2012); Б.А.КартозияМеханика подемных 
сооружений, Недра. 
58. В.И.Заворицкий (1975), Проектирование подземных 
транспортных сооружений, Киев. 
59. Н. С. Булычёв (1994), Механика подемных сооружений, Недра. 
146 
60. Э.В. Каспарьян (1985), Устойчивость горных выработок в 
скальных породах, Лениград издатеьство – Недра, Лениградское 
отделение. 
61. И.Е.Прокопович, В.А.Зедгенидзе (1980), Прикладная теория 
ползучести, москва стройиздат