Luận án tiến sĩ nghiên cứu tính toán công trình ngầm trong môi trường san hô bão

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực. Những kết luận khoa học của luận án chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận án Trịnh Trung Tiến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đối với GS.TS Vũ Đình Lợi đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và có nhiều chỉ dẫn, định hướng khoa học có giá trị giúp cho tác giả hoàn thành luận án này.

Tác giả trân trọng cảm ơn sự động viên, khuyến khích và những kiến thức khoa học mà Giáo sư đã chia sẻ cho tác giả trong nhiều năm qua, giúp cho tác giả nâng cao năng lực và phương pháp nghiên cứu khoa học. Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể Bộ môn Xây dựng Công trình quốc phòng, Viện Kỹ thuật Công trình đặc biệt, Khoa Cơ Khí, Phòng Sau đại học – Học viện Kỹ thuật Quân sự, Tiểu đoàn 93 – Bộ tư lệnh Công Binh đã tạo điều kiện giúp đỡ và hợp tác trong quá trình nghiên cứu. Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học trong và ngoài Quân đội, các đồng nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến quí báu cho luận án, cung cấp cho tác giả nhiều tài liệu, các kiến thức khoa học và nhiều lời khuyên có giá trị. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình đã thông cảm, động viên khích lệ tinh thần, tạo điều kiện và chia sẻ những khó khăn với tác giả trong suốt thời gian làm luận án.

Xin chân thành cảm ơn! LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .xi MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM TRÊN ĐẢO SAN HÔ CHỊU TẢI TRỌNG NỔ. Tổng quan về hệ thống công trình quân sự trên các đảo san hô.

Tổng quan về các phương pháp tính toán công trình ngầm chịu tải trọng nổ. Tính toán không xét tới quá trình nổ và dãn nở của sản phẩm nổ. Phương pháp sử dụng mô hình tương tác đầy đủ. Tổng quan về nền san hô và các mô hình nền.

Nền san hô, các tính chất cơ lý của nền san hô. Các nghiên cứu về mô hình nền. Lựa chọn mô hình nền cho bài toán nghiên cứu. Vật liệu sử dụng trong các công trình quân sự trên đảo, các nghiên cứu về bê tông cốt sợi thủy tinh.

Tổng quan về vật liệu sử dụng trong các công trình quân sự trên đảo. 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các nghiên cứu về bê tông cốt sợi thủy tinh. Đề xuất nội dung nghiên cứu.

Kết luận Chương 1. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC ĐẦY ĐỦ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM CHỊU TẢI TRỌNG NỔ. Phương pháp sử dụng mô hình tương tác đầy đủ. Giải pháp tính toán bằng phần mềm AUTODYN3D.

Cơ sở lý thuyết tính toán các vùng trong bài toán nghiên cứu. Vùng thuốc nổ. Vùng đất gần tâm nổ. Phương pháp hạt không lưới SPH.

Vùng không khí. Vùng đất xa tâm nổ và công trình. Mô hình vật liệu các vùng trong bài toán nghiên cứu. Mô hình vật liệu bê tông.

Mô hình vật liệu thép. Mô hình vật liệu cốt sợi thủy tinh. Mô hình vật liệu san hô bão hòa nước. Tương tác giữa các vùng trong bài toán sử dụng mô hình tương tác đầy đủ.

Tương tác giữa thuốc nổ TNT với vùng đất xung quanh vụ nổ. Tương tác giữa vùng đất gần tâm nổ (SPH) với vùng đất (Lagrange). Tương tác giữa vùng đất Lagrange với công trình và tương tác giữa bê tông và cốt. 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Tương tác giữa đất (Lagrange) và không khí. Điều kiện biên của bài toán. Kết luận Chương 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LIỆU CHO CÁT SAN HÔ LẪN CÀNH VỤN BÃO HÒA NƯỚC.

Các tính chất cơ lý của san hô. Xác định độ nén động của san hô bão hòa nước bằng thí nghiệm nổ. Cơ sở lý thuyết xác định độ nén động. Thí nghiệm nổ để xác định độ nén động.

Xử lý kết quả thí nghiệm, xác định độ nén động. Mô hình vật liệu cho cát san hô lẫn cành vụn bão hòa nước chịu tải trọng nổ. Xây dựng phương trình trạng thái (EOS). Xây dựng mô hình bền.

Xây dựng mô hình phá hủy. Chương trình xây dựng mô hình vật liệu cho cát san hô lẫn cành vụn bão hòa nước dùng trong AutoDyn. Các mô đun của chương trình MCORAL. Giao diện và kết quả của chương trình MCORAL.

Kiểm chứng chương trình xây dựng mô hình vật liệu cho cát san hô lẫn cành vụn bão hòa nước. Khi vụ nổ xảy ra trong môi trường san hô. Khi vụ nổ xảy ra trong không khí. Kết luận chương 3.

101 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vi CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH NGẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CHỊU TẢI TRỌNG NỔ. Mô hình vật liệu cốt sợi thủy tinh (GFRP). Tính chất của vật liệu cốt sợi thủy tinh.

Phương trình trạng thái. Mô hình bền. Mô hình phá hủy. Mô phỏng số công trình ngầm BTCT và bê tông cốt GFRP chịu tải trọng nổ.

Mô hình hóa bài toán. Mô hình vật liệu. Kết quả mô phỏng và nhận xét. Mô phỏng số và thử nghiệm hiện trường mô hình CTN bê tông cốt GFRP chịu tải trọng nổ.

Mô phỏng số bằng AutoDyn 3D. Thử nghiệm nổ tại hiện trường. Phân tích và so sánh kết quả. Kết luận chương 4.

133 KẾT LUẬN CHUNG. Những kết quả chính và đóng góp mới của luận án. Các hướng nghiên cứu tiếp theo. 136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.

137 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 138 PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH MCORAL. 146 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. Danh mục các ký hiệu 1.

Các ký hiệu bằng chữ La tinh C. Khối lượng thuốc nổ [Kg] c: Lực dính [kPa] D: Tốc độ lan truyền sóng nổ [m/s] e: Nội năng đơn vị [J] Edh: Mô đun đàn hồi [kPa] G: Mô đun cắt [kPa] kτ: Hệ số áp lực hông K: Mô đun đàn hồi khối [kPa] m: Khối lượng [g] p: Áp suất [kPa] q: Áp suất giả nhớt [kPa] s: Ứng suất lệch [Pa] t: Thời gian [s] T: Nhiệt độ [K] x: Chuyển vị [m] v: Vận tốc [m/s] V: Thể tích [cm3] 1. Các ký hiệu bằng chữ Hy Lạp ε : Biến dạng  : Tốc độ biến dạng v: Hệ số poisson ρ: Mật độ môi trường [g/cm3] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viii σ: Ứng suất [MPa] ϕ: Góc ma sát trong 2. Các chữ viết tắt BT: Bê tông BTCT: Bê tông cốt thép BD: Biến dạng CTN: Công trình ngầm CTQS: Công trình quân sự EOS: Phương trình trạng thái FRP: Cốt sợi Polyme FEM: Phương pháp phần tử hữu hạn GFRP: Cốt sợi thủy tinh LATS: Luận án Tiến sỹ PTHH: Phần tử hữu hạn SPH: Hạt không lưới ƯS: Ứng suất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.

Phương trình của các định luật bảo toàn [37]. Các phương trình bổ trợ cho mô hình hóa [37]. Ký hiệu và đơn vị của các đại lượng. Các công thức phương pháp sai phân hữu hạn.

Khối lượng thể tích, khối lượng riêng, độ rỗng và hệ số ma sát của vật liệu san hô [9]. Cường độ kháng nén, mô đun đàn hồi và hệ số poisson của vật liệu san hô [9]. Bảng tốc độ truyền sóng nén trong môi trường san hô bão hòa nước (D [m/s]). Giá trị lớn nhất của áp lực sóng nổ theo phương pháp tuyến và tiếp tuyến.

Bảng hệ số áp lực hông k , ứng suất trung bình σ và biến dạng ε. Các hằng số phương trình trạng thái đối với san hô bão hòa. Các tham số đầu vào tính toán xây dựng mô hình vật liệu san hô bão hòa nước [4], [9]. Giá trị đỉnh áp lực sóng nổ tại 3 vị trí nhận được từ thí nghiệm và mô phỏng.

Kết quả áp lực sóng nén lớn nhất tại 3 vị trí trong môi trường san hô bão hòa nước với lượng nổ 100 g TNT. Kết quả áp lực sóng nén lớn nhất tại 3 vị trí trong môi trường san hô bão hòa nước với lượng nổ 200 g TNT. Các thông số đặc trưng của mô hình vật liệu không khí [23]. 111 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Các thông số đặc trưng của mô hình vật liệu Cát [51]. Các thông số đặc trưng của mô hình vật liệu Bê tông [60]. Các thông số đặc trưng của mô hình vật liệu Thép [46]. Các thông số đầu vào của cốt sợi thủy tinh (GFRP) [64].

Gia tốc và biến dạng lớn của công trình theo các phương. Kết quả trị số gia tốc và biến dạng lớn nhất tại điểm 1, lượng nổ 100g cách sườn 0,5m. Kết quả trị số biến dạng lớn nhất theo phương X đáy và nóc, lượng nổ 100g trên nóc. 130 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com xi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.

Ứng xử của đất theo trạng thái cắt [70]. Mô hình thí nghiệm thanh nén Hopkinson [57]. Kết quả thí nghiệm thanh Hopkinson [57]. Quan hệ ƯS-BD của nền thực tế và mô hình Mohr-Coulomb 19 Hình 1.

Mô hình Mohr-Coulomb (a) không gian ứng suất chính (b) trong mặt phẳng lục giác [70]. Mặt chảy của mô hình Mohr-Coulomb và mô hình Drucker- Prager [49]. Sơ đồ giải pháp tính toán bằng AutoDyn [23]. Biểu diễn hình học các công thức của sai phân hữu hạn.

Rời rạc hóa trong AUTODYN [23]. Mô hình hóa bài toán tính toán CTN chịu tải trọng nổ. Sơ đồ thuật toán giải bài toán bằng phương pháp SPH [23], [54]. Quan hệ của hạt trung tâm với hạt lân cận và khoảng làm mịn [19], [23], [54].

Mô hình hóa theo phương pháp Lagrange và Euler [23]. Sơ đồ tích phân theo thời gian khi sử dụng lưới Euler [23]. Minh họa xác định lực nút trong không gian 3 chiều [23]. Chu trình tính toán trong vùng Lagrange [23] .