Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page1

Tường chắn đất
I. Tổng quan
1. Khái niệm
Tường chắn để tăng cường ổn định khi công trình chịu áp lực ngang của đất. Có thể
thấy tường chắn ở các công trình và bộ phận của công trình như tầng ngầm, đường
ngầm, tường chắn đất, bờ kè
Tường chấn thường được sử dụng để:
- Giữ cho khối đất sau lưng tường được cân bằng, không bị trượt, đổ xu
ống.
- Chống sạt lở cho công trình nơi địa hình đồi núi.
- Chống sạt lở khi xây dựng mới cạnh công trình cũ.
- Chống sạt lở cho bờ sông, vách núi.

2. Phân loại:
a. Theo điều kiện chịu lực:
- Tường chắn trọng lực sử dụng vật liệu như gạch, đá hộc, bê tông đá hộc, bê tông
cốt thép.
- Tường chắn bán trọng lực (thành mỏng) chịu nén và uốn b
ằng bê tông cốt thép.
- Tường cọc bản, tường vây, tường cừ larssen, gỗ, thép, bê tông cốt thép.
- Tường cọc đất trộn xi măng, cọc khoan nhồi.
b. Theo chiều cao của tường:
- Tường thấp: chiều cao H < 10m.
- Tường trung bình: H = 10 ÷ 20m.
- Tường cao: H > 20m.

Hình: Tường chắn trọng lực
e. Theo nguyên tắc làm việc, căn cư vào độ biến dạng của lưng tường:
- Tường c
ứng: tường trọng lực, tường bán trọng lực, tường bằng cấu kiện BTCT.
- Tường mềm: cọc gỗ, cọc bản thép, cọc bản bằng BTCT.

Hình: Tường chắn bán trọng lực
Hình: Tường chắn thành mỏng.
Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page3

3. Các lọai áp lực đất
- Một phân tố đất cân bằng tĩnh trong bán không gian đất tự nhiên phải thỏa mãn
phương trình cân bằng với các điều kiện như: tình liên tục, tính đồng nhất, tính đẳng
hướng.
- Một trong những giả thiết được áp dụng rộng rãi đã cho lời giải riêng của điều kiện
cân bằng và kết quả được chấp nhận là ứng suất pháp tăng tuy
ến tính theo chiều
sâu để tính được ứng suất do trọng lượng bản thân.
- Nếu gọi E
0
là áp lực ngang của đất ở trạnh thái tĩnh thì sự thay đổi áp lực ngang của
đất theo độ dịch chuyển của vật chắn được thể hiện như sau:

E
p

E
a

E
o

Chuyển vị ra khỏi khối đất Chuyển vị vào khối đất
A
B
P
sat
γ

z
'
ho
σ

Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page4

• Áp lực khung hạt đất ở trạng thái tĩnh
'
h
σ
(ứng suất hữu hiệu theo phương
ngang.
- Tại P

002
ϕ
ϕ
γσ
−−−= tgctgz
a

• Đối với đất cát:
)
2
'
45(.'.'
02
ϕ
γσ
−= tgz
a

• Hệ số áp lực chủ động k
a có
dạng:
)
2
'
45(
02
ϕ
−= tgk
a


k
c
k
kc
z
'
'2
'
'2
γ
γ
==⇒

- Tại z
x

• lực ma sát
zk
a
'
γ
: tăng tuyến tính
• lực dính
a
kc'2−
: hằng số âm
A
B
P
A’

Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page5b. Ảnh hưởng của mực nước ngầm lên áp lực chủ động
- Tính và vẽ cường độ áp lực nước P
a
(hoặc Pp) có xét tới ứng suất hữa hiệu.
- Tính và vẽ cường độ áp lực tĩnh của nước.
- Tính E
a
(hoặc E
p
) bằng tổng của áp lực đất và áp lực nước.
c. Ảnh hưởng của tải phân bố đều lên mặt đất sau đỉnh tường lên áp lực chủ động
- Quy tải phân bố đều thành lớp đất quy ước có cùng trọng lượng riêng  của lớp đất
sau lưng tường. Chiều dày quy ước là h = P/’.
d. Đất sau lưng tường có nhiều lớp
- Tính hệ số áp lực k
a
(hoặc k
p
) cho từng lớp đất riêng biệt.
- Tính và vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất P
a
(hoặc P
p
).
- Tính E
a
(hoặc E

ϕ
γσ
+++= tgctgz
p

• Đối với đất cát:
)
2
'
45(.'.'
02
ϕ
γσ
+= tgz
p

III. Lý thuyết Coulomb (1773)
Xác định áp lực chủ động và bị động theo giả thiết sau:
- Lăng thể trượt ABC ở trạng thái cân bằng dẻo còn nguyên khối.
- Mặt trượt BC sau lưng tường là mặt trượt phẳng.
- Mặt trượt thứ hai là lưng tường AB.
Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page6

- Khi có lực dính thì lực này sẽ phân bố đầu trên mặt trượt BC
1. Xác định áp lực chủ động Coulomb đất rời

)(

45( 2)
2
45(.
2
002
2
ϕϕγ
−−−= tgHctg
H
E
a

- Áp lực chủ động lên tường ở độ sâu z
)
2
45(.2)
2
45(
002
ϕ
ϕ
γσ
−−−= tgctgz
az

3. Phép vẽ Culmann
Các bước vẽ Culmann

W
R
H
A
B
C
R
E
a
ϕ

β

ϕ
a
α

θ
c
β

T
W
2
K
W
1
θ
d
- ϕ

, , BC
i
.
- Tính các diện tích BC
1
, BC
2
, BC
3
, , BC
i
.
- Tính trọng lượng W
1
, W
2
, W
3
, , W
i,
của các lăng thể trượt ABC
1
, ABC
2
, ABC
3
, ,
ABC
i
. Do là bài toán phẳng nên thể tích của chúng được tính với chiều dài 1m.

, c
3
, , c
i
.
- Nối các điểm c
1
, c
2
, c
3
, , c
i
, ta được đường cong Culmann.
- Tên đường cong này, vẽ tiếp tuyến song song với trục Bx ta xác định được c – trị số
tổng áp lực đất chủ động E
a
. Nối Bc cắt mặt đất tại C và BC chính là mặt trượt.
- Kẻ đường song song với BC, đi qua trọng tâm lăng thể trượt, cắt lưng tường tại
điểm đặt của áp lực đất tác dụng lên tường.
4. Xác định áp lực bị động theo Coulomb - Tổng áp lực bị động E
p
có dạng sau:
• Cho đất rời:

2
'

γσ

H
A
B
C
1
C
2
C
3
C
i
C

c
1
c
2
c
3
c
i
W
1
W
2
W
3
W

B
C
R
W
E
p

ϕ
α
β
ϕ
a
θ
Ing.PHANTruong Son, Ph.D.Page8

IV. Tính toán tường chắn
1. Lực tác động lên tường chắn:
Hình: Các lực tác động lên tường


Hệ số này phải lớn hơn hệ số an toàn cho
phép theo quy phạm.
Lưu ý: Cần kiểm tra sức chịu tải của đất nền.
b. Ổn định trượt tổng thể khi có nền đất yếu dưới nền tường chắn

Khi đất dưới nền yếu, hay tường đặt
gần bờ sông hoặc trên mái dốc, cần
phải tính đến ổn định trượt t
ổng thể.
Tính hệ số an toàn chống trượt của mặt
trượt sâu có kể đến ảnh hưởng của
trọng lượng tường theo phương pháp
ổn định mái dốc hay phương pháp phân
mảnh.

G
W
Q
E
p

E
a2

E
a1

A.
- Hệ số an toàn lật:

gl
cl
M
M
k =
1

M
cl
– moment chống lật do trọng lượng
tường W.
M
gl
– moment gây lật do áp lực lên tường
E.
d. Ổn định kết cấu thân tường

- Nếu tường bằng gạch đá, ứng suất trên
tiết diện phải là ứng suất nén.
- Với tường consol phải kiểm tra khả năng
chống cắt của bê tông và cốt thép gia
cường trong thân tường và bản đáy
móng.
- Với tường BTCT: đỉnh tường không
được phép có chuyển vị ngang quá lớn:

1000