Đánh giá khả năng ổn định công trình kè chống sạt lở bờ sông ô môn cần thơ

I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH TR NG I H C BÁCH KHOA NGUY N QUANG H NG ÁNH GIÁ KH N NG CH NG S T L Chun ngành: B N NH CƠNG TRÌNH KÈ SÔNG Ô MÔN – C N TH a k thu t xây d ng(CT) Mã s : 605861 LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng 06 n m 2013 CƠNG TRÌNH C HỒN THÀNH T I TR NG I H C BÁCH KHOA - HQG - HCM Cán b h ng d n khoa h c: TS BÙI TR NG S N (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét 1: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét 2: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu n v n th c s đ c b o v t i Tr HCM ngày……tháng……n m 2013 ng i H c Bách Khoa, HQG Tp Thành ph n đánh giá lu n v n th c s g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i đ ng ch m b o v lu n v n th c s ) ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… Xác nh n c a Ch t ch h i đ ng đánh giá LV Tr ngành sau lu n v n đ c s a ch a (n u có) CH T CH H I NG (H tên ch ký) TR ng khoa qu n lý chuyên NG KHOA K THU T XÂY D NG (H tên ch ký) I H C QU C GIA TP HCM TR NG C NG HOÀ XÃ H I CH NGH A VI T NAM I H C BÁCH KHOA c l p - T - H nh phúc NHI M V LU N V N TH C S H tên h c viên: NGUY N QUANG H NG MSHV: 11864421 Ngày, tháng, n m sinh: 11/07/1980 N i sinh: C N TH Chuyên ngành: Mã ngành: 605861 A K THU T XÂY D NG (CT) TÊN TÀI: ÁNH GIÁ KH N NG L B SÔNG Ô MƠN – C N TH N NH CƠNG TRÌNH KÈ CH NG S T NHI M V LU N V N: ph th ph Tính tốn, đánh giá n đ nh cơng trình kè ch ng s t l b sơng Ơ Mơn b ng ng pháp gi i tích Mơ ph ng đánh giá kh n ng n đ nh cơng trình u ki n làm vi c đ ng i c a c c b n bêtông b ng ph n m m Plaxis 3D K t lu n ki n ngh : t k t qu tính tốn b ng gi i tích mơ ph ng b ng n m m Plaxis 3D rút nh ng ghi nh n cho thi t k khác NGÀY GIAO NHI M V : 21/01/2013 NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 21/06/2013 H VÀ TÊN CÁN B H NG D N: TS BÙI TR NG S N Tp HCM, ngày……tháng 06 n m 2013 CÁN B H NG D N (H tên ch ký) TS Bùi Tr ng S n TR CH NHI M B MÔN ÀO T O (H tên ch ký) PGS.TS Võ Phán NG KHOA K THU T XÂY D NG (H tên ch ký) L IC M Tơi xin bày t lịng bi t n sâu s c đ n ng N i th y t n tình h ng d n, giúp đ , đ ng viên su t trình th c hi n lu n v n c ng nh truy n cho tơi lịng đam mê nghiên c u khoa h c: TS Bùi Tr ng S n Tôi c ng xin g i l i c m n đ n quý th y cô b môn ng i truy n đ t cho hi u đ c ph a C N n Móng, nh ng ng pháp ti p c n gi i quy t v n đ m t cách khoa h c, hành trang quý tơi s ln gìn gi sau tr ng làm vi c Cu i cùng, xin c m n gia đình b n bè đ ng viên, giúp đ th i gian h c t p làm lu n v n t t nghi p v a qua Trân tr ng! H c viên Nguy n Quang H ng L I CAM OAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên c u c a riêng Các s li u, k t qu nêu lu n v n trung th c ch a t ng đ b b t k cơng trình khác Tác gi Nguy n Quang H ng c cơng TĨM T T Hi n nay, nhi u cơng trình kè b s t l q trình thi cơng Hi n t ng s t l có nhi u nguyên nhân Trong đó, có nguyên nhân quan tr ng c c ch a c m qua kh i cung tr t c a kè hay không đ kh n ng đ gi kh i đ t đ p u ki n có tác đ ng c a dịng ch y, d n đ n l t s t l kè tài “ ánh giá kh n ng n đ nh cơng trình b kè ven sơng đ t y u u ki n làm vi c đ ng th i c a c c b n bê tông c t thép” Trong đ tài tơi ki m tra, đánh giá cơng trình kè th c t đ ng b ng sông C u Long K t qu tính tốn cho th y kè đ t y u đ ng b ng sông C u Long b chuy n v ngang, nh ng giá tr chuy n v ngang n m gi i h n cho phép T k t qu đó, tơi nghiên c u đ a nh ng phân tích, đánh giá đ l a ch n bi n pháp thi công đ t hi u qu an toàn SUMMARY Now there are several embankments fallen during construction time This happens by many reasons Among them, the most important reason is that piles are out of slide arc or could not afford to keep the volume of soil in condition that flow of water impacts, leading to embankment upturns and falls down The subject “Review the stabilization of the embankment on weak foundation in conditions of piles and reinforced concrete plate working” In this topic, I review, evaluate the real embankment construction in Mekong Delta The results show the embankment has horizontal displacement in weak foundation of Mekong Delta, but the value of displacement in allowable limit From the results, I study and give analyses, reviews to select construction measure for efficiency and safety M CL C M U Tính c p thi t c a đ tài M c đích c a đ tài CH NG T NG QUAN NGUYÊN NHÂN VÀ GI I PHÁP CH NG S T L CHO CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HI N NAY 1.1 Nguyên nhân d n đ n s t l khu v c đ ng b ng sông C u Long hi n 1.2 Các gi i pháp ch ng s t l th ng làm BSCL hi n CH NG C S LÝ THUY T TÍNH TỐN T C T THÉP CH U T I TR NG NGANG NG KÈ VÀ C C BÊ TÔNG 2.1 Các d ng t i tr ng phân lo i t i tr ng 14 2.2 Tính tốn đ i v i t 2.3 Ph ng ch n 15 ng pháp tính tốn áp l c lên t 2.4 Các ph ng ch n 16 ng pháp tính tốn c c ch u t i tr ng ngang 22 CH NG PHÂN TÍCH VÀ NG D NG CH C C CH U T I TR NG NGANG NG TRÌNH PLAXIS TÍNH 3.1 Lý thuy t bi n d ng 27 3.2 Lý thuy t c k t 32 3.3 Ph m vi s d ng ph n m m Plaxis cho cơng trình th c t 34 CH NG ÁNH GIÁ KH N NG N NH C A CƠNG TRÌNH KÈ TRÊN N N T Y U TRONG I U KI N LÀM VI C NG TH I C A C C VÀ B N BÊ TÔNG GIA C MÁI D C 4.1 S b v đ c m đ a ch t khu v c Qu n Ơ Mơn – Tp.C n Th 35 4.2 S l c v công trình kè b o v ph 4.3 Tính tốn ki m tra n đ nh t ng Th t N t 36 ng ch n 39 4.4 Ki m tra n đ nh n n 49 4.5 Tính chuy n v cơng trình 54 4.6 Mô ph ng đánh giá kh n ng n đ nh u ki n làm vi c đ ng th i c a c c b n bê tông 60 4.7 K t lu n ch ng 69 K T LU N VÀ KI N NGH K t lu n 70 Ki n ngh 70 TÀI LI U THAM KH O 71 -1- M U Tính c p thi t c a đ tài: Khu v c công trình n m b t sơng Ơ Mơn, theo chi u dòng ch y kéo dài t r ch T c Ơng Th c đ n c u Ơ Mơn dài 1,1993 km ây vùng ch u nh h chuy n n ng b i l m nh sơng Ơ Mơn n sơng c t sông H u v bi n Tây kênh r ch chi l u phía Tây b i v y dân c sinh s ng ven sông ch y u phát tri n theo n c m dân c D c theo n nghiên c u, m t đ nhà dân bi n đ i r t l n, khu v c t c u Ơ Mơn đ n r ch T c Ông Th c m t đ nhà c a dày đ c, xây d ng kiên c , đ c bi t khu v c ch Ô Môn Hi n t ng l n chi m b sông t i khu v c ph bi n, nhi u h dân xây d ng nhà mép b l v i quy mô không nh Hàng n m, hi n t ng ng s t l b th i dân n đ ng xuyên x y đe d a đ n an tồn c a ng liên thơn ven sơng, có n i mép b l ti n sát vào mép nhà dân, có n i l đ n mép c a n đ ng liên thơn ng tr c tình hình đó, m t s h dân dùng gi i pháp x p bao t i cát đ ch ng s t l khu v c nhà nh ng gi i pháp khơng mang tính hi u qu cao khơng đ m b o v m t lâu dài, m t s đo n l m nh v i quy mô l n h n đ x lý b ng kè r thép đá h c, nhiên hi n t t i v trí ch a đ ng s t l v n th c x lý làm cho đ a ph c đ a ph ng ng xuyên x y ng r t b đ ng cơng tác phịng, ch ng s t l M c đích c a đ tài: o n sơng Ơ Mơn đo n sơng t ng đ i th ng, nguyên nhân s t l co h p tàu thuy n qua l i, v y thi t k cơng trình theo h ng khơng tác đ ng đ n dịng ch y chính, ch t ng c ng s c ch u đ ng c a b , b ng cách b c cho b m t l p áo che ch cho b đ t m m y u phía L p áo (th ng đ Cơng trình s d ng k t c u t c g i kè) D ng t ng ch n BTCT đ t i ch ng ch n bê tơng c t thép có b n ch ng gia c n n b ng c c BTCT mái gia c b ng r đá Nhi m v c a đ tài là: “ ánh giá kh n ng n đ nh cơng trình b kè ven sơng đ t y u u ki n làm vi c đ ng th i c a c c b n bê tông c t thép gia c mái d c Vi c tính tốn đánh giá đ c áp d ng th c t ven sông Ô Môn – C n Th ” - 59 - 2,49 1,4 -0,967 -0,91 -0,479 0,821 -0,99 2,66 1,5 -1,105 -1,116 -0,63 0,747 -2,18 2,84 1,6 -1,248 -1,35 -0,815 0,652 -3,17 3,02 1,7 -1,396 -1,613 -1,036 0,529 -4,07 3,20 1,8 -1,547 -1,906 -1,299 0,374 -4,81 3,38 1,9 -1,699 -2,227 -1,608 0,181 -5,49 3,55 -1,848 -2,578 -1,966 -0,057 -5,99 3,91 2,2 -2,125 -3,36 -2,849 -0,692 -6,66 4,26 2,4 -2,339 -4,228 -3,973 -1,595 -6,94 4,62 2,6 -2,437 -5,14 -5,355 -2,821 -6,74 4,97 2,8 -2,346 -6,023 -6,99 -4,445 -6,29 5,33 -1,969 -6,765 -8,84 -6,52 -5,55 6,22 3,5 1,074 -6,789 -13,69 -13,83 -3,13 7,11 9,244 -0,358 -15,61 -23,14 0,08 L c c t Qz (kN) -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 0,00 1,00 3,00 4,00 sâ u t đá y đà i (m ) 2,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Hình 4.13 Bi u đ l c c t d c theo thân c c - 60 Áp l c ngang : Z Ze A1 B1 C1 D1 σz 0,00 1,000 0,000 0,000 0,000 0,00 0,18 0,1 1,000 0,100 0,005 0,000 1,93 0,36 0,2 1,000 0,200 0,020 0,001 3,58 0,53 0,3 1,000 0,300 0,045 0,005 4,97 0,71 0,4 1,000 0,400 0,080 0,011 6,10 0,89 0,5 1,000 0,500 0,125 0,021 6,98 1,07 0,6 0,999 0,600 0,018 0,036 7,62 1,24 0,7 0,999 0,700 0,245 0,057 8,06 1,42 0,8 0,997 0,799 0,320 0,085 8,28 1,60 0,9 0,995 0,899 0,405 0,121 8,32 1,78 0,992 0,997 0,499 0,167 8,22 1,95 1,1 0,987 1,095 0,604 0,222 7,97 2,13 1,2 0,979 1,192 0,718 0,288 7,57 2,31 1,3 0,969 1,287 0,841 0,365 7,08 2,49 1,4 0,955 1,379 0,974 0,456 6,53 2,66 1,5 0,937 1,468 1,115 0,560 5,93 2,84 1,6 0,913 1,553 1,264 0,678 5,27 3,02 1,7 0,882 1,633 1,421 0,812 4,57 3,20 1,8 0,843 1,706 1,584 0,961 3,86 3,38 1,9 0,795 1,770 1,752 1,126 3,17 3,55 0,735 1,823 1,924 1,308 2,49 3,91 2,2 0,575 1,887 2,272 1,720 1,20 4,26 2,4 0,347 1,874 2,609 2,195 0,09 4,62 2,6 0,033 1,755 2,907 2,724 -0,89 4,97 2,8 -0,385 1,490 3,128 3,288 -1,59 5,33 -0,928 1,037 3,225 3,858 -2,24 6,22 3,5 -2,928 -1,272 2,463 4,980 -3,12 7,11 -5,853 -5,941 -0,927 4,548 -3,68 - 61 - Giá tr áp l c ngang c c (kN/m2) -6,00 -4,00 -2,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 0,00 1,00 3,00 4,00 sâ u t đá y đà i (m ) 2,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Hình 4.14 Bi u đ áp l c ngang T i đ sâu Z = 1,6m so v i đáy đài có σzmax = 8,32 kN/m2 ; σ’v = 55,18 kN/m2 L p đ t có : c1 = kN/m2, ϕ1 = 29o [σ z ] = η1 η 4 (σ v' tgϕ1 + ξ c1 ) = 1.0,7 .(55,18.tg 29 o + 0,3.6) o cos ϕ1 cos 29 = 103,68 kN/m2 > σzmax V y th a u ki n n đ nh n n đ t quanh c c 4.6 Mô ph ng đánh giá kh n ng n đ nh u ki n làm vi c đ ng th i c a c c b n bê tông - 62 B ng 4.2 Tóm t t đ c tr ng c lý c a đ t n n s d ng cho tốn mơ ph ng nv Ký Thơng s hi u Mơ hình Model Lo i v t li u tác đ ng Type Kh i l ng đ n v đ t MNN Kh i l ng đ n v đ t d L p đ tđ p M-C nv L p1 L p2 M-C M-C Drained Drained Drained - γunsat 17 15,7 19,7 kN/m3 γsat 17,6 15,8 19,8 kN/m3 Mô đun bi n d ng Eo 10.000 1.500 2.880 kN/m2 H s Poisson ν 0,3 0,3 0,3 - L c dính C kN/m2 Góc ma sát ϕ 30 29 20 o i MNN đánh giá kh n ng n đ nh c a cơng trình kè ven sơng u ki n làm vi c đ ng th i c a c c b n bê tông gia c mái d c, ti n hành mô ph ng b ng ph n m m Plaxis 3D Mơ hình tính tốn đ c th hi n nh hình 4.15 Hình 4.15a M t c t đ ng kè - 63 - Hình 4.15b M t b ng n hình tính tốn mơ ph ng - 64 - Hình 4.16 T ng chuy n v d i d ng vùng đ ng giá tr Hình 4.17 T ng chuy n v d i d ng đ ng đ ng m c - 65 - Hình 4.18 T ng chuy n v ngang d i d ng vùng đ ng giá tr Hình 4.19 T ng chuy n v ngang d i d ng đ ng đ ng m c - 66 - Hình 4.20 T ng chuy n v đ ng d i d ng vùng đ ng giá tr Hình 4.21 T ng chuy n v đ ng d i d ng đ ng đ ng m c - 67 - K t qu mô ph ng đánh giá kh n ng n đ nh c a công trình kè c c k t h p b n bê tơng khu v c Ơ Mơn, C n Th th hi n hình 4.15 đ n hình 4.21 V t ng th , d t i tác d ng c a kh i đ t đ p có chi u cao 2,7m phía bên ng kè, cơng trình v n đ m b o kh n ng n đ nh th a mãn u ki n kh n ng ch u t i T ng chuy n v c a cơng trình th hi n nh hình 4.16 Giá tr chuy n v l n nh t đ c ghi nh n t i tâm di n san l p Trong tr ng h p này, chuy n v l n nh t đ lún n đ nh c a cơng trình Th c t , khu v c xây d ng có l p đ t y u b m t nên d gây đ lún đ i tác d ng c a kh i đ t đ p, n n đ t y u b nén ép khu v c k c n t c b trí Kh i đ t đ p ng kè bê tông h c c, m t b n đáy bê tông khu v c gây t i tr ng lên b n bê tơng h móng c c nên đ lún không đáng k Khi x y s gi m th tích hi n t c k t c a n n đ t y u bên trong, áp l c ngang tác d ng lên h c c d ng i kè s gi m l i chuy n v ngang c a c c s gi m theo t ng ng Giá tr t ng chuy n v cơng trình đ t đ lún n đ nh x p x 26cm, thành ph n chuy n v đ ng chi m t l đáng k (hình 4.20 4.21) Do đó, đ t n đ nh, chuy n v ngang l n nh t có giá tr x p x 4,1cm chuy n v c a đ nh kè 3,0 cm (hình 4.22) So sánh v i giá tr chuy n v ngang c a đ nh kè đ ph ng pháp gi i tích 2,3 cm s khác bi t k t qu c xác đ nh b ng có th xem khơng đáng k c hai k t qu tính đ u cho giá tr chuy n v ngang gi i h n cho phép - 68 - Hình 4.22 T ng chuy n v ngang c a c c t Hình 4.23 Chuy n v đ ng c a c c t ng kè ng kè - 69 - Hình 4.24 Mơ men d c theo thân c c Mz Hình 4.25 L c c t d c theo thân c c Qz - 70 Mô men l c c t d c theo thân c c th hi n hình 4.24 4.25 T k t qu tính tốn hình 4.12 4.13 có th th y s khác bi t phân b mô men theo đ sâu s c theo thân c c Có th th y r ng k t qu mơ phòng b ng Plaxis 3D h p lý h n so có xét s làm vi c c a b n bê tơng đ ng (t Trong đó, vi c tính tốn b ng gi i tích cho th y ng kè) b n đáy đ nh c c khơng có mơ men so vi c tính toán ch xem c c ch u áp l c ngang t p trung kh i đ p Ngoài ra, theo k t qu mô ph ng b ng Plaxis, mơ men hàng c c ngồi có giá tr l n h n nh ng gi m nhanh theo đ sâu so v i hàng c c bên L c c t d c theo thân c c c ng có xu h ng t ng t ng su t lên m t b ng ngang đ u c c th hi n Hình 4.26 hình 4.26 ng su t lên m t b ng Có th th y r ng áp l c đ t c a kh i san l p thông qua b n đáy t p trung lên đ u c c Do s t p trung ng su t nén lên đ u c c nên áp l c ngang tác d ng lên h c c s gi m đi, đ m b o u ki n n đ nh c a cơng trình kè 4.7 K t lu n ch ng K t qu tính tốn kè c c bê tông c t thép k t h p b n bê tông cho th y: - Chuy n v ngang c a đ nh kè : 3,0 cm - Góc xoay đ nh kè : 0,004 rad - 71 - K T LU N VÀ KI N NGH T k t qu tính tốn b ng gi i tích c s tiêu chu n mơ ph ng b ng Plaxis 3D đ đánh giá kh n ng n đ nh cơng trình kè h c c có k t h p b n bê tông c t thép lu n v n đ khu v c đ t y u Ơ Mơn, C n Th , k t lu n c a c rút nh sau: K T LU N Chuy n v ngang c a đ nh c c d it ng kè t k t qu mô ph ng s làm vi c đ ng th i b ng Plaxis 3D có giá tr l n h n so v i k t qu tính qu đ i đ t đ p thành l c t p trung đ u c c (không xét đ n s làm vi c c a b n bê tông) ng pháp tính đ u gi oi h n cho Chuy n v ngang theo k t qu c a hai ph phép (