Chuyên đề:Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của một số giải pháp công nghệ đối với đê biển

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỐI VỚI ĐÊ BIỂN THUỘC ĐỀ TÀI: “ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM ” Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂ Y DỰNG ĐÊ BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS Nguyễn Quốc Dũng Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam 7579-15 22/12/2009 Hà Nội 2009 1 Mục lục Trang I. ĐẶT VẤN ĐỀ 3 1.1. Mục tiêu 3 1.2. Phương pháp nghiên cứu 3 1.3. Cách tiếp cận 3 1.4. Điều kiện ban đầu của đê 3 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN THEO PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG 4 2.1. Phương pháp tính toán 4 2.2. Các bước tính 4 2.3. Kết quả tính toán mặt cắt 4 2.4. Kiểm tra ổn định 5 III. TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪNG ĐỢT CHỜ LÚN 5 3.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 5 3.2. Yêu cầu 5 3.3. Giải bài toán 5 IV. TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP PHẢN ÁP 10 4.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 10 4.2. Yêu cầu 10 4.3. Giải bài toán 10 V. PHƯƠNG PHÁP ĐÀO THAY THẾ TOÀN BỘ HOẶC MỘT PHẦN MÓNG 13 5.1. Đệm cát 13 5.1.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 13 5.1.2. Yêu cầu 13 5.1.3. Giải bài toán 13 5.2. Đệm đất 16 5.2.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 16 5.2.2. Yêu cầu 16 5.2.3. Giải bài toán 16 VI. PHƯƠNG PHÁP CỌC CỪ TRÀM 19 6.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 19 6.2. Yêu cầu 19 2 6.3. Giải bài toán 19 VII. PHƯƠNG PHÁP CỌC CÁT 22 7.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 22 7.2. Yêu cầu 22 7.3. Giải bài toán 22 VIII. PHƯƠNG PHÁP GIA TẢI TRƯỚC 24 8.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển 24 Sơ đồ mặt cắt đê như trên(hình 1) 24 8.2. Yêu cầu 24 8.3. Giải bài toán 24 IX. PHƯƠNG ÁN ĐÊ ĐẤT CÓ CỐT 26 9.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển tính toán 26 9.2. Yêu cầu 26 9.3. Giải bài toán 27 X. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ CHO ĐÊ BIỂN CÓ XÉT ĐẾN HIỆU QUẢ KINH TẾ 31 10.1. Ví dụ 1: Khối đắp có chiều cao nhỏ 31 10.1.1. Mặt cắt đê 31 10.1.2. Tính toán đắp đê theo PP truyền thống (từng lớp) 31 10.1.3. Đề xuất và tính toán một số phương án 34 10.2. Ví dụ 2: Khối đắp có chiều cao lớn 41 10.2.1. Giới thiệu công trình 41 10.2.2. Phân tích lựa chọn phương án 42 10.2.3. Tính toán xử lý nền bằng cọc ximăng đất 43 10.2.4. Kết luận: 46 XI. KẾT LUẬN 50 3 CHUYÊN ĐỀ 23 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỐI VỚI ĐÊ BIỂN ĐẮP BẰNG VẬT LIỆU TẠI CHỖ I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Mục tiêu - Đưa ra các bước – quy trình tính toán của mỗi một giải pháp công nghệ khi áp dụng cho đê biển; - Đánh giá hiệu quả của từng công nghệ về mặt kỹ thuật và kinh tế khi sử dụng các công nghệ. 1.2. Phương pháp nghiên c ứu Nghiên cứu được thực hiện bằng cách: - Nghiên cứu một loại đê điển hình và một loại đất điển hình vùng đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam; - Bước 1: Tính toán cho đê biển trên trong trường hợp không sử dụng các giải pháp công nghệ - tức là sử dụng phương pháp thiết kế theo truyền thống; - Bước 2: Tính toán đê trên trong trường hợp có sử dụng các công nghệ củ a đề tài đề xuất vào để tính toán, các tính toán bao gồm: - Tính toán xác định các thông số hình học thông qua các công thức giải tích, theo các bước xác định; - Tính toán sử dụng các phần mền thương mại để tính toán. - Bước 3: Đánh giá hiệu quả của các giải pháp công nghệ khi có các nghiên cứu ở bước 1 và 2. 1.3. Cách tiếp cận - Tiếp cận lý thuyết: Sử dụng các công thức lý thuyết đã được nghiên cứu đề xuất trong các công nghệ, giới thiệu trong các chuyên đề; - Tiếp cận phương pháp tính: Sử dụng các phần mềm thương mai đã có trên thị trường (có bản quyền), xây dựng các menu chương trình con hỗ trợ để phục vụ cho các tính toán; - Tiếp cận thông qua thực tế: Để đánh giá hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cần dự vào các tiêu chuẩn, quy chuẩn, các đơn giá hiện hành để đánh giá. 1.4. Điều kiện ban đầu của đê a/ Các chỉ tiêu c ơ lý của đất đắp: + Đất đắp có: - Dung trong tự nhiên: 3 /1.17 mKN= ω γ - Dung trọng đất khô: 3 /8.11 mKN k = γ 4 - Góc ma sát trong: 634 ′ = o ϕ - Lực dính đơn vị: 3 /4.3 mKNC = b/ Các chỉ tiêu cơ lý của đất nền: + Lớp đất 1 có (chiều dày lớp đất 5m): - Dung trong tự nhiên: 3 /2.17 mKN= ω γ - Dung trọng đất khô: 3 /8.11 mKN k = γ - Góc ma sát trong: 443 ′ = o ϕ - Lực dính đơn vị: 3 /4.4 mKNC = + Lớp đất 2 có (chiều dày lớp đất 7m): - Dung trong tự nhiên: 3 /1.18 mKN= ω γ - Dung trọng đất khô: 3 /2.13 mKN k = γ - Góc ma sát trong: 806 ′ = o ϕ - Lực dính đơn vị: 3 /8.2 mKNC = II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN THEO PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG 2.1. Phương pháp tính toán Tính toán TCN 130-2002: Hướng dẫn thiết kế đê biển 2.2. Các bước tính - Tính toán xác định cao trình đỉnh đê; - Tính toán bằng giải tích các thông số thiết kế; - Tính toán ổn định tổng thể bằng phần mềm Geo - Slope 2.3. Kết quả tính toán mặt cắt 3m m =3 m = 2 . 5 5m 7m 5m 4.5m dat dap lop 1 lop 2 Hình 1.Mặt cắt đê 5 2.4. Kiểm tra ổn định 123 4 5 1 2 3 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 Hình 2. Sơ đồ tính toán ổn định đê biển theo mặt cắt thiết kế yêu cầu 0.658 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 Hình 3. Hệ số ổn định nhỏ nhất Kminmin = 0,658 - Kết luận:Mặt cắt đê không ổn định. → Phải dùng các biện pháp gia cố. Xử dụng các biện pháp xử lý nền để tăng tính ổn định cho mặt cắt đê trên ta đi vào các phương pháp cụ thể như sau: III. TÍNH TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỪNG ĐỢT CHỜ LÚN 3.1. Sơ đồ mặt cắt đê biển Sơ đồ mặt cắt đê như trên (hình 1) 3.2. Yêu cầu 1. Dùng phương pháp đắp theo thời gian, tính toán các thông số theo từng bước. 2. Kiểm tra khả n ăng chịu tải của nền, tính toán lún. 3. Kiểm tra ổn định theo từng giai đoạn đắp. 3.3. Giải bài toán 6 1. Tính các thông số đắp. 1.1.Tải trọng an toàn của nền:P at = 3,14.C u C u = w tg C ϕ .14.51− = 73.3.14.51 4,4 tg− = 6,12(KN/m 2 ) → P at = 3,14.6,12 = 20,78 (KN/m) 2.1. Chiều cao an toàn của khối đất đắp:H at = d u C γ .14,3 = 2,17 12,6.14,3 = 1,21(m) 3.1. Chiều cao giới hạn cho phép của khối đất đắp: [H gh ]= ® u K C.14,5 γ = 2,17.25,1 12,6.14,5 = 1,58(m) 4.1. Chọn chiều dày lớp đất đắp đợt đầu là h 1 Theo điều kiện an toàn ta có: h 1 ≤ H at → chọn h 1 = 1,2(m) 5.1.Tính thời đoạn cần ngừng thi công T 1 : Sau khi đắp xong lớp h 1 ,cần chờ một khoảng thời gian T 1 để đất nền cố kết U 1 dưới áp lực P 1 =  đ .h 1 Ta có : T 1 = t. n 1 ) h H ( , t = 2 v v Th C = 98,0 02,0.567,0 = 0,000231(Gỉa thiết U=80% tra phụ lục(15-2) được T v = 0,567,C v = 0,98). Vậy T 1 = 2 02,0 2,1 .000231,0 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = 0,833. 6.1. Kiểm tra sự ổn định của đất nền sau thời đoạn T 1 để xác định chiều dày của lớp đất thứ 2 (h 2 ). Ta có: cu cu u cu cu cu CCC∆= − ⎫ ⎬ ∆ϕ = ϕ − ϕ ⎭ → ⎩ ⎨ ⎧ =−=∆ =−=∆ 8,34,42,8 7,773,343,11 cu cu C ϕ Giá trị sức chống cắt tính toán theo mức độ gia tăng trung bình sau thời đoạn T 1 : tt cu cu u tt cu cu u C C =C+ 2 2 ∆ ⎫ ⎪ ⎪ ⎬ ∆ϕ ⎪ ϕ=ϕ+ ⎪ ⎭ → ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ =+= =+= 58,7 2 7,7 73,3 3,6 2 8,3 4,4 u cu u cu C ϕ 7.1. Tính H at và [H gh ] của khối đất đắp sau thời đoạn T 1 là: H at = ).14,5-1.( .14,3 tt cud tt cu tg C ϕγ = )58,7.14,5-1.(1,17 3,6.14,3 tg = 3,66(m) 7 [H gh ] = ).14,5-1.(. .14,5 tt cud tt cu tgK C ϕγ = )58,7.14,5-1.(1,17.25,1 3,6.14,5 tg = 4,79(m) V ì H đ ≤ [H gh ], chỉ cần đắp thêm lớp thứ hai có chiều dày h 2 là: h 2 = H đ - h 1 =4,5-1,2 = 3,3(m) 2. Kiểm tra khả năng chịu tải của nền: h A A B B H 1 q P= γ h O b y x Hình 4. Sơ đồ làm việc và tính toán khả năng chịu tải của nền Các giá trị [p], [q] được xác định như sau: [p] = γH q h f + γH γ b + H c C > P =  đ .h [q] = n(γH q h f + γH γ b + H c C) > q = b Q Ta có: P = γ đ .h=17,1.4,5 = 76,95(KN/m 2 ) Q= γ n. H=10.4,5 = 45(KN/m 2 ) q = b Q = 375,17 45 = 2,59(KN/m) n = P q = 95,76 59,2 = 0,034. l= C b. γ = 3,6 375,17.2,17 = 47,44(m) Tra phụ lục (15-4) với ϕ = 7,58,n = 0,034 và l = 40,61 → H q = 1,9;Hg = 0,28;H c = 5,037;h f = 0 → [p] = 115,41 > P = 76,95 [q] = 3,88 > q = 3,03 →Như vậy đảm bảo khả năng chịu tải cho nền. + Tính toán lún. - Tính lún cho thân: *Với chiều cao h 1 8 S 1thân = 1 1 0 1 1 1 0 1 H i ii ε εε + − Ta có : 1 o ε =1,514, Từ P= γ 2 1 h =17,1. 2 2,1 =10,3(KN/m 2 ) =1,03(kG/cm 2 ) → 1 1 ε =1,264 Vậy : S 1thân = 2,1. 514,11 264,1514,1 + − = 0,119(m) (1) *Với chiều cao h 2 S 2thân = 2 1 i0 1 i2 1 i1 H 1 ε+ ε−ε + 2 2 i0 2 i1 2 i0 H 1 ε+ ε−ε Ta có: P 1 = γ.H 2 = 17,1.3,3.0,1= 5,643 ; P 2 = γ. 2 2 H = 2,822(kG/cm 2 ) Từ P 1 → 1 2 ε = 0,9385 Từ P 2 → 2 1 ε = 1,0695 Vậy: S 2thân = 3,3. 514,11 9385,0135,1 + − + 3,3. 514,11 0695,1514,2 + − = 1,011(m) (2) T ừ ( 1) và (2) → Độ lún cuối cùng của thân là: S thân = S 1thân +S 2thân = 0,119+1,011= 1,13(m) - Tính lún cho nền:Chia đất nền thành 2 lớp h 1 =h 2 = 1,5m (h nền =3m) *Đắp đê với chiều cao h 1 S 1nền = i n 1i i0 i1i0 h 1 ∑ = ε+ ε − ε Ta có: P 1 = γ.H 2 = 17,2.1,2= 2,064(kG/cm 2 ) → 1 ε =1,135 Vậy: S 1nền = 5,1. 514,11 135,1514,1 2 1 ∑ = + − i = 0,452(m) (3) * Đắp đê với chiều cao h 2 S 2nền = i n i i ii h ∑ = + − 1 1 21 1 ε ε ε Ta có: P 2 = γ.(H 1 +H 2 )= 17,2.(1,2+3,3)= 7,74(m) → 2 ε = 0,873 Vậy: S 2nền = 5,1. 135,11 873,0135,1 2 1 ∑ = + − i = 0,368(m) (4) Từ (3) và (4) →Độ lún cuối cùng của nền đập là:S nền =0,452+0,368= 0,820(m) 9 3. Kiểm tra ổn định sau khi đắp đê: PP geoslope 1 2 3 456 7 1 2 3 4 56 7 8 9 10 11 12 131415 16 17 1819 20 2122 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 dot 1 Hình 5. Sơ đồ tính toán ổn định cho lớp đắp thứ nhất H = 1,20m 1.755 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 dot 1 Hình 6. Hệ số ổn định cho lớp đắp thứ nhất H 1 = 1,755 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 dot 1 dot 2 Hình 7. Sơ đồ tính toán ổn định cho lớp đắp thứ hai H 2 = 3,30m 1.120 m=3 m=2.75 3m 1,5m 5m lop1 lop2 dot 1 dot 2 Hình 8. Hệ số ổn định cho lớp đắp thứ nhất H 1 = 1,120 [...]... tính toán một số phương án a- Đối với thân đê Thân được sử dụng bằng vật liệu tại chỗ có chỉ tiêu cơ lý yếu (c=7 kN/m2, ϕ =2o, γk=12,2 kN/m3), sử dụng phương pháp đắp bằng gầu xáng lấy đất đưa trực tiếp lên thân đê nên đất ở trạng thái bão hoà hoà toàn, trong khi điều kiện thi công không cho phép kéo dài ( . “ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẮP ĐÊ BẰNG VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG VÀ ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU TỪ QUẢNG NINH ĐẾN QUẢNG NAM ” Mã số: 05 Thuộc chương trình: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PHỤC VỤ XÂ Y DỰNG ĐÊ. toán của mỗi một giải pháp công nghệ khi áp dụng cho đê biển; - Đánh giá hiệu quả của từng công nghệ về mặt kỹ thuật và kinh tế khi sử dụng các công nghệ. 1.2. Phương pháp nghiên c ứu Nghiên. c ứu Nghiên cứu được thực hiện bằng cách: - Nghiên cứu một loại đê điển hình và một loại đất điển hình vùng đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam; - Bước 1: Tính toán cho đê biển trên trong trường