Trang 19 DRSMMF 1 - Phá hoại trượt xảy ra khi hệ số an toàn nhỏ hơn 1 mô men gây trượt lớn hơn mô men kháng trượt 2.1.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường - Có một vài phương
TỔNG QUAN
GIỚI THIỆU
Đồng Tháp, tỉnh thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, nổi bật với hệ thống sông ngòi chằng chịt và nhiều ao hồ lớn Sông Tiền, một nhánh của sông Mê Kông, chảy qua tỉnh với chiều dài 132km, tạo nên mạng lưới kênh rạch phong phú dọc hai bên bờ Tỉnh có hơn 300km đường bộ liên tỉnh và hệ thống sông rạch thông thương thuận lợi Sông Tiền không chỉ phân chia lãnh thổ thành hai vùng Bắc và Nam mà còn chảy qua 10/12 huyện, thị xã, thành phố, tập trung nhiều đô thị lớn như Cao Lãnh, Sa Đéc và thị xã Hồng Ngự.
TÌNH HÌNH SỰ CỐ XÓI LỞ, SẠT LỞ ĐÊ BAO TỈNH ĐỒNG THÁP, ĐẶT BIỆT HUYỆN TÂN HỒNG
Hình 1.1 Sạt lở đê bao Cả Mũi xã Tân Thành A, huyện Tân Hồng
Vào tháng 11/2010, một đoạn đê bao Cả Mủi tại xã Tân Thành A đã xảy ra sạt lở với chiều dài gần 64m trong quá trình thi công Đê bao này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ 800 hecta lúa vụ mùa.
Hình 1.2 Sạt lở đê bao xã An Phước, huyện Tân Hồng
Vào tháng 9 năm 2015, đê bao An Phước thuộc xã An Phước đã xảy ra sự cố sạt lở dài gần 108m trong quá trình thi công, ảnh hưởng đến việc bảo vệ 900 hecta lúa vụ mùa.
Vào tháng 08/2015, huyện Tân Hồng ghi nhận một vụ sạt lở đê bao tại xã Tân Phước trong quá trình thi công, chia thành 6 đoạn với chiều dài trung bình khoảng 30m mỗi đoạn Đê bao này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ 900 hecta lúa vụ mùa.
Tính cấp thiết của đề tài
Sông Tiền và hệ thống kênh rạch tại tỉnh Đồng Tháp mang lại nhiều thuận lợi, nhưng cũng đối mặt với khó khăn như xói lở và sạt lở bờ sông do cấu tạo đất Cấu trúc bờ sông chủ yếu là cát, đất dính, bùn, điều này làm cho việc bảo vệ các tuyến đê bao trong mùa nước nổi trở nên cấp thiết Rơm, một nguyên liệu
Mục tiêu là giảm thiểu thiệt hại hàng năm trong mùa nước nổi, từ đó hỗ trợ các đơn vị có định hướng rõ ràng cho công tác thiết kế, xây dựng, quản lý và khai thác các công trình bờ sông, đê bao tại tỉnh Đồng Tháp.
TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC
T Bài báo nghiên cứu Tác giả Nội dung nghiên cứu
1 The practical streambank bionengineering guide USDA NRCS Aberdeen, ID.55p
Hướng dẫn sử dụng các phương pháp sinh học trên bờ sông
Channel Erosion Analysis and Control In Woessmer, W and D.F Potts, eds Proceedings Headwaters Hydrology
American Water Resources Association Bethesda, Md
(1989) Xói mòn bờ sông Phân tích và kiểm soát Thuỷ văn
3 Guidelines for Bank Johnson Dự án môi trường ở ven bờ sông
Stabilizaton Projects in the Riverine
King County Department of Public Works, Surface Water Management
Stabilizaton Quản lý nước mặt
Press: 434p Sedimentation and Erosion Oxford Press: 371p
Cơ sông Bồi lắng và xói mòn
R.(198) Phân tích sông và nghiên cứu
Streambank slumping and its contribution to the phosphorus and suspended sediment loads of the Blue Earth River, Minnesota Journal of Soil and Water Conservation,57(5),243-
Sạt lở bờ sông bởi phốt pho và ngưng tải trầm tích của sông Blue Earth , Minnesota Tạp chí của đất và nước Bảo tồn
7 Theoretical Soil Mechanics Wiley: New York 510p
(1948) Cơ học đất lý thuyết
T Bài báo nghiên cứu Tác giả Nội dung nghiên cứu
1 Phân tích xác định nguyên nhân gây sạt lở kè Xuân Canh, đê tả sông Luống
Kè Xuân Canh và bờ sông khu vực cửa vào sông Đuống đang gặp tình trạng mất ổn định và sạt lở nghiêm trọng Điều này xảy ra do dòng chảy với vận tốc lớn tác động mạnh đến lòng sông, kết hợp với địa chất yếu, dẫn đến hiện tượng xói mòn liên tục.
Xác định nguyên nhân sạt lở và dự báo diễn biến lòng dẫn sông Cần Thơ khu vực cầu Trà Niền bằng mô hình MIKE21C
Th.S.Hồ Việt Cường, Th.SNguyễn Thị Ngọc Nhẫn Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc Gia về động lực học sông biển
Sạt lở bờ sông Cần Thơ khu vực cầu Trà Niền chủ yếu do đặc điểm hình thái và địa chất lòng dẫn, cùng với tác động của chế độ thủy lực dòng chảy Ngoài ra, dòng chảy có vận tốc vượt quá giới hạn cho phép cũng góp phần làm gia tăng hiện tượng xói mòn.
3 Nghiên cứu dự báo phòng chống xói lở bờ sông Cửu Long
GS.TSKH Nguyễn Ân Niên, PSG
Lê Ngọc Bích, TS Lê Mạnh Hùng, Ths Đinh Công Sản,
Ks Trần Bá Hoàng, Ks
Nghị, TS Trương Ngọc Tường, Ths
Lâm đạo Nguyên, Ths.Phạm Bách Việt, Ks.Đỗ Văn Khiết
Hiện tượng xói lở bờ sông Cửu Long chủ yếu xảy ra do dòng nước có vận tốc lớn, đặc biệt là trong mùa lũ, vượt quá tốc độ không xói cho phép của các vật liệu cấu tạo lòng dẫn.
Phòng chống xói lở ở Việt Nam áp dụng phương pháp kỹ thuật sông ngòi truyền thống của Nhận Bản
Hirotada MATSUKI tiến sĩ, kỹ sư: Chuyên
Tường chắn dẫn dòng được xây dựng bằng sọt tre, kết nối với bờ sông qua các rào chắn bằng tre Hệ thống này giúp giữ lại trầm tích, tạo thành bức tường bảo vệ cho phần chân kè rộng dưới nước.
Hướng dẫn kỹ thuật ứng dụng công nghệ cỏ Vetiver, giảm nhẹ thiên tai bảo vệ môi trường
Paul Trương, Trần tân Văn, Elise Pinnes
Sử dụng cỏ Vetiver ( Hương Bài ) Chống xói lở bờ sông
Nghiên cứu cơ sở khoa học về giải pháp bảo vệ bờ sông trong điều kiện nước lũ dâng cao là rất quan trọng Bài viết này đề xuất các giải pháp và thiết kế cụ thể cho đê Hữu Hoàng Long tại tỉnh Ninh Bình, nhằm đảm bảo an toàn cho khu vực trước tình trạng lũ lụt Việc áp dụng các giải pháp khoa học sẽ giúp tăng cường khả năng chống chịu và bảo vệ môi trường sống xung quanh.
Th.s Bùi Xuân Thư Kè kết hợp với các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật
7 Sử dụng lục bình chống xói lở bờ sông của một số nhà dân
Nguyên nhân chính gây xói lở bờ sông và đê bao là do sóng có vận tốc lớn, đặc biệt trong mùa lũ Việc sử dụng vật liệu thiên nhiên như rơm cuộn giúp chống sạt lở bờ sông hiệu quả với chi phí thấp và dễ thi công Tuy nhiên, các biện pháp khác như trồng cỏ cần thời gian dài để có hiệu quả, trong khi lục bình đang trở thành vấn nạn do sinh sôi nhanh chóng, gây cản trở lòng sông Sử dụng rơm cuộn không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ đê bao khi mùa lũ đến với dòng nước chảy mạnh.
Ý NGHĨA LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN ÁP DỤNG
Tài liệu khảo sát địa chất đê bao tỉnh Đồng Tháp được tổng hợp và phân tích một cách hệ thống Việc thống kê và đánh giá các số liệu kết hợp với kiến thức khoa học cùng quy trình quy phạm sẽ giúp tổng kết một cách rõ ràng về địa chất của hệ thống đê bao tại tỉnh Đồng Tháp.
Phân tích tính chất cơ lý của rơm bao gồm đánh giá khả năng nổi, tính tan rã trong nước, và sự ổn định khi chịu áp lực thủy động Đồng thời, nghiên cứu cũng xem xét sự liên kết và khả năng làm việc của các cuộn rơm khi tương tác với nhau.
- Xác định thành phần cỡ hạt và phân loại đất bờ sông và đê bao tại nơi khảo sát
- Tính toán giải pháp kỹ thuật các biện pháp thiết kế thi công sử dụng rơm cuộn chống xói lở bờ sông và đê bao khu vực Đồng Tháp.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Thu thập tài liệu địa chất và bản vẽ thiết kế và biện pháp thi công của đê bao
- Thiết kế và tính toán phương pháp thi công gia cường chống xói lở bờ sông và đê bao sử dụng rơm cuộn tại khu vực Đồng Tháp
Thu thập hồ sơ thiết kế bản vẽ và phương pháp thi công của công trình đê bao
Lấy mẫu địa chất tại vị trí sạc lở đê bao đem thí nghiệm xác định thành phần cỡ hạt, phân loại đất
Thí nghiệm tính bền của rơm cuộn trong môi trường nước Khả năng ứng sử của rơm cuộn trước sóng
Thiết kế biện pháp thi công rơm cuộn đưa vào sử dụng.
GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
- Lấy mẫu đất thí nghiệm nông 6 – 7m Hạn chế về địa chất
Khảo sát chỉ tập trung vào dòng chảy sóng tác động vuông góc với bờ bao, không xem xét dòng chảy song song Chiều cao cột sóng được khảo sát trong khoảng 10 – 30cm, do quá trình tạo sóng được thực hiện bằng phương pháp thủ công.
CƠ SƠ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BỜ KÈ
2.1.1 Phá hoại dạng cung trượt
- Theo tiêu chuẩn FHWA–NHI–06–088 của Mỹ đề xuất bởi Naresh et al
Vào năm 2006, Hiệp hội Quản lý Đường cao tốc Liên bang (The Federal Highway Administration) đã đưa ra những thông tin quan trọng về nền và móng công trình Theo đó, hiện tượng phá hoại của các công trình như kè, đê, đập trên nền đất yếu thường xảy ra khi kè bị lún, dẫn đến việc đất xung quanh trồi lên và xuất hiện mặt trượt cung tròn, như được minh họa trong hình 2.1.
Tổng sức kháng cắt dọc mặt cung trượt
Bề mặt đất đắp đắp sau phá hoại
Hướng dịch chuyển mặt trượt
Hình 2.1 Cơ chế phá hoại điển hình dạng cung trượt tròn
Lực lực gây ra trượt và lực kháng trượt trong phá hoại trượt của mái dốc như sau:
Mô men gây trượt (Driving moment) M D được xác định bởi khối lượng của kè cùng với tải trọng bên trên, kết hợp với cánh tay đòn, là khoảng cách ngang từ tâm trọng lực đến tâm của cung phá hoại (L W).
- Mô men kháng trượt (Resisting moment) M R : tạo ra bởi tổng lực kháng cắt của đất dọc theo cung trượt nhân với bán kính cung trượt (L S ).
- Hệ số an toàn, FS (Factor of safety) chống mất ổn định dạng cung trượt được tính theo công thức (1) dưới
- Phá hoại trượt xảy ra khi hệ số an toàn nhỏ hơn 1 (mô men gây trượt lớn hơn mô men kháng trượt)
2.1.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường
Có một số phương pháp phân tích ổn định cung trượt được áp dụng cho đập và kè trên nền đất yếu, trong đó phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường (phương pháp Fellenius) là phương pháp đơn giản nhất Phương pháp này có thể thực hiện dễ dàng thông qua tính toán tay, dựa trên việc xác định lực trượt và lực kháng trượt Trong quá trình phân tích ổn định, khối lượng đất trong phạm vi mặt trượt được chia thành nhiều phần khác nhau.
Bán kính cung trượt Đất đắp Đất đắp Đất yếu Đất tốt
Mực nước ngầm Tâm cung trượt, O
Hình 2.2 Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường Đường kéo dài từ tâm cung trượt
Không có áp lực nước
Ntan : Lực kháng trượt c: Lực kháng trượt T: Lực trượt
Tâm trọng lực, cg c = lực dính của phân tố đất dọc theo mặt trượt
= góc ma sát trong của phân tố đất
W T = tổng trọng lượng phân tố đất
Hình 2.3 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi không có áp lực nước
Mỗi phần chia nhỏ được xem như một phân tố độc lập trong việc phân tích lực tác động, như thể hiện trong hình 2.3 và 2.4, tương ứng với trường hợp không có và có tác động của áp lực nước Các giả thiết này được đưa ra dựa trên phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường.
- Lực kháng cắt của đất được xây dựng dựa trên công thức Mohr–Coulomb:
= lực kháng cắt hữu hiệu c = thành phần lực dính của đất (–u)tan = thành phần lực ma sát của đất
Tổng áp lực vuông góc với mặt trượt tại đáy mỗi mặt trượt, ký hiệu là , được tạo ra bởi trọng lượng của nước và đất phía trên Áp lực nước, ký hiệu là u, có hướng ngược lại với tổng áp lực .
Hệ số an toàn là như nhau đối với tất cả các phân tố chia nhỏ
Hệ số an toàn đối với lực dính và góc ma sát trong là như nhau
Lực tương tác, bao gồm lực cắt và áp lực pháp tuyến, trên cạnh bên của các phân tố thường bị bỏ qua Áp lực nước và u có tác dụng làm giảm trọng lượng của mỗi phân tố nhờ vào lực đẩy ngược của nước lên đáy chúng.
Từ đó, hệ số an toàn của mặt trượt được xác định theo công thức (3):
Tổng mô men kháng trượt của các phân tố Tổng mô men gây trượt của các phân tố Đường kéo dài từ tâm cung trượt
Phân tố đất Có áp lực nước
Ntan: Lực kháng trượt cl: Lực kháng trượt T: Lực trượt
Tâm trọng lực, cg c = lực dính của phân tố đất dọc theo mặt trượt
= góc ma sát trong của phân tố đất
W T = tổng trọng lượng phân tố đất + nước u = áp lực nước tại đáy phân tố ul = lực đẩy nước tại đáy phân tố
Hình 2.4 Phân tích lực trên mỗi phân tố khi có tác động của áp lực nước
2.1.3 Kiến nghị bởi FHWA–NHI–06–088
Trong phân tích ổn định, nhiều phương pháp cân bằng hữu hạn thường chia nhỏ mặt trượt thành các phân tố Tuy nhiên, phương pháp này thường không tính đến lực cắt I S, dẫn đến những hạn chế trong việc đánh giá chính xác tính ổn định.
Do đó, về mặt lý thuyết, phương pháp Spencer chặt chẽ hơn các phương pháp khác
Phương pháp chia nhỏ mặt trượt thông thường thường cho hệ số an toàn thấp do áp dụng những hệ số phi thực tế, trong khi phương pháp đơn giản Bishop và các phương pháp cải tiến khác mang lại kết quả tương đồng cho đất sét bão hòa Đối với đất có góc ma sát khác 0, ít nhất cần sử dụng phương pháp đơn giản Bishop để phân tích ổn định mặt trượt Mặc dù không có phương pháp nào đảm bảo tính toán chính xác 100% về lý thuyết, các phương pháp như Bishop, Janbu và Spencer hiện nay cung cấp phân tích ổn định mặt trượt đầy đủ và chính xác trong thực tế và thiết kế.
Phương pháp tính toán ổn định mái dốc được lựa chọn dựa trên các yếu tố như điều kiện đất, loại mái dốc, phương pháp thí nghiệm cường độ chịu tải và yêu cầu về độ tin cậy Hướng dẫn chi tiết về các phương pháp phân tích ổn định mái dốc có thể tham khảo trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Hướng dẫn áp dụng phân tích ổn định mái dốc trong thiết kế
Loại nền đất Loại phân tích
Phương pháp thí nghiệm sức chịu tải của đất nền
Phương pháp phân tích tối thiểu cần áp dụng* Đất sét
Ngắn hạn Đê, đập trên nền đất sét yếu, ngay sau khi kết thúc quá trình xây dựng, góc ma sát trong, = 0
UU, cắt cánh, hoặc CU
Sử dụng sức chịu cắt không thoát nước, S U
Phương pháp đơn giản Bishop, coi góc ma sát trong, = 0; lớp đất sét được chia thành nhiều lớp với giá trị S U tương ứng
CU, đất thí nghiệm cần được cố kết tương ứng với những giai đoạn thi công tương ứng
Sử dụng sức chịu cắt không thoát nước, S U
Phương pháp đơn giản Bishop được áp dụng cho từng giai đoạn thi công, giúp theo dõi tiến trình xây dựng hiệu quả Thí nghiệm cố kết xác định thời gian chờ sét cố kết giữa các giai đoạn, trong khi áp lực kết và chuyển vị kế đo lường áp suất nước lỗ rỗng và lún cố kết trong quá trình thi công.
Dài hạn Đê đập trên nền sét yếu, và nền đất sét của mái dốc tạo thành bằng phương pháp cắt mái dốc
CU, có đo áp lực nước lỗ rỗng hoặc CD
Sử dụng giá trị sức chịu tải hữu hiệu của đất
Phương pháp đơn giản Bishop sử dụng giá trị hữu hiệu về sức chịu tải đất nền
Thí nghiệm cắt đất trực tiếp với tốc độ cắt chậm, biến dạng cắt lớn
Sử dụng giá trị sức chịu tải của đất trong điều kiện biến dạng cắt lớn là rất quan trọng Các phương pháp như Bishop, Janbu và Spencer được áp dụng để mô phỏng mặt trượt hiện có của đất cát Tất cả các phân tích đều dựa trên giá trị sức chịu tải hữu hiệu từ các thí nghiệm.
Phương pháp đơn giản Bishop sử dụng giá trị hữu hiệu về sức chịu tải
Loại nền đất Loại phân tích
Phương pháp thí nghiệm sức chịu tải của đất nền
Phương pháp phân tích tối thiểu cần áp dụng* nghiệm SPT hoặc cắt đất trực tiếp đất nền
(*): Phương pháp đề xuất là phương pháp tối thiểu cần áp dụng Cần áp dụng phương pháp chặt chẽ hơn như phương pháp Spencer khi có thể
Phương pháp phân tích đơn giản Bishop và phương pháp phân tích Spencer đang ngày càng trở nên phổ biến Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết về cách tính toán của hai phương pháp này trong hai mục dưới đây.
2.1.4 Phương pháp đơn giản Bishop, 1954
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHỐNG ÁP LỰC THỦY ĐỘNG
2.2.1 Diễn tiến sạt lở bờ sông (Thorne and Lewin 1979)
- Lớp đất bão hòa bắt đầu xuất hiện tan rã dưới tác động của sóng và bị xói mòn xuất hiện hàm ếch
- Lớp đất phía trên (hàm ếch) bị sụt xuống sau khi lớp đất sét bị xói sâu
Đất sét sạt lở sẽ bị rửa trôi do tác động của dòng nước, dẫn đến việc hình thành bờ đất mới, tiếp tục xảy ra hiện tượng xói lở theo cơ chế tương tự.
Hình 2.7 Diễn biến xói lở a) Đê bao
Lớp đất sét đầm chặt
Hàm ếch Sóng ngang Đường hiện trạng đang gặp phải tình trạng đê bao xuất hiện hàm ếch, dẫn đến đất hàm ếch rơi xuống đường Hiện tượng lở đất do xói hàm ếch cũng đang diễn ra, gây mất đất do xói mòn Điều này đã hình thành mái dốc mới, ảnh hưởng đến cấu trúc và an toàn của khu vực.
2.2.2 Các giải pháp chống xói lở bờ sông
2.2.2.1 Phương pháp gia cường cứng: sử dung rọ đá, thảm đá
Mặt cắt ngang rọ đá Hệ thống thảm thực vật
Bề dày tối thiểu bằng 2 lần lớp rọ đá
Tầng lọc bằng vãi địa kỹ thuật
Kích thước bề dày đầu rọ đá bằng đá lớn nhất
Hình 2.8 Phương pháp gia cường rọ đá, thảm đá
2.2.2.2 Phương pháp tường chắn áp lực đất chủ động và thụ động, áp lực thủy tĩnh và kháng đất xói mòn được tính toán để phân tích sự ổn định của tường chắn
Các loại tường chắn đất điển hình
Tường trọng lực Tường cọc Tường có chân khay Tường neo
Hình 2.9 Các loại tường chắn đất điển hình
2.2.2.3 Các phương pháp ổn định bằng sinh học
Bảng 2.2 Bảng tóm tắt một số phương pháp sinh học
Cuộn rơm rơm (lúa - lúa mì) cuộn trong sợi vải địa kỹ thuật tự nhiên, được đào đặt trong rãnh tạo điều kiện hạt nảy mầm và phát triển
Sơ dừa Cuộn sợi dừa kết lại với nhau để tạo thành cấu trúc hình trụ
Live fascine bó dài cây sống gắn kết với nhau trong các bó trụ tuyến tính Nệm cọ sống kết hợp với nhau đặt trên bề mặt bờ sông
Lớp cọ Cắt ngắn và đặt trên mặt suối giữa từng lớp đất
Rặng liễu Trồng trên bờ sông
Thảm thực vật Làm thảm tự nhiên tự làm thành lưới và neo vào đất
Nguồn River Bank Protection Amrapalli Garanail, Joel sholtes cive717 – April 11,2013
2.2.2.4 Phương pháp sử dụng sơ dừa
Sơ dừa là một lựa chọn hiệu quả thay thế cho đá, xi măng và gỗ dừa trong các ứng dụng xây dựng, giúp bảo vệ khỏi xói mòn và tạo điều kiện cho thảm thực vật phát triển Việc trồng cỏ trên cuộn xơ dừa không chỉ tăng cường sức đề kháng với xói mòn mà còn ổn định bờ sông trong dài hạn Thiết kế này, kết hợp với đá bảo vệ bờ, thường được áp dụng trong các giải pháp kỹ thuật công nghệ sinh học.
2.2.2.5 Phương pháp Cây và Brush Ốp
Vật liệu bảo vệ bờ sông gần mực nước thường cần thiết để duy trì sự ổn định Một giải pháp kinh tế cho việc kè bờ là sử dụng cây neo, có thể được gắn vào lòng suối hoặc đóng vào bờ sông bằng máy xúc Ngoài ra, các phương pháp công nghệ sinh học khác cũng có thể được áp dụng, mặc dù thường yêu cầu thực hiện thủ công Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho các dòng suối nhỏ và sông ngòi.
Phương pháp tiếp cận kỹ thuật sinh học sử dụng thực vật sống và vật liệu gỗ để ổn định bờ sông là một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm Phương pháp này thường sử dụng nguồn vật liệu địa phương và lao động tay, giúp giảm chi phí Mặc dù cần thời gian để thiết lập (thường vài mùa), nhưng sau khi đã được thiết lập, nó có khả năng tự duy trì và tái tạo, góp phần bảo vệ môi trường bền vững.
Bảng 2.3 So sánh Phương pháp bảo vệ bờ sông cứng và mềm:
Bảo vệ bờ sông bằng phương pháp cứng Bảo vệ bờ sông bằng phương pháp mềm Ưu điểm
• Bền bỉ, tính ổn định cao, có thể làm tăng thảm thực vật
• thiệt hại ở địa phương có thể được sửa chữa một cách dễ dàng Ưu điểm
• Dài hạn, tái tạo bảo vệ
• Thông thường ít tốn kém
• Tiềm năng cho kết quả tốt hơn cho môi trường
• Cần có kinh nghiệm và giới hạn trong một số điều kiện thiết kế
• Cần nhân lực, vật tư, thiết bị
• Có thể cần thời gian để thiết lập
• Không phải luôn luôn thực tế (yêu cầu, đất, nước và dốc nhẹ)
Nguồn River Bank Protection Amrapalli Garanail, Joel sholtes cive717 – April 11,2013.
Phương pháp tính toán áp lực thủy động
Phương pháp tính năng lượng sóng
Hình 2.10 Bảng Thông số bề mặt sóng
Công thức tính năng lượng sóng
E P : Thế năng ρ: Trọng lượng riêng của nước 1 T/m 3 g: Gia tốc trọng trường 9.81 m/s 2 H: Chiều cao cột sóng
Công thức tính vận tốc sóng
U c : Vận tốc nước tại đầu đỉnh sóng
Bảng 2.4 Bảng Thông số vận tốc nước tại đầu đỉnh sóng một số loại đất khảo sát
Loại đất Vận tốc cho phép (m/s)
Bùn cát (không dính) 0.53 Đất phù sa ( không dính) 0.61 Bùn sét pha ( không dính) 0.53 – 0.69
Sỏi tốt 0.76 Đất sét cứng 0.91 – 1.37
Cuội phù sa 1.22 Đá phiến sét 1.83
Nguồn Stream Restoration Materials and Methods Sarah JMiller andCraigJFischenich Environmental Laboratory US Army Engineer Research and Development Center JohnOldenburgerIII Propex, Inc Mark AVianNew York City Department of Environmental Protection.
TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT ĐÊ BAO KHU VỰC ĐỒNG THÁP VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CUỘN RƠM
PHÂN TÍCH ĐỊA CHẤT KHU VỰC ĐÊ BAO SẠT LỞ
3.1.1 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Cả Mủi, xã Tân Thành A vị trí đê bao khảo sát
Hình 3.1 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao Cả Mủi
Hình 3.2 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Cả Mũi
3.1.2 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao Cả Mũi, xã Tân Thành A 3.1.2.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất
Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất
Mẫu đất Vị trí dung trọng tự nhiên γ tn Độ ẩm W%
Theo tiêu chẩn TCVN 4196:2012: Phương pháp xác định độ ẩm, độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm
3.1.2.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất
Bảng 3.2 Tổng hợp vị trí lấy mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới han chảy và chỉ số dẻo của đất
MH1 Đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, đất sét lẫn cát, sét (á sét), sét gầy 8,49 26,02 17,53
Đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, thường được pha trộn với cát và sét (á sét) tạo ra các loại đất sét gầy với các chỉ số như MH2 có giá trị 14,28, 25,94 và 11,66; MH3 chứa bột, cát rất mịn với tỷ lệ 30,31, 40,70 và 10,39; MH4 tương tự như MH2 với các chỉ số 18,25, 35,60 và 17,36; và MH5 cũng là đất sét vô hữu cơ, ít dẻo với các giá trị 22,96, 35,32 và 12,36.
MH6 Đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, đất sét lẫn cát, sét (á sét), sét gầy 10,92 26,18 15,26
Theo tiêu chuẩn TCVN 4197: 2012: Phương pháp xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo trong phòng thí nghiệm
3.1.2.3 Thành Phần cỡ hạt của đất
Bảng 3.3 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn
Theo tiêu chuẩn TCVN 4198: 2014: Phương pháp xác định thành phần cỡ
3.1.3 Vị trí lấy mẫu đất đê bao An Phước, xã An Phước vị trí đê bao khảo sát
Hình 3.3 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao An Phước
Hình 3.4 Vị trí lấy mẫu đất đê bao An Phước
3.1.4 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao An Phước, xã An Phước
3.1.4.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất;
Dung trọng tự nhiên γ tn Độ ẩm W%
Theo tiêu chẩn TCVN 4196:2012: Phương pháp xác định độ ẩm, độ hút ẩm
3.1.4.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất;
Bảng 3.5 Tổng hợp vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất
MH1 Đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, đất sét lẫn cát, sét (á sét), sét gầy 8,49 26,02 17,53
MH2 là loại đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, có thành phần đất sét lẫn cát và sét gầy với các chỉ số 14,28; 25,94; 11,66 MH3 bao gồm bột, cát rất mịn, bột đá và á cát, ít dẻo với các chỉ số 30,31; 40,70; 10,39 MH4 cũng là đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, có thành phần đất sét lẫn cát và sét gầy với các chỉ số 18,25; 35,60; 17,36 Cuối cùng, MH5 là đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, đất sét lẫn cát và sét gầy với các chỉ số 22,96; 35,32; 12,36.
MH6 Đất sét vô hữu cơ, ít dẻo, đất sét lẫn cát, sét (á sét), sét gầy 10,92 26,18 15,26
Theo tiêu chuẩn TCVN 4197: 2012: Phương pháp xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo trong phòng thí nghiệm
3.1.4.3 Thành Phần cỡ hạt của đất
Bảng 3.6 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn
Theo tiêu chuẩn TCVN 4198: 2014: Phương pháp xác định thành phần cỡ hạt
3.1.5 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Tân Phước, xã Tân Phước vị trí đê bao khảo sát
Hình 3.5 Hình ảnh vị trí và bình đồ đê bao Tân Phước
Hình 3.6 Vị trí lấy mẫu đất đê bao Tân Phước
3.1.6 Tổng hợp kết quả thí nghiệm đê bao Tân Phước, xã Tân Phước
3.1.6.1 Kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất
Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả tính dung trọng tự nhiên và độ ẩm tự nhiên của đất
Mẫu đất Vị trí mẫu
Dung trọng tự nhiên γ tn Độ ẩm W%
Theo tiêu chẩn TCVN 4196:2012: Phương pháp xác định độ ẩm, độ hút ẩm trong phòng thí nghiệm
3.1.6.2 Vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất;
Bảng 3.8 Tổng hợp vị trí mẫu, phân loại đất, giới hạn dẻo, giới hạn chảy và chỉ số dẻo của đất
Bột và cát rất mịn, bột đá và á cát ít dẻo có các chỉ số khác nhau, ví dụ như MH1 với tỷ lệ 31,28% và 50,07%, MH2 với 34,69% và 35,41%, và MH3 với 32,27% và 48,73% Đối với sét hữu cơ, loại dẻo cao và bột hữu cơ, các chỉ số cũng cho thấy sự khác biệt, như MH4 với 38,67% và 55,97%, MH5 với 33,39% và 50,56%, và MH6 với 36,00% và 50,06% Những thông tin này giúp hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của các loại vật liệu này trong ngành xây dựng và sản xuất.
Theo tiêu chuẩn TCVN 4197: 2012: Phương pháp xác định giới hạn chảy và giới hạn dẻo trong phòng thí nghiệm
3.1.6.3 Thành Phần cỡ hạt của đất
Bảng 3.9 Biểu đồ xác định đường kính hạt và phần trăm hạt lọt sàn.
THÍ NGHIỆM CUỘN RƠM
3.2.1 Thí nghiêm tính bền của rơm cuộn trong môi trường nước 3.2.1.1 Dữ liệu ban đầu của rơm cuộn
Bảng 3.10 kích thước hình học của cuộn rơm đem thí nghiệm
Cuộn Rơm Dài (cm) Đường kính (m) Khối lượng
Rơm cuộn mua tại địa phương giá thành từ 15.000 – 20.000 đồng/ 1 cuộn
Hình 3.7 Rơm cuộn Hình 3.8 Lưới cước
Ngoài ra chuẩn bị thêm dây buộc và cây tre hoặc cừ tràm chiều dài tối thiểu khoảng 1.5m
Để đảm bảo độ bền vững cho cuộn rơm, bước đầu tiên là phơi khô rơm và cho vào bao lưới cước buộc chặt Cần kiểm tra kỹ lưỡng mối mai của bao cước để tránh tình trạng đứt chỉ, điều này rất quan trọng khi rơm chịu tác động của sóng thủy động.
Hình 3.9 Hình ảnh rơm được cho vào bao lưới cước
Bước 2: Vận chuyển cuộn rơm đến nơi thi công Hạ thủy dùng dây buộc liên kết hai cuộc rơm lại với nhau
Để thực hiện bước 3, bạn cần đặt cây tre hoặc cừ tràm vào giữa hai cuộn rơm đã buộc chặt Sau đó, đặt cuộn rơm thứ 3 lên trên hai cuộn rơm đã liên kết trước đó và buộc dây liên kết cho chắc chắn.
3 cuộn rơm thật chặt lại với nhau, rồi di chuyển đến nới cần được bảo vệ
Hình 3.10 hình ảnh 3 và 1 cuộn rơm được liên kết lại với nhau trong môi
MÔ HÌNH TÍNH TÓAN THỦY ĐỘNG TÁC ĐỘNG VÀO CUỘN RƠM
3.3.1 3.3.1 Mô hình thí ngiệm 1 cuộn và 3 cuộn rơm
Hình 3.11 Mô hình thí nghiệm chịu thủy động của 3 rơm cuộn
Hinh 3.12 Mô hình thí nghiệm chịu thủy động của 1 rơm cuộn
3.3.2 Xác định chiều cao cột sóng và bước sóng a Chiều cao cột sóng b Bước sóng
Hình 3.13 Xác định chiều cao cột sóng H
Hình 3.14 Xác định bước sóng L
PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐÊ BAO, THIẾT KẾ THI CÔNG
Phân tích tính bền của cuộn rơm
nhằm xác định tính tan rã của cuộn rơm
Bảng 4.1 Bảng thí nghiệm độ bền liên kết đơn một cuộn rơm
Thí nghiệm độ bền 1 cuộn Thời gian Đường kính (cm)
(cm 3 ) Độ nổi rơm cuộn (cm)
Bảng 4.2 Bảng thí nghiệm độ bền 3 cuộn liêm kết tam giác
Thí nghiệm độ bền 3 cuộn Thời gian Đường kính (cm)
(cm 3 ) Độ nổi rơm cuộn (cm)
Bảng 4.3 Tương quan hệ thể tích cuộn rơm và thời gian
Bảng 4.4 Tương quan hệ độ nổi cuộn rơm và thời gian
Qua khảo sát, nhận thấy rằng sau 90 ngày, độ nổi và tính tan rã của rơm cuộn vẫn ở mức chấp nhận được Do đó, khuyến cáo sử dụng rơm cuộn trong thời gian 90 ngày.
Sóng trước rơm cuộn Sóng sau rơm cuộn nghiệm Thí
Vận tốc đỉnh sóng, Uct, cm/s
Năng lượng tổng cộng, Et,
Vận tốc đỉnh sóng, Ucs, cm/s
Luan van nghiệm Thí 3cuộn rơm
Vận tốc đỉnh sóng, Uct, cm/s
Vận tốc đỉnh sóng, Ucs, cm/s
Phân tích khả năng chịu tác động thủy động của rơm cuộn
Bảng 4.7 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 1 cuộn rơm liên kết đơn
Bảng 4.8 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 1 cuộn rơm liên kết đơn
4.2.2 Liên kết tam giác 3 cuộn rơm
Bảng 4.9 Vận tốc đỉnh sóng trước và sau 3 cuộn rơn liên kết tam giác
Bảng 4.10 Tương quan quan hệ giữa tỷ số độ nổi là phần trăm năng lượng giảm của sóng khi qua 3 cuộn rơm liên kết tam giác
Bảng 4.11 So sánh 1 cuộn liên kết đơn và 3 cuộn liên kết tam giác
1 cuộn liên kết đơn 3 cuộn liên kết tam giác Độ nổi trung bình: 10cm Độ nổi trung bình: 40 cm
Khả năng hấp thu năng lượng trung bình: 90.9 % Khả năng hấp thu năng lượng trung bình: 98.6 %
- Giảm vận tốc nhỏ nhất: 22.6 cm/s xuống 11.2 cm/s
- Giảm vận tốc lớn nhất: 102.2 cm/s xuống 40.4 cm/s
- Giảm vận tốc nhỏ nhất: 27.3 cm/s xuống 7.7 cm/s
- Giảm vận tốc lớn nhất: 90.9 cm/s xuống 12.6 cm/s
- Giảm chiều cao cột sóng nhỏ nhất: 4 cm xuống 2 cm
- Giảm chiều cao cột sóng lớn nhất: 27.5 cm xuống 9 cm
- Giảm chiều cao cột sóng nhỏ nhất: 7.1 cm xuống 2 cm
- Giảm chiều cao cột sóng lớn nhất: 29.33 cm xuống 4 cm
Quá trình phân tích cho thấy rằng một cuộn rơm liên kết đơn có khả năng hấp thu 90,9% năng lượng sóng, giảm vận tốc đỉnh sóng từ 56,2 cm/s xuống 24,8 cm/s qua 8 lần thí nghiệm Trong khi đó, ba cuộn rơm liên kết tam giác hấp thụ tới 98,6% năng lượng sóng, làm giảm vận tốc đỉnh sóng từ 55,4 cm/s xuống 10 cm/s trong cùng số lần thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng 3 cuộn rơm liên kết theo hình tam giác hiệu quả hơn so với 1 cuộn rơm liên kết đơn Do đó, khuyến nghị sử dụng 3 cuộn rơm liên kết tam giác để chống xói lở bờ đê bao.
Ảnh hưởng rơm cuộn đối với môi trường
Trong quá trình thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy rằng cuộn rơm tan rã chỉ trong bao lưới cước, điều này không chỉ giúp vệ sinh dễ dàng mà còn cho phép tái sử dụng bao lưới cước cho các lần sau.
Quan sát cho thấy lúa mọc trên cuộn rơm còn sót lại, cùng với sự phong phú của ốc, cua và cá sinh trưởng xung quanh, cho thấy cuộn rơm không chỉ không gây hại cho môi trường thủy sinh mà còn tạo ra nơi trú ngụ lý tưởng cho các loài thủy sản.
Hình 4.1 Lúa mọc trên cuộn rơm.