Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu đề xuất giải pháp thoát nước tường kè mái kênh

Tổng quan về thoát nước cho khối đất đắp sau trồng chin 1222 ˆ Mét sé giải phip thoát nước lưng trờng chin thông thường 1223 ˆ Giải pháp tiêu thoát nước sử đụng ông lạc ngang lưng tưởng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ TRÀN MINH

NGHIÊN CỨU, DE XUAT GIAI PHAP

THOAT NUOC TUONG KE MAI KENH

LUAN VAN THAC SI

HA NOI, NAM 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO BỘ NONG NGHIỆP VÀ PTNT

G ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LE TRAN MINH

NGHIÊN CỨU, DE XUẤT GIẢI PHAP

ONG KE MAI KÊNH

Chu) ngành: Kỹ thuật tải nguyên nước.

Mã số: 8580212

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS TS DƯƠNG THANH LƯỢNG

HÀ NỘI, NĂM 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tie giả Các kết quả

"nghiên cứu và các kế luận trong luận văn l trung thực, không sao chép tử bắt kỳ mộtnguồn nào và dưới bất ky hình thức nào Trong luận văn tic giả có tham khảo các ảiliệu nhằm tăng th độ tin cậy Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện.

trích dẫn và ghỉ ngudn tả liệu tham khảo ding quy định

Hà Nội, ngày thắng năm 2019

“Tác giả

Lê Trần Minh

LỜI CÁM ƠN

Với sự giúp đờ nhiệt tinh, hiệu qua của Phòng đảo tạo đại học và sau đại học, Khoa Kỹ

thuật tai nguyên nước trường Đại học Thủy Lợi cing các thầy cô giáo, bạn bé, đồngnghiệp và gia đình, đến nay Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên nghành Cép thoát nước

với tài: "Nghiên cứu, đề xuất giải pháp thoát nước tường kè mái đã được

hoàn thành,

Tác giá xin chân thành cắm ơn sự truyền đạt kiến thức và chỉ bảo ân cần của các thy

sô giáo cũng như sự giúp đỡ của Phòng io tạo, Khoa kỹ thuật tải nguyên nước cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu vừa qua

“Tác giá xin bảy 16 lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã truyền thụ kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như tạo điều kiện

thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn.

Đặc biệt tác gia xin được t6 lòng biết on sâu sắc đến GS, TS Dương Thanh Lượng.người đã trực tiếp hướng dẫn, giấp đỡ tận tỉnh cho tá giả tong quá trình thực hiện

uận văn này,

Với thời gia và nh độ côn hạn chế, luận văn không thé trình khỏi những thiểu sót

“ác gid rit mong muốn nhận được sự chỉ bio, đồng góp ý kiến của các thấy cô giáo và

các cần bộ khoa học để bài luận văn này được hoàn chỉnh hơn.

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BANG BIÊU,

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

PHAN MỞ ĐẦU

1-1 Tính cắp thiết của Đề ai

1.2 Mục đích của Dé di

13.- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu,

1.4 Cách liếp cận và phương pháp nghiên cứu

15 Kétqui dy

CHUONG1 TONG QUAN VI

1.1 Tổng quan về tường chắn và các vin đề thoát nước trồng chin

đạt được.

CAC VAN DE NGHIÊN CỨU

1.1.1 Phân loại tường chắn đất va điều kiện sử dụng của tường chắn đất

1.1.2 Những tồn ại trong phân ích kết efu tưởng chắn dit

12 Tang quan vé các biện pháp thoát nước tường chin

1221 Tổng quan về thoát nước cho khối đất đắp sau trồng chin

1222 ˆ Mét sé giải phip thoát nước lưng trờng chin thông thường

1223 ˆ Giải pháp tiêu thoát nước sử đụng ông lạc ngang lưng tưởng

13 Kết luận chương

CHƯƠNG2 CƠ SỞLÝ LUẬN

2.1 Phân tích đồng chảy nước dưới dt

2.11 Nước dưới dt trong chủ tình thủy van

2.1.2 Cơ sở vận động của nước dưới đất

2.2 Đặc trưng về độ rồng và hệ số nha nước

2.2.2 Hệ số nhà nước trọng lực

2.2.3 Hệ số giữ nước

2244 Định luật Darey

16 16 16

24.1 Lưới thủy động lực

2.4.2 Xác định đường đẳng thé và phương dong cha

2.43 Dòng chiy thắm qua mực nước n

24.4 Dòng chấy qua biên thắm có hệ số thắm thay đổi

2.4.5 Dong chảy ôn định đồng hướng

25 Anh hưởng của dong chảy nước đưới đất đối với công trình tường chắn

2/6 Giống khoan Id

2.6.1 Cấu tạo giếng khoan.

2.62 Các dang giếng khoan

2.6.3 Vận động của nước ngắm tới giếng khoan

2.64 Phương pháp tinh toán

2.7 - Lựa chọn phương pháp tin toán và phần mà

2.7.1 Lựa chọn phương pháp tính toán

2.7.2 Giới thiệu chung về phần mềm Modlow

32

33

3

35 35 35 36 36

37

37 37 38 4l Al

CHUONG 3 PHÂN TÍCH, KET QUA TÍNH TOÁN VA ÁP DUNG MÔ HÌNH

‘TINH TOÁN VỚI KENH LA KH

3.1 Tổng quan về công trinh kênh La Khê

3.1.1 Tổng quan về vị tí dự án

3.1.2 Quy mô và nhiệm vụ của công trình

3.2 Xây dung mô hình tinh toán

32.1 Môhình tính toán

3.2.2 Sơ đồ khối chạy phần mềm Modflowr

3.2.3 Sơ đồ tính toán và trường hợp tính toán.

3.24 Trường hop tinh toán

3.3 Phântích kết qua tinh toán và dé xuất giải php

331 Kétqui tinh toin

3.3.2 Phân tích kết quả tinh toán

333 Đề xuất giảipháp

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ

43

43 43 44 45 45

46

47 49 50 s0

59

60 64

6

Hình 1.4 Kết

bơm Yên Nghĩa, Hà Nội 9

lu thoát nước lưng tưởng (tường BTCT có ban sườn) của bể hút trạm.

Hình 1.5 Kết cấu thoát nước lưng tường cho kênh hộp BTCT _ của kênh La Khê, TP

Hà Nội 10Hình 1.6 Kết cấu thoát nước lưng tường (cờ vin BTCT DUL) của kênh Nhiều Li

Thị Nghè, TP Hỗ Chí Minh " Hình L7 Kết cấu thoát nước lưng tường (cử vin BTCT DUL) của kề Khu du lịch Ganh Hào, Bạc Liều 2

Hình 1.8 Kết cấu thoát nước lưng tưởng (cit ván BTCT DUL) của kè biển 13 Hình 1.9 Kết cấu thoát nước lưng tưởng sử dụng ông lọc (cử ván BTCT DƯI) 14

Hình 2.1 Chu tinh thủy văn nước dưới đất 16

Hình 2.2 So đồ các loại ting chứa nước 18 Hình 2.3 Ting chứa nước áp lực 19 2.4 Tằng nước áp lực trong cấu tạo đơn nghiêng 19

Hình 2.5 Mỗi quan hệ giữa bắt đồng nhất phân ting và bắt đẳng hướng 25

Hình 2.6 Một phần lưới thủy động lực tạo nên bởi các đường dng và đường đẳng thể

a Hình 2.7 Lưới thủy động thắm từ một phía của 28 Hình 2.8 Xác định các đường đẳng thé và phương dòng chảy từ cao độ mực nước của

ba giếng 29

2.9 Bản đồ đẳng mục nước của đồng ngim biểu thị các đường dong 29 Hình 2.10 Khúc xạ của các đường dong cắt MNN 31

Hình 2.11 Khúc xạ của đường đồng khi ding ngằm cắt ngang biên thắm 3

Hình 2.12 Sự khúc xa qua các ting cắt khô và mịn với tỷ số hệ số thắm bằng 10 33

Hình 2.13 Sơ đồ hoá hệ thing địa chất thuỷ văn khu vực nghiên cửu 29

Hình 2.14 Sơ đồ giải hệ phương trình vi phân 40 inh 3.1 Bản đỗ quy hoạch iêu thoát nước quận Hà Đông 4a

Hình 3.2 So đồ khối chạy phần mềm 46lình 3.3 Mat cắt tính toán 48Hình 3.4 Mặt cắt tinh tin trường hợp bổ trí thêm cọc cát 50

Hình 3.5 Đường đẳng áp trên mặt cit ngang kênh TH 51

Hình 3.6 Đường dng áp trên mặt cắt ngang kênh TH2 5

Hình 3.7 Đường ding áp trên mặt cắt ngang kênh TH3 33

Hình 3.8 Dường đẳng áp trén mặt cắt ngang kênh TH, sỉ

Hình 3.9 Đường ding áp trên mặt cắt ngang kênh THS 55

Hình 3.10 Dường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh THó 56Hình 3.11 Đường đẳng áp trên mat cắt ngang kênh THY 37

Hình 3.12 Đường đẳng áp trên mặt cắt ngang kênh TH 58

Hình 3.13 Thiết bi ông lọc giếng khoan bằng: a) nhựa PVC và b) thép không g 60

Hình 3.14 Thí công tide bj thoát nước kênh La Khê 62

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 2.1 Độ rng của các loại đất khác nhau (Todd và May, 2005) 20

Bảng 3.1 Số iệu dia chit thủy văn ấp dụng vào tính toán 48Bảng 32 Kết quả tính toán thắm cho cử the các trường hợp giá định 50

PHAN MỞ DAU1.1 Tính cấp thiết của Để tài

“Chống x6i lở các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình thủy lợi là vẫn

<8 quan trong cho việc dim bảo an toàn của công trình VỀ tì lên ht hình thục trạng

nay đối với các hạng mục công trình tường chin như tường cử, tường BE tông trọng,

Ie của các công trình thủy lợi thường xây ra hiện tượng xối lở do chênh lệch mục nước trong quả trình vận hành của kênh Ngoài ra, sự chênh lệch mye nước còn gây ra

khó khăn khi thi công hồ móng các công trnh thủy lợi, thủ điện, các công tình côngnghiệp, giao thông khi mà hầu hét dy móng của chúng được đặt sâu đưới lòn đất, cốcông trình sâu tới vải trăm mét Khi thi công, nếu nước ngằm chảy vào trong hồ mónglâm cho hồ móng bị ngập nước hạ thấp cường độ của dit nén, tinh nén co tăng lên,

công trình sẽ bj lún quá lớn, hoặc tăng ứng suất trọng lượng bản thân của đất, tạo ra

lim phụ thêm của móng, những điều đồ sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến an toàn a công trình xây dựng Do đó, để đảm bảo an toàn cho công tình khỉ thi công cũng như trong

“quá trình vận hành cần thiết phái có các biện pháp hạ mực nước và thoát nước tích cực

dể đảm bảo yêu cầu của thết kế

Việc lựa chọn phương pháp ha mực nước ngằm tiêu nước hỗ mong và thiết kế biện

pháp hạ nước ngằm chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tổ như trạng thái nước ngằm, tính

sơ lý của ting thắm, phương pháp thi công, yêu cầu xử lý nn nh hướng đến chất

lượng xây dựng công tình, tỉ độ thi công và giá thành xây dựng.

‘Tir thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp thoát nước tường kè mái kênh”được đề xuất rong luận văn này là rất quan trọng ong việc dim bảo ổn định của công

trình thủy lợi, mang tính cấp thiết, có ý nghĩa và những vấn đề nghiên cứu được áp

dụng trong thực tế sản xuất

12 Mye dich của ĐỀ tài

~._ Nghiên cứu những nguyên ly cơ bản để tiêu thoát nước khi thi công tường cử ở.

cđưới mực nước ngầm (MNN);

- Tim cách giải bài toán xác định các thông số của giếng, như: khoảng cách, độ.

sầu, cách bổ tí trong hệ thong giếng để hạ thắp MINN, nhằm ngăn chặn hiện

tượng cát din, cát chảy trong các điều kiện địa chất thuỷ van khác nhau;

- Dé xuất giải pháp tiêu thoát nước thích hợp khi thiết kế tường cir cho công trình.

kênh La Khê và ứng dung phẫn mém Modflow dé tính toán lựa chọn các thông

số hợp lý của hệ thống tường cử, có ý nghĩa kinh tế

13 ĐỒ tượng và phạm vi nghiên cứu

= Các vùng có hệ số thấm lớn và có địa hình phức tạp và nén móng đặt đưới mye

nước ngằm;

~ _ Các loại tường chắn mái kênh, ké cần thoát nước lưng tường;

= Corso lý thuyết của bài toán thắm vào hỗ móng; cơ sở vật lý, động lực học của

cquá trình vận động của nước dưới để

= Phân tích, lựa chon phương pháp giải bài toán tiêu nước hồ móng bằng hệ thông

ai ra

- Công trình kênh La Khê, Hà Đông, Hà Nội.

14 Cách iếp cận và phương pháp nghiên cứu

“Các cách tgp cận thực im

- Khảo sát, tổng hợp đánh giá các công trình đã được xây dựng;

- _ Nghiên cửu, điều tra thống k và tổng hop các kết quả nghiên cứu trước đầy:

= Nghiên cứu phương pháp tinh toán hiện đại;

(Cae phương pháp nghiên cứu được sử dụng bao gồm:

= _ Phương pháp điều tra thực địa, thú thập số liệu:

~_ Phương phập kế thừa;

= Phương pháp thống kể:

- Phương pháp phân tích chế độ dòng thắm qua công trình;

~ Phuong pháp mô hình (sử dung mô hình ModFlow);

LS Kết quả dự kiến đạt được

= Xây dựng mô hình toán nước ngầm 3 chiều của tường kẻ ứng với các điều kiệnbiển khác nhau và sử dung phẩm mềm dé tính toán cho bài oán tiêu thoát nướclưng tường bằng ống lọc giếng khoan, làm cơ sở cho các nhà thiết kế tham

khảo, tra cứ

~ Thựch

cốt thép dự ứng lực của công trình kênh La Khê,

pháp dùng ống lọc giếng khoan.

én một nghiên cứu dién hình về tính toán thoát nước lưng tường bê tông

là Đông Hà Nội theo giải

CHUONG1 TÔNG QUAN VE CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN CUU

1.1 Tổng quan về tường chắn và các vấn để thoát nước tường chắn

“Tưởng chắn đắt là loại công trình chắn đắt, có mái thẳng đứng; gây khúc hoặc nghiêng

khái

đối với đắt dip hoặc mái dio hồ móng v.v không bị sat trượt, Trong thực t

niệm về tường chắn đất được mở rộng cho tắt cà những kết cầu công trình có tác dụng.

tương hỗ giữa dit với chúng Tường chin đắt được sử dụng rộng ri wong các ngành

xây đựng, thủy lợi, giao thông Khi làm việc, lưng tường chắn tiếp xúc với khổi đất

sau tường và chịu tác dung của áp lực đất [1], (2)

LAI Phân loại tường chắn đắt và điều kiện sử dụng của tường chin đắt

"Để làm tường chắn đắt hoặc chin nước ở công trình, người ta có thể lựa chọn trong

các loại tường như phân loại sau day:

LLL Các Kiẫu acing truyền thing

Theo TCVN 9152:2012 (Công trình thủy lợi Quy trình thiết kế tường chin công trình

thủy lợi) [1] có thé phân loại trồng chấn đất sau

“Theo kết cấu có các loại: tường có lưng nghiêng vào; tường có lưng nghiêng ra;tường có lưng dang gãy khúc; tường có lưng dang bậc giật cấp (hình 1.1); tưởng

bản góc (hình 1.1)

-h ~Ă KL

Hình 1.1 Các kết ấu tường theo hình đăng lưng tường

“heo chiều cao có cic loi: tường thấp (có chiều cao H < Sm tưởng trung bình

(Sm<H < 15m); tường cao (11 > 15m),

~ Theo vậtliệu có các loại: tường bê tông; tưởng bê tông cốt tp; tường bê tông

44 he; tường đá xây; tường gạch xây.

~ Theo đặc điểm làm việc có các loại cơ bản:

4

+ Tường trong lực (tường cứng) gồm các kiểu: tưởng trọng lực (hỉnh 1.2a,

b); tường bán trong lực (hình 1.2€); tường bản góc (hình 12C); tưởng

1.1.1.2 Các kiểu tường mới

Khoảng vài chục năm gin đấy, xuất hiện một số lo tưởng

“Tường cọc cử (cử thép, cử vin bé tông cốt thép )

-_ Tường vậy Barrete;

Tường cọc khoan nhồi;

= Tường neo trong đất;

Ngoài ra còn có một số loại khác nhưng ít phổ biễn hơn

11.1.3 Điễu kign sử dụng của tung chin dit

Hiện nay tưởng chắn có nhiều loại hình khác nhau, mỗi một loại chỉ nên sử dung trong

một số điều kiện cụ thể mới đem lại hiệu quả kinh t cao Sau đây nêu sơ lược một số

kinh nghiệm đã được đúc kết

So với các loi tường khác thì loại tường mang bằng bê tông cốt thép thường cho hiệu

“quả kinh té cao so với loại tường trọng lực; xi măng dùng cho tường móng ít hon 2 lần

và cốt thép nhiều hơn một khối lượng không ding kẻ Ưu điểm nỗi bật của loại tường

bằng bé tông cốt thép là có thể sử đụng phương pháp thi công lip ghép và yêu cầu về

nên không cao nên ít khi phải xử lì nền

Không cao quá 6m, loại tưởng bản cóc (kiểu côngxon) bằng bê ting cốt thép cókhối lượng ít hơn tường có bản sườn Nếu cao từ 6m đến 8m thì khối lượng của hailoại tường này xắp xi nhau Nếu cao hơn Sm thi tường cổ bản sườn có khối lượng bêtông cốtthép nhỗ hơn tường kiểu côngxon Do dé loại tưởng mông bê tông cốt thép có

bản sườn dùng thích hợp nhất khi có chiều cao từ trung bình trở lên.

“Tường chin dit bằng bê tông chỉ nên dùng khi cốt thép quá đắt hoặc khan hiểm, bởi vi

bê tông của các tường chắn trọng lực chỉ phát huy một phan nhỏ khả năng chịu lực mà thôi Công do nguyễn nhân này, không nên dùng loại bé tông cường độ cao để làm

tường chin dit b tông, Để giảm bớt khối lượng tường chấn bằng bê tông cổ thể làmthêm trụ chống Dùng loại tường có bệ giảm tải đặt ở khoảng 1/4 chiều cao tường,tường có limg nghiêng về phía đất đáp cũng tiết kiệm được bể tông

Tường chắn bằng đá xây cần ít xi măng hơn tường bê tông, có thé hoàn thành trong.thời gian tương đối ngắn và tổ chức thi công đơn giản Noi sin đá, đăng tường da xây

thường có hiệu quả kinh tế cao Đối với tường chắn của công trình thủy công dùng đá

xây có số hiệu từ 200 trở lên, vữa xi ming pudolan cỏ số hiệu từ 50 tử lên, Lưngtường đã xây thường làm thing đứng hoặc nhiều bộc cấp

“Trưởng hợp sẵn đá vụn hoặc đá nhỏ thì nên thay tường đá xây bằng tường bê tông đá

hoe.

Tường gịch xây không cao quá 3 + 4m thi nên ding loại có trụ chống Tường gach

xây chữ nhật hoặc lơng bậc cấp thường được dùng cho những công tình nhỏ dưới đất

Đối với các loại tường chin lộ thiên chị tác dung trực tiếp của mưa nắng và các tường

chin của các công tình thủy công không nên dùng gạch xây, Gạch xây trồng chin có

số hiệu không nên nhỏ hơn 200 và vữa xây từ 25 trở lên, không được dùng loại gạch.

"Tường chin đắt loại cao và trung binh xây ở ving động đắt nên bằng bé tông cất hep

6

112 Những tin tại trong phân tích kết cấu ring chắn đắt

“Trong các công trình thủy công, có một số bộ phận của kết cấu công tinh không phải

là tường chắn đắt nhưng có tác dụng tương hỗ với đất và cũng chịu áp lực của đất

giống như tưởng chan đất Do đó, khái niệm vé tưởng chin đất được mở rộng ra cho

tắt cả những bộ phận của công trình có tác dụng tương hỗ giữa đất tiếp xúc với chúng

và áp lực đắt lên tung chin cũng được hiễu như áp lực tiếp xúc giữa những bộ phận

ấy với đất

“Tường chắn đất trong các công trình thủy ing làm việc trong những điều kiện rấtkhắc so với điều kiện lim việc của tưởng chin đất trong giao thông và xây dựng do.đặc điểm của công trình thủy lợi quyết định

Đất dip sau tường chin, do yêu cầu chống thắm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu của

công ti hủy cũng, thường dùng dt loại ớt có tính chẳng thầm ắc Điu ny dẫn

dén việc tinh toán t tường chắn phức tap hon so với trường hợp ding đất loại cát

ap sau tường chắn.

Đặc biệt đồ với một số loại tường chắn có chiề thoát nước trởcao lớn, vấn đề

nên khó khăn Nước sau tường nếu không được tiêu thoát gây ra áp lực lớn lên thân.

tường, gây mắt an toàn cho toàn bộ công trình Vì vậy, khi phân tích, thiết kế tường

chin phải tính toán phương án tiêu thoát nước cho tường một cách hợp lý dé tránh.

tỉnh trang sot lở hoặc áp lực tác dụng lên lưng tường qua lớn

1.2 Tổng quan về các biện pháp thoát nước tường chắn

12.1 Tang quan về thoát nước cho khối đắt đắp sau tường chin

Di dit đắp sau tring chin là loại đắt rời hoặc đất dính, nước trong khối đất dip làmthay đổi tính chất cơ lý, cơ học của đất làm cho tường chin đạt trạng thái nguy hiểm

do áp lực đất tăng lên và có áp lực thuỷ tĩnh phụ thêm Vi vậy, việc thoát nước cho

khối đất đắp sau tưởng có hai mục đích chủ yếu như sau:

= Tyo điều kiện cho nước tích chứa trong lỗ rỗng của đất thoát nước ra nhanh

chống hoặc ngăn ngừa nước thắm vào khối đất dip;

- _ Ngăn ngữa nước tgp xúc với lưng tường để trừ khử áp lực nước tác dụng lên

tường

Nước thắm vào khối dit dp sau tường do một số nguồn sau

+ Nước mưa rơi ngắm xuống:

- Nước mặt ở các vùng lân cận ngắm vào;

~ Nude ngắm ở các vùng khác tới

Để thoát nước cho khối đất đắp sau tường thường phải dùng thiết bị thoát nước gồm 4

bộ phận:

Thoát nước mặt: dùng rãnh định thoát nước;

Gili nhỏ lượng thắm vào khối đất dip: xây 6p mái dit bằng gạch, đá, láng vữa

xi mang;

“Thoát nước trong khi lắp: Lam rãnh thoát nước trong đất sau

“Thoát nước ra ngoài phạm vi tưởng bằng đặt ống nhựa hoặc lỗ ở

theo tính chất của đắt đắp rời hay dính và điều kiện cụ thể của tưởng chắn, có thể

sử dung cá loại thiết bị thoát nước trình bày trên hình 1.3 với các đặc điểm như sau:

3) Chỉ cổ lỗ thoát nước:

by Lỗ thoát nước có bổ tí lọc;

3) Ranh thoát nước thẳng đứng;

-) Tầng thoát nước áp st lưng tưởng;

) Ting thoát nước nghiêng (theo hướng mặt tnt

ca =a) 1£f

-Hình 1.3 Các phương pháp thoát nước cho khối đắt dip sau tường

1.22 Một số giải pháp thoát nước lung uring chin thông thường,

Hiện nay, một số biện pháp tiêu thoát nước đắt dip phía sau lưng tường da được ứngcdụng vào các công trình tưởng chắn Mỗi phương pháp đều có mục đích sử dung và

‘wu, nhược điểm khác nhau.

thoát nước lưng tường (tường BTCT có bản sưởn) của bể hút tram bơm Yên Nghĩa, Hà Nội

.Mõ ti: Biện pháp thoát nước thông thường cho tường chin trong lực, hệ thing thoátnước sử dụng ác ting le, vải địa kỹ thuật và ống lọ

9

-Muc dich: Tiêu thoát nước cho khối đắt sau lưng tường chin

Uiu điểm: Biện pháp thoát nước phổ biến, vật liệu thi công sẵn có.

“Nhược điểm: Khi thì công phải mỡ móng công trình, không thích hợp với những vị trí

có biên công trình gần nhà dân, đường giao thông,

Điều kiện áp dụng: Các công trình tường chắn đất trong lực, tường chắn đất có bản

Hình 1.5 Kết edu thoát nước lưng tường cho kênh hộp BTCT

của kênh La Khê, TP Hà Nội

‘Mé tả: Biện pháp thoát nước thông thường, hệ thống thoát nước sử dụng các ting lọc,

‘vai địa kỹ thuật và ống lọc

-Muc dich: Tiêu thoát nước cho khối đắt sau lưng tường chấn

Uiediém: Biện pháp thoát nước phổ bién, vật liệu thi công sẵn có.

“Nhược điểm: Khi thi công phải mỡ móng công trình, không thích hợp với những vị tri

có biên công trình gần nhà din, đường giao thông, Khi tinh toán thiết kế phải tính

toán để tránh trường hợp nước ngim gây ra hiện tượng diy nỗi 6 đáy kênh,

itu iện áp dụng: Các ông tình có kit cầu kệnh hình chữ nhật, cổ đầy kệnh từ vật

liệu BT hoặc BTCT cn tiêu thoát nước cho khối đất sa lưng trồng

10

Hình 1.6 Kết cấu thoát nước lưng tường (cir ván BTCT DUL)

của kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghẻ, TP Hỗ Chí Minh

[M6 tủ: Biện pháp thoát nước thông thường, hệ thống thoát nước sử dụng các ting lọc,

ải dia kỹ thuật và ống lọc

“Mục đích: Tiêu thoát nước cho khối đắt sau lưng tường chắn

in dim: Biện pháp thoát nước phổ biển, vit liệu thi công sẵn có

Nhược điểm: Khi thi công phải mở móng công trình, không thích hợp với những vị trí

có biên công trình gần nhà dan, đường giao thông, Hệ thống lọc nếu thiết kế và thi

công không đám bảo an toàn có thé gây ra tình trạng xói lở, sụt lún khối đất sau lưng

tưởng chin,

"Điều liện áp dụng: Công trình tường cừ BTCT DUL cần tiêu thoát nước cho khối đt

sau lưng tường.

in

wbbener 14

.CUBTCTa/tnglet=t0n AGT

Hình 1.7 Kết cấu thoát nước lưng tường (cir vin BTCT DUL)

của kề Khu du lịch Gành Hảo, Bạc Liêu

‘Mé tả: Biện pháp thoát nước thông thường cho tưởng chắn trọng lực, hệ thống thoátnước sử dụng các ting lọc, vải địa kỹ thuật và ng lọc

.Mục đích: Tiêu thoát nước cho khôi đất sau lưng tường chắn

Biện phip thoát nước phổ biển, ậtlệu thi công sẵn có

Nhược diém: Khi thì công phải mỡ móng công trình, không thích hợp với những vị trí

có biên công trình gin nhà dân, đường giao thông, Khi tinh toán thiết ké phải tính

toán để tránh trường hợp lực tác dụng lên lưng tưởng quá lớn, không đảm bảo én định

‘cho tường chắn

i liện áp dung: Công trình tường cit BTCT DUL cần tiêu thoát nước cho khối đất

sau lưng tường.

12

eum i ‘oct

ne bor

5 ‘cuss sooar

R Ê Bauec

6 3, BT HOR WM nượt STO

tom —_ ro owe oe

‘Tod ‘ 0 LAL OR A FEQUREDD

Hình 1.8 Kết cấu thoát nước lưng tung (ct vin BTCT DUL, của kỳ biển

.Mö tả: Biện pháp thoát nước thông thường cho tường chin trọng lực, hệ thống thoát

nước sử dung các ting lọc, vải địa kỹ thuật và ống lọc,

“Mục dich: Tiêu thoát nước cho khối đất sau lưng tường chắn

ir didn: Biện php thoát nước phổ biến, vật liệu thì công sẵn có.

Nhược dim: Khi th công phải mở mồng công trnh, không thích hop với những v tí

6 biên công tinh gin nhà dân, đường giao thông, Khi nh ton thiết kể phá inh

toán để tránh trường hop lự tắc dung lên lưng tường quá lớn, không đảm bảo ổn định

“cho tường chắn

iw kign dp dụng: Công tình tường cit BTCT DUL của kể biển cần tiêu thoát nước

cho khối đất sau lưng tường

123 Giảipháp têu thoát nước sử đụng bng loc ngang lưng tường

Phương pháp tiều thoát nước cho khối đất dip sau lưng tường chin sử dụng ống lọc

thoát nước ngang lưng tường có các ưu điểm sau:

- _ Khi thi công hệ thống ống thoát nước không phải đào móng, do đó hạn chế được những rủi ro và mức độ khó khăn phức tap trong công tác thi công hd

mồng Không cin thực hiện biện pháp hạ thắp myc nước ngằm hồ móng;

= Phi hợp với mọi điều kiện địa chất đất nền, đặc biệt là khi địa chất nền yêu mà

các biện pháp làm ting lọc khác khó thực hiện được;

= An toàn hơn cho các công trình tường chin do khả năng tiêu thoát nước hiệu

qua, giảm được áp lực nước sau lưng tường, ngăn ngừa hiện tượng diy nỗi đổi

với đây kênh, ngăn hiện tượng xôi lở:

~ _ Diện tích chiếm đất it, chỉ phí giải phóng mặt bằng ít do không phải mớ móng;

- Ti độ thi công nhanh, có thé thi công ngay cả trong mia mưa:

~ _ Giá thành xây đựng rẻ

ống tat 66 / +

Hình 1.9 Kết cấu thoát nước lưng tưởng sử dụng ống lọc (cir ván BTCT DUL)

L3 KẾtluận chương

Hiện nay có nhiều phương pháp dé tiều thoát nước cho đất dip sau tưởng chấn, tuyhiền, trong nhiễu trường hợp nên dit yêu hoặc có mực nước ngằm lớn, các giải pháp

thông thường để làm ổn dịnh và tiêu nước cho tưởng chấn là không phủ hợp hoặc

Không mang lại hiệu quả kinh té cho dự án

Vi vậy giải pháp tiêu thoát nước lưng trồng sử dung hệ thống ống lọc mang lại nhiều

lợi ich cho dự án Giải pháp này làm tăng khả năng ổn định của tường cừ chắn đất,

khắc phục các điểm yéu của tường cờ bê tổng cốt thép một hàng ei, cũng như khắcphục nhược điểm của một số loại tường truyền thống Với các vật tư, vật liệu sẵn có làcọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực, bê tông, sắt thép, ống lọc và phương pháp thisông đơn giản: giải phip này giáp tăng khả năng dam bao dn định của tường chắn đất

về các mặu chịu lực, chống trượt, chống biển dạng, chống thắm và mang lại hiệu quả

kinh tế cao hơn cho dự án.

CHUONG2 CƠSỞLÝ LUẬN.

2.1 Phân tích dong chảy nước dưới đất

211 Nước dri đắttrong chu tình thấy văn

Nước đưới đất là một bộ phận trong chủ trình thủy văn

-Tet ngàm ng sông |È—[_ Nước ngằm dng nông |—”

Trừ ngằm ting sâu |ÌT— | Nước ngầm tầng sâu Bechet

+t T

hiến

Hình 2.1 Chu trình thủy văn nước dưới đất

Nước xâm nhập vào hệ thông dat đá từ bé mặt dat hoặc từ ao, hd, sông, suối trên mặtđất Nước ngim vận động một cách chim chap trong lòng đất cho đến khi trở lại bề

mặt do trọng lực của ding chảy tự nhiên, do thực vật và do các hoạt động của cơn

người Với khả năng trữ nước trong kho chứa ngằm và kết hợp với lưu lượng chảy ra

khá nhỏ đã duy tỉ sự cung cÍp nước cho nguồn nước mặt suốt một thời gian di, Có

thể kế ra các nguồn cung cấp cho nước dưới đắt như sau:

16

- Mưa;

~ Đông chảy mat;

~ _ Hỗ, ao, kho chứa nước;

~ Chp nước nhân tạo, chẳng hạn khi tưới vượt khả năng git ẩm của nước;

= Nước ngằm ở vùng ven biển cũng có thể bị nhiễm mặn khi độ đốc mặt nước.hướng vào đất liền

Nước sau khi vận chuyển qua vùng đất không bão hoà dưới túc dung của trọng lực vàlực khuếch tin sẽ tới vùng bão hoà Lượng nước đến vùng bão hoà phụ thuộc vào điều

kiện thuỷ lực môi trường đất đá xung quanh.

"ước ngằm chảy ra khôi ling dit sẽ chảy vào hỗ, a0, sông suối và cuối cùng chảy rabiển cả, trong quá trình ấy một phần có thể true tiếp bốc hơi trở về khí quyển Bomnước từ các giếng là một loại xuất lưu nước ngầm nhân tạo [6]

3.1.2 Cơ sở yận động của nước dưới đất

cách nước ngằm với nước giữa ting Nước ngằm có miền cung cấp và mig

trùng nhau Nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, nước mặt ngũ

lu di lên Ch

xuống hoặc nước

ấp lực từ đưới s day ting nước ngằm thường nhỏ, thay đổi từ vải mét

đến trên dưới chục mét nhưng diện tích phân bổ lại ắt lớn từ vải tăm đến vải trimngàn mét vuông Ở miền núi địa hình phân cắt nhiều, độ sâu chôn vùi nước ngầm rất

lớn, có khi tới S0 = 70m hoặc hơn.

nh 2.2 Sơ đồ các loại ting chứa nước.

1) Ting nước trên:

(2) Ting nước ngằm;

(3) Ting nước áp lực (ting nước giữa bai ting cách nước);

“Trên mái ting nước ngằm thường hình thành đới mao dẫn đi lên va các vùng nước áp

lực cục bộ Nhin chung bé mặt tự do của nước ngằm lượn theo bề mặt địa hình Động

thái nước ngầm thường không én định, nhất là các tang nước ngằm nằm gần mặt đắthoặc cổ liên hệ rực tiếp với sông Do tru điểm là nằm ở gin mặt đắt, độ khoảng hóa

nhỏ nên nước ngim là một nguồn nước tưới rất đáng chú ý Trong xây dựng, tả

nước ngằm thường ở độ sâu đặt móng công trình nên nó thường gây trở ngại cho vi

thiết kế, thí công và bảo vệ móng công trình Ở vùng sườn đốc mái kênh nước ngằmdao động gây sụt lớ mái dốc và phát sinh xói ngằm Ở vùng tưới, nước ngằm ding cao

sẽ gây ra lut li vi muối hóa đắt tring Do vay trong quy hoạch xây dựng và tưới nướccần chú ý đến độ sâu chôn vùi va thay đổi động thái của ting nước ngầm do xây dựng

sông tình và do tưới, Thi công móng nên tranh thủ thỏi gian mực nước ng

nhất [6].

2.122 Tiing nước áp lực

Hình thành trong ting thêm nước kẹp gia hai ting cách nước Ap lực của giữa ting

phụ thuộc vào edu trúc tạo địa chất va địa hình Các ting nước áp lực ở sâu, ở thung.

18

Tăng nồi, các nếp hướng tà thường có áp lực lớn, bình thành các mạch nước đi lên, các

giếng phun Miễn cung cắp nước giữa ting thường hẹp và cách xa miễn phân bồ nên

động thái của nước giữa ting tương đối én định hơn so với nước ngằm, thường có

động thi năm hay nhiều năm Nước giữa ting khí bị nhiễm bản do có ting cách nướcche phủ ở phía trên, vì vậy có chất lượng tương đối tt

A Vũng phân phối ting nước;

a) Vùng cung cấp; b) Vùng áp lực; c) Vùng thoát nước;

—

Hinh 2.4 Ting nước áp lực trong cấu tạo đơn nghiêng

(1) Tang áp lực; (2) (3) Ting cách nước; G - Giếng phun;

19

"Nước áp lực có thé gây ra bục đáy móng công trình khi thi công do áp lực nước ở đầy,

móng và tạo áp lực lên vỏ các công trình ngắm, Khi thi công, điều kiện để cho đáy hồ

móng không bị bục là trọng lượng của ting cách nước ở đấy hỗ móng phải bằng hoặc

lớn hơn lực dy ngược của nước áp lực

2.2 Đặc trưng về độ ring và hệ số nhá nước

`W~ Tổng thể ch của mẫu dit đá:

Vat liệu ri, độ rng phụ thuộc vào ba tỉnh chất của đất đá: độ nền chặt, hình dạng hạt

và sự phân bồ kích thước bại Độ rồng các loại đất đá như Bảng 2.1

Bang 2.1 Độ rồng của các loại đất khác nhau (Todd và May, 2005)

Vậtliệu Độ rằng Vit ig Độ ring

(%) (8) Sối thô 28 | Hoang thd 49

Soi trung bình 32 — |Thanbùn 2

Soi mịn 34 | Da phim (ehist) 3

Cát hô 39 | Botkét 35

Cất trung bình 39— | Setkét 4Cát mịn 43 — | Da phién st (shale) 6

Đất phủ sa 46 —_ | Tang hin Fin sét, bột 4

Set 42 | Tang tin Lin eit 3

Cát kết hat min 33 — |Tronúilửa(u) 41

3.22 Hệ số nhà nước trọng lực

Hệ số nha nước trong lực (8) của đt đ là tỷ số giữa lượng nước (ong đới bão hòa)

có thể được thoát ra do trọng lực và thể tích của nó

W, là thể tích nước còn giữ lại.

Giá tị của S; và S, có thể biểu thị dưới dạng phần trăm (%) Quan hệ giữa độ rỗng của

Ất đá với hệsố giữa nước và nhà nước trọng lực như sau:

= G0

“Hệ số nhà nước din hồi ($)

ước chay hay thắm vio một ting chứa nước được biễu thi bởi sự thay đồi tổng lượng:

nước chứa trong tang chữa nước đó Đối với ting chứa nước không áo nó đơn giản

cược biễu thị bởi sự thay đổi lượng nước ngằm trong một thời đoạn Trong ting chia

nước có áp, sự thay đổi cột nước áp suit chỉ gây ra sự thay đổi nhỏ về tt lượng Khi

áp suất thủy tinh giảm, lực nén của ting chứa nước tăng Sự nén của ting chứa nước

gây ra những lự tác động lên các phân tử nước Hệ số nha nước S, thường được xác

inh bằng thí nghiệm hút nước từ giếng

a

Henry Darey (1856) đã quan trắc thi nghiệm thay rằng vận tốc đồng chảy ting giữa hai

điềm tong môi trường lỗ rồng tỷ lệ với gradient cột nước thủy lực giữa hai điểm đó Phương trình biểu diễn lưu lượng chảy qua môi trường lỗ rỗng được biểu thị như sau:

Q=-kAtt es) Hay

1 - Khoảng cách giữa hai điểm (m);

Vận tốc thắm trong phương trình Darcy gọi là vận tốc Darcy vi giả thiết ding thắm.

chảy qua toàn bộ mặt cắt ngang bao gồm cả các phin tử rắn và lỗ rỗng Thực ra dòngchảy chỉ chảy qua các lỗ rỗng, vì thé vận tốc thắm thực trung bình sẽ bằng:

en

“Trong đó;

là lỗ 1g hữu hiệu của môi trường lỗ rỗng (là phần lỗ rỗng qua đó dòng chảy có thé

thắm qua),

“Chế độ chảy ting vin tốc của dong chảy tỷ lệ bậc nhất với gradient cột nước, định luật

Darey cũng chỉ dùng khi vận tốc dòng chảy trong môi trường lỗ ring đủ nhỏ để có thé

coi ding chảy la chảy ting, Thực nghiệm chứng tỏ định luật Darcy chỉ đồng khi Re <I

và không có ý nghĩa khi Re > 10 Sir dụng chỉ số Reynold

Hệ số thắm biễu thị vận tốc chảy cña dng ngằm trong một đơn vị điện tich mặt cắt

ngang vuông góc với phương chảy khi độ dốc (gradient) thủy lực chảy bằng một đơn

vị

“Hệ số dẫn nước: Hệ số din nước T là vận tốc chảy của ding ngằm chảy qua một dom

vi chiều rộng ng chứa nước dưới một đơn vị gradient thủy lực

T=Kb 29) Trong đó

b~ chiều day phần bão hòa của ting chứa nước;

Tinh không đồng nhất và không đẳng hướng: Hệ số thắm có thể biển đổi theo khônggian trong một thành tạo địa chit Sự biển đổi theo không gian của các ính chất này

2B

cược gọi là tính bắt đồng nhất Có bắt đồng nhất phân lớp, phd biển đổi với các đã

trầm tíeh, Một phân vịđịa chất có tính chất thủy văn như nhau tại tắt cả các vị tí, dì

phân vị địa chất đó là đồng nhất Các đặc trưng địa chit thấy văn có thé cing thay đổitheo các phương khác nhau trong một thành tạo địa chất Sự biển đổi của các tỉnh chấtnày theo các phương khác nhau được gọi là tính chất bất đẳng hướng Một đơn vị địachit có vũng tính chit địa chất thủy văn the tắt cả các hướng thi đơn vi đồ là đẳnghướng Xét ting chứa nước gồm nhiều lớp trong hình 2.2 Mỗi lớp có n ¡trường là

đồng nhất và ding hướng với hệ số thắm là Kạ Ka Ks Ở dòng chảy vuông góc với

các lớp này Lưu lượng Q di vào mỗi lớp p hai bằng lưu lượng khi di ra khỏi ting đó.

Goi Aly, Aho, Ab tổn thất cột nước qua ting thứ 1, 2 a, Tử phương trình Darey

tacó:

(2) eno)

Trong đó:

K,- Hệ số thắm tương đương theo phương đống cho toàn bộ cầu trúc phân tings

~ Chiu dây của lớp thứ ï (1, 2, 3 ms

dd- Chiều day toàn bộ của edu trúc phân tang;

‘Tir phương trinh (2-10) ta có:

Hình 2.5 Mỗi quan hệ giữa bắt đổ ng nhất phân ting và bất đẳng hướng

Xét trường hợp dòng chảy theo phương ngang, với Ah là tổn thất cột nước trên chiễu

dải nằm ngang L Lưu lượng qua cấu trúc phân ting là tổng lưu lượng chảy qua mỗi

tổng Chiều rộng của mỗi ting là I đơn vị, thi ding chảy qua mặt cắt ngang của cấutrúc phân ting là

Q=0410;+e°+ On = (Kad + Kade + + Kydy) > 2-14)

Nếu hệ số thắm tương đương theo phương ngang của cấu trúc phân ting la Ks, có:

2.3 Phương trình vi phân liên tục của dòng ngằm, điều kiện ban đầu và điều

“Trong đó

K,, Ky, K, Hệ số thắm theo các hướng x, y và x (z là chiều thing đứng);

H Mực nước ngằm tại vị trí (x,y, 2) ở thời điểm t;

San KeeKuoap KyeKyajas K,=Kusyu, là các hàm phụ thuộc vào vị trí

không gian x,y.x;

Xét đến khả năng của các nguồn bổ sung (R) hay thoát nước ngằm trong phân ổ, khi

đồ phương trình không én định ba chiều qua môi trường lỗ rỗng không đồng nhất và không đẳng hướng bao hòa là

+à(sã

Phương trình (2-18) đễ giải bài toán nước ngằm trong c

)+2(.#)~Ψ=S}' ais

1g chứa nước Trường hợp.

đặc biệt có thé giải tru tiếp bằng phương pháp giải teh Khi đó, cin phải ý trởng hóatàng chứa nước và các điều kiện biên của hệ thống Sự biển động của giá trị h theo thờisian sẽ xác định bản chit của đồng chảy, tir đô có thể tính được trữ lượng của tingchứa nước cũng như tính toán các hướng của dòng chảy Giải bằng phương pháp ganđăng bi ng phương pháp sai phân hữu hạn hay phân chia không gian liên ục thành các

6 không gian hay cồn gọi là quá tình rời rac hóa Bằng cách này đưa phương trình đạohim riêng về một hệ phương trình tuyến tính Số lượng phương trình trong hệ bằng số.các 6 lưới chia x, y, Z, 1 Chia 6 lưới cảng nhỏ thi kết quả thu được từ ời giải sai phâncảng gin với lời giải đúng, nhưng khối lượng tính toán sẽ nhiễu lên gấp bội nên người

ta phải tim cách chọn ra độ lớn thích hợp.

6

2.4 Cư sở vận động của ding ngằm và

đường thé có thể giải trực tiếp để thu được lưới thủy động lực Dòng chảy được chia

thành m băng đồng thi tổng lưu lượng dòng chảy là

@ = mg = Sat (2-19)

“Trong môi trường không đẳng hướng, các đường dòng và đường thé không vuông góc,

trừ khi ding chảy song song với một phương chính Dé tính toán trong trường hop này, các biên của một mặt cắt dòng chảy sẽ được chuyén đổi vì vậy sẽ tạo ra một môi

trường ding hướng Doi với trường hợp din hình khi K, > K, tt cả các phương nằmngang được giảm bởi ty số v/K;J; Tạo nên một mặt cắt biến dổi với môi trườngding hướng có một hệ số thắm tương đương lề

(2-20)

Với mặt cắt biển đổi này, cổ thể vẽ được lưới thủy động lực và lưu lượng sẽ xác địnhLưới này có thể được chuyển trở lại mặt cắt không đẳng hướng thực bằng ích nhântất cả các phương nằm ngang với Ky Kz.

2.4.2 Xác định đường đẳng thé và phương dòng chảy

Tại các biên cách nước không có dòng thắm chảy qua, các đường dòng phải song song.

với nó Tương tự cho ting chứa nước không ấp, néu không có ding chảy cắt ngang MNN và MNN trở thành mặt thoáng của đồng chảy Đường tổng cột nước hr hoặc

đường thé năng (Cột nước đo áp) vit cho bắt cứ điểm nào nằm trên MNN có thể xấp

xi bằng

221)

Hin 27 Lưới thủy động thắm từ một phía của

lòng dẫn qua bg hai lớp bắt đẳng hướng,

KJ/Ki=1/50;

K,/KiCL/50; tỷ số bit đẳng hướng cho các lớp li K./K; =I0 (Todd và Bear 1961) Cácđường đẳng thé lồi thé hiện những vùng cấp nước, còn các đường đẳng thé lõm théhiện những vũng thu nước Hệ số thấm của các vùng có thể được xác định bằngKhoảng cích giữa các đường đẳng thé, Nếu ting chứa nước có chiều diy không đổi,lưu lượng đơn vị đồng chảy tr vi trí 1 đến 2 được tính bing công thức

4= Mu, = Mạn, 2)

28