Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy: Đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng và ổn định đoạn đê xung yếu, đề xuất giải pháp khắc phục, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua thị xã Sơn Tây

LOI CAM ON

Tác giả xin bay tỏ lòng biết on sâu sắc đến GS.TS Pham Ngoc Khánh, người đã dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tác giả trong

suốt quá trình thực hiện luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trung tâm tư vấn và chuyền giao công nghệ Thủy Lợi đã tạo điều kiện cho tác giả về thời gian, tài liệu để tham gia

khoá học và hoàn thành luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến sự quan tâm và giúp đỡ của phòng

Dao tạo Dai học va Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ lợi,

cùng các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện cho tác giả có cơ hội được học tập, trau dồi nâng cao kiến thức trong suốt thời gian vừa qua.

Sau cùng là cảm ơn các bạn đồng nghiệp và các thành viên trong gia đình đã có những đóng góp quý báu, động viên về vật chất và tinh thần đề tác

giả hoàn thành luận văn này.

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến

của các thầy cô giáo, các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp.

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với

đề tài: “Đánh giá trạng thái ứng suất bién dang và ổn định đoạn đê xung

yếu, đề xuất giải pháp khắc phục, áp dụng cho đoạn đê sông Hồng qua thị xã Sơn Tây” được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy lợi.

Hà Nói, tháng 10 năm 2013 Tác giả

Hoàng Ngọc Bình

LỜI CAM DOAN

Tên tôi là Hoàng Ngọc Bình, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên

cứu của riêng tôi Những nội dung và kết qua trình bảy trong luận văn là trung,

thực và chưa được ai công bồ trong bắt kỳ công trình nghiên cứu nào.

Tác gid

Hoàng Ngọc Bình.

MỤC LỤC

MO DAU

1.Tính cấp thiết của đề tài 2 Mục đích của đề tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

3.1 Dai tượng nghiên cứu.

1.1.1.1 Thai kỳ cổ và trung đại 6

1.1.1.3 Phát triển và củng cổ dé điều Hà Nội sau năm 1945 7 1.1.1.4 Giá có dé năm 1954 ~ 1965 # 1.1.1.3 Củng cổ dé điều chống dich pha hoại giai đoạn 1966-1974 9

1.1.1.6 Giai đoạn 1975 đến nay „ 1.1.2 Đặc diém hiện trạng đê sông Hồng

1.1.2.1 Đặc điễm địa hình ~ địa mạo 13

1.1.2.3 Đặc điềm thủy văn 18

1.2 Hiện trạng đoạn đê sông Hồng qua thị xã Son Tây.

1.2.1 Hiện trạng đoạn đê qua thị xã Sơn Tây

1.2.1.1 Địa hình, địa mạo đoạn dé qua thị xã Sơn Tây 20

1.2.1.2 Đặc điểm đường bờ 20

1.2.1.3 Đặc điểm long song 211.2.2 Nguyên nhân gây sạt lở 2

—-CHUONG 2: CƠ SỞ PHAN TÍCH TRẠNG THÁI UNG SUÁT BIEN DANG VÀ ON ĐỊNH CUA DOAN DE XUNG YEU 25

2.1 Cơ sé phân tích trạng thái ứng suất biến dạng của đê.

2.1.1 Lựa chọn phương pháp tính toán

2.1.2 Cơ sở phân tích ứng suất biến dang bằng phương pháp phần tử hữu hạn

2.1.2.1 Sơ lược vẻ lý thuyết của phương pháp phan tứ hữu hạn 25 2.1.2.2 Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH.

2.1.3 Lựa chon phần mềm tính toán ứng suất bién dang

2.2 Cơ sở tính toán ôn định của mặt cắt đê

2.2.1 Phương pháp phân tích cân bằng giới han chia the

2.2.1.1 Phương pháp Bishop đơn giản 302.2.1.2 Phương pháp Fellenius 312.2.1.3, Phương pháp Janbu tổng quit 32

3.2.2 Lựa chọn phần mềm tính toán ồn định.

CHUONG 3: UNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO DOAN DE SONG HONG QUA THỊ XÃ SON TAY - DE XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ 35 3.1, Giới thiệu về hiện trạng đoạn đê sông Hồng qua thị xã Sơn Tây 35

3.1.1 Địa hình, dja mạo đoạn dé qua thị xã Sơn Tây 35

3.1.2 Đặc điểm địa chất khu vực tuyến dé nơi xảy ra sự cố sat lỏ 41 3.1.3.2 Thúy van công trình 4

3.2 Tính toán trang thái ứng suất biến dạng và én định

3.2.1 Lựa chọn mặt cắt tính tod

3.2.2 Tinh toán én định trượt mái dé

3.2.3 Tính toán ứng suất — biển dạng

3.2.4, Kết quả tính toán

3.2.4.1 Tỉnh toán ôn định trượt mái 503.2.4.2 Tỉnh toán ứng suất ~ biển dang 54

3.3 Lựa chọn kết cấu bảo vệ đoạn đê, tinh toán trang thái ứng suất biến

dang và én định của đoạn dé

3.3.1 Các chỉ tiêu thiết kế 63

3.3.2, Hình thức kết cấu bảo vệ bở cceeeeeeeeereereeeeee 63 3.3.3, Các thông số thiết kế công trình kẻ e 63)

3.3.3.1, Mục nước thi công ke 63

3.3.3.2.Cao trình định ke “3.3.3.3 Than kẻ “3.3.3.4 Cao trình đình chân kẻ 65

3.3.3.5 Tinh toán cọc xi măng đất 66 3.3.4 Tính toán ứng suất bién dang và ôn định công trình sau khi đã xử by

sự cố sat le.

3.3.4.1 Trưởng hop tính toán 09

3.3.4.2 Tinh toán ổn định mái 69

3.3.4.3 Tinh toàn ứng suất ~ biến dang 72 3.4 Kết luật „80 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ „81 1 Kết quả đạt được trong luận văn -81 2 Hạn chế, tồn tại trong quá trình thực hiện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

“Tiếng Anh

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình I: Một số hình ảnh vẻ thực trạng khai thác cát

Hinh 2: Một số hình ảnh về hiện tượng lún sut, sat trượt, Hình 1.1: Bản đồ lưu vực hệ thông sông Hồng — Thái Bình Hình 1.2: Sơ đỗ chuyển dòng Sông Hỗng khu vực Vân Cốc Hình 2.1: Các dạng phan nữ thường sử dung trong PTHH Hinh 2.2: Sơ dé chia lat tính toán ồn định

Hình 3.1: Vị trí khu vực sat lở

Hình 3.2: Đẳng cát còn lại tại vị trí li sut Hình 3.3: Đất lún sụt bị day trỗi ra phía sông Hình 3.4:Đất lún sụt có nhiều vết nứt

Hinh 3.5: Nhiều đẳng cát quanh khu vực lún sut

Hình 3.6: Khu vực lún sut nhìn về phía thượng lưu sông Héng

“Hình 3.7: Hình ảnh khối trượt nhìn lên đỉnh dé hữu Hồng Hình 3.8: Phần chân khối trượt

Hình 3.9: Hồ sụt sâu khoảng 12m.

Hinh 3.10ốt mitt rộng khoảng 10cm trên bãi songHình 3.11: Ké đá cũ bị đây dịch ra phía sông 47m

Hình 3.13: Biểu đồ độ ẩm,

Hình 3.14: Mặt cắt C5 tại vị trí đầu tuyển công trình.

Hinh 3.15: Mặt cắt C12 tại vị trí giữa tuyển công trình Hình 3.16: Mặt cắt C18 tại vị trí cudi tuyển công trình

Hình 3.17: Bình đồ tổng thể tuyển công trình

Hinh 3.18: Kết quả tính toán én định mặt cắt C5 (THI) Hình 3.19: Kết quả tính toán ôn định mặt cắt C5 (TH2) Hình 3.20: Kết quả tinh toán ôn định mặt cắt C12 (THỊ) Hinh 3.21: Kết quả tính ton 6n định mặt cắt C12 (TH2)

Hình 3.32: Két quả tinh toán én định mặt cắt C18 (THI) 3

Hình 3,23: Kết quả tính toán ôn định mặt cắt C18 (TH2) 54 Hình 3.24: Trường ứng tiếp lớn nhất 5s Hình 3.25: Trường ứng suất tổng theo phương thẳng đứng 56 Hinh 3.26: Trường ứng suất tổng theo phương ngang 56

Hình 3.27: Trường chuyển vị theo phương thẳng đứng 56Hinh 3.28: Trường chuyển vị theo phương ngang $7

Hình 3.29: Trường ứng tiếp lớn nhắt 58 Hình 3.30: Trường ứng suất tổng theo phương thẳng đứng 38

Hinh 3.31: Trường ứng suất tổng theo phương ngang 59

Hình 3.32: Trường chuyển vị theo phương thẳng đứng 59Hinh 3,33: Trường chuyển vị theo phương ngang _ 59

Hinh 3.34: Trường ứng tiếp lớn nhất 60

Hình 3.35: Trường ứng suất tổng theo phương thẳng đứng, 61 Hình 3.36: Trưởng ứng suất tổng theo phương ngang 61

Hình 3.37: Trưởng chuyển vị theo phương thẳng đứng 61Hinh 3,38: Trường chuyển vị theo phương ngang - 62

Hình 3.39: Bồ trí cọc xi măng đất trên mặt bằng 69! Hinh 3.40: Kết quả tính todn ôn định mặt cắt C5 sau khi xử lý sự cố TÚ Hinh 3.41: Kết quả tính todn ồn định mặt cắt C12 sau khi xử lý sự cổ T1

Hinh 3.42: Kết quả tính toán én định mặt cắt C18 sau khi xử lý sự cổ 72 Hình 3.43: Trường ứng tiếp lớn nhất B Hình 3.44: Trường ứng suất tông theo phương thang đứng T3

Hinh 3.45: Trường ứng suất tổng theo phương ngang 14Hinh 3.46: Trường chuyển vị theo phương thẳng đứng 14Hình 3.47: Trường chuyển vị theo phương ngang 74

Hinh 3.48: Trường ứng suất tiếp lớn nhất T6

Hinh 3.49: Trường ứng suất tổng theo phương thẳng ding 16 Hình 3.50: Trường ứng suất tổng theo phương ngang

Hình 3,51: Trường chuyên vị theo phương thẳng đứng Hình 3.52: Trường chuyển vị theo phương ngang Hinh 3.53: Trường ứng suất tiếp lớn nhất

Hinh 3.54: Trường ứng suất tổng theo phương thẳng đứng T9 Hinh 3.53: Trường ứng suất tổng theo phương ngang T9

Hình 3.56: Trường chuyển vị theo phương thẳng đứng 79Hình 3.57: Trường chuyển vị theo phương ngang

DANH MỤC CAC BANG BIEU

Bảng 1.1: Bang thẳng kê chiêu dai đê sông Hằng theo các tinh.

Bang 3.1: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp Adit

Bảng 3.2 Các đặc trừng yêu tỔ thủy văn tram Sơn Tây

Bang 3.3: Luu lượng phù sa trước và sau khi có thủy điện Hòa Binh

Bảng 3.4: Kết quả tinh toán cho mặt cắt C5 Bảng 3.5: Kết quả tỉnh toán cho mặt cắt C12.

Bảng 3.6: Két quả tính toán cho mặt cắt CIB.

Bang 3.7: Mực nước trung bình năm mùa Kiệt tram Sơn Tây (tương ứng

K30+700 đề hữu Héng) từ năm 1971-2006 (Đơn vị tính: cm) Bảng 3.8: Thông số cọc xi mang đắt.

Bảng 3.9: Thông số diện tích nén gia cố Being 3.10: Chỉ tiêu tính toán tương đương,

Bảng 3.11: Kết quả tỉnh toán cho mặt cắt C5 Bang 3.12: Kết quả tinh toán cho mặt cắt C12.

Bảng 3,13: Kết quả tính toán cho mặt cắt C18.

MỞ ĐÀU

1.Tính cấp thiết của đề tài

Thủ đô Hà Nội có 5 con sông chính chảy qua: Sông Đà, sông Héng, sông Đuống, sông Cầu và sông Cả Ld, Ngoài ra còn các sông nội địa: sông Diy, sông Tích, sông Bui, sông Thanh Hà Cùng với các sông là hệ thống công trình phòng lũ chạy đọc ding chảy, bao gồm có 20 tuyển dé chính với tổng chiều dài 469,913 Km và 25 tuyến đê bối với tổng chiều dài 82,537 Km.

mái hộ bờ với tổng chigu dai li 148,889 Km,

“Trên các tuyến dé có 120 ke lá

Trong những năm vừa qua (ti năm 2005 đến năm 2011) trên các tuyến

hữu Đà, tả-hữu Hồng va tả-hữu Dudng (đoạn qua thành phổ Hà Nội) đã gia cố được gần 90km kè hộ chân, trong đó có gần 50km kè hộ chân lát mái Việc đầu tư xây dựng công trình kè đã từng bước hạn chế được sat lở tại các khu

vực có điễn biến sat lở, đảm bảo an toàn cho các tuyển đề, an toàn tính mang, tài sản của các hộ dân sống ven bờ sông, giảm thiểu thiệt hại, góp phần ổn

định dan cư, phát triển sản xuất, phát triển kinh tế - xã hội của khu vực.

Do ảnh hưởng của sự thay đổi thời tiết và sự biển đổi khí hậu toàn cầu,

mực nước trên các sông, đặc biệt là sông Đà, sông Hồng, sông Đuống.

thường xu)n có sự chênh lệch rất lớn giữa hai mùa (mùa lũ và mùa kiệt lớn):bên cạnh đó do tác động của việc điều tiết hồ Hòa Bình, Sơn La, TuyênQuang và hoạt động khai thác tập kết vật liệu của người din đã gây ra hiện

tượng sat lở bờ sông phía ha du diễn biến ngày cing mạnh và phức tap, de dog nghiêm trọng đến an toàn công trình đê điều, tính mạng, tải sản của nhân dân,

ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình phát triển kinh tế, xã hội của Thanh phó.

Hình 1: Một số hình ảnh về thực trạng khai thác cát

Trước thực trạng trên, vấn dé “Đánh giá trạng thái ứng suất biếm

dạng và én định đoạn đê xung yến, dé xuất giải pháp khắc phục, áp dung

cho đoạn đê sông Hồng qua thị xã Sơn Tay” là khá quan trong và mang

ố toàn bội

tính bức thiết nhằm tìm ra giải pháp gia vị trí hiện nay chưa có

công trình bảo vệ bờ để khép kín, nối liền các tuyến kè với mục đích ngăn.

in tình hình sat lở, giảm thiểu thiệt hại do mưa lũy ra trên địa bản thành.phố Hà Nội nói riêng và trên cả nước nói chung.

2 Mục đích của đề tài

Đánh giá trạng thái ứng suất biển dang én định vàuất giải pháp khắc

phục đoạn đê xung yếu, ứng dụng cho đoạn dé sông Hồng qua thị xã Sơn.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Déi tượng nghiên cứu.

Các yếu tố hình học của mặt cắt đê; On định dé (trang thái ứng suất, biến dang và trượt mái đê); Các đặc trưng về mực nước, nước rút, gia tai, tinh chất cơ lý của vật liệu đắp đê.

3.2 Phạm vi nghiên cứu.

"Trong khuôn khổ thời gian có hạn, dé tài sé tập trung nghiên cứu, tính

toán cụ thé cho đoạn đê hữu Hồng tương ứng đoạn từ K29:850 đến

K30+050 thị xã Sơn Tây, Hà Nội

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

“Tiếp cận trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học

hay các phương tiện thông tin đại chúng để nắm được tổng quan về các nguyên nhân xảy ra sự cố sat lở Từ đó nhận thấy rằng khi xử lý sự cố sat lở thi các vấn đề đã quan tâm đến đó là: tính toán trang thái ứng suất biển dang và ôn định Vì vậy với đề tai: *Đánh giá trạng thái ứng suất biến dạng và on định đoạn đê xung yếu, đề xuất giải pháp khắc phục áp dụng cho đoạn đê song Hồng qua thị xã Sơn Tây” tác giả sẽ giải quyết được các vẫn đề nêu

4.2 Các phương pháp nghiên cứu.

hữa các

1- Tổng hợp, quả nghiên cứu từ trước đến nay trong.

Tĩnh vực thủy lợi đặc biệt vẻ đề điều.

2- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực do 3- Phương pháp hệ thống điều tra thực địa

4- Tỉnh toán phân tích trạng thái ứng suất — biến dang và én định bing

phương pháp phần tử hữu hạn.

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DE SÔNG HONG, ĐẶC DIEM DOAN

DE XUNG YEU 1.1 Đặc điểm hiện trạng đê sông Hồng

1.1.1 Lich sử đê sông Hong

Sông Hồng bắt nguồn từ dãy Ngụy Sơn, huyện Nhị Đô, tỉnh Vân Nam, Trung Quốc ở độ cao 1.776 m Nói chung nó chảy theo hướng tây bắc-đông

nam, qua khu vực của người thiểu số Dai (người Tai Lu) là quận tự trị

Honghe trước khi sang Việt Nam ở Hỗ Khẩu, địa phận tỉnh Lào Cai, rồi chảy

qua phía đông thủ đô Hà Nội trước khi đỗ ra biển ở cửa Ba Lạt (ranh giới giữa

hai tinh Thái Bình và Nam Định) Đồng bằng sông Hồng nằm trên lưu vực con sông này Các sông nhánh chính của sông Hồng có thé kể đến là sông Da, sông Lô (với phụ lưu là sông Chay và sông Gam) Sông Hồng có phân lưu

phía tả ngạn là sông Đuống chảy từ Hà Nội đến Phả Lại thuộc Hải Dương và sông Luộc chảy từ Hưng Yên đến Quý Châu Hai sông này nối sông Hồng với hệ thống sông Thái Bình Phân lưu phía hữu ngạn là sông Day và sông Dai

(cồn gọi là Lach Giang), nối sông Hồng và sông Day là hai sông Phủ Lý và

sông Nam Định

Sông Hồng với chiều dài 1126km, qua địa phận Việt Nam là $S6km

chiếm 49,3%, diện tích toàn lưu vực là 155.000kmỶ chiếm 45.6% diện tích.

Ngoài ra, sông Hồng còn có tận 614 phụ lưu từ cấp 1 đến cấp 6, có những

phụ lưu lớn như Đà, Lô, Chay nén sông Hồng có lưu lượng nước bình quân

hàng năm rat lớn, tới 2.640 m’/s với tổng lượng nước chảy qua tới 83,5 tỷ m’, tuy nhiên lưu lượng nước phân bỏ không đều Về mủa khô lưu lượng giảm chỉ còn khoảng 700 m’/s, nhưng vào cao điểm mùa mưa có thé đạt tới 30.000 ms, Sông Hồng là con sông rất riêng của Việt Nam Con sông ấy chẳng.

những bồi dip nên nền văn minh sông Hồng, một trong 36 nén văn minh của

mà còn là hệ thống sông lớn nhất miễn Bắc nước ta, lớn thứ 2 trên

ban đảo Đông Dương sau sông Mékong (sông Cửu Long) (Ngướn:

BAN ĐỒ LƯU VỤC HỆ THONG SÔNG HỎNG THÁI BÌNH.

Hình 1.1: Ban dé lưu vực hệ thẳng sông Hông — Thái Bình

1.1.1.1, Thai kỳ cổ và trung đại

Sông Hồng đã tạo ra đồng bằng màu mỡ Nhưng sông Hồng cũng đã nhiều lần tin phá những gì mà con người tạo dựng lên trên chính dai đồng bằng ấy Hàng năm vào mùa mưa, lũ sông Hồng nhiều phen cuốn sạch đi mọi thành quả xây đắp của con người Cho nên từ khi con người có mặt ở đồng bằng nay là có việc trị thủy Tư liệu cỗ nhất có là mấy dòng ghỉ trong sách.

“Thư Hán tức bộ sử đời Tiền Hán (Thế ky thứ 2 trước Công nguyên đến

đầu Công nguyên) mà Nguy.

điều: “PI

u đã dẫn trong bai điều tran của ông vị Tây Bắc huyện Long Biên, quận Giao Chi đã có dé giữ nước

sông” (Quận Giao C là Bắc Bộ ngày nay, huyện Long Biên có thể lả khu vực Bắc Ninh, Hà Nội ngày nay).

1.1.1.2 Thời kỳ cận đại

Khi đất nước hoàn toàn chịu sự bảo hộ của thực dan Pháp, chính quyền bảo hộ Pháp đã phải đối mặt với nạn lũ lụt Bắc Kỳ Đặc biệt sau trận lũ.

năm 1888 đã gây thiệt hại nặng nề cho đồng bằng sông Hồng.

Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915 chính quyền bảo hộ Pháp đã đắp thêm

một số vùng để bảo vệ những vùng đô thị đông đúc và nhất là có nhiều người Pháp và cơ sở kinh tế của Pháp Đó là hệ thống dé La Thành bao quanh Ha Nội, hệ thống đê bao quanh thành ph Nam Định Ngoài ra dip thêm hai vùng lớn đáng ké ở tả ngạn sông Hồng Từ Vân Thượng với triển cao vùng Phúc Yên bảo

vệ vùng Bắc Đuống, Vùng nữa qua tinh lộ 196, qua Lực Điền (Hải Hưng) dé bảo

vệ phần lớn tỉnh Hưng Yên.

Trong những năm tir 1884 đến 1915 (theo Gôchie) khối lượng đắp dé

toàn Bắc Kỳ khoảng 12 triệu m”.

Những dự án về đắp đê, thoát lũ trong thời kỳ thuộc Pháp đều với mục

đích bảo vệ Hà Nội khỏi bị ngập lục Nhờ vậy lũ lịch sử 1945, 52 đoạn dé

trong vùng Đồng bằng Bắc Bộ bị vỡ nhưng dé Hà Nội vẫn đứng vững.

1.1.1.3 Phát tiễn và cling cổ dé điều Hà Nội sau năm 1945

Sau năm 1945 đất nước vừa giành chỉnh quyền Ngay từ những ngày

đầu chính quyền nhà nước ta đã phải khắc phục hậu qua của lũ lụt và nạn đói do lũ lụt và chiến tranh gây ra Dap lại những đoạn đê đã bị vỡ Liền sau đó bước vào cuộc kháng chiến trường kỳ suốt 9 năm Hà Nội nằm trong vùng bị địch tạm chiếm Vào thời kỳ đó đê điều không những không được quan tâm

đúng mức mà còn bị phá hoại và sử dụng vào nhiều mục đích quân sự như

xây dựng him ngằm, lô cốt trên dé, đào xẻ mat dé để chồng xe cơ gi,

Trong thời gian từ năm 1945 đến 1954 chính quyển thực dân Pháp trong vũng tạm chiếm chi sửa sang và cũng cổ một kè có ảnh hưởng trực.

tiếp đến an toàn của đê như kè Phú Gia.

Do đó mà tình hình đê năm 1954: Gần 9 km dé sông Hồng thuộc Thanh ‘Tri nhỏ, mặt dé chi rộng 3m, gd ghé, trơn trượt hơn khi mưa Con trạch chi rộng

tir 1.5m đến 2m, mái đê không đủ độ soải Hồ ao hai bên ven đê nhiều, hậu quả

của những trận vỡ để từ xa xưa

Dé Từ Liêm vita nhỏ vừa yếu, độ cao không đều Gia Lâm đã phải chống lũ cho hai triển sông Nhưng đê hau hết mặt cắt nhỏ, nước thẩm lậu mái để rất nhiều Có nhiều sii đục chân đê, đ nội thành có khá hơn, nhưng chất lượng không đồng đều, nhiều tạp chat than xi, đất phong hóa.

‘Theo đánh giá chung hệ thống dé chỉ chống đỡ được mực nước lũ

+12.00 tại Hà Nội

1.1.1.4 Gia cổ dé năm 1954 ~ 1965

Sau khi Hà Nội tiếp quản 10/1954 Tháng 12/1954 huyện Thanh Tri đãđắp con trach cao hơn 0,5m, rộng thêm Im, khối lượng trên 1 vạn mét khối

Diu năm 1955 lại đắp ở Khuyến Lương Gia Lâm đắp ở đoạn Long Biên, Cự Khối, Đông Dư, gia cố thêm vững chắc những nơi có tổ mối Từ Liêm tu sửa.

hai kè Thụy Phương và Phú Gia

"Ngoài dé chính, huyện Thanh Tri dip tuyến đê bổi bao gồm 7 xã: Thanh

Tri, Lĩnh Nam, Trin Phú, Yên Sở, Yên Mỹ, Duyên Hà, Van Phúc Với diện tích

2000ha, dài 14,5km, mặt rộng từ 3m đến 4m, cao trung bình 2m, khối lượng trên

17 van mết khối.

“Từ những năm 1958 đến 1961 toàn thành phố

đê khối lượng 1.480.000mỶ, tu bố 29.000mỶ đá các loại, ước tính trên 1,4 triệu

ii huy động lực lượng đắp ngày công.

Sau những năm 1961 thành phố Hà Nội mở rộng, hệ thống đê điều tăng lên 110 km, 16 kè, 38 cổng các loại Công tác xây dựng và cing cổ dé vẫn được tiến hành đều đặn từng năm.

Gia Lâm ip tuyến dé sông Đuống như đoạn Nha Thôn, Han Lac,

Đồng Viên, kè Sen Hồ, Gia Thượng Thanh Tri dip đoạn Thanh Lương Từ

Liêm tu bộ dé Nhật Tân, Phú Gia Đông Anh kè Xuân Canh, nha máy gạch.Sau nhiều năm lũ nhỏ, năm 1964 lũ lên vượt báo động 3 (+11.70) BE

Ha Nội bộc lộ rõ nhiều khuyết tật, vòi đục ở Nha Thôn, bãi sủi ở hạ lưu kè Sen Hồ, hạ lưu kè Đồng Viên (Gia Lâm), các vòi nước ở ha lưu đê Nhật Tân, Phú Thượng, Nghỉ Tam (Từ Liêm), đê Bing (Thanh Trì) Thành phố đã phải

xử lý ngay mùa lũ và sau khi lũ rút đã kịp thời cũng cố đoạn đê nay.

Tit Liêm củng cổ toàn tuyến từ Thượng Cát đến Nghỉ Tâm dài 12,5km,

với khối lượng ngót 10 vạn mét khối, di chuyển 250 hộ dan ven đề, huy động

mỗi ngày 2000 dân công,

Từ năm 1961-1965 toàn thành phổ đã đắp trên 2,1 triệu mét khối đất củng cố, 8.000m đá các loại vào kẻ và huy động trên 2 triệu ngày công cho công tác cũng cổ đê điều và phòng chống lụt bão.

1.1.1.5 Cũng có dé điều chẳng địch phá hoại giai đoạn 1966-1974

Hệ thống dé điều Hà Nội nhằm bảo vệ chống lã lụt cho thủ đô và những.‘ving đông dân cư, có nhiễu công trình văn hóa kỹ thuật và quân sự vào bậc nhấtcả nước.

Để quốc Mỹ mở rộng chiến tranh ra miền Bắc Một trong những mục tiêu phá hoại là hệ thống dé điều Giai đoạn này đê điều không chỉ để phòng chống lũ ma còn có nhiệm vụ phòng chống địch phá dé Trong đó có dé

huyện Từ Liêm Đó là đoạn dé phía Tay Bắc, thượng lưu đoạn sông Hồng

chảy qua thành phổ.

‘Thang giêng năm 1966 đắp đoạn dải Ikm, bao quanh bến pha Chẻm, mở rộng hạ lưu từ 20-30m, khối lượng 16.000m* Dap đoạn thắt hẹp Nghỉ Tam từ K62 + 200 - K63 + 400 mở rộng về phía thượng lưu 20-25m, khối lượng 8.700m” Dé bối Thượng Cát - Liên Mac dài 5.800m, mặt rộng 4m,

chống lũ báo động cấp 3 Củng cố dé Bưởi - Nhật Tân đài 3km, cao trình

+10.5 đến +11.00 ngăn chống lũ tập hậu vào nội thành khi đoạn đê thuộc Từ Liêm, Đan Phượng bị vỡ Dap đê Trung Hòa - Mễ Trì ngăn chặn nước tran từ.

Đài phát thanh Việt Nam và khu công nghiệp Thượng Đình

Từ năm 1966 đến 1968 huyện Từ Liêm đắp dé chính và dé bối, khắc phục hậu quả 3 vị trí bị ném bom Khối lượng tới gần 30 vạn mét khối.

Huyện Thanh Tri mặt mở rộng từ 56m, xóa trạch đoạn Vạn Phúc -Đông Mỹ, đắp phản áp các đoạn Lĩnh Nam, Yên Sở, Ngũ Hiệp.

Huyện Gia Lam và Đông Anh cũng tập trung nâng cao trình mặt dé,

xóa trạch củng cổ những vị trí ném bom.

Trên 30 vị trí được tu bô như Bát Tràng, Đa Ton, Đông Dư, Cự Khối Thạch Ban, thị trấn Gia Lâm, Thanh Am, Hội Xá, Hoàng Long, Kim Sơn, Lệ

Chỉ, Yên Thường, Yên Viên, Phù Đồng, Trung Mau,

Huyện Đông Anh dip đoạn Du Ngoại, Sap Mai, kẻ Xuân Trạch, Hào

Bồi, Mai Lâm, Vĩnh Ngọc, Đông Tri và dip dé bồi Võng La - Hải Bồi.

Gia Lâm còn dip dé bao Quán Tình, Việt Hưng, ngã ba thị trấn Yên ‘Vien, nhà máy gạch Cầu Đuồng với khối lượng 10 vạn mét khối

Hệ thống đê điều phải đối phó với lũ lớn liên tiếp những năm 1968,

1969, 1970, đặc biệt là năm 1971 đã diễn ra lũ lịch sử.

Năm 1969 (+13.20), năm 1970 (+12.05), năm 1971 (+14.13), cao hơnmực nước lũ 1945 (+12.90).

1.1.1.6 Giải đoạn 1975 đến nay

Thanh phố Hà Nội được mở rộng thêm các huyện ngoại thảnh Dé Hà

Nội cũng được kéo đài trên 356km dé các loại, trong đó trên 200km sông

Hồng, sông Dudng có 40 kè và trên 300 cống dưới đê Khối lượng tu sửa lớn.

thuộc các huyện mới sát nhập.

Đặc bịim 1983 khu vực Phú Xá, Chương Dương bị lở bãi suốt

chiều dai 800m, có nguy cơ uy hiếp hai quận Ba Dinh và Hoàn Kiểm Thành

phố đã cho xây dựng kè hộ bờ Phú Xá - Chương Dương dai gin 1000m, kẻ đá

từ chân được thả rồng đá nhiều lớp Vũng xói sâu được thả cụm cây xa bờ thả 3300 rồng.

đá, 1250 cụm cây có tin, 4 vạn cây tre và trên 156.000 ngày công.

Khối lượng trên 1 vạn mét khối đá hộc, 9 vạn mét khối bạt đi

Năm 1991 thành phố trả một số huyện vừa sát nhập về Hà Tây - VĩnhPhúc, đê Hà Nội còn lại 152km đề Trong đó đê sông Hồng, sông Đuống là

110km; sông Cầu, sông Cả L6 là 42 km, 22 kè, 96 công trình qua dé,

Những năm 1992, 1993 thành phổ cho lấp các đầm, hồ ao có những mach sti sát chân đẻ Thanh Tri, Hoàng Liên (Từ Liêm), xây dựng các giếng giảm áp trọng điểm sii ở Ngũ Hiệp, lắp các vùng tring tại Phù Đồng, Trung Màu, Sen Hỗ (Gia Lâm) và từng bước khoan phụt vita vio những đoạn đê

xung yếu có nhiều khuyết tật trong dé.

Dic biệt giai đoạn từ 1986 đất nước bước sang con đường đổi mới phát

triển Nhu cầu xây dựng tăng lên đột biến Hậu quả của công tác quan lý đất

đai, xây dựng Cùng với yêu cầu bức thiết về nhà ở sau nhiều năm chiết

chưa có dig kiện giải quyết Một số trong phạm vi bảo vệ để cũng ni trong

hoàn cảnh đó Tình hình quản lý xây dựng chính quyển địa phương dường

như không thé kiểm soát, dẫn tới tình trạng xây dựng và Kin chiếm trong

phạm vi bảo vệ đề điều.

Nổi bật là khu vực Nhật Tân - Yên Phụ Chính phủ đã phải trực tiếp

giải quyết xử lý Tạo nên hành lang thông thoáng hai bên chân đê Trở thành

một điểm mốc lịch sử cho việc cải tạo, chỉnh trang dé Hà Nội.

Từ năm 1996 nhà nước đã thực hiện chương trình củng cố đê diều

tuyển đê Hữu Hồng đoạn trực tiếp bảo vệ Hà Nội từ Tiên Tân (Đan Phượng) đến Vạn Phúc (Thanh Trì) Tổng chiều dài 45km bằng nguồn vốn vay ADB.

Mục tiêu của chương trình về dé là: Gia cổ thân đề ở những điểm xảy ra thắm qua đê nhiều bằng công nghệ khoan phụt vữa Xây dựng tường chắn.

trạch và dé bằng bê tông và đá xây Những điểm có dân cư, xây dựng hành

lang cứu hộ Sm cho xe cơ giới trong tải 4 tấn đi lại Cao trình thiết kế đảm.

bảo +13.40m tại Hà Nội Thu nhỏ mặt trach bằng tường chắn đá xây Mỡ rộng

mặt đề, dựng hệ thống đo áp trên đề.

1.1.2 Đặc điểm hiện trạng dé sông Hong

Hiện tại đê sông Hồng tính cả 2 bên bờ có chiều dải khoảng 420km, phan bố theo các tỉnh như sau:

(Nguẫn: Tẳng Cục Thủy Lợi)

1.1.2.1 Đặc điểm địa hình — địa mạo

Hoạt động của Sông Hồng và các sông nhánh làm thay đổi đáng kế địa

hình vùng ven sông, Khi chưa có hệ thống dé, quy luật trim tích tuân thủ theo

điều kiện tự nhiên, chủ yếu phụ thuộc vào chế độ hoạt động tân kiến tạo, vào chế độ thuỷ triều, điều kiện khí tượng, thủy văn và chế độ bùn cát được dong

chảy mang tải Nhìn chung, khi sông chảy vào vùng tram tích bở rời, việc chuyển dong, tạo dòng mới và tiêu điệt dong cũ theo một quy luật hết sức phức tạp Trong quá trình chuyển dòng, bề mặt đồng bằng bị cắt xẻ và tạo ra nhiều dang địa hình mới Hình 1 trích ra lịch sử một số giai đoạn dich chuyển đường trục lòng Sông Hồng kể từ năm 1890 cho đến 1985 vùng Vân Cốc,

Ban Phượng Qua đó cho thay trong vòng 100 năm, từ1890 đến 1985, Sông Hồng có sự biển đôi dòng rất mạnh Tuy nhiên do có hệ thống dé điều nên

quy luật có sai khác so với tự nhiên Điều đó được phan ánh bằng các dich chuyển có tính chất chu kỳ qua lại.

Hình 1.2: Sơ dé chuyển dòng Sông Hằng khu vực Vân Các Đảng chú ý ở đây là ba dạng địa hình căn bản liên quan đến én định dé:

- Địa hình cao nithành dai ven theo sông, đây là loại địa hình cổ hình

thành trên các sản phẩm của trim tích Sông Hồng trong thời gian chưa có đề Trên địa hình này hau hết là các khu vực dan cư lập lên từ lâu đời, phân bố rải

rác ven đê thuộc huyện Đan Phương, Từ Liêm và Mé Linh Địa hình cao bị

chia cắt mạnh bởi hoạt động của các sông nhánh Tuy nhiên, chúng được cấu tạo từ sét, sét pha bền vững làm tăng độ én định của dé với các tác động của dong thấm.

- Địa hình bãihiện đại chủ phân bổ ven sông và hiện nay đang

lớn được cấu tao từ sét, sét pha đặc chắc.

ra bên ngoài dé, p

Địa hình này nằm phổ biến ven Sông Hồng Tuy nhiên nhiều chỗ có cấu tạo từ tướng lòng rõ rét thể hiện bằng các thành tạo hat thô như cát mịn và nhỏ Trên bản đồ thấy rõ khu vực thuộc ngã ba Thao Đà, Liên Hồng (Ba Vì), khu

Tri, Văn Quán, Liên Mạc (Từ Liêm), Vongvực dé Vân Cốc, khu vực kè

La (Đông Anh), Nhật Tân (Tây Hồ), Tâm Xá (Đông Anh), cửa Duéng, Long Biên, Cự Khối, Tự Nhiên (Thường Tín), Quang Lang (Phú Xuyên) Đây là

các bai nổi giữa sông hình thành tại các nơi sông bị chuyển đỏng mạnh Địaih thuộc dang sóng cát khá cao so với xung quanh Một quy luật tự nhiên là

đê được dip trên các sống cát này, hai bên là các trũng kéo dai theo dải thành các hồ ao hiện tại Đó cũng là nguyên nhân sự cổ thắm siii mạnh với nén đề.

~ Địa hình trũng, đầm lầy phân bố rất nhiều nơi đặc biệt các nơi thuộc.

phía nam khu vực Nó là kết quả của quá trình sụt lún tân kiến tạo hay là sản

phim của sự lấp dòng không hoàn chỉnh của các lòng sông cỏ bao gồm cả lòng Sông Hồng và các sông nhánh Ngoài ra, nó còn là kết quả do hoạt động đảo béi của con người Địa hình trũng thường đi liền với các tướng hỗ đầm lầy hiện đại hoặc cổ trên các thành tạo vũng vịnh có tướng sông biển hỗn hợp Doc theo dé cả về thượng lưu lẫn hạ lưu nhiều hồ ao kéo dài hiện đang tồn tại

ở Thanh Tri, Phú Xuyên, Thường Tin, Đông Anh, Phúc Thọ, Nhà nước đã

chỉ rất nhiều tiễn của để lắp các hỗ ao ven đê song cũng chỉ được một số nơi

trọng điểm Hiện nay, sự san lắp tự phát bởi người dân không được quản lý chat chẽ đã tạo ra lớp dat phủ bé mặt có kết cau rat yếu.

‘Dé được đắp từ thời Lý - Trần, vị tri và hướng của nó được quyết định theo hiện trạng hệ thống sông và địa hình hai bên bờ sông lúc đó, Tuy nhiên, do hoạt động của lòng sông từ trước đó, dé được đắp qua nhiều khu vực cấu tạo

lên từ tướng lòng với cát hạt mịn đến trung cho nên sự cỗ về thắm là không

tránh khỏi

1.1.3.2 Đặc điềm địa chất

a Trâm tích Đệ Tie khu vực dé

Theo kết quả nghiên cứu của Đoàn địa chất Hà Nội năm 1999, trằm tích Đệ tứ khu vực dé bao gồm các phân vi địa ting từ dưới lên như sau:

+ Thống Pleistoxen dưới, hệ ting Lệ Chỉ (aQ,le);

+ Thống Pleistoxen giữa - trên, hệ ting Hà Nội (a, apQu_uhn); + Thống Pleistoxen trên, hệ tầng Vĩnh Phúc (aJQ„Ẻvp);

+ Thống Holoxen, bậc dưới- giữa hệ tang Hải Hưng (Qy' ”hh): ~ Phụ hệ tang dưới (IbQy''2hh,);

~ Phụ hệ tang dưới (mQ¡v'hhụ);

+ Thống Holoxen, bậc trên hệ ting Thái Bình (Qyy*tb):

~ Phụ hệ tầng dưới (a,ap,albQuy thi);

- Phụ hệ ting trên (aQuth:);

Ở vùng tuyển dé sông Hồng khu vực Hà Nội, hau như có mặt tat cả các phân vị địa ting trên Tuy nhiên, do chịu tác động mạnh của dòng chảy nên chiều day, phạm vi phân bố, thành phan của trim tích Đệ tứ ở đây có đặc.

điểm biển đổi phức tạp hơn so với vùng xung quanh.

b Địa tang và các tính chất cơ lý

“Theo quan điểm địa chất công trình, dựa vào các tài liệu điều tả địa chất công trình được tiền hank từ năm 1985 đến 1996 của Công ty tư vấn xây dựng

Thủy lợi | (HEC1), Viện nghiên cứu khoa học Thủy lợi, Trường đại học Mo

-Địa chất, có thé phân chia trầm tích Đệ tứ nền đê sông Hồng, thành các phức hệ địa tầng nguồn gốc và các nguyên địa chất công trình (lớp dat) từ trên xuống như sau:

1) Tang đất thân đê (kí hiệu: 1a) Dat đắp cơ đê và 4 sét lắp hồ ao đê

(1b), á cát và cát lắp hỗ ao, hoặc vun đồng dé khai thác vật liệu xây dựng (1c), 2) Tầng bồi tích hiện đại: gồm có á sét, á cat (2a), cát (2e) phân bổ & thượng lưu dé cũ và bãi bồi (bai ven sông và giữa sông) chiều day từ 5m +

10m, nơi đáy dé ls lớp cét (22) với chiễu diy 2m+ 4m

3) Tầng bồi tích trẻ

~ A sét nặng, dẻo mềm (2), đất sét mịn (2b), phân bố không liên tục, chiều dày từ 0 + Sm.

- A sét nhẹ, & cát chứa các chất hữu cơ có kí hiệu (3b), á cát kí hiệu (3a)

phân bồ cục rải rác ở nên đê các đoạn: Hé Tây - Trúc Bạch, Bing, Đông My

với chiều day từ 0,2m đến Sm hoặc 6m.

~ A sét nặng - sét hữu cơ (3) phân bô chủ yếu ở vùng Liên Trung, Đông Mỹ với chiều dày từ 3m + 7m.

- Cất min trùng, cát gidu bụi sét (4) phân bố tập trung tại các vùng

Bung, Đông Mỹ, nội thành, Hồ Tây, Lên Hồng.

4) it sét hữu cơ (5) gặp nhiều ở Đông Mỹ, Tiên Tân Cat trung - thô

chứa ít sạn sỏi nhỏ, chỉ gặp lẽ tẻ

5) Tang đất sét - á sét nặng (6) phân bố ở nền các đoạn Bá Nội, Thượng

Cát, Hoàng Liên, Thụy Phương, Phú Gia, Vạn Phúc.

A sết nhẹ - cát pha, kí hiệu (7) chỉ gặp ở vài noiThượng Cát, Phú Gia.

tống Liên Mạc,

6) Tầng bồi tích cát, cuội sỏi, kí hiệu (8) nỗi cao ở vùng Thượng Cắt,

Phú Gia tir (-1) + (-5) trở xuống, tại vùng Bing - Đông Mỹ, Yên Phụ, gặp lớp

(8) ở độ cao (-25) trở xuống.

Nhu vậy nền đắt đê có thé chia thành 3 nhóm chính:

a) Nhóm 1: Gồm các lớp có tính thắm vừa - lớn, khả năng chống áp lực thắm kém, dé bị xói ngằm đó là:

~ Lớp (8) cát, cuội sỏi có K = 10? + 10” emis.

- Lớp (4) cát mịn, cát giảu bụi sét, có K = 10 = 10° emis.

~ Lớp (2e) cát phù sa hiện đại, có K = 107+ 10° emis.

b) Nhóm 2; Dat yếu, sức chịu tải kém, dé bị lún không đều, tinh thấm.

©) Nhóm 3: đất có cường độ khá tốt, gồm các loại đất đèo cứng đến mềm, có hệ số thắm K nhỏ, kha năng chịu tải tốt, đó là các lớp:

- Lớp (3a) á cất - ä sét nhẹ chứa các thấu kính cát

~ Lớp (7) á sét nhẹ - cát pha - loại nay đễ bị xói ngằm.

1.1.2.3 Đặc điểm thủy văn

a Chế độ thủy văn sông Hồng.

~ Đặc điểm mưa lớn gây lũ lớn trên sông Hồng:

Mưa gây lũ lớn trên sông Hồng thường gồm một số đợt mưa và thường.

có một vải tam mưa, với lượng mưa ở ving trung tâm lên tới 200mm

-700mm, tủy từng trận mưa Vùng tâm mưa mỗi trận thường bao trim trên một

diện rộng, từ 100-200km” đến 2000-3000km* ở các phan trung - thượng nguồn sông Đà (thuộc Việt Nam), Thao, Lô Một sé trận, tâm mưa tn tai ở cả 3 lưu vực, thậm chí cả trên lưu vực sông Thái Bình Lũ lớn trên sông Hồng

thường được hình thành do mưa lớn trên lưu vực sông Đà Trong số các trận

mưa gây lũ lớn trên sông Hồng, phần lớn (hơn 60%) các trận mưa có lượng

mưa trên toàn lưu vực trên 1000mm, thông thường là 200mm - 500mm Đâychính là những dấu hiệu cho phép cảnh báo để chuẩn bị những biện pháp

phòng chống lũ lớn trên đồng bằng Bắc Bộ.

- Ảnh hưởng của công trình thủy điện Hòa Bình:

Từ năm 1987, công trình Hòa Bình ngày cảng tác động mạnh mẽ hon,

làm thay đổi rõ rệt chế độ lũ hạ lưu sông Hồng từ Việt Trì về Hà Nội và & đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình Quá trình lũ ở hạ du công trình Hòa

Bình có 3 dạng chính: Quá trình lũ bị đi với dạng tựa như lũ tự nhiên,

quá trình dang sóng xả với nhánh lên và xuống gần như đốc đứng, và quá

trình dang sóng ngừng xả hoặc giảm xã đột ngột, với các nhánh lên vả xuống

gần như đốc đứng Ngoài ra, còn có tác dụng phối hợp 3 dạng điển hình nay Thời gian truyền lũ về ha lưu khi lũ chỉ bị điều tiết thông thường tương đương với thời gian truyền trong tự nhiên, nhưng khi có sóng xả, ngừng xả với biên

449 và bước sóng khác nhau thì thời gian truyền lũ ở thời điểm đóng và mở đột

ngột cửa xã bị rút ngắn so với tự nhiên tới 3-6h, trên đoạn Hòa Bình - Hà Nội.

Chế độ dòng chảy dang sóng xa và ngừng xa ở hạ lưu phải được đặc biệt lưu.

ý trong bảo vệ đê và các khu bãi sông Hồng Hồ Hòa Binh lim giảm mực nước hạ lưu sông Hồng khi lũ lên, làm tăng mực nước khi lũ xuống, lớn nhất

tới trên 2m, thường giảm đỉnh lũ lớn và kim chậm (12-30h) đinh lũ hạ lưu

sông Hồng tại Hà Nội, đồng thời phụ thuộc rõ rệt vào tỷ lệ dòng chảy 3 sông.

"Đà, Thao, Lô trong tổ hợp dòng chảy hạ lưu Công trình có hiệu quả lớn trong,

chống lũ cho Hà Nội và ở đồng bằng Bắc Bộ, mặc dù hoạt động của các công

trình có tác động khác nhau ở những thời kỳ khác nhau.

'b Điều kiện địa chất thủy văn khu vực:

Vùng đê sông Hồng do các thành tạo tram tích đệ tứ, có tính thắm và thấm nước không đồng đều Trong các trim tích đệ tứ có hai tang thắm nước chủ yếu là ting thấm nước không áp hoặc áp lực yếu phân bố không liên tục

và ting thắm nước có áp phân bé liên tục trên toàn vùng.

Nói chung nén dé sông Hồng có cấu trúc địa chat và đặc điểm địa chat công trình không đồng nhất Các lớp đất rời thường không lộ ra mà bị phủ bởi

lớp trim tích thắm nước yếu Chúng chỉ lộ ra cục bộ khi lớp phủ bị bóc bỏ hoặc phá vỡ, lớp phủ thấm nước yếu ở phía trong đê có lộ lên và chiều diy khác nhau Trên toàn tuyến đê, có nơi tồn tại các lớp trim tích hạt rời của cả 2 hệ ting Thái Bình và Vĩnh Phúc Ở những nơi nay, chiều day lớp phủ thắm.

nước yếu thường không lớn Có nơi trim tích hạt rời của 2 hệ tang Thái Bình và Vĩnh Phúc phủ trực tiếp lên nhau, khi đó 2 ting thắm nước không áp và có

áp liên thông trực tiếp với nhau Mặt khác, ở mỗi đoạn đê bai bồi cao có chiều rộng khác nhau, do đó sức cản thắm và áp lực dòng thắm của nước dưới đất tại các vị trí khác nhau của tuyến đê không giống nhau Với những đặc điểm nêu trên, khi nghiên cứu chế độ thắm qua thân và nền đê, can phải phân biệt trong phạm vi nghiên cứu các kiểu cấu trúc nền khác nhau.

1.2 Hiện trạng đoạn đê sông Hồng qua thị xã Sơn Tay

1.2.1 Hiện trạng đoạn dé qua thị xã Sơn Tay

1.2.1.1 Địa hình, địa mạo đoạn dé qua thị xã Sơn Tây

oan dé sông Hồng thuộc địa phận thành phd Sơn Tây có địa hình trên cạn tương đối bằng phẳng, cao trình mặt bãi biến đổi từ +13,0 đến +15,0, cục bộ có những vị trí mặt bãi bị hạ thấp tới cao trình +10,5 đến cao trình +11,0.

Hiện nay, trên đoạn đê này đang xảy ra tinh trạng Lin chiếm, xâm phạm hành long bảo vệ đề rất nghiêm trọng Hàng chục chiếc thuyền nỗ máy 4m dm và hệ thống vòi rồng đang thực hiện hút cát từ dưới lòng sông Phía trên bờ,

“đội quân” cần câu túc trực vận chuyền cát lên những chiếc xe tai trọng tải

lớn đã chờ sẵn Ngày ngày, có hằng trăm lượt xe tải vận chuyển cát, si "cày

đi” trên thân để.

“Trên toàn tuyến nơi xảy ra sự cố có khoảng hơn 200 hộ dân với 1000

nhân khẩu ống sát sông của phường Hồng Hậu và phường Yên Thịnh, ngoài ra

còn có nhiều bến bãi khai thác cát nằm trong phạm vi tuyến đê và các bến bốc

đê khoảng 100m, rất đễ gây sat lở để trong mùa mưa bão làm ảnh hưởng trựcbến cảng của thị xã Sơn Tây Đặc biệt có những vị trí mép bờ lờ cách chân.

tiếp tới an toàn của để điều1.2.1.2 Đặc điểm đường bò:

Khu vực tuyển dé xảy ra sat lở nằm ở đoạn sông cong phía bờ hữu sông,

Hồng, nơi dòng chủ lưu chảy ép sát bờ với chiêu dai khoảng 4600m (tương

ứng từ K29+850 đến K30+050 dé hữu sông Hồng), điểm đầu tuyến tiếp giáp với bãi bồi rộng khoảng 200m, điểm cuối tuyến tiếp giáp với kè Linh Chiểu Hiện tượng dong chảy chủ lưu áp sát bờ cùng với mật độ tau thuyền lưu thông nhiều đã gây ra hiện tượng sat lở bờ, làm cho đường bờ sông trở lên lỗi lõm, mái đốc khá lớn, có nhiều vị trí đốc đứng chi 0,5-1 Chênh cao từ mực nước.

mùa kiệt lên tới mặt bài khoảng 6,0m đến 7,5m tạo ra vách cao rất nguy hiểm

và dé gây sat trượt do sự thoát nước ngam chảy ra lớn Đặc biệt có những vị trí mép ba lở sát chân đê (cách chân đê khoảng 100m) uy hiếp trực tiếp tới an toàn của tuyến đê Trên toàn tu) n dự án nghiên cứu có những đoạn đã được

xử lý lit mái từ thời Pháp, cho đến nay mái đã hư hỏng nang và không còn

phát huy được hiệu quả vì vậy hiện tượng sat lở bở vẫn diễn ra nghiêm trọng.

1.2.1.3 Đặc điểm lòng sông.

Mặt cất ngang sông đoạn chảy qua thành phố Sơn Tây rộng khoảng

300m, phía bên bờ tả xuất hiện một bãi boi non rộng khoảng 100m Cao trình đáy lòng sông biến đổi từ -2,5 đến -6,5m, đặc biệt có những đoạn xói sâu, hố

xóï cục bộ cao trình lòng sông ở cao trình khoảng -11,0m Qua tham khảo tải

liệu thực đo từ những năm 2001 cho đến nay cho thấy lòng sông đang có xu hướng lệch hin về phía bờ hữu, phía bờ tả đối diện dang dẫn hình thành bai

bôi, Với xu hướng mặt cắt lòng sông biến đổi như hiện nay thì hiện tượng sat

lở bờ sẽ did biến phức tạp, tại nhiều điểm hơn.

1.2.2, Nguyên nhân gay sat lỡ

(Qua kết quả khảo sát hiện trạng, thu thập tài liệu, phân tích báo cáo

khảo sát địa hình, địa chất và phân tích mô phỏng bai toán ứng suất, biến dang, én định ké theo phương pháp phần tir hữu hạn có xét và không xét tải trọng khối cát đắp trên đỉnh kè, có thé rút ra những nhận xét dưới đây:

Đoạn bài sông hữu Hồng tại khu vực nghiên cứu

(K29+850-K30+050) là đoạn bãi có nên yếu, phía ngoài bãi sông có lớp đất yếu 2a phân bổ trong toàn bộ khu vực với chiều day trung bình khoảng 5,7m Lớp đất yếu số 2a làm giảm ổn định bãi sông và biến dạng nền quá lớn.

dưới tác dung của tải trọng ngoài gây ra

Tác giả đánh giá sơ bộ nguyên nhân chính gây lún sụt bãi sông

tương ứng từ K29+850 đến K30+050 dé hữu sông Hồng như.

1 Do sự chất cát ngoài bãi sông quá lớn (theo tính toán nếu chất

cát cao 7m công trình đã mat ổn định nhưng thực tế đống cát cao đến

10-15m) cùng với sự chênh cao giữa mực nước sông (+5,23m) và bãisông (+13,43m) lớn (8,2m).

2 Địa chất khu vực bãi sông xen kẹp lớp 2a là lớp đất yếu, chiều

day trung bình 5.7m.

1.3 Các phương pháp thiết kế bảo vệ cho dog n dé xung yếu

“Trên cơ sở hiện trạng công trình, tổng hợp các ý kiến đồng góp của các

nhà khoa học, các nhà quản lý, tắc giả đã tính toán và đưa ra các biện pháp

công trình như sau:1.3.1 Phương án 1

Hạ cốt bãi đoạn sat trượt xuống cao trình +6.5 va gia cố bằng cọc xi ming

~_ Dinh kề: Cao trình đình kè chọn là +13.0 bằng cao trình mat bai tự

nhiên trước khi có sự cố Dinh kè bổ trí rãnh tập trung nước mặt lòng rộng

0.4m, sâu 0,3m bằng BT mác 200# , phía trong rãnh tập trung nước là đường đình kè rộng 1.5m bằng bê tông M200# dày 20cm.

- Mái kẻ: Mái kè được làm bằng đá lát khan day 30cm trong khung bê tông M200#, phía dưới là ting lọc ngược gồm 10cm dim lót và vải địa kỹ thuật Dé giảm thiểu đất đào và dip, phần mái kẻ được chia làm 3 đoạn mái

được phân cách nhau bởi hai cơ xen giữa Mái thứ nhất từ cao trình +5.6 đến cao trình 6.5 có hệ số mái m=2.0 Tiếp theo mái thứ nhất là cơ kè có độ dốc

thoải từ trong ra ngoài với chênh cao 0.5m để dễ cho việc thoát nước mái Sâu cơ thứ nhất từ cao trình +7.0 đến cao trình từ (+8.5) đến (+9.5) là mái kẻ thứ hai có hệ số mái m=2.0 Tiếp theo mái kề thứ hai là cơ kè thứ hai được thiết kế đốc ra ngoài tương tự như cơ kẻ thứ nhất Từ cơ kẻ thứ hai lên đến đỉnh kè là mái kè thứ ba có hệ số mái m: .0, để tăng én định đoạn mái kè này đượcchia làm đôi bởi dim dọc giữa mái

~ Chân kè: Chân kè bố trí dim bê tông M200# hình chữ nhật bxh= 0.5x0.5m Để tăng cường độ chẳng cắt cho đất nền dưới chân ké được gia cổ bằng coe xi măng đất có thông số như sau:

~ Chiéu dài cọc: L=17,5m (đỉnh cọc cao độ +5.20; đáy có cao đội

- Hàm lượng xi ming PCB30: 300kg/n,

+ Site kháng nên của cọc q,~6kg/cm”;

~ Khoảng cách hàng cọc trên mặt cắt ngang 2m; khoảng cách cọc trong "hàng là 1,6m Riêng hàng ngoài cùng bổ trí khoảng cách cọc là 1,2m

~ Các hàng cọc được bồ trí theo phương thẳng như bình đỗ tuyén cong

1.3.2 Phương án 2

Hạ cốt bai đoạn sat trượt xuống cao trình +6.5 và gia cổ bằng cọc bê tông cốt

~ Dinh kẻ, mái kè: Kết cau tương tự như phương án |

- Châm ke: Chân kè bố trí dằm BTCT M200# hình chữ nhật bxh = 0.5x0.5m Để tăng cường lực chồng đỡ khối đắp mái ke, đóng 02 hàng cọc hàng cọc ngoài cùng các cọc được đóng cách nhau 1.0m và nằm dưới dém

chân khay, được đập đầu cọc dé liên kết với thép dim chân khay tao thành hệ

đài cọc; hàng coc thừ hai nằm phía trong cách hàng cọc đầu 2.0m, cọc cách

cọc 2.0m và cũng được đập đâu cọc dé liên kết neo với hệ cọc ngoài và dim chân khay bằng hệ thông dim ngang bằng BTCT kích thước (0.35x0.35)m và được liên kết với nhau bằng dâm dọc kích thước (0.35x0.35)m.

1.3.3 Lựa chọn phương ám

Hai phương án kết cấu trên đều có ưu và nhược điểm riêng:

- Phương án 1 có ưu điểm là công nghệ thi công cọc xi ming đất có

thiết bị thi công đơn giản, gọn nhẹ: thi công nhanh, có thể làm song song công

tác lát mái kè với thi công cọc dẫn đến thời gian thi công được rút ngắn hoàn.

thành được trước mùa mưa bão Hiện nay có nhiều nhà thầu có sẵn thiết bị

máy móc nên có thé chủ động vẻ tiễn độ thi công

- Phương án 2 là phương án xử lý truyền thống đã áp dụng thành công, ở nhiều công trình Tuy nhiên nhược điểm của phương án nảy là cần vận

chuyển thiết bị có trọng lượng không nhỏ vào khu vực công trình dé thi công cọc chân kẻ Coc có chiéu dai lớn nên phải nổi cọc khi thi công Thời gian

đúc cọc lớn (ít nhất 28 ngày dé cọc đạt cường độ kẻ từ ngày đúc) nên thời gian thi công kéo dai ảnh hưởng đến kế hoạch hoàn thành công trình đưa vào chống lũ trước mùa mưa lũ.

Cin cứ vào các ưu, nhược điểm của hai phương án, yêu cầu phải thi

công xong ngay trong mùa kiệt để có thể đưa vào chống lũ, tác giả lựa chọnphương án 1 để tiến hành xử lý sự cỗ sat lở.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHAN TÍCH TRẠNG THÁI UNG SUÁT Bì

DANG VÀ ON ĐỊNH CUA DOAN DE XUNG YEU 3.1 Cơ sở phân tích trạng thái ứng suắt biến dang của đê

2.1.1 Lựa chọn phương pháp tính toán

"VỀ mặt phương pháp tính, dé xác định trạng thái ứng suất - biến dang

chúng ta có thể sử dụng các phương pháp sau+ Phuong pháp giải tích

+ Phuong pháp sai phân hữu hạn

+ Phương pháp phan tử hữu hạn

“rong nội dung luận văn này ta sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

để tính toán.

2.1.2 Cơ sở phân tích ứng suất bién dang bằng phương pháp phần tử hữu han 2.1.2.1 Sơ lược về bi thuyết của phương pháp phan từ hữu han

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) ra đời vào cuối những năm 50

nhưng rat ít được sử dụng vì công cụ tính toán còn chưa phát triển, Vào cudi

những năm 60, phương pháp PTHH đặc biệt phát triển nhờ vào sự phát triển

nhanh chóng và sử dụng rộng rãi của máy tính điện tử Đến nay có thể nói rằng phương pháp PTHH được coi là phương pháp có hiệu quả nhất để giải các bài toán cơ học vật rin nói riêng và các bài toán cơ học môi trường liên

tục nói chung như các bai toán thủy khí lực học, bài toán về từ trường và điện trường

Một trong những wu điểm nồi bật của phương pháp PTHH là dé ding

lập chương trình để giải trên máy tính, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa tính toán hing loạt kết cấu với những kích thước, hình dạng, mô

hình vật liệu và điều kiện làm việc khác nhau.

Phương pháp PTHH cũng thuộc loại bài toán biến phâi , song nó khác

với các phương pháp bién phân cô dién như phương pháp Ritz, phương pháp Galerkin ở chỗ nó không tim dang him xắp xi của hàm cần tim trong toản miền nghiên cứu mà chỉ trong từng miền con thuộc miền nghiên cứu đó Điều này đặc biệt thuận lợi đối với những bài toán mà miền nghiên cứu gồm nhiều miễn con có những đặc tính cơ lý khác nhau, vi dụ như bai toán phân tích ứng suất trong đập, trong nền không đồng chat, bài toán thắm qua đập vat liệu địa

2.1.2.2 Trình tự giải bài toán bằng phương pháp PTHH

1 Chia miễn tính toán thảnh nhiều các miền con gọi tắt là các phan tử Các phần tử này được nối với nhau bởi một số hữu hạn các điểm nút Các điểm nút này có thé là đỉnh các phần tử, cũng có thé là một số điểm được quy

ước trên mặt (cạnh) của phần tử.

“Các phần tir thường được sử dụng là các phần tử dạng thanh, dạng phẳng, dạng khối trên hình 2-1

2 Trong phạm vi của mỗi phần tử ta giả thiết một dang phân bố xác

định nào đó của hàm can tìm, có thé là: Ham chuyển vị, hàm ứng suất, cũng có thể li cả hàm chuyển vị và cả hàm ứng suất

“Thông thường giả thiết các hàm này là những đa thức nguyên mà các

hệ số của đa thức này gọi là các thông số Trong phương pháp PTHH, các

thông số này được biểu diễn qua các trị số của hàm và có thể số của các đạo hàm của nó tại các điểm nút của phần tử.

Phan tử thanh Phan tử phẳng Phan tử khối

Hình 2.1: Các dạng phần tử thường sử dụng trong PTHH

Vi dụ: Nếu hàm tủa ham xắp xỉtim là him chuyển vị thì các

sẽ được xác định qua các chuyển vj và các đạo hàm của các chuyển vị ở các

nút của phan tử.

Tuy theo ý nghĩa của hàm xấp xi mà trong các bài toán kết cấu ta

thường chia 3 loại mô hình

a Mô hình tương thích: Ứng với mô hình này ta biểu diễn gin đúng dang phân bố của chuyển vị trong phan tử Hệ phương trình cơ bản của bài

toán sử dụng mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân

b, Mô hình cân bằng: Ung với mô hình này ta biểu dién dan đúng dang phân bố của ứng suất hay nội lực trong phan tử Hệ phương trình cơ bản của bài toán sử dụng mô hình nảy được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biến phân

¢ Mé hình hỗn hợp: Ứng với mô hình này ta biểu diễn gần đúng dang

phân bổ cia cả chuyển vị lẫn ứng mất trong phần tứ Ta coi chuyển vi và ứng

suất là 2 yêu tố độc lập riêng biệt Hệ phương trình cơ bản của bai toán sir

dung mô hình này được thiết lập trên cơ sở nguyên lý biển phân Reisner-Hellinger.

hur trên đã nói, các him xp xi thường được chọn dưới dang da thức

nguyên Dạng của đa thức nay được chọn như thé nào đó dé bai toán hội tụ,

có nghĩa là ta phải chọn đa thức thé nảo đó để khi tăng số phần tử lên khá lớn.

tht quả tính toán sẽ tiệm cận tới kết quả chính xác.

“Chú ý rằng hàm xắp xi cần phải chọn để đảm bảo được một số yêu cầu nhất định, nhưng dé thỏa man một cách chặt chẽ tat cả các yêu cầu thì sẽ có nhiều phức tap trong việc chọn mô hình và lập thuật toán giải Do đó trong thực tế người ta phải giảm bớt một số yêu cầu nảo đó nhưng vẫn đảm bảo.

nghiệm đạt được độ chính xác yêu cầu.

“Trong 3 mô hình trên thì mô hình tương thích được sử dụng rộng ri

hơn cả, còn 2 mô hình sau chỉ sử dụng có hiệu quả trong một số bài toán nhất

3 Thiết lập hệ phương trình cơ bản của bài toán:

Để thiết lập hệ phương trình cơ bản cho bai toán giải bằng phương.

pháp PTHH ta dựa vào các nguyên lý biến phân Từ các nguyên lý biến phân

ta rút ra được hệ phương trình cơ bản của bài toán dựa trên thuật toán của

phương pháp PTHH có dang hệ phương trình đại số tuyến tính:

AX=B 1)4, Giải hệ phương trình cơ bản:

Giải hệ (2-1) sẽ tìm được các An số tại các nút của toàn miễn nghiên 5 Xác định các đại lượng cơ học cần tìm khác:

"Để xác định các đại lượng cơ học cần tìm khác ta dựa vào các phương

trình cơ bản của lý thuyết đàn hồi.

2.1.3 Lựa chon phần mềm tính toán ứng suất biễn dang

Hiện nay có khá nhiều phần mềm tính toán phục vụ cho thiết kế va thi

PLAXIS, GEOS,

PLAC Mỗi phin mềm đều có thé mạnh, điểm yếu riêng Vé lĩnh vực tính

công về địa kỹ thuật như bộ phần mềm GEO-SLOPI

toán ứng suất biển dạng tác giả nhận thấy modul SIGMA/W của phan mem GEO-SLOPE do Công ty GEO-SLOPE International Lid của Canada sản xuất 1 phủ hợp nhất Modul SIGMA/W của phin mềm Geo-slope dễ dàng tinh toán trang thái ứng suất biến dang đê, cho kết quả tính toán khá chính xác,

= Sơ lược về lý thuyết của Modul SIGMA/W:

SIGMA/WV là một trong các mô dun của bộ phần mềm GEO- LOPE,

lên dang trong môi trường nó có thé được sử dụng dé phân tích ứng suất và

đất đá theo phương pháp phần tử hữu hạn.

Do cấu tạo công thức tổng quát SIGMA/W có thẻ phân tích được các

bài toán biến dạng phẳng, đối xứng trục theo lý thuyết chuyển vi, biển dạng

ip, hồ móng, tunen, tính toán áp lực lỗ rỗng tăng

và qué trình tiêu tan của nó.

Khi kết hợp với ‘O-SLOPE như.SEEP/W để giải bài toán cổ kết thắm, với SLOPE/W để đánh giá ôn định tổng

thé và cục bộ của mái dốc theo ứng suất phân to, với CTRAN/W dé phân tích.

án phẩm khác của phần mềm

‘6 nhiễm nước dưới đất

Khi ghép đôi với SEEP/W hoặc SLOPE/W (hai modunl của

GEO-SLOPE Office) mỗi cặp đôi này hoặc có thể phân tích các bài toán cố kết thấm hoàn toàn ghép đôi, do đó có thể mô hình hoá sự tiêu tan áp lực nước lỗ rỗng theo thời gian trong quá trình đắp đất hoặc có thé phân tích ôn định của.

mái đất trong qúa trình thi công, do đó có thé áp dụng nó vào việc tính toán

-thiết kế các công trình xây dựng, Địa ky thuật và khai thác mỏ có

2.2 Cơ sở tính toán én định của mặt cất đê

2.2.1 Phương pháp phân tích cân bằng giới hạn chia thỏi.

Để tính toán hệ số an toàn (K), ta chia khối trượt thành n thỏi bởi (n-1) mặt cắt song song thẳng đứng như trên hình 2.2.

] Á =

Hình 2.2: Sơ do chia lát tinh toán ồn định

Xét các lực tác dung vào I thỏi trượt có thể có: Trọng lượng bản thânlát, lực pháp tuy, lực tiếp tuyển ở mặt bên và day lát, áp lực thẩm, lực do

động đất, tải trọng công trình áp lực nước do mái đốc ngập nước, áp lực nước

trong khe nứt

Hệ số an toàn (K) và vị tí mặt trượt nguy hiểm nhất được xác định

bang cách thử dẫn Gia thiết nhiều mặt trượt khác nhau, với m mặt trượt giả

định, xác định các lực tác dụng vào từng lát trượt đã được chia nhỏ, ding các

phương trình cân bằng tĩnh học để xác định hệ số an toàn trong ứng.

3.2.1.1 Phương pháp Bishop đơn giảm

Khái niệm áp lực lỗ rỗng (u) và ứng suất hiệu qua (ø) được K.Terzaghi

để nghị năm 1926:

ø 0)

trong đó:

ø: ứng suất tổng; u =ụ.h

‘yw! Trọng lượng riêng của nước.

h 'Cột nước đo áp lỗ rỗng ở điểm giữa của đáy cột dat tính toán Dòng thấm có áp sẽ làm thay đổi giá trị ứng suất tổng: ứng suất tổng tăng thì ứng suất hiệu quả giảm làm ảnh hưởng đến én định đê,

Phuong pháp tính én định mái đốc theo phương pháp Bishop đơn giản

(bỏ lực ma sát tương tác giữa các thỏi ) được tính như sau

— X(e,1,+Ntee,)

trong đó

©,o', : Ln lượt là lực đính đơn vị, góc nội ma sát ở chỉ tiêu chống cắt

hiệu quả của đất

G,: Trọng lượng riêng của dai đất (kN),

kk: Chiều dai day cung của đáy dai đang tính toán (m)`N: La đại lượng được xác định theo công thức: