Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu xác định nguyên nhân và đề xuất biện pháp xử lý sự cố sạt trượt mái đê, kè tuyến đê Hữu Hồng - Tỉnh Nam Định

LỜI CAM ĐOAN

Tên học viên: Nguyễn Trung Hợp

Tên đê tài luận văn: “Nghién cứu xác định nguyên nhân và dé xuất biện pháp xử lý sự cô sat trượt mái đê, kè tuyến đê hữu Hong- tinh Nam Định”.

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

nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một

nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định Nếu vi phạm tôi xIn hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, thang 8 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Trung Hợp

LỜI CẢM ƠN

Vải sự cổ ging lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận 1h của thiy, cô giá, đồng nghiệp, bạn bê và gia đình đã giúp tác giả hoàn thành luận văn thạc ĩ “Nghiên lịnh nguyên nhân và dé xuất biện pháp xử lý sự cổ sụt trượt mái đã, kè tuyén đê hữu Hằng- tỉnh Nam Định”

Tác giả xin trân trọng cảm ơn TS, Nguyễn Công Thắng đã hướng dẫn trực tiếp và định

hướng khoa học cho Luận văn thạc sĩ này.

Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong trường Đại học Thuy Lợi, Phòng diotạo Đại học và sau Đại học vỀ sự giúp đỡ trong thời gin tác giả học tập và nghiền cứu

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Chỉ cục Để điều và PCLB-S6

NN&PTNT tỉnh Nam Định đã tạo điểu kiện giúp đỡ cung cắp số liệu, tạo mọi điều

kiện thuận lợi dé tác giả hoàn thành luận văn này.

‘Tuy nhiên đã hết sức cổ gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học cũng như kính nghiệm thực t của bán thân ác giả nên luận văn không thể tính khỏi những thiếu sóc Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác

giả hoàn thiện để ai của luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 8 năm 2016

Tácluận văn

Nguyễn Trung Hợp.

MỤC LỤC

'CHƯƠNG MỞ ĐẦU.

1 Tính cấp thiết của đề tài.

2 Mục dich của dé tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu,

4.1 Cách ti

4.2 Phương pháp nghiên cứu

5 Kết quả đạt được

CHUONG 1 TONG QUAN VE ĐỀ SONG HỎNG VÀ SỰ CÓ ĐÊ

BOOKMARK NOT DEFINED.1.1 Tổng quan về đê sông Hồng.

1.5 Cấu tạo thân đê và sự làm việc của dé" 1.6 Mat cắt ngang đặc trưng của dé”

12 Các sự 6 để và nguyên nhân gây sự cổ

12.1, Các sự cổ đề,1.2.1.1 Xei lờ chân đề

12.12 Sự cổ để trên nền đt yêu

1.2.1.3 Sự cố thắm ở chân mái hạ lưu.

1.2.1.4, Khuyếttật rong thân đề.

1.2.15, Sự cổ ở vùng nỗi iếp khi tôn cao,

1.2.1.6 Mach di, mạch si vào mùa lũ.

1.2.2 Nguyên nhân gây sự cổ đề

1.2.2.1 Địa chất nền để và vậtliệu dip 46

1.2.2.2 Sóng, gió và mưa bão.

1.2.2.3 Dang chảy và việc xây dựng các hỗ chứa ở thượng nguồn

1.2.2.4 Do phát triển các hoạt động dân sinh ở vùng ven sông.1.2.2.5 Do khai thác cát, sỏi lòng sông trái phép.

th chất địa chất công trình của các lớp đất ở nền đế"!

ERROR!

1.2.2.6 Do ảnh hưởng của thủy u

1.2.2.7 Do hoạt động của sinh, động vật trong thân dé l4

1.3 Các sự cổ đê trên tuyến dé hữu Hồng, tinh Nam Định"! 15

CHUONG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHAN TICH THAM VÀ ON ĐỊNH ERROR!

BOOKMARK NOT DEFINED. 2.2.1.4, Thể truyền động của pha nước” 2 2.2.1.5 Ảnh hưởng của pha khí”! 26 2.2.1.6 Đường cong đặc trưng Nude-Dit” 27 2.2.1.7 Định luật Darey cho đắt không bão hoa” 2 2.2.1.8, Phương trình vi phân co bản của bài toán thắm” 29 2.2.2 Các phương pháp giải bài toán thắm " 2

2.2.2.1 Phương pháp thủy lực 2”

2.2.2.2 Các phương pháp số 3* Phương pháp sai phân hữu hạn (PPSPHH) 2

* Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) 3 2.2.3 Lựa chọn phương pháp giải bài toán thắm và phần mém tinh toán 2

2.2.3.1 Lựa chon phương pháp giải 2

2.2.3.2 Giải bài toán thắm bằng phương pháp phần tử hữu hạn 33 2.3 Phân tích bn định, các phương pháp tinh ổn định và lựa chọn phương pháp tính” 35

2.3.1, Phân tích én định 352.3.1.1 Bài toán dn định trượt của mái đốc 35

2.3.2 Các phương pháp giải bài toán ổn định trượt của mái dốc „r

2.3.2.1, Phương pháp phân thỏi 372.3.2.2 Phương pháp Fellenius (phương pháp thông dung) 4

2.3.2.3 Phương pháp Bishop don giản 462.3.2.4, Phương pháp Janbu tổng quit 48

ém tinh toán SI

2.3.3, Lựa chon phương pháp giải và phần.

2.4 Các giải pháp xử lý sat trượt mái đê, kẻ SI

24.31 Ke lát mái 522.4.32 Vai địa kỹ thuật 5

2.4.3.3 Neo trong đất 53

2.4.3.4, Ding cọc để ôn định mát đốc (Pied - Slope) 33

2.4.35 Dip khôi phản áp tại chân mái đốc va căn chính độ dỗ sỹ

2.4.36 Tring cò mái để 542.4.37 Tiêu thoát nước mái để 5s

CHUONG 3 PHAN TICH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ SỰ CÓ SAT TRƯỢT

MẮI KÈ QUY PHU TUYẾN DE HỮU HONG, TINH NAM ĐỊNH 56 3.1 Giới thiệu về kỳ Quy Phú và đặc điểmđịa hình địa chất của tu 56

3.1.1 Giới thiệu về kè Quy Phú 56

3.1.2, Đặc điểm dia hình, địa chất kè Quy Phú 31

3.1.2.1 Địa hình địa mạo sr

3.1.2.2 Đặc điểm Địa ting ST 3.1.2.3, Đặc điểm dia chit công trình 37

3.2 Hiện trạng và đánh giá hiện trang 393.3 Đ xuất giải pháp xử lý va tính toán 6

3.3.1 Để xuất giải pháp xử lý 63

3.3.2, Tinh toán 643.3221, Tính toán khi chưa có giải pháp xử lý 64* Sơ đồ tinh toần 6s

* Kết quả tính toán thắm 65

* Kết quả tinh toán ổn định 68

3.3.2.2 Tinh toán khi có giải pháp dé xuất 73 * Sơ đồ inh toán 7ã

* Kết quả tính toán thắm ?* Kết qua tính toán ổn định 16

KET LUẬN VÀ KIÊN NGH] ssnsnonsnennanennaneanennanennansanannanennaneanenT 1 Kết quả đạt được của luận văn 79

2 Những tổn tại của luận văn 80

3 Kién nghị về hưởng nghiên cứu gp theo so

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mặt cắt ngang đặc rừng của đề 8

Hình L2 Xói l chân đề 9

Hình L3 Sự cổ dé trên nền đất yêu 10

Hình 14 Sự cổ thm ở chân mái hg lưu 0

Hình 1.5 Sự có do khuyết tật trong thân đề, "

Hình 1.6 Sự cổ ở vùng nỗi tiếp khi tôn cao "

Hình 1.7 Mạch sii ở hạ lưu 12

Hình 1.8 Sự cổ trên tuyến để Hữu Hồng, tinh Nam Định 0 Hình 2.1 Vận động của nước dưới đắt 20

Hình 2.2 Sơ đỗ các pha của đất 21

Hình 2.3 Gradient áp lực và hút dính qua một phân tổ đắt 2

Hình 2.4 Năng lượng tại điểm A theo phương Y 2

Hình 2.5 Cột nước của đắt bão hòn và không bão hòa 25

Hình 2.6 Dòng thắm di trong một phân tổ đất bão hòa và không bão hòa 26

Hình 2.7 Đường cong đặc trưng nước-đất Pa

Hinh 2.8 Quan hệ giữa hệ số thấm va độ hút dính 28 Hình 2.9 Sơ đồ tính toán theo phương pháp thủy lực 29 Hình 2.10 Sơ đồ tinh theo phương pháp phân đoạn của N.N.Pap-lop-sky 30

Hình 2.11 Sơ đồ tính theo phương pháp đường dòng trung bình P.A.Sãng:ki 30

Hình 2.12 Sơ đồ tinh theo phương pháp thay thé mai thượng lưu nghiêng bằng máithượng lưu thing đứng 31

nh 2.13 Miễn thắn được chia thành các phan tử tam giác, tứ giác 33

Hình 2.14 Phin tử tam giác và phần tử tứ giác 3Hình 2.15 Các dang di chuyển của khối đất đá 36Hình 2.16 Các lực tác dung và mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt trụ tròn 40

Mình 2.17 Các ực tác đụng và mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt hỗn hợp 0

Hình 2.18 Các lực tác dung và mặt cắt hình học mái đốc với mặt trượt bắt kỳ 4

Hình 223 Ảnh hưởng vùng nứt nẻ đến hàm * trong phương pháp Janbu ting quất St

2.24 Cấu tạo kề Lt mái 52

Hình 225 Trải vai địa kỹ thuật làm ting lọc mái kè 33

nh 2.26 Phương pháp neo trong đắt 53 Hình 2.27 Gia cường mái dit bằng cọc 33 Hình 2.28 Đắp khối phan áp sỹ inh 2.29 Căn chỉnh độ đốc maid 54

Hình 2.30 Trồng cỏ mái de 5

Hình 3.1 Sông Hồng đoạn chảy qua địa huyện Trực Ninh 56

Hình 3.2 Mặt cắt ngang địa chất công trình kè Quy Phú 60

Hình 3.3 Lượng mưa các ngày thing 5 ti trạm Nam Định )Hình 3.4 Lượng mưa các ngày thing 6 tai tram Nam Định 6iHình 3.5 Lượng mưa các ngày thing tại trạm Nam Binh 61Hình 3.6 Lượng mưa các ngày tháng tại trạm Nam Định 61

ing Hồng tại trạm Nam Định 62

Hình 3.7 Mực nước s

Hình 38 Sức kháng cắt của đắt không bão hòa o

Hình 3.9 Mat cắt ngang kè có kết cấu lit mai hộ chin bằng rồng dé lưới thép kết hop

với lãng thé đá hộc đã

th 3.10 Miền tính toán và lưới phan tử tính toán 65

3.11 Các đường đẳng thé tại thời điểm Oh ngày 14 tháng 9 năm 2012 - trưởng hợp 1

Hình 3.18 Các đường đẳng thé tai thời điểm 18h ngây 14 thing 9 năm 2012- trườnghop 2 68Hình 3.19 Quan hệ giữa hí

Hình 3.20 Cung trượt nguy hiểm nhất tại thoi điểm Oh ngày 14 tháng 9 năm

2012-ố an toàn, Fs và thời gian của hai trường hợp 1 và 2 69

Hình 3.28 Sơ đồ tính toán giải pháp đề xuất 14

Hình 3.29 Các đường đẳng thé tại thời điểm Oh ngày 14 tháng 9 năm 2012- giải pháp.

Hình 3.34 Cung trượt nguy hiểm nhất tại thời điểm Oh ngày 14 thắng 9 năm 2012 ~

an toàn, Fs và thời gian của giải pháp để xuất 16

Hình 3.37 Cung trượt nguy hiểm nhất ta hời điểm 18h ngày 14 tháng 9 năm 2012 ~ giải pháp để xuất 78

ĐANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1-1 Sự cổ tuyển đề hữu Hằng, ỉnh Nam Dinh từ 2000:2012 1s

Bang 2.1 Các giả thiết của một số phương pháp đại biểu 43

Bang 3.1 Bảng tổng hợp các chi ti cơ lý của các lớp đất s

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

MNS: Mực nước sông

MNTL: Mực nước thượng lưuMNHL: Mực nước hạ lưuMNK : Mực nước kiệt

PPPTHII: Phương pháp phần tir hữu hạn.

PPSPTHH: Phương pháp sai phần tử hữu hạn.

CHƯƠNG MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cin đề tài.

Hệ thống đ điều của nước ta đã được hình thành và phát tin tử hàng nghìn năm nay

Hệ thống để

giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hóa, of

liều đóng một vai trò cực kỳ quan trong trong việc phòng chống lũ vàh tị, kinh

đến Nam Lịch sử‘ving dân cư và đất dai rộng lớn trải đài theo các triỀn sông tir

xây dựng đất nước của cha ông ta qua các thời kỳ đều rất quan tâm đến xây dựng và

cũng cổ hệ thống đề điều Hiện nay, hàng năm nhà nước đang phải đầu tư hing nghìn

tỷ đồng để cũng cổ và nâng cắp hệ thống đê điều, cho thấy hệ thống để diễu của nước

ta còn tổn tại nhiễu vẫn để kỹ thuật cin được nghiên cứu để đảm bảo an toàn én định [Nam Định là tinh đồng bing ven biển thuộc Châu thé sông Hồng chịu anh hướng trực tiếp thủy triều Vịnh Bắc Bộ với chế độ nhật tiểu, xung quanh bao bọc bởi nhiễu sông lớn: sông Hồng, sông Dio, sông Day và sông Ninh Cơ Hệ thing dé điều tỉnh Nam

Bu đài 663 km, Trong đó để cấp đến cắp II là 365 km và 298 km để

cưới cắp II Do đồ hệ thống để điều có vai tr rt quan trọng vì hầu hết dn cư và diện

tích đất tự nhiên của tỉnh đều nằm trong vùng bảo vệ của các tuyển dé trên.

Hệ thống đểđiễu tinh Nam Dinh được hình thành từ lâu đời, qua nhiều giá đoạn tụ bổ, hiện còn nhiễu tồn tại, ân nhiều nguy cơ không thé lường trước được Nhiều đoạn

dé chưa đảm bảo cao trình và mặt cắt theo yêu cầu chống lũ, địa

được sử lý thường xuất hiện din, sii uy hiếp đến an toàn của đẻ, vật liệu dip để có

hàm lượng pha cát nhiễu, nhất là thời kỳ trước kia đắt đắp đê lẫn nhiễu tạp chất, thiểu

tỉnh đồng nhất vi vậy thưởng xuất hiện sự cổ thẳm lậu mái đê phía đồng sat lở mái để

phía sông, Đặc biệt đối với sông Hồng, lòng sông nhiều đoạn hợp, dang chủy tiến

sát chân đê, luôn có dién biến xói lở phức tạp, khó lưởng khi gặp tổ hợp bat lợi lũ cao có gió bão mạnh sẽ gây nguy hiểm thường xuyên de doa đến an toàn của để, khiến

cho công tác hộ dé ở Nam Định rất căng thẳng, vắt va và tốn kém

“Tuyển để hữu Hồng trên địa bàn tinh Nam Định dài 63km từ K1S6+621= K219+702,

đầu tuyển tiếp giáp với tỉnh Hà Nam, cuối tuyển tiếp giáp với KO đê biển Giao Thủy có

nhiệm vụ bảo vệ các khu din ow và diện tích đt tự nhiền trên đa ban 6 huyền, thình

huyện Giao Thủy.

Mỹ Lộc, thành phố Nam Dinh, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường và

Là một tong những tuyển đề quan tong trong hệ thống dé điều Nam

Định cũng như cả nước Vì vậy, sự an toàn bỀn vũng của tuyển để có ý nghĩa cục kỳx

bộ vật chất, cơ sở hạ ting kính tổ-xã hội của một vùng đá

quan trọng đối vịcầu ổn định và phát triển dân sinh - kinh tế - quốc phòng và toànrộng lớn.

trên nén đắt sa bồi chỉnh thể Sông Hồng Chủ yêu là nin đắt Toàn bộ tuyén để

yếu Trên tuyển đã xây dựng 32 cổng qua dé và 24 kẻ bảo vệ mái tại những vị trí xung

yếu Theo báo cáo của chỉ cục đề điều và PCLB tinh Nam Dinh tong những năm gin

đây do ảnh hưởng của sự bién đổi khí hậu và nước biển dâng, tình trạng khai thie cát

trái phép, mục nước các sông hạ du bị hạ thấp, lòng sông bị x6i sâu dẫn đến hàng loạt

đoạn để và kề bảo vệ mái bị sat trượt, Hàng năm trên tuyến để hữu Hồng, tinh Nam

Định xuất hiện hàng chục sự cổ, tiêu tốn vốn ngân sách Nhà nước và địa phương hàng

trăm tỷ đồng dé tin hành tu bd và sửa chữa

2, Mục đích của để tài.

Nghiên cứu, phân tích đánh giá được các nguyên nhân gây ra sự cổ sat trượt mái dé,

kè trên tuyến dé hữu sông Hồng, tỉnh Nam Định.

"ĐỀ xuất giải pháp khắc phục sự cổ ạt trượt đảm bảo an toàn để điều, phục vụ tốt công tác phòng chống lụt bão Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xuất giải pháp xử lý kè Quy

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứ

Đối tượng nghiên cứu: tuyến dé hữu Hồng, tinh Nam Định

Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ thời gian nghiên cứu có hạn, đề tử tập trung

xào nghiên cứu xắc định nguyên nhân gây a ự cổ st trượt mái đề, kẻ tuyén đề Hữu

Hồng, tinh Nam Định.

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

4.1 Cách tiếp cận.

Tiếp cận trực tếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân khoa học hay cácphương tiện thông tin dai chúng để nắm được nguyên nhân gây ạt trượt mái để, kề

tuyển để hữ tạ, tinh Nam Định.

Sử dụng các thông tin và liệu về địa hình, địa chit, khí tượng thủy văn, các sự cổ của tuyến để hữu Hồng, tỉnh Nam Định trong những năm gần đây nhằm đánh giá nguyên nhân gây sat trượt mãi đề, kẻ tuyển để hữu Hồng tỉnh Nam Định

Sử dụng mô bình toán của các bài toán thắm, bài toán ổn định mái dốc dùng trongnghiên cứu.

4.2 Phương pháp nghiên cứu.

(Quan sit khoa học, chuyên gia tổng kếtthục tiềm

“Tổng hợp, phân tích các sự cổ sat trượt mái dé, kè trên tuyến đê hữu sông Hồng, tỉnh

Nam Định.

Phân tích nguyên nhân gây ra sự cổ trên cơ sở về giải bài toán thắm và bài toán

Sn định Để xuất gi pháp xử lý sự cổ, ứng dung phân tích đánh giá cho kẻ Quy Phú, 5 Kết quả đạt được.

Phan tích, đánh giá được các nguyên nhân gây ra sự cổ sat trượt mái đề, kẻ trên tuyến.

dé hữu Hồng, tỉnh Nam Định

‘Tir đó đưa ra đề xuất các giải pháp công trinh xử lý sự cổ sat trượt mái đê, kẻ để đảm

bảo an toàn để điều, phục vụ tố cho công tác phòng chống lụt bão

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE DE SÔNG HONG VÀ SỰ CÓ DE.

1.1 Tổng quan về dé sông Hồng 1LL1 Lịch sử hình thành/"!,

HG thống để sông ban đầu được hình thành tr các giv dit ven sông Những năm nước lớn, các gờ đất ven sông không di sức ngăn lũ, nước trần qua gờ ngập vào phía trong Để ngăn nước nhân dân đã giữ những gờ đất làm cốt tôn cao, áp trúc dẫn lên thành để

và xây dung các cổng qua đề để lấy nước, tiêu nước ổn định cả ma khô lẫn mùa lũ.

‘Vio các năm lũ lớn, những chỗ xung yếu bj tràn hoặc bị vỡ đã được quai lại hoặc nhô ra phía sông hoặc lai vào phía đồng tránh hỗ xói sâu Do diễn biển dòng chảy, xu thể

dng sông và những con lũ lớn lam cho bờ xối lở, nên nhân dân tim cách bảo vệ để

không bj sạt lở, hệ thống dé kè từng bước được hình thành.

Lịch sử ghi nhận quá trình hình thành hệ thống đê điều ViNam từ thời Lý-Trần, vừa

lở đầumới lên ngôi Lý Công Uẫn vị vua đầu tiên của một triéu đại được đánh giá l

công việc xây dựng dit nước bước vào quy mô lớn, đặt nằn ting vững chốc

diện cho sự phát triển của dân tộc và của quốc gia phong kiến độc lập”, Bip để tị thùy

đã trực tiếp ảnh hưởng đến quyền lợi của quốc gia không thé phó mặc cho sự tự phát ciia dân chúng Đến năm 1077 triều định đứng ra chủ trương đắp những con đề quy mô lớn Theo Việt sử lược, thi năm 1077 nhà Lý cho dip dé sông Như Nguyệt (Sông Cầu)

dài 67.380 bộ (khoảng 30 km).

‘Sang đến đời Trần đã cho đắp thêm theo từng tuyển sông chính từ đầu nguồn ra đến biển, tôn cao dip to những đoạn đã có, đắp thêm những đoạn nổi cãi tạo một sé tuyến

vòng veo bắt hop lý VỀ cơ bản những tuyển dé đó gần giống như ngày nay, nhất là

tuyển để sông Hồng, VỀ kỹ thuật dip để thời ky này có tiến bộ nhảy vot, tạo nên thể

nước chảy thuận hơn mặt khác cũng phải có những higu biết về kỹ thuật nhất định mồi

số thể xác định được tuyển đề, chiễu cao để từng đoạn cho phù hợp với đường mặt nước lũ Ngoài việc dip dé nhà Trần còn rit oi trọng công tác hộ dé phòng lụt, đặt thành trách nhiệm cho chính quyền các cắp “Nam nào cũng vậy, vào tháng sáu, thing bảy (mùa lũ) các viên để sử phải thân đi tuần hành, thấy chỗ nào thấp phải tu bổ ngay,

nu không làm tròn phận sự để đến nỗi trồi dân cư, ngập lứa mạ, sẽ thy tội nắng nhẹ

mà khi phạt" Các triều đại nhà Nguyễn sau này dựa vào đó mã tiếp tụcTrịnh

phát triển hệ thống đề điều đã có và phát triển tiếp lên Theo sich Đại Nam thực lục thì

dưới triều Nguyễn năm đồ vua còn cho dip bảy đoạn để mới ở Đắc Bộ, Dn tháng 9 năm 1809, triều Nguyễn đã ban hành điều lệ về đề điều ở Bắc Bộ với các quy định rt chặt chẽ về việc kiểm tra, phòng chống lũ va gia cổ hệ thông dé điều hang năm.

Sau hiệp óc Quý Mùi (1883) và hiệp tước Patan (1885) nước ta hoàn toàn chịu sự

bảo hộ của thực dân Pháp Ngay từ những ngày đầu của nén đô hộ, chính quyền bảo.

ắc Kỳ Dac bi

năng né cho dng bằng sông Hồng và sông Đuống thuộc dia hạt tinh Bắc Ninh Ngày 28/6/1895 toàn quyển Đông Dương Rutsô ra nghị định thành lập Uỷ ban đê điều tối cao ti Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu tổng thể mạng lưới đề điều hiện có ở Bắc Kj Đệ

"hộ Pháp phải đối mặt với nạn lụt &sau trận lũ 1888 đã gây thiệt hại

trình lên toàn quyền Đông Dương những dự án có liên quan đến các quy chế kỹ thuậtvà quản lý để điễu Uỷ ban này được nhóm họp vào các năm 1896, 1904, 1905 1906,

915, 1936 Trong giai đoạn từ 1885 đến 1915 chính quyền bảo hộ Pháp dã đắp thêm, một số vũng để bảo vệ cho những đô thi đồng đúc và nhất à có nhiễu người Php và cư sở kinh tẾ của Pháp, Đồ là hệ thống để La Thanh bao quanh Hà Nội, hệ thẳng để bạo guanh thành phố Nam Định.

Sự hình thành hệ thing đê điều thể hiện sự đóng góp, cổ gắng của nhân dân trong suốt

nhiễu thé ky qua Mặc di tại một số nơi để còn chưa dim bảo tính ổn định cao đối với

lũ lớn tuy vậy vai ud bảo vệ của các tuyển dé sông hay hệ thống để biễn là rt to lớn và không thé phủ nhận, Hàng năm, hệ thống đê này đều được đầu tr củng cổ, nâng cấp, đặc biệt là đối với dé sông sau khi xảy ra lũ lớn đã từng bước củng cổ vững chắc <p ứng được yêu cầu chống lũ đặt ra của từng thi kỳ:

1.12 Đặc diém 42".

1121 Tuyén dé

(Qua quá tình hình thành tuyển để ở đồng bing và trung du Bắc bộ trong buổi đầu so

khai là quá trình tự phát: do nhân dân tự làm với trình độ nhận thức và công cụ lao

động rất thô sơ Vấn đề chọn tuyển và xử lý nền chỉ được giải quyết hết sức giản đơn Cho đến những năm gin đây một số tuyến dé bị vỡ khi có lũ lớn hoặc một số nơi sông.

6 sự đối đồng hoặc phát tiển thêm, việ lựa chọn toyển để mới được chi ý đầy đã

phátđến các điềuén kỹ thuật Tuyến để hiện có được hình thành trong quá

triển, không có sự lựa chọn tuyển một cách chặt chẽ về các điều kiện địa hình, địa chấtvà đồng chảy.

1.1.2.2 Địa hình hai bên ven dé.

Nhìn tổng thể địa hình có xu thé thấp dan từ thượng nguồn vẻ phía biển với bé mặt

nghiêng từ Tay Bắc-Đông Nam Bé mặt địa hình ven đề phía đỏ hay đổi nhưng do

tác động của con người theo thời gian bị phân cắt chủ yêu do việc lly đất dip đê tạothành thùng đầu hoặc các hỗ, dim lớn do hậu quả của những lần vỡ đề,

Địa hình ven dé phía sông thay đổi theo thoi gian ty thuộc chế độ đồng chảy và lượng

phù sa các bãi bồi có nơi được tôn cao và mở rộng nhưng có nơi bị bào mòn và xổi lở.

Các thém sông, bãi ở đồng bằng Bắc bộ có lịch sử hình thành gắn liễn với quá trình tạo thành các lớp tạo bồi ch trẻ kỷ đệ tứ (0

Đắt cấu to nd ng ở đây là sét, sét pha nặng, đôi chỗ bị atrit hóa, phía trên là

á sét nhẹ có lẫn ít cuộ sỏi kết cầu hơi ốp Từ các vùng tiếp gip các vi ti nói trên kéo

dài qua đồng bằng ra biển ôn tại chủ yếu là các bãi bồi Đắt cầu tạo nên bãi bồi từ đưới

lên gap phổ biển la cit, cát pha cổ noi là bùn sét hữu cơ được phủ bi lớp sét pha hoc

sét, trên cùng (ở phía ngoài dé) là lớp phù sa trẻ mau xám nâu.

1.1.3 CẤu trúc dja chit và tinh chit dja chit công tình của các lip đắt ở nền để"! Các lớp đắt ở 6 nguồn gốc bai tích hiện đại ky độ tứ, phân bổ từ trên xuống

dưới như sau

= Lớp phù sa: Phủ trực tiếp trên các giái địa hình ven đề phia sông cị

hữu cơ: Ting này được tao thành chủ yếu ở những vùng trồng, các

ính bùn- Bùn sét và bùn s

cửa sông, diy hỗ và dim lẫy hoặc ở những lòng sông cổ, tạo thành cúc thầu“khá dày 5-10m, độ sâu phân bố cách mặt đất 3-5 m.

~ Cát pha màu xám nâu - xám sim: Phân bổ ở độ sâu 3-5 m với diện tích phân bổ hep.

Không iên tục.

~ Các Phân bổ ở hầu hết dưới nền để với bày khí lớn, có tính thắm lớn Những nơi

cất phân bố sâu, về mùa lũ ting cát này tàng trữ nước có áp cục bộ Đối với công trình,

đây lđiễu iti về biến dang thắm

Xt loang lỏ: Ting sét này có bề diy khá lớn phân bổ hi hết ở trung tâm đồng bằng Bắc bộ với bể day tăng dan ra phía biển, phân bổ ở độ sâu 10-30m.

11.4 Đặc diém dja chắt thủy vir.

Ảnh hưởng của điều kiện dia chất thủy văn đối với các loại công trình xây dựng cói

mức độ khác nhau Đối với nền các tuyến đề, chủ yu chứ ý tới sự có mật của nước

ngằm ting trữ trong ting chứa nước thử nhất ké tử trên xuống Nước ngằm ở ting chứa

nước có quan hệ với nước mặt: ding cao về mùa mưa và hạ thấp về mia khô Biên độ

dao động của nước ngắm giữa mùa kiệt và mùa lũ là #5 m.

Qué tình vận động của dong ngim có thé mang theo các hat có đường kính nhỏ,lượng cát do nước mang theo tùy thuộc áp lực dòng thắm.

inh này lập di lập lại trong nhiều năm sẽ làm cho nén đ bị biển dạng ở những

nên để có cát, thắm sẽ xuấtp phủ phía đồng bing không đủ dy để thắng áp lực đời

hiện các mach sti, bai sti.

1.1.5 Cấu tạo thân dé và sự lam việc của dé"

“Thân đê được tôn cao mở rộng trong quá trình hình thành và phát triển của hệ thống

đề Có cả một quá trình đắp thân để tir các loại đất không được chọn lựa, việc đầm nện cũng không theo quy chuẩn Do vậy thân để có tinh không đồng nhất cao Ngoài ra

thân đê còn chịu tác động xấu của các động vật đào hang (chuột, mỗi) tạo thành các,

hốc hoặc lỗ rỗng trong đó, Day là một hiểm hoạ khó lường

Khác với đập, để tự trình lâm việc theo mùa Nhiều đoạn dé trong mùa khô thực

chất chi là đường, Đề chỉ làm việc ngăn và chắn nước trong mùa lũ Thời gian làmviệc trong năm của đê không nhiều Ngay trong mùa lũ, điều kiện làm việc của đê.

không chỉ phụ thuộc mục nước lũ mà còn phụ thuộc thời gian ngâm lũ dài hay ngắn

“Thời gian của lũ lên và thời gian lũ xuống cũng là những yếu tổ cần quan tâm khi xem

xét điều kiện làm vitủa đệ,

1.1.6 Mặt cắt ngang đặc trưng của để.

Từ những đặc điểm của dé đã nêu trên, chú ý nhiều đến các đặc điểm về địa hình, địa

chất và thực tế làm việc của dé, có thể nêu ra một mặt cắt ngang đại điện của dé như

sau: (hình 1.1)

Phia Sing Phin Ding

oT 5 T 2

Hình 1.1 Mat cắt ngang đặc trưng của để,

~ Thân để chịu tác dụng của cột nước H trong mủa li chiều rộng đây,

~ Mặc nước sông mùa lũ (MNL) ngập rên bai bai

~ Mực nước sông mùa kiệt (MNK), nói chung thấp dưới đáy lớp phủ.

- Đắt nin để được tổng hợp thành 2 lớp

Lap phủ phía trên được đặc trưng bằng bệ số thắm K, nhỏ thua Ky ở phía sông chiễu

dài lớp ph là Lạ, ở phía ding chiều di lớp phủ là Lạ Dưới lớp phủ ít thắm là lớp thắm nước với hệ số thắm Ky (K›>K,) Mặt cắt ngang đặc trưng của đê như trình bày trên mang tính chat đại điện Nó được xem như một sơ đồ dé phân tích sự làm việc của

để

1.2 Các sự cố đề và nguyên nhân gây sự cb 121 Các sự cổ đê.

12.1.1 Xi lở chân để

lòng dẫn, ở đó dongHiện tượng x6i lở chân đê thường xây ra đi

chủ lưu của sông áp sit bờ gây tác dụng vào chân đê làm xói lở và nhiều trường hợp

làm sập mái thượng lưu Hiện tượng xói lở mạnh xảy ra ở những đoạn bờ cong lõm.

của những đoạn sông cong (hình 1.2).

2 777 222

Hình 1.2 Xói lờ chân đề1.2.1.2 Sự c dé trên nền đẳ

Do dé được đặt trên nên dit yêu, đưới tác dụng của trọng lượng bản thin đề làm cho

nền đất yêu vượt qua sức hịu ải nên để có xu hướng trượt ở cả hai mặt thượng lưu và hạ lưu Trong thôi gian lồ để sẽ bị trượt mái hạ lưu khi dng thắm ding cao đến giới hạn nguy hiểm, ngược lại mái thượng lưu sẽ bị trượt trong quá trình lũ xuống Trượt mái dé trên nền đất yếu thường kéo theo ca phần nén cùng trượt ( hình 1.3).

Mã trợ píahượng ha.

Hình L Sự cổ dé trên nền đất yếu 1.2.1.3 Sự cổ thẩm ở chân mái hạ lưu.

Dong thắm khi chảy ra ở mái hạ lưu có khả năng mang theo đt từ thân đề ra ngoài.

Hiện tượng thắm qua thin để sẽ dẫn đến sự sụt mái vig cửa ra và trượt mất bạ lưu để

(hình 1.4)

1.2.14 Khuyế tật trong thân để

Những khuyết tật trong thin dé thường là kết quả của phương pháp đắp đẻ, D6 là sự đắp theo ting mà trong thân để tổn tại đường thắm tập trung, khuyết tật rong thân để còn là kết gu sự hoạt động của sinh vật, động vit sinh sống trong thân đẻ, Trong quả

trình kh thác, lầm việc của để cũng có thể hình thành những khuyết tật, đó là kết quả

của hiện tượng x6i ngằm cơ học Dòng thắm trong thân dé có vận tốc lớn, tạo ra đồng:

chay nhanh, mạnh theo hướng nổi iễn khuyết tật với nhau dẫn tới vỡ đẻ ( hình 1.3).

Hình 1.5 Sự cố do khuyết tật trong thân đề 1.2.1.5 Sự cổ ở vùng nối tiếp khi tôn cao.

được dip dày, vùng tạo để cần tôn cao dip mổ rộng đề

nỗi tgp giữa phần đề mới dip và để cũ nếu không có biện pháp xử lý ốt, khi đưa vào Do quá tinh nâng cả

sử dụng thì thắm rất đễ chảy qua, tạo thành đường thắm mạnh dọc theo khe nối tiếp Hiện tượng này sẽ dẫn đến hiện tượng trượt toàn khối mới đắp về phía hạ hưu ( hình

Hình 1.6 Sự cổ ở vùng ni tgp khi tôn cao1.2.1.6 Mach đùn, mạch stii vào mùa lũ.

Mạch thắm rỉ xuất hiện rai rác ở thân để hay nên để, nước thắm ra với tốc độ và lưu

lượng nhỏ và hầu như không mang theo cúc hạt khoáng Sự xuất hiện cũn mạch thắm rỉ

ít sây nguy hiểm cho nền để nhưng có ảnh hưởng đáng kể đến sự ổn định của nén đề

như gây sạ lở maid, cơ để, là tên đề cho mạch phun mạch sii phít tiễn Mạch din thiện ở nơi mà ting chúa nước (cá) có chiễu dày lớn, nhưng ting phủ phía

tước sông cao, những nơi cóthường xì

trên (đất thị) có độ bên (cơ học, thắm) tương đối cao.

chiều diy lớp ph nhỏ (thẳng tring, ao hồ, để bj bye tang phủ, nước thoát ra với tốc độ lớn qua các khe nút, hang hốc rất nguy hiểm đối với ôn định của đề

in

Hình 1.7 Mach sii ở hạ lưu đề.

‘Mach siti thường xuất hiện ở những nơi ma tầng chứa nước nằm nông, phân bố ở gần.

chân dé ha lưu, cách chân dé từ 020m Kích thước mặt sii quan sắt được từ vài em

tới hàng chục cm Nước thoát ra từ mạch sit có tốc độ và lưu lượng thy thuộc vào kích thước miệng thoát và gradient áp lực thấm Vật liệu mang theo thưởng là các cát hạt

nhỏ, mịn lẫn nhiễu bụi Mực nước sông dâng càng cao thì các mạch sồi xuất hiện càng

nhiều và thường tập trung ở các vị trí xung yêu thành hỗ si hay bãi sửi

Sự xuất hiện và mức độ nghiêm trong của biển dạng thắm ở nền đê không chỉ phụ

thuge vào mực nước lũ mà còn có quan hệ chặt ch với de điểm cấu trúc nén đề

“Trong đó, sự có mặt của các lớp trim tích hạt ri, chiều sâu, chiều dy và phạm vi phân

bố của ting chứa nước va ting phủ phía trên là những yếu tổ ảnh hưởng đến sự phát

sinh, phát triển biển dạng thim ở nén đề Vì Ay, đánh giá mức độ xung yêu của một doan để phải gin với việc phân loại nền để theo quan điểm về biến dạng thắm,

1.2.2, Nguyên nhân gây sự cổ đề.

“Xác định những nguyên nhân gây hư hỏng dé là nhu cầu cấp thiết từ thực tế và rất khó do đê thường xuyên chịu tác dụng của nhiễu y Các yêu tổ tham gia vào quá tình

gây ra sự cố rất đa dạng và tỷ phần tham gia của các yếu tố rất khác nhau Việc xác

định được những nguyên nhân chỗ yêu gây ra sự cổ để là rt cin thiết để đưa ra các biện pháp xử lý, sửa chữa cho những đoạn đề hư hỏng Trong nhiễu trường hợp quá trình hư hỏng xảy ra ở sâu trong thân dé hoặc trong nền đề và không có một dẫu hiệu

nào biểu hiện ra bên ngoài làm hạn chế việc nghiên cứu nguyên nhân gây hư hỏng dé"Đó là đặc điểm nịbật của chúng.

1.2.2.1 Địa chất nén dé và vật liệu đắp dé.

~ Hệ thống đê được hình thành từ lâu đời và thường nằm trên nền đất yếu, trải qua

nhiều lần tu bổ, địa chất nền dé không đồng nhất, nên khi có lũ cao, thời gian ngâm lũngâm lâu va gap tổ hợp có gió bão lớn sẽ không tránh khỏi xây ra sự cổ sat trượt ở một

số vị trí

rong quá trình tu bổ, đắp mở rộng, tôn cao, áp trúc mái đê, đê thường được đắp

bằng vật liệu tai chỗ, chủ yếu là đắt thịt pha các ph set nên khi bE mặt và mái

không được bảo vệ dễ bị xi hoặc sat ở do tác động của nước mưa, nước mặt và sóng1222 § và mưa bao,

Sóng là tác nhân chính gây ra sự mắt én định và sự sat lở bờ sông, bờ biển đồng thời

cũng là nguyên nhân chính sinh ra dong ven bờ vận chuyên bùn cát gây sối 16, sattrượt bở sông, bờ biển Gió là sản phẩm của các quá trình khí tượng Gió thổi trên mặtsông tạo ra sóng và nước dâng Bão là trạng thái nhiễu động của khí quyển và là mộtloại hình thời tiét cực đoan Khi có bão xuất hiện thường kéo theo một loạt hiện tượng.thời tiết bắt lợi như mưa to, gid lớn, giông, lốc xoáy.

12.3 Đồng chảy và việc xây dựng các hỖ chứa ở thượng nguôn.

Do quy luật vận động te nhiền của lòng sông, các iện tượng st lở, bồi lắng thường

xảy a ở những đoạn sông cong, các cửa phần lưu, nh lưu, các cửa sông phân ch,nơi giao thoa giữa đồng chảy trong sông và dong trigu là những noi dòng chảy khôngđắn định, Phía bờ lõm do đồng chảy chủ lưu áp st bờ, khi vận tốc đồng chảy lớn hơn

vận tốc khởi động của đất cấu tạo bờ sông sẽ gây sat lở, phạm vi sat lở thường phát

triển từ thượng lưu về hạ lưu Ngoài ra, sat lở cũng có thể xuất hiện dọc theo bờ của

một con sông trong trạng thái cân bằng động Việc xây dựng các hồ chứa gây nên sựbiển dội đồng chây sự vin chuyển bùn cất trong sông v cả mùa khô lẫn mia mưa

1.2.2.4 Do phát triển các hoạt động dân sinh ở rừng ven sông

Do sức ép về dân số, nhu cầu phát triển kinh tổ-xã hội, sự quản lý chưa chặt chế nên.

vige vi phạm, lần chiếm bãi sông, lòng dẫn để xây dựng công tình, nhà cửa, đổ chit

1

thai, vậ liệ lấn chiếm lòng sông, việc phá tr tự phát trên các tuyển đê sông, bờbao không theo quy hoạch ngay cảng tăng đã lim thay đổi chế độ dong chảy, chấttải lên bờ sông làm gia tăng dign biến sạt lở bờ sông,

1.2.2.5 Do khai thác cát, s0i long sông trái pháp.

Khai thác cát, sôi lòng sông là viJam tắt yếu phục vụ như cầu xây dựng đang ngày

căng phát triển, nếu khai thác theo đúng quy hoạch, đúng phép có tác dụng rit tích cực

cho thoát là, ôn định lòng dẫn và giao thông thuỷ Tuy nhiên, hiện việc cấp giấy phép,

quản lý khai thác các sồi lòng sông hiện còn rất nhiều khó khăn, đặc biệt là các đoạnxông tại vùng giáp gianh giữa hai tỉnh, chế tài hiện chưa đủ mạnh và chưa có sự phốihợp đồng bộ của các địa phương nên việc khai thác ri phép, sai phép vẫn tiếp tục

diễn ra ở nhiều nơi đặc biệt có nơi việc khai thác cất trái phép ngay tại khu vục chân

đê và mái kè bảo vệ bở sông gây sạt lở1.2.2.6, Do ánh hưởng của thủy triều

Nam Định là me sinh thuộc đồng bằng ven biển nên sự ảnh hưởng của thủy tiều là rất

lớn Thủy trtai vùng biễn Nam Định mang đặc tính chung của vùng biển Vịnh Bắc:Bộ là chế độ nhật triều, trong một ngày có một lần nước lên và một lần nước xuống,

diễn ra hw hết các ngày trong tháng Biên độ thuỷ triều dao động từ 1,5-2m, Hiện nay

do tình trạng biển đổi khí hậu và nước biển ding, kết hợp với mực nước biển trong

ngày dao động lên xuống liên tục nó gây ảnh hưởng rat lớn đền sự ồn định của mái đê,

kè nhất là các khu vựcê cửa sông giáp biển.

1.2.2.7 Do hoạt động của sinh, động vật trong than đề.

Sự xuyên sâu của rễ cây sẽ làm giảm các khả năng chống sự xuyên thủng thuỷ lực của

Sự hoạt động của các loại động vật như mồi, chuột đã

các ng chống thắm thân

để lại những khuyết t lớn trong thân đề và nền đã, lim giảm nhỏ tiết diện đệ, thúc

đây quá trình thắm và làm mắt ôn định đề.

Ngoài những nguyên nhân đã nêu trên cũng cần phải kể đến những nhân tổ ty không

phải là những nguyên nhân trực tiếp gây rà sự cổ để nhưng đã thúc diy quá tinh hu

hỏng đó Một trong những nhân tổ quan trọng là sự không di lớn của kích thước mặt

cắt ngang đề như sự quá nhỏ chiều rộng mặt đ, độ dốc mái quá lớn Nó làm cho quá

trính thẩm xẩy ra nhanh làm sự xói lờ thêm tằm trọng dẫn đến sự mắt 6n định mái

1.3 Các sự cổ đề trên tuyến đê hữu Hồng, tỉnh Nam Định!”

Việc theo đối và thống kê một cách đầy đủ và toàn diện các sự có đề điều ở ta nói

chung vàth Nam Định nói riêng chưa được tiến hành hoàn chỉnh, đặc bi

năm trước đây, Trong luận văn tác gid đưa ra thống kê điển hình về sự cổ để điều một

sé năm điễn hình từ 20002012 trên tuyển để hầu Hồn tỉnh Nam Định.

Bảng 1-1 Sự cổ tuyến để hữu Hồng, tỉnh Nam Dinh từ 2000:2012

srr Khu vue | Mach din, | Thim i,

sateugt | mach si tòi

3 |[TENambim LAN |-TamPRG LANĐM |

“Trudy ons NeweNguyên -Trường Nguyên.

3 | Nam Tre : - Quần Các

= Quin Các "ng

= Quy Phú l

Am | MBELINE | ye pg [Mane — [MmLăng

4 Trục Ninh - Hợp Hòa - Mặt Lăng || Hợp Hòa Hop Hòa.

= Mom Rô = Mom R6

5 | XuânThường | - Ha Micu -HạMiễu | - Ph An

- Phú Ân - Phú Ân

- Cần Nhì6 |GiaoThủy | Cin Ba

= Giao Hương

16

Hình 1.8 Sự cổ trên tuyển đề Hữu Hồng, tinh Nam Định

Qua phân tích, đánh giá tổng hợp số liệu của Chương 1, tác giả nhận thấy: Trong

những năm gần dây nguyên nhân chủ yếu gây ra sự

dong thắm Dòng thắm qua thân, nền đê là thắm trong môi trường có cấu trúc phức tạp Từ đổ ti giả chọn vẫn để cần xem xétlà: Tính thắm của đất dưới tác động của khí

là tác dung bất lợi của

hậu và các điều kiện thay đổi khác của môi trường làm giảm sức kháng cắt của đắt dẫn

<4én mắt dn định của mái dốc khu vue đang xét dựa trên cơ sở nghiên cứu cơ học đất cho đất không bão hoa

7

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET PHAN TÍCH THÁM VÀ ON ĐỊNH.

21 Đặt vin đề 9,

Nguyên nhân gây xạ trượt mai để, ké của bờ sông rất nhiều Tuy nhỉ có thể tổng.hợp theo hai nguyên nhân chính:

Nguyên nhân thứ nhất là do chế độ dong chảy thay đổi làm cho bùn cát lòng sông bị

vân chuyển di nơi khác dẫn đến sự hình thành các hỗ xói cục bộ Chính những hỗ xói

sục bộ này đã có the động trực tiếp đến sự mắt ôn định của mái đề, kẻ, Điều này được thể hiện rõ ring nhất trong hiện tượng dang chủy vồng hướng ngang phát tiển mạnh:

mẽ trong đoạn sông cong Sự phát triển dòng chảy vòng hướng ngang đã làm cho bờJom căng ngày cing bị xâm thực và dẫn tới sat rượt và lõm thêm, bờ lỗi càng ngày

cảng được bồi và dẫn tớ ồi thêm Chính sự thay đổi bình thi bờ này đã kim cho chế độ thủy lực hạ lưu sông thay đổi và dẫn tới sự thay đổi hình thái bờ sông ở đoạn kế tiếp Nguyên nhân thứ hai là do sự mắt cân bằng cục bộ nguy tại mái bir sông Điễu này

được thé hiện ở sự gia tăng khả năng gây trượt và giảm nhỏ khả năng chống trượt

Chính sự mắt cân bằng này đã dẫn đến những phá hoại mai bờ sông như sat lỡ, trượt bờ sống Sự mit căn bằng này có nhiễu nguyên nhân nhu; ác động của sóng gi, tàu

bề qua lại , mưa kéo đài làm đắt bão hòa nước.

‘Theo Lomtadze V.D Các nguyên nhân gây trượt thường là: Tăng cao độ dốc của sườn dốc khi cắt xén, khai đào hoặc xói 16, khi thi công mái quá dốc; giảm độ bền của đắt

đá do biến đổi trang thấ vật í như thay đổi độ ẩm, trương nỗ, giảm độ chất, phong

hoá, phá huỷ kết cấu tự nhiên, các hiện tượng từ biển trong đất đá tác động của áp lực

thuỷ tinh và thuỷ động lên đất đá, gây nền biến dang thẳm; bin đổi trang thi ứng suất của dit đá ở trong đổi hình thành sườn đốc và thi công mái dốc các tác động bên goài như chất tải rên sườn dốc, dao động địa chấn và vi địa chấn, Mỗi một nguyên

nhân riêng biệt kể trên đều có thé làm mắt cân bằng của các khối đất đá ở sườn dốc,

nhưng thông thường là do tie động đồng thôi của mộts trong những nguyên nhân 46,

Theo diễn biến sat trượt mai đ, kẻ tuyển để hữu Hồng, tỉnh Nam Định nguyên nhân chủ yếu do tác động của mưa Để tìm chỉ tiết nguyên nhân gây sat trượt luận văn dựa

trên cơ sở nghiên cứu cơ học đất cho đất không bão hòa, tập trưng đi vio vấn đ chính:

tính chất thắm của đắt dưới tác động của khí hậu và các điều kiện thay đổi khác của

môi tường fim giảm sức kháng cất của mit ôn định của mái dốc khu vực

đang xét

2.2 Phân ích thắm, các phương pháp tính thắm và lựa chọn phương pháp tính”, 2.2.1 Phân tích thắm.

“Trong mùa lũ dé thường xuyên chịu tác dụng của áp lực nước tinh động, áp lực thắm,ấp lực kế hing xuất hiện trong quá tinh cổ kếtQua phân tích sự làm việc và tổngkết quá trình xây dựng, khai thác đã thừa nhận rằng dé là công tình có nhiều vấn dé

phức tạp hơn cả Sự có mặt của dòng thấm trong thân để và nền dé tong mia lũ đã dẫn đến sự cin thiết phải tang kích thước mặt cắt ngang của ching, cũng như đôi hồi

trong quá trình tôn cao áp trúc nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rat

nhiễu so với các công trình đắt không chịu tác dụng của đồng thắm

Để hạn chế đến mức tố thiểu nhắt ác tác hại do dong thắm gây ra mà vẫn đảm bảo tinh kinh tế kỹ thuật nhất thiết phải xác định được sự vận động của dòng thắm qua thân.

và nễn công trình Sự ra đời và phát triển của lý thuyết thấm đã đáp ứng đầy đủ những.

yêu cầu do thực tiễn sản xuất đôi hỏi Vẻ lý thuyết thắm của nước trong đắt và qui luật

vận động của đồng thẳm qua công tình có nhiều tác giả đã nghỉ cứu và giải quyết

song song với việc hoàn thiện các If thuyét tinh toán thiết kế công tinh Bên cạnh các

mô hình odin học kết hop với phương phấp tính toán, phương pháp giải các bà toán

trên mô hình vật ly và thực nghiệm cũng giữ vai trò quan trọng

nay sự kết hợp giữa các phương pháp đã cho phégiải quyết được các bài toán.thực tế đặt ra, đưa đến cách nhìn nhận đánh giá điều kiện ổn định của công tình tin

cậy hơn Để đánh giá điều kiện ôn định của công trình trước hết phải giải quyết bài

toán lý thuyết thắm trong mỗi trường xốp tạo bởi kết cầu công tình và nền Trên cơ sở

kết quả của lời giả vận dụng các điều kiên ôn định thắm của vật liệu và các iêu chuẩn

an toàn di ảnh giá điều kiện én định thắm chung cho toàn bộ công tinh, Giải quyết bai toán lý tuyết thắm đã có nhiều phương pháp giải

2.2.1.1, Bài toán thấm

Dit được tạo thành bởi các hat Ait, các hat đất tự xắp xếp tạo thành khung cốt đắt có nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí Như vậy, đắt gồm ba thành phần ật chất hợp thành: thể rin (gm các hạt đo là chủ th, thể lòng (nước) và thể khí Dưới ác dụng của trong lực, nước có thé xuyên qua lỗ rỗng trong đất để chuyển động

Hình 2.1 Vận động của nước dưới đắt

Dang thẩm liên quan đến hiệu quá tích nước của đập, cổng và liên quan đến hiệu quả

dẫn nước va tưới nước của kênh dn, bên cạnh 46 côn liên quan đến én định Dòng thấm có khả năng gây mắt ôn định của khối đất dẫn đến phá hoại công trình.

2.2.1.2 Cấu trúc thành phn của đắt bảo hòa và đắt không bão hòa ”L Dat bảo hòa

ikt bão hòa chỉ chứa hạt rin và nước-lỗ rỗng chứa đầy nước, nên mỗi trường gồm 2 pha, độ bão hòa: V,/V, =I, độ chứa nước thể tích: 0,=V,/V=V,/V= n, độ rỗng (n)

ait khong bao hòa

‘it không bão hòa chứa hat rắn, khí và nước: môi trường 3 pha, lỗ rồng chứa cả khí và

nước, độ bão hòa: V„/V, <1, độ chứa nước thé tích: 0„=V„/V ; 0„< nị độ rỗi

(mì: n=

20

W khí N/a Khí T

VY 0 [Mi

Vì mức * Mì we 7 x Xin wo Rin

Dir bão hôn Dik không bão hòa Sơ độ lý huyết

Dit không bấo hòa

Xp thé ie rồng của phần ổ đt

S:D6 bao ha: Sr: DS bão hoa dày

Hình 2.2 Sơ đồ các pha của đắt 3.2.1.3 Dong thắm nước”

“Trong đất không bão hỏa, gradient hút định đôi khi được xem như thể truyền động của đồng thắm nước Tuy nhiên, đồng thẩm nước không phụ thuộc chủ yểu và duy nhất

vào gradient hút dính (hình 2.3) giải thích ba trường hợp giả thiở nơi các gradient

ấp lực khí và nước được kiểm soát qua một phân tổ đắt không bão hòa ti một cao

tình cổ định Trong các trường hợp đỏ ce áp lực hơi nước và khí ở phít bên trũ lớn

hơn áp lực ở phía bên phải.

“TRƯỜNG HỢP 1 TRƯỜNG HOP? TRƯỜNG HỢP 3

ua] 050 gạ |0 ——9

iit không Đắtkhông

boo hba bo hia

Uw | 159-200, Uw {100 —+-200

Debit di 25 8 Wet 150 150 (URUw) 300 200

Hình 2.3 Gradient áp lực và hút dính qua một phân tổ đất

21

Độ hút dính ở bên trái có thể nhỏ hơn ở bên phải (trường hợp 1), bằng bên phải

trường hợp 2) hoặc lớn hơn bên phải (rường hợp 3) Song dù gradient hút dính như

thé nào, để phân ứng lại gradient áp lự trong các pha riêng biệt, khí và nước sẽ thắm sir tdi sang phải Ngay cả trong trường hợp 2, néu có gradient hút dính bằng không khí và nước vẫn thấm,

Dang thắm có thể được xác định thích hợp hơn theo gradient cột nước thuỷ lực (tức làsradient cột nước áp lực tottrường hợp này) cho mỗi pha Do vậy, gradient hút dính

không phải là thé truyén động cơ bản cho dong thim nước cho đất Không bão hòa

"rong trường hợp đặc bit, nổi gradient áp lực khí bằng không, gradient hút dính về trị

sb bằng gradient áp lực tong nước, BS là tỉnh hình phổ bin trong tự nhiễn và có thể

là nguyên nhân cho việc dé nghị đưa dạng hút dính vio ding nước thắm Tuy nhiên,

sau d6 phải bo đi thành phần cột nước cao trình.

Dang nước thắm qua dit không chi bị khổng ché bởi gradient áp lye mà cũng côn bởi

‘gradient do độ chênh cao trình Gradient áp lực và gradient cao trình được kết hợp lại

in động cho dòng thấm

trong pha này Điễu này đúng cho cả đất bão hoà và không bão hòa

3.2.1.4 Thể truyền động của pha nước!”

“Thể truyền động của dong nước tim xác định năng lượng hay khả năng của dòngNang lượng tại một điểm được tính theo mức chuẩn Mức chuẩn được chọn tuỷ ý vì

chỉ gradient năng lượng giữa hai điểm là quan tong để mô ả dồng thắm,

aa Mite chuẩn tay ý

Cao wih=0 Tốc ao=0

Aplve =O Dungtong—Pw

Hình 2.4 Năng lượng tại điểm A theo phương Y.

Một điểm trong pha nước có ba thành phẫn năng lượng chủ yêu: đó là trọng lực, áp lực và ốc độ, Hình 2.4 cho thấy điểm A trong pha nước có v tr tạ cao tình y nằm trên

một mức chuẩn tuy ý Chúng ta xét trạng thấi năng lượng của điểm A Năng lượng

y = cao trình điểm A ở phần mức chuẩn:

“Thành phần năng lượng do áp lự tại điểm A được cho như sau.

E, 22

“Trong đó;

Eạ - năng lượng ấp lực;

uy áp lực nước lỗ rỗng tại điểm A;

sé ích nước tại điểm A;

"Năng lượng tốc độ E, tạo bởi tốc độ thắm của nước tại điểm A

Trong đó:

E, ning lượn tốc độ

độ thắm của nước tại điểm A (theo hướng y):

Thể năng tại điểm A là tổng củ các thành phần trọng lực, Ấp lự và tốc độ

“Trong đó: E - tổng năng lượng;

“Tổng năng lượng tại điểm A có thể hiển thị theo năng lượng trén trọng lượng đơn vi,

được gọi là vị thể hay cột nước thuỷ lực Cột nước thuỷ lực hy tại điểm A nhận được

bằng cách chia phương tinh (2-6) cho tong lượng nước tạ điểm A (tứ là Mu)

Trong đó: hy - cột nước thuỷ lực hay cột nước tổng;

Cột nước thuỷ lực gồm ba thành phần, dé là cột nước trọng lực y, cột nước áp lục (asfp,g), và cột nước tốc độ (0/2) Cột nước tốc độ trong đắt không đáng kể so với

các cột nước trọng lực và áp lực Do vậy, để lập một biểu thức cho cột nước thuỷ lực

tại một điểm bắt ky trong khối đắt, có thé đơn giản hoá phương trình (2-7):

“Các cột nước biểu thị trong phương trình (2-8) có thứ nguyên chiều dài Cột nước thuỷlực là một đại lượng đo được mà gradient của nó gây nên dòng thắm trong đất bão hoà

và không bão hoà Có thé dùng các thiết bị như nén kế va căng kế để đo áp lực nước lỗ.

ảnh của điểm dang

rng tai một điểm ở hiện trường (hình 2.5) Khoảng cách giữa cao

xét và mức chuẩn, biểu thị cột nước cao trình (tức là V„ và Vạ),

bw A)

wor Be Mate chu,

Hình 2.5 Cột nước của đất bão hòa và không bão hòa

Khi áp lực nước lỗ rồng tại một điểm là dương (điểm B trong hình 2.5) có thé đo nó

bằng nến kế, còn khi là âm (điểm A trong hình 2.5) đo bằng căng kế

Mie nước trong thiết bị do sẽ dâng lên hay hạ xuống, uỷ thuộc áp lực nước lỗ rồng tại điểm xét Ví dụ, mực nước trong nén kế dâng trên cao trình của điểm B một khoảng.

cách bằng cột nước áp lực nước lỗ rỗng dương tại điểm B Ngược lại, mực nước trong.

căng kế hạ xuống dưới cao trình điểm A một cách khoảng cách bằng cật nước áp lực

lỗ ring âm tai điểm A Khoảng cách giữa mực nước trong thiết bị đo và mực chuẩn là

tổng của các cột nước trọng lực A áp lực (cột nước thuỷ lực)

“Trong hình 2.5, điểm A có cột nước tổng cao hơn ở điểm B [h„(A)»h„(B)J ThE dòng thắm tong pha nước o6 cùng dang cho cả đất bão ho (điểm B)

truyền động gi

và không bão hoà (điểm A) Nước sẽ thắm từ điểm có cột nước tong cao hơn đến điểm

6 cột nước tổng thấp,

"Đôi khi độ hút thắm thấu được xem như một thành phần trong phương trình cột nước

tổng của dồng thẳm Tuy nhign, gradient độ hút thẩm thấu được xem như thể truyền

đội sin quá tình khuyếch tấn thẳm thấu thì thích hợp Khuốch tin thắm thấu là quá trình chuyển động của các thành phần ion hay phân tử do hoạt tinh động lực của chúng

gây ra Ví dụ, một gradient thẩm thấu qua màn bán thấm lim cho nước chuyển động‘qua màn bán thém.Mat khác, khi không có màn bán thắm, thì đồng thắm thể tích củadung dich (nước sạch và muối hoà tan) bị chỉ phối bởi gradient cột nước thuỷ lực Do

25

vây, nhân tích đồng thắm thé tích của nước tách khói quá tình khuếch tấn thẳm thấu

thì tốt hơn, vì hai cơ chế độc lập cùng được xét đến

2.2.1.5 Ảnh hưởng của pha khẩ”.

Khi ở trạng thái không bão hòa, đất là một hệ 4 pha: hạt đất, nước, Khí và mặt ngoài

căng, đồng thời tồn tại trong lỗ rồng của đất Sự tổn tại của bọt khílàm giảm tính thắm của đất, bọt khí càng nhiều, lượng chứa nước càng ft, thì tính thắm càng nhỏ và ngược

Mặt ngoài căng tai mặt phân cách khí-nước tạo nên lực hút giữa các hat dit, gọi là lựchút dính hay áp lực lỗ rồng âm.

Đồng thắm bão hòa: Dong chảy tong môi trường ring ti vùng có ấp lực lỗ rỗng dương phía dưới đường mặt thoáng-dọc theo đó, áp lực lỗ rồng bằng áp suất khí quyển Dang thắm bão hòa chủ ya gây ra bối gradien trọng lực:

Dòng thắm không bão hòa: Dòng chảy trong môi trường rỗng tại vùng có áp lực lỗ

tổng âm phía trên đường mặt thoáng Dòng chảy chủ yếu gây ra bởi gradient thủy lựcdo độ chênh sức căng bé mặt,

Áp lực lỗ rỗng: áp lực nước trong các lỗ rỗng liên thông thuộc vật liệu thân hay n a

công tinh và bao gồm: áp lực nước lỗ rỗng dương tạo ra do tong lực và áp lực lỗ rỗng

âm tạo ra bởi sức căng bé mặt

2.2.16, Đường cong đặc trưng Nức-Đắt”!

Đường cong biểu điễn mồi quan hệ giữa lượng chứa nước thé tích trong đắt với lực hút

cdính (n,-u,) Các giá trị điểm đặc trưng gồm:

Giá trị khí vào tới hạn: độ hút đính ứng với lúc khí có thể thắm vào các 15 rỗng lớn.

Hình 2.7 Đường cong đặc trưng nước-đắt 2.2.17 Định luật Darey cho đắt không bão hoài”:

Dòng thắm của nước trong đất bão hoà thường được mô tả bằng định luật Darcy Darcy (1856) phát biểu là tốc độ dòng nước thắm qua khối dat tỷ lệ với gradient cột

‘AWA gradien cột nước thuỷ lự theo hưởng I, có thể ký hiệu là il

Hệ số ý lệ giữa vận ốc thẳm của nước và gradient cột nước thuỷ lực được gợi là hệ số thấm k Với một loại đắt bão hoà cụ thể, hệ số thắm trơng đổi là hằng số Dấu âm

7

trong phương trình (2-9) biểu thị là các dòng nước thim chảy theo hưởng giảm cột

nước thuỷ lực

Định luật Darcy cũng áp dụng được cho các dòng nước thắm qua đất không bão hoà , mà hệ số Tay nhiên, hệ số thim trong dắt không bão hoà không thể xem là hing

thắm là một biển, mà biến này chủ yếu là một hàm của độ ấm hay độ hút dính của đắt

trong bão hoà.

Nước có thể được xem như chỉ thắm qua các khoảng rồng chứa nước Các lỗ rỗng chứa.

ing diy khí trong đất bão hoà có thể xem tương tự như pha rắn và đất có thé xem như bão hod có độ âm giảm Do đó,

éah không dẫn nước thắm, Do vậy, ee

việc khẳng định định luật Darcy có thể có áp dụng được cho đất không bão hoà hay.

không hoàn toàn được tiến hành tương tự với đối với đắt bão hoà Tuy nhiên, thể tích

nước (hay độ ẩm) phải không đổi khi gradient cột nước thuỷ lực thay đổi.

Các thực nghiệm xác minh định luật Darcy cho dit không bio hoà đã được thực hiện

và các kết quả được xác định Một cật đắt không bão ha có độ âm không đổi th chiu

sắc gradientcột nước trọng lực khác nhau, Các kết quả cho thấy là tai một độ âm riêng biệt hệ số thắm k là hing số với các gradient cột nước thuỷ lực khác nhau (rong trường hợp này, chỉ có cột nước trọng lực thay đổi) tác dụng lên đắt không bão hoà Néi cách khác vận tốc thắm của nước qua đắt không bão hoà tỷ lệ uyễn tính với

gradient cột nước thuỷ lực, với hệ số thắm là hing số, tương tự như đổi với đất bão

hod Diễu này xác nhận là định luật Darcy cũng có thể áp dụng cho đắt không bão hoàĐộ lớn của hệ số thắm sẽ khác nhau với các độ ẩm théfh Oy không giống nhau, như.mô tả trong hình 2.8.

Độ hút nh (Ua Uw)

Hình 2.8 Quan hộ giữa hg số thắm vả độ hút dính

2.2.1.8, Phương tình vi phân cơ bản của bài taán thấm

Phương pháp thủy lực đã được sử dụng sớm nhất đễ nghiên cứu dong chảy của nu

ngắm Năm 1856, dựa vào thực nghiệm Darcy đã I

thắm và gradient thắm J bằng định luật v= kJ 2-11)

Đến năm 1857, đổi với dong biển đỏi chậm, có mặt thoáng trên ting không thắm nằm

ngang, Duy-puy đã lập được công thức tính lưu lượng:

So đồ tính toán và các ký hiệu trong công thức được trình bày ở hình 2.9 Để ứng dụng

phương pháp thủy lực giải bài toán thắm qua đập, nhiều tác giả đã tập rung nghiêncứu ảnh hưởng của phần cửa vào (mái nghiêng) và tim cách xác định đường bão hòa ở

cửa ra của thiết bị thoát nước Có thể nêu một vài phương pháp của một số tác giả làm

vi du:

~ Phương pháp phân đoạn để tính thắm qua nêm thượng lưu của N.N.Pép-lép-sky theo sơ đồ hình 2.101

Hình 2.11 Sơ đồ tính theo phương pháp đường dòng trung bình P.A.Săng-kinHiện nay trong kỹ thuật, Phương pháp thay thé mái thượng lưu nghiêng bằng mái

thượng lưu thẳng đứng hay nói cách khác thay nêm tam giác thượng lưu bằng hình chữ

nhật tương đương có bé rộng AI (hình 2.12) *Tương đương” ở đây được hiểu với ý

nghĩa bảo đảm lưu lượng thấm qua đập thực bằng lưu lượng thấm qua đập đã biển đổi Vin để này được nhiều học giá nghiên cứu.

Người thành công nhất 6 thể kể đến là G.K.MI-khai-lốp, ông đề nghỉ:

AI=HAp (2-13)