Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu phương pháp tính ổn định cho kè trên hệ thống cọc, áp dụng cho công trình kè Ngòi Đum - tỉnh Lào Cai

- Phân tích và đánh gi các giải pháp chống sat lở, dn định bờ sông, bảo vệ các khudân ou, kết cấu hating ở phường Kim Tân ~ Nghiên cứu tính toán ổn định của kè trên hệ thống cọc Phân ích

BAN CAM KET

Tên dé tài luận văn: “Nghién cứu phương pháp tinh 6n định cho kè trên hệ thong

cọc, áp dụng cho công trình kè Ngoi Dum - tinh Lao Cai”

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những kết quả nghiên cứu không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất ky các hình thức ky luật nao của Nhà trường.

Học viên

Thén Ngọc Sơn

Trước hit ti xn bay 6 lòng biết ơn âu sắc đến thy giáo hướng

chuyên ngành xây dựng công trình thủy với dé tài " feu phương pháp tỉnh Ân

in PGS.TS Nguyễn.

"Ngọc Thắng, người đã hưởng dẫn trực tiếp và vạch ra những định hướng khoa học cho

luận văn,

Xin cảm ơn Nhà trường, các thiy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đảo

tao Dai học và sau Dai học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu.

“Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo công ty cỗ phan tư vấn xây dựng Sông Hồng Lao

Ci đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập va làm luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp rong đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho túc giả trong quả tình học tập công như hoàn thiện luận van,

Cuối cùng tác giả xin bảy tỏ lông biết ơn sâu sắc đến cha me, các anh em trong gia

Hình go điều kiện cho tác giá hoàn thành quá tình học tip và viết luận văn này

Hà Nội, ngày thẳng ndm 2017

“Hạc viên cao học

“Thần Ngọc Sơn

MỤC LỤC

MỞ DAU

1 Tên đ từ

2 Tính cắp thiết của đ ti

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu,

CHƯƠNG I: TONG QUAN VỆ KE VÀ TÍNH TOÁN ON ĐỊNH CHO KE

CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN ON ĐỊNH

CHO KE TREN HE THONG COC

2.2.4 Phương trình vi phân cơ bản của bài toán thấm

2.2.5, Giải bài oán thắm bằng phương pháp phần từ hữu hạn

2.3 Lựa chọn phương pháp tính.

2.4 Phương pháp tinh

2.4.1 Tính toán ôn định theophương pháp phần tử hữu hạn.

2.5 Lara chọn phương pháp tinh toán ổn định kẻ được gia cổ bằng cọc

2.6 Lựa chọn phần mễm tính toán

2.7 Kết luận chương 2

24 24 4 28

30

30

31 31 3 3 35

37

37 31 32 54

'CHƯƠNG 3: UNG DUNG PHAN TICH ON ĐỊNH KÈ NGOI BUM TINH LAO CAL 56

3.11 Vị tr địa lý

3.1.2 Đặc diém địa hình, địa mạo.

3.1.3 Đặc điểm địa chất

3.14 Khí tượng, thủy văn

3⁄2 Hiện trang sối lờ

3.4, Tính toán én định kết

3.4 Kết luận chương 3

KET LUẬN - KIÊN NGHỊ

1 Clic kết quả đạt được

60 80 81 81 81 81

82

DANH MỤC HÌNH VEHình L2 Ke Sông tại Hà Khẩu — Trung Quốc

Hình L3 Kẻ để bị theo công nghệ Hà Lan

Hình 1.13 Ứng dụng cọc bề tông trong gia cổ kề

Hình 1.14, Coe cit ván b tông cốt thép

Hình 2.1 Hình ảnh mặt trượt công tinh

Hình 2.2 Định luật coulomb với đắt rời

Hình 2.3 Định luật coulomb với đắt dính

Hình 24 Đường Coulom kéo dài

2.5 Trạng thái ứng suất tại điểm M trong nền đắt

Hình 2.6 Vong tròn Morh ứng suất

Hình 2.9 Thế truyền động pha nước

Hình 2.10 Quan hé ứng suất ~ biển dang (dan - deo)

Hình 2.11, Đường bao cực hạn

Hình 2.12, Lý thuyết phá hoại Mohr ~ Coulomb

Hình 2.13 Quan hệ ứng suất pháp và ứng suất cắt, giảm cường độ chống cắt

Hình 3.4 Kết quả tính én định hệ số 6n định theo Bishop ( theo TCN262-2000 thi

DANH MỤC BANG BIEU Bảng 3.1 Tổng hop các lực tác dung kẻ đứng 7m ¬ Bảng 3.2 Tổng hợp các lục tác dụng kẻ đứng 6.5m 70

Bảng 3.3 Kết quả tinh toần ứng sất n

Bang 3.4 Bảng tính độ lún T3 Bảng 3.6 Bảng tính độ lún 15 Bang 3.7 Thông số cọc BTCT 20x20 cm 76

1 Tên đề tài:

*NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ON ĐỊNH CHO KE TREN HỆTHONG CỌC, ÁP DỤNG CHO CÔNG TRINH KE NGÒI ĐUM- TINH LAO

car

2 Tính cắp thiết của đề tài.

‘Tinh Lio Cai nối chung và Phường Kim Tân nối riếng chiếm một vị trí quan trọng

trong sự phát triển kính tế xã hội của tinh Lao Cai Đây là đầu mỗi giao thông cia

lộ 58 đi các tinh lân cận Yên Bái, Phú Thọ, Việt T và tới Hà Nội

qu

Người dân sinh sống hai bên bờ sông khu vue phường Kim Tân dang hết sức lo lắng

khi hiện tượng sat lở bờ ngày càng mạnh và có xu hướng xâm nhập sâu vào khu dân

sứ

"Trong những năm qua, Chính quyển các cấp của tinh Lao Cai đã đầu tư rất nhiều vào

việc xây dựng các công trình kè bảo vệ bờ sông Tuy nhiên, do ảnh hưởng của biển đối.

khí hậu và tác động của quá tình phát triển kinh tẾ xã hội nên xu thể sat lỡ bở sông

ngày cing trở nên trầm trọng và nếu không có bi pháp kịp thời để bảo vệ bở thi tính

mạng và tài sản của người dân sẽ bị de doa nghiêm trọng Vi thé, việc xây dựng tuyển

kẻ để bảo vệ bar sông khỏi bị ạt lở, lam tăng khả năng thoát lũ, truyỄn triểu của sông.

đồng thời tạo về mỹ quan cho khu vực đồ thị à hết sức cần thiết, đáp ứng được mong

muốn của người din trong khu vực nổi riéng và trong huyện, trong tỉnh nổi chung

“Tuyến kè bảo vệ bờ sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng bệ thống kết cấu hạtổng khu vực góp phần phát triển kinh tế xã hội của Phường

"Mục tiêu của đề tài

- Phân tích và đánh gi các giải pháp chống sat lở, dn định bờ sông, bảo vệ các khudân ou, kết cấu hating ở phường Kim Tân

~ Nghiên cứu tính toán ổn định của kè trên hệ thống cọc

Phân ích các phương pháp tính ton ôn định, lựa chọn nhằm tim ra phương pháp phi

hợp tiếp cận với ứng xử của công trình dé tính toán én định cho kẻ được gia cố bingsọc và p dụng cho công tình thực tễ

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

a Cách tiếp cận

DE tai luận văn liên quan đến vấn đề giải pháp công tình bảo vệ bờ sông cho một

vùng nghiên cứu cụ thé, vì vậy s

những diễn biển về lòng sông bờ sông vùng nghiên cứu và những khu vực tương tự

khác trong và ngoài tỉnh kết hợp với quay phim, chụp ảnh, phỏng vấn các ngành chức năng và người din địa phương tại những vùng bờ sông bị sat lỡ để tìm hiểu nguyên nhân

Tip cận mô hình toán: xây dựng mô hình kiểm định én định mái dốc bằng phin mềm,

Geostudio.

cận từ các nguồn thông tin (kiên mang, tà wu thu thập từ cý cự án có liên cquan), từ nguồn tri thức khoa bọc (các để tài, luận văn, luận án đã thực hiện) để giải quyết vin đề

b Phương pháp nghiên cứu sau:

1 Thu thập, phân tích, tổng hợp các tả liệu, các kết quả nghiên cứu của các tác giả

khác đã công. trong và ngoài nước liên quan đến luận án,

2 Nghiên cứu lý thuyết, Phân tich vẫn để nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết về ôn định

của ké theo phương pháp cân bằng giới hạn phân thôi vi phương pháp phần tử hữu

hạn

'CHƯƠNG I: TONG QUAN VE KE VÀ TÍNH TOÁN ON ĐỊNH CHO KE

Bờ sông chịu tác động của dòng chảy nên dễ bi xi lở, cần phải làm kề bảo vệ

Trong các trường hợp khác, do nhu cầu phát iển kinh t& xây dựng các điểm du lịchcảnh quan ven bar sông vũng đô thị cũng có như cầu kỳ bờ Tổng quan về giải pháp

xây dựng kè chống sạt lờ bờ sông, n hiện nay,

1 Giải pháp thông thường hiện đang sử dụng

= Trồng các loại cây thân thiện với môi trường để chồng sat lở đắt,

= Ding các loại vật liệu địa phương như cọc gỗ, cử tram, ván gỗ ;

= Dùng kết cấu đá xây, gạch xây tại chỗ tạo mái taluy chống sat lở:

= Dang kết cấu kè bê tông, bê tông cốt thép dé tại chỗ,

= Dùng cọc BTCT kết hợp các bản chắn đất,

= Dùng cọc vấn thép;

~ Ding kết hợp các giải pháp trên

2 Sử dụng công nghệ mới (cọc vấn Dự ứng lực): Dùng cọc ván bê tông dự ứng lục

1.1 Tình hình xây dựng kè trên thé giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình xây dựng kè trên thé giái

Ngày nay ở các nước như Ha Lan, Mỹ, Nhat với sự phát tiển của khoa học công nghệ, vật liệu mới và máy móc thi công hiện đại đã xây dựng được các hệ thông công

trình kiên có hiếm Trước diylại những ảnh hưởng từ biển với ấn su

quan điểm thiết ng ở các nước châu Âu là hạn ch tối đa sóng trầnqua do vậy cao trình đình đê ké rất cao nhưng rủi ro khi xay ra sự cố thi hậu quả là rất

lớn Trong những năm gần dây, tư duy và phương pháp luận thiết kế dé kẻ ở các nước

phát triển đã và đang có sự biến chuyển rõ rét Giải pháp kết cấu, chức năng và điều

kiện làm việc của để ké được đưa ra xem xét một cách chỉnh thể hơn theo quan điểm

hệ thông, bền vững và hài hòa với môi trường Về cầu tạo hình học và kết cấu: Khi xây

dựng hoặc nâng rit cao để chống (không cho phép) sống trin qua thi dinđến công tình Ảnh hưởng đến cảnh quan của vùng bờ Tuy nhiên vẫn cóthể bị hư hong do áp lực sóng lớn dẫn tới thiệt hại khôn lường Thay vào đó ta có thể

xây dựng để chịu được sóng trin qua đề kè, nhưng không thể bị vỡ Tắt nhiên khi chấp

nhận sóng trần cũng có nghĩa là chấp nhận một số thiệt hại nhất định ở vùng phía sau

.được bảo vệ, tuy nhiên so với trường hợp vỡ đề kẻ thi thiệt hai trong trường hợp này là

không đáng kẻ Đặc biết là nếu như một khoảng không gian nhất định phía su ta quy

"hoạch thành vùng đệm đa chức năng dé thích nghỉ với điều kiện bị ngập ở một mức độ

‘va tin suất nhất định Đây chính là cách tiếp cận theo quan điểm hệ thống, lợi dụng

tổng hợp, và

Defence Zone) của liên minh Châu Âu

Tiên thế giới, nghiên cứu đánh giá hiệu quả các công tinh bảo vệ by được đề cao

vũng vùng bảo vệ bờ ComCoast (Combining Functions in Coastal

nhằm tạo cơ sở cho các nghiên cứu các công trình, kết cấu mới dé tăng cưởng khả.năng bảo vệ bờ và chỉnh trị sông, Những quốc gia di đầu trong lĩnh vực này phải kếđến như Hà Lan, Dan Mach, Trung Quốc, Mỹ

Hinh 1.2 Ke Sông tại Hà Khẩu ~ Trung QuốcThể giới đang đứng trước nguy cơ do biển đổi khí hậu toàn cầu Các nước phát triểnnhư Hà Lan, Anh, Mỹ đều đã có những bước đi mạnh dạn, nhằm đón đầu các khả

tại, từ đó đề xuất ác biện pháp xử lý, ning cao để, gia cỗ lại kè, nâng tin suất

kế

"Hình 13 Ke để bid theo công nghệ Hà Lan 1.1.2 Tinh hình xây dựng và các giải pháp cho ke ở Việt Nam

Hiện nay tại Việt Nam có rit nhiễu các giải pháp công nghệ chống sat lở bờ sông được

áp dụng, tuy nhiên tùy từng vùng miễn địa chất khu vực mà có các giải pháp phù hợp.Vat liệu làm kè, kết cầu ké cũng có nhiều loại được phân tích dưới đây:

* Dang tường đứng.

+ Ui điểm

= _ Khối lượng vậtliệ ít, đồi hỏi duy tụ không nhidu, có thé sử dụng mặt trong của kè

để neo đậu tau thuyền

= Phần thing đứng thường được gia công trên bir (chủ động công nghệ ché tạo) nên bảo đảm chất lượng.

- _ Giải pháp thi công và tốc độ thi công hiệu quả cao.

+ NHược điểm:

+ _ Phản lực mặt đứng tương đối lớn, dễ mắt én định nên chỉ sử dụng thích hợp với

vùng có. n địa chất tương đối tố Nhiễu sự cổ đã xây ra với loại kè này sẽ tình

trong phi san.

- Céng nghệ thi công hiện đại, đòi hỏi độ chính xác cao.

“Các hình thức tưởng đứng có thé dip dụng: tường cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTDUL) có neo.

* Cúc loại kẻ tường đứng đang được sử dung

+)Cử bản BTCTDUL

Từ trước để nay cúc công tình xây dụng, giao thông, cầu cảng, công tinh kỳ chẳng

xói lở bảo vệ ba sông, bor lên vật liệu thưởng được sử dung là cọc bê tông + tường,

chắn d gia cổ bảo vệ Do vậy, khối lượng vật liệu sử dụng thường rắt lớn, thời gian thi

công kéo dài ảnh hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân dân.

“Trên thể giới từ những năm 1990 ở các nước phát triển như Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ, đã

nghiên cửu và ứng dụng phd biển công nghệ cờ bê tông cốt thép dự ứng lực

(Prestressed Conerete Sheet Piles thay thể công nghệ truyỄn thống trên

Dang trờng đứng cit BTCTDUL tinh tụ việt đã được khẳng định và dẫn trở thành sự

lựa chọn dé gi cổ bở tại các khu vục dân cư đông đúc và han chế giải tba đền bù, Việc

lựa chọn có neo hay không neo phụ thu khả năng dip ứng cho

việc bổ tr thiết bị đông cọc dài và yêu cầu khi thác tuyến kè

+ Uíu điểm:

~_ Tiêu hao năng lượng sóng triệt để nên phản xa sóng nhỏ không gây nhiễu động cho

+ Tan dụng được nguồn vật liệu địa phương Cao trình đỉnh có thể giảm thấp do hạn

chế được chiều cao sóng leo

= Thiết bị thi công đơn giản có thể kết hợp được cả thiết bị hiện đại, thô sơ và thủ

công trong cùng một công trường

= Công tác tính toán ôn định mái bờ đơn giản không cẳn đòi hỏi thăm dò địa chất quá

+ NHược điềm

+ Luong vit igu và sức lao động tn hao nhiều trong trường hợp độ sâu lớn

~_ Hạn chế tận dụng được các mép kẻ trong và ngoài để neo đậu tàu thuyền.

Hình 1.5 Kè mái nghiêng:

“Tốc độ thi công chậm, thường phải kết hợp đê quây và thi công vào lúc trigu rút

~ Chân kẻ thường ảnh hưởng đến Tung tầu và diện tích mắt đất lớn, khó kết hợp làm

đường giao thông phía trong ke.

2.2.1.2 Các hình thức gia cố bảo vệ mái nghiêng

= Các hình thức bảo vệ bờ đã và đang được sử dung rộng rãi ở Việt Nam và trên thé

giới ắt phong phú, đa dạng

2.2.13 Báo vệ bằng kế câu tơi rồi

= Loại kết cấu tơi rời linh hoạt bao gồm đá tự nhiên, đá ché, bé tông đúc sẵn lắp ghép

kết với nhau bằng ma sit, bảo vệ bir bằng chính trong lượng ban thân Loại cấu

Kiện này dễ biến dang theo nén,d8 sửa chữa song để chống được sóng thi trong lượng

của từng cầu kiện phải rấ lớn

“Thế ôn định tổng thé vững chắc, vì vật liệu rời nếu xây ra mắt 6n định cục bộ (hin,

sult ) {tan hưởng đến toàn bộ tuyến kẻ, Do đó thích hợp với hẳu hết các loại đắt nền

Sự lồi lõm của địa hình không ảnh hướng đến thi công, thích ứng được với tác động

môi, x6i của sống

= Một số loại kết cấu toi rồi lĩnh hoạt có khả năng tự điều chỉnh được nên khá ổn

định Tuy nhiên, loại kết cầu này chủ yếu dùng để giảm năng lượng sông đảnh trực

tiếp vào bờ nên thường chỉ áp dụng trong các công trình dé biển Trước đây, có xuhướng chế tạo các cục bể ông âm dương xép ngàm vào nhau Hiện nay, cổ xu hướngchuyén sang chế tạo các cột bê tông én định bằng trọng lượng Kết cấu này có wu điểm

è bật giảm được áp lực âm do sống diy mái on Ứng dụng công nghệ này không những thi công bằng thủ công mà thi công cả bằng cơ giới và chuyên môn hóa cao.

Tuy nhiên

Đây là hình thức gia cỗ có tính thẩm mỹ cao, có khả năng chống x6i tố

diều kiện thi công là tương đối khó khăn đối với khu vực nước sầu, đất mềm yếu

~ Tiến bộ hơn là kè được cấu tạo bởi các khối bê tông đúc sẵn có dạng khối lậpphương, khối chữ nhật, khối lục lãng, khối trụ xếp liền nhan ở loại này duy tì sự

liên kết giữa các khối nhờ ma sát ở các mặt tiếp xúc Để duy trì ôn định khi nó chịu tác

dang của sóng, đồng chảy thì trong lượng bản thân của từng cầu kiện phải đủ lớn 2.2.14 Giải pháp có kế edu rời link hoại ne điều chink

“Trong công tình bảo vệ bờ có kết cấu ơi rời, thì trọng lượng của mỗi cấu kiến phải đủ

lớn để chống được ác động của sóng và đồng chảy Bé giảm trọng lượng của mỗi cầukiện mà vẫn chống được tác động của sóng và dòng chảy cin liên kết từng cấu kiện cótrọng lượng nhỏ lại với nhau thành từng băng dài ghép lin kể nhau hoặc thành mảng

lớn Tuy nhiên các liên kết này chi thích ứng với các loại nề tương đổi ôn định, không

£6 hiện tượng lún cục bộ lớn, đặc biệt lớp lọc dim bảo các mỗi liên kết bén vững Trên th giới lên kết linh hoạt tạo thành mang đã được sử dụng cho nhiều công trình,

Đây chính là

song các mỗi lên thường bị phá hỏng khi xây dựng trên nén d

những tổ ti hạn chế của loại itn kết này

Để khắc phục người ta sử dụng cí tiêng biệt 6 hình dang hợp lý tự liên kết

só khả năng tự điều chỉnh Nguyên tắc để chế tạo và ứng dụng một cấu kiện phúc hình

(đi dang) cho công trình bảo vệ bở là

= Trọng lượng phải nhỏ hơn khối bê tông hình hộp trong cùng một điều kiện ứng

dụng.

© C6 tinh cài nối cao giữa các khỗi khi xắp thành lớp

Điễu kiện thir nghiệm mỗi khối ở mỗi nước rit khác nhan Vi vậy dưới tác động cùng

một số yêu tổ ne nhiên giống nhau, có th trọng lượng chon khác nhau ở mỗi nơi

2.2.1, Giảipháp bảo vệ có kế cấu lin khối

* Bảo vệ bờ bằng đá xây liên khối

C6 hủ hình thức bảo vệ bờ bằng đá xây liền khối

= Xây di bằng cách đỗ vữa lớt nén, sau đó xây từng viên đá thành tắm có chiều rộng

tùy ý, tạo khóp nỗi bằng bao ải nhựa đường

= Bi chit mạch bằng cách xếp di chèn chặt, sau đó đổ vữa chit mach phía trên

+Ưu đi

= Liên kết các viên đá li với nhau thành tắm lớn đủ trọng lượng dé ổn định Các khe

hở giữa các hòn đá được bịt kín chong được dong xói ảnh hưởng trực tiếp xuống nẻn.

+ Sir dụng được các loại da cổ kích thước và trọng lượng nhỏ, vật liệu đễ ma, thi

công đơn giản dễ dang

+ Nhược điểm

_ Trong tường hợp mát kn không đề làm cho tắm lớn đá xây, đ chit mach lún theo

tạo vết nứt gây theo mạch vữa, khi đó dng chảy sẽ tác động trực tiếp xuống nên, moi

vậtliệu thân công tinh gây lún sập công trình nhanh chóng

= Do tị công tại chỗ nên công việc bảo dưỡng khó thực

chất lượng công trình thường không đạt theo yêu cầu thiết kế

=n được hoàn chỉnh dẫn tới

* Bảo vệ bờ bằng tắm bê tông đồ tại chỗ.

Cong tinh bảo vệ bở cấu tạo bằng tim bé lông hay BTCT đỗ ti chỗ được chia hành

các tắm có các kích thước khác nhau: 2x2m, 4x4m, 5x5m, 10x10m, 15x15m hoặc

thoát nước Về mặt kết u, loại

20x20m, Để giảm áp lực diy ni có bổ tx thêm các

é ly dig trên nền đất yếu và thi công tại chỗnày thuộc loại kết cấu vĩnh cửu nhưng vì

được sử dụng ở nhiều

công trình dễ bị dit gay sập từng ming Loại kết cfu này,

nước và thé giới nhưng hiện nay đã hạn chế dùng loại này để bảo vệ ba

* Báo vệ bờ bằng các cấu kiện bê tông đúc sẵn

“Các cấu kiện bê tông bằng hình hộp vuông hoặc hộp chữ nhật kích cỡ: Ix0.4x0 25m hoặc 0.5x0.5x0.15m được xây bằng vữa, sau đó trit mat ngoài một lớp vữa dày 2 ~

em tạo thành từng bản kích thước 2x4m hoặc 2x6m

“Cấu kiện bé tông đúc sẵn chất lượng tốt, thi công nhanh nhưng với những khổi trọng

lượng lớn thì thi công gặp nhiều khó khăn Nếu công tác xây trất không đảm bảo thi

‘dud tác dụng của sóng và dong chảy các cầu kiện bê tông bị biến dang và vật

công trình dễ bị moi ra gây hư hại công trình

2.2.1.6 Một số loại khác

‘ham ro đá

Thảm đá Reno Mattress gồm có 4 bộ phận: tắm day, tắm mặt bên, vách ngăn và nip

đây, Mỗi tắm được gia công từ sợi lưới thép bên xoắn đôi hình lục giác nung mềm,

trong kẽm và bọc một lớp PVC đặc biệt, liên tục dày từ 0,4-0,6mm, ở mặt day, các mặt

bên và mặt ngoài cùng của mỗi tắm thảm là các tắm lưới liên tiếp nhau tạo thành một

khoang chứa nhiều ngăn có mặt trên ho Vách ngăn được đặt cách nhau Im Mặt đáy,

vách ngăn nip đậy cing ding loại lưới tương tự ở tit cả mép của tắm vách lưới đều có

day thép tring kẽm bọc PVC với đường kính lớn hơn loại dây dùng để dan lưới nhằm tăng cường thêm khá năng chịu lực của kết cầu.

Hình 1.6 Thảm ro đá + Ưu điểm:

Kết cấu thảm đá chịu được áp lực của sóng và đồng chảy tác động, Do lưới thép được.

‘boc một lớp PVC đặc biệt nên có thé chống lại sự ăn mỏn, bảo vệ công trình trong môi trường nước mặn và môi trường bị 6 nhiễm.

Lưới bện kép hình lục giác cho phép kết cấu chịu được lún không đều khá lớn mà

không bị đứt gãy Đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi kết cầu được đặt trên nền đất không én định ở vùng có thể bị x6i ngằm do sóng và dong chảy tác động.

Thâm di có thể làm chúc năng thoát nước giúp giảm áp lực lên mái dốc, giữ cho mái đất dn định

Nguôn vật liệu luôn có sẵn, ít phải bảo dưỡng

+ Nhược điểm

“Trọng lượng của thâm rắt nặng mà diện tích thảm không lớn, phải nỗi nhiễu thảm mới

kín được lòng sông,

‘Thi công các công tình lòng sông cần bảo vệ tới độ sâu lớn hơn 10m gặp rit nhiều

khó khăn, vị trí cần trải thảm không chính xác, mức độ lún, trượt của mỗi thảm khác

nhau, các hâm chồng lên nhau hay tách xa nhau khó điều chỉnh, đặc biệt ở mái sông

số nén mềm yếu, hin không đều da làm cho các thâm lệch nhan, hở nén đt bị xối rồimắt ôn định

‘Thim mỹ kém, hay bị đứt sợi thép Với các vùng du lich rác rưởi, nilông bầm vào

‘trong tất mat mỹ quan

Gia cổ mái kè bằng cấu kiện bê tông Tsc-178

“Thâm bê tông tự chèn theo sáng chế của Tiến sỹ Phan Đức Tác đã được thử nghiệm

trong nhiễu công tình Dây là một dạng mới trong xây dưng công tình bảo vệ bờ.

Hình thức gia cb đạp, đảm bảo khả năng chẳng x6i lở mái Tuy nhiên do nén địa chấtyếu thường bị lún sụt cục bộ và khi lún sụt khó thay thể sửa chữa Rat khó khăn trong

việc thi công tại vi tr nước sâu

Cong nghệ và vật liệu thảm bê tông được phát minh từ năm 1996 của nhóm các

chuyên gia Công ty Losiger- Thụy Sĩ (bằng sáng chế số 784625) va sau đồ được hoàn

thiện và ứng dung rộng rã ở các nước Mỹ, Nhật, Hà Lan, Hàn Quốc

Hinh L7 Thảm bé tông

+ Uu điểm cơ bản của thảm bê tông:

+ Biện pháp thi công đơn gidn, thi gian thi công nhanh chồng,

+ ‘Thich hợp với nỀn mềm yếu do phân bổ lực đều, vữa bê tông rải che kín nỀn, trải

liên tục từ dưới lên trên.

= ‘Tham bê tông có thể thi công trong điều kiện ngập nước, nơi thường xuyên có đồngchảy mà không cin các biện pháp xử lý dip để quây hoặc thảo nước làm kh hổ móng

= Vật liệu định dạng thảm bê tông bằng sợi tổng hợp có độ bền cao, trọng lượng nhẹ

nên thuận lợi khi vận chuyển và thí công, đặc biệt ở những nơi có địa hình phức tạp

‘Tham bê tông có nhiều loại: loại tiêu chuẩn ( Standard type) dạng lưới ( mesh type),dạng phiến (Slab type) và dạng tắm lọc (filter type) Tùy tính chất từng công tình

điều kiện địa chất, địa hình va thủy văn dòng chảy để tính toán chọn loại thảm bê tông

cổ kích thước và độ dày phù hợp.

“Thảm bê tông có độ day 5-50cm:

= Logi tham có chiều đầy 5-1Sem: bơm vật liệu vữa xi măng (Mortar)

~ Logi thảm có chiều day 20-50em: bơm vật liệu bé tông (concrete) Thông thường

thám tông chồng xói lờ bờ đùng loại có độ day 15-30em.

1.2 Các phương án kết cấu kè được đề xuất:

4 Giải pháp ke lát mái:

à gia cổ trực tếp lên mái bở sông nhằm chống xi lở do tác động của dong chảy vàsóng Kết cấu kề gdm chân kẻ đính kề và thân kẻ (Hình 1.13)

"Tĩnh toán thiết kế kề at mái cn xá định các thông số sau

Vị tí, phạm vi và quy mô: Phải xác định bằng tính toán thuỷ lực và ổn định hoặc theo

Xết quả thí nghiệm mô hình kết hop với quan trắc thực địa Trường hợp xử lý đột xuất

se bộ cần căn cứ vào tình hình xói lờ thực tế để xác định

Cao trình đỉnh chân kè: Được lấy cao hơn mực nước kiệt 95% với độ cao gia tăng là

osm

iy chân kẻ: Khi tốc độ dng chay nhỏ hơn 2m/s, đường lach sâu xa bd, kéo dài chân

kẻ đến chỗ mát bờ có hệ số mái dốc từ 3 4 Khi dong chảy thúc thẳng vào tuyển kè,

lạch sâu st bở, kéo chân kỳ ti lạch sâu

Kết cầu chân kẻ: Thường lầm bằng các loại vật liệu như đá hộc, rồng đá, rọ đá, thảm

đã đ tiện việc thi công trong nước.

Mái kè: Hệ số mái xác định theo kết qua tinh toán ôn định

'Việc xây dựng kè lát mái đơn giản hơn hệ tống mỏ hàn, kinh phi thấp hơn, ít ảnh

hưởng tới thoát lũ, giao thông thuy nên xu thé hiện nay thường sử dụng giải pháp này

‘Tuy nhiên nó ít có tác dụng cải thiện đường bờ, diện tích chiếm đắt lớn

5, Giải pháp kè mém

Là loại kè không kín nước (còn gọi là kè xuyên thông) nhằm làm giảm tốc độ dòng

chảy, gây bồi lắng Thường sử dung hai loại là bãi cây chim hoặc mỏ hàn cọc

5 en

Hình 1.10 Mỏ han coc

- Bãi cây chìm; Thường sử dụng cụm cây tr nguyên cành lá thi theo hình hoa mại

= Mô hàn cọc; Thường sử dung trong trường hợp chiều dài mỏ hàn lớn hơn Sôm, khả

năng chống xối của đất ba thấp và phải có thit bị đóng cọc

c Giải pháp ke dang tường đứng

Ké có hình thức như một tường chắn dat bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc đá xây

sông tình thuỷ lợi H.D-T.L-C-4-76 của Bộ Nong nghiệp và Phát triển nông thôn, wong các công tình thuỷ lợi thường sử dụng tường

“Theo Hướng dẫn thiết kể tường c

chin có dang kết cầu sau:

Tưởng khối diễn khối): Bảng bê tông, đã hộc hoặc gạch xây, sự ôn định của tường chủyếu nhờ trong lượng bản thân Kích thước mặt cắt tường được xắc định từ điễu kiện ổnđịnh vỀ lật với giả thiết hình thành khe thông suốt tai mặt cắt tinh toán

"Tưởng bản góc (iễn khối: Bằng bê tông hoặc bể tông cốt thép, sự ổn định của twigchiyéu nhờ trong lượng khối it đề lên bản đáy và trọng lượng bản thân tường Kích

thước mặt cắt tường được xác định từ điều kiện độ bền chống nứt tại những vùng chịu

“Tường bản góc có chống (lip ghép hoặc iễn khối lấp ghép): Bằng BTCT, có tác dụng

tiết kiệm cốt thép, tốc độthi công nhanh.

“Tường bê tông cốt thép xây dựng nơi nền đất không tốt thường chi áp dụng cho kẻ đi

«qua các trung tâm thị tắn, thị xã thành phố có yêu cầu tính mỹ thuật Khi kề trên nềnđất yếu thì việc sử dụng tường chắn sẽ đòi hỏi xử lý nền móng phức tạp và tốn kém

hơn khi sử dụng kẻ mái nghiêng Chân k thường được gia cổ bằng các loại coe Day là

sid pháp xử lý phần chân kè cho những đoạn kề có tằng đất yếu dưới cơ kè không diy

lắm, có thể đông được cọc đến ting đất tốt

Hình 1.11 Kết cầu kè tường đứng trên nền cọc

1.3 Ứng dụng cọc trong gia cổ ổn định ke

Hiện nay, do việc phát triển của khoa học công nghệ cũng như biện pháp thi công tiền

nhất định Hiện có

„ việc thiết kế và thi công móng đã đạt được những bước ti

nhiều phương pháp được áp dụng vào việc xử lý nén đắt yêu bằng cọc, ty vào từng

ông trình liễn

loại công inh( cấp công trình, địa bình, địa chất, mật độ dân cư,

kẺ.) mà ta chọn phương pháp xử lý nén đất yêu bằng loại cọc nào cho thích hợp Xử lý

nên dit yêu nhằm mục đích làm tăng sức chịu tải của nên đất, cải hiện một số tính

chit cơ lý của nền đất yêu như: Giảm hg số ng, giảm tn nền lún, tăng độ chặt, tang trì số modun biến dạng, ting cường độ chống cắt của dit việc xử lý nền đắt yến

đắt dip l6]

<n làm giảm tinh thắm của đắt, đảm bảo én định cho ki

4 Ứng dung coe a (cọc ire và coe cử rim)

- Với những loại cọc như cọc gỗ nó có lịch sử phát trién rất lâu đời hiện nay việc U

kế và thi công loại cọc này cũng đã tương đối hoàn thiện, đã có những quy phạm, tiêu

chuẩn áp đụng cho việc tính toán thiết kỂ, triển khai thi công và kiểm tra chất lượng,Vige thi công cọc gỗ rất đơn giản thuận tiện, trước đây chủ yếu thi công bằng thủcông, gần đây việc thi công đã được sử dụng máy móc hoàn toàn, tốc độ thi công

+ Coe tre được sử dụng ở những ving đất luôn luôn ẩm ướt, ngập nước Nếu cọc tre

làm việc trong đất luôn ẩm tưới thì tuổi thọ sẽ khá cao (50-60 năm và lâu hơn) Nếu cọc tre làm việc trong vùng đắt khô ướt thất thường thì cọc rất nhanh chóng bị ai hoặc mục (lúc này lại gây nguy hai cho nén mồng).

+ Coe cừ tram nên sử dung ở những vùng đắt yếu, bùn, có sức chịu tải thấp, không.

nên lạm dụng quá phương pháp xử lý kiểu này

+ Cả bai loi cọc này có ưu điễm là tận dụng được vt liệu địa phương, biện pháp thi công đơn giản

+ Phương pháp tính toán và biện pháp thi công: Phương pháp tính toán va biện pháp

thi công đơn gián, giá thành thấp, tến độ th công nhanh

b ing dung cọc bé tông và bé cốt thép

‘Coe bê tông và bê tông cốt thép là loại cọc được sử dụng và phổ biển nhất ở Việt Namhiện nay Coe bê tông cốt thép áp dụng tốt nhất cho các công tình ti trọng không lớn,

va chiễu sâu lớp đất yêu không sâu

sengreen

Hình 1.13 Ung dung cọc bê tô Véi kề hiện tại khí gặp nên đất yêu thì cần có các biện pháp gia cổ để đảm bảo ôn định

chân Ke và ôn định tổng thé kè, Xử lý nền móng phiin mái kẻ, cơ kẻ bằng cách gia cổ

các loại cọc ôn định nên móng phần chân kẻ, Đây là giải pháp xử lý phần chân kè cho.những đoạn kè có tằng dit yếu dưới cơ kẻ không dày lắm, có thé đóng được cọc đếnting đất tốt [6]

Ứng dung cọc cử vấn bé tông cốt tháp

~ Cử ván bê tông cốt thép hay còn gọi là cọc ván bê tông cốt thép hay tường cọc vấn là

một dang đặt biệt của trồng chin đất, thường được sử dụng để bảo v ng trình

ven sông kết hợp với việc chẳng xi lỡ bờ sông Từ tước đến nay các công tình xây

dưng, giao thông, cầu cảng, công trình kè vẫn thường được sử dụng là cọc bể tông và

tường chin để gia cỗ và bảo về bờ nhưng các vật liệu trên ngày nay không còn dép ứng được nhu cầu sử dụng vì khối lượng vật liệu lớn, thi gian thi công kếo đài ảnh

hưởng đến sinh hoạt và cuộc sống của người dân

= Coe cử vần bê tông rẻ hơn cọc ci len

= Coe ván bê tổng cốt thếp dự ứng lực tân dung được hết khả năng làm việc chịu nền

của bể tông và chịu kéo của thp, iết diện chịu lực ma sắt tăng từ 1.5 = 3 lẫn so với

loại ege vuông có cùng tết diện ngang (khả năng chịu ải của cọc tinh theo đắt nbn

điều kiện địa chất khác nhau.

- C6 thể ứng dung trong nhiề

= Ché tạo trong công xưởng nên kiểm soát được chất lượng cọc, thi công nhanh, mỹ

quan đẹp kh sit đụng ở kết cầu nổi trên mặt đất

~ Chế tạo được cọc dài hơn (có thé đến 24m/cọc) nên hạn chế mỗi ni

au khi thi công sẽ tạo thành 1 bức tường bê tông kín nên khả năng chống x6i cao,

hạn ch nở hông của đất đắp bên trong:

~ Kết cầu sau khi thi công xong đảm bảo độ kín, khí Với b rộng cọc lớn sẽ phát huy

tác dung chin các loại vit liệu, ngăn nước Phù hợp với các công trình có chênh lệch

áp lực trước và sau khi đông cọc như ở mỗ cầu và đường dẫn

~ Cường độ chu lực cao tiết điện dạng sóng và đặc tính dự ứng lực làm ting độ cứng

vi khả năng chị lực của vấn

~ Tuổi thọ công trình cũng được nâng cao lên, bởi cọc ván BTCT dự ứng lực được sản.

xuất từ những vit liệu e6 cường độ cao, khả năng chịu ực tốt nên giãm được rất nhiều

trọng lượng vật tư cho công trình, dễ thay thé cọc mới khi những cọc cũ gặp sự cổ.

Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gi, chống ăn mon, không bị oxy hóa trong môitrường nước mặn cũng như nước phèn chẳng được thim thấu nhờ sử dụng bing vật

liệu Vinyl cloride kh bin vũng

Nhược điểm

Gần khu vực nha dan không dùng đóng ngoài ra néu thi công phải tránh chắn động

- Trong khu vực xây chen phải khoan mỗi rồi mới ép được cọc, m tiến độ thi công

tương đối chậm,

~ Công nghệ chế tao phức tạp hon cọc đồng thông thường.

~ Th công đôi hỏi độ chính xác cao, it bị thi sông hiện đại hơn (búa rung, bún thu!

lực, máy cắt nước áp lực )

-Gi thành cao hơn cọc đóng truyền thống có cùng tết ign

~ Ma sắt âm (nết có) tác dụng lên cọc tăng gây bắt lợi khi dùng cọc ván chịu lực như

«oe ma sắt trong vũng đất yên

~ Khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ, el

sâu hạ cọc[5]

4 Ủng dung cọc Ống bê ông cắt thép

nối phức tạp làm hạn chế độ

Đây là loại công tình sử dung các cọc ống BT để tạo thành thân mô,Loại công tình

này đã được ứng dung ở Trung Quốc và Băngladet Qua quá trình vận hành thực tế

cho thấy loại công tin cọc ống này có tác dụng day dòng, đã khống chế một cách cơbản thể sông và xu thé sat lờ bờ, có tác dụng can dang gây bồi rõ ột 15]

1.4 Sự cần thiết phải nghiên cứu

Sur ôn định âu dài của kể sông có liên quan mật thiết với đặc điểm edu trúc địa chất vàcác yếu tổ địa chất động lực và thủy văn tương ứng Tỉnh toán ổn định cho kẻ sông phảiđược xết diy đủ trong một mỗi trường thủy địa cơ biển đổi Qua thực tế cho thấy có rt

nhiều tuyển, đoạn ké sau khi đã dược xử lý mới chỉ trong một thời gian ngắn, bode chỉ qua thử thách của một mùa là vẫn tiếp tục bị set trượt ngay tại vị trí đã được xử lý Sự

sat tnrgt mãi ké din tối làm giảm tác dụng bảo vệ và kéo theo việc sửa chữa rt phứctạp và tốn kém Như vậy công tác thiết kế xây đựng kẻ bảo vệ bờ cần phải được xemxét một cách thỏa đăng hơn tử nhiều góc độ nhằm dim bảo tinh ôn định lâu đãi cho

sông trình

nh toán nên cần

CCach tính chưa bám sit diễu kiện thực iễn, mắt thỏi g

tính toán bằng phần mém và sử dụng phần từ hữu hạn đề tính toán

L5 Kết luận chương

Thiệt hại hàng năm do hiện tượng xói lờ bở sông là rất lớn Vin đề theo dõi nghiêncứu sâu từ đó kim cơ sở khoa học cho việc để xuất được giải pháp kè bờ có hiệu quảsao về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cần thiết và cắp bách

C6 nhiều loại kè bờ đã được ứng dung như giới thiệu ở trên, mỗi loại có những ưu và

kè phải

dựa vào các điều kiện cụ thể (1) Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, tính ăn mòn của

nhược khác nhau, phạm vi ứng dung khác nhau Việc lựa chọn kí

ích sử dụng khác: ngoài chức năng bảo vệ chống xói lỡ, kè có

môi trường, (2) Mục

thể còn có yêu cầu làm bến neo đậu thuyền, điểm ngăm cảnh, đường đi dạo, (3)

Điều kiện thi công (4) Khả năng đầu tư (vốn) và (5) Các yêu cầu khác.

Pham vi nghiên cứu của luận văn: Luận văn đi sâu vào kẻ bảo vệ bờ sông với các yêu

cầu cụ thể sau:

1 Ké được xây dựng để bảo vệ bờ Trước tiên phải xây dựng kẻ dé làm chống sat lở

bờ sông cho khu vực phía trong trong quá trình thi công cũng như khai thác lâu dài sau

này Trong quá trình thí công phái bảo đảm vệ sinh môi trường vùng vịnh (không bùn chay vio hoặc diy trdi vào ra ngoài vùng cho phép)

2 Ke phải có dang tường đứng Phía trong kè là một tuyến đường giao thông nội bộ,

tải trọng xe HI3, Kí cấu kè phải đảm bảo mỹ thuật, cảnh quan.

3 Trong khả năng kinh tế cho php của chủ đầu tr

'CHƯƠNG 2: PHAN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ON

ĐỊNH CHO KE TREN HỆ THONG CỌC2.1 Độ bền, ste kháng cit cia

định của khối đắt nền, đắt đấp) và an toàn công tình.

Nc it Dip ng tinny) g8fdpsuườndin

"Hình 2.1 Hình ảnh mặt trượt công trình

Dit ty là môi trường rồi rac phân tin có nhiều lỗ rỗng nhưng có khả năng chẳng cắt

nhất định do các yếu tổ sau đây tạo thành

= Gita các hại có ma sắt bề mặt tạo nÊn lực ma sát

= Gita các hạt cóchấtiền kết tạo nên lực liên kết

= Các hạt ip xép xen ải vào nhau tạo nên lực cản kh bị cắt

Khả năng chống cắt 46 của dit được đánh giá bằng cường độ chống cắt tại từng, điểm trên mặt trượt

Cường độ chồng cắt s„ được hiểu là : lực chồng trượt lớn nhất trên một don vị diện tích

tại mặt trượt khi khối đất này trượt lên khối đắt kia

“Cường độ chống cắt phụ thuộc ứng suất pháp (do tải trọng ngoài gây ra) tác

dụng tại mặt trượt Đồ là điền khác biệt quan trọng của đất so với vật liệu xây dựng

Khác Ngoài ra, cường độ chống cắt còn phụ thuộc vào cường độ ma sit bề mặt, lựcliên kết và lực cản giữa các hat đắc Các yếu tổ này lại phụ thuộc vào chủ yêu vào loạiđất và tính chất co lý của chúng,

= Kích thước và hình dang hạt đất

= Thành phần khoáng vật và thành phần cấp phối hạt

~ Độ chặt và độ âm của đất

~ Tốc độ tăng tải va điều kiện thoát nước của đất v.v

Do phụ thuộc nhiều yếu tố xác định cường độ chống cắt +, rất khó chính xátviệc xử lý thống kê và chọn dùng hợp lý kết qua thí nghiệm gặp nhiều khó khăn

Dưới đây sẽ lần lượt trình bay định luật cơ bản về cường độ chồng cắt, điều kiện ứng

suất giới hạn, phương pháp xác định các đặc trưng cường độ chống cắt và một số vẫn

6 liên quan,

Dinh luật về cường độ chống cắt của đắt,

Nam 1773, trên cơ sở kết quả thí nghiệm cắt đối với đất cát C.A.Coulomb (Cu lông)

đã nêu biể thức xác định cường độ chống cắt của đất cát như sau:

oro ay

Trong đó.

+, Cường độ chẳng cắt ti một điểm tên mặt cắt

ø = ứng suất pháp tác dung trên mặt cắt tại điểm đó

«9 Be ma sat tong của đt et

Coulomb tiếp tục làm thí nghiệm cắt với đất dính và đề xuất biểu thức xác địnhcường độ chống cất của đắt dính dưới đầy

Tụ = ƠIgE0 +c (2.2) Trong đổ : ~ lực dính của đất

Biểu thức (2.1) và (22) biểu dị

và đã

in lượt quy luật về cường độchồng cắt của đất rờiinh, gọi chung li định luật coulomb về suing độ chống cất của

Đối với đất rời (ví dụ đất cáo c=0, do đó có thé coi biểu thức (2.1) là trường hợp đặc

biệt của biểu thức (2.2).

Dinh luật coulomb có thể biểu diễ bằng đồ thị quan hộ giữa cường độ chống cất và

mặt cắt hình 2.

ứng suất pháp ơ tác đụng

Fi)

Hình 2.2 Định luật coulomb với đất roi

Hinh 3.3 Định luật coulomb với đắt nh.

Tir biểu thức (2.1) và dé thị hình 2-2 thấy rằng +, và ơ_ có quan hệ đường thẳng va tỷ

lệ thuận với nhau Khi ø =0 thì +, = điều đồ chứng tô cường độ chẳng cắt của đất rời

do lực ma sát giữa các hạt đất trên mặt trượt tạo thành.

Còn với đất dính tức biễu thức (2.2) và đồ hi hình 2-3, thấy rằng cường độ chẳng cắtgdm lực ma sát (ơtg@) và lực dính (c) tạo thành Khi ø = 0, đường thẳng tp~o cắt trụctung tai tung độ c tức cường độ chống cắt của dit dính lie đó chỉ còn lực dính c tạo

thành

Cin chỉ 16 rằng @, ¢ là hai tham số toán học của đường thẳng quan hệ +,~ø

VE ý nghĩa vật lý @ c có thể quy ước coi là đại lượng đặc trưng khả năng ma sit bề

mmặt và lực dính kết giữa các hạt đất

Định luật Coulomb trình bảy trên đây là những quan hệ đường thắng chỉ phản ánh gan

đúng cường độ ching cắt của đất Trên thực t, nhiỄu kết quả nghiên cứu cho thấy quan

hệ giữa cường độ chẳng cắt ụ của đất và áp lực pháp tuyển o không phải là đường

thẳng mà có dang đường cong (hình 2-4) Ngoài 1 cách giải thích coi các đại lượng @

và như gốc ma sắt rong và lực dính của đất không th xem là thỏa đăng, chỉ nên xem

là những tham số toán học hơn là những đại lượng có ý nghĩa vậtlý rõ rang

Vi vậy, một số tác giả kién nghị xác định cường độ chống eit của đất dính theo công

thức sau đây:

HOV (23)

Trong đó

Wa, ~ Góc chống cét, góc nghiêng của đoạn thing ni gốc tọa độ với didm với điểm

Mitiên đường Coulomb có ứng suất pháp ơ,(hình 2-4)

Tayar = hệ số chống cất của đất, có thể để dàng suy ra từ hình 2-5 như sau:

SonesTức là ey, 189+ (24)

Xác dinh theo cảch này, đặc trưng cường độ chống cit của đất chi dng tham số duhất là góc Wo để gộp chung cả yếu tổ ma sát và yêu tổ lực dính vào với nhau, không

tách rồi

om,

Tình 2.4 Đường Coulam kéo dài

Đối với dit dịnh, cường độ chống cất còn có thể biểu diễn dưới dạng thứ ba như sau(hình 2-5): kéo dai đường Coulomb +, = ø tang@ + gặp trục hoành Oc tại O' Chuyên

trục +, thành trục +„ ta có hệ tọa độ mới zụ O ø Với hệ tọa độ này đường coulomb di

cqua gốc tọa độ O' và có thể biểu diễn +, duới dang:

(ơ3nMeo(25)

Bằng cách biểu điển này chúng ta đã chuyển đất dinh thành dit ri Cách biểu diễn này

do Caquot (Pháp) đỀ nghỉ, được xem là một nguyên lý gọi là nguyên If áp lực dính

tương đương [1]

2.1.2, Độ bền của đất

2.2.1.7 Trang thái cân bằng bên và trạng thái cân bằng giới han tại một điểm

Điểm M trên hình 24 được coi là trạng thi cân bằng bằn( cân bằng ôn định) kh ti đóKhông xây ra trượt đất và ứng suất tại đó thỏa man điều kiện sem, trong đó + à ứng

uất cit do tải trọng công trình gây ra, là cường độ chống cắt của đắt

"Ngược lại điểm M được coi là ở trang thái cân bằng giới hạn khi tại đó xây ra sự trượt

đất, các hạt đất trượt lên nhau và có một mặt trượt đi qua điểm đó Tại đó ứng sui

22.18, Điều iện cân bằng giới han Mohr-Coulomb

Đăng thức += t là điều kiện cân bằng giới han tại một điểm trong dit Đẳnghiêcác bài toán về cường độ chống cắt của dit như sức chịu tải của nên, áp lực dat lên vậtchin, ổn định mái đc v người ta thường biểu diễn điều kiện t= todd dạng mộtđẳng thức quan hệ giữa các thành phần ứng suất tạ đi

độ chồng cắt ọ,

ứng suất giới hạn tại điểm M.

Soom

n dang xét với đặc trưng cường,

dit Biểu thức đó được thành lập trên cơ sở phân tí trạng thái

=3 (øi+ø)121 (5, ~2, )eos2a!;(øi*ø)*+2(6i =øi) en

"Hình 2.6 Vong tron Morh ứng suấtNếu tăng tải trọng p lên t tị số ứng suất tại M sẽ thay đổi và do đồ trang thái cânbằng ti M sẽ thay đổi theo, Nếu ting p đến giá trị giới bạn thì ứng suất tại M sẽ đạtgiá tr ứng suất cắt giới hạn và gây trượt đất theo mặt mn di qua điểm M (hình 2-6)

Vong tròn Mohr biểu diễn trạng thái ứng suất tại M lúc này là vòng tròn Mohr ứng

suất giới hạn, vòng B bình 2-7b Toa độ điểm I rên vòng trồn này là ứng suất oy và

Tuy trên mặt trượt mn, xác định theo (2.8):

+ø,)+Ä (ø,~ø,)eos2ø, |

SH ca

(ơ.~e)sn3, |

“rong đó: 4, là góc cia mặt tượt mm làm với phương ứng suất chính nhỏ nhất oy (hình 2-6).

Xi mật phẳng mn là mặt trượt nên các ứng suất ø, r,„ thỏa min điều kiện cân bằng

iới hạn và tuân thủ định luật Coulomb

Vay I vừa là điểm nằm trên vòng tồn Morh ứng sut giới han ( vòng trong B) vừa là

diém nằm trên đường thing Coulomb, tức 11a tiếp điểm của hai đường này, nghĩa là

vòng tròn Mohr ứng sult giới hạ tiếp xúc với đường Coulomb tạ

XXết tam giác ACIO: trên hình 2-7b được

"Đây là điều kiện cân bằng giới hạn Mohr-coulomb,

Điều kiện này được hiểu là nếu một điểm trong đất dạt trạng tái cân bằng giới hạn dù

trị số ứng suất tạo đó thỏa mãn đẳng thức (2.10) Ngược lại, nếu trị số ứng suất tại một

điểm nào dé thỏa mãn đẳng thức (2.10) thi điểm đó ở trạng thái cân bằng giới hạn (11

như hình 2:

30

"Hình 2.7 Nước xuyên qua 15 réng của đập

Sự thấm nước của đất liên quan đến hiệu quả tích nước của đập, cổng và

hiệu quả dẫn nước vả tưới nước của kênh dẫn, bên cạnh đócönliên quan đến ổn định thắm của đất Dòng thắm có khả năng gây mắt ổn định của khối đt dẫn đến phá hoại

cônguình [2]

2.2.2 Cấu trúc thành phân của đắt

= Đất bão hoà: Đất bão hoà chỉ chứa hạt rắn và nước - lỗ rỗng chứa đầy nước,

nênmôi trường gồm 2 pha, độ bão hoà: V/V,= 1, độ chứa nước thé tích: 8= V/V =

V,¿V =n, độ rồng (n): n= V/V; [2]

v.v TÚ oHĐất böo hoo

2.2.3.1 Thế truyền động của pha nước

Thể truyền động của dong nước thắm xác định năng lượng hay khả năng của dong.

"Năng lượng tại một điểm được tínhtheo mức chuẩn Mức chuẩn được chọn tuỷ ý vì chỉ

‘gradient năng lượng giữa hai điểm là quan trong để mô tả dòng thấm.

Tình 29 Thế truyén động pha nước

“Tổng nang lượng ti điểm A có thể hiển thị theo năng lượng rên trọng lượng đơn vi được ơi là vị the hay cột nước thuỷ lực

Pe

h, - cột nước thuỷ lực hay cột nước tổng

Cột nước thuỷ lực gồm ba thành phần, 46 là cột nước trọng lực y, cột nước áp lực

độ (72g) Cột nưới

các cột nước trong lực và áp lực Do vậy, để lập một biển thức cho cột nước thuỷ lục

(lf), và cật nước tí Fc độ trong dắt khôngđáng kế so vớitại một điểm bất kỷ trong khối đất có thể đơn giản hod phương trình (2.11);

2.12)

2.2.3.2 Định luật Darcy cho dat

Dong thấm của nước trong đất bão hoà thường được mô tả bằng định luật Darcy.Darey (1856) phát biểu là tổ

nước thuỷ lực:

độ dòng nước thắm qua khối đất tỷ ệ với gradient cột

(2.13)

v- tốc độ thấm của nước

k- hệ số thấm

ti -gradien cột nước thuỷ lực theo hướng I 66 th ký hiệu 8

Hệ số lệ giữa vận tốc thẳm của nước và gradient cột nước thuỷ lực được gợi là hệ sốthắm k, Với một loại đắt bão hoà cụ thé, bộ số thắm tương đổi là hing số Dẫu âm

trong phương trình (213) biễ th 8 các đông nước thẳm chảy theo hướng giảm cột nước thuỷ lực [2]

2.2.4 Phương tình vi phan cơ bản của bài toán thắm.

CChia miễn thắm ra thành các pha từ dạng tử điện, ngũ điện bát diện nỗ với nhau ti

trong đó: <N> là hàm dang của phần tử

{X}, LY), toa độ của các điểm nút phần tử

“Cột hước thủy lực h tại mỗi điểm trong phần tử được xác định như sau

h=<N> (H}Q.18) (H) - cột nước thủy lực tại các điểm nút

Gradient thủy lực theo các phương x, y

G19)

20)

Theo nguyên lý biển phân Galerkin

với

(B] = ma tận gradient

ÍC] = ma trận hệ số thắm của phần tử.

(H}= cột nuớc tại các điểm nút

<N>"<No= [M] = ma trận khối lượng

ahs

{Mu = 57 biển thiên cột nước thủy lực theo t

dị ˆ = lu lượng thắm vào biên của phẩn tử

<No= hàm dang của phin tử

Viết gon Hạ

UK] (44) + 1M] (H}+= (9) 6)

Với

IK] - ma trận "cứng"

ix]- [let clalw 2.23)

IM] - ma trận khối lượng

tính từ cột nước thủy lực theo công thức từ 2.19 đến 2.20 [2]

ic thông số khác của đồng thắm như gradicnt thắm, lưu lượng thắm được