Luận án thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ổn định công trình kè kết hợp đường giao thông chống sạt lở bờ sông Đăkbla thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum

Để có được kết quả như ngày hôm nay, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu

sắc tới PGS.TS Trịnh Minh Thụ - Phó hiệu trưởng - Trường Dai học Thuy lợi đãtận tình hướng dẫn, chỉ bảo và đóng góp các ý kiến quý báu trong suốt quá trìnhthực hiện luận văn.

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình, sự hỗ trợ về mặt chuyên mônvà kinh nghiệm của các thầy cô giáo trong khoa Công trình.

Xin chân thành cảm ơn các đông nghiệp trong cơ quan; Phòng Đào tạo Đạihoc và sau dai học; tập thể lớp cao học 19C12 - Trường Đại học Thuỷ lợi cùng

toàn thể gia đình và bạn bè đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi về mọimặt để tác giả hoàn thành luận văn này.

Trong quá trình thực hiện luận văn, do thời gian và kiến thức còn hạn chếnên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót Vì vậy, tác giả rất mong nhận

được sự đóng góp ý kiến của thay cô, đồng nghiệp để giúp tác giả hoàn thiện về mặtkiến thức trong học tập và nghiên cứu.

Xin trân trọng cảm on!

Hà Nội, tháng 11 năm 2013Tác giả

Phạm An Trung

Học viên : Phạm An Trung Lop Cao học CH19C12

CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM."Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BAN CAM KETKính gửi: Ban Giám hiệu tưởng Dai học Thuỷ lợi

Phong Đảo (go ĐH vi Sau ĐH trường Đại học Thuỷ lợiTên tôi là: Phạm An Trung

sự hưởng dẫn của PGS.TS Trịnh Minh Thu.

phổ Kon Tum, tỉnh Kon Tum” dụ

Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép.của ai, Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tà liệu, thông tin đượcđăng tải trên các tai liệu và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo củauận vẫn,

Hà Nội, tháng 11 năm 2013

Tíluận văn

Pham An Trung

1.12 Sự cổ để biển 5

TL123: Sự cổ công tnd kẽ chống sạ lỡ BY 61.2 Tổng quan về các phương pháp tính toán ứng suất - biển dạng nền, thâncông trình

1.2.1 Phương pháp lý thuyết đản.

1.2.2 Phương pháp phần từ hữu hạn 71.3 Tổng quan v các phương pháp tinh én định mái dốc 7

1-4 Tổng quan về các phương pháp tính thấm 10

1.4.1 Phương pháp giải tích 101.4.1.1 Phương pháp cơ học chất long 101.4.1.2 Phương pháp cơ học chit lỏng gin đúng 101.4.1.3 Phương pháp tỷ lệ đường thẳng, 10

1.42 Phuong pháp thực nghiệm "

1i43ïEhding pháp đồ giãi Sẽ lưới bảng tay "

1.44 Các phương pháp số "1.4.4.1 Phương pháp sai phân "

1.4.4.2 Phương pháp phan tử hữu han "1.5 Tổng quan về các giải pháp xử lý nén công trình 121.5.1 Nhém phương pháp làm chặt đất trên mặt bằng cơ học l2‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

1.5.2 Nhóm phương pháp làm chặt đất dưới sâu bằng chắn động, thủy chắn I21.5.3 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng thi

ÄíS4ïPifSfEPlipEiSG6BlnibisgnlnE MEN15:5: Phương pháp gia cổ nền bằng vai địa kỹ thuật.

1.5.6: Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng chất kết dính,1.5.7 Nhóm cúc phương pháp gia cố nền bằng dung dịch.1.5.8, Nhóm các phương pháp vật lý gia cổ nền đất yên

bị tiêu nước thẳng đứng 13

1.5.9 Nhóm phương pháp gia có nén dat yếu bằng cọc vôi cọc đất ~ vôi, cọc.

đất: xỉ măng, cọc cấ xỉ măng vôi.

1.5.10 Gia cổ nén đất yếu bằng bệ phản áp

1.6 Tổng quan về các giải pháp xử lý thẩm.

1.6.1 Giải pháp chống thắm bằng tường nghiêng và sẵn phủ và cs1.6.2 Giải pháp chồng thắm bằng tường lõi kết hợp với chân khay,

1.6.3, Giải pháp chống thắm bằng tường hào Bentonite

1.6.4 Giải pháp chống thắm bằng khoan phụt vữa xỉ măng

1.6 5, Giải pháp chống thắm bằng công nghệ cọc xi mang - đất1.6.6 Các giải pháp kết hợp khác,

1.7 Tổng quan về các giải pháp tăng cường ổn định mái đốc công trình1.8 Kết luận chương.

20202122

2.2.2.1 Các giá thiết tính toán 252.2.2.2 Phương trình cân bằng mô men 282.2.23 Phương tinh cân bằng lực 292.2.24, Phương trình cân bằng giới hạn tong quát (GLE), 22.3, Các phương pháp phân ích én định mái dốc 302.3.1, Tổng quan 302.3.2 Phân tích ổn định mái đốc với phương pháp cân bằng giới hạn chia thỏi

2.3.2.1, Nguyên lý chung 312.3.2.2 Gia thiết chung của phương pháp 312.3.23 Bài toán cân bằng giới hạn chia thot 332.3.24 Nhận xét một số bài toán phân tích 37

2.3.3 Phương pháp PTHH - giảm cường độ chong cắt e, o 37

2.4, Các giải pháp xử lý én định mái dốc công tinh ở Việt Nam 3

2.4.1 Trồng cỏ chống xói, cắt cơ giảm tải 38

2.42 Ứng dụng phương pháp cọc khẳng trượt rong ôn định mái đốc 392.43 Giữ ôn định cho mái dốc bằng kết cầu trờng chấn đắt 392.44, Giảm độ dốc và gia cổ mái 402.5 Một số inh thức gia cổ kết cấu mái dốc 4i25.1 Gia cổ mái đốc bing công nghệ NEOWEB 412.5.2 Gia cổ mái dốc bằng đá xây, da chit mach a3.53 Gia cố mái đốc bing bê tông 42.5.4 Gia cổ mái đốc bing bê tông vải địa địa ky thuật 4a2.5.6 Gia cổ bằng mái dốc bằng đắt xi mang 42.6, Đánh giá chung về các phương pháp tinh én định và giải pháp xử lý 45‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

2.6.1 Đánh giá chung về các phương pháp tinh én định2.6.2 Banh giá chung về giải pháp xử lý 6n định mái dốc,3.7 Các tiêu chuẩn đánh giá én định thắm qua thân công trình.27:1 Mediu

2.7.2 Gradien thắm giới hạn của đất dip, thân đê [20]2.7.3 Độ dốc thủy lực giới hạn [3]

28, Các giải pháp xửlý biển dạng thắm ở Việt Nam

2.8.1 Khái niệm về biến dạng thắm.

2.8.2 Những dang biển hình thim cơ bản2.8.2.1 Chiy đất

2.8.22 X6i ngim

2.8.3 Các giải pháp xử lý bin dang thắm ở Việt Nam.2.8.3.1, Kéo đài đường thắm bằng sin phủ chẳng thắm2.8.3.2 Biện pháp đắp cơ phân áp vi đo giếng giảm áp

2.8.33 Tạo màng chống thắm bằng phương pháp bơm phut dung dich vào

nên đê

2.8.3.4 Giếng quây lọc ngược, giảm cột nước chênh lệch.2.9, Cơ sở ính toán biến dang nền và thân công tinh [28]2.10 Một số phương pháp gia cổ nền công trình điễn hình2.10.1, Gia cố nền đất yếu bằng đệm cát,

56

2.10.3, Gia cổ nền đất yếu bằng cọc cát

2.40.3.1 Khái niệm

2.10.3.2, Ưu điểm của việc sử dụng cọc cát

2.10.4, Gia cổ nên đắt yếu bằng phương pháp hạ cọc xi ming đất3.1041 Khái niệm,

2,104.2 Ưu điểm của việc sử dung cọc xi măng - đất

2.1043 Một số lưu ý khi thiết kế và thi công cọc xi mang 2.10 5 Gia cổ nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật

-2.10.5.1, Khái niệm

2.10.5.2 Ưu điểm của việc sử dụng vai địa kỹ thuật.

2.11 Kết luận chương

CHƯƠNG II

“TÍNH TOÁN UNG SUÁT - BIEN DẠNG VÀ ON ĐỊNH CÔNG TRÌNH

3.1, Giới thiệu về công trình, nhiệm vụ công trình

3.1.1, Quy mộ, đặc điểm của công trình

3.11.1 Kế cấu công tình

3.1.1.2 Đặc điểm khu vực tuyển công tỉnh đi qua3.1.1.3 Hệ thống thoát nước.

3.12 Nhiệm vụ của công tình

3.2, Điều kiện tự nhiên khu vực dự án

3.2.1 Vị trí địa lý.

3.22 Điều kiện địa hình, dia chất, khí tượng và thủy vin

3.2.2.1 Điều kiện địa hình.3.2.22 Điều kiện dia chất

3.2.2.3 Điều kiện khí tượng.

‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

3.2.24, Điều kiện thủy văn công trình

3.3, Yêu cầu của công trình và ác yêu 6 ảnh hướng đến ôn định3.3.1 Yêu cầu của công tình

3.4.1.1 Yêu cầu chung

3.3.1.2 Yêu cầu về kết cấu các bộ phận công tinh3.3.2.Các số liệu thiết kế.

3.3.2.1 Mặt cắt thiết kế với trường hợp đất nén chưa được xữ lý3.3.2.2 Thông số mực nước, cao wink hig kế

3.3.23 Chi iêu cơ lý của các lớp đắt

3.33 Các yếu tổ ảnh hưởng đến sự n định của công trình

3.3.31, Yếu tổ về mưa là3.3.32 Yếu tổ dia chất nền

3.4, Tính toán ứng suất biến dạng công trình theo phương pháp lý thuyết3441 Kiểm ta sức chịu tài của nỀn khi chưa được xử lý

3.4.1.1 Sức chịu tải của nên

3.4.2 Tính toán độ lún, thời gian cổ kết lún.3.42.1 Tinh toán độ lún.

3.4.2.2 Tinh toán thời gian cổ kết

3⁄43, Tỉnh toin ác định chiễu cao giới hạ cho phép của công tỉnh diptrên nền đất yêu

25176267ï

3.4.5.1 Xác định hệ số rỗng của dat sau khi được nén chat bằng cọc cát 80'

34.5.2 Xác dịnh di ich nén được nén chặt s034.53 Xác định số lượng cọc cát si34:54 Bồ tí cọc cát si3.4.5.5 Xác định chiều sâu chôn cọc cát và chiều sâu nén chặt 823.4.5.6 Kiểm tra sức chịu ti của nên sau khí được nén chặt bing cọc cát.823.46 Tĩnh toán sửe chịu tải của nền khi được gia cổ bằng cọc xi mang - đắt E3

3.4.6.1 Phạm vi sử dung 83

3.4.6.2 Thiết kế him lượng xi ming đắt 834.6.3 Tính toán sức chịu ti của vậtiệu và đắt nền ¬3.4.6.4 Sơ bộ tính toán số lượng cọc gia cố cho đơn vị diện tích 86,3.4.6.5 Xác định chi tiêu co lý tương đương $6

3.5, Tính ứng suất biến dang của công trình bằng phn mềm Plags È7

3.5.1 Cơ sở và ứng dụng cia phần mém PLAXIS 873.5.2 So đồ trình tự giải một bai toán bằng phin mềm Plaxis 893.53 Mô hình ban du 03.5.4 Các trường hợp tinh toán 91

3.54.1, Trong giả đoạn th công 91

3.54.2 Trong giải đoạn khai thác và vận inh 913.5.5 Điều kiện biên bài toán và các chi tiêu cơ lý tương đương 923.5.5.1 Điều kiện biên bài oán 2

5.2 Các chỉtiêu cơ lý tương đương 2

3.56 Kết quả tính toán 23.5.6.1 Trong gi thi công 92

Hạc viên + Pham An Trang Lip Cao học CHI9CI2

3.5.6.2 Trường hợp khai thác và vận hành.

3.6, Tính toán thắm và én định mái.

3/61 Cơ sở của phần mềm SLOPEAW, SEEP/AV

3.62 Sơ đồ giải một bài oán bằng phần mém SLOPE/W, SEEPAW3.63 Các trường hợp tính toán

3.64, Kết quả tính toán3.64.1 Trường hop k

TÀI LIỆU THAM KHẢO.1 Tiếng Việt

Il Tiếng Anh.

131

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đỗ thẳm qua dip trồng nghiêng + sân phủ, l6inh 1.2: Sơ đồ thẳm qua dip có tường õi + chân khay IsTình 1.3: Giải pháp chong thầm bằng tường hào Bentonite 19Hình Ì 4: Giải pháp chống thắm bằng khoan phụt vữa xi ming 20Hinh 2.1 "biển, đặc trưng của sự tăng tải thoát nước 24Hình 22: Din biển, đặc trưng của ự tăng ti không thoát nước và ự eb kế thâm

24Hình 2.3: Mặt cắt ngang một mái doc 25

Hình 2.4: Lực tác dụng lên phân tổ dat trong trường hợp mặt trượt tròn 26Hình 2.5: Lục ác dung lên phân tổ đắt trong trường hợp mit trượi trượt tô hợp 27

Hình 2.6: Lực tác dung lên phân t6 dat rong trường hợp mat trượt gy khúc 27Hình 27: Sơ đồ chia Lt tinh toán ôn định 33Hình 28: Tạo co giữa và trồng cô chống x61 39Hình 2.9: So đồ kháng trượt của hệ cọc 39Hình 210: Tường chân đt kề sông Hong, thành phd Lào Cai 40Hình 211: Giả phíp giảm bệ số 40Hình 2.12: Gia +Hình 2.13: Gia “Hình 214: Gia cổ mái dốc bằng bê tông liền khi ở DakPne-Kon Tum 3Hình 2.15: Gia cổ mái bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn ở DakBla- Kon Tum 44Hình 2 16: Gia cổ mái độc bằng bê tông vả dia kỹ thuật 45Hak 217 Sin pi eg pia dng de G 51để Hồng Hà IỊ (Vũ Thự - Thấ Bình) 32

inh 2.19: Dip khỏi phản áp ở để ta D 32

Hình 2.20: Thi công khoan phyt vữa chống thắm dé tả Đuống, Hà Nội 53

Hinh 2.21: Thi công đệm cát 55

Hình 2.22: Thi công Bắc thám tại đường cao tốc Cau Giẻ - Ninh Bình, 56Hình 2.23: Thi ông cọc cát 37

Hình 2.24: Một số hình ảnh thi công cọc xi mang - đắc 59

Hình 2.25: Gia cường xử lý nén đt yêu bằng vải đị kỹ thuật 61

Hình 3.2: Một đoạn ke hết hop đường giao thông bên song DakBla 67Hình 3.3: Hiện trang khu vực nghiên cứu tuyển công trinh đi qua 6?Hình 3 4: Mặt cắt ngang điện hình tuyển công trình nghiên cửu 73Hình 3 5-Giải pháp gia cường nỀn công trình bằng biện pháp cọ ¬Hình 3 6: Giải pháp gia cổ nen công trình bằng cọc xi ming - đột 4iHình 3.7: Sơ đỗ trình tự gải một bài toán bang phan mềm Plaxis 40Hình 5: Mô hình bai toán khi trong trường hợp chựa xử lý nền 90inh 3.9: Mô hình bai toản khi đắt nen được xi lý bằng cọc cat 90được xitly bing cọc xi ming - dit 91inh 3.11: Lưới biển dang khi dip đến cao rnh thiết 9

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

Hình 3.12:Hình 3.13Hình 3.14:Hình 3.15Hình 3.16:Hình 3,17Hình 3,18Hình 3.19:Hình 3.20:Hình 3.21Hình 3.22:Hình 323:Hình 3.24

Hình 3.25:Hình 3.26:Hình 3.27:Hình 3.28:Hình 3.29

Hình 3.30:Hình 3.31

Hình 3.32:Hình 3.33Hình 3.34:Hình 3.35:Hình 3.36:Hình 3.37:Hình 3.38:Hình 3.39:Hình 3.40:

Hình 3.41Hình 3.42:Hình 3.43Hình 3.44:Hình 3.45Hình 3.46:Hình 3.47:Hình 3.48:Hình 3.49:

ng chuyên vị theo phương Y khi đắp đến cao 93ng chuyên vi theo phương X khi dp đến cao 93Ấp lực nước lỗ rng khi đắp đến cao trình thiết kế 9

‘Ung suất hiệu qua khi đắp đến cao tình thiết kế 95969779899Lưới bién dang khi đấp đến cao trình thiết kế 100n vị đứng sau khi dip đến cao tinh thiết ké 1011 vj ngang sau khi dp đến cao tinh thiết Ke 101

“Trường phân bd ding lực lỗ rồng ở thân va nén công tin 102

“Trường phân bổ ứng suất hiệu quả trong thân và nên công tình 103Đường quan hệ giữa chuyển dich và thời gian của từng trường hop 104“Chuyện v đứng sau khi đưa vào khai thác 105

Trường phan bổ ding áp lye lỗ rồng ở than và nền công tình 107

Trường phân bồ ứng suất hiệu quả trong than và nền công trình 107

Sơ đồ tính toán của phần mém SEEP/W, SLOPEAW 1

+ị số lưu lượng thẩm và Gradien thắm 113

Kết quả tinh én định mai phía đồng Kyun 0,797<|K] Hà

Kết quả tinh ôn định mái phía sông Kwon 0.856<|K]=I 1a

Đường bão hòa với các bước thời gian khác nhau 1dLưu lượng và Građien thẳm tai t=0 115,Lưu lượng và Gradien thắm tại t=1,67 day 115Lưu lượng và Gradien thấm tai =3.3 day 116Kết qua tinh ôn định mái phía đồng t=0 day Kyingus= 0.594<[K=1.2.116Kết quả tính On dinh mái phía đồng t>1.67 day Koos,= 0.594<[K]=1.2

17Kết quả tn ôn định mái phía đồng 3.3 day Kau.„„= 0.593¢IKI=1.2

1?Kết quả tin ôn định mái phía sông 0 day Kạ„u= 176>[K]=1.2.117Kết quả tính ôn định mái phía xông 1.67 day Kena LS2>1KI=1.2

1sKết qua tinh ôn định mái phía sông t=3,3 day Kninnin= 1,39>[K]=1,2.118119

: 119

Kết qua tinh On định mái phía đồng t=0 day K,uu 120

Kết qua tính ôn định mái phía đồng t=1,67 day Kuu„uu= 1.301>|K]=1,21202

Kế quả tinh dn định mái phía đồng 3.3 day K„u»u= 3035[K

Minh 3.50: Kết quả tinh én định mái phía sông t=0 day K„uu„,= 2.88>{K]=1,2 121Tình 3.51: Kết quả tính ôn định mái phía sông t=1,67day Kyinnis= 2,79>|K]=1.2121Hình 3.52: Kết quả tính ôn định mái phía sông t=3.3day Kynar 2,684>|K|=I.2122

‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

DANH MỤC BANG

Bảng 2.1: Các giả thiết của một số phương pháp đại biểu 34Bảng 22: Tri số Gradient cho phép [Ik] Theo TCVN 4253-86 48Bảng 23: Tri số Gradient cho phép [Jk] Theo TCVN 8216-2009 48Bảng 3.1: Lượng mưa trung bình thing và tỷ lệ so với lượng mưa nim của motstram thuộc vùng nghiên cứu 68Bing 3.2: Mực nước lũ lớn nhất trong vàng 10Bảng 33: Tân suất đồng chảy năm nBang 34: Lưu lượng là lồn nhật trong vùng an

Bảng 36: Giá trị inh toán sức chịu ải của cọc 45n định khi đất nên chưa được xử ý 95n định của công tinh khi dt nén được gia có bằng cọc cát 99Bảng 39: Hệ số ôn định của công tình kh đắt nền được gia cổ bằng cọc xi măng-đất 103Bang 3.10: Hệ số dn định của công trình khi đưa vào sử dụng 108Bảng 311: Tông hợp kết qua tính toán ứng suit - biển dang 109

công trình trong các trường hợp 109

Bang 3.12: Tổng hợp kết quả tính toán trong các trường hợp I.II,IIIIV 12

BANG CHỮ VIET TAT

+ Jnsenghnt Gradien của dong thấm đi vào ở thượng lưu

“Train! Gradien của dòng thấm di ra ở hạ lưu

“Uk Gradien tới hạn cho phép~ Msl: Hệ số én định của đất nền

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

32 Bộ môn quản ý: Bộ môn Thủy công

nghiên cứu dn định công trình kè kết hợp đường giao3 Sự cấp thiết của vi

thông chống sat lở bờ sông ĐăkBla, thành phố Kon Tum.

Séng BakBla là sông chính chảy qua Thành phổ Kon Tum có Ý nghĩa quantrọng đối với tính Kon Tum nổi chung và thành phố Kon Tum nói rig Bên cạnh

46 tinh hình mưa lũ xảy ra thường xuyên trong ving, đặc biệt trận lũ 2009 với mức

49 ngập xây ra trên diện rộng làm thiệt hại diện tích đất canh tác ven sông Bak Bla,

các hộ dân sống ven sông DakBla cũng bị ảnh hưởng Với mục đích bảo vệ, chống

xaLlỡ, khai thác tiểm năng quỹ đắt ven sông và phát triển không gian đô thị hiện đạicdọc hai bên bờ sông DakBla, thành phố Kon Tum thi hiện nay thành phổ đã và đang

bắt đẫu xây dựng hệ thống kè kết hợp giao thông dọc hai bên bờ sông DakBla đoạnđi qua thành phổ Kon Tum,

‘Vi vậy hệ thông kè kết hợp đường giao thông doc hai bên bir DakBla đi qua.

thành phố Kon Tum phải luôn dim bảo làm việc én định và an toàn trong mọi diễnkiện Tuyến công tinh kè kết hợp đường gia thông à đối tượng nghiên cứu củaTuân văn đi qua một khu vue dia chit nén rit yếu là lòng sông cổ xưa nên để đảm,

ge ôn định, bén vững lâu dai thì

bảo công trình làm lệc tính toán ổn định và lựachọn giải pháp xử lý nén móng công tình là vẫn đề quan trọng cin được nghiềncứu cụ thé Một trong những nguyên nhân chính gây mắt én định của công tình bảo

tác động thiên tai hiện trợng biển đổi khí hi và dẫn đến gây mắt én định côngvệ bở là phát sinh các hiện tượng sat, trượt, lún công trình do địa chất nền yétrình vào mùa mưa lũ Khi công tình kè bảo vệ khu vực bờ sông được kết vớiđường giao thông, thì với tác dụng của tải trọng xe sẽ lâm ting khả năng mắt én

định của công trình.Việc dự báo đánh giá ôn định công trình (mái, nễn ) và nghiêntức cần thiết

cứu các giải pháp gia cổ là

“Trong phần nghiên cửu này sẽ tập trung tinh toán ôn định kết cầu công trìnhkè kết hợp đường giao thông ứng với điều kiện biên khác nhau Đồng thời nghiêncứu các giải pháp gia cổ nhằm tăng cường ổn định nén móng công trinh phục vụ

cho công tác phòng chống trước mùa mua lũ đảm bảo én định cho phát triển dân.

sinh kinh t của nhân dân vùng ven sông4 Mục đích của đề tài

~ Tổng hợp các phương pháp tinh thắm, vàcác gid pháp sử lý thẳm

- Tông hợp các phương php tính ôn định mái đc, ee sii pháp gia cổ mái‘dc và áp dung phương pháp tính thích hợp vào công trình cụ thé

~ Tổng hợp một số giải pháp gia c6 nền công trình và phương pháp tinh toánứng suất - biển dạng nền công trình.

- Ứng dụng cụ thể vào một đoạn công trình kè kết hợp đường giao thông

chống sat lở bờ sông BakBla, thành phố Kon Tum với các mục đích cụ thể sau:

+ Tính toán kiểm tra ứng suất - biển dạng nén trong các trường hợp khácnhau.

+ Tính toán lựa chọn giải pháp xử lý, gia cổ nén công trình hữu hiệu“+ Tính toán én định thấm, én định trượt của công tình

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

- Thu thập và téng hợp các ti liệu đã có trong khu vực nghiên cứu: như điều

kiện vé địa bình, địa mạo, (hủy văn và địa tng, tính chất vật ý cơ học của các ting

lắt đá đưới nén và thân công tình dọc sông DakBla đoạn qua thành phố Kon TumTrên cơ sở đó đãnh gid sơ bộ về điều kiện lim việc của công tình cũng như dựđoán các sự cổ có thể xây ra về mùa mưa lũ.

- Phương pháp mô hình hóa: Mô hình hỏa công tỉnh với các điều kiện biên

khác nhau bằng các phần mém địa kỹ thuật như GEO, PLAXIS,.

~ Tính toán ứng suất- biển dang, én định thắm, én định trượt của công trình.

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

~ Đề xuất và lựa chọn giải pháp xử lý nén công trình hữu hiệu cho đối tượng.

nghiên cứu à ké kết hợp đường giao thông chống sa lở sông ĐãkBla,6 Két quả dự kiến đạt được

~ Hệ thống các phương pháp tính toán thắm, én định công trình và các giảipháp xử lý sau đồ áp dụng cho công ình cụ thể

~ Tính toán, đưa ra được kết quả về ứng suất biến dạng nỀn của công trình

Hệ thống các giải pháp gia cổ nền công tinh từ đỏ tính tn lựa chọn đưa

ra giải php tối ưu

hàng chục năm qua hệ thống đê, kẻ ở nước ta liên tục được xây dựng mới và tu sửa.

nghĩa đặc sản và tính mạng của người dan,ệt quan trọng trong việc bảo vệ

là động lực phát triển kinh tế và góp phần giữ vững an ninh quốc phòng Tuy nhiên

trong những năm gin đây cùng với sự biển đổi khí hậu toàn cầu, thời ễt ti nhiễunơi trên th giới, trong khu vực cũng như ở nước ta có nhiều diễn biển bắt thườnghướng cực đoạn, số trận lũ lớn có xu hướng gia tăng với độ lặp lại nhiềumùa kit lượng đồng chây giảm nhỏ, mực nước hẳu hết các sông đều xuốngmức thấp hơn trung bình nhiều năm nên tại nhiều nơi hệ thing đẻ, kề iên lục gặpkinh tếsắc sự cỗ như sụt lớn, sat tro, thẳm lậu, Bên cạnh đó, do sựpht

xã hội hệ thống dé, kẻ ngoài chức năng bảo vệ bờ chủ đạo còn kiêm nhiệm thêmnhiễu mục tiêu khác như đường giao thông, mỹ quan, nên các tác động bit lợilên bệ thống dé, ké bảo vệ bờ cảng gia tăng Việc tổng quan lại cc hiện tượng sự cỗcông trình đê, kè ở Việt Nam cũng như các phương án tính toán, xử lý giúp ta có cáinhìn cụ thể và khái quit hơn vỀ các hiện trợng, sự cổ công tình để, kế và có thểnhanh chống phát hiện ra sự cổ, nguyên nhân cũng như tìm biện pháp xử lý kịp thờitrong các trường hợp cụ thể.

11 Ting quan về các sự cổ công tình đê, kè ở Việt Nam

LLL Sự cỗ đê sông

- Hư hỏng tong mùa khô; Mực nước sông dao động xung quanh mye nướckiệt, nước thấm từ đồng ra sông gây xói ngắm Mặt khác có thể xảy ra lún, nứt,trượt mái nếu nền để địa chất yến công với mục nước ngằm hạ thấp làm cho ứngsuất hiệu quả tăng vượt qua cường độ chịu tải của dat nền

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

- Hư hỏng trong mùa lũ

+ Trot các mái dốc đưới tác dụng của áp lực thắm trong thân để và chiềusâu mực nước phía sông

+ Thắm qua nén dé gây nên các dang mạch diin, mach sủi và một số biển.

dang thắm khác phía đỗ 8

~ Dang phá hoại đặc biệt:

+ Thim lậu qua lỗ hồng: Nếu thân để e6 nhiều lỗ rỗng lớn thi nước thắm sẽ

không tuân theo quy luật Darcy, đồng thắm sẽ gây trượt mái hoặc sat lờ mái dốc do

~ Lin, trượt mái do ti trọng: Khi đề được kết hợp với đường giao thông, đạilộ sẽ thường xuyên bị tải trọng lớn của xe cô tác dụng, kết hop với địa chit yếu vàmực nước ding cao sẽ gây sụt lún mặt đê, nền đê và ạt trượt mái để

~ Khi mực nước lũ vượi quá chiễu cao để nước sẽ trần qua đề.11.2 Sự cổ đê biển

= Nước tn, phá vỡ định và mái sau của để, kẻ gây hư hỏng từ tong ra

- Sóng tác động gây hư hỏng mái đê, kè lan rộng dẫn đến phá hoại toàn bộ.+ Xối bai trước chân kỳ gây sạt, hư hỏng chân kề dẫn đến mắt ôn định mái kỳ~ Mắt dn định bản thân mai trong, mái ngoài do nén đắt yu, các tải trong bắtthường gây sụt, hin, sa, trượt

+ Mắt én định do đồng thắm,

~ X6i ngằm, mạch sii trong thân đẻ, kề gây mắt ôn định tổng thé

~ Đo đình kề chịuchấtải vượt mức cho phép gây ạt trượt cho kết cầu kè

+ Xuất hiện các túi bùn phần mái kẻ gây hư hông kết cầu kỳ

Do tác động của sóng gy hur hong mái kè.

+ X6i ngằm, mạch si trong thin kề gây mắt ổn định tổng thể

a ‘i công tình kết hợp đường gio thông trên định ke tì còn chịu tảitrọng tác dụng của 6 tô lên đường định kẻ, làm tăng khả năng mắt ổn định của công.trình

1.2 Tổng quan về các phương pháp tính toán ứng suất - biển dạng nền, thincông trình

Để xét dn định về cường độ và biển dang của khối đắt (nÈn công tình, để

đập và mái dốc) đưới ác dụng của trọng lượng bản thân đất và ải trọng công tình,trước hết cần biết trang thái ứng suất sinh ra trong khối đắt, in nghiên cứu và tínhtoán ác giá trì ứng suất rong đất trước và sau khi xây dưng công trình

dạng né

Hiện nay để tính toán ứng suất bid thin công trình người tathường sử dụng hai phương pháp chủ yếu là phương pháp lý thuyết đàn hồi(PPLTĐH) và phương pháp phan tử hữu hạn (PPPTHH).

1.2.1 Phương pháp lý thuyết đần hồi

PPLTDH là phương pháp nghiên cứu chuyển vị, bién dang và ứng suất xuấthiện rong vật thé din hồi dưới tác dụng của tải trong Nội dung của PPLTDH bao

gồm: thiết lập quy luật vật li cơ bản của PPLTDH [định luật Hue (A Hookes law)]

mở rộng, iên hệ tuyn tính giữa ứng suất và biển dạng): xây dựng lí thuyết vng suất và biến dạng, thiết lập các phương trình cơ bản của PPLTDH; chứng.

mình các định lí ‘hung [định li Clapayrông (A Clapeyron’s theorem), định lí tổn tại

day nhất nghiệm, định lí tương hỗ Betti (A Bett reciprocal theorem), nguyên lí

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

1g nghiệm, nguyên li Xanh Vơnäng (A Saint - Venanfs principle), nguyên lí thé

Wg cực tiểu ), để xuất các phương pháp để tích phân hệ phương trình chuyểnđộng và cân bằng: phương pháp nữa ngược Xanh Vondng, phương pháp hàm Grin(A Green's function), phương pháp hàm biển phức, các phương pháp số, và giảimột loạt bà oan cụ thể có nhiều ứng dụng kĩ thuật (uốn, xoắn thanh, ác bà toán

phẳng, ban vỏ mỏng, các bài toán không gian, tập trung ứng suất, dao động và én

định của hệ dn hồi, ng suắt động và uyễn sóng trong vật thé din hi.)

Trong cơ học đắt thường dùng phương pháp lý thuyết din hồi để nghiên cứu,

sh toán quy luật phân bổ ứng suất tong đất (re ứng suất thắm)1.22 Phương pháp phần tử hữu han

Phuong pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) ra đời vào cuối những năm 50nhưng ri

60 PPPTHH đặc biệt phát triển nhờ vào sự phát trễ

lược sử dung vì công cụ toán còn chưa phát triển Vào cuối những năm.nhanh và sử dụng rộng rai của.mắy tinh điện tử Đến này có thể nói rằng PPPTHH được coi là phương phấp có

hiệu quả nhất để giải các bài toán cơ học vật rắn nói riêng và cơ học môi trường liên

tue nối chưng như các bài toán thấy khí lực học, bồi toán v từ trường, điện trường,các bài toán địa kỹ thật PPPTHH là sự thay thé môi trường liên tục bằng tập hợpcác phin tử nhỏ, hữu hạn, biển dang theo một s hướng hữu hạn mà vẫn thôn mãnđiều kiện liên te ti biên của các phn tử Xây dựng mỗi quan hệ giữa chuyễn vị ticác nút phan tử và các lực được đặt tại nút hay trong phan tử Quá trình thiết lập nàyrit cần thiết một phương pháp giải các bài toán ở rạng th căn bằng, nhưng có théấp dụng cho các bài toán rong cơ học môi trường liên tục với kết quả khá phù hợp.13 Tông quan về các phương pháp tính én định mái đắc

Để tính toán ôn định mái dốc người ta thường ding phương pháp phân tíchgiới hạn hoặc phương pháp cân bằng giới hạn Phương pháp cân bằng giới hạn dựatrên cơ sở giả thiết định trrớc mặt trượt và phân tích trạng thái cân bằng giới hạncủa các phân tổ đất trên mặt trượt giả định trước Độ ôn định được đánh giá bằng tỷsé giữa thành phần lực chồng trượt đt nếu được huy động hết so với thành phần lựcgay trượt

Hiện nay, đã có một số tác giả đã dùng bài toán 3 chiều để phân tích ôn địnhJing thường phân tích theo bài toán phẳngcho ết quả thiên nhỏ Mặt khác, nhiễu công trình thuỷ lợi và giao thông (như đê,

dap, đường) có dạng bài toán phẳng Vi vậy, bài toán phẳng để phân.

mái dốc vẫn được áp dụng rộng rãi rong nghiên cứu và tính toán cho các bà

ổn địnhtoánthực tế Hiện nay thường dùng bài toán phẳng để phân tích én định mái dốc.Phương pháp cân bằng giới hạn dựa vào mặt trượt gia định trước (cân bằng giới hạncó thé) Để có cơ sở lựa chọn dạng mặt trượt, người ta phải có những kết quả nghiêncứu thye nghiệm và tả liệu quan sát hiện trường Thực tế thấy rằng, ình dạng mặttrượt phụ thuộc vào nhiễu yêu tổ như: dia tng các lớp đất lại ắc góc dốc của mái

ính chat nứt né của bề mặt mái dốc, khả năng thắm nước trên mặt xuống Cae phương pháp tinh én định mái dốc chủ yếu khác nhau ở việc giả thiinh dạng mặt trượt, lực tương tác giữa các thi, điểm đặt của lực tương tác giữasắc thôi Hiện nay, người ta đã dùng phương pháp phin tử hầu hạn để phân tích énđình mái đắc.

Colman (1776) giả thiết mặt trượt phẳng qua chân mái dốc, giả thiết này chỉ4 đơn giản trong tỉnh toán, tuy nhiên độ tin cậy của phương pháp thấp.

Năm 1850 đến 1870 Collin, trong khi xây dựng kênh đào ở Phí

nhiều khó khăn iên quan đến hiện tượng trượt lở Ông đã nghiên cứu 18 mặt trượt

„ đã gặp rất

và thấy rằng mặt trượt thường có dang gần như cung tròn.

"Năm 1862 Rankine đã nhận thấy sức kháng cắt tén mặt trượt trong khối đấtmột phhn từ ma sát và một phần từ sức dính giữa các hạt Ông cũng nhận thấy ringtheo thời gian thì ảnh hưởng của lực đính dẫn din tiêu tan do những quá trình cơhọc Như vậy, độ én định lâu dài của mái dốc được quyết dinh chỉ bởi lực ma satRankine cũng là người đầu tiên nêu lên nguyên lý áp lực dat chủ động va bị động.

‘Nam 1870 đến 1912 rất nhiều công tình lớn được xây dựng ở châu Âu, hiệntượng trượt đã trở thành phổ biến hơn và con người ngày một quan tâm Những ví<u về công trình đáng chủ ý ở đó hiện tượng trượt lớn xuất hiện bao gồm: kênh đàoPanama, Kênh đảo Kiel, cảng Gothemburg ở Thụy điễn Sau những khối trượt lớn

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

xây ra ở cảng Thụy điển, chính phủ đã triệu tập một Uy ban Địa kỹ thuật để tiếnhành khảo s ít nguyên nhân cia hiện tượng trượt này và đỀ ra các giải pháp, kiếnnghị Tuy nhiên, các kết quả từ công tác khảo st này rt hạn chế

Năm 1916, sau khi những mặt trượt khác xuất hiện ở khu vực cảng, 2 kỳ su“Thụy Điễn là Petterson và Hultin đã xây dựng phương pháp tinh toán, trong đó đã

dùng phương pháp cung tròn ma sát và gọi đó là "phương pháp Thụy Điển” Tuy.

trong tính toán vẫn chưa đề cập đến áp lực nước lỗ rồng hoặc ứng suất hiệu‘qui Thêm nữa, họ đã ding dung trong déy nỗ trong phương pháp tính toán này.

Hellan đã nghi ng ứng suất trong đắt ó thể biễ thị như thông xcường độ trong sử dung tinh toán vòng tồn ma sắt thay cho việc sử dung thông số

sốc ma sắt trong Trong tính toán, đã đồng cường độ chống cắt không thoát nước

của đất

Năm 1918, Fellenius đã tổng hợp ý tưởng của Hellan và phương pháp củaPetterson và Huin Ông đã phát tiển phương pháp phân tích cường độ chống cắtkhông thoát nước, được gọi là ọ = 0 và phương pháp Su Phương pháp này được.nhiều người biết tới Tuy nhiên, người ta nhận thấy phương pháp này chỉ phù hợpcho sét mềm yếu không phù hợp cho dt s t cứng nứt nề

Năm 1950 Bishop sử dụng mặt trượt dạng trụ tròn và chi ding phương trình.sân bằng moment đối với khối trượt và phương trình cân bing lực theo phương

đứng và được gọi là phương pháp Bishop đơn giản.

anbu (1950-1960) sử dụng bé mặt trượt dang bắt ky và chỉ ding phươngtrình cân bằng lực đối với khối trượt Tuy vậy, phương pháp này đã gặp khó khănvề điểm đặt của lực tương tác giữa các thôi

Morgensten-Price (1960) giả thiết mặt trượt bÈ mặt trượt dang bit kỳ và

ding cả 2 phương trình cân bằng moment và cân bằng lực.

Fredlund (1970) sử dungphương trình cân bing moment và

Š mặt trượt dang hỗn hợp và cũng đồng cả 2

i bằng lục, Dạng một trượt hỗn hợp nghia là

bao gồm một phần là mặt trụ tron và một phẫn là mặt phẳng

1.4.1.1 Phương pháp cơ học chất ling

Viện sĩ N.N.Pavowloopxki là người đầu tên giải bài toán thấm dưới đấycông tình bằng phương pháp cơ học chất lỏng Với công cụ toán học là các hàmgiả tíh một biến phức Z=v+i, tác giả đã tìm được thể vị phức của đồng thắmtrong một số bài ton đơn giản.

1.4.1.3 Phương pháp cơ học chất lông gin đúng

Phương pháp hệ số sire khíng thực chất là một biển thể của phương pháp

phân đoạn Đường viễn dưới đắt được chia thành những đoạn thẳng đứng và những.

oan nằm ngang.

14.1.3 Phương pháp tỷ lệ đường thing

“Trước kia khi phương pháp cơ học chit lòng chưa phát triển người ta dùngphương pháp tỷ lệ đường thẳng để giải những bài toán thắm qua nền công trình.Hiện nay, phương pháp nảy vẫn còn được dùng nhiều vì nó đơn giản, mức chính.xác dim bảo yêu cầu đối với cúc công tình nhỏ Đồi với các công tình vừa và lớn

người ta thường dùng phương pháp tỷ lệ đường thắng để sơ bộ định kích thước các.

bộ phận nền, đểi trình sau đó ding phương pháp vẽ lưới hoặc phương pháp cơhọc chất lỏng để chỉnh lý lại

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

1.4.2 Phương pháp thực nghiệm

“Trong thực té xây dựng hình dạng đường viễn dit và các đường biên củamiền thắm thường muôn vẻ và đổi khi rắt phức tp, không thé đồng phương pháp

giải tích, người ta thường dùng các phương pháp thực nghiệm Có khi người ta lấy.

mẫu đất làm mô hình thí nghiệm thắm, nhưng (hưởng dùng nhất là những phương

pháp dựa trên nguyên lý tương tự của chuyển động thế của dòng nước với dòng.

điện hoặc đồng nhiệt

1.4.3 Phương pháp đồ giải vẽ lưới bằng tay

Cơ sở của phương pháp này là bảo dim xây dựng được một lưới thắm điễnhình có các mắt lưới đều là hình vuông cong

1.4.4 Các phương pháp.

1.4.4.1 Phương pháp sai phân

Miễn thắm được chia thành những 6 hình chữ nhật có kích thước bằng nhau.

Các đại lượng vi phân dh, dx, dy được chuyển thành các đại lượng sai phân.tương ứng là Vh, Vx, Vy Những đạo him riêng,

oh ‘ ‘ A

© guge chuyển sang các ty sai phân.5 iyén sang các tỷ sai p

Phuong pháp sai phân tuy don giản nhưng it được dùng để giải các bài toán.

thắm có điều kiện biên phức tạp do những nhược điểm về kỹ thuật chia tưới144.2 Phương pháp phần tử hữu han

Xiền thim được chia hành những tam giác có kích thước và hình dang khácnhau phù hợp với c c biên và tùy theo khu vục khác nhau Trong bài toán thắmphủng, én định, sự phân bổ cột nước Hix.) tại một điểm bắt kỳ được xác định dựa

1.5 Tổng quan vé các giải phip xử lý nền công trìnhnhà

Mục đích của xử ly

- Làm giảm độ lún của nền;

~ Làm tăng khả năng chịu tải của nên;

- Làm giảm tính thắm của nền

Bắt kỳ biện pháp xử lý nào nếu làm tăng được cường độ liên kết giữa các hạt

đất và làm tăng được độ chặt của đất nên thì đều thoả mãn được ba mục dich trn.

Hiện nay có rắt nhiều phương pháp cải tạo, gia cổ nền đắt yêu, nhưng nhìn

chủng có thé xếp chúng vào một số nhóm phương phip sau:1.3.1 Nhâm phương pháp làm chặt đắt trên mặt bằng cơ học

Bao gồm các phương pháp.

- Làm chặt đất bằng dim roi~ Làm chặt đất bằng đầm lăn.

- Làm chặt đắt bằng dim rung

Phuong pháp làm chặt đất trên mặt là một phương pháp cổ đin, đã được sửdụng từ lâu rên thể gi Bản chất của phương pháp là dùng các thiết bị cơ giới nhưxe lu, búa dim, máy dim rung, làm chặt đắt Các yếu tổ chính ảnh hướng đến khảnăng làm chặt đất gồm: độ ấm, công dim, (hành phin hạt, (hành phin khoáng hoá,nhiệt độ của đất và phương thức tắc dụng của ti trong Dé làm chat dit cin phải

xác định được độ âm tốt nhất ứng với giá tr khối lượng thể tích khô lớn nhất Do

cược làm chặt, các chi tiêu vỀ độ bin của đất ting lên đáng kể, sinh biển dạng vàtính thắm giảm di

1.5.2 Nhâm phương pháp làm chặt đắt dưới sâu bằng chấn động, thủy chẩnBao gm các phương pháp

~ Phương pháp nén chật dit bằng chấn động- Phương pháp nền chặt đắt bằng thủy chin

Đối với các loại đất hạt rời (đất cát và đất đắp), khi chiều sâu lớn hơn 1,5m

có H dùng phương pháp chin động và thuỷ chin để én chặt Phương phánàyhiện nay được ứng dụng ở nhiều nước và có hiệu quả kinh tế rõ rột Theo kết quả

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

nghiên cứu, nêu dùng phương pháp này thì độ rổng của đất giảm 10-20% và sức.

in 3,5-4,0 (kg/cm”).

1.53 Nhâm các phương pháp gia cb nền bằng thiết bị tiêu nước thẳng đứngchịu tải tăng

Bao gồm các phương pháp:- Gia cổ bằng ging cát cọc cát

~ Gia cổ bằng bắc thắm và vậthoát nước thẳng đứng chế ạo sin

Đối với các nền đất sét yêu, do hệ số thắm của đất sét nhỏ nên quá tình cổ

kết của nền ở điều kiện bình thường cần rắt nhiều thời gian, trong khi đó, các công

trình xây đựng lại đòi hỏi phải thi công nhanh, đảm bảo tiến độ yêu cầu Do vậy,người ta thường dùng các thiết bị tiêu nước thẳng đứng kết hợp với biện pháp giatải trước dé làm tăng nhanh quá trình cổ kết của đất nền Thiết bị tiêu nước thẳng.cứng sằm rất nhiễu loi khác nhau Nguyên lý làm việc của các thết bị này là: dướitíc dung của ải trong ngoài, trong đất sẽ xuất hiện gradient thuy lực Lim cho nướclỗ rồng thoát ra theo phương ngang về phía các thiết bị iều nước, sau đó chảy tự do

theo phương đứng dọc theo thiết bị về phía các lớp đắt dễ thắm nước Như vậy, việc

đặt các thiết bị tiêu nước thẳng đứng trong nén đất có tée dung rút ngắn chiễu dàiđường thắm và dẫn đến giảm thời gian hoàn thành cổ kết

1.5.4 Phương pháp gia cổ nền bằng năng lượng nỗ

Phương phip này đã được sử dụng từ lân trên thể giới Bản chất của phương

pháp là ding năng lượng của sóng nỗ để nén chat đất Người ta bổ trí các quả min

dồi trong các giếng, phân bổ theo mạng lưới tam giác đều và sâu hết chiều day lớp

đất yếu Phía trên các qua min người ta dé cát thành đồng hoặc đặt các thùng đựng,

cat không đáy Khí min nỗ, năng lượng được to ra sẽ nén đất ra xung quanh, et sẽơi xuống lắp đầy vào giéng vừa được tạo ra Sau đó, người ta tiếp tục đỗ thêm cátvào giếng và đấm tới độ chặt yêu cầu

15.5 Phương pháp gia c nền bằng vải đu kỹ thud

“Trong những năm gin đây, vải địa kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi ở nước.ta, nhất là rong gia cổ nén đường giao thông Tuy theo mục dich sử dụng, vải địakỹ thuật có thể được ding dé: Làm chức năng như một mặt phân cách nước, làm.

chức năng như một vật liệu tiêu thoát nước,

Ngoài ra, vải địa kỹ thuật còn đồng để chống xối mòn, bảo về các công trình

“dẫn nước, bờ kênh, bờ sông,

Phuong pháp này có các dang sau:

- Gia cổ bằng các lớp vải địa kỹ thuật hay lưới vải địa ky thuật rải dưới nền;~ Gia cổ bằng các túi vải địa kỹ thuật lõi cất.

1.5.6 Nhóm các phương pháp gia cổ nền bằng chất kết dink

- Gia cố nền bằng phương pháp trộn xi mang~ Gia cổ nên bằng phương pháp trộn bitum

- Gia cổ nền bằng phương pháp trộn keo polyme tang hep

Ban chất của các phương pháp này là đưa vào nền đất các vật liệu kết dínhkết mới bên vững hơn nhờ các quá tìnhnhư ximãng vi, bitum nhằm tạo cát

hoá lý, hoá học diễn ra trong đắt dẫn đến làm thay đổi tính chất cơ lý của đất nền

15.7 Nhim các phương pháp gia cỗ nền bằng dung dịchBao gồm các phương pháp:

~ Phương pháp gia cố nền bằng dung địch vữa xi măng.

Phương pháp gia cổ nền bằng dung dich siicat~ Phương pháp gia cổ nén bằng như bitum

1.5.8 Nhóm các phương pháp vật lý gia cổ nền dắt yéuBao gồm các phương pháp

~ Gia cổ ndn bằng phương pháp điện thẳm: Cách tiễn hành của phương pháp,này là lên cực, cực dương là thanh kim.vào trong đất dính bão hoà nước hai

tực âm là Ống kim loại có nhiễu lỗ nhỏ Sau khí cho dng điện một chiều chạy

aq, các hạt đất sẽ chuyên dịch v phía ove đương, côn nước trong đất sẽ chuyểndich về phía cực âm Bồ trí thiết bị hút nước tại cực âm thi lượng nước sẽ thoát rađăng kẻ, âm tăng nhanh tốc độ cổ kết, hạ thấp mực nước ngằm

- Gia cổ nền bằng phương pháp điện hóa hoc: Phương pháp này cũng dựa

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

vào nguyên lý điện thắm, chỉ khác là người ta đưa vào đất qua cực đương các dung

dich hoá học như canxi clorua, nai siieát để khi có ding điện chạy qua, các điệncee sẽ bị phá huỷ và các sin phẩm phá hủy ién kết với các hạt sét làm cho khối đắt

trở nên cứng lại và nước sẽ được thải ra ở cực âm.

- Gia cổ nền bằng phương pháp nhiệ:

+ Phụt qua lỗ khoan vào trong dit không khí nóng có nhiệt độ 600°C + 800'C;+ Đưa nhiên liệu cháy vào trong dat qua lỗ khoan và đốt ở nhiệt độ 1.000°C1.100°C.

1.5.9 Nhóm phương pháp gia cỗ nền dit yêu bằng cọc vôi, cọc đắt~ vôi, cục déxi măng, cọc cit-xi mangevbi,.

Năm 1966, khi xây dựng nhà máy động cơ ở Barnaul (Nea) đã sử dụng hơn

600 cọc vôi đường kính 24em, dải 25m để gia cố nỀn đắt yếu hoàng thổ, bão hoànước, trạng thái déo chảy Sau khí gia cố, đt hoàng thổ chuyển sang trang thái nửacứng độ âm giảm di 586, lực dinh tng từ 1.53 lẫn, Năm 1967, phương phíp giacổ nông bằng vôi được sử dụng rộng rãi khi xây dựng đường giao hông trên nềnđất yêu vùng Đồng bằng Bắc Bộ

Năm 1975, Viện Địa kỹ thuật Thụy Điển đã nghiên cửu gia cổ nên đất yeu

bằng cọc đắt với Vôi bột được phun vào nén nhờ thiết bị thi công chuyên dụngLPS-3 và trộn với đất tạo nên cọc đắt-vôi Kết quả công trình nghiên cứu này được.áp dụng rộng ri

Từ năm 1980, Viện Khoa học Kỹ thuật xây dụng - Bộ Xây dụng piđi

ối hợp với-ximing gia cố nền đất yếucho các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp ở Hà Nội, Hải Phòng, NamĐịnh và đã đạt kết quả tốt Các cọc nay đạt đường kính 50cm với chiều sâu 10m.

Nguyên lý của phương pháp ding cọc đắc vôi, đắtsimäng dựa vào nguyên lý

Viện Địa kỹ thuật Thụy Điễn áp dụng cọc đã

cọc cát tức là quá trình nén chặt cơ học Ngoài ra, còn có tác dụng làm tăng nhanhquá tình cổ kết do với, ximăng hút nước làm tổn thất một lượng lớn nước chứatrong đắt, gia tăng cường độ của cọc gia cb và sức kháng cắt của đắt

Coe đắt-vôi và đắt-ximăng tuy có khả năng cái tạo đắt nén tương đổi tốt và tạo.

ra được cọc hỗn hợp có cường độ chịu tải cao hơn đắt xung quanh cọc, nhưng do

hàm lượng vôi và ximing đưa vào nén không lớn nên không có tác dung nén chặtrừng đất sung quanh cọc.

‘Sau này Tiển sĩ Tạ Đức Thịnh, Trường Đại học Mỏ - Địa chit, đã nghiên cứu

phương pháp gia cỗ nền đất yếu với việc sử dụng vật liệu hỗn hợp cát, ximang, vôi

để tận dụng các ưu điểm và khắc phục nhược điểm của các phương pháp nêu trên.

1.5.10 Gia c nền đắt yếu bằng bệ phản áp

Bệ phản áp là một trong những biện pháp xử lý có hiệu quả khi xây dựng cácđường, để, đập, v.v rên vùng đất yêu Nội dung của phương pháp xử lý nàylà ding các vật liệu dia phương như đất, đá, cát dip ở hai bên công trình để chốngtrượt do sự phát triển của vùng biển dạng dẻo gây ra BG phản áp còn có tác dụng.phòng lũ, chồng sóng, chẳng thắm nước, v.v

Nếu chiều day lớp đất yếu lớn hoặc rong lớp đắt yếu xuất hiện nước có áp lựccao thì vige áp dụng biện pháp này sẽ bị hạn chế

1.6, Tang quan về các giải pháp xử lý thắm

16.1 Giải pháp ching thâm bằng trờng nghiêng và sân phủ và es

Khi xây dựng đập đất trên nén thắm nước mạnh mà chigu dày bằng nền thắmnước mỏng và vật liệu làm thân đập có hệ số thẩm lớn thì hình thức chống thẩm hợp.lý nhất thường là tường nghiêng nối tếp với sân phi Khi tinh thắm theo phương

pháp này xem tường nghiêng và sin phủ là hoàn toàn không thắm cho nên cho kết

Tình 1.1: Sơ đồ thắm qua đập tường nghiêng + sản phủ

Trong đó:

by Cột nước trước đập:

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

hy: Cột nước sau đập:

h Khoảng cách từ điểm xuất hiện đường thắm đến diy đập:ch ừ điễm ra đường thẩm đến đáy đập

k- ku: hệ số thấm của đất đất nền va đất dip;

~ Nhược điểm:

+ Chỗng thắm theo phương pháp này không triệt để được do kh tính thẳm,xen tưởng nghiêng và sân phủ là hoàn toàn không thắm cho nên cho kết quả chỉ làgắn đúng:

+ Chi thi công ở nơi có địa hình xây dựng rộng:

+ Không thi công được khi nền là đá lăn, đá tảng.

1.6.2 Giải pháp chống thắm bằng uường lõi kết hợp với chân khay

Khi đập đắt có lõi giữa xây dựng trên nền thắm nước và chiều day ting thắmnước không lớn lắm thì biện pháp chống thắm cho nén thông thường là kéo dà lõi

giữa xuống tận ting không thắm.

Để tinh thẳm qua loại dip này có thể chia dp ra làm ba phân đoạn Đoạn Igm lõi giữa và tường răng, còn hai đoạn và H là phần đập và nén trơng ứng nằmbên trái và bên phải nó Sơ đỏ tính

Hình 1.2: Sơ dé thẩm qua đập có tưởng lõi + chân khayTrong đó:

họ Cột nước trước đập;hy: Cột nước sau dip:

ths Khoảng cách từ điểm đường thắm đi vào lõi giữa đến đầy đập:hy: Khoảng cách từ điểm đường thắm ra lõi giữa đến đáy đập;TT: Chiều diy lớp đắt nền;

ky, ky hệ số thắm của đắt đắt nỀn ,đắt đắp và lõi giữa;

L: Bé rộng diy đập;3 : Chiều diy lõi giữa:m hệ số mất:

1.6.3 Giải pháp chẳng thắm bằng tường hào Bentonite

Tường chống thắm thi công bằng pháp dio hào trong dung dich

Bentonite là giải pháp kết cấu tốt và giải quyết được cơ bản bài oán thắm đổi vớinền cát, cất cuội sỏi, đất cớ chiều sâu tới 60m mà các giải pháp khác không thể thựchiện được Kết cấu này được áp dụng lẫn đầu tên ở Việt Nam (năm 1999) - Ngườiđể xuắc Nguyễn Van Tăng, nhà thầu thục biện đầu tiên: Công ty Bachysoletanche(tai đập chính Dầu Ting ~ tính Tây Ninh)

Nguyên lý công nghệ: Tường hào chống thắm là loại tường được thi công.bằng biện pháp chung là đảo hào trong dung địch Bentonite trước, sau đó sử dụng.

hỗn hợp các loại vật liệu: xi ming + Bentonite + Phụ gia, sau thời gian nhất định

đông cứng lại tgo thành tường chéng thấm cho thân và nền đập.

‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

Hao được thi công trong dung dich Bentonite — gọi tắt là hào Betonite là hỗmồng có mái dốc đồng, hp, sâu được thi công trong điều kiện luôn có dong dichBentonite, Hào thường có chi

Dé có thé đào hảo rất sâu và duy trì m

công phải duy liên tục hỗn hợp nước và sết Bentonite đầy trong hào giữ cho

rong 0.5 + 0.9m, có chiều siu 5 + 120m.

đốc thing đứng, trong quá trình thivách hào luôn được 6n định Sau khi hào được thi công sẽ bơm hỗn hợp vật liệu ximăng Bentonite + phụ gia tạo nên tường chống thắm Yêu cầu khả năng chống thim

của K<10*em/s, kết cấu mềm phù hợp với biển dang của đê, đập.

TT: Chiều day lớp đất nền;

m: hệ s

1.64, 1g thắm bằng khoan phụt vita xi măng.¡pháp cl

Trường hợp đắt nén là lớp bồi tích diy, phía dưới là đá phong hóa nit né

hoặc trong lớp bồi tích có lẫn đá lin, dé ting lớn Để xử lý thắm qua nền đập, hiện

nay thường dùng biện pháp khoan phụt via xi ming tạo màng chống thắm kết hopvới mạng lưới các hồ khoan tiêu nước đọc thân đê, đập.

Căn cứ vào mức độ nứt né của thân dé, đập yêu cầu về chất lượng của màngchống thắm và áp lực thắm dự kiến tác động để có thể thiết kế số lượng các hỗ

1.6.5 Giải pháp ching thắm bằng công nghệ cục xi mang - đắt

Công nghệ xử lý nền làm tăng khả năng chịu lực, chồng thấm bằng cách sir

dụng lượng xi mang đem trộn lại chỗ với đắt nền ~ Phương pháp chống thắm bing

công nghệ khoan phụt áp lực cao; Jet ~ Grounting được phát minh năm 1970 ở Nhật

đến nay nhiều nước đã sử dụng và phát trién công nghệ này trong cả tạo nén móngxây dựng công trình ngằm như: Trung Quốc, Mỹ, Đức, Nhat Công nghệ khoanphat áp lực cao tạo ra cột đất gia cổ từ vita phụt và đất nén, Nhờ tỉa nước và vữaphun ra với áp suất cao (từ 200 đến 400 atm), vận tốc lớn (100m f9), các phần từđất xung quanh lễ khoan bị xi tơi ra và hỏa rộn với vữa phụt sau khỉ đồng cứngtạo thành một khối đồng nhất gọi là cột xi mang - đắt Coc bê tổng đt vừa có tácđụng chịu lực vừa có tác dụng chống thắm,

1.6.6 Cie giải pháp kết hop khác

“Trong thực tế xây dựng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất nên và chiều dày

lớp đất nền cần xử lý mà ta lựa chọn giải pháp xử lý chống thắm nền khác nhauén để đảm bảo về tính kinh tế“Trong thực tế khi tính toán thết kế biện pháp xử lý

và kĩ thuật người ta chọn giải pháp xử lý chống thắm bằng kết hợp giữa hai hayHạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

nhiều biện pháp với nhau cho phù hợp với điều kiện địa chất nền, điều kiện và th

bị thi công và giá thành công tình.

1.7 Tang quan về cúc giải pháp tăng cường ẫn định mái đắc công trìnhKhi thiết kế mái đắt cho các công t

tâm hing đầu Mái đất càng thoái, hay nói cách khác góc mái dé

h, thì sự én định của mái dốc được quan.

của mái cảng đảm bảo Nhưng có trường hợp do điều kiện địa hình mà không cho

phép thiết kế mái đắt thoải mà chỉ có thể thiết kế mái đốc đứng Hoặc để tin dụng

khoảng diện tích trên đỉnh mái cũng phải thiết kế mái đốc đứng Mái dốc đứng là

các mái dốc có góc dốc 45 < J < 90”, Nếu mái dốc đứng có kèm theo ti trong tác

dụng lên mái, trên định mái thì càng đễ mắt én định.Qua tổng

tại Việt

& kinh nghiệm phòng chống sụt, trượt của các nước trên thể giới và1m, có thể nhận thấy các giải pháp phòng chống su, trượt rất đa dạng vàphong phú Từ góc độ công nghệ, có thể chia ra làm 2 loại giải pháp, đó là:

- Các giải pháp công nghệ truyền thống:

+ Biện pháp dong tưởng cir bằng tre, nứa, dan phên,

+ Biện pháp tha đá gia cố chân taluy;+ Biện pháp lt đá, xếp đá khan;

+ Biện pháp xếp bao cát, ao dt, cũi lợn:

+ Biện pháp tường, kè ro đá:+ Biện pháp cất cơ giảm tải

+ Biện pháp xây lát đá gia cổ bé mặt;

+ Biện pháp tường ốp, tường chống và tưởng chờ:

+ Biện pháp tưởng chin đá xây móng nông chịu áp lực đất:

+ Biện pháp tường chin bêtông móng nông chịu áp lục đất

~ Các giải pháp công nghệ mi

+ Biện pháp đầm rơi, đầm lăn. gia cỗ ch lấ tuy:+ Biện pháp sử dung ro đá không gi (Terramesh, bọc nhựa );

+ Biện pháp tường đắt có cốt ding Vai địa kỹ thuật và cốt liệu khác:+ Biện pháp trồng cỏ Vetiver có khả năng chống xéi cao;

+ Biện pháp gia cố bé mặt bằng khối xây, bêtông, tm lat,

+ Biện pháp hạ mực nước ngằm và thoát nước ngầm;

+ Biện pháp tường chắn móng cọc chống trượt sâu;+ Biện pháp xây dựng hành lang hở (tuy-nel hở);+ Biện pháp tường vòm neo chống trượt phẳng;

+ Biện pháp khung dim neo chống trượt sâu

18 Kết luận chương:

Hệ thing dé, ké ở Việt Nam Ất phong phú và đa dang, phân bổ không đồng

‘du theo vùng miễn Trong đầu tư xây dựng tại mỗi thời

thuật khác nhau, chủ trương đầu tr khác nhau, thi các công trình đ, kế cũng

phát triển khoa học kỹ

được xây dựng với các loại hình va kết cầu khác nhau.

Ứng với m ấy dụng (địa chit,vùng miễn khác nhau thì các điều kiện

thủy văn, thời tiết, ) khác nhau, nhất là yêu tổ địa chất nền ở nước ta cũng rất đa

đang ĐiỀu kiện xây dựng là yếu tổ quan trong quyết định đến hình thức, kết sầusông trình và cũng là nguyên nhân chủ yu gây nên các sự cổ đê, kề

Đến thai điểm hiện ti các giải pháp kết cầu để đảm bảo an toàn cho cácsông tình hay giải quyết các sự cổ công tình rit da dạng và phong phú Tùy vàoTăng điều kiện cụ thể để tiến hành nghiên cứu và lựa chọn giả pháp thích hợp,

Hạc viên + Phạm An Trang Lip Cao học CHI9CI2

+ Tính toán ổn định thấm.

= Tinh toán én định thân và nền công

~ Tinh toán én định

V8 mặt ý thuyết, cổ ba trường hợp cần xét khi tính toán n định nn và thân

công trình Một là, trường hợp tăng tai thoát nước (Hình 2.1), hai la trường hợp tăng

tải không thoát nước (Hinh 2.2, t — T), ba là trường hợp ting tải có xét đến sựchuyỂn hoá áp lực nước lỗ tổng thành ứng suất hiệu quả trong quá tình cổ kết thắm(Hình 22, >T) Tuy nhiễn trong thực ỉnh toán địa kỹ thuật thường xét đến haitrường hợp cực đoan: tăng tải thoát nước và tăng tải không thoát nước, Đổi vớitrường hợp tăng ti không thoát nước, với t > T, tức xét đến sự có kết thắm thtrường hợp cực đoan với t= T là nguy hiểm nhất vì khối đất có thể bị phá hoitrước khi sự cỗ kế thẳm xây rà

Tinh toán dn định theo ủng suất tổng dựa tên nguyên lý của sự tăng tỉ

không thoát nước: áp lực nước lễ rồng ting thêm chưa chuyển hod kịp thành ứng

suất hiệu quả khi tăng ti

Mái dốc là khối đất có mặt giới hạn là mặt dốc (Hình 2.3) Mái dốc hình

thành hoặc đo tác nhân tự nhiên (sườn.(vf: taluy nên đường đảo, nề dip,

hoặc do tác động nhân tạotóng, thân đập di dévy

‘Hoc viên : Phạm An Trung Lip Cao học CHISCI2

+ Một trượt

Hinh 3.3: Mặt cắt ngang một mái đắc

“Tắt cả các mát dốc đều có xu hướng giảm độ dốc đến một dạng ổn định hơn.cuối cũng chuyển sang nằm ngang và trong bối cảnh này, mắt 6n định được quanniệm là khi có xu hướng di chuyển và phá hoại Đối với n đường đào là do khỉchọn kích thước, hình dang của mái dốc chưa hợp lý Các lực gây mắt én định liên«quan chủ yêu với trọng lực và thắm trong khi sức chống phí hoại cơ bản là do hình

{dang mái dốc kết hợp với bản thân độ b&n kháng cắt của đất và đá tạo nên, do đó

Khi tính toán ôn định của mái dốc cần phải xét đến dy đủ các nội lực và ngoại lực"Như chúng ta đã biết mái dốc càng thoải thì độ ổn định sẽ cảng cao, nhưng.khối lượng công tác đắt, dign tích chiếm dung sẽ càng lớn, điều này sẽ dẫn đến trivới quan điểm kinh tế hiện nay Vì vậy, mục tiêu cuối cùng của vitoán ônđịnh mái đốc là xác định được độ dốc mái công trình thỏa mãn yêu cầu kinh tế vàkỹ thuật

2.2.2 Phương trình cân bằng của khối đắt trượt2.2.2.1 Các.ä thiết tinh toán

Dé lập phương trinh cân bằng giới hạn của khối đất trượt các tắc giả nhưK.EPettecxom, W Fcllenius, Bishop, Sokolovski, K, Terzaghi đều dựa vào côngthức nỗ tiếng của A.C Coulomb (Định luật Mohr - Coulomb) để xác định ứng suất

+(Z,-i)fep 22)“Trong đó

+ - ng suất cất gid hạn tại điền bắt kỳ trên mặt Irượt ở trang thấi cân bằnggiới han.

.Ø, ting suất pháp giới hạn (vuông góc với mặt trượt) ở trạng thái cân bằng