Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật địa chất: Đánh giá ổn định mô hình thực nghiệm để chắn sóng luồng tàu trọng tải lớn vào Sông Hậu

Mô hình thực nghiệm hiện trường một đoạn điển hình dài 50m của tuyến đê chắn sóng nhằm thử nghiệm, phân tích và đánh giá chất lượng của cát sau khi lấp vào trong hố móng, kiểm tra ổn địn

Mục tiêu của luận văn

Kiểm tra, đánh giá tính chất cơ lý của cát thay thế vào trong hố móng (hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong φ 0 ) của mỏ cát Định An (mỏ Thanh Quân) với mô hình thực nghiệm hiện trường

Phân tích, đánh giá ổn định trượt và lún theo mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế tại điểm dưới đáy nền đê (U y ) ứng với cao trình đỉnh đê thiết kế với mô hình thực nghiệm hiện trường.

Luận điểm cần bảo vệ

Kết quả kiểm tra, đánh giá chất lượng nguồn vật liệu mỏ cát tại khu vực cửa Định An được san lấp vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm tại hiện trường so với thông số kỹ thuật tính toán của vật liệu của thiết kế

Kết quả phân tích, đánh giá ổn định trượt và lún theo mô hình lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế tại điểm dưới đáy nền đê Uy với cao trình đỉnh đê.

Nội dung nghiên cứu của luận văn

Lựa chọn đoạn đê điển hình để xây dựng mô hình thử nghiệm với quy mô kết cấu như tuyến đê chắn sóng phía Nam phù hợp với điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu

Lấy mẫu thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý vật liệu cát thay thế trong hố móng gồm hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên và góc ma sát trong theo công thức thực nghiệm của Roberson và Cabal [6] để kiểm tra chất lượng cát sau khi thi công vào trong hố móng

Phân tích, đánh giá và so sánh ổn định trượt, độ lún theo lý thuyết so với kết quả quan trắc lún thực tế với điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu của luận văn

Thu thập số liệu thiết kế, hồ sơ thiết kế, số liệu địa chất, điều kiện tự nhiên khu vực, khảo sát hiện trường

Quy trình xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường với điều kiện tư nhiên phù hợp với phạm vị nghiên cứu

Lấy mẫu, thử nghiệm vật liệu cát thay thế vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm hiện trường Ứng dụng mô hình lý thuyết để phân tích, tính ổn định trượt, lún so với kế quả quan trắc lún thực tế tại đáy nền đê

Kế thừa kết quả từ các công trình nghiên cứu trước.

Những điểm mới về mặt khoa học của luận văn

Lần đầu tiên xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường được thực hiện một đoạn điển hình của tuyến đê chắn sóng ở Việt Nam được phân tích, đánh giá một cách rõ ràng, nhằm đánh giá chất lượng, giảm chi phí hàng chục tỷ đồng, đấy nhanh tiến độ và tận dụng được nguồi tài nguyên cát biển của địa phương cho dự án

Cung cấp số liệu cơ lý cát mỏ tại khu vực cửa Định An như hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong phục vụ cho các dự án có quy mô thiết kế tương tự trong tương lai, cho các nhà quản lý, đơn vị thiết kế, thi công và tận dụng được nguồn tài nguyên cát biển này

Xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường cần được thực hiện trước khi tiến hành thi công đại trà đối với các dự án lớn, dự án trọng điểm để điều chỉnh mô hình lý thuyết và thực nghiệm sát với thực tế nhằm khẳng định chất lượng, biện pháp thi công, tiến độ và tận dụng nguồn vật liệu sẵn có của địa phương nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư cho dự án và nguồn tài nguyên của đất nước.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường trước khi tiến hành thi công đại trà là rất cần thiết cho các dự án đê chắn sóng nhằm điều chỉnh giữa mô hình lý thuyết phù hợp với thực tế

Góp phần cung cấp số liệu cơ lý của cát mỏ tại khu vực cửa Định An với các thông số cơ bản như: hàm lượng hạt mịn, dung trọng tự nhiên, góc ma sát trong được thay thế vào trong hố móng của mô hình thực nghiệm hiện trường

Có thể ứng dụng phương pháp và kết quả tính toán ổn định trượt, độ lún theo mô hình lý thuyết so với số liệu quan trắc tại các điểm dưới đáy nền theo điều kiện tự nhiên và địa chất khu vực nghiên cứu

Kết quả của luận văn là cơ sở giúp các nhà quản lý, đơn vị thiết kế nghiên cứu, đề xuất xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường trước khi thực hiện các dự án lớn trong thời gian tới và đặc biệt quan trọng nhằm tránh rủi ro trong khâu thiết kế và thi công công trình.

Cơ sở tài liệu

Bộ bản vẽ thiết kế, số liệu điều kiện tự nhiên của dự án đê chắn sóng phía Nam do đơn vị thiết kế và đơn vị thi công của dự án

Luận án sẽ kế thừa và sử dụng những kết quả đã được nghiên cứu của cục Địa chất – Khoáng sản; của Liên đoàn Địa chất công trình – địa chất thủy văn miền Nam

Các tài liệu địa chất, địa chất thủy văn được thực hiện từ các đề tài nghiên cứu khoa học, các báo cáo đã được công bố trong các Hội nghị khoa học trong và ngoài nước, các luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ của các tác giả trong và ngoài nước Các phần mềm ứng dụng Geo-Slope, Plaxis và thiết bị thiết bị xuyên CPTu.

Cấu trúc luận văn

Tổng quan về tuyến đê biển chắn sóng phía Nam [8]

Qui mô, kết cấu đê chắn sóng phía Nam 1.3.1

Quy mô và kết cấu tuyến đê chắn sóng phía Nam được chia làm 03 đoạn như sau:

Hình 1 17: Mặt bằng tổng thể tuyến đê Đ o ạ n 1 có quy mô, k ế t c ấ u nh ư sau:

Hình 1 18: Mặt bằng đoạn 1 từ lý trình Km2+300 đến Km2+400

Chiều dài: L 1 = 100m; Bề rộng đỉnh đê: B đ = 6,6m; Hệ số mái dốc: m = 1,6 (phía biển và phía bể cảng); Bề rộng chân khối bảo vệ: B= 5m

Kết cấu đoạn đầu đê gồm các lớp theo thứ tự từ dưới lên trên như sau:

Nền đê: Nạo vét lớp đất yếu dưới đáy nền đê với bề rộng 40m, mái dốc nạo vét hố móng về hai bên (phía biển và phía bể cảng) m = 3, cao độ đáy nạo vét -9,0m; thay thế lớp đất nền bằng lớp cát

Lớp đệm chống xói được bố trí để bảo vệ chân đê, phạm vi kéo dài từ chân lớp phủ ra ngoài ≥ 14m; bằng đá cấp phối có trọng lượng 5 ÷ 200kg/viên, chiều dày 1,0m; cao độ sau khi hoàn thiện của mặt trên lớp đệm là -2,0m

Lớp lõi đê: Sử dụng cấp phối đá hộc có trọng lượng 5÷200kg/viên; cao độ sau khi hoàn thiện của mặt trên lớp lõi là +4,9m

Lớp đá hộc lót: Sử dụng cấp phối đá hộc có trọng lượng 300÷700kg/viên; chiều dày lớp 1,3m; cao độ sau khi hoàn thiện của mặt trên lớp đá hộc lót là +6,20m

Lớp phủ: Sử dụng khối phá sóng Chinese Accropode bằng bê tông mác 350, đá dăm 1x2, xếp thành hàng, chiều dày lớp 1,62m, trọng lượng mỗi khối 5,0 tấn, thể tích 2,1m 3 , chiều cao khối 1,80m; cao độ sau khi hoàn thành công tác thi công của mặt trên lớp phủ là +7,80m; cao độ mặt đê sau lún cố kết là +7,50m; phía dưới chân đê, xếp khối phá sóng mở rộng ra hai phía (phía biển và phái bể cảng) B = 5,0m

Hình 1 19: Mặt cắt ngang điển hình Đoạn 1

STT Hạng mục Thông số hình học Đơn vị

1 Nạo vét thay nền (mái Đáy nạo vét m -9,0 -

3 Đổ đá lớp đệm chống xói Đổ đá đến cao độ m -2,0

4 Đổ đá lõi đê Cao độ đỉnh lõi m +4,6 +4,9

5 Đổ đá lớp lót Cao độ đỉnh lớp lót m +5,9 +6,2

Chiều rộng đỉnh lớp lót m 5,7 5,7

Chiều rộng đỉnh đê m 6,6 (xếp 4 khối)

Chiều rộng chân khối xếp m 5,0 (xếp 3 khối)

5,0 (xếp 3 khối) Số khối xếp trên mái dốc 9 khối 9 khối Đ o ạ n 2 có quy mô, k ế t c ấ u nh ư sau:

Chiều dài: L 2 = 1225m (từ lý trình Km1+075 đến Km2+300); Bề rộng đỉnh đê: B đ 6,0m; Hệ số mái dốc: m = 1,6 (phía biển và phía bể cảng); Bề rộng chân khối bảo vệ:

Kết cấu đoạn giữa đê gồm các lớp theo thứ tự từ dưới lên trên tương tự như đoạn 1

Hạng mục Thông số hình học Đơ n vị

Giá trị Chưa dự phòng lún

1 Nạo vét thay nền (mái dốc nạo vét m =3) Đáy nạo vét m -8,5 -

Chiều rộng đáy nạo vét m 34 -

2 Cát thay nền Thay cát đến cao độ m -2,5 -3,0

3 Đổ đá lớp đệm chống xói Đổ đá đến cao độ m -1,5 -2,0

6 Xếp khối Chinese Ac- cropode 3,5T

Chiều rộng chân khối xếp m 4,5 (xếp 3 khối)

4,5 (xếp 3 khối) Số khối xếp trên mái dốc 10 khối 10 khối Đ o ạ n 3 có quy mô, k ế t c ấ u nh ư sau:

Hình 1 21: Mặt cắt đoạn 3 từ lý trình Km0+000 đến Km1+075

Chiều dài : L 3 = 1075m; Bề rộng đỉnh đê: B đ = 6,0m; Hệ số mái dốc : m = 1,6 (phía biển và phía bể cảng); Bề rộng chân khối bảo vệ : Bc= 3,6m

Kết cấu đoạn giữa đê gồm các lớp theo thứ tự từ dưới lên trên tương tự như đoạn 1.

Hạng mục Thông số hình học Đơn vị

Giá trị Chưa dự phòng lún Dự phòng lún 0,3m 1

Nạo vét thay nền (mái dốc nạo vét m =3) Đáy nạo vét m -2,5 -5,5 -8,0 -

Chiều rộng đáy nạo vét m 24 28 -

2 Cát thay nền Thay cát đến cao độ m +1,0 -0,2 -2,2 3 Đổ đá lớp đệm chống xói Đổ đá đến cao độ m +2,0 +0,8 -1,2 4 Đổ đá lõi đê Cao độ đỉnh lõi m +5,3 +5,6

6 Xếp khối Chinese Accro- pode 2T

Chiều rộng đỉnh đê m 6,0 (xếp 5 khối) 6,0 (xếp 5 khối) Chiều rộng chân khối xếp m 4,5 (xếp 3 khối) 4,5 (xếp 3 khối) Số khối xếp trên mái dốc 7; 9; 12 khối 7; 9; 12 khối Thiết kế kỹ thuật của đê chắn sóng phía Nam [8,9]

Cao trình đỉnh đê đã được phê duyệt chưa bao gồm chiều cao 30cm dự phòng lún cố kết sau 25 năm là +7,5m (hệ Hải đồ)

Khối phủ tính toán được lựa chọn là khối Chinese Accropode có trọng lượng 2 tấn đến 5 tấn, cụ thể như sau: Đoạn 1 dài 100m từ Km 2+300 đến 2+400: Chinese Accropode 5T (2,1 m 3 ); Đoạn 2 dài 1.225m từ Km 1+075 đến Km 2+300 : Chinese Accropode 3,5T (1,5 m 3 ); Đoạn 3 dài 1.075m từ Km 0+000 đến Km 1+075 : Chinese Accropode 2,0T (0,8 m 3 )

Chiều rộng đỉnh đê tính toán theo kích thước khối phủ Chinese Accropode được lựa chọn thông qua tính toán chiều rộng khối phủ theo công thức dưới đây và kết hợp với tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất khối Accropde

Công thức tính toán chiều rộng theo công thức sau:

B : chiều rộng đỉnh đê (m); n: số khối xếp trên đỉnh đê, yêu cầu tối thiểu phải đảm bảo 3 lớp khối;

W : Khối lượng khối phủ danh định (T);

W R : Khối lượng riêng của vật liệu làm khối phủ (T/m 3 ); k ∆ : Hệ số lớp, lấy theo hướng dẫn của CLI , k ∆ = 1,29;

Bảng 1 1: Kết quả tính toán chiều rộng đỉnh đê

Lớp bảo vệ chống xói chân đê 1.3.2.4

Trọng lượng đá bảo vệ chống xói chân đê 1.3.2.4.1

Trọng lượng khối bảo vệ chân đê được xác định theo công thức của Vandermeer

Trong đó: h b , d S : chiều sâu nước tại chân thềm và trước thềm (m);

H S : chiều cao sóng tính toán – H 1/3 (m);

Chiều rộng yêu cầu Lựa chọn k ∆ W W R B B

(m) (Tấn) (T/m 3 ) m m Đầu đê (Km 2+300 đến Km 2+400) 4 1.29 5.0 2.33 6.7 6.6 Đoạn 2 (Km 1+075 đến Km 2+300) 4 1.29 3.5 2.33 5.9 6.0 Đoạn 2 (Km 0+000 đến Km 1+075) 5 1.29 2.0 2.33 6.1 6.0 Đặc điểm

Số khối γc: khối lượng riêng của vật liệu làm khối (T/m 3 ); γw: khối lượng riêng của nước biển (T/m 3 )

Bảng 1 2: Trọng lượng khối bảo vệ chân

Phạm vi bảo vệ chống xói chân đê 1.3.2.4.2

Kết cấu đê sử dụng khối Chinese Accropode, phạm vi chống xói chân đê từ (1÷1,5)HS và tính toán theo yêu cầu chống xói, phạm vi bảo vệ chống xói đê tối thiểu từ 5 đến 10m

Do miệng hố móng nạo vét rộng từ 14÷25m nên lựa chọn phạm vi bảo vệ chống xói chân đê từ 14 ÷ 25m (theo phạm vi nạo vét thay nền)

Lớp lót và đá lõi đê 1.3.2.4.3

Trọng lượng lớp trung gian được qui định tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại khối phủ mái và thường được chọn bằng 1/10 đến 1/20 trọng lượng của khối phủ ngoài; đá lõi đảm bảo nằm trong khoảng 1/200÷1/400 trọng lượng khối phủ mái

Bảng 1 3: Trọng lượng lớp trung gian và lõi đê

Vị trí Khoảng cách từ gốc đê (m) H i (m) MNTK

(m) Cao độ đáy ds (m) h b (m) Đường kính đá D n50

Trọng lượng lớp trung gian (T)

Trọng lượng đá lõi yêu cầu (kg)

Vị trí Khoảng cách từ gốc đê (m) Phạm vi

Trọng lượng khối phủ (T) Đoạn 3 Đoạn 2

Lựa chọn Điều kiện ổn định đê chắn sóng [8]

Tính chất cơ lý của lớp cát thay thế 1.3.3.1

Các chỉ tiêu vật liệu của lớp cát thay thế như sau:

Hàm lượng hạt mịn (lọt sàng cỡ sàng 0,075) không quá 15% trọng lượng theo kết quả thí nghiệm trong BS 1377 (Phương pháp sàng ướt)

Tiến trình lấy mẫu, thay thế và kiểm soát chất lượng tuân theo Tiêu chuẩn Anh BS 1377, BS 6349 Part 5, BS 6031 và BS 812

Các thông số tính toán của cát sau khi lấp vào hố móng:

Dung trọng tự nhiên của lớp cát γ ≥ 18,0KN/m 3 khi lấy mẫu thành mỏng theo BS 5930 và kiểm tra theo BS 1377

Góc ma sát trong φ ≥ 30 0 khi kiểm tra bằng thí nghiệm xuyên tĩnh hiện trường BS5930

Kết quả tính toán ổn định 1.3.3.2 Ổn định trượt tính toán theo các số liệu địa chất trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật Trường hợp tải trọng bình thường, khai thác dài hạn, hệ số ổn định yêu cầu k≥1.3 Trường hợp tải trọng thi công, đặc biệt, hệ số ổn định yêu cầu k≥1.1

Kết quả dự báo lún trong giai đoạn thi công khoảng 0,4 đến 0,7m và trong 25 năm tiếp theo khoảng 0,3m

Trong giai đoạn TKKT cao trình đỉnh đê được lựa chọn như sau:

+ Cao trình hoàn thiện sau khi thi công: +7.8m CDL

+ Cao trình sau khi lún cố kết (25 năm): +7.5m CDL

Bảng kết quả phân tích dự báo lún cho các điểm dưới đáy nền đê Uy và mép đê Ux ứng với cao trình đỉnh đê +7,5m theo tính toán được cho trong bảng sau:

Bảng 1 4: Kết quả dự báo lún

Mặt cắt Sau khi thi công Độ lún 25 năm tiếp theo Tổng độ lún

Uy (m) Uy (m) Ux (m) Uy (m) Ux (m)

Hình 1 23: Độ lún dự báo tại tim đê ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC VÀ VỊ TRÍ XÂY DỰNG MÔ CHƯƠNG 2

HÌNH THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu Đặc điểm địa lý tự nhiên [12,13]

Trà Vinh là một tỉnh thuộc ĐBSCL; vị trí địa lý giới hạn từ: 9°31'46" đến 10°4'5" vĩ độ Bắc và từ 105°57'16" đến106°36'04" kinh độ Đông Dự án thuộc Huyện Duyên Hải, nằm về phía Nam của tỉnh Trà Vinh giữa hai cửa là Cung Hầu và Định An của hai nhánh sông Cửu Long: Sông Cổ Chiên và Sông Hậu:

Phía Đông: giáp Biển Đông Việt Nam

Phía Tây: giáp tỉnh Vĩnh Long

Phía Nam: giáp tỉnh Sóc Trăng

Phía Bắc: giáp tỉnh Bến Tre

Hình 2 1: Vị trí địa lý của dự án

Dự án Luồng cho tàu biển trọng tải lớn vào sông Hậu do Cục Hàng Hải Việt Nam làm chủ đầu tư Dự án được xây dựng với mục tiêu mở luồng tàu ổn định, lâu dài cho tàu biển trọng tải 10.000DWT (đầy tải) đến 20.000DWT (giảm tải) ra vào, đảm bảo thông qua lượng hàng hóa của khu vực ĐBSCL” – Trích từ Công báo tỉnh Trà Vinh Đê biển được xây dựng ở hai bên kênh biển Khoảng cách giữa đê Bắc, đê Nam dự kiến là 342m ở phần gốc đê và 657m từ đoạn giữa đê đến đầu đê Khoảng cách này đã tính đến khả năng mở rộng luồng trong tương lai từ một thành hai chiều

Hình 2 2: Vị trí địa lý của dự án Đặc điểm địa hình 2.1.1.2

Nhằm phục vụ cho công tác thiết kế đê biển luồng sông Hậu, địa hình đáy biển khu vực tuyến đê đã được tiến hành khảo sát và được cập nhập trong tháng 3/2012, phần gốc đê cập nhật đến tháng 6/2013 Theo kết quả, địa hình xây dựng tuyến đê tương đối thoải, độ dốc khoảng 1/1000, cách bờ 2km với cao độ đạt khoảng -2.0m (Hệ Hải đồ) Đặc điểm khí tượng, thủy hải văn [8]

Vùng đồng bằng sông Cửu Long thuộc vùng nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của gió mùa Châu Á, có hai loại gió chính tại khu vực này Từ tháng 5-11 là gió mùa Tây Nam, gió cộng với hơi nước thổi từ biển vào gây mưa gọi là mùa mưa Từ tháng 12-4 có gió mùa Đông Bắc, gió thổi từ Đông Bắc và đó là mùa khô

Hình 2 3: Hình vẽ thể hiện hướng gió hàng năm tại ĐBSCL

Đặc điểm điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu [12,13]

Phụ thống Holocen giữa - Hệ tầng Hậu Giang (m, am)Q 2 2 hg:

Theo Lê Đức An [1] bề dày của hệ tầng Hậu Giang ở Trà Vinh dao động từ 15m đến 30m, gồm các kiểu nguồn gốc sau:

Trầm tích biển (mQ 2 2 hg): hành phần trầm tích gồm cát bột xám nâu, xám xanh Chưa rõ bề dày, vào khoảng >1m-1,5m

Trầm tích nguồn gốc sông biển hỗn hợp- amQ2 2 hg: phân bố ven sông Tiền, sông Hậu, trải rộng đến Tịnh Biên – Tri Tôn Thành phần trầm tích gồm sét, sét bột chứa cát lẫn di tích thực vật, xám vàng, đốm vàng loang lổ Bề dày chưa khống chế, khoảng >5m

Thống Holocen, phụ thống Holocen trên - Hệ tầng Cửu Long (a, am, amb, 2.2.1.2 ab, mb, m) Q 2 3 cl

Các vật liệu trầm tích phân bố phân bố ở những nơi có dòng chảy, những bồn trũng

Mỗi loại trầm tích đều tuân theo quy luật phân dị trầm tích và đều có lịch sử hình thành riêng Đặc điểm trầm tích (như thành phần độ hạt, thành phần khoáng vật, độ mài tròn hạt vụn…) góp phần lý giải được quá trình lắng đọng, di chuyển của vật liệu trầm tích, đồng thời phần nào suy đoán địa hình trong quá khứ Đặc điểm trầm tích khu vực nghiên cứu được chia ra làm hai giai đoạn: giai đoạn Holocen muộn phần sớm (trong phạm vi phần đất liền) và giai đoạn Holocen muộn phần muộn (trong phạm vi phần ngập nước)

Quy luật phân bố độ hạt: Theo quy luật phân dị cơ học, nhìn chung trầm tích từ đất liền ra biển có độ hạt giảm dần: cát → cát bùn → bùn cát → bùn

Trầm tích Holocen trên - phần dưới ( Q2 3a ):

Trầm tích Holocen muộn đới ven biển phân bố trên tầng mặt ở độ sâu từ 0- 10m tùy thuộc vào thành phần thạch học và tướng trầm tích Có 5 kiểu trầm tích cơ bản trong phạm vi nghiên cứu: Cát, cát bột, bột cát, bùn, than bùn

+Trầm tích biển (mQ2 3a ): cát mịn lẫn ít bột, màu xám

+ Trầm tích sông - biển (amQ2 3a ): sét, bột, cát lẫn di tích thực vật, mảu xám nâu, đen

Trầm tích Holocen trên - phần trên (Q 2 3b

Trầm tích Holocen muộn phần ngập nước thuộc Holocen muộn phần muộn (Q23b) được thành tạo trong môi trường châu thổ ngập nước hiện đại (tiền châu thổ và sườn châu thổ) bao gồm 4 kiểu trầm tích tiêu biểu: Cát, cát bùn, bùn và bùn cát

+ Trầm tích sông - đầm lầy (abQ 2 3b ): sét, bột, than bùn, màu xám nâu, xám đen

+ Trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông - biển (amQ2 3b ): sét bột chứa mảnh vỏ sò, màu xám nhạt, xám nâu nhạt

+ Trầm tích sông - biển - đầm lầy (ambQ2 3b ) + Trầm tích biển (mQ2 3b ): sét bột chứa mảnh vỏ sò, màu xám nhạt, xám nâu nhạt Đặc điểm kiến tạo và địa động lực 2.2.2

Khu vực nghiên cứu nằm trọn trong khối sụt sông Tiền – sông Hậu, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của đứt gãy sông Hậu và đứt gãy sông Cổ Chiên Hoạt động tân kiến tạo - địa động lực và các đứt gãy này đã tác động lớn đến quá trình lắng đọng trầm tích: các quá trình estuary hóa cửa sông, tăng bề dày trầm tích, động đất…

Trên địa phận Việt Nam, đứt gãy sông Hậu trùng với sông Hậu, kéo dài từ biên giới Việt Nam- Campuchia qua Châu Đốc ra biển Đông dài hơn 350km theo phương Tây Bắc-Đông Nam Đứt gãy gần như cắm rất dốc về Đông Bắc; trong Kainozoi sớm đứt gãy có tính chất trượt bằng phải, nhưng trong Kainozoi muộn đứt gãy có tính chất trượt bằng trái Cự ly dịch chuyển trái lớn hơn cự ly dịch chuyển phải và hoạt động dịch chuyển đứng mạnh hơn dịch chuyển ngang Đới hoạt động của đứt gãy ảnh hưởng rộng 30km Đứt gãy Sông Hậu đóng vai trò phân phụ đới và là ranh giới giữa phụ dới Cà Mau và phụ đới Bến Tre Trong giai đoạn Pleistocen muộn-Holocen sự phân dị giữa 2 cánh đứt gãy yếu hơn so với giai đoạn trước đó Nhưng vào Holocen đứt gãy Sông Hậu hoạt động tích cực trở lại, với cánh TN nâng, cánh ĐB hạ khá mạnh, làm cho dòng sông Hậu chảy thẳng và duy trì cho đến ngày nay.

Đặc điểm địa chất khu vực cảng [8]

Hình 2 9: Địa chất khu vực cảng Địa tầng tại khu vực này là tương đối đồng nhất và chia thành các lớp từ trên xuống như sau:

Lớp 2: Cát, kết cấu rất rời rạc

Lớp 3a (CL/CH): Bùn sét, trạng thái từ chảy tới dẻo chảy, xám sẫm, tính dẻo trung bình đến cao

Lớp 3b (CL): Sét, sét pha cát, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, xám vàng, xám xanh, tính dẻo vừa

Lớp 4b (SM/SC-SM): Cát pha sét, pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa

Lớp 5 (CL/CH): Sét, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, xám xanh, xám vàng, tính dẻo thay đổi lớn từ trung bình đếncao

Lớp 6 (SC/SC-SM): Cát pha bụi, pha sét, xám xanh, xám vàng, kết cấu chặt vừa

Lớp 7 (CL/CH/MH): Sét, sét lẫn cát, trạng thái nửa cứng đến cứng, xám vàng, xám xanh, tính dẻo biến đổi từ vừa đến cao

Lớp 8 (SM/SC-SM): Cát pha bụi, xám xanh, xám, kết cấu chặt đến rất chặt

Thấu kính TKC2 (SC-SM): Thấu kính cát pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa Thấu kính này xuất hiện trong lớp 5 của hố khoan LKD44

Thấu kính TKC3: Thấu kính cát kết, xám vàng, rất cứng Thấu kính này xuất hiện trong hố khoan LKD46.

Đặc điểm địa chất đoạn xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường [8,9]

Tham khảo kết quả công tác khảo sát hiện trường, kết quả thí nghiệm trong phòng và các trụ cắt lỗ khoan giai đoạn trước do Công ty thiết kế thực hiện lập

Hình 2 10: Vị trí mặt bằng vị trí hố khoan

Mặt cắt địa chất của khu vực xây dựng tương đối đồng nhất và chia lớp từ trên xuống dưới như sau:

Lớp 2 – Cát bụi, màu xám ghi, xám vàng;

Phụ lớp 3a – Sét ít dẻo, màu xám ghi, xám nâu, xám xanh, trạng thái chảy;

Phụ lớp 3b – Sét rất dẻo, màu xám nâu, xám vàng, trạng thái nửa cứng;

Phụ lớp 4b – Cát lẫn sét, xám vàng, kết cấu chặt vừa;

Lớp 5 – Sét ít dẻo, màu xám xanh, xám vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng;

Lớp 6 – Cát lẫn sét, xám vàng, nâu vàng, kết cấu chặt vừa;

Phụ lớp 7a – Sét ít dẻo, màu xám vàng, nâu vàng, xám xanh, trạng thái nửa cứng;

Phụ lớp 7b – Sét rất dẻo, màu xám xanh, xám nâu, nâu vàng, trạng thái nửa cứng;

Thấu kính L4b-1 - Sét rất dẻo, màu xám xanh, xám vàng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng;

Thấu kính L6-1 - Sét ít dẻo, màu xám xanh, xám vàng, trạng thái dẻo cứng;

Thấu kính L7-1 – Cát lẫn sét, màu xám nâu, kết cấu chặt

Hình 2 11: Mặt cắt địa chất công trình

Hình 2 12: Mặt cắt địa chất tại khu vực ngoài biển

Các chỉ tiêu cơ lý được tổng hợp như sau:

Bảng 2 3: Chỉ tiêu cơ lý trung bình của một lớp đất

TT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị trung bình

2 Khối lượng thể tích tự nhiên

Giá trị tiêu chuẩn γ TN g/cm 3 1.65

Trạng thái giới hạn I γ TNI g/cm 3 1.63 Trạng thái giới hạn II γ TNII g/cm 3 1.64

3 Khối lượng thể tích khô γ k g/cm 3 1.09

4 Khối lượng riêng hạt (tỷ trọng) Δ g/cm 3 2.7

5 Hệ số rỗng tự nhiên ε - 1.477

Giá trị tiêu chuẩn φ Độ 1 o 42’

Trạng thái giới hạn I φ I Độ 1 o 40’

Trạng thái giới hạn II φ II Độ 1 o 41’

Giá trị tiêu chuẩn C KG/cm 2 0.108

Trạng thái giới hạn I C I KG/cm 2 0.107 Trạng thái giới hạn II C II KG/cm 2 0.108

14 Hệ số nén lún a 1-2 cm 2 /KG 0.123

15 Mô đun biến dạng Eo KG/cm 2 6.4

- Chỉ số nén - Áp lực tiền cố kết - Hệ số cố kết - Hệ số nén - Hệ số thấm - Chỉ số hồi phục

- KG/cm 2 10 -3 cm 2 /s cm 2 /KG 10 -7 cm/s

17 Thí nghiệm nén nở hông

18 Thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ UU

- Lực dính kết - Góc nội ma sát - S u

19 Thí nghiệm nén 3 trục sơ đồ CU

- Góc nội ma sát hiệu quả - Lực dính kết hiệu quả - Góc nội ma sát hiệu quả φ’

THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VẬT LIỆU CÁT CHƯƠNG 3

THAY THẾ VÀO TRONG HỐ MÓNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG

Mô hình thực nghiệm hiện trường [8,9]

Hình 3 1: Đoạn mô hình thực nghiệm hiện trường (từ Km0+250 đến Km0+300)

Quy mô, kết cấu đoạn xây dựng mô hình thực nghiệm hiện trường:

Chiều dài: Ltn = 50m; Bề rộng đỉnh đê: Bđ = 6,0m; Hệ số mái dốc: m = 1,6 (phía biển và phía bể cảng); Bề rộng chân khối bảo vệ: Bc= 3,6m

TT Hạng mục Thông số hình học Đơn vị

Giá trị Chưa dự phòng lún

1 Nạo vét thay nền (mái dốc nạo vét m =3) Đáy nạo vét m -5,5 -

Chiều rộng đáy nạo vét m 28 -

2 Cát thay nền Thay cát đến cao độ m -1,0 -

3 Đổ đá lớp đệm chống xói Đổ đá đến cao độ m +0,8

6 Xếp khối Chinese Ac- cropode 2T

6,0 (xếp 5 khối) Chiều rộng chân khối xếp m 4,5 (xếp 3 khối)

4,5 (xếp 3 khối) Số khối xếp trên mái dốc 7; 9; 12 khối 7; 9; 12 khối

Trình tự xây dựng mô hình hiện trường [9]

Bước 1: Thi công nạo vét nền móng mô hình thử nghiệm

Hình 3 3: Nạo vét móng đê

Bước 2: Thi công san đắp cát thay thế của nền móng đê

Hình 3 4: Lấy và san đắp cát vào móng đê

Bước 3: Thi công đổ đá lớp đệm (móng đê), lớp lõi (thân đê), lớp lót (lớp dưới khối phủ Chinese Accropode) Cao độ đợt đầu tiên đảm bảo cao hơn mực nước cao là 0,5 đến 1m để tạo mặt bằng thi công trên bộ Sau khi thi công xong sẽ tiến hành thi công hoàn thiện mặt cắt đê

Hình 3 5: Đổ đá vào móng đê

Bước 4: Lắp đặt khối phủ Chinese Accropode đến cao độ đỉnh lớp lõi

Bước 5: Đổ hoàn thiện đá lót đến cao độ mô hình

Hình 3 7: Hoàn thiện đá lót

Bước 6: Lắp đặt hoàn thiện khối Chinese Accropode.

Phương pháp thi công và thử nghiệm cát

Công tác thi công thử nghiệm cát [9]

Tiến hành nạo vét hố móng thử nghiệm cát 3.3.1.1

Sử dụng 1 máy đào gầu dây và Poton để thi công nạo vét hố móng thử nghiệm cát

Trong quá trình nạo vét, máy đào gầu dây di chuyển bằng hệ thống neo, tời có sẵn trên pontoon Căn cứ vào vị trí đã đánh dấu, máy đào gầu dây di chuyển vào khu vực cần nạo vét và tiến hành nạo vét

Kiểm tra cao độ mực nước thi công để đảm bảo quá trình thi công được chính xác tránh hiện tượng nạo vét quá sâu hoặc quá nông so với thiết kế Bùn đất sẽ được bốc

Nghiệm thu nạo vét hố móng thử nghiệm cát 3.3.1.2

Sau khi tiến hành nạo vét xong tiến hành nghiệm thu hố móng thi công thử nghiệm đạt được yêu cầu đề ra về kích thước hố móng như trên

Thi công bơm cát vào vị trí thử nghiệm 3.3.2

Sơ đồ quy trình khai thác cát, tuyển rửa, đổ cát vào hố móng 3.3.2.1

Quy trình khai thác cát, tuyển rửa cát và đổ cát vào hố móng được thực hiện theo trình tự các công đoạn như trong sơ đồ dưới đây

Quy trình khai thác, tuyển rửa, đổ cát vào hố móng 3.3.2.2

Quy trình khai thác, tuyển rửa, đổ cát vào hố móng thực hiện các bước như sau:

 Bước 01: Chọn vị trí khai thác cát

Nằm trong khuôn viên mỏ đã được cấp phép khai thác, độ dày lớp cát đạt ít nhất khoảng 4÷5m (để giảm thiểu khả năng hút cả bùn theo vào xà lan)

 Bước 02: Khai thác cát lên tàu bơm hút

Sau khi đã định vị vị trí bơm hút cát xong, điều tàu bơm hút cát và xà lan chuyên chở cát đến vị trí đã định vị để tiến hành bơm hút cát từ mỏ vào xà lan bơm hút

Cát được bơm lên đầy tàu bơm hút và di chuyển đến vị trí để bơm cát sang xà lan mở đáy đã đứng sẵn tại hố đào

Tàu hút tiến hành khai thác cát tại mỏ Vận chuyển cát đến khu vực thi công

Bơm cát sang xà lan mở đáy Lấy mẫu thí nghiệm trước khi đổ xuống hố móng

Xà lan mở đáy di chuyển vào vị trí hố móng và xả cát Đo đạc chiều dày lớp cát Thí nghiệm CPTu

 Bước 03: Tuyển rửa cát và bơm chuyển sang xà lan mở đáy Tiến hành tuyển rửa cát bằng hệ thống lưới sang kích thước 1,0x1,5m được liên kết với nhau thành 01 tầng hay 02 tầng, mỗi tầng sử dụng 05 tấm lưới xếp cạnh nhau, mắt lưới sàng 0,5cm

Cát sau khi tuyển rửa, bơm đầy lên xà lan mở đáy, đơn vị thí nghiệm tiến hành lấy mẫu thử nghiệm thành phần hạt và dung trọng tự nhiên Sau khi lấy mẫu thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm có kết quả sơ bộ đạt thì xà lan mở đáy đi vào vị trí hố đào để đổ cát xuống hố móng

 Bước 04: Định vị vị trí cho xà lan đổ cát vào hố móng

Bình đồ hố móng đã nghiệm thu và tính toán mỗi vị trí, để đổ xuống từng khối lượng phù hợp

Dựa vào điều kiện thủy văn ngoài hiện trường (tốc độ dòng chảy, hướng của dòng chảy, thủy triều) để xác định vị trí tối ưu khi đổ cát xuống hố móng Kỹ thuật thi công đã chia hố móng thành từng ô và đánh dấu bằng phao nhựa, cọc tre Xà lan mở đáy di chuyển và đứng đúng theo chiều dài ô để thi công

 Bước 05: Đổ cát vào hố móng

Bước này là cực kỳ quan trọng quyết định sự thành công của biện pháp thi công Sau khi đã xác định vị trí, mực nước, hướng dòng chảy xong, xà lan sẽ tiến hành đổ cát vào hố móng

Công tác thi công san lấp cát tại hố móng bằng xà lan mở đáy được thực hiện như sau: Đáy của xà lan được mở từ từ (mở với tốc độ chậm) đồng thời khi đó trên xà lan sẽ khởi động hệ thống bơm để nước dẫn cát chảy xuống hố móng, động tác này rất quan trọng vì có thể đưa cát xuống hố móng đều đặn, cát sẽ được sắp xếp ổn định dưới hố móng mà không bị phân tầng, không gây xoáy nước mạnh khi mở cửa xả rộng Hai động tác kỹ thuật này được tiến hành song song với nhau để đảm bảo cát chảy đều vào hố móng không bị trộn lẫn bùn (phù sa) vào trong cát, đồng thời đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật về hệ số chặt

Bước 06 : Công tác san gạt

Trong quá trình thi công không thể xả cát xuống hố móng chính xác vì vậy phải sử dụng xáng cạp kết hợp với thợ lặn để kiểm soát cao độ và bề mặt cát sau san lấp Thợ lặn sẽ có trách nhiệm kiểm tra những vị trí sai sót và hướng dẫn xáng cạp thi công san sửa bề mặt cát san lấp, đảm bảo bề mặt cát san lấp phải bằng phẳng

Khối lượng công việc đã thực hiện 3.3.3

Bảng 3 1: Bảng khối lượng thử nghiệm

STT Số hiệu Chiều sâu xuyên, m

Bề dày lớp cát thử nghiệm, m Ghi chú

1 Hàm lượng lọt qua sang 0.075mm 10 Mẫu

2 Dung trọng tự nhiên 10 Vị trí

Thí nghiệm vật liệu cát lấy tại hố móng 3.3.4

Thí nghiệm hàm lượng hạt qua sàng 0.075mm [12,15]

Mẫu lấy ngẫu nhiên 10 vị trí khác nhau cả trên mặt và dưới đáy xà lan cát trước khi đổ xuống hố móng

Các mẫu ban đầu sau khi lấy được gộp lại, trộn kỹ và rút gọn theo phương pháp chia tư Đổ cốt liệu nhỏ lên một mặt phẳng khô sạch, không thấm nước San phẳng mặt mẫu và kẻ hai đường thẳng vuông góc để chia mẫu thành bốn phần đều nhau Lấy hai phần bất kỳ đối đỉnh nhau, gộp lại làm một Sau đó lại trộn kỹ và rút gọn phần mẫu gộp như trên cho tới khi đạt được khối lượng cần thiết khoảng 2kg

Cân khoảng 500 g cốt liệu đã sàng qua sàng 5 mm sau đó đổ cốt liệu đã cân vào sàng 0.075mm và tiến hành sàng Thời điểm dừng sàng là khi sàng trong vòng 1 phút mà lượng lọt qua mỗi sàng không lớn hơn 0,1 % khối lượng mẫu thử

Bảng 3 2: Bảng kết quả thử nghiệm

Tên chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Phương pháp thử Kết quả thí nghiệm Hàm lượng lọt qua sàng

Hình 3 8: Thí nghiệm mẫu cát

Thí nghiệm dung trọng tư nhiên [15,16]

Lắp dao đai (đã bôi trơn bên trong) vào với nắp, dùng tay ấn hoặc dùng búa 0.5kg đóng nhẹ xuống miếng gỗ đệm đặt trên lắp dao, cho dao ngập sâu xuống cát, không được để xuống nghiêng lệch Khi dao đã ngập hết, đào đất quanh dao lấy nguyên cả dao đai đầy đất lên, gạt nhẹ bằng hai đầu Nếu trong thao tác, mẫu cát bị vỡ phải làm lại thí nghiệm

Bảng 3 3: Bảng kết quả thí nghiệm

STT Vị trí thí nghiệm Thể tích dao vòng Khối lượng mẫu từ dao vòng

Dung trọng ướt tự nhiên

Hình 3 9: Thí nghiệm dung trọng

Thiết bị sử dụng thí nghiệm 3.3.5.1

Mũi côn có góc mở là 60° và tiết diện là 10 cm 2 được ấn vào trong đất với tốc độ trung bình khoảng 20 ± 5mm/s Lực ấn tại mũi côn tại độ sâu nào đó được đo bằng phương pháp điện theo các khoảng xuyên ngập 10mm Ứng suất được tính bằng cách chia lực đo được cho tiết diện của côn, xác định được sức kháng xuyên đầu mũi, q c

Ứng dụng phần mềm Geostudio Slope/W và Plaxis trong phân tích ổn định

Giới thiệu phần mềm Geostudio Slope/W và Plaxis [23]

GeoStudio SLOPE/W là gói phần mềm mô hình hóa địa kỹ thuật danh cho các kỹ sư, chuyên gia địa kỹ thuật nhằm giải quyết các bài toán phân tích ổn định mái dốc

SLOPE/W là phần mềm phân tích ổn định mái dốc hàng đầu cho đá và đất SLOPE /W phân tích các vấn đề đơn giản và phức tạp đối với nhiều hình dạng bề mặt trượt, điều kiện áp lực nước lỗ rỗng, tính chất đất, và điều kiện tải trọng

Với phạm vi các tính năng này, SLOPE/W có thể được sử dụng để phân tích hầu hết các vấn đề ổn định dốc gặp phải trong các dự án địa kỹ thuật, dân dụng, cầu đường và khai thác mỏ

Sự phát triển phần mềm Plaxis được bắt đầu từ 1987 tại Đại học công nghệ Delff – Hà Lan Phiên bản Plaxis V.1 ban đầu được thành lập nhằm mục đích phân tích các bài toán ổn định đê biển và đê sông tại các vùng bờ biển thấp tại Hà Lan Đến năm 1993 Công ty Plaxis BV được thành lập và từ năm 1998, các phần mềm Plaxis đều được xây dựng theo phần tử hữu hạn Phần mềm Plaxis được trang bị các tính năng đặc biệt để giải quyết một số khía cạnh của các kết cấu địa kỹ thuật phức tạp Chương trình này dùng để tính toán các bài toán về mái dốc, hố đào, hầm (tunnel), đường hầm giao thông, đường hào kỹ thuật (collector), đường tàu điện ngầm và các dạng công trình ngầm khác

So với các bộ phần mềm khác như Geostudio, phần mềm Plaxis có các tính năng ưu việt như: Xem xét sự tương tác giữa kết cấu với nền đất, mô phỏng bài toán theo quá trình thi công, tính toán theo thời gian, tính toán dòng thấm, tính toán bài toán tải trọng động, tính toán c-φ và tạo lưới dễ dàng

Nội dung và phương pháp tính toán 4.2.2

Mô hình thực nghiệm đê chắn sóng với một đoạn 50m được tính tại mặt cắt Km0+250

Mặt cắt này có đầy đủ các tính chất về địa chất khu vực của tuyến đê và có thể đại diện cho cả tuyến đê

Hình 4 3: Mặt cắt 0+250 của đê chắn sóng

Dựa vào vị trí mặt cắt ta sẽ chọn lỗ khoan tham chiếu là MKN4 và MKN5

Hình 4 4: Lỗ khoan tham chiếu MKN4-MKN5

Mô hình hóa mặt cắt tuyến đê ứng với lỗ khoan tham chiếu 4.2.2.3

Mặt cắt của tuyến đê gồm nhiều lớp và có các kích thước rất phức tạp nên ta không thể mô hình hóa trực tiếp bằng phần mềm Geostudio Slope/W cũng như phần mềm Plaxis Để đảm bảo kích thước của tuyến đê cũng như độ sâu của các lớp địa chất phía dưới được đảm bảo chúng ta sẽ mô hình hóa sơ bộ bằng phần mềm AutoCad trước với gốc tọa độ ở điểm chính giữa đáy của đáy đê

Hình 4 5: Mô hình bài toán sau khi tinh chỉnh bằng phần mềm Slope/W

Sau khi có được mô hình đơn giản của bài toán, tiếp tục thực hiện các bước tinh chỉnh bằng phần mềm Plaxis và Geostudio Slope/W chúng ta sẽ được mô hình hoàn chỉnh của bài toán:

Hình 4 6: Mô hình bài toán sau khi tinh chỉnh bằng phần mềm Slope/W

Hình 4 7: Mô hình bài toán sau khi tinh chỉnh bằng phần mềm Plaxis

Tuyến đê là công trình cấp đặc biệt, để đảm bảo sự an toàn chúng ta sẽ phân tích ổn định ngắn hạn (sau khi thi công xong) và ổn định dài hạn (sau 50 năm theo tuổi thọ thiết kế của đê) và dự báo lún từ lúc bắt đầu thi công cho đến 50 năm tiếp theo sau khi thi công Tuy nhiên, lún thân đê và lớp cát thay thế hầu như chỉ xảy ra trong quá trình thi công vì vậy luận văn chỉ tập trung phân tích ổn định ngắn hạn (sau khi thi công xong Đối với tính ổn định ngắn hạn được dùng phần mềm Slope/W dựa theo phương pháp Bishop để tính toán Đối với dự báo lún chúng ta sẽ sử dụng phần mềm Plaxis để tính toán bởi sự ưu việt hơn trong việc mô tả các giai đoạn thi công và có thể dự báo lún theo từng giai đoạn

Các trường hợp cần phải tính toán ổn định 4.2.2.5

Bảng 4 1: Các trường hợp phân tích ổn định

Tính toán ổn định ngắn hạn

Các giá trị thông số đất vào mô hình 4.3.1

Bảng 4 2: Các thống số đất dùng để tính ổn định ngắn hạn

Trang 75 Khai báo cao trình mực nước và tải trọng phân bố (nếu có) vào mô hình 4.3.2

Hình 4 8: Mô hình bài toán sau khi khai báo mực nước dâng và tải trọng

Kết quả phân tích ổn định ngắn hạn 4.3.3

Kết quả tính toán ổn định trượt cung tròn đê chắn sóng

Bảng 4 3: Bảng kết quả tính toán ổ định trượt mặt cắt Km0+250

Trường hợp Giai đoạn Mực nước Động đất Kết quả

Trường hợp 7 Khai thác +5.72 Có 1.691

Hình 4 9: Kết quả ổn định trong giai đoạn thi công (trường hợp 1)

Hình 4 17: Kết quả ổn định trong giai đoạn thi công (trường hợp 9) Đánh giá kết quả kiểm tra ổn định 4.3.4

Dựa vào kết quả phân tích ổn định ngắn hạn có được từ phần mềm Slope/W Trường hợp nguy hiểm nhất là trường hợp 3 với hệ số ổn định là 1.222 (Cung trượt về phía cảng) vẫn thỏa mãn điều kiện hệ số ổn định >1.1 sau khi thi công Cho nên tuyến đê thỏa mãn điều kiện ổn định ngắn hạn.

Dự báo lún cho từng giai đoạn thi công

Trang 79 Có thể phân tích độ lún của đê chắn sóng thành hai thành phần chính như sau: Độ lún của lớp đất đá dưới chân đê: Do áp lực của khối vật chất đắp đê tạo ra (gọi là lún nền) Khi đắp đê, áp lực của khối vật chất lên lớp đất đá sẽ dần dần tăng lên làm cho lớp này bị lún xuống Tuy nhiên các hạt của lớp này (chủ yếu là cát) sẽ nhanh chóng sắp xếp lại và độ lún của nó sẽ giảm dần Độ lún của bản thân đê (lún vật liệu): Sau khi thi công đê, do việc xếp và lèn đá không chặt hoặc do tác động của các tác nhân bên ngoài (phương tiện vận tải lưu thông trên mặt đê, do tác động rung của các thiết bị thi công trên khu vực, và các tác nhân khác), vật chất trong lòng con đê sẽ tự sắp xếp lại

Nhìn chung, độ lún vật liệu diễn ra rất phức tạp, lâu dài và không có quy luật rõ ràng nên không thể mô tả nó bằng một công thức toán học như trong trường hợp lún nền

Tuy nhiên có thể thấy rằng trong giai đoạn đầu độ lún vật liệu sẽ giảm dần theo thời gian

Các giai đoạn tính toán lún điển hình 4.4.1

Thực hiện chia thành 8 giai đoạn thi công bắt đầu từ giai đoạn đắp phần đệm đáy của chân đê

Bảng 4 4: Các giai đoạn tính lún đê

Start from Calculation Loading Input Time

Phase 1 1 0 Consolidation Staged Con- struction 30 Đắp đệm đáy Phase 2 2 1 Consolidation Staged Con- struction 30 Đắp lõi đến 2m Phase 3 3 2 Consolidation Staged Con- struction 180 Đắp xong lõi Phase 4 4 3 Consolidation Staged Con- struction 210 Thi công lớp lót

Phase 5 5 4 Consolidation Staged Con- struction 150 Thi công lớp phủ

Phase 6 6 5 Consolidation Staged Con- struction 660 Cố kết Phase 7 7 6 Consolidation Staged Con- struction 9125 Cố kết Phase 8 8 7 Consolidation Staged Con- struction 9125 Cố kết

Các thống số đất và vật liệu dùng cho quá trình tính lún 4.4.2

Bảng 4 5: Các thông số đất phân tích theo Mohr Coulomb Model

Bảng 4 6: Các thông số đất phân tích theo model Soft – Soil Model

Kết quả dự báo lún tính toán bằng Plaxis 4.4.3

Quá trình phân tích lún trong thời gian rất dài, nguyên nhân gây lún chủ yếu là do tải trọng bản thân và tải trọng phân bố trên mặt đê (tải trọng do mực nước dâng gây ra là không đáng kể) Nên ta có hai biểu đồ quan hệ lún theo thời gian cho các trường hợp 1 đến 5 và cho các trường hợp từ 6 đến 8

Hình 4 18: Ứng suất hữu hiệu của nền

Hình 4 19: Chuyển vị ngang của đê

Hình 4 20: Chuyển vị đứng của đê

Hình 4 21: Quan hệ lún tại tim và độ lún tại biên

Bảng 4 7: Kết quả phân tích lún theo phần mềm Plaxis

Sau khi thi công xong

22 tháng sau khi thi công

Sau 25 năm tiếp theo Tổng độ lún

Từ kết quả dự báo lún ta có thể thấy được tổng độ lún sau 50 năm hoặt động của con đê là 0.719m Lún thân đê và lớp cát thay thế chỉ xảy ra trong quá trình thi công (dự kiến khoảng 20 đến 30 tháng) là 0.647m Đánh giá kết quả kiểm tra lún 4.4.4 Độ lún của đê có thể do hai nguyên nhân chính như sau:

Hình 4 22: Độ lún theo thời gian ứng với các trường hợp 1-5

Hình 4 23: Độ lún theo thời gian ứng với các trường hợp 6-8

Trang 83 Độ lún của nền đê khi đắp đê, áp lực của khối vật liệu sẽ làm cho đất nền bị lún xuống Độ lún của vật liệu khi thi công đắp đê do các khối đá hoặc vật liệu khác có hệ số rỗng lớn nên các vật liệu này không chặt sau đó vật liệu trong đê sẽ tự sắp xếp lại hoặc do tác động của sóng và các tác nhân khác Nhìn chung độ lún vật liệu diễn ra rất phức tạp, lâu dài và không có qui luật rõ ràng nên không thể mô tả nó bằng công thức kinh nghiệm như trong trường hợp lún nền Tuy nhiên có thể thấy rằng trong giai đoạn đầu độ lún vật liệu sẽ lớn và không có qui luật sau đó độ lún vật liệu sẽ giảm dần theo thời gian Giai đoạn lún nhiều nhất nằm ở giai đoạn thi công (0.647m) còn độ lún trong 50 năm tiếp theo chỉ là 0.072m Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể thực hiện các biện pháp gia cố và bù lún trong quá trình thi công để đảm bảo cao trình của đỉnh đê sau 50 năm hoạt động.

Đánh giá về kết quả quan trắc lún thực tế tại tim đê

Mục đích: Quan trắc lún công trình là sự quan sát, đo đạc các thông số kỹ thuật của công trình theo yêu cầu của thiết kế trong quá trình sử dụng Quan trắc công trình được thực hiện trong các trường hợp có yêu cầu phải theo dõi sự làm việc của công trình nhằm tránh xảy ra sự cố dẫn tới hư hỏng đáng kể công trình và các trường hợp khác theo yêu cầu của chủ đầu tư

Việc quan trắc lún của tim đê chắn sóng nhằm:

Theo dõi độ lún của nền đê dưới tác dụng của lớp vật liệu tạo nên thân đê trong giai đoạn thi công và khai thác sử dụng, dự báo độ lún giới hạn của đê để bù khối lượng đảm bảo chiều cao thiết kế của đê đồng thời đánh giá độ ổn định nhằm điều chỉnh chính xác giữa mô hình lý thuyết và thực tế của mô hình thực nghiệm

Cảnh báo sớm những nguy cơ đe dọa đến sự an toàn của đê để đề ra những biện pháp khắc phục

Phương pháp quan trắc lún 4.5.1 Đo cao hình học là dựa trên nguyên tắc tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn Giá trị chênh cao của hai điểm đo là hiệu số đọc mia trước và mia sau Thiết bị được sử dụng trong đo cao hình học là máy Leica do Thụy Sỹ sản xuất

Việc quan trắc được tiến hành ngay sau khi lắp đặt và bắt đầu đổ đá đệm, chu kỳ quan trắc đối với tất cả các loại thiết bị quan trắc mỗi ngày 3 ngày/ lần (2 lần/ 1 tuần) từ khi đổ đá lõi đê đến khi kết thúc quá trình thi công lớp lót đê

Sử dụng hệ thống các mốc độ cao đã có trong khu vực có độ ổn định cao để theo dõi quan trắc lún trong quá trình thi công

Thời gian đo: Bắt đầu từ khi thi công bàn đo lún và đổ đá lõi đê cho đến khi kết thúc giai đoạn thi công

Tần suất đo: Tiến hành quan trắc lún 3 ngày/lần

Bố trí một bàn đo lún tại tim để quan trắc lún trong quá trình thi công thử nghiệm Mỗi bàn đo lún tại tim gồm một bản đệm bằng thép kích thước dài 1000 mm x rộng 1000 mm x dày 10 mm được gắn với các cần đo bằng ống thép đường kính D = 5cm có ren nối 2 đầu và đảm bảo nối được thành các phân đoạn (mỗi phân đoạn dài 1m) hoặc kéo dài lên trên cao trình mực nước cao nhất và đầu được đánh dấu bằng sơn đỏ để quan sát Phía ngoài cần đo được bảo vệ bởi các ống bảo vệ đường kính 14÷15cm, được bảo vệ bằng các ống thép D÷15cm có chiều dài mỗi phân đoạn là 1m và có ren nối 2 đầu Phía trên miệng ống có đầu bịt để bảo vệ ống

Bản đo lún tại tim được lắp để cho bản đệm ổn định theo phương ngang Cần và ống phải được nối dài trước khi thi công đổ đá lõi đê và ống đo lún phải luôn luôn thẳng đứng

Mốc quan trắc xây dựng xong phải chờ đạt mức độ ổn định mới tiến hành đo lưới khống chế cao độ – thời gian tối thiểu phải đạt 24 giờ

Trong quá trình thi công thử nghiệm, lắp đặt tổng cộng 02 mốc quan trắc tại tim đê, ký hiệu từ MG-0+250 đến MG-0+300 Dựa trên số liệu đo, tiến hành đánh giá các số liệu cao độ ban đầu cho từng mốc theo hai tiêu chuẩn là giá trị sai số khép cho phép

= ±20√ [Quy chuẩn VN 11: 2008/BTNMT] và sai số cho phép đo lún trong giai đoạn xây dựng đối với giá trị độ lún dự tính trong khoảng từ 250 đến 500mm trên đất nền lại cát là 10mm [TCVN 9360: 2012]

Quy trình xử lý số liệu quan trắc tuân thủ theo TCVN 9360: 2012 “Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học”

Trang 85 Số liệu đo đạc của lưới độ cao đo lún được bình sai bằng phần mềm DSurvey 2.8 Số liệu đo đạc được xử lý trên máy vi tính theo chương trình bình sai chuẩn các đại lượng đặc trưng cho độ lún của công trình được tính theo các công thức sau: Độ lún tương đối của mốc thứ j trong chu kỳ thứ “n+1” so với chu kỳ thứ n là:

L = +1 − Độ lún tổng cộng của mốc thứ j được tính bằng hiệu độ cao của mốc đó tại chu kỳ thứ n và độ cao của nó tại chu kỳ đầu tiên:

L J td : độ lún tương đối của mốc thứ j (Độ lún xảy ra trong khoảng thời gian giữa hai chu kỳ liên tiếp n và n+1);

L J tc : độ lún tổng cộng của mốc thứ j (Độ lún của mốc thứ j xảy ra trong khoảng thời gian từ chu kỳ đầu tiên đến chu kỳ thứ n);

H J n: độ cao của mốc thứ j trong chu kỳ thứ n

Hình 4 24: Mốc quan trắc và đo đạc độ lún

Căn cứ trên các số liệu đo đạc, nhà thầu khảo sát QTA, tiến hành phần tích đánh giá số liệu đo lún cho chu kỳ cuối tương ứng

Từ ngày 29/4/2015 đến 31/05/2015 đã tiến hành 12 chu kỳ quan trắc lún cho mốc MG- 0+250 và 04 chu kỳ cho mốc MG-0+300 Kết quả đo theo báo cáo như sau:

Bảng 4 8: Kết quả quan trắc lún ngày 31/5/2015

Số liệu đo lún, m Tổng số ngày

Ghi chú Số liệu gốc 31/5/2015

Từ ngày 29/4/2015 đến 30/6/2015 đã tiến hành 22 chu kỳ quan trắc lún cho mốc MG- 0+250; 14 chu kỳ cho mốc MG-0+300; Kết quả đo theo báo cáo như sau:

Ghi Số liệu gốc 30/6/2015 chú

Từ ngày 29/4/2015 đến 30/7/2015 đã tiến hành 32 chu kỳ quan trắc lún cho mốc MG- 0+250; 24 chu kỳ cho mốc MG-0+300 Kết quả đo theo báo cáo như sau:

Từ ngày 29/4/2015 đến 29/8/2015 đã tiến hành 42 chu kỳ quan trắc lún cho mốc MG- 0+250; 34 chu kỳ cho mốc MG-0+300 Kết quả đo theo báo cáo như sau:

STT Tên mốc Số liệu đo lún, m Tổng số ngày

Từ ngày 29/4/2015 đến 29/8/2015 đã tiến hành công tác quan trắc lún như sau:

48 chu kỳ cho mốc MG-0+250 và kết thúc đo lún ngày 29/8/2015

Trang 87 40 chu kỳ cho mốc MG-0+300 và kết thúc đo lún ngày 29/8/2015

Kết quả quan trắc lún 4.5.2

Hình 4 25: Biểu đồ lún theo thời gian (s-t)

Số liệu tổng hợp quan trắc lún 29/4/2015 đến 29/8/2015, có kết quả độ lún như sau:

Bảng 4 12: Bảng tổng hợp kết quả quan trắc lún tim đê

STT Tên mốc Thời gian đo Độ lún tổng, mm Bắt đầu Kết thúc Số chu kỳ đo

Như vậy, độ lún lớn nhất đo được là -510mm tại mốc quan trắc MG-0+300, giá trị độ lún này tương đối phù hợp với độ lún tính toán theo lý thuyết là -647mm Đánh giá kết quả quan trắc lún 4.5.3

Sau khi thu thập, phân tích và tổng hợp các số liệu đo lún và các hồ sơ liên quan đến công tác quan trắc lún tính đến thời điểm tháng 29/8/2015, kết hợp với kiểm tra độ lún thực tế tại hiện trường

Phương pháp quan trắc lún được sử dụng tại dự án là đo cao hình học, phương pháp này phù hợp với tình tình thực tế mô hình thử nghiệm và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

MG-0+250MG-0+300 về công tác quan trắc lún theo tiêu chuẩn Việt Nam Phương pháp quan trắc lún được thực hiện đúng theo nhiệm vụ và phương án kỹ thuật đã được phê duyệt

Tiêu đề	Đánh giá ổn định mô hình thực nghiệm để chắn sóng luồng tàu trọng tải lớn vào Sông Hậu
Tác giả	Nguyễn Hữu Sơn
Người hướng dẫn	PGS.TS. Đậu Văn Ngọ
Trường học	Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật địa chất
Thể loại	Luận văn thạc sỹ
Năm xuất bản	2019
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	10,78 MB