Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ổn định mái dốc bờ sông Tiền có xét đến ảnh hưởng của mực nước sông tại khu vực thị xã Tân Châu, An Giang (đọan thuộc xã Vĩnh Xương)

Một trong những giải pháp hợp lý cho công trình xây dựng bờ kèven sông là việc sử dụng thảm bê tông tự chèn bảo vệ mái, thảm đá chống x61 lở chanmái dốc bờ kè và kết hợp với hệ coc BTCT

we DAI HQC QUOC GIA TP HO CHI MINH <YZ)®

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA lì)

ý BK h

TRẢN VĂN THUẬN

NGHIÊN CUU ÔN ĐỊNH MAI DOC BO SÔNG TIENCO XET DEN ANH HUONG CUA MUC NUOC SONG

TAI KHU VUC THI XA TAN CHAU, AN GIANG

(DOAN THUOC XA VINH XUONG)

CHUYEN NGANH: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH NGAMMA SO NGANH: 60.58.02.04

LUAN VAN THAC SI

Tp Hô Chi Minh, tháng 12 năm 2014Cy ne |

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC

BACH KHOA - ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS VO PHAN

Cán bộ châm nhận xét Ì : - E222 S2 E21 S358 1515858515151 155511111 E511111 155115511 1E.

Cán bộ châm nhận Xét 2 : E2 2t S2 E21 S358 1115158115151 15E511111 1111111152111 11 1E.

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI DONG CHAM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC

SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA TP.HCM, ngay thang năm 201

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HOI DONG TRUONG KHOA QL CHUYEN NGÀNH

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH CONG H A XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRUONG ĐẠI HỌC BACH KHOA Doc Lap - Tự Do - Hanh Phúc

Tp Hồ Chi Minh, ngày 7 tháng 12 năm 2014

NHIEM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẢN VĂN THUẬN Phái: NAM

Ngày, thang, năm sinh: 29-4-1989, Nơi sinh: AN GIANGDia chỉ mail: tranthuan549 @ gmail.com Diénthoai: 0989.866.532

Chuyên ngành: Kỹ Thuật XD Công Trinh Ngam K2013 MSHV: 13091320

I- TÊN ĐẺ TÀI: | l

NGHIÊN CỨU ON ĐỊNH MAI DOC BO SÔNG TIEN CÓ XÉT DENANHH ỞNG CỦA MUCN OC SÔNG TẠI KHU VUC THỊ XÃ

TAN CHAU, AN GIANG (BOAN THUOC XÃ VĨNHX ƠNG)

H- NHIEM VU VA NOI DUNG:1 - NHIEM VU:

— Nghiên cứu đánh giá khả năng tự 6n định của mái dốc trong khu vực.— Xây dựng mối quan hệ giữa hệ số mái m và hệ số an toàn FS, làm cơ sởcho việc lựa chọn ph ong án hợp lý khi thiết kế mái dốc công trình

2 - NỘI DUNG:Ch ong 1: Tổng quan về các ph ong pháp 6n định mái dốc kết hợp giải pháp

thảm gia cỗ máiCh ong 2: Cơ sở lý thuyết tính toán 6n định mái dốc công trìnhCh ong 3: Ứng dụng tính toán ôn định mái dốc cho công trình bờ kè Vĩnh

X ong, TX Tân Châu, An Giang

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

II- NGÀY GIAO NHIỆM VU: 7/7/2014IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 7/12/2014

V- CÁN BO HUONG DAN: PGS TS VÕ PHAN

Ngày tháng năm 2014

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS VÕ PHÁN TS LÊ BÁ VINH

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá tr nh học tập và hoản thành uận văn nảy, t id nhậnđược sự hướng dan, gi pd qu báu của các thay c , các anh chi và các bạn.Với ng kính trọng và biết ơn suseti xin được bàyt ời cảm on ch n

thành tới:

Ban giám hiệu Ph ng đào tạo sau đại học, BO m n Dia cơ — Nền m ngTruong Dai Hoc Bach Khoa Tp Hồ Chí Minh đ tao mọi điều kiện thuận oi

gi pd t itrong quá tr nh học tập tại trường.

Ph giáo sư- Tins V Phan, người thầy kính mến đ hết ng gi pd , dạy bao, động vi n va tạo mọi điều kiện thuận oi cho t i trong suốt quátr nh học tập và hoản thành uận văn tốt nghiệp

in ch n thành cảm ơn các thay c trong hội đồng chấm uận văn d chot ¡những đ ngg pqu baud hoàn ch nh các thiếu s t

in gui ới cảm ơn tới bạn b , các anh chị em trong op cao học Dia

KT D,KT DC ng Trnh Ngầm khoá 2012 và 2013 đ động vi n và gi p đ

t itrong những ct ig pkh khăn.

Cuối cùng, t i xin ch n thành cảm ơn cha m , anh chị em trong gia đ nh

tid u nớb n cạnh động vi n và gi pd t I1 học tap, am việc và hoàn thànhuận văn này.

TP Hô Chi Minh, ngày 07 tháng 12 năm 2014

Học viên

TRẤN VĂN THUẬN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong những năm gần đ y, tnh h nh sat ở bờ s ng tr n địa bàn tnh AnGiang đang diễn ra hết sức phức tạp, ø y ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống kinhtếx hội và đe dọa đến tính mạng người d n T nh trạng sạt ở chủ yếu do d ngchảy c vận tốc quá ớn và bị thay đổi hướng do các nguy n nh n khách quanvà chủ quan, g y x i ở tạo thành các hỗ xoáy, hàm ếch trên bờ k nh g y rat nh

trạng sat ở tr n diện rộng v cùng nguy hi m Trước tnh hnh đ, việc va

chọn giải pháp đ 6n định bờ s ng (s ng Tiền và s ng Hậu) àv cùng cấp

` >

L4 C L4 ^ L4 °2 A Xo it AY x % ^ eed x a ` é v x as

2 WSVSASES2STX SORT LESS SF PPS Se XS 2 XVVŸY oie Tết Se es oy

bach Chinh v vay, tac gla chon dé tai EYER CAs OFF GES EY GK SEIS

Ä `

Pye củi ows Fs fz § VÀ VỆ Sess g ggeress SỆEEANP" SCIERVề seer ằyg vu ờyt PS WA TP AssENTS La ke QALY VKL IS MHWL PRR QS OFFERS AL Pee eek SN Việt J sSS€ Pied so chad ALES

_— b x w

xế ` ¬ x x ` bd A A ° 2

KT lờ VN k kì + 8 oe wow RS owe Be A ose aaa re Bt

CS AN OF aig y Sees Asseegs” nham gia co, chong x 1 0 cho

RFP ee ds RSS Ni city Xà OR SPREE CREE LE PES ý °

bờ s ng Trong dé tai này, tác giả dis u ph n tích khả năng 6n định của máidốc bok nhkhic gia cố thảmb t ng bằng các phương pháp tính toán tr n cơsở thuyết cũng như sự hồ trợ của máy tính Từ đ r tra kết uận và đánh giákhả năng ứng dụng của đề tải vào thực tiễn cho khu vực

In recent years, slope failures of the riverbanks in the An Giang provinceare happening very complicated, directly effecting to the social and economiclife and people's living Mainly status due to velocity of flow is too large andthe change in direction due to objective and subjective reasons, that’s the maincausing to cause erosion and to creat chasm on the riverbanks In this situation ,the choice of solution to slop stabilize of the riverbanks (Tien and Hau rivers) isextremely urgent Thus, the author choses the topic "Studying for slopestability of Tien river and considering to the impact of the river water level inTX Tan Chau , An Giang (a part of Vinh Xuong commune)" In the topic, theauthor have only analysis for the stability of the slope had protected byconcrete-mats in the calculation method based on theory as well as the supportof the computer Therefrom, drawning general conclusions and ratting theability applications of the topic to practice for the area.

BANG LIỆT KE CÁC KY HIỆU

Chú ý: dau (‘) sau cáck hiệu bi u thị cho trường hợp ph n tích ứng suất c

hiệu (ESA).Ký hiệu Đơn vị Giải thích

A mí diện tíchB,b m bề rộngCc KN/ m? lực dính của đấtFS - hé s6 an toan

—,Igradient thuy uc

Ll m chiéu daiN KN phan uc pháp tuyến nm t trượt

O KN/ tai trọng đứng

Sy KN/m? sức chống c tkh ng thoát nướcT KN/ m? uc trượt ho c sức khang trượtu KN/ mm? áp uc nước 6 rỗng

lở KN/m'Ì trọng ượng ri ng của đấtc xét day nổi

Ysat KN/m° trong uongri ngb oh aYw KN/m' trọng ượng ri ng của nướcOx, Oy, Ơ; KN/m? các thành phan ứng suất theo các phương x,y,z

T KN/m? ứng suất c t

Ty KN/ ứng suất c t phá hoại

BẢNG LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆUChú ý: dau (*) sau các ký hiệu biéu thị cho trường hợp phân tích ứng suất có hiệu (ESA).

Giải thíchdiện tích

bể rộngLực dính của đấthệ số an toàn

gradient thủy lực

chiều dài

tải trọng đứng

sức chống cắt không thoát nước

lực trượt hoặc sức kháng trượt

áp lực nước lỗ rỗng

trọng lượngđộ sâugóc nghiêng

góc nghiêng mái dốcgóc ma sát trong của đất

góc ma sát trong trong trường hợp ESA

trọng lượng riêng của đấttrọng lượng riêng đây nỗi

trọng lượng riêng bão hòatrọng lượng riêng của nước

các thành phan ứng suất theo các phương x,y,z.ứng suất cắt

Ứng suất cắt phá hoại

MỤC LỤCMỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết €ủa We tà << << se cư ưu eeeresee |

2 Mục tiêu nghiÊn CỨU o5 - 2< << s5 5 55% 5999 9 99 9 966 999 90904.996.009 0009909 90601660868800009996 950 23 Phương pháp nghiÊn CỨU G5 5 5 5 5 55% 9 99 9.95 9 98 99909.009.000 0 0080000999995960060608000006 2

4 Tính khoa học và thực tiễn cilia đề tài 5 <5 << sex eseeexeseseeesesesseeee 25 Hann Ché cia ri ,ÔỎ 3CHUONG 1 TONG QUAN VE CAC PHUONG PHAP ON DINH MAI DOC BO KE

1.1.1.1.1.1.1.3.1.2.1.2.1.1.2.2.1.2.3.1.3.1.3.1.1.3.2.1.3.3.1.4.

KET HOP GIAI PHAP THAM BE TONG GIA CO MAITong quan về công trình kè bảo vệ bờ sông 5 <5 se se seesssesseesesesseee 4Các dạng mặt CAt IØAInØ 2 - ° << Em 2 o0 vợ xu 0gp emeneeeee 4Một số giải pháp mới trong công trình phòng chống xói lồ -5 - 55s 7Tổng quan về thảm bê tông tự chèn 5-° << 2< se se seessesesesseesese 10

GIỚI ẦÏHÏỆU o5 55 5 << 5 9 9 9 0 0.00 004.0000109 60008 0m 10

Cấu 0 VÀ Vai ẨTỒ << SE gợi go emereseee 11U và khuyẾt điỂm - 5 << sư vợ eetexeseseeeeseoe 12Tổng quan về phương pháp tính toán 6n định mái dốc công trình bờ kè 13Biểu thức tong quát tính toán ôn định tong thể công trình: -° 5-52 13On định của hệ gia cố mái DO kè << se set øeseeeseeeseeeee 16Ôn định của kết CAU mái - 2-2 < s9 x9 ve esesereosee 16

NAN XEt 8u), 7 ỐốỐốỐốỐốỐốỐố.ố.ố.e 16

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MAI DOC

2.1.2.1.1.2.1.2.2.2.2.3.

2.3.1.2.3.2.

Trượt tịnh tiễn trên mái đốc vô hạn <5 e< 2< se se seescsesesesseeesese 17Mái dốc vô hạn không thoát "ÓC 5 o° < << se xeseseeseeeseeesese 18Mái dốc vô han có thoát 'IƯỚC 5 5< ° << 9% xe eo eexemeseeeeseoe 18Vị trí cung trượt nguy hiỂm nhất -o° << «sex seeseesesesseeesesssee 20Phương pháp tính toán 6n định mái dốc trên cơ sở trạng thái cân bằng giới hạn —

Phương pháp phân MAD o5 5< c < 9 59 5 95999.039.960 00 0988080999995966568688600996 22Phương pháp Eellenius Í'92” do so s9 9 8 99590903 99609000 098808099999596066668800996 25Phương pháp Bishop - Phương pháp cung frWỢf trOm - - 5< < 5 5 5 55 555Ssseesse 25

Phương pháp Janbu ((Í 9 7ổỔ) o0 o5 555 5 2s 9 9 99 8 999990903 996 90 00098880099909596066688600996 28Trinh tự tính toán của phương pháp phân mảnh theo Bishop 1955 30

Mối quan hệ của FS trong các phương pháp tính toán trong Geoslope 31

Phương pháp Bishop’s Simplified œ5 << < <5 5 s5 5 5559.3950 000 9 00099969095966068568860696 31Phương pháp Janbu SÏImpÏÏÍÏ€ ( doc << << <5 5 5 55999 63.9.9609 08 9889888999909596568588860096 32Phương pháp SD€ICCTF o5 5 0S 0 0 0 0 0 0000004 9060060 00868000999099000606600000096 33Phương pháp Morg€nSf€FTI-ÏPTCC o5 <9 9 9 995.03 960000 080009999995966066668860096 34

On định thảm bê tông lắp ghép tự chèn gia C6 mái .- 5-2 5s se se =<cs 36

NAN XEt 8u), 7 ỐốỐốỐốỐốỐốỐố.ố.ố.e 36

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ÔN ĐỊNH MÁI DÓC CÔNG TRÌNH

BO KE VĨNH XƯƠNG, TX TAN CHAU, AN GIANG3.1 Giới thiệu về vị tri dia lý, điều kiện tự nhiên và điều kiện địa chất 373.1.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên -¿- s-° << se seeseeesesesseeesessee 373.1.2 Điều kiện địa chất trong khu VCC -.- 5 s- << se se se xeseeseeeseseseeeesesesee 373.2 Tổng quan về dự án 2s < se x9 ve veseveeesenesee 383.3 Kiểm tra ôn định thảm bê tông lắp ghép tự chèn gia cỗ mái 5 -«- 393.4 Ứng dụng phần mềm Geo Slope [7],[8],[9],[ 10] <5 5 555555 5< 5< 9 535 555esseesss 393.4.1 Tổng quan về Geo SÌOJ€ 2° < s9 v9 eseveveesesevee 39

3.4.2 Các phương pháp tính tOAaM co << s 5 5s s99 9 9 9.96 9900 00 90.00 0000 00000000900 000060000 403.4.3 Lira chọn phương pháp fÍnh << 5 5 5s 9 9 99 899.9 96 6 0909995 96.08989995.9698888099500088666 40

3.4.4 Ứng dung Geo Slope kiểm tra độ 61 địnhh -° << << scesesseseescsesesssee 413.4.5 Đánh giá kết luận 2 << sư v90 mg em esemeeesenesee 503.5 Mô phỏng bang phần mềm Plaxis [12] 5 << se 2< se se se eeesesssee 513.5.1 Tổng quan VỀ Plaxis ccccccscsssssssssssssessssssssessssssssssscssssssssssesessssssessssssessssssssessssssssesessseoees 513.5.2 Cac chỉ tiêu cơ ly của đất nền thu thập được từ công tác khảo sát địa chat — thông

$6 GAU VAO KP —- HH ,ôÔỎ 53

3.5.3 Mô phóng bài (OáN oo << c5 5 5 0 9 0 0 0.09 9.05 0 00000004 906 0000000000000 05.00006060 53

3.5.4 Đánh giá kết quả mô phồng bài tOAn .- 5 o° < se 2< se sex sesseesesssee 62KET 8 00.0077 Ả ÔÔ 64i00 ÔỎ 65

MỤC LỤC HÌNH ẢNHHình 1.1 Các dạng mặt cắt ngang công trình bờ kè - ¿2 SE SE ESEEEE2E2152E1 2121521121 e6 3

Hình 1.2 Câu tạo các bộ phận của kết câu bờ kè ¿+ 22221211 EEE E1 1215212121115 121 e6 4Hình 1.3 Kết câu mái bang tâm BTCT đồ tại chỗ 52 2 2S SE E9E2 123215221 2121521 2121226 5Hình 1.4 Kết câu bờ kè có cọc chân khay - 2-52 5226293 12151 1121215111 21211111121 1121.0111 e6 5Hình 1.5 Trải vải địa kỹ thuât là tầng lọc mái kè 5252 2S E21 1E E1 1215211212121 121 e6 6Hình 1.6 Một số loại thảm túi khuôn được bơm day băng bê tông - 22-55525222 6Hình 1.7 Thảm tắm bê tông liên kết bằng dây nilon 2-2-5 222 E+EEE2E2E£E2EE£EzEeErkrkrrre 7Hình 1.8 Thảm đá bảo vệ mái đốc bờ kênh ¿56:25 5x22 2tr 7

Hình 1.9 Thảm rồng đá túi TƯỚI - ©5222 SE2E2E9 2 2121938 1215111 212111111 2111121111111 01 11 c6 8

Hình 1.10 Câu kiện bê tông đúc sẵn cao IÑcm 2-5222 1E 3212151211 21211211 11212112121 xe 9Hình 1.11 Câu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép trên mặt bằng oo eee ce cseeeseeeseeseseseeeeseeee 9Hình 1.12 Câu tạo mái đốc băng thảm BT kết hợp thảm đá có cọc đỡ chân khay 10Hình 1.13 Lat mái băng thảm bê tông lap ghép tự Chen cece ceesesescseesesesesseseseeeeseseaees 10Hình 2.1 Các lực tác dung lên lăng thé ở mái dốc vô hạn + ¿2+2 E+E+E£E+££E+EzE+xsrez 17Hình 2.2 các yếu tố ảnh hưởng đến vị trí của cung trượt giới hạn . - -scs+sece 20Hình 2.3 Vị trí thử dau tiên của cung trượt GIGI NAN - - c5 3221113313355 15111 21

Hình 2.4 Mặt trượt giả định a) theo cung tròn ; b) không theo cung fròn - 22

Hình 2.5 Tổ hợp lực tác dụng lên mảnh - - - - - c5 2211881333311 1113115515155 1 xe 23

Hình 2.6 a) Mặt trượt giả định theo Janbu; b) Các lực tac dụng lên mảnh 28

Hình 2.7 Hệ số điều chỉnh f0 theo Janbu ¿+ +5tt2xExt2Ex 22tr 29

Hình 2.8 Biểu đồ xác định hệ số mj theo phương pháp Bishop - - 252 2525225: 31

Hình 2.9 FS xác định theo Spencer eee cccccccessecceseneeeeesneeccesneeceseaeeecesaeeceeneeceseaeeeeesuaeceneaees 33

Hình 2.10 Các hàm số biéu diễn tỷ số X/E trong phương pháp M-P 52 2552525: 34

Hình 2.11 FS trong phương pháp ÌM-PP - - - - - 11132111112 11119 t1 ng nh 34

Hình 3.1 Mô hình tính toán điển hình với hệ số mái m=1.(MNS max) - 2 2-5555: 43Hình 3.2 Mô hình tính toán điển hình với hệ số mái m=2.(MNS min) 2 2555: 44

Hình 3.3 Mô hình tính toán điển hình với cọc đóng ở cao trình -1.00 ( m=2) -: 46

Hình 3.4 Mô hinh tính toán điển hình với cọc đóng ở cao trình +7.00 ( m=2) - 46Hình 3.5 Mô hinh tính toán điển hình trog trường hợp có xét ảnh hưởng của thảm bê tông gia

cố mái và TO đá ( —] 5) - + c1 212111 1215111 21211111 210111111 11012110111 1.11 012151 11cereg 49

Hình 3.6 Mô hinh tính toán điển hình trong trường hợp đóng cọc ở đỉnh kè và có xét ảnh

hưởng của thảm bê tông gia cố mái và ro đá ( m].5) ¿- 5-5-5 + Esz£EcxeEsrzrreei 50Hình 3.7 Mặt cắt 2D mô phỏng Phase l - 222-552 2EE9EEESEEE9EEE1211E21211152111 2111210111 xe 54Hình 3.8 Biểu đỗ vùng bién dạng trên mái dốc khi vừa thi công xong - 5-5555: 5SHình 3.9 Chuyển vị Ux theo phương ngang trong Phase Ì 5-5-5255 + 222+E+££zxcc 5SHình 3.10 Chuyển vị Uy theo phương đứng trong Phase Ì 5-5-5255 2E 22E+EvE£tzxec 5S

Hình 3.11 Mặt cắt 2D mô phỏng Phase 2 525-556 2EE 9E E319 1211E2121111111 2111210111 xe 56

Hình 3.12 Biểu đồ vùng biến dạng khi mái đốc đạt độ 6n định . eee c2 cs2scce 57

Hình 3.13 Chuyển vị theo phương ngang Ux khi công trình đạt độ ồn định 57

Hình 3.14 Tổng chuyển vị theo phương đứng Uy khi công trình đạt độ ổn định 5

Hình 3.15 Mô hình mô phỏng mái đốc có xét ảnh hưởng của thảm gia cố mái . 59

Hình 3.16 chuyển vị theo phương x khi thi công xong phan ro đá và thảm BT gia có 60

Hình 3.17 chuyển vị theo phương y khi thi công xong phan ro đá và thảm BT gia có 60

Hình 3.18 chuyển vị theo phương x khi thi công xong đường giao thông - 61

Hình 3.19 chuyển vị theo phương y khi thi công xong đường giao thông - 61Hình 3.20 tong chuyên vi theo phương x khi công trình ổn định - - 25255 eeeeeeee 61Hình 3.21 Biểu đồ vùng biến dạng của mái dốc công trình . 2-5 +22 2+s+£+z£z+xzcze: 62

MỤC LUC BANG BIEU

Bang 2.1 Các phương pháp phân tích 6n định mái dốc bằng trạng thai cân bang giới han 24

Bang 2.2 Kết qua thí nghiệm thảm bê tông trên máng sóng tại Viện KHTL Việt Nam 35

Bang 3.1 Thông số đầu vào của các lớp dat trong chương trình GeoSlope/W 42

Bang 3.2 FS ứng với hệ số mái m=1—3, trong trường hợp mực nước sông max 42

Bang 3.3 FS ứng với hệ số mái m=1—3, trong trường hợp mực nước sông min 43

Bang 3.4 FS ứng với hệ số mái m=1—3 trong trường hop cọc đóng ở cao trình chân kè 45

Bang 3.5 FS ứng với m=1—3 trong trường hợp cọc đóng ở cao trình đỉnh kè 47

Bang 3.6 FS ứng với m=1—3 trong trường hop có xét anh hưởng của thảm bê tông va ro da giacỗ mái tại mực nước SONG MUD da 48Bang 3.7 FS ứng với m=l—>3 trong TH có xét ảnh hưởng của thảm bê tông và ro đá gia cố máitại mực nước sông min và cọc ở vỊ trí đỉnh kè - - - <5 + S21 1133133555355 ere 49Bang 3.8 Quan hệ FS và m khi có đóng cọc và không đóng cọc theo phương pháp M-P 50

Bang 3.9 Thông số đất nền sử dụng cho bai toán - + 2-5 2S 2E 2E EE2EEE2E2 1 2E cree 53Bang 3.10 Chuyển vị theo phương x của các giai đoạn tính toán . s2 2 scs+c+csce2 58Bảng 3.11 Chuyển vị theo phương x của các giai đoạn tính toán trong TH có xét ảnh hưởng của

thảm gia CO Tmáii 5-5113 S12151911 1215111 211111111 1101110111 0110111 1110111501101 1010111 2g 62

-_1-MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài— Cùng với lũ lụt, bão lốc, sạt lở bờ sông đang là van đề lớn của nhiễu quốc giatrên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Sạt lở bờ sông là một quy luật tự nhiên,nhưng gây thiệt hại nặng nề cho các hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sông như: gâymất đất nông nghiệp, hư hỏng nhà cửa, chết người, thậm chí có thé huỷ hoại toàn bộ

một khu dan cu, đô thi.— Quá trình xói, bôi, biên hình lòng dân, sạt lở mái bờ sông trong các điêu kiện tựnhiên và có tác động của con người vô cùng phức tạp.

— Việc xác định các nguyên nhân, cơ chê, tìm các giải pháp quy hoạch, công trìnhnhăm phòng, chông và hạn chê tác hại của quá trình sạt lở là việc làm có ý nghĩa rât lớnvà rat cân thiệt đôi với sự an toàn của các khu dân cư, đô thi, đôi với công tac quy

hoạch, thiết kế và xây dựng các đô thị mới.— Doc theo bờ sông Tién đoạn đi qua xã biên giới Vĩnh Xương thị xã Tân Châutình trạng sạt lở đang diễn ra hết sức phức tạp, cùng với đó là tình trạng ngập lụt vàomùa lũ gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân Do đó, cần phải đầu tư xâydựng công trình bảo vệ bờ sông kết hợp nâng cao trình mặt đất tự nhiên để vượt lũ làđiều hết sức cần thiết Một trong những giải pháp hợp lý cho công trình xây dựng bờ kèven sông là việc sử dụng thảm bê tông tự chèn bảo vệ mái, thảm đá chống x61 lở chanmái dốc bờ kè và kết hợp với hệ coc BTCT nhăm 6n định thảm bê tông cũng như hạn

chê sự dịch chuyên ngang của đât nên ven sông.

— Với điều kiện địa chất chủ yếu là đất phù sa, dưới tác dụng của lớp đất đắp cao,tải trọng đường giao thông trên bờ kè, quá trình cố kết diễn ra trong đất nền gây biếndạng và tác động đến độ 6n định tong thé của mái dốc Đây là van đề rất quan trọngtrong việc tính toán mà các nhà thiết kế cần hiểu rõ dé lựa chọn phương án hợp lý

2 Mục tiêu nghiên cứu

— Phân tích ảnh hưởng của cao trình mực nước đến độ 6n định mái dốc công

trình.

— Phân tích ảnh hưởng của cọc đỡ chân khay đến hệ số an toàn FS, ảnh hưởng củatải trọng do thảm bê tông va ro đá gia cố mái tác dụng

— Đánh giá và so sánh hệ số an toàn FS trong các trường hợp tính toán, từ đó rút

ra sự tương quan giữa m va FS.3 Phương pháp nghiên cứu

— Nghiên cứu về lý thuyết: Nghiên cứu các phương pháp lý thuyết phân tích tínhtoán độ 6n định của mái dốc công trình

— Tính toán và kiểm tra độ ôn định bang phần mềm Geo Slope/W 2007.— Mô phỏng bằng phần mém Plaxis 2D: sử dụng phương pháp PTHH thông quaphân mềm Plaxis để mô phỏng, phâ

— Phân tích sự làm việc của đất nền và kết câu công trình.4 Tính khoa học và thực tiễn của đề tài

— Khoa học đã đạt được những thành tựu đáng kể trong cơ học vật răn biến dạngvà trong phương pháp phan tử hữu hạn Do đó việc nghiên cứu tính toán sự làm việc củacông trình và ứng xử của đất nền là một trong những ứng dụng đó, cho ta cái nhìn khoahọc tổng quát về công trình từ quá trình thi công cho đến quá trình sử dụng

— Với việc mô phỏng gan giống với điều kiện thực tế sẽ cho ta có thể kiểm soátđược trạng thái ứng xử của đất và các nguyên nhân tác động lên chúng, bằng cách lựachọn và xác định các thông số phù hợp

— Với việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng địa kỹ thuật sẽ giúp các kỹ sưthiết kế có thể tìm ra lời giải chính xác hơn, tối uu hơn, và có thé dự đoán các yếu tốphức tạp ảnh hưởng trong quá trình thi công nhằm giảm nguy cơ gây hại đến công trình

_3-— Vấn dé sat lở bờ sông dang xảy ra nghiêm trong ở ĐBSCL và đặc biệt là ở cáckhu vực đầu nguồn với lưu tốc lớn Việc tìm hiểu đánh giá đúng khả năng làm việc củađất nên là rất cần thiết, vì nó quyết định việc lựa chọn phương án kè Một số phương ánkè như: tường chắn BTCT, tường thép, tường cọc bản BT DWL, thì cho hiệu quả vềmặt kinh tế là không cao khi chiều dai bờ sông cần gia cố là quá lớn Trong dé tai naytác giả tập trung nghiên cứu khả năng tự ồn định của mái dốc với hệ số mái thích hợp,tận dụng tối đa sự làm việc của đất nền dưới tác động của tải trọng Đồng thời đảm bảođược an toàn về kỹ thuật và tiết kiệm tối đa về chỉ phí để có thể áp dụng rộng rãi trong

khu vực.

5 Han chế của đề tài— Trong dé tài này tác giả chỉ phân tích trên cơ sở lý thuyết tính toán, mô phỏngtính toán bang phan mềm, chưa có điều kiện quan sát chuyển vị và biến dạng thực tẾ củacông trình, từ đó chưa có cơ sở để so sánh giữa thực tế và lý thuyết tính toán

— Do còn nhiều hạn chế nên tác giả chỉ khảo sát nghiên cứu ở một đoạn sôngngăn, để có cái nhìn tổng quát hơn cần phải có công trình nghiên cứu với quy mô rộnglớn hơn với nhiều đặc điểm địa chất khác nhau Từ đó tong hợp và đưa ra kết luận

chung cho vùng.

_4-CH ONG 1 TONG QUAN VE CAC PH ONG PHAP ÔN ĐỊNH MAI DOC BO

KE KET HOP GIAI PHAP THAM BE TONG GIA CO MAI1.1 Tong quan về công trình kè bao vệ bờ sông

Việc tính toán 6n định mái dốc công trình kè bảo vệ bờ sông đang được sử dụngrộng rãi dé 6n định bờ sông tránh xói lở, cũng như bảo vệ các công trình HTKT vensông đang được sử dụng rộng rãi và khá phô biến ở một số quốc gia Tuy nhiên, hiệuquả của công trình trong việc phòng chống xói tại những khu vực có khả năng sạt lở caobên bờ sông Tiền cần phải được tính toán ôn định một cách chính xác nhất, an toàn nhất

đề tránh các sự cô có thê xảy ra trong quá trình thi công cũng như sử dụng.

1.1.1 Các dạng mặt cắt ngangTrong thực tế xây dựng công trình bờ kè, thường gặp các dạng mặt cắt ngang như

Sau:

— Bờ kè dạng thang đứng (a): khối lượng xây lắp lớn nhưng tiện lợi trong qua trìnhsử dụng Dạng nảy thường được sử dụng ở những nơi có dòng sông sâu, có nhiều tàuthuyén qua lại, ít chiếm diện tích

— Bờ kè nghiêng (b): đơn giản và ít tốn kém nhưng không thuận tiện trong việckhai thác và sử dụng, chủ yếu dùng dé bảo vệ bờ

— Bờ kè hỗn hợp nửa nghiêng nửa đứng (c) và (d): được sử dụng ở những nơi có

mực nước thấp hoặc mực nước cao kéo dai trong năm

Tuy địa hình và công năng của sử dụng của công trình mà có sự lựa chọn hợp ly

nhất, mỗi giải pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, trong đó bờ kè hình (b) là kinh tếhơn các dạng còn lại và thường được áp dụng rộng rãi do chi phí thấp

MNCN XK 2 x

go Sete *pens ones ones oad N

(pn eae \ Pingel apa pa È

aq aah —See `, Lư ase ae ee aeel ioe

aS 2 aes sana oan oom h “21/.471/.4/1( 4tr aoc

~ = ~ |DAY BO KÈ:- - >> i

Hình 1.2 Cấu tao các bộ phán của kết cấu bờ kè

1.1.2.1 Kết cấu đỉnh mái:

Đỉnh mái thường được kết hợp với các công trình phụ như: công viên, nên

đường các giải pháp cau tạo đỉnh mái thường dùng 1a:

— Đá hộc xây với chiêu dày lớn hơn hoặc băng chiêu dày của nên đường phía

— Yêu cầu chung của kết cau mái không đòi hỏi quá kiên cố, thiết kế thi công trênnguyên tắc tận dụng triét để các vật liệu địa phương, cũng như khả năng thi công tạichỗ Một số dạng kết cau mái pho biến:

= Da hộc lát một lớp hoặc hai lớp phía trong có tang lọc ngược

44 og Xu Ty te, Ne OF

1.1.2.3 Kết cầu chân khay— Chân khay là điểm tựa cho kết câu mái và đỉnh, thường được thi công dưới nướcnên đòi hỏi mức độ ổn định cao hơn các bộ phận khác của bờ ke Giải pháp thôngthường của chân khay là sử dụng đá hộc,kết cau bê tông trọng lực.

— Ở nhũng vùng đất yếu chân khay thường được làm bang ctr hoặc cọc BTCT haxuống tầng đất tốt

Khi các công trình kè gia cỗ mái, mỏ hàn bằng đất đắp có chiều cao đất dap lớn,có thê dẫn đến khả năng trượt mái hoặc chuyển vi ngang cua dat dap, vai địa ki thuật cóthể đóng vai trò cốt gia cường cung cấp lực chống trượt theo phương ngang nhằm gia

tăng ôn định của mái doc Trong trường hợp này vai địa có chức năng gia cường.

Hình 1.5 Trai vai địa kỹ thudt là tang loc mdi ke1.1.3.2 Các loại thảm bảo vệ mái và chong xói đáy

Đề tăng cường tính 6n định và mềm dẻo của khối bảo vệ mái, từ lâu đã có nhiều

nghiên cứu chế tạo các loại thảm được chế tạo từ vải địa kỹ thuat, vai bang SỢI tổng hợp

có cường độ cao, sợi nilon dé chứa bêtông hoặc chứa đất, cát làm thảm bảo vệ mái bờsông và chống xói đáy chân bờ sông như là thảm phủ bang vải địa kỹ thụât, thảmbêtông túi khuôn, thảm túi cát, ống, túi địa kỹ thụât

Hình 1.6 Một số loại thảm túi khuôn được bơm đây bằng bê tông

_9-1.1.3.3 Tham tam bêtông liên kết bang dây mềm

Thảm tam bê tông liên kết bằng dây mềm là loại thảm sử dụng các khối bê tôngliên kết chúng lại với nhau bằng móc nối, dây nilon Kết cau loại này đã được ứng dụngrộng rãi ở nhiều nước như Dan Mach, Trung Quốc, Nhật Ban dé chống xói đáy và bảo

“ng

-

10-1.1.3.5 Tham rồng đá bang túi lưới (Rock Rolls)

Thảm rồng đá băng túi lưới được sử dụng rộng rãi ở Anh Đá hộc được bọc trongcác túi lưới tạo nên tim thảm va được đặt dưới chân bờ để chống xóI Loại thảm nay ratlinh hoạt, mềm déo và tạo được các kẽ hở thụân lợi dé thực vật mọc lên, tăng cường ồnđịnh chân bờ Có thể sử dụng các loại đá có kích thước nhỏ hơn so với đá để tạo rọ đá

Độ bên của loại thảm này phụ thuộc vào vật liệu làm túi lưới.

12 Tong quan về thảm bê tông tự chèn [1]

1.2.1 Giới thiệu

Thảm bê tông lắp ghép tự chèn có tên là P.Đ.TAC-178 cao 18cm, do TS PhanĐức Tác phát minh va đã nhận được bang sáng chế độc quyền số 178 Là loại thảmđược lắp ghép từ các cấu kiện bê tông đúc sẵn tại chỗ Các cầu kiện có cau trúc mặt trêngan với cấu trúc đáy tô ong mật, mặt dưới gồm 6 chân tự chèn: nằm trên 3 cạnh xen kẽlệch nhau nghiêng một góc a ra ngoài mặt lục giác sao cho khi lắp ghép chân tự chèncủa cau kiện này nghiêng ra ngoài khớp với chân tự chèn nghiêng vào của cau kiện Mỗicau kiện có 6 cau kiện lắp ghép vào 6 cạnh trong đó có 3 cấu kiện chèn trên xuống và 3cầu kiện chèn dưới lên tạo thành một liên kết hình nêm 3 chiều vừa chống lún cục bộvừa liên kết trọng lượng chống áp lực kéo ra của sóng

Tham BT

Natdắn

— Tham đá

Vaiđa KT

1.2.3 uva khuyết điểm

Mặt đáy tiếp xúc nên cĩ diện tích nhỏ, độ xốp lớn tạo nên đệm nước, đệm khí,giảm áp tốt, giảm lực day nổi và giảm dịng chảy dưới lớp đệm cơng trình hạn chế hiệntượng mất đất, tiết kiệm vật tư xây dựng từ 30~50% so với khối lập phương

Khe lắp ghép mặt trên nhỏ, gấp khúc che kín nền phân bĩ đều thốt nước đều vànhanh trong mái cơng trình giảm tải gây trượt tốt

-13-Mang lắp ghép liên kết mềm lún đồng bộ với nên, sát nền, không lún cục bộ, bảovệ nên chống xói lở Hệ thống mồ nhám tiêu năng giảm sóng tối ưu từ 8~10%

1.3 Tong quan về phương pháp tính toán 6n định mái dốc công trình bờ kè

Các vân dé chính trong việc tính toán ôn định công trình bảo vệ bờ bao gôm ôn

định mái dốc, ôn định hệ gia cô.1.3.1 Biéu thức tổng quát tính toán 6n định tong thé công trình

Tính toán 6n định tổng thé là một trong những nội dung quan trong trong tính toánthiết kế Trong một số trường hợp, nhất là khi bờ kè được xây trên nền đất yếu thì việctính toán 6n định tổng thé của công trình là một trong những nội dung chính, quyết định

việc lựa chọn phương án kè.Tính toán ôn định tông thê là kiêm tra ôn định của nên dat có xét dén ảnh hưởngchong trượt của các cau kiện mà mặt trượt cat qua, chong lại các tai trọng và tác động

gây mat ôn định công trình [2]

Xác định hệ sô an toàn ôn định của công trình làm việc đồng thời với nên dat.Băng hệ sô an toàn ôn định đánh giá khả năng giữ được trạng thái làm việc bình thườngcủa công trình trong môi tương tác với môi trường xung quanh Hệ sô an toàn ôn địnhđược mở rộng theo các hướng sau:

— Theo tương quan giữa lực chống trượt và lực gây trượt— Theo các đặc trưng cường độ đất nền

1.3.1.1 Hệ số an toàn 6n định tính theo tương quan giữa lực chống trượt và lực

gây trượt

Biểu thức tính toán hệ số an toàn 6n định:

FS=—* (1.1)Trong đó:

R, — tong các lực chống trượt (lực giữ)

-14-R, — tong các lực gây trượt.Tổng các lực gây trượt va chống trượt được xác định tùy vào phương pháp tính ồnđịnh Các lực này có thể là mômen, lực, hoặc theo một trạng thái ứng suất của nên đất.Tổng các lực gây trượt: Ri = Ria + Rip

Ria — lực gây trượt do khối đất gây ra.Rip — lực gây trượt do tai trọng ngoài như: hoạt tai (tải trọng hang hóa, thiết bị )»

áp lực song, áp lực nước lỗ rỗng gây ra.Tổng các lực chồng trượt: Ry = Reg + Rec

R¿a — lực chống trượt do khối đất tạo ra thông qua góc ma sát trong, lực dính vadung trọng của đất nên

Rg — lực chống trượt do nền cọc tạo ra khi mặt trượt đi qua nên cọc, hay nói cáchkhác là lực kháng trượt được tạo ra do kết cau

1.3.1.2 Hệ số an toàn 6n định tính theo các đặc trưng cường độ của đất nền

Biêu thức tính toán hệ sô an toàn ôn định:

Tr

FS =— (1.2)

zWh

Với tT là tong ung suat tiép giới han trên mặt trượt, xác định theo điều kiện cân băng

giới hạn cua Coulomb t= G.tg0 + c

Hệ số an toàn 6n định của công trình tính theo hướng này về ban chất là coi hệ số antoàn 6n định của công trình cũng là hệ số an toàn ôn định của phân nên đất nằm bêndưới công trình Công trình ôn định được là nhờ nền, nền ôn định được là nhờ sứcchống trượt của từng phân tô đất Công trình được coi là 6n định khi FS > [FS]; trongđó [FS] là hệ số an toàn 6n định cho phép, phụ thuộc vào các yếu t6 sau:

— Tầm quan trọng của công trình cụ thể là cấp công trình.— Tải trọng và to hợp tai trong tính toán

nang On dinh cua cong trinh.

Trong số các mat trượt kha di nhất có thé xảy ra khi công trình bị mất ôn định là mặttrượt cung tròn và mặt trượt gãy khúc, trong đó mặt trượt gãy khúc có dạng bất kỳ và cóthé coi là dạng mặt trượt tong quát Tùy theo cau trúc địa tang của nền đất mà công trìnhcó thể xảy ra theo một trong hia dạng mặt trượt trên Việc xác định hệ số an toàn 6n

định cho mỗi mặt trượt thường được thực hiện theo hai cách sau:

— _ Cách 1: thử đúng dan vòng tròn ma sát dé tìm ra hệ số FS pin Phương pháp naychỉ sử dụng trong trường hợp giả thiết mặt trượt là cung tròn và chỉ thích hợp cho nềnđất đồng nhất Trong các trường hợp nền đất không đồng nhất và tải trọng phân bố phứctạp, việc sử dụng phương pháp này sẽ gặp nhiều khó khăn do việc xác định tổng lực masát và lực dính trên mặt phức tạp Mặt khác theo phương pháp này, với mỗi mặt trượtgiả định ta phải thử dần để tìm ra hệ số an toàn 6n định, do vậy phương pháp này ít

được sử dụng.

— Cách 2: phân mảnh khối trượt, đây là thủ thuật được sử dụng chủ yếu để xácđịnh hệ số an toàn 6n định cho các dạng mặt trượt khác nhau

On định của mái dốc của công trình dé cập trong nội dung dé tai chủ yếu là ồn định

của mái doc trên nên dat tự nhiên ven sông.

- 16

-Mặt trượt mái dốc loại này thường đi qua một độ sâu nhất định dưới lớp đất yếu.Mái dốc loại này có khả năng mất 6n định, đất nền thường lún xuống và trồi ra ở mép

doc tạo ra do lún lớn.

1.3.2 Ôn định của hệ gia cô mái bờ kè

Hệ gia cô mái, chân bờ kè có nhiệm vụ duy trì ôn định của khôi đât và hệ kêt cầu giacô mái Hệ có thê bi mat ôn định do trượt nông hoặc trượt sau, x61 mòn do sóng dân đênhiện tượng sụt lở dat.

1.3.3 Ôn định của kết cầu mái

Trong tính toán ôn định của hệ kết cau mái gia cô mái dôc can xét dén:

— Khả năng trượt của kết cầu mái theo mái dốc của khối đất, phương pháp tính toán

dựa trên ma sát giữa đât và vật liệu kêt câu mái— On định của nội lực bản thân kết câu mái.1.4 Nhận xét chương

Việc xây dựng các công trình phòng chống xói lở bờ sông là vô cùng quan trọngvà cần thiết Bên cạnh đó, một vẫn đề được đặt ra là cần có một giải pháp đảm bảo antoàn về mặt kỹ thuật, thời gian thi công nhanh và tiết kiệm chi phí Tính toán 6n địnhmái dốc công trình cần được tiễn hành một cách can thận, việc áp dụng thảm bê tông giacô mái có tác dụng giúp hệ số mái dốc của công trình luôn được đảm bảo, tránh đượcnhững tác động của sóng, dòng chảy gây xói lở và để công trình luôn làm việc như thiết

kê dé ra.

_17-CH ONG 2 CƠ SỞ LY THUYET TÍNH TOÁN ON ĐỊNH MAI DOCViệc tinh toán 6n định mái dốc bờ kè ven sông bao gồm các vấn dé sau: 6n địnhtrượt nông, trượt sâu mái dốc, xói lở chân mái dốc

2.1 Trượt tịnh tiễn trên mái dốc vô hạn [3]

Xét một mặt cắt của mái dốc vô hạn bị phá hoại dọc theo một mặt trượt phăngsong song với mặt đất có góc laa, Sự ôn định của mảnh có bề rộng b phụ thuộc vàocác lực được thé hiện trong hình sau :

Assumed slip plane Tp

L=

/ cos a,

Hình 2.1 Các luc tac dung lên lăng thé ở mái dốc vô hạn.— Trọng lượng của lăng thé: M; = yb;Z;

— Nội lực tương tác giữa các mảnh: Xj, Xj41va Ej, Ej41

— Phản lực pháp tuyến lên mặt phang trượt: N; = W;cosơ,— Lực tiếp tuyến thực tế trên mái dốc: T; = Wjsinas— Ấp lực thắm (nếu có): Js = 1w„b;Z¿, với ila gradient thủy lực

Giả thuyét mái dôc v6 hạn là đông nhat, ta có các cặp nội lực Xj, Xj41 và Ej, Ejayđược xem là băng nhau và ngược chiêu, vì thê triệt tiêu.

Đề giải quyết van dé ta nhac lại định nghĩa hệ số an toàn FS theo công thức (1.2)

như sau:

Fs=— (2.1)

Tm

N;ị = W cosa, vaT; = W,sinœ,

Từ định nghĩa FS theo công thức (2.2), ta có

7S = N; tan ø' Z W';cosa, tan ø' _ tang’ (2.4)

T W;sind; tan a,Ở trang thái cân bằng giới hạn, FS=1 Khi đó:

as = g' (2.5)

Theo quan hệ trong công thức (2.5) thì góc dốc lớn nhất trong đất hat thô khiphân tích ứng suất có hiệu là luôn < ø'

2.1.2 Mái dốc vô hạn có thoát nước

Xét trường hợp có xuất hiện MNN bên trong khối đất và giả thuyết rằng dòngthâm song song với mái dốc Ta có áp lực thắm là:

Is = 1Wwb¡Z; (2.6)

Tj (Ysat) bj Zjsina, (Ysat) tan as

Ở trang thái cân bằng giới hạn, FS=1, khi đó:

Voi hau hét cac loai dat, ws Vi thê, dong thâm song song với mai dôc lam

giảm góc giới han của mái dốc trong đất hạt thô khoảng 4

Đối với đất dính, phân tích 6n định mái dốc trong giai đoạn ngăn ngày theo ứngsuất tong là phù hợp nhất

_T; _ Wjsina, Wjsinascosử, ybjz; _ (2.10)

T= == = = Sind COSA, = YZjSiNA,COSQ,

Ù i bj bjTheo công thức (2.3),

FS = Sy _ Sy _ 2Sy, (2.11)XT yzsina,cosa, yzsin(2as)

Ở trang thái cân bằng giới hạn, FS=1, khi đó:

= 1ein-1( 2

a, = =sin ( va)

2Sy

Z=— (2.12)

-20-Giá trị tới han của z khi a@,=45° ,

25% (2.13)Đó là độ sâu của khe nứt Vì thế, với các giả thuyết cơ chế phá hoại mái dốc dàivo hạn dưới tác dụng của tải trọng ngăn hạn (short-term loading), sốc dốc lớn nhất củacác loại đất hạt mịn là A5° | Trượt tinh tiễn trên mái dốc vô han thường xảy ra trong cácloại đất hạt thô hơn hạt mịn Đối với các loại đất dính thường phá hoại trượt theo cung

tròn hơn.

2.2 Vị trí cung trượt nguy hiểm nhất [4]

a) qua chân mái dốc nếu ọ > 30 hay a, > 53° ;

b) trước chân mái dốc nếu ọ < 30 hay a, < 53”

— Thử và sai số Trong phương pháp này phải thay đổi 3 thông số hình học: vị trítâm, bán kính, khoảng cách cắt ở phía trước chân mái dốc Thực hiện với nhiều cungthử khác nhau, sau đó chọn hệ số an toàn hợp lý nhất.

— Phương pháp ước lượng dé chỉ định cung thử cực hạn giả định Đặc trưng củacung trượt ta có thể quan sát được trước một số hình dạng xác định, chăng hạn như

trong hình 2.2.

Độ sâu cung trượt cũng bị hạn ché ở những nơi có một lớp đá hay đất chặt nămbên dưới mái dốc Trong thực tế, cung trượt nguy hiểm nhất tiếp tuyến với mặt lớp đấtđá cứng năm bên dưới.

2.3 Phương pháp tính toán 6n định mái dốc trên cơ sở trạng thái cân bằng giới

hạn — Phương pháp phân mảnh [3]

Giả thuyết mặt trượt phá hoại theo cung tròn hoặc không theo cung tròn được thé

hiện trong hình 2.4.

Sliding mass-Z——Z—

Hình 2.4 Mat trượt gia định a) theo cung tron ; b) không theo cung tron

Một phép tính gần đúng để giải bài toán là phân chia khối trượt thành nhiềumảnh tùy ý Tất nhiên, việc phân chia khối trượt thành nhiều mảnh hơn sẽ cho kết quảcó độ chính xác cao hơn Bây giờ chúng ta phân tích tất cả các lực tác dụng và nội lực

giữa hai mảnh

Một số phương pháp đã đưa ra hướng giải quyết bài toán với các giả thuyết và

điêu kiện cân băng (lực đứng, m6 men hoặc cả hai) được giới thiệu trong bảng sau:

-_24-Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích ôn định mái dốc bang trạng thái cân bằng giới

hạn

Mặt Điều kiện

Phương pháp Cac gia thuyét Cách giải

phá hoại cân băng

Janbu simplized Ej # Ej41, Xj = Äj+1

Cung tron Luc ngang May tinh

toán của các phương pháp Fellenius (1927), Bishop (1955) và Janbu simplized (1956)

mới chủ yếu và là co sở tính toán của các phương pháp Morgenstern-Price và Spencertrong GeoSlope mà tác giả sẽ đề cập đến trong phân sau (điều 2.4)

Với hai phương pháp của Bishop và Jabu simplized, các giả thuyết về sự tổn tạicủa các cặp nội lực là giống nhau, được tính toán theo trạng thái cân bang tới hạn, tuynhiên theo Bishop là cân băng tổng mô men còn theo Janbu là cân bằng lực ngang

-25-Trong điều kiện dài han hoặc có thoát nước thi chi cần phân tích ứng suất cóhiệu Đối với các loại đất dính, trong điều kiện ngắn hạn hoặc không thoát nước thì phảiphân tích ứng suất tông

2.3.1 Phương pháp Fellenius 1927

Đây là phương pháp đầu tiên và cũng được xem là nền tang phát triển của cácphương pháp sau nay Fellenius sử dụng mặt trượt dạng trụ tròn va phân chia khối đấtthành nhiều mảnh nhỏ để tính toán Theo Fellenius, lực tương tác giữa các mảnh băngnhau va ngược chiều nên triệt tiêu lẫn nhau, vì vậy bỏ qua lực tương tác giữa các mảnh

Sơ đồ tính ban đầu của Fellenius chỉ gồm trọng lượng bản thân, phản lực của đấtnên lên mảnh phân t và sức kháng dọc mặt trượt Để có thé xét thêm anh hưởng củangoại lực, ta đặt thêm lực Q là tải trọng ngoài nằm trong phạm vi mảnh phân tỐ

Xét một tâm trượt có tâm bất kỳ như trong hình 2.4, hệ số an toàn FS được xác

định theo công thức sau:

_ b|cL + Ntano] (2.14)

3 Wsina

Trong đó giá trị N được đề cập trong phương pháp Bishop trong điều 2.3.2 với giảthuyết là không tồn tại các cặp lực X và E giữa các mảnh

2.3.2 Phương pháp Bishop - Phương pháp cung trượt tròn

Bishop sử dụng mặt trượt dạng trụ tròn và phân khối đất thành n mảnh nhỏ đểtính toán 6n định

Với phương pháp này Bishop giả thuyết rằng các lực tác động tiếp tuyến với mặthông của mảnh bang nhau X¡=X¡¿¡ lực pháp tuyến khác nhau Ej # E¡.¡ «ap lực nước U;# U¡.¡ và ap lực thấm VJs); = 0

Gọi F, là hệ số an toàn, xét cân băng doc theo đáy của mảnh, sẽ có:

N,cos0; + T;sin8; — W; — X; + Ä;+¡ = 0 (2.15)

Áp lực nước U; = ujl Từ nguyên ly ứng suất có hiệu, ta có:

-26-N;=N,~ Uy;

Kết hợp hai công thức (2.15) và (2.16), ta được

N';cos0; = W; + X; — Xj41 — Tjsin6; — ujljcos6;

Với 7, là hệ so áp luc nước 16 rong

r= u;b; _ (wZw)j

“OW; (YZ);

Thay công thức (2.18) vào (2.17), ta được,

N,cos8;, = W,(1 — r„) — T;sin6; + (X; — Xj41)Bishop xét khối trượt cân bang mo ment,

Xét trường hop phân tích ứng suất có hiệu (ESA),

c_M;tan()j_„ _ N;tan()

J

T; FSThay cong thuc (2.23) vao (2.19),

_ N‘, tan(9’);

FS

Ncos0; = W,( — r„)Chuyển về tìm N ‘;, ta được,

Khi đó N’; có thé được viết lại như sau

Thay FS ở công thức (2.23) vào (2.21), ta được