Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu giải pháp gia cố mái dốc bằng cọc đá

Vì vậy, việcnghiên cứu các giải pháp gia cố mái dốc, mái kênh, bờ sông dé tăng tính 6n địnhcho các mái dốc, mái kênh cũng như cô gang tìm kiếm các thông số kỹ thuật hợp lýnên được sử dụn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYÊN DUY KHÁNH

NGHIÊN CỨU

GIẢI PHÁP GIA CÓ MÁI DÓC BẰNG CỌC ĐÁ

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủyMã số: 605840

LUẬN VÁN THẠC SĨ

TP HO CHI MINH, tháng 9 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: TS LE DINH HONG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS TRÀ THANH PHƯƠNG

Cán bộ cham nhận xét 2: TS TRAN THU TAM

Luận văn thạc si được bảo vệ tại Trường Dai hoc Bach Khoa, DHQG Tp HCMngày 26 tháng 9 năm 2014.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1.PGS TS NGUYEN THONG

2.TS TRÀ THANH PHƯƠNG3.TS TRAN THU TAM

4 TS LE DINH HONG5 TS NGUYEN HONG QUANXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quan lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KTXD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYÊN DUY KHÁNH MSHV: 11200367Ngày, tháng, năm sinh: 04/7/1979 Nơi sinh: Bình ThuậnChuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Mã số: 605840

Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU: 20/01/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 20/6/2014V CÁN BO HUONG DAN: TS LÊ ĐÌNH HỎNG

Tp HCM, ngày 04 tháng 02 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

Lê Dinh Hong

TRUONG KHOA KTXD

Luận văn này được thực hiện trong một học ki Trong quá trình thực hiệnluận văn tôi đã gặp nhiều trở ngại khi tìm kiếm số liệu về địa hình, địa chất khu vựcnghiên cứu cũng như các kỹ năng sử dụng phần mén Geostudio Tuy nhiên, tôi đãnhận được rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn kịp thời và động viên của thầy giáohướng dẫn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Dinh Hồng, thay đã chọn cho em một détài hay để em có thé học hỏi nhiều Thay đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn để em cóthé hoàn thành luận văn Qua đó, em đã tích lũy được nhiều kiến thức và kinhnghiệm.

Tôi xin cảm ơn các bạn đang công tác tại Viện Khoa học thủy Lợi Miễn Namđã cung cap các sô liệu ve dia chat, địa hình và hướng dân thêm cách sử dụng phânmém Geostudio.

Tôi cũng xin cảm on các bạn trong lớp cao học XDCT khóa 2011 đã đồnghành và cho em những lời khuyên suốt thời gian qua.

Và cuôi cùng, tôi xin đặc biệt cảm ơn Ba mẹ, những người thân đã hy sinhrat nhiêu đê giúp đỡ tôi, động viên tinh than và tạo mọi điều kiện dé tôi hoàn thànhluận văn này.

Tp HCM, ngày 04 tháng 02 năm 2015

Nguyễn Duy Khánh

Mục dich của luận văn là thiệt lập mô hình tính thầm va ứng suat trong máidôc với sự hiện diện cua cọc gia cô sau đó tiên hành phân tích ôn định của mái docđề đánh giá ảnh hưởng của cọc đá đôi với sự ôn định của mái dôc Đông thời nghiêncứu ảnh hưởng của đường kính cọc, kích thước, khoảng cach, gifta các cọc nhămxác định các thông số hợp lý của hệ cọc cho biện pháp gia cô mái.

ABSTRACTThe aims of this thesis are setting up models in order to calculate seepage andtension in slopes with the existence of reinforced stone colunms; moreover, theslope stability is analyzed to evaluate the influences of the stone colunms on theslope stability This thesis also included research on relation among stone colunms’parameters such as diameter, dimension and distance between stakes to determinelogical stone colunms’ parameters for slope reinforcement solutions.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiệntrên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng phan mềm địa kỹ thuật Geostudio dướisự hướng dẫn khoa học của TS Lê Dinh Hong.

Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực va chưa từng được công bố dưới bat kỳhình thức nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Duy Khánh

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU <5<5< s9 E9EE9EEESEnEeneonksonessie 1Ve Dat ch |1.2 Mục đích của luận văn - - - + 1 110000 1 111111 1v vn nh l1.3 Các nghiên cứu có HEN quann c5 19 ng re 21.3.1 Các nghiên cứu ngoài ƯỚC - Ăn ng vn 21.3.2 Các nghiên cứu trong NUGC - «Ăn ng vn 21.4 Phuong phap nghién COU 1 31.5 Nội dung của luận văn ng he 31.6 Những kết quả nghiên cứu của luận văn - - + 2c £cececezxzxcxd 41.7 Câu trúc của luận văn - tk 11112 S111 1E 11g11 ng ree 4CHUONG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET CUA MÔ HÌNH TÍNH TOÁN [14] 52.1 Hệ số ôn định mái dốc khi không có gia C6 - + 25-5552 525s+s+5+2 52.2 Hệ số ôn định mái dốc khi gia c6 bằng một hàng cọc - -: 62.3 Hệ số ôn định mái dốc khi gia cô bang nhiều hang cọc - 9CHƯƠNG 3 TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN VÀ ĐẶC DIEM DIA CHAT

DIEN HÌNH CUA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 103.1 Trường hợp tính tOán - + re 103.1.1 Mô hình phân tích thắm - + 2 2+2 £+£+£2£E£E£E+E+£z£E£EzEreeree, 103.1.2 Trường hop gia có bằng một hàng cọc - 2 2 se s+s+szscxd 103.1.3 Trường hop gia có bằng hai hang cọc - - cscsceccsrereeered 113.2 Chỉ tiêu cơ lý của đất nền va cọc da veces esesesessesesessseteteeseseseen 123.2.1 Chỉ tiêu cơ lý của đất nên ¿ - - + 2 SE Ss x2 SE 1 E121 111 cree 123.2.2 Chỉ tiêu cơ lý của COC đá - << He 15

3.3 Cac bước thực hiện chương trinh - 55 3333333355 55551xxrres 163.3.1 Mô hình hóa bài toán thẫm cccccccccceccscscesceccesscssceceesssssceseesecsseeseesees 163.3.2 Liên kết với modun SLOPE/W ccccccccccccccecceccecscsscescessssscesessecssesseesees 21CHUONG 4 KET QUA PHAN TÍCH ON ĐỊNH MAI DOC BANG PHAN

MEM GEO-STUDIO - 5< s<cescessersereseorsssre 27

4.1 Kết quả phân tích ôn định mái dốc tự nhiên khi chưa gia cố 27

4.2 Kết quả phân tích ôn định mái dốc với sự hiện diện của 1 hàng cọc 28

4.2.1 Truong hợp khoảng cách giữa các cọc S = ].5m - + 28

4.2.2 Truong hợp khoảng cách giữa các cọc S = ].75m 30

4.2.3 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.Ũm - +55 +++<2 324.2.4 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.25m -++<<2 344.2.5 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.5m - «c2 364.3 Đánh giá hệ số ôn định của mái dốc khi khoảng cách giữa các cọc thay đổitương UNG VỚI CAC VỊ tli COC TS ng re 384.4 Kết qua phân tích ôn định mái dốc với sự hiện diện của 2 hang cọc 424.4.1 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.5m, khoảng cách giữa 2

hàng cọc s = Ï.3im .- G Ga 424.4.2 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.75m, khoảng cách giữa 2

hàng cọc s = Ï.Š2m - G0 SH 444.4.3 Truong hop khoảng cach giữa các coc S = 2.0m, khoảng cach giữa 2

hàng cọc S = 1.73 - G cờ 464.4.4 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.25m, khoảng cách giữa 2

hàng cọc s = I.9Šm -G cờ 464.4.5 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 2.5m, khoảng cách giữa 2

hàng cọc s = 2 Ï 7m - -G G00 ng 50

4.5 Đánh giá hệ số ôn định khi khoảng cách giữa các cọc S và khoảng cáchgiữa 2 hàng cọc s thay đối tương ứng với các Vi tri €Ọ -s 524.5.1 Ứng với đường kính cọc D = 0.6m ¿- - +c+c+EsEsEererrereeered 524.5.2 Ứng với đường kính cọc D = 0.Ñm - 5 +c+c+EsEsEererrererered 534.5.3 Ứng với đường kính cọc D = I.Öm - - 5 +c+c+EsEeEererrereeered 544.5.4 Ứng với đường kính cọc D = l.2m - - - +c+c+EsEererererererered 554.5.5 Nhận XÉT -:L cà SH 1 E1 1112 1111151111115 111111110111 11 1111111111011 cke 554.6 Ảnh hưởng của số hàng cọc đến độ ôn định của mái dốc 564.6.1 Ứng với đường kính cọc D = 0.6m 5 +c+c+EsEsEererrererered 564.6.2 Ứng với đường kính cọc D = 0.Ñm - 5 c+c+EsEsEererrererered 584.6.3 Ứng với đường kính cọc D = I.Öm - - 5 +c+c+EsEsrererrereeered 614.6.4 Ứng với đường kính cọc D = 1.2m - 5 +c+c+E+Eerererrererered 634.6.5 Nhận XÉT :-Lc SH 1 1 11121111215 1111215 11111111 011101 1111011111111 cke 65CHUONG 5 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 5 5-5-5 se se ssss=s << 665.1 KẾt luận . ¿-¿- ©2522 SE 1215 5 521 11151511 1111111111 1111111111111 11 0110111 gv 665.1.1 Két quả dat được trong luận VAN 5 ssveesesss 665.1.2 Những hạn chế của luận văn ¿-¿ ¿+ + x2 EEsESESEeEEeEeeseskseseree 665.1.3 Ưu và nhược điểm của giải pháp gia có bằng cọc đá G75.2 Kiến ngÌhị ¿- - - S22 E21 1 1511152111112 5111111111111 0101 010111010111 011111 He 67TÀI LIEU THAM KHẢÁOO 5-5-5° 2° 55s 52 S2 SsEsEseSEEsEseseEeEeEseseseseeses 69PHU ILỤỤC << ©<° +* ©9944 49EE4ES99EE42 9492942392 Esve2- sesesees 70

1.1 Đặt vấn đềHiện tượng sạt lở bờ sông, kênh, rạch trên địa bàn Tp HCM đã, đang và sẽcòn gây nên những ton thất rất lớn, là mối de dọa nghiêm trọng đến tính mạng, tàisản của nhà nước và nhân dân, gây mất 6n định khu dân cư, ảnh hưởng đến quyhoạch phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường của khu vực Vì vậy, việcnghiên cứu các giải pháp gia cố mái dốc, mái kênh, bờ sông dé tăng tính 6n địnhcho các mái dốc, mái kênh cũng như cô gang tìm kiếm các thông số kỹ thuật hợp lý

nên được sử dụng để phòng chồng, giảm nhẹ thiệt hại do sạt lở bờ sông, kênh rạch

đáp ứng được những yêu cau về kinh tế và kỹ thuật là hết sức cấp thiết.Hiện nay, có rất nhiều giải pháp để gia cô tăng độ ồn định cho mái dốc đất.Từng giải pháp đều có các ưu và khuyết điểm khác nhau, tuy nhiên các giải phápnày đều thé hiện rõ hiệu quả đối với từng điều kiện địa hình, đặc điểm địa chất cũngnhư tính chất cơ lý cụ thể của từng vùng, từng khu vực khác nhau Với ưu thế là vậtliệu phố biến, có dung trọng khá lớn và góc ma sát lớn Mang các đặc trưng vật lynhư vay, coc đá có thê được su dụng như một giải pháp dé gia cô mái doc.

Giá cô nền đất yếu, mái dốc bang cọc đá được xem như là phương pháp phốbiến và hiệu quả về mặt chi phí Coc đá được sử dung rộng rãi trong vùng đất yếuđể tăng kha năng chịu tải, giảm lún cho các kết cầu móng va tăng khả năng có kết.Một lợi thế khác trong kỹ thuật này là biện pháp thi công Chủng loại và kích thướchạt của vật liệu cọc đá là một trong các thông số chủ yếu trong thiết kế cọc đá.

Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một lý thuyết tính toán hoàn chỉnh nào đểđánh giá độ ôn định của mái dốc bang cọc đá Việc dé xuất giải pháp gia cô mái dốcbằng cọc đá dé đánh giá ảnh hưởng của cọc đến độ 6n định của mái dốc là một việccần thiết, góp một phần nhỏ để hoàn thiện lý thuyết và làm cơ sở để áp dụng vàothực tế.

1.2 Mục đích của luận vănMục đích của luận văn là thiết lập mô hình tính thắm và ứng suất trong máidoc với sự hiện diện cua cọc gia cô sau đó tiên hành phân tích ôn định của mái dôc

cứu ảnh hưởng của đường kính cọc, kích thước, khoảng cách, ø1ữa các cọc nhămxác định các thông sô hợp lý của hệ cọc cho biện pháp gia cô mái Toàn bộ nghiêncứu được thực hiện dựa trên m6 hình sô Geostudio.

Mô hình nghiên cứu dựa vao tai liệu khảo sát dia chất công trình do Công ty tưvan xây dựng Thuy Lợi II thăm dò địa chất bờ sông Sai Gòn khu vực bán đảoThanh Đa (đoạn gan nhà tho Lasan Mai Thôn), thuộc quận Binh Thanh, thành phốHồ Chí Minh.

1.3 Các nghiên cứu có liên quan

1.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước

- Mustafa Vekli s Mustafa Aytekin * S Banu Ikizler « Umit Calik [7| đãkhảo sát trên mô hình thí nghiệm và mô hình số theo PLAXIS dé xem anh hưởngcọc đá được đồ thăng đứng trong mái dốc đất yếu về 6n định của mái dốc, khả năngchịu tải và các biến dạng Ảnh hưởng của các tỷ số khoảng cách giữa các trục thắngđứng của cột đá/đường kính của các cột đá (s/D) cũng như đã nghiên cứu về ôn địnhmái dốc, khả năng chịu tải tối đa và biến dạng chân cột trên đỉnh mái dốc trong môhình thí nghiệm.

- M Etezad, A.M Hanna & T Ayadat đã trình bày một mô hình lý thuyếtdé dự báo khả năng chịu tải của nhóm cọc đá Trọng lượng đơn vị trương đương,lực dính và góc của sức chong cat được giới thiệu trong mô hình này.

- M Gahzavi, A Shahmandi [14] dựa trên phương pháp cân bằng giới hạnđể khảo sát tình trạng ôn định của mái dốc được gia cố với nhiều hang cọc da.Nghiên cứu nay duoc tiến hành dé xác định các thông số như đường kính cọc đá,góc ma sát của vật liệu cọc đá, và khoảng cách giữa các cọc.

1.3.2 Các nghiên cứu trong nước

Vẫn chưa có nghiên cứu cụ thé nào sử dụng cọc đá dé gia tăng độ 6n định chomái dốc cũng như những ảnh hưởng của việc bố tri mặt bằng cọc đến độ 6n địnhcủa mái dốc Có một vài bai báo nghiên cứu các phương pháp nhằm tăng độ 6n địnhcủa mái đôc như sau:

pháp dùng coc kháng trượt để xử ly 6n định mái taluy được thiết kế cho nhiều tuyếnđường ôtô cao tốc, đường sắt cao tốc ở Trung Quốc đã nghiên cứu phương phápứng dụng cọc kháng trượt trong 6n định mái taluy ở điều kiện địa chất Việt Nam.

- Tran Huy Thanh ứng dụng phương pháp phan tử hữu hạn của chươngtrình PLAXIS để phân tích sự làm việc của cọc thắng đứng với chuyển vi của đất dohoạt tải.

- Bui Việt Đông [12] đã có nghiên cứu xác định lực kháng trượt của nên cọccó xét đến ảnh hưởng của hình dạng, kích thước và cách bố trí cọc trong bài toán 6nđịnh tông thê của bên câu tàu.

1.4 Phương pháp nghiên cứu- Phan tích 6n định mái dốc với sự hiện diện của cọc đá tương ứng với cácthông số cọc khác nhau và cách bố trí cọc khác nhau Từ đó nêu ra các thông số hợplý của cọc va cách bố trí cọc dé làm tăng khả năng chống trượt của mái dốc tự nhiêncó nên đât yêu.

- Ding phan mém địa kỹ thuật GeoStudio để tính toán 6n định mái dốc ứngvới từng thông sô cọc và cách bô trí cọc đá trên mái dôc.

Tom lại, phương pháp nghiên cứu là: Mô hình — Thống kê — Tổng hợp — Phântích.

1.5 Nội dung của luận van- Co sở lý thuyết của phương pháp tính ồn định mái dốc trong chương trìnhphan mềm Slope/W.

- Ung dụng phần mềm Slope/W để tính toán ôn định mái dốc tự nhiên vớihình thức gia cố băng một hàng cọc và hai hàng cọc với các kích thước cọc vàkhoảng cách giữa các cọc, hàng cọc thay đổi.

- So sánh kết quả tính toán 6n định mái dốc trong trường hợp kích thướccọc thay đổi, khoảng cách giữa các cọc thay đối và hệ số ôn định của mái dốc khigia cô băng một hàng cọc so với mai doc gia cô băng hai hàng cọc.

1.6 Những kết quả nghiên cứu của luận văn- Dé xuât thêm một giải pháp gia cô mái doc dat tự nhiên có nên dat yêu.- _ Dựa vào kết qua phân tích thắm và ôn định mái dốc của phần mềm địa kỹthuật Geo-Studio dé dé xuất các thông số hợp lý như hình dạng, kích thước cọc vacách bô trí cọc trong việc gia tăng độ ôn định mai dôc dat tự.

1.7 Cầu trúc của luận văn- - Chương 1: Mở dau- _ Chương 2: Cơ sở lý thuyết của mô hình tính tóan- - Chương 3: Trường hợp tính toán và đặc điểm địa chất điển hình của khuvực nghiên cứu

- _ Chương 4: Kết quả phân tích ôn định mái dốc băng phần mềm Geo-Studio- _ Chương 5: Kết luận và kiến nghị

- Phu lục

TOAN [14]2.1 Hệ số ôn định mái dốc khi không có gia cố

Taylor (1937, according to Das, 1941) đã trình bày phương trình để xác địnhhệ số ôn định mái dốc sét đồng nhất không thoát nước (Hình 2.1-1):

Fưưa Strata

Hình 2.1-1 Phân tích ôn định mái dốc sét bão hòa dong nhấtHình 2.1-1 cho thay rang, cường độ cắt trung bình của đất là +„ = c„, ở đâyc„ cường độ cat không thoát nước của sét, + z la cường độ cắt và là góc ma sát.

Cường độ cắt chủ động trên mặt trượt là t„ =c, Vì vay, moment của khốitrượt là:

Theo hình 2.1-1, # là chiều cao từ đỉnh mái dốc đến đáy va h là chiều cao máidốc Từ phương trình (2.3) và phương trình dưới, hệ số 6n định thu được:

Cc, =+y.h.m (2.5)2.2 Hệ số ôn định mái dốc khi gia cố bang một hang coc

Đôi với mô hình này, một hàng cọc đá liên tiép với khoảng cách từ tim cocđến tim cọc là S được thay thé bang cọc tương đương í, được xác định như sau:

t = — (2.6)

ở day, R là bán kính cua cọc đá va S$ là khoảng cach giữa các tim cọc trongmỗi hàng Hình 2.1-1 thé hiện mái dốc được gia cô bằng một hang cọc đá với x làkhoảng cách năm ngang của cọc đá so với đỉnh mai doc.

Hình 2.1-1 Phân tích 6n định mái dốc được gia cỗ bằng một hàng cọcGiả sử E,=E; và F¡=F; từ hình 2.1-1 và hình 2.1-2, có thé nói rang:

mR?

cọc và h’ là chiêu cao của dai cọc giữa bê mặt của mái dôc va cung trượt Các thànhphân lực tiêp tuyên được xác định như sau:

P= W Sind = Ypq—— 1 sino (2.9)

ở day, ala góc hợp giữa mặt trượt cắt qua coc đá và mặt phang năm ngangtrên hình 2.1-1:

2

pp 7! (2.10)

S COSƠŒTổng ứng suất trên cọc là:

mR , 2

Ò—=N/ x = Yg.h'.cOoS“0œ (2.11)

S cosa,ứng suat cat trên coc được xác định như sau:

Tự =Œ +Aty =Cy +Š!.tan0¡ = cạ +y'.h'.cos*a.tano, (2.14)

Moment trượt được tinh từ công thức:

AM, = wih —w-b, (2.15)Moment chống trượt được xác định như sau:

2

Mp=recy, (DE + FA)+ nụ HiếT cost tan (2.16)

Dé cân bang moment thì Ä⁄¿=1⁄4 và như vậy hệ sô ôn định cho mai dôc gia côbăng cọc có thê được xác định như sau:

Mou hoe Wh — Wal, ee)

Chia phương trình (2.18) cho hệ số ổn định mái dốc khi không có gia cố (2.3),

hệ sô ôn định mái dôc khi có gia cô được xác định như sau:

od (koa) S.r.0.cosa Sic, 7.0 )

2.3 Hệ số 6n định mái dốc khi gia cố bằng nhiều hang cọcMột hàng cọc có thê không đạt được hệ số ôn định mái dốc như mong muốn,do vậy, giải pháp phổ biến được đưa ra ở đây là sử dụng nhiều hang cọc dé gia tănghệ số ổn định mái dốc Trong nội dung luận văn này, sử dụng hai hàng cọc dé tínhtoán ôn định mái dốc Hệ số ổn định mái dốc trong trường hop có nhiều hàng cọc

được xác định như sau:

(Koa Vooe _ I— mR?

S.r.0

> | „1 nhỉ aR’ tang

¡ COSƠ, S.c, 7.0Soh, can) (2.20)

ở day, m là sô hàng cọc được đặt trên mai doc.

CHƯƠNG 3 TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN VÀ ĐẶC DIEM

DIA CHAT DIEN HINH CUA KHU VUC

NGHIEN CUU

3.1 Trường hop tính toán

3.1.1 Mô hình phân tích thấmTrong nội dung luận văn nay, mô hình thấm được tính toán trong trường hợpmực nước sông thấp nhất khi nước triều xuống và có mưa Đây được xem là trườnghợp bat lợi nhất khi tính toán 6n định mái dốc Mái dốc có hệ số là 1:2.

Nhờ khả năng ghép nối giữa SLOPE/W với SEEP/W, kết qua phân tích thắmđược sử dụng dé phân tích ôn định mái dốc Hình 3.3-1 thể hiện kết qua phân tíchthấm và đường bão hòa.

80

Đường bão hòa

75 —70 P—65 60 -—-55 50 45 |—Cao do (m) 40 |—35 F-30 F-25 HHHHHHHHHHHH

“rioEš |_ tN) yn

re

Can do (m) |

| | | | | | | | | | | ||

a 19 ki „ pL] a9 ud 7a to] AG 1m Hũ 122 mm in

Kho ang cach (m)

Hình 3.1-2 Mô hình gia cô mái dốc với một hàng cọc, m=23.1.3 Trường hợp gia cố bằng hai hàng cọc

Tương tự với m6 hình một hang cọc, việc phân tích ôn định mái dốc được giacô bằng hai hàng cọc và thử dân từ vị trí đỉnh mái dốc và dịch chuyển dần xuốngchân mái dốc Các vị trí được đánh dẫu từ 0 đến 1 và cách nhau 7m như hình bêndưới Đồng thời, ứng với mỗi vị trí cọc, đường kính cọc biến thiên từ 0.6m — 1.2m,khoảng cách giữa các coc tăng từ 1.5m — 2.5m và khoảng cách giữa hai hàng cọctăng từ 1.30m — 2.17m.

3.2 Chỉ tiêu co lý của đất nền và coc đá3.2.1 Chi tiêu cơ lý của đất nền

Tài liệu khảo sát địa chất công trình do Công ty tư van xây dựng Thuỷ Loi IIthăm dò địa chất bờ sông Sài Gòn khu vực bán dao Thanh Đa — Bình Thạnh — Quận2 — Thủ Đức — Tp Hồ Chí Minh phục vụ cho việc nghiên cứu, thiết kế dự án chốngsat lở bờ sông từ ngày 30 tháng 11 năm 2003 đến ngày 15 tháng 12 năm 2003 (Hình3.41 và Bang 3.4-1).

Tài liệu thí nghiệm cắt quay tại hiện trường do Viện khoa học Thủy lợi miềnNam thực hiện ngày 30/6 và 01/07/2007.

- Khoan máy 2 hố, mỗi hỗ sâu 20m, tổng cộng 40m khoan.- Thi nghiệm cắt quay tại hiện trường trung bình 2m thí nghiệm 1 điểm.- Sơ đồ vị trí hỗ khoan được thé hiện trên hình trong hình 3.4-2.

Các chỉ tiêu tính tóan sức kháng cắt không thóat nước của đất nền trong khuvực thé hiện trên Bảng 3.4.2.

Bảng 3.2-1 Chỉ tiêu cơ lý đất nên khu vực Thanh Đa, hồ xói nhà thờ Lasan Mai

Thôn - Tài liệu của Công ty cô phan tu van XD Thủy lợi ITThông số thí nghiệm Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3

Thành phần hạt %

Sét 45 36 8Bui 25 12 10

Cat 30 48 78

San soi l 4Hạn độ Atterberg

Giới hạn chảy WL 70 36Giới hạn lăn Wp 38 18Chi số dẻo Wn 32 18

Độ sét B 1.18 0.11 17.0

Độ am tự nhiên W% 75.0 20.0 2.12Dung trọng ướt yy t/m” 1.50 2.11 181Dung trọng khô 4, tím” 0.86 1.76 2.66Ty trong A 2.61 2.72 31.9Độ khe hở n % 67.6 354 0.468

Ty lệ khe hoc 2.051 0.547 96.6Độ bão hòa G % 95.2 99.5

Lực dính kết C (kg/cm”) 0.11 0.37 0.10Góc ma sat trong ¿` 4923 15°22 28°08

Hệ số thắm K cm/s 6.2x10° 4.8x10° 6.1x10°

Xuyén tiéu chuan SPT (N) 0-3 8-15 15 - 30

Đường kính hồ khoan (mm): 91

HINH TRU LO KHOAN HK9DU AN CHONG SAT LO BO SONG SAI GONVỊ TRÍ: KHU VỰC THANH ĐA — BÌNH THANH

Độ sâu hồ khoan (m): 30.0Cao độ hồ khoan (m) 1.37

Ngày thi công: 3—12 — 2003Ngày hoàn thành: 4 — 12 — 2003Phương pháp khoan xoay

(m)

Bêdày

ThíNghiệm

< Lớp sét hữu co mau

xám tro

` đen lẫn xác thực vật, xác

>| đông vật giáp xác đang phân

` Trạng thái chảy - dẻo chảy

Lớp sét cát lân hữu cơ màuxám xanh.

Trạng thái dẻo chảy — dẻomềm.

Lớp 3: từ 26.5 m— 30.0 m

“| Lớp á cat mau vàng, xám⁄ Z trắng, lan ít sạn sỏi nhỏ thạch“⁄| anh.

| Trạng thái bão hoà nước - kết

Tài liệu của Công ty cô phan Tư vấn XD Thủy lợi II

Hình 3.41 Mặt cắt địa chả | h h ực ị hanh Đa, hồ xói nhà thờ Lasan Mai Thôn

Y \ b lì \ \ \ ! it a

Bang 3.2-3 Chi tiêu cơ ly cua cọc da [14]

an’ Hệ số | Lực dính don | Góc masát | Dung trọng bão | Đường kínhàn hôi

(kN/m?) | Possion | vị &N/m') (độ) hòa (kNÑ/m) cọc (m)

0.60, 0.80,50000 0.30 0 45 22

1.00, 1.20Vat liệu cho cọc đá có kích thước hạt từ 1-10 mm [7].

3.3 Các bước thực hiện chương trình3.3.1 Mô hình hóa bài toán thấm

3.3.1.1 Khoi tao mô hình bài toán

,(untitled) - GeoStudio 2007 (SEEP/W DEFINE) [- Jz[xj

nœM <<: °:rẽ: : lj AAAs fom + Hx 2v S| lắm

[n jax | là 8 | ƒ ibe Abed ý/ý#4#ý⁄#ÐÉ_—xEÉMế+:

| (48 @ lừ fe Analysis: EÔ] Mo hinh tinh tham vị ; Current Analysis Only |

Settings | Control | Convergence | Time

3.3.1.2 Phát họa bài toán

4 FN, D=0.6m, S=1, L=1 (2) - GeoStudio 2007 (SEEP/W DEFINE) [- [= |x)

D

h

ađ

4B ta lừ & Analysis: Z2) Tham khi co coco vị trị ¥ Current Analysis Only |

=

~ - lấi1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 L L 1 J q

leg

lâN[=]

2-Dimensional %: 55,67077 m ¥: 144.53846 m

Hình 3.5-2 Phát họa bài toán thông qua nháp tọa độ các điểm

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

r

Keyln Materials tếMaterials K

Name Color | Add ov sa.Lop 1a _——_— °

° " Undo | Y edo | ] ae a

Done 2-Dimensional x: 23.65385 m Y¡ 111,15385 m

Hình 3.5-3 Chi tiết gan vật liệu cho các lớp dat và cọc đá

Mo hinh (1 hang coc)* - GeoStudio 2007 (SEEP/W DEFINE)

File Edit KeyIn Draw Sketch Modify Helpindoy

<

Oe sẽ Be 2-c- WM AAR im xi1 _]1#1$ im

aa be Berk rE ewYN YOR _—-xƒM#ý:a 20 a BY Í Anawss 2] Mo hinh tham Current Analysis Only

GE |

Keyln Hydraulic Conductivity Functions |

{add |x] [Delete | ics!ao Lop 2 tế

= Types: (Data Point Function v | 8 2e-007 | «5|

i |— © View Function Use Auto Scale |

O view Slope of Function X Axis Range: fey

wo UL ;

-0 Edit Data Points | to | | li

| 100 I 1e-008 | Add Points | |Move Points| []xLog L]YLog ~ [=]

d b2

For Help, press F1 2-Dimensional %: 37,22000 m Y; 93,38000 m

Hình 3.5-4 Quá trình nhập hàm hệ số thắm cho các lop đất

Hàm hệ số tham được khai báo theo cách nhập dữ liệu từng điểm Dữ liệu ham hệhệ sô thâm gôm: áp lực nước lô rông mang giá trị dương và hệ sô thâm theo phươngX là Kx Chi tiét quá trình nhập hàm hệ sô thâm được minh họa như trên hình 3.5-4.3.3.1.4 Gan điêu kiện biên

Trong phân này, khai báo các loại điêu kiện biên, sau đó sẽ gán các loại điêukiện biên đó lên các biên được gán.

- Gan điêu kiện biên cho nút (điêm giao giữa mực nước sông thap nhat vamái doc phía song);

- Gan điêu kiện biên cho mai doc phía sông (phân dưới mực nước sông);- Gan điêu kiện biên cho mái (phân trên mực nước sông);

TM 4 FN, D=0.6m, S=1, L=1* - GeoStudio 2007 (SEEP/W DEFINE)

hls ENE jh “‡# ứ W7 YEN OE — vi EE MAI

All Boundary Conditions -— H+

60 Ƒ— Name Category Color Add w# [|

Zero Pressure Hydraulic i

< lllÍ a "

Hình 3.5-5 (án các loại diéu kiện biên cho các biên

File Edit Set ) KeyIn Draw Sketch Modify ToolsViet ow Help

Ose 6@ 8h 2-¢-M [f6 & v[# x0 ‡ vio 2) [ie

AR Be OMS OLY yWVW#ÐE—v fWR/AI

đó:a 8

` Draw Mesh Properties de oF

[| Approx, Global Element Size: Remove Constraints |

Mesh: 1056 Nodes, 910 Elements &

So

GÀ

Enter a new Global Element Size to adjust the entire mesh size.Otherwise, select regions, lines, points, or layers and adjust the gỗappropriate mesh properties

WE eS) Mae ES) 143.

Khoang cack gn)

For Help, press F1 2-Dimensional %: 54.23077 m Y; 117,30769 m

Hình 3.5-6 Chon kích thước 6 lưới3.3.1.6 Giải bài toán

P 4 FN, D=0.6m, S=1, L=1 (2) - GeoStudio 2007 (SEEP/W DEFINE)

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

Dea &4 Bl): o QAR [ex v| #i xio12 3) vor S| la

Tham khi cq ved

Step# Review # Iteration Difference %

Deleting old output files Solving

1 1 2 8.9634E-003Done.

For Help, press F1 2-Dimensional x: -29.49231 m Y; 137.80000 m

Hình 3.5-7 Quá trình giải bài todn thấm

File Edit Set View Draw Sketch Modify Tools Window Help

a" | 4B@ Ly Analysis: a Tham khi co coc o vi trị vị Time: | sec (Tham khi co coc 0 vi v, [ ] Current Analysis Only |

4

[36.47436, 109.61538} “a wo.

rŠcS

6 ! ] l l ! l ! l l ! ] l l fey

i) 10 a xa “0 củ 60 0 a so 100 110 Lt) 1% la oS

[a

Khoang cach (m) v Kí

For Help, press F1 Steady-State %X: 36.47436 m Y; 109,61538 m

Hình 3.5-8 Kết quả bài todn phân tích thấmKết quả phân tích bai toán thấm xác định được đường bảo hòa trong mái dốc.Phần mềm Geostudio có khả năng sử dụng kết quả phân tích của modul SEEP/W cụthé là phân bố cột nước tính toán trong mái dốc dé phân tích 6n định mái dốc.

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

: F1 = I8 1, FN, D=0.6m, S=1, L=1 (1) Parent: (Tham khi co coc o vị trí 0 vị | l |

=} 2) Tham khi co coc o vỉ tri 0 [0 sec]

;|0125 $) Y|0125 ‡j liAnalysis Type: |Morgenstern-Price v

Settings | Slip Surface | FOS Distribution | Advanced |Direction of movement

® Left to right Right to left Callow passive mode

Slip Surface Option

O Search for tension crack

#

| ob [

kẻ

Ob€ntry and Exit No of critical slip surfaces to store: of

Specify radius tangent lines —

© Grid and Radius ILifi =)

O Block Specified (Optimize critical slip surface location rŠDo not cross block slip surface lines —OFully Specified &O Auto Locate 4 Kị

Tension Crack Option ————————————————————— yz &

No tension crack Water in Tension Crack =

O Tension crack angle: ee] Filled with water (0 to 1) mi K

O Tension crack line Init weight of water: | 3 ro

Hình 3.5-9 Thiết lập các tùy chon phù hop với mô hình phân tích

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window HelpRim lu eee VY eRe YYW OC» BR

a (48 @ lừ we Analysis: I" On dinh khi co coc 0 vi Mi Time: Current Analysis Only |

For Help, press F1 [69.05455, 60.61818} X: 74,34545 m Y: 6061818 m

Hình 3.5-10 Mô hình bài toán phân tích 6n định mái đốc

EY EM ke YRYV OR — vw BW a

Ost để Bebi l5 oh?

a 48 ta lừ Analysis: a On dinh khi co coc o vi vị

đi (none): “` Keyln Materials l3 oe

Basic | Suction | Drawdown | Liquefaction | Advanced |

Unit Weight: Cohesion:

| 22 Kym? -] (0kPa IED

Phi:

LJ

%: 9.54545 m ¥: 125,59740 mFor Help, press F1

Hình 3.5-11 Gan vát liệu cho các lop dat va coc daCac chỉ tiêu cơ lý của vat liệu như sau:

- _ Lớp la: Lớp bôi tích trẻ, trạng thái dẻo mềm

y=22 kN/m”; C=0 kPa; ọ=45”.

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window HelpSmee ee + eK Ee eRe YN OO — ») Be al

BB (ADB sa: fa) ondinhhicococovi ¥| Tine Current Analysis Only |

@

rễ

me, 17277] | / / ] ] ] / lễ

IRRRRRRRBRN raIRRRRRRRB “

_ IRRRRRERR rể

sL IRRRRRRRR Eioh IRRRRRBERR EŠ

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

ca tae ee aoe 4 2) _'YWWV#ĐE-_vWfỨNMZ+i

7” | 48 @ lừ & Analysis: ‘fal On dinh khi co coc 0 vi vị Time Current Analysis Only |

đi [none] v

Ewe

Lif PtP TyIRERRRRRR

IRERNRRRRR

HH HHIRRRRRRRRIRRERRRNR,LIIIIIIII

lfzlP:|'sll€:l@ EY' [4l a *$ oe |B DP

Cao do (mì

88588Khoang cach (m) I=}88888& ES

For Help, press F1 %: 105.70130 m ¥: 96.84416 m

Hình 3.5-13 Xác định vị trí của mặt trượt thứ nghiệm

1 FN, D=0.6m, S=1, L=1 (1) - GeoStudio 2007 (SLOPE/W DEFINE)File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

” View Object Information ass

tin Lop 3 IS)Color ns

Model Mohr-Coulomb cế

Unit Weight 18 kNjm> —Cohesion 10 kPa ee

For Help, press F1 %: 83.80519 m ¥: 25.77922m

Hình 3.5-14 Kiém tra lại các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Verifying Flux sections Checking analysis settings Verifying integration files Verification completed 0 error(s), 0 warning(s)

\>

UUI

||

Close+

IE:lh:

Fae

[=]

For Help, press F1 x: 151,62857 m Y; 0.38597 m

Hình 3.5-15 Kiểm tra lại dữ liệu bài toán

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

Oe #& B&B 2-c- lj BARR 5 x/0.125 ‡| vị0125 >] |im|

IR:II:lˆzllP:|!%|£: l@ S$) [2|lä| Ae s$ eg BR DP 5;

Last Solved StatusTham khi co coc o vi trị 0 SEEPjW 6/11/2014 10:00:16 4M Solved (Solution out of date}

On dinh khi co vi tri O 12014 1:56:34 4M Soly lution out of date)

Options Show Changes

(close SOLVE after each analysis

Continue from the last solved step Start

Close-

khoaw cach an) : ‘ |

feylãi

[=]

For Help, press F1 %: 6.09506 m Y; 96,09922 m —

File Edit Set View KeyIn Draw Sketch Modify Tools Window Help

ia la =) ta lừ Ly Analysis: (AJ On dinh khi co coc o vi vị Time CN 1 FN, D-0.6m, S=1, = (1).gsz <= E) x]

x | {none} ` File Help

[| SLOPE/W“

Data File: 1 FN, D=0.6m, S=1, L=1 (1).gsz- ^ Analyses Analysis: On dinh khi co coc o vi tri f1

Select which analyses to solve:

2$

| olf FA |

Last Solved Minimum Factor of Safety s2

Tham khi co coc o vi trí 0 SEEP/W — 6/11/201410: KG: Rete

OndinhkhicococovitriO SLOPE/W 9/18/2014 3:1 Ordinary: 0.939

Bishop: 1,097 - | |Janbu: - 1.009

M-P: 1,095 1,085 | |

Slip Surface #: 2511 of 2511 | |

Options Searching for Critical Slip Surface

(| Close SOLVE after each analysis

Continue From the last solved step stopEm]Irzli.I's|l£:l# E3 [2| | Fe

hoary cach am) |Qs

E:ll

Fale

For Help, press F1 %: 6.09506 m ¥: 96,09922 m

Hình 3.5-17 Kết qua phân tích ôn định theo các phương pháp khác nhau

File Edit Set View Draw Sketch Modify Tools Window Help

Cao do (m)uu BH W 5 & Be BR Sw 8 Khoang cach (m) P:|R:|l:|†*zll:| '*|E lế:|lế: t l2

For Help, press F1 Step: 1 %: 50, 10000 m ¥: 124.50000 m

Hình 3.5-18 Vi tri cung trượt và tam cung trượt

Pˆ 1 FN, D=0.6m, S=1, L=1 (1) - GeoStudio 2007 (SLOPE/W CONTOUR)File Edit Set View Draw Sketch Modify Tools Window Help

CHƯƠNG 4 KẾT QUA PHAN TÍCH ON ĐỊNH MAI DOC

BANG PHAN MEM GEO-STUDIO

4.1 Kết qua phân tích 6n định mái dốc tự nhiên khi chưa gia cố

35 —

39 LL Lop 3

25 —

10 | | | | | | | | | | | | | |0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Khoang cach (rn)

Hình 4.1 Kết quả phân tích 6n định mái dốc tự nhiên khi không có gia cô mái dốcVới các đặc trưng cơ lý của khu vực nghiên cứu, kết quả phân tích cho thấymái dốc không đạt được độ 6n định.

Dé gia tăng độ 6n định của mái dốc, giải pháp gia cỗ mái dốc bang một hangcọc đá đọc theo chiều dài của mái dốc Phạm vi gia cố cọc xác định dựa vào vi trícung trượt như trên hình 4.1 VỊ trí cọc gia cô được đặt tai các vị trí khác nhau trongphạm vi cung trượt từ đỉnh mái dốc xuống cuối cung trượt Đồng thời, ứng với mỗivị trí cọc, đường kính cọc sẽ tăng từ 0.6m đến 1.2m và khoảng cách giữa các cọctăng từ 1.5m đến 2.5m.

4.2 Kết qua phân tích 6n định mái doc với sự hiện diện của 1 hàng cọc

Name: Lop 1a Name: Lop 2Unit Weight: 16.9 kN/m Unit Weight: 21.1 kKN/m?Cohesion: 33 kPa Cohesion: 37 kPaPhi: 16.22 ° Phi: 15.37 °Name: Lop 1 Name: Lop 3

Unit Weight: 15 KN/m? Unit Weight: 18 kN/m?Cohesion: 13.7 kPa Cohesion: 10 kPaPhi: 8.9 ° Phi: 28.13 °

Name: Coc daUnit Weight: 22 kN/m380 Cohesion: 0 kPa

MÔ HINH GIA CO BANG 1 HÀNG COC

_ Khoảng cách giữa các cọc S = 1.5mHệ sô ôn định k biên thiên khi đường kính cọc thay đôi

0 1⁄5 2/5 3/5 4/5 1

VỊ trí cọc

Hình 3.3.2.7-2 Hệ sô ôn định cua mdi dốc ứng với đường kính cọc và vị trí cọc khác

nhauHình 4.2.1-2 cho thấy, hệ số 6n định của mái dốc có xu hướng tăng khi bố trícọc đá gia cố dich chuyển dần về vị trí 3/5 trên mái dốc và sau đó giảm dần về phíacuối cung trượt (chân mái dốc) Đồng thời, hệ số 6n định mái dốc tăng lên khiđường kính cọc đá tăng ứng với trường hợp khoảng cách giữa các cọc là S = 1.5m.Tiếp tục phân tích 6n định mái dốc với khoảng cách giữa các cọc là 1.75m.

4.2.2 Trường hợp khoảng cách giữa các cọc S = 1.75m

Name: Lop 1a Name: Lop 2 /Unit Weight: 16.9 kN/m? Unit Weight: 21.1 kN/m?

Cohesion: 33 kPa Cohesion: 37 kPa ifPhi: 16.22 ° Phi: 15.37 °

Name: Lop 1 Name: Lop 3Unit Weight: 15 kN/m? Unit Weight: 18 KN/m?Cohesion: 13.7 kPa Cohesion: 10 kPa

Phi: 8.9 ° Phi: 28.13 °

Name: Coc da *JIP-IT Ƒ

Unit Weight: 22 kN/m°80 Cohesion: 0 kPa

đường kính cọc khác nhau và khoảng cách giữa các cọc là S = 1.75m

Đường SKS Chiều rộnkính | giữa các | „sau 4G; Vị trí | Vị trí | Vị trí | Vị trí | Vị trí | Vị tri

cocD | cocs | “8% 0 | 1⁄ | 25 | 3/5 | 45 | 1

t (m)(m) (m)

: : : 1.081 | 1.081 | 1.081 | 1081| 1.081 | 1.081

0.6 1.75 0.16 1.094 | 1.099 | 1.104] 1.107] 1.099 | 1.0890.8 1.75 0.29 1.102 | 1.108} 1.116] 1.122] 1.111} 1.0911.0 1.75 0.45 1.109 | 1.116 | 1.126] 1.132 | 1.121 | 1.09312 1.75 0.65 1.120 | 1.129] 1.141 | 1.145] 1.132 | 1.096

MO HINH GIA CO BẰNG 1 HANG COC

_ , Khoảng cách giữa các cọc S = 1.75mHệ sô ôn định k biên thiên khi đường kính coc thay đôi