Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu gia cố ổn định đê ngăn lũ của đập Trà Sư ở huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng

---o0o--- NGUYỄN PHƯƠNG HOÀI VŨ NGHIÊN CỨU GIA CỐ ỔN ĐỊNH ĐÊ NGĂN LŨ CỦA ĐẬP TRÀ SƯ Ở HUYỆN TỊNH BIÊN, TỈNH AN GIANG... Luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu gia cố ổn định đê ngăn lũ

-o0o -

NGUYỄN PHƯƠNG HOÀI VŨ

NGHIÊN CỨU GIA CỐ ỔN ĐỊNH ĐÊ NGĂN LŨ CỦA ĐẬP TRÀ SƯ Ở HUYỆN TỊNH BIÊN, TỈNH AN GIANG

Luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu gia cố ổn định đê ngăn lũ của đập

Trà Sư ở huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng” được thực hiện với kiến thức tác giả thu thập trong suốt quá trình học tập tại

trường Cùng với sự cố gắng của bản thân là sự giúp đỡ, động viên của các thầy cô, bạn bè và gia đình trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS TS Châu Ngọc Ẩn, người

thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô bộ môn Địa Cơ Nền Móng, những người đã cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường

Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên chuyên ngành Địa Kỹ thuật Xây Dựng khóa 20012, những người bạn đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bố mẹ và gia đình đã động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi về vật chất lẫn tinh thần trong những năm tháng học tập tại trường

Luận văn được hoàn thành nhưng không thể tránh được những thiếu sót và hạn chế Rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và có ý nghĩa thực tiễn

“Nghiên cứu gia cố ổn định đê ngăn lũ của đập Trà Sư ở huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng”

Tóm tắt :

Đồng bằng sông Cửu Long không những có mạng lưới sông ngòi chằng chịt mà còn là vựa lúa lớn nhất nước Vì thế, việc xây dựng đê bao để hạn chế và điều tiết dòng chảy của lũ, lụt là vấn đề cấp bách hiện nay Nguyên nhân, cơ chế gây mất ổn định và giải pháp xử lý vẫn chưa được nghiên cứu và hệ thống hóa đầy đủ một cách khoa học Trong luận văn này, tác giả sẽ nghiên cứu giải pháp cải tạo, gia cố nền đất yếu bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng Qua quá trình tham khảo và nghiên cứu, tác giả trộn với hàm lượng 16% xi măng Kết quả cho thấy hệ số thấm giảm hơn 90%, cường độ nén đơn tăng 13.6 lần, sức chống cắt của đất tăng lên khoảng 50 lần so với đất tự nhiên

Nghiên cứu tính toán cho một công trình cụ thể về gia cố ổn định đê ngăn lũ bằng cọc xi măng đất tại khu vực huyên Tịnh Biên, tỉnh An Giang Kết quả cho thấy giải pháp có tính khả thi tại vị trí nghiên cứu và từ đó có thể áp dụng nghiên cứu áp dụng rộng rãi cho khu vực đồng bằng trên cả nước

Research stabilization of the flood prevention dykes respond to Tinh Bien district , An Giang province by means of soil cement mixer

ABSTRACT:

Mekong Delta is not only an interlacing rivers system but also the country's largest granary Therefore, the construction of dikes to restrict and regulate the flow of flood is an urgent problem nowadays Causes, destabilizing mechanisms and treatment solutions have not been researched , fully codified in a scientific way In this thesis , the author will study alternative which soft ground reinforced by means of soil cement mixing piles Through the consultation process and research , the authors mix with 16 % cement content The results showed that permeability decreased more than 90 % , compressive strength increased 13.6 times , soil shear strength increased by about 50 times higher than natural soil

The study calculated for a real work of stabilization piles dykes to prevent floods by means of soil cement mixerin the area of Tinh Bien district , An Giang province The results show that the solution is feasible in studying location and this research can be widely applied for other positions

Tôi tên Nguyễn Phương Hoài Vũ, tôi xin cam đoan rằng Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu gia cố ổn định đê ngăn lũ của đập Trà Sư ở huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang bằng phương pháp cọc đất trộn xi măng” là do

tôi tự tiến hành thực hiện và không sao chép của các luận văn đi trước Mọi trích dẫn trong luận văn đều được ghi chi tiết nguồn trích dẩn và tên tác giả Nếu nhà trường phát hiện có điều gian dối, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Học viên

Nguyễn Phương Hoài Vũ

Hình 1.7 Mô hình xử lý nền bằng bơm hút chân không 28

Hình 1.8 Xử lý nền bằng cọc đất gia cố xi măng, gia cố vôi 29

Hình 1.9a Thi công cọc đất-xi măng bằng phương pháp trộn khô 30

Hình 1.9b Thi công cọc đất-xi măng bằng phương pháp trộn ướt 31

Hình 1.10 Sơ đồ phân bố ứng suất tiếp trong nhóm cọc đất - xi măng 33

Hình 1.11 Vải địa kỹ thuật gia cường lớp nền đắp 34

Hình 2.3 Độ bền chống cắt không thoát nước 44

Hình 2.4 Sơ đồ thiết bị để phun vữa theo phương pháp WJM 47

Hình 2.5 - Sơ đồ thi công trộn ướt 47

Hình 2.6 Vị trí thiết bị thi công cọc DSCM 50

Hình 2.7 -Sơ đồ thi công trộn khô 51

Hình 2.8 Vị trí đặt đầu côn xuyên thủng trong thí nghiệm DCPT 53

Hình 2.9 Thiết bị xuyên động cải tiến BS1377 54

Hình 2.10 Toán đồ mối liên hệ giữa NSPT và qu 56

Hình 2.11: Cấu tạo các bộ phận của kết cấu bờ đê 58

Hình 2.12: Bờ đê bằng đá hộc xây 58

Hình 2.13: Bờ đê có đỉnh và mái là các tấm BTCT 59

Hình 2.16: Kết cấu mái bằng tấm BTCT đổ tại chỗ 61

Hình 2.17: Kết cấu bờ đê có cọc đỡ chân khay 61

Hình 2.18 : Lưới thấm của đập đồng chất trên nền thấm nước 63

Hình 2.19 : Sơ đồ xác định vị trí cung trượt nguy hiểm 63

Hình 2.20 : Khu vực chứa tâm vòng cung trượt có hệ số an toàn nhỏ nhất 64

Hình 3.1: Vị trí khu vực lấy mẫu 68

Hình 3.2: Mẫu đất sau khi được lấy 68

Hình 3.3: Mẫu đất được bảo quản để làm các thí nghiệm trong phòng 69

Hình 3.4: Xi măng dùng để gia cường đất 69

Hình 3.5: Dùng dao vòng lấy mẫu đất 70

Hình 3.6: Đất trong đĩa khép lại một đoạn dài 12.7mm (1/2 inch) 72

Hình 3.7: Mẫu đất trong đĩa khum 72

Hình 3.8: Máy cắt ứng lực 75

Hình 3.9: Hộp cắt và mẫu đất sau khi cắt 76

Hình 3.10: Máy trộn 78

Hình 3.11: Các ống tạo mẫu đất 79

Hình 3.12: Cối đất sau khi trộn 80

Hình 3.13: Đúc mẫu vào khuôn sau khi trộn 81

Hình 3.14: Thí nghiệm nén mẫu đất 82

Hình 3.15: Sự phá hoại mẫu xi măng đất 83

Hình 3.16: Mẫu đất đang thí nghiệm cố kết 84

Hình 4.1: Gia cố đê bao vào mùa lũ 92

Hình 4.2: Một đoạn đê bao bị vỡ do lũ 93

Hình 4.3: Vị trí của đập Trà Sư 94

Hình 4.4: Hiện trạng của đập cao su Trà Sư 94

Hình 4.7 Sơ đồ tính lún của nền chưa gia cố 100 Hình 4.8: Xác định dòng thấm đê bao

Hình 4.9: Kết quả mô hình phân tích dòng thấm Hình 4.10: Kết quả mô phỏng phân tích ổn định trượt Hình 4.11: Kết quả theo các phương pháp ổn định trượt Hình 4.12: Kết quả mô phỏng phân tích lún

Hình 4.13: Kết quả tính lún

NhiLTóm tM

T 4

1 T ÌNH HÌNH THÀNH 4

ùn: Kh An Giang, Tp C , Long An, B ng tiêu bi lý (theo tài li và Tr 12

ão hòa n 13

4 PHÂN TÍCH T ÌNH PHTOÁN: 14

8 NH XÉT & PH NG H ÀI 31

CH NG 2: NGHIÊN C NG PHÁP TÍNH TOÁN GIPHÁP GIA C 32

NGHIÊN C LÝ C 32

2.6 CÁC GI ÊN LÝ THI 50

2.7 PH 51

CH NG 3: THÍ NGHI ÊU C LÝ CV ÀM L 60

Lý lPh

5 Giài

c 10 kN/cm2

r u 25 kN/cm2 y u 50 kN/cm2

2 b

ình,

sét, á sét màu xám nâu, chi ày không quá 5m

ng ,5÷1m Phân khu IIb: Bùn sét, bùn á sét, phân bxen k hi

ày không quá 30m

ày tkhông quá 25m

4 - Phân khu IV: Khu v ùn, sét, bùn á sét, cát bBao g

ùn, sét, bùn á sét, thu

1.3.2 ão hòa n

Khcó nh

+ Dung tr k = 0,64 ÷ 0,95 g/cm3 L ày t ÷4m (Long An); 9÷10m (vùng Th

35%, dung tr ên nhiên n = 1,69 ÷ 1,75 g/cm3, góc ma sát trong = 290 ÷ 300

- Gió : h - – Tây Nam, t trung bình 6÷7m/s

à Chính ph ã t

Tuy nhiên, hho

Giếng cát nước xung quanh Giếng cátVùng ảnh hưởng về thoát

Khoảng cách lưới Giếng cát

d

1.13*S

d

1.05*S

S

Giếng cát Vùng ảnh hưởng về thoátnước xung quanh Giếng cát

Khoảng cách lưới Giếng cát

ctốn là:

êu tán hồn tồn - ian (St ): St = Ut * Sf V t – M

Ut = 1-(1-Uv)*(1- Uh);

Nềnđấtyếudướinềnđường

dw

1.13*S

S

Bấc thấm nước xung quanh Bấc thấmVùng ảnh hưởng về thoát

Khoảng cách lưới Bấc thấm

dw

Bấc thấm nước xung quanh Bấc thấmVùng ảnh hưởng về thoát

Khoảng cách lưới Bấc thấm

Trong quá trình thi cơng b

ình 1.7

Vải địakỹ thuật

Nềnđấtyếudướinềnđường

Hđắp

Cọc đất trộnvôi/ximăng

i%i%

Hình 1.8 X

h

khcàng kém Ch

hib

à chd

cánh g s ên không

ì thtr

ình 1.9b)

-ành ml

ên, ì s

ên khi s

soilultdHdCQ (2,252)

Kh

colcreep

SAQ (0,650,80) 2 ;

colcol

MMaa

qA

Q

)1(

;

+ q – áp l+

LB

AN

**

+ Msoil , Mcol – Module nén c à c

Fcp - lL

k

cp

max; Fmax

và trong n àm gi ình ch

1:n

bbpa

Phần phản áp

d ình tr ịn và c

à suy ra tr hái gi n ctốn, m

ên thì ph

- NGHIÊN C

Theo

M1M2

(UCS test), b ên t à c

ình c

g su col c it r

ình: .

a

0.5 u col 0.5 1c itu col

u colu colu col

C

Kq

.

c itu col

ã tìm ra ch

ch à kh rtland tiêu chu

1

colcolcol

colcol

Khi col= 0,3 thì Mcol = 1,35Ecol ; khi col= 0,35 thì Mcol = 1,6Ecol Nh th

Ekstrom báo cáo r col = 50 150Cu.col cho c

ào kho 400kPa; Mcol = 100 200Cu.col cho c

u.col = 200 400kPa và Mcol = 150 250Cu.col cho c

nghi

cho c à t 30 MPa cho c –

Nhtrên bi

C«ng suÊt ( m3/ph)

Thi Châu Âu, trên

c

Nhtrên c

Nhtrên bi

350 cho mm

Pha xuvà/holên

Pha xuvà/holên

Pha xuvà/holên

Tây c* Quá trình thi công:

Chu

M

ình

c

L à máy móc: máy móc và thi à l

ành công vià h t àn thi công,

- Vingày thi công

l

Mô t-

-B ên th

- Qua s- - Tháo búa và tháo d

Hình 2.9 Thixuyên máy

=> NDCPT x 150,75 = NSPT x 236,56 Bi

v

V Giang, tác gi

[B] NGHIÊN CCÔNG TRÌNH

các bi- S

+ Mái là b õi c ê, k

òi h ê Gi

-> 1:1.5

pháp ph-

2 .

dq x

nó là m à gi ài toán ph à xét mchi

Hình 2.19

1 1

21

ùng, cm; n là s

e1i là tbình;

e2i là t

- Ti n hành thí nghi m c t tr c ti p (Direct Shear Test) m u t nhiên v i s ng m u là 3 m nh các thông s s c ch ng c t c, c t t nhiên

- Ti n hành thí nghi m nén nh s c kháng nén m t tr c không h n ch n hông (qu) c a m u (Unconfined compressive strength)

- Ti n hành thí nghi m nén c k t nh tính nén lún c t bao g m: h s nén lún, ch s nén, áp l c ti n c k t, modun t ng bi n d ng, h s c k t c t

tr n d d nh là 50% - Th c hi n bão d ng m u - Thí nghi m các m t tr n 7 ngày, 14 ngày và 28 ngày - Thu th p, x lý s li t qu và ng d ng k t qu vào mô hình tính toán

Hình 3.1: V trí khu v c l y m u

Hình 3.2: M t c l y

Hình 3.3: M c b o qu làm các thí nghi m trong phòng - M

ành thí nghi à lo

Hình 3.4 t

Thí nghi nh dung tr ng c t (theo TCVN 4202- c th c hi n ngày sau khi m n phòng thí nghi tránh sai sót k t qu do quá trình m c trong lúc b o qu n m u

D ng c thí nghi m: - Dao vòng

-

mm

mmW

oo

- - m - kh

- nh gi i h n nhão (WL): D ng c thí nghi m:

- Cân k- Rây v

- Dao c ãnh ; - Lò s

- Kính m ài nhám) Trình t thí nghi m: [9]

- c 1: Dùng kho t khô ã l t qua rây No 40 trong thí nghi m rây sàng

Hình 3.7: MTính toán k t qu :

m, ta v bi quan h gi m (W) và s l t bi u c gi i h n nhão (WL) ng v i N = 25

- H p c t g m 2 th t r i nhau -

- Các qu- Các d

Hình 3.8: Máy c t ng l c Trình t thí nghi m:

-

ì R = 0,00442 kg/cm2/v- Tính các giá tr

n

iin

iii

ntg

121

Hình 3.9: H p c t và m t sau khi c t

- K t qu thí nghi m: B ng 3.1:K t qu thí nghi m c t tr c ti t t nhiên

04 º 15' 03 º 19' 03 º 37' 03 º 34'

B ng 3.2: K t qu thí nghi m c t tr c ti p c m u t sau 7 ngày, 14 ngày, 28 ngày

(kN/m3)

W (%)

sát dính

c (kN/m2)

Hình 3.10: Máy tr n - Các ng t o m u:

ng t o m c làm t các ng nh a bình minh

Hình 3.11: Các ng t o m t - Dung d

- Các thi t b t o m ng h m u

Trình t thí nghi m:

- m c n

Qs: Tr t khô c a h n h p v a Qw: Tr c c a h n h p v a

Qs : Tr c c n thêm vào h n h p tr t o m u m d nh

w

w

W

ss

QQ

Ta có: D ki n h n h m 60% có:

'w0.60 s

c c n thêm vào là:

'ww

- ã cân vào c i tr n và cho c i

60%

- Cho h n h p v a vào ng t o m u t o m u d ng hình tr có d = 5 cm và h = 10 cm

- Bão d ng m u ch n ngày nén

Hình 3.12: C t sau khi tr n B ng 3.4:Th ng kê s ng m u

S 7 ngày 14 ngày 28 ngày

Hình 3.13ào khuôn sau khi tr

q

M t sau khi bão d ngày tu i s c ti n hành thí nghi m ng m u b ng thí nghi c n hông (Unconfined Compresstion Test) theo tiêu chu n ASTM D2166

th c hi n thí nghi m là a Trung Qu c t i phòng thí nghi a khoa Xây D ng – i h c Bách Khoa TPHCM, máy g m các thi t b sau:

- và bàn nén b c v n hành qua h th ng th y l c

- Thi t b c và bi n d ng m u - Vòng l ng h hi n th s

Hình 3.14: Thí nghi m nén m t

Hình 3.15: S phá ho i m t - K t qu nén m t t nhiên: qu = 0.411 (kG/cm2)

k t WG c a Trung Qu c t i phòng thí nghi a khoa Xây D ng – i h c Bách Khoa TPHCM

D ng c thí nghi m: - Dao vòng hình tr ng kính D = 6.3cm, chi u cao h = 2cm - H p nén;

- Bàn máy;

- Thi t b n d ng - ng h n d ng có kh c v n 0,01 mm

Hình 3.16: M m c k t Trình t thí nghi m:

- Sau khi m c chu n b xong, l y h p nén ra kh i bàn máy và l p m u vào

- c khi l p m u, ph i bôi m t l p d u máy ho m t ngoài dao vòng và thành h p nén

- Trên hai m t m t ph t hai t gi y th ã c làm t gi y

và phía trên cùng là t m nén truy n t i tr ng - t h ã l p xong m u lên bàn nén, cân b ng h th i b i

ng h v u ho c v v trí s "0" - i tr ng và theo dõi bi n d ng c a m u:

i v i sét, sét pha tr ng thái d o m m và d o c ng dùng các c p 25; 50; 100; 200 và 400 kPa;

i v t c ng và n a c ng, dùng các c p 50; 100; 200; 400 và 800 kPa - Theo dõi bi n d ng h bi n d i m i c p t i tr ng ngay sau

c: 15 s; 30 s; 1 min; 2 min; 4 min; 8 min; 15 min; 30 min, 1 h; 2 h; 3 h; 6 h; 12 h và 24 h k t lúc b u thí nghi n khi nh

Tính toán k t qu : - nh bi n d ng c a m u ( hn) trong quá trình thí nghi m c p t i tr ng th n theo công th c (12):

0

T+ hn là bi n d ng c a m t c p t i tr ng th n, tính b ng milimét (mm); + Mn là bi n d ng c a máy c p t i tr ng th n, tính b ng milimét (mm); + r0 là bi n d u ng h n d ng, tính b ng milimét (mm); + rn là bi n d ng c p t i tr ng th n ng h ã nh bi n d ng nén c a m t, tính b ng milimét (mm)

- Tính toán s i c a h s r ng ( i v i m i áp l c:

00

1

nn

1

kk

h

h

Và ek e0 ek

: + h0 là chi u cao m c khi thí nghi m, tính b ng milimét (mm); + e0 là h s r ng c c khi thí nghi m;

+ hn là bi n d ng c a m i c p áp l c th n, tính b ng milimét (mm); + ek là h s r ng c t ng v i c p áp l c cu i cùng;

+ ng bi i (gi m) h s r ng ng v i c p áp l c cu i cùng; + hk là bi n d ng c a m i c p áp l c cu i cùng, tính b ng milimét (mm)

- Tr s ng bi n d ng En-1,n theo k t qu thí nghi m nén không n hông c tính b ng kilopascan (kPa):

11,

a

- H s c k c tính b ng mét vuông trên giây (m2/s):

2

490

0,8480, 5

1060

v

HC

t

k+ H là chi

- H s th m c i m i c p áp l c (Kv c tính b ng mét trên giây (m/s):

7

101

vnv

tb

K

e

+ n là kh êng c ên xentimét kh ³);

nén n hông c t trn t 14-28 ngày bão d ng t 9.3 13.6 l n

H s th m c t tr gi m d n theo th i gian t 07-28 ngày bão d ng (gi m 90% v ng)

ch y và phát tri n kinh t vùng vào mù à v h t s c c p thi t c n gi i quy t khu v c này Chính vì th c n có gi i pháp ng l i s

ng và mang l i hi u qu kinh t là v c n thi t