Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Tính toán ứng dụng túi địa kỹ thuật Geotubes trong xây dựng kè biển tại Kiên Giang

Kết quả tính toán được thực hiện trên cơ sở phần mềm GeoCoPS, cho phép thu nhận các giá trị về lực căng theohai phương của vật liệu vải làm ống và kích thước chỉ tiết của ống.. Xuất phát

ĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHÍ MINH ` $ ở)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA a

5an

é- làHOANG ĐỨC NHẪN

TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG TÚI ĐỊA KỸ THUẬT GEOTUBES

TRONG XÂY DUNG KE BIEN TẠI KIÊN GIANGCHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HO CHÍ MINH THANG 11/2013

AS

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA ©ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc 1: PGS.TS Trần Xuân Thọ

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2 : TS Bùi Trường Sơn

Cán bộ chấm nhận Xét Ì : - G2 E2 E$E#ESESEEESESEEESEEEEeEseseskseree

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : ¿G2 + E6 k SE ESEEESE SE ESESEEESEEEEeEskskskreree

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tai Truong Dai học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCMngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học ham, học vi của Hội đông cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

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 HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HO CHI MINH CONG HÒA XÃ HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VAN THAC SI

Họ tên học viên: HOANG ĐỨC NHẪN Phái: NamNgày, tháng, năm sinh: 02-01-1976 Nơi sinh: THỪA THIEN HUEDia chỉ email: hoangducnhan9 @ yahoo.com Dién thoai: 0913.65.39.85Chuyén nganh: DIA KY THUAT XAY DUNG MSHV: 12090378

I TEN DE TAI

TINH TOAN UNG DUNG TUI DIA KY THUAT GEOTUBES TRONG

XAY DUNG KE BIEN TAI KIEN GIANG

H NHIỆM VU VA NOI DUNG

1 NHIEM VU

- Tui địa kỹ thuật Geotubes và kha nang ứng dụng trong xây dựng công trinh chống xói

lở bờ biên khu vực các tỉnh phía Nam.

- — Tổng hợp co sở lý thuyết tính toán Geotubes.- Su dung phan mềm GeoCoPS dé phân tích va tính toán hình dang ô ống khả năng chịulực của vải làm ống từ lực bơm thiết kế và vật liệu lấp đây trong ống

- Nghiên cứu ứng dụng túi địa kỹ thuật Geotubes trong 6n định kè biển Kiên Giang.

- — Để xuất các tính toán thiết kế, chỉ dẫn thi công Goetubes

2 NỘI DUNG

Chương 1: Tổng quan về túi địa kỹ thuật (Geotubes.)Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán túi địa kỹ thuật (Geotubes)Chương 3: Ung dụng túi địa kỹ thuật (Geotubes ) dé xử lý kè lan biển Nam Hà Tiên -

Kiên Giang.

- — Kết luận va kiến nghị.HI NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/06/2013IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 22/11/2013V CÁN BỘ HƯỚNG DÂN:

TPHCM, Ngày tháng năm 2013

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠOCán bộ hướng dẫn I ` Cán bộ hướng dẫn 2

PGS.TS Tran Xuân Thọ TS Bùi Trường Sơn PGS.TS Võ Phán

TRUONG KHOA KT XÂY DUNG

TS Nguyén Minh Tam

LOI CAM ON

Trước hết, tác giả xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu trường Đại họcBách Khoa, đặc biệt là quí thay cô trong Bộ môn Dia cơ - Nền móng, đã nhiệt tìnhhướng dẫn trong suốt quá trình hoc tập quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất

trong thời gian tôi tham gia học tập tại trường tại khoa và bộ môn.

Luận văn Thạc sĩ với dé tài “Geotubes” mà tôi theo đuổi, ngoài việc thamkhảo những tài liệu nước ngoài, còn có phan rất quan trọng là vận dụng những kiếnthức bồ ích từ các môn học của các thay cô trong bộ môn chuyên ngành

Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là

nhờ phan lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS.TS Trần Xuân Thọ và TS.Bui Trường Sơn Tác giả xin bày tỏ lòng tri ân chân thành nhất đến hai thay Chúccác thầy luôn khoẻ mạnh, thành công để truyền đạt kiến thức cho nhiều thế hệ họcviên tiếp theo

Cảm ơn những người ban học cùng khoá Dia Kỹ Thuật XD 2012 đặc biệt là

Phan, Tường, Luong, Lại Van Qui, Lê Phương đã cung cấp tải liệu, trao đổi chuyênmôn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập làm đề tài luận văn

Cuối cùng, tôi xin bay tỏ lòng tri ân sâu sắc nhất đến cha mẹ, gia đình đãluôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian theo chươngtrình Cao học và thực hiện Luận văn tại trường Xin tri ân sâu sac đến Mỹ Giao vợtôi, một cựu sinh viên của trường Bách Khoa, đã dành nhiều thời gian chăm sóc giađình để tôi có nhiều thời gian công tác cũng như theo học tại trường Cảm ơn haicon Như Ngọc, Minh Thư luôn động viên và thấy vui khi ba đi học, vở phần thưởng

của các con lại thành tập đi học của ba, thật là vui.

Tác giả

Hoang Đức Nhẫn

TOM TAT NOI DUNG LUẬN VAN

Geotubes là dạng tui dia kỹ thuật được may thành ống từ vải địa kỹ thuật, đượclấp đây bằng cách bơm hỗn hợp vật liệu và nước vào bên trong Geotubes có kíchthước lớn, được sử dụng trong việc xây dựng và làm ôn định cho công trình kè biên,kè bờ sông, chồng xói lở

Trên cơ sở kích thước chu vi ông ban đầu, chọn chiều cao ông phù hợp với điều

kiện thực tế thiết kế, tính toán xác định áp lực bơm Kết quả tính toán được thực

hiện trên cơ sở phần mềm GeoCoPS, cho phép thu nhận các giá trị về lực căng theohai phương của vật liệu vải làm ống và kích thước chỉ tiết của ống Diện tích tiếtdiện ngang của ống từ kết quả tính toán này, cho phép xác định khối lượng của vậtliệu sử dụng dé bơm vao bên trong ống

Căn cứ vao kết qua tính toán từ phần mềm nhận thay răng lực kéo của vải theophương chu vi lớn hơn lực kéo của vải theo phương dọc trục Đây là điều cần lưu ýtrong quá trình thiết kế nham lựa chọn loại vải hợp lý và tiết kiệm

Việc mô phỏng bang phần mém Plaxis đã được thực hiện nhằm đánh giá khanăng ôn định và biến dạng của công trình kè xử lý bang ống Geotubes trên nên đấtyếu Qua mô phỏng có thé nhận xét rang nhờ có ống Geotubes, kè có xu hướng 6nđịnh tổng thể

Ông Geotubes là giải pháp hợp lý và hiệu quả trong xây dựng công trình chống xóilở bờ ở khu vực có đất yếu nhờ ưu điểm của vật liệu nhẹ (gây độ lún nhỏ) và khả năngtăng cường Ổn định của khối đắp (do sự có mặt của vải địa kỹ thuật)

Kết quả nghiên cứu của luận văn cho phép rút ra các nhận định có ích cho việc

ứng dụng Geotubes vào các công trình chống sat lở, ở khu vực phô biến đất yếu của

các tỉnh phía Nam nước ta.

Geosynthetic tubes are made of several geosynthetic sheets sewn together toform a shell capable of confining pressurized slurry Geotubes having large sizes areable to use in the construction and to stabilize the sea embankments, riverembankments and erosion protection works.

Having the size of the original tube circumference, the height of the tubesappropriate with the actual conditions of design, can be selected to calculate todetermine the pumping pressures The GeoCoPS software have been used to obtainthe result by the two methods of tension fabric made of tube material and size oftube details The cross -sectional area of the tube from the calculated results isallowed to define the amount of materials used to inject into the tube

Fromt the results of GeoCoPS calculations, it is found that the circumferencegeosynthetic tensile force is larger than the axial geosynthetic tensile force Thedesigner needs to choose the appropriate fabrics according this calculations data.

The Plaxis software simulation was carried out to assess the stability and thedeformation of the embankment with Geotubes on soft ground The simulation canbe observed that the embankments tend to be stabilized due to Geotubes.

Based on the advantages of lightweight materials ( causing small settlement ),the Geotubes is a reasonable efficient solution in construction anti- erosion works inareas with soft soils and the ability to enhance the stability of the embankment ( bythe presence of the geotextile ).

The results of the thesis research allow to assess the applications in Geotubeserosion control works in common areas of soft soil in the Southern provinces.

LOI CAM KET CUA TÁC GIÁ

Tôi xin cam đoan luận van tốt nghiệp nay là công trình nghiên cứu của cá

nhân tác giả, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và tiễn hành tính toán

trên công trình thực tế dưới sự hướng dẫn khoa học tận tình của PGS.TS Trần Xuân

Thọ và TS Bùi Trường Sơn.

Các số liệu về địa chat, thông tin công trình, mô hình tính toán và những kếtquả trong luận văn là trung thực, các số liệu thực tế được chỉ rõ nguồn trích dẫn

trong danh mục tài liệu tham khảo.

Một lần nữa tôi xin khăng định về sự trung thực của lời cam kết trên

Tác giả

Hoàng Dire Nhẫn

MỤC LỤC

00710005 11.Tính cấp thiết của dé tai o.ccccccccccsececescscsssscscssscssssesescscsssesessssssssescsssssssseseeneess l

2.Mục tiêu nghiÊn CỨU (<< 1139000101 nọ l3.Phương pháp nghiÊn CUU G0 ng 2

AY nghĩa khoa hoc và thực tiễn của GE {ài n1 ng ng ng 24.1 Y nghĩa khoa hoc -¿-¿- 6-55 S261 5E 121 15111 1211115151111 11511 1110111 kre 24.2 Ý nghĩa thực tiỄn ¿- - - S2 SE SE 1515 5 1211151111111 111511 1111115110111 1.0111 re 2

5.Gidi hạn và phạm vi nghiÊn CỨU (<< 1339310101111 13999 3111 kg 2

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE TÚI DIA KY THUẬT (GEOTUBES) 31.1.Giới thiệu về Geotubes va các ứng dụng wieccccccecccsesessessscsesessscssssseseseeeseeeees 3

1.2.Các công trình đã áp dụng công nghệ Geotubes - -scs se 4

1.3.Phân tích ưu nhược điểm của Geotubes trong thiết kế và thi công 6

CHUONG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN TÚI DIA KỸ THUAT(0994/10/1201 4 5 15

2.1 Các cơ sở chính sử dụng tính toán ống Geotubes - - 2 52 2cs+sc5+2 152.1.1 Nguyên lý tinh toán ống Geotubes được dựa trên những cơ sở cơ ban sau day: 152.1.2 Tính toán sức căng của ông dưới áp lực bơm - ¿55 +s+s+c£z£s+szseẻ 162.2 Các yếu tô thay đối ảnh hưởng đến hình dạng của túi 5-5- 555: 192.3 Những lưu ý trong quá trình thiết kẾ - ¿2 + + +s+++££+E+E+Ee£x+xeEzsrrereee 25

2.3.1 LUC ‹ 00 0 /0CraiadddđđđadđaiáốớốẩÝdadad 25

2.3.2 Yêu cau thiết kế loại vải dé git lại được hạt đất bên trong khi bơm vào 252.3.3 Chiều cao cố kết của ống sau khi bơm ¿5 - + 2 2+s+£+£+££e£x+x+xzzzrsred 26

CHƯƠNG 3: UNG DỤNG TÚI DIA KỸ THUAT (GEOTUBES) DE XU LÝKE LAN BIEN NAM HÀ TIỀN — KIÊN GIANG 2-55 csccscscesred 33

3.1 Giới thiệu dự án - - G52 SE E2 E1 E1 1515 11115111115 1111111111111 111111 1ce 33

3.2 Giải pháp kè bờ băng Geotubes kết hợp đá đồ - - 2 ccscsc: 343.2.1 Số liệu khí tượng, thuỷ văn, địa chất công trình - - 2 eens 343.2.2 Các giải pháp kè bờ bằng Geotubes tại các vị trí có độ sâu khác nhau 383.2.3 Tính toán kích thước Geotubes trên cơ sở phần mềm GeoCoPS 3.0 393.2.4 Các cau tạo kè bằng Geotubes kết hợp đá đồ điển hình trên tuyến kè: 453.3.Tính toán cau kiện và lớp phủ ¿-¿-¿- - 252 SE2E+E+E2EEEE+EEESEEEEEEEErErkrrrrrrrred 493.3.1.Tính toán kiểm tra kết cấu thân kè ¿+ ¿- + 2 2 +E+E£E+E£EE£E+E£EeEerxrerered 493.3.2 Tính toán phân tích 6n định kè bang Plaxis 5-52 25252 2<+£+£z£cscs2 523.4 Mô phỏng đánh giá 6n định công trình kè biển sử dụng Geotubes trên đất yếu 523.4.1 Các thông số nhập mô hình . - + 2 2+2 &+E+E+E£E£E£E£E£ESESEEEEEeEerererees 523.4.2 Đánh giá kết quả mô phỏng, -. - - 2 2 5E2E2E+EEEEE+E£ESESEEEEEErErErrrrersred 64KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ - 5-5-5525 3 E2 S23 1 E2 E121 1111 xe rkee 66KET LUUẬN E111 1E 5111919811 5 110151 11v 11111 HT ng ng 66KIEN NGHI 2 66

MO DAU

1 Tinh cấp thiết của đề taiKiên Giang là tỉnh cực Tây Nam của đất nước Với lợi thé là tỉnh có vùng biếnnăm trong vịnh phía Tây, biển có đáy bùn phù sa đồ ra từ các kênh rạch chăng chịtcủa hệ thông sông Hậu Vùng biến có sóng nhỏ, quanh năm khí hậu hiển hoà, gió

bão xuất hiện với tần suất không đáng kê Vùng Vịnh Rạch Gia thuận tiện cho việc

lan biển mở rộng đô thị Từ năm 1999 dự án lan biển mở rộng Thành phố Rạch Giávới chiều dài 7km, lẫn ra biến 500m đã tạo ra quỹ đất đáng ké cho việc phát triểndân cư và đô thị Từ thành công của dự án lấn biển mở rộng thành phố Rạch Giá,tỉnh Kiên Giang đã phê duyệt thêm nhiều quy hoạch lẫn biển mở rộng đô thị tại HàTiên, Kiên Hải Các dự án lẫn biển nêu trên sử dụng các phương án kè truyền thống:kè trọng lực đá đồ, kè tường bản BTCT Tuy nhiên, hiện nay tinh hình vật liệu ngàycàng khan hiếm và đắt tiền, do đó yêu cau thực tế đặt ra là cần tìm ra giải pháp kè

bờ mới hiệu quả hơn.

Xuất phát từ thực tiễn giải pháp kè bờ băng túi địa kỹ thuật (Geotubes) là mộtgiải pháp đáng được lựa chọn với những ưu điểm đáng kế: thân thiện với môitrường, thi công nhanh, tận dụng vật liệu tại chỗ để lấp đầy bên trong ống nhằmthay thế cho lớp đá đồ làm kè, giá trị xây lắp giảm so với phương án kè trước đây

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tính toán đề xuất phương án thiết kế Geotubes làm lõi kè bờ cho các dự án lanbiển

Phân tích ứng suất bién dạng phát sinh bên trong ống Geotubes trong quá trình

bơm vật liệu lấp day ống Từ đó đánh giá và lựa chọn các đặc trưng và loại vải địa

kỹ thuật làm ống.Mô phỏng kết cấu kè Geotubes kết hợp đá đồ bang phan mềm Plaxis để phântích và đánh giá sự làm việc ôn định của kết cầu kè trên nên đất tự nhiên của dự án

Đưa ra giải pháp thiết kế, thi công, nghiệm thu để ứng dụng mạnh mẽ công

nghệ Geotubes vào trong các dự án tương tự.

3 Phương pháp nghiên cứu

Tổng hợp một số cơ sở lý thuyết tính toán về ứng xử của Geotubes theo phương

pháp giải tích.

Phân tích kết câu chính dé giữ ôn định cho kết câu kè Geotubes là sử dụng đá,

bê tông phủ bên ngoài.

Sử dụng phan mém tính toán GeoCoPS dé tính toán thiết kế Geotubes, sử dụngPlaxis để mô phỏng đánh giá sự làm việc thực tế của kết cầu kè

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài4.1 Y nghĩa khoa hoc

Dé tài tong hop, phân tích các nghiên cứu vé lý thuyết và ứng dụng thực tiễntrong việc thiết kế, thi công và kiêm định Geotubes Geotubes được sử dụng để thaythế một số kết cầu kè trong lực truyền thông Từ đó đánh giá hiệu quả của phươngpháp này trong xây dựng công trình lan biển và chống xói lở

4.2 Ý nghĩa thực tiễnĐề tài giúp làm rõ phương pháp thiết kế, thi công, tính toán 6n định củaGeotubes , làm co sở cho việc ứng dụng dạng kết cấu kè Geotubes trong hiện tại vàtrong tương lai, phục vụ cho nhu cầu xây dung công trình ven sông, ven biến, tạo racác đảo, đô thị, bãi tắm nhân tạo giúp cho các dự án có thêm giải pháp lựa chọn kèbờ, hợp lý an toàn và hiệu quả Dé tài sẽ giúp ích rất nhiều cho các ứng dung lanbiển ở Kiên Giang và các tỉnh Đồng Bang Sông Cửu Long

5 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Giới hạn của đề tài chỉ phân tích chính kết cấu kè sử dụng lõi Geotubes và cáckết câu đá đồ phủ bên ngoài hỗ trợ cho việc giữ ôn định cho kết cau kè

Đề tài phân tích kết cấu kè dựa trên mô hình bài toán phăng, chưa đi sâu vào sự

làm việc của mô hình không gian dé phân tích ứng xử theo 03 phương của kết cau.Đề tài dựa trên hồ sơ khảo sát địa chất, các số liệu quan trắc cụ thé dé làm cơ sở

nghiên cứu cho bài toán phân tích kè.

Đề tài chưa tính toán được ứng suất xảy ra trong lớp vải địa làm ống khi nền bêndưới bị biến dạng

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE TÚI DIA KỸ THUẬT (GEOTUBES)

1.1 Giới thiệu về Geotubes và các ứng dungGeotubes là dạng túi địa kỹ thuật được may thành ống từ vải địa kỹ thuật loạidệt cường độ cao Dựa trên dé nghi ban đầu của nha thầu ACZ Ha Lan (Van Oord),từ những năm 70 của thế kỷ 20 Từ đó, Geotubes được phát triển hơn nữa bởi

TenCate Hà Lan, Nicolon - Mỹ, Emas Kiara - Malaysia Công nghệ su dụng túi vai

địa kỹ thuật để bơm vật liệu như cát, đất bùn hay vữa xi măng vao trong, tạo nênnhững kết cầu dạng túi hoặc ống cỡ lớn, được đặt đơn lẻ hay xếp chồng thànhnhững kết cấu thay đê biển, kè bảo vệ bờ đã được nhiều nước trên thế giới áp dụngvà dang có xu hướng ngay càng tăng vì những ưu điểm nỗi trội của nó Geotubes lànhững ống có kích thước lớn từ 1,5 — 5m đường kính, chiều dai của ống từ 20 —50m tùy theo điều kiện thi công

Công nghệ này được quân đội Mỹ (US Army — Adama Engineering Co) cùng

với Nieolon Corperation phát triển bền vững với những nghiên cứu khá chuyên sâutừ phát triển cơ sở lý thuyết tính toán, ứng dụng phan tử hữu hạn vào việc thiết kế,

thi cong.

Geotubes 1a loai ống vải địa kĩ thuật được sử dụng trong các công trình ven bờ biênvà bờ sông nhằm bảo vệ mái, bảo vệ đáy, ngăn đất tạo bãi, xây dé chắn sóng, đêbiển và đập dùng cho việc san lap va đặc biệt là đê ngầm (submerged sill) thay thécho vật liệu đá truyền thông trước đây

Geotubes là một công nghệ mới, khắc phục được những khuyết điểm mà nhữnggiải pháp truyền thống trước đây gặp phải Công nghệ này đã được ứng dụng nhiềuở Mỹ, Đức, Hà Lan, Malaysia, Singapore Tại Việt Nam, công nghệ Geotubes-6ngvai địa kĩ thuật cũng đã và dang được nghiên cứu ứng dụng dé thay thé vật liệu đátruyền thông trước đây Khi thi công kè bằng Geotubes vật liệu tại chỗ sẽ được tậndụng dé bơm vào trong ống, công nghệ này cực kỳ hiệu quả cho những dự án lấn

biên, chông xói lở, tạo những đảo nhân tạo một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Geotubes được sử dụng dé pha sóng, chống xói lở bờ biển, bờ sông, tạo thànhnhững đập nhân tạo dé chỉnh trị nan dòng chảy của sông.

Ngoài ra Geotubes còn được sử dụng trong các dự án lọc nước, nạo vét kênh

rạch trong các vùng bi ô nhiễm Người ta sử dụng những túi chứa băng ống địa kỹthuật để đựng khối lượng nạo vét kênh rạch Nước ô nhiễm khi lọc qua ống vải địakỹ thuật sẽ giữ lại những kim loại nặng, bùn để làm trong nước

1.2 Các công trình đã áp dụng công nghệ GeotubesCông nghệ Geotubes đã được sử dụng ở nhiều nơi nhằm chống xói lở bờ biểnưới tac ung của sóng va dòng chảy Ngoài các yếu tô về mặt mỹ thuật, các yếu tô vềmặt kỹ thuật cũng như tác dụng chống xói lở cũng được đánh giá cao Đặc biệt biện

pháp Geotubes thường được ưu tiên chọn lựa sử dụng cho các khu vực có côngtrình lân biên.

Dự án Amwaj Island được phát triển bang hình thức lắn biển tao đảo nhân tao,tại bờ biển phía Đông Bắc của đảo Muharraq, Bahrain Tổng diện tích dự án khoảng279ha bao gồm khách sạn, resort, trung tâm thương mại, nhà ở Chi phí đầu tư dự

án khoảng 0T tỷ USD được xây dựng từ tháng 7 năm 2002 Dự án có đường bờ bao

đê biển khoảng I0km, sử dụng Geotubes cao từ 2,0m — 2,6m để làm lõi kè biển, bên

ngoài phủ đá bảo vệ.

Hình 1.2 Geotubes làm bo kè cho dự an lam dao nhán tạo Amwaj Island - BarainCac công trình trong nước

Khu du lịch Làng Tre — Mii Né.

Bãi biến Đồi Dương Phan Thiết.Chống xói lở và cải tạo bãi tắm Khách Sạn Hương Biển, thị tran Dương ĐôngPhú Quốc, Kiên Giang Sau khi thi công, tình trạng xói lở đã giảm nhiều, xu hướngbồi cát lên bãi tắm

Cửa biển Hoà Duan — Thừa Thiên Huế

1.3 Phân tích ưu nhược điểm cia Geotubes trong thiết kế và thi công* Uu điểm

+ Thi công nhanh chóng so với các loại kè truyền thống trước day, có thé tậndụng vật liệu tại chỗ dé bơm vao trong ống Thay thé lõi đê đá so với các loại kèhoàn toàn làm bang đá đồ trước đây, do đó đây là dự án thân thiện với môi trườngvà tạo cảnh quan tốt

+ Ưu điểm rất lớn trong việc cải tạo các bãi tam bị xói lở bang cách kè bờ kếthợp với các đê ngầm phá sóng đặt vị trí xa bờ làm giảm vận tốc dòng chảy chốngxói lở Một số dự án tại Malaysia (Kemaman Beach Nourishment — Terenggaru),Mỹ (Grand Isle Lousiana), Thái Lan (20km bờ biến tại Bangkok) đạt nhiều thànhcông Các dự án nêu trên ngay sau khi thi công hoàn thành đúng theo thiết kế và kỹthuật, sóng giảm, bãi bat đầu có hiện tượng bồi thêm va không còn xói lở

+ Giá thành rẻ hơn kè thông thường làm hoàn toàn bang đá đồ hay kè bê tông

dự ứng lực.

+ Ứng dụng hiệu quả trên nên đất yếu vì trọng lượng nhẹ hơn so với kè đá đỗ

do đó độ lún nhỏ hơn.

* Nhược điểm+ Thi công dưới nước khá phức tạp trong việc kiểm soát công suất bơm và hìnhdạng của ống, cũng như lắp đặt ông đúng vị trí Trong quá trình thi công phải luôn

có lực lượng công nhân can chỉnh vi trí thi công.

+ Khi thiết kế Geotubes trên bờ không được để Geotubes tiếp xúc trực tiếp ánhnăng mặt trời mà phải có lớp che phủ bên ngoài vì vải địa kỹ thuật không chịu đượctia cực tim (UV) lâu ngày, dé giảm chất lượng va gây phá hoại ống

+ Đòi hỏi quá trình giám sát thật chặt chẽ trong suốt quá trình thi công lắp đặt.+ Hiện nay toàn bộ Geotubes phải nhập từ nước ngoài, do đó ảnh hưởng đến

giá thành xây dựng.

1.4 Giải pháp thi công1.4.1 Định vị công trình

Sử dụng hệ thống máy toàn đạt định vi toàn bộ tuyến kè trên mặt băng Phân

chia các khu vực sử dụng chiều cao và số lượng ống cần bơm theo độ sâu thực tế

của từng khu vực.

1.4.2 Thiết bị thi công kết hợp nhân côngThiết bị thi công bao gồm: Xà lan, bồn chứa hỗn hợp đất và nước (slurry), máy

bơm, máy xúc đất, thuyền, ca nô

Công nhân với bảo hộ lao động làm việc dưới nước, can chỉnh bom, ống trongsuốt quá trình thi công

1.4.3 Trình tự thi công

Định vị vị trí cần thi công.Lap đặt b6n chứa trộn hỗn hợp vật liệu bơm + nước San sảng máy xúc dat détiếp vật liệu liên tục trong quá trình bơm

Lap đặt máy bơm có đồng hé do áp lực bơm.Bơm vật liệu vào ống, giám sát chặt chẽ quá trình thi công nhăm đạt thông sốthiết kế mong muốn Trong thời gian thi công bơm vật liệu vào ống công nhân phảitúc trực để cân chỉnh các vị trí họng bơm thăng đứng với chiều dài ống

Thi công xong toàn bộ ống sẽ phủ lớp đá đỗ + lớp bê tông lát bên ngoài nhằmbảo vệ ống Geotubes và chống lại sóng, dòng chảy

Thi công lớp chân khay bang ro đá.Tiến hành san nên bên trong của dự án.Tiến hành đầu tư xây dựn cơ sở hạ tầng trên bề mặt san lấp

| 25m | | 2.5m

et »”

Hình 1.4 Trình tự thi công bom Slurry vào trong ỐngHình 1.4, Dinh vi đúng vi trí kè, đưa ống vào vị trí cần thi công, bơm một chiềuhỗn hợp vật liệu cát + nước hoặc đất + nước (slurry) từ đầu ống vào trong ống, từcác họng bơm phía trên Geotubes, họng bơm cuối không buột để giảm áp lực bơmvào ống và thoát khí Bơm day ống theo thiết kế sau đó buột chặt miệng họng bơm,tiễn hành đến cuối ống

Hình 1.5; 1.6 Trong quá trình thi công su dụng bồn trộn hỗn hợp vật liệu bơm(cát, đất) với nước Bồn sẽ được đồ vật liệu liên tục vào bang xe xúc dat từ dat tậpkết trên xà lan Sử dụng máy bơm nước vào trong bổn để trộn hỗn hop nước dat.Hỗn hop bơm sẽ được đưa vao trong ống bang máy bơm áp lực cao

Hình 1.7 Bơm nôi vào bồn trộn hỗn hop để bơm vào ống Geotubes Bơm cóđồng hồ đo dé kiểm soát áp lực trong quá trình bơm vật liệu vào ống nham đảm bảođúng theo áp lực thiết kế để đạt chiều cao ống mong muốn và không gây phá hoạiống khi quá áp lực

Hình 1.6 Máy xúc cát bỏ vào bôn liên tục trong quá trình bơm

Hình 1.8 Quá trình bom vật liệu vào ng, giữ họng bơm thang đứng

Hình 1.9 Quá trình thi côngHình 1.8; 1.9 & 1.10 Mô ta qua trình bơm vật liệu vào ống, họng bơm được

giữ thăng đứng trong quá trình bơm vào ống nhằm đạt áp lực mong muốn, đồngthời áp lực tác dụng lên ống déu sẽ tạo hình dạng ống theo thiết kế Trong quá trình

bom, công nhân phải theo dõi sát vật liệu bơm tại họng bơm vào.

Hình 1.13 Sau khi thi công xong lớp đá đồ phủ trên Geotubes, sẽ tiễn hành lắp

các cau kiện bé tông lát trên cùng của kè nhăm tao mỹ quan, chong sóng.

13

Việc ứng dụng vật liệu (giải pháp) Geotubes trong chống xói lở ở khu vực phốbiến đất yếu và kè biển cho khu lẫn biển có thé mang lại một giải pháp hữu hiệu vàhợp lý Mục tiêu của đề tài luận văn là tổng hợp cơ sở tính toán và áp dụng cho thựctế tai tỉnh Kiên Giang Ngoài ra việc đánh giá khả năng 6n định của công trình trongđiều kiện đất yếu cũng làm sáng tỏ khả năng ứng dụng giải pháp Geotubes cho khu

vực các tỉnh phía Nam.

CHUONG 2 CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN

TUI DIA KỸ THUAT (GEOTUBES)

2.1 Các co sở chính sử dung tính toán ống GeotubesTính toán ống Geotubes chủ yếu là tính khả năng chịu lực của sợi vải làm việcchịu kéo, nén dưới tác dụng của công suất bơm và hỗn hợp vật liệu bơm vao trongống: tính toán 6n định của kết cau ông khi nam đơn lẻ hay sắp xếp chồng lên nhau;tính toán lớp phủ bảo vệ bên ngoài ống Vi trong thực tế vật liệu vải không bị xói

bởi dòng chảy và sóng đã được xem xét đánh giá.

Việc tính toán Geotubes được các kỹ sư Hà Lan bắt đầu nghiên cứu từ nhữngnăm 70 của thế ký 20 Phương pháp tính toán số học được phát triển bởi Liu (1981),Bogossian và đồng nghiệp (1982), Silvester (1986), Kazimierowicz (1994), Carroll

(1994), Fowler (1994).

Tuy nhiên, sau đó cơ sở lý thuyết tính toán Geotubes đã được các kỹ sư củaquân đội Mỹ phát triển hoàn chỉnh (Adama Engineering), mà đại diện là Dov

Leshchinsky và Ora Leshchinsky (1996) Từ các nghiên cứu này, việc tính toán

băng phương pháp phân tử hữu han FEM được đề nghị va phát triển thành phanmềm GeoCoPS dé tính toán khả năng chịu lực của ống

Ông được làm băng vải địa kỹ thuật loại dệt cường độ cao có các họng bơm ởtrên đỉnh ống để bơm vật liệu vào Nếu vật liệu bơm vào là cát thì khoảng cách giữacác họng bom (inlet) phải rat gần 10-15m Nếu vật liệu bơm là sét mềm, khoảngcách inlet có thé tới 150m Lý do cát không chảy xa, sét nhẹ va hạt mịn nên khoảngcách di chuyển theo dòng nước xa hơn nhiều Việc thiết kế vị trí họng bơm là mộtđiểm lưu ý quan trọng tùy vật liệu bơm vào trong ống

2.1.1 Nguyên lý tính toán ống Geotubes được dựa trên những cơ sở cơ bản sau đâyGeotubes là một ống dài, tất cả các mặt cắt dọc có hình dạng phụ thuộc vào vật

liệu bơm vào và áp lực bơm.

Hình 2.1 Mặt cắt ngang của ông địa kỹ thuật và sơ đô lực tac dung khi bomCác quy ước và ký hiệu:

b - chiều dài tiếp xúc giữa đất và ống

W- bê rộng lớn nhât của ông.

H- chiều cao lớn nhất của ống.po- áp lực bơm slurry vào trong ống.y— trọng lượng riêng hỗn hop nước dat

Ứng suất tại độ sâu bat ky x tính từ điểm O : p(x) = po+ yxHình dạng của thành ống được xác định bang hàm y=f(x)Xét điểm s(x,y) có tâm là điểm C(x‹, ye) với bán kính rT là lực căng của vải địa dưới tác dụng của ứng suất pNhư vậy bán kính r(x) xác định bằng quan hệ sau:

T

=—— 2.1

Ban kính cong đường tron được tính qua phương trình toán học sau:

r(x) = I+@)ˆ (2.2)

Trong đó: y’=dy/dx, y’’ = d*y/dx?

Kết hop phương trình (2.1) và (2.2) ta được:

Áp điều kiện ràng buộc thứ hai , tại bề rộng b giữa ống tiếp xúc với mặt phăng

đât nên Lực tác dụng ngang cân băng dọc theo bê rộng b là:

Ww

b=

Po tyh(2.6a)

Với W là trọng lượng trên Im dai của slurry lấp đầy trên toàn bộ mặt cắt ngang

của ông Như vậy, W được tính toán theo công thức tích phân như sau:

W =2y)" y(x).dx (2.6b)

Như vậy công thức (2.7) được lập lại theo công thức ràng buộc sau:

L=b+2], ds (2.8)Diện tích S ứng với cung tron A¡OAa, ds thay đổi với các cung tròn khác nhau

từ những tính toán khác nhau, ds = [1+(yˆ)“]!Z

Kết hợp công thức (2.7) và (2.8) thay giá trị ds như trên ta có công thức (2.9)

L=— 2 —Í*'y@)ax+2Íf+(@92]?ax (2.9)

Potya

Dé xác định L, giải quyết đồng thời các công thức (2.3), (2.5), (2.9) dựa trêncác quan hệ T, h, pO và y(x) Các công thức này sẽ tính toán được nếu một trongnhững thông số T, h hoặc po được xác định Một vài tác giả đã đưa vào chương trìnhmáy tính để tính toán các công thức trên (Liu (1981) — Kazimierowicz (1994),

Carrol (1994)) Cho giá tri L hoặc h, po tính được lực căng T.

Việc tính toán các công thức nêu trên đã được lập trình trên máy tính, phát triểnthành phần mềm GeoCoPS bởi hai tác giả Dov Leshchinsky và Ora Leshehinsky(1996) Hiện nay chương trình tính này đã phát triển tới phiên bản GeoCoPS 3.0.Phần mềm tính toán này cho phép người sử dụng nhập các hệ số an toàn, tính toánkhả năng chịu lực căng của sợi vải làm ống theo phương doc trục va theo chu vi

ống Kết quả tính toán cho phép lựa chọn loại vải có cường độ chịu kéo phù hợp

Tổng lực đứng tác dụng lên đáy ống dưới áp lực bơm slurry là:

Hình 2.2 Sức căng của vải địa theo phương chu vi và phương dọc trục của ốngT- Lực chịu kéo của vải địa theo phương chu vi ống.

Taxial - Lực chịu kéo của vai địa theo phương dọc trục cua ống.Lực căng T theo phương chu vi lớn hơn lực căng Taxia¡ theo phương dọc trục.

Như vậy nếu sử dụng vải địa kỹ thuật có tính kéo đăng hướng thì giá trị Taxi khôngcần thiết kế mà chỉ cần quan tâm giá trị sức kéo T Tuy nhiên, để tiết kiệm nên sử

dụng loại vải địa kỹ thuật loại dệt có hai phương chịu lực khác nhau sẽ mang hiệu

quả kinh tế hơn Chương trình GeoCoPS có thể tính toán khả năng chịu lực theo haiphương của ông (giá trị T và Taxia), từ đó lựa chọn loại vải phù hợp

2.2 Các yếu tố thay doi anh hưởng đến hình dang của túiĐề có cái nhìn tổng quát trong việc thiết kế Geotubes với những thông số kỹthuật cụ thể thì việc nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng lên hình dạng của túi saukhi bơm vật liệu vào ống phải được nghiên cứu Các kết quả nghiên cứu được kếtluận dựa trên việc giải tích bằng phần mềm GeoCoPS Trong tất cả các trường hợpđược thể hiện ở các Hình (2.3; 2.4; 2.5; 2.6; 2.7; 2.8; 2.9) các dữ liệu chung đềuđược lựa chọn như sau: Chu vi ống L = 9m, Ystury = 12KN, ống bơm trên bờ (không

có nước bên ngoài), tat cả các hệ sô an toàn của vải địa kỹ thuật déu chọn băng 1,0.

Tat = 14.6 kNim |

Hae 0.50

p, = 4.8 kPa

Area= 5.56 m?H=1.8m

—

Hình 2.3 Ảnh hưởng của Tun lên hình dạng ôngỞ hình 2.3 có thé nhận thay ảnh hưởng cua vat liệu lam ống (lực chịu kéo cựchạn của vải địa kỹ thuật làm ống) có ảnh hưởng đến hình dạng ống khi bơm vật liệuvào Khi ống được làm băng loại vải có sức chịu kéo lớn thì có thé thiết kế với áplực bơm lớn nhằm đạt chiều cao lớn hơn Đây cũng là điểm lưu ý để thiết kế khảnăng chứa slurry trong ống

Hình 2.4 Minh hoa ảnh hưởng khi lựa chọn trước chiều cao H thiết kế lên hìnhdạng ống Có thể nhận thấy khi chiều cao ống lựa chọn nhỏ thì áp lực bơm gần nhưbăng không, diện tích tiếp xúc giữa nền và ống rất lớn, diện tích mặt cắt ngang nhỏ.Nhưng khi lựa chọn chiều cao ống thiết kế càng lớn thì áp lực bơm cảng lớn, diện

tích mặt cat ngang ông và lực căng của ông cũng lớn theo.

® Circumference of tube, L = 9 [m]® No outside water

® No safety factors on geosynthetic strength

poe

_Öứ_—

H=18m ||H= 27m Tụy= 14.6 kNém

THỰ 0.22= 0 kPa

= 3.36 m?

Hình 2.4 Anh hưởng của lựa chon chiéu cao thiết kế H lên hình dang ống

® Circumference of tube, L = 9 [m]® No outside water=

H = 2.7m H = 2.5mArea= 6.57 m? Area= 6.45 m?

6.9 kPa |

2.0m

Hình 2.5 Mô tả ảnh hưởng của áp lực bơm thiết kế lên hình dạng ông Có thénhận thay khi áp lực bơm nhỏ thì chiều cao ống nhỏ, áp lực bơm càng tăng thì chiềucao ống sẽ tăng dan theo Tuy nhiên khi áp lực bơm tăng đến một mức độ nào đó thichiều cao ống sẽ tăng không đáng kể Khi đó, nếu tiếp tục tăng áp lực bơm thì dẫnđến sức căng của Ống sẽ tăng lên đáng kể Trường hop không quản lý được áp lựcbơm sẽ dẫn đến phá hoại ống khi Tur vượt quá giới hạn thiết kế Day là một điểmlưu ý quan trọng trong quá trình thiết kế cũng như quản lý quá trình triển khai thi

công.

Hình 2.6 Chứng minh mối quan hệ giữa chiều cao ống va áp lực bơm Khi áplực bơm còn thấp thì ảnh hưởng lên chiều cao ống là không đáng kể Áp lực bơmcàng tăng thì chiều cao ống tăng theo Tại áp lực bơm 35KPa thì 87% chiều cao ốngtheo lý thuyết đạt được Thật ra, chiều cao ống H = D (đường kính ống) chỉ khi áp

lực bơm đạt giá trỊ vô cực.

Hình 2.7 Minh họa ảnh hưởng của áp lực bơm lên sức căng của ống theophương dọc trục ống Taxial và theo phương chu vi ống T Có thé thay khi áp lựcbơm po tạo ra trong ống thì giá trị lực theo phương chu vi đạt trạng thái giới hạntrước phương dọc trục Nghĩa là sức căng trong ống theo phương chu vi bao giờcũng lớn hơn theo phương dọc trục Từ kết quả nảy có thể thiết kế ống làm băngloại vải có hai phương chịu lực khác nhau nhằm đạt yêu cầu về kinh tế

Hình 2.8 Cho thay tỷ trọng của vật liệu bơm vào ống ảnh hưởng không đángkế đến hình dạng ống khi ống có chiều cao còn nhỏ

Hình 2.9 Cho thay khi thi công ống trong môi trường chìm han trong nước khimà tỷ trọng vật liệu bơm vào nhỏ hơn thì dễ đạt chiều cao ống hơn

Height of Tube, H [m]

[kIN/m]1 Taint

Pumping Pressure, p [kPa]

Hình 2.6 Tương quan giữa chiếu cao Ống với dp lực bom

Pumping Pressure, p [kPa]

Hình 2.7 Tương quan giữa luc căng của ông với dp lực bơm

- ¥ shury

6 “ Hằng =

ặ F4 ⁄ mạn Ÿwatermd we at

2 ra _—= Hmim=—” =Í `

Co aa | hia

00 5 10 15 20 25 30 3š 40 4š s50

te $8} Tube 1s fully submerged —_ ae Td sai

Circumference of Tube, L [m]

Hình 2.9 Tương quan giữa chiêu cao ông và chu vi ông thi công dưới nước

2.3 Những lưu ý trong quá trình thiết kế

2.3.1 Lực kéo của vải

Việc tính toán ống dựa trên lực căng trên chu vi ống và lực dọc trục tác động lênvải địa kỹ thuật trong điều kiện làm việc với tải trọng thực tế Do đó, cân thiết phảixét đến các hệ số an toàn trong quá trình thiết kế Lực căng tới hạn của vải địa đượcxác định bằng biểu thức sau:

Tur = Twork (REia RFss RFa RFe) (2.12)

Tur - Khả năng chịu lực tới han của vai khi thiết kế

Twork = là lực chịu kéo theo chu vị, hoặc Twork = Taxïai cho lực chịu kéo dọc trục.

RFia - Hệ số giảm tai do quá trình phá huỷ khi lắp đặt, bơm vật liệu vào ống

RFia = FSppu = 1,3.

RF, - hệ số giảm tải cho sức kéo của đường may ống (seam strength) > 2Hệ số chính xác được xác định bang thí nghiệm dựa theo tiêu chuẩn ASTM D 4884-

90 (Standard Test Method for Seam Strength of Sewn Geotextiles).

RFd - Hệ số giảm tải do sự biến đổi sinh hoá của vải dưới tác động cua slurry vađiều kiện tự nhiên Tuy nhiên hau hết slurry là tro với vai địa Dé xác định slurry cókhả năng gây phá huỷ vải, có thé tiến hành thí nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D

5322-92 (Standard Practice for Immersion Procedures for Evaluating the Chemical

Resistance of Geosythetics to Liquid) Kiểm tra kha năng chống tia cực tim (UV)với tiêu chuẩn ASTM D4355-92 (Standard Test Method for Deterioration of

Geotextiles from Exposure to Ultraviolet Light and Water) RFd > 1.

RFc - Hệ số giảm tai do từ biến Có thé xác định theo tiêu chuẩn ASTM D

5262- 92 (Standard Test Method for Evaluating the Unconfined Tension CreepBehavior of Geosynthetics) RFc > 1,5 cho vật liệu polymer

Các loại vai địa kỹ thuật khi sử dung dé làm ống nên được kiểm tra các chỉ tiêutheo tiêu chuan ASTM D 4595-94 (Standard Test Method for Tensile Properties of

Geotextiles by the Wide-Width Strip Method).

2.3.2 Yêu cầu thiết kế loại vai dé giữ lai được hạt dat bên trong khi bom vàoThông thường các loại vải địa được thiết kế như một tầng lọc, do đó khi bơm hỗnhợp slurry vào trong thì nước sẽ thoát ra còn hạt đất được giữ lại Do đó thiết kế loại

vải phải dam bảo các điều kiện vừa nêu Sử dung tiêu chuẩn ASTM D 4751-93(Standard Test Method for Determining Apparent Opening Size of Geotextiles) déthí nghiệm kích cỡ lỗ rỗng của vai AOS hay Oos Koerner (1994) đã đưa ra khuyếncáo về kích thước lỗ lọc như sau:

+ Đối với đất có 50% kích cỡ hat qua sàng No.200: Oos < 0.59mm.+ Đối với dat > 50% kích cỡ hat qua sảng No.200: Oos < 030mm.Thông thường với các slurry mà có hat min, để kinh tế nên thiết kế loại ống maybang 02 lớp: lớp trong là loại non-woven (vải không dệt) dé giữ lại các hạt min, lớpngoài woven (vải loại dệt) cường độ cao Như vậy giá thành của ống sẽ rẻ hơn Tuynhiên khi thiết kế 02 lớp thì vải không dệt (non-woven) vẫn phải kiểm tra các điềukiện an toàn về đường may

Kiểm tra đất theo tiêu chuẩn ASTM D 501-90 (Standard Test Method for

Measuaring the Soil- Geotextile System Cloging Potential by the Gradient Ratio).

2.3.3 Chiều cao cô kết của ống sau khi bomSau khi bơm slurry vào ống, đất sẽ cô kết, do đó ống sẽ giảm chiều cao Chiều

cao ống do đó sẽ giảm đáng kể, đặc biệt khi bơm đất có hạt mịn vào trong ống Có

thể ước lượng độ giảm chiều cao ống dựa vảo trọng lượng riêng của vật liệu bơmvào day ống từ công thức sau:

Với giả thiết slurry bao hoa 100% (S; = 1)

G _ Y sturry

0, = Py (2.13)G, {Za “1

Vw

G _ Tại0, = Pw (2.14)

Vy

Với:@o và wr: lượng nước ban dau và lượng nước sau khi kêt thúc bơm đây ông.

G; - tỷ trọng hạt đất bơm vao

Dat cô kết là sự giảm lỗ rỗng trong đất: Ae/(I+eo )= Ah/ho

Ah - G,(Q@ —@_)

họ 1+a,G,(2.15)Kết hợp các công thức (2.13), (2.14), (2.15), có thé tính toán ước lượng được

chiều cao giảm của ống sau khi bơm day

Theo kinh nghiệm của Leschinsky (1992), sau khi bơm vật liệu hạt mịn vào

trong ống một tháng chiều cao ống sẽ giảm 50% Do đó phải bơm làm nhiều lần déđạt chiều cao ống cần thiết Nếu vật liệu bơm vào ống là cát, với thành phan hat co50% nam trên sàng No.200, kết qua chiều cao ống sau khi bơm là có thé chap nhậnđược sau 01 lần bơm

H = Initial height of tube

AH, = Change (drop) in height of tube

(¥ ee / {,,.) = Initial slurry unit weight /Y,,

100

90

olo

oeWd70 cS ll acS id gle il

2.4 Các phương pháp thí nghiệm vai dia kỹ thuật theo tiêu chuẩn ASTMMột số tiêu chuan ASTM được sử dụng để đánh giá tính chất vật lý của vải địakỹ thuật Những tính chất cơ bản cần đánh giá vải địa kỹ thuật đó là:

o Trọng lượng hoặc trọng lượng riêng (Weight or density).

oChiều dày vải (Thickness).o Các tính chất ứng suất — bién dạng — kha năng chiu lực (Stress — strain —

strength characteristics).o Kha nang khang xé rach (Tearing resistance).o Kha nang khang xuyén thung (Puncture resistance).o Khả nang khang kéo đứt (Bursting resistance).

oKích thước lỗ loc (Opening size)

o Khả nang khang lão hóa bởi tia cực tím (Resistance to degradation byultraviolet light).

o Tính chat thắm nước (Water flow characteristics — permittivity)

ASTM D 5261-92, thí nghiệm xác định trọng lượng trên 01 don vị diện tíchcủa vải địa kỹ thuật

Trọng lượng trên đơn vị diện tích vải địa được xác định bang cach can va domẫu vải cần kiểm tra, mẫu được lay trén vi tri bat ky cua cuộn vải Thí nghiệm đượcxác định trong điều kiện môi trường có nhiệt độ 21 + 2°C (70 + 4°F), độ am 65 +5% Kiểm tra ít nhất 05 mẫu vải với tổng diện tích ít nhất là 100.000mm2 (155in?)trên 01 cuộn vải Sử dụng cân có độ chính xác đến 0,1 ø Cân, đo 05 mẫu lay gia tri

trung binh.

ASTM D 3776-85, tiêu chuẩn thi nghiệm kiểm tra trọng lượng trên don vị

diện tích của vải địa loại đệt

Việc thí nghiệm vải loại dệt cũng giống như tiêu chuẩn ASTM D 5261-92 tuynhiên có những đặc trưng riêng Mẫu thí nghiệm có diện tích ít nhất 130 cm? (20in?) Nếu vải dệt có khổ hẹp thì thường sử dụng bề rộng mau thí nghiệm 300mm (12in), chiều dài mẫu Im

ASTM D 5199-91, tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra độ dày của vải dia

(geotextile) và màng địa kỹ thuật (geomembrane)

Bè dày vải địa xác định từ mặt trên đến mặt dưới của vải bang cach su dung aplực trong thời gian nhất định dé giữ mặt 2 mat vai bang phăng, sau đó do chiều day.Sử dụng áp lực 2 kPa (0.29 psi) trong thời gian 5s Hệ thống tĩnh tải được sử dụngnham tạo ra áp lực can thiết theo yêu câu thử nghiệm

ASTM D 1777-64, tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra độ dày cuả vật liệu làm

vải địa

Tiêu chuẩn này sử dụng trong ngành công nghiệp dệt (chăn mén, vải dệt, len,thảm), trước khi công nghệ vải địa kỹ thuật phát triển Tiêu chuẩn này khá là cũ, đôikhi sử dụng, tiêu chuẩn ASTM D 5199-91 dé thí nghiệm vải địa phố biến hon

ASTM D 4632-91, tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra lực phá hủy và độ giãn

dài của vải địa

Tiêu chuẩn này cung cấp phương pháp để xác định lực phá hoại và độ giãn dàicủa vải địa Theo phương pháp này một máy tạo áp lực tăng đều đặn lên mẫu thửcho đến khi mẫu bị đứt Giá trị lực phá hoại (đứt) và độ giãn dài được đo băng máy

tính Mau vải thí nghiệm hình chữ nhật kích thước 102 x 203mm (4 x 8in) Mẫu vải

trước khi kéo được ngàm các cạnh, khoảng cách giữa các ngam là 75mm (3in) Mức

chuyền vị của quá trình tăng tải là 300mm/phút (12 in/phút) Lực được ghi nhận với

ASTM D 4533-91, tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra kha năng xé rách theo

hình thang của vải địa

Thí nghiệm này lấy mẫu vải 76 x 200mm (3 x 8in) Khi thí nghiệm ngàm theohình thang Cắt 01 khứa có chiều dài 15mm tại cạnh ngăn của hình thang Tiến hànhthí nghiệm với máy gia lực mức độ di chuyển 300mm/phút (12in/phút) đến giá trị

ASTM D 3786-87, tiêu chuẩn thí nghiệm kiểm tra sức chịu kéo đứt vải địakỹ thuật loại dệt và không dệt bằng thủy lực

ASTM D 4751-93, tiêu chuẩn thí nghiệm xác định kích thước biếu kiến lỗ

lọc của vải địa

Kích thước lỗ lọc (AOS) là lỗ có kích thước xấp xi hạt lớn nhất xuyên qua đượcvải địa, kích thước hạt xác định theo bộ kích cỡ rây sàng của Mỹ Điều kiện thínghiệm nhiệt độ 21 + 2 9C (70 + 4°P), độ am 50 - 70%

ASTM D 4355-92, tiêu chuẩn thí nghiệm đánh giá sự biến chất của vải địa

dưới tac dụng của tia cực tim (UV) và nướcTrong thí nghiệm này, sự giảm khả năng chịu kéo của vải khi vải lộ ra dưới ánh

sáng tia cực tím và nước Thí nghiệm với vải bị chiều sáng liên tục tia UV trongvòng 90 phút và 30 phút tiếp theo được phun nước

ASTM D 4491-92, tiêu chuẩn thí nghiệm đánh giá độ thấm nước của vảiđịa bằng phương pháp điện môi

2.5 Nhận xét

Có thé nói co sở lý thuyết dé tính toán ống địa kỹ thuật Geotubes đã được décập tương đối rõ ràng và chỉ tiết Qua phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hình dạngống có thé thay rang có ba yếu tố co bản ảnh hưởng lớn đến việc tính toán thiết kế,thi công Geotubes là lực căng của vật liệu làm ống T; áp lực bơm slurry vào ốngPo, va lựa chọn chiều cao ong thiét ké sau khi bom H Ba yếu tô trên tác động và

ảnh hưởng tương tác nhau.

Kết quả phân tích bang phan mém GeoCoPS cho phép tính toán được sức chịu

lực theo hai phương khác nhau (theo phương chu vi T va theo phương dọc trục

Taxai), từ đó chọn loại vải có khả năng chịu lực theo hai phương khác nhau dé maythành ống nhăm mang tới giá thành ống hợp lý và kinh tế Việc sản xuất ống phảiđược kiểm soát chặt chẽ theo các tiêu chuẩn của ASTM (kiểm tra về vải địa kỹthuật) nhằm đảm bảo ống luôn có chất lượng 6n định và đạt yêu cau thiết kế Thôngthường ống được may bang loại vải loại dệt (woven geotextile) có hai phương chiulực khác nhau, tuy nhiên khi vật liệu bơm vào là hạt mịn thì ống có thé được maybăng hai lớp vải: lớp trong là loại vải không dệt (nonwoven geotextile), lớp ngoài là

vải loại dét (woven geotextile).

Việc tính toán lựa chon chiều cao ống thiết kế H làm điều kiện ban đầu, đóngvai trò quan trọng trong xác định cao trình thiết kế mong muốn của hệ thống kè

bang ống Tuy nhiên việc lựa chọn vật liệu bơm vào trong ống sẽ ảnh hưởng lớn

đến việc đạt chiều cao ống mong muốn Chọn vật liệu quá mịn sẽ dẫn đến việc giảmchiều cao ống theo thời gian và cần bơm nhiều lần dé đạt chiều cao mong muốn Déống đạt chiều cao mong muốn trong một lần bơm thì nên chọn vật liệu mà thànhphân hạt có 50% nằm trên sang No.200 dé bơm vào ống

Ap lực bơm khi thiết kế được tinh từ phần mềm GeoCoPS, tuy nhiên điểm lưu ýcần quan tâm đó là công tác giám sát chặt chẽ áp lực bơm trong quá trình thi công.Có thé thay rằng khi áp lực bom tăng đến một mức độ nhất định thì chiều cao ốngtăng không đáng kể, tuy nhiên, khi đó áp lực tác dụng lên thành ống sẽ rất lớn, đôikhi có thể dẫn đến phá hoại ống

Các loại vải địa khi sử dụng để làm ống nên được kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuậttheo tiêu chuan ASTM D 4595-94 (Standard Test Method for Tensile Properties ofGeotextiles by the Wide-Width Strip Method) va một số tiêu chuẩn có liên quan nêu

ở Mục 2.4.

Trong thiết kế, vì geotubes đặt trên nên tự nhiên, do đó để 6n định thường đặtống trên lớp vải địa, thông thường lớp vải này có thể may dính liền với ống với haiống nhỏ làm chân khay