Luận văn thạc sỹ NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH ĐẤT ĐẮP CÓ CỐT ĐỂ XÂY DỰNG ĐÊ KẾT HỢP ĐƯỜNG GIAO THÔNG ỨNG DỤNG CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HÀ NỘI

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU

Chương 2.NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CƠ CHẾ LÀM VIỆC CỦA ĐẤT CỐT

Chương 3.CHỌN SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM CỐT VÀ SỨC CHỐNG CẮT ĐẤT CÓ CỐT PHỤC VỤ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐÊ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA KHỐI ĐẤT ĐẮP CÓ CỐTTRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

KẾT LUẬN CHƯƠNG138Chương 5 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HỢP LÝ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỦA KHỐI ĐẤT ĐẮP CÓ CỐT TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

MỞ ĐẦU

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng đất rộng lớn, có nhiều tiềm năngnhưng chưa được khai thác triệt để Mặc dù diện tích đất đai chỉ chiếm 12%diện tích cả nước nhưng hàng năm ĐBSCL đóng góp hơn 50% tổng sản lượnglương thực, thuỷ hải sản xuất khẩu gạo chiếm gần 90% kim ngạch xuất khẩucủa cả nước Đến nay, nhìn chung tình hình kinh tế xã hội ở ĐBSCL phát triểnkhá rõ nét, đặc biệt là trong sản xuất nông nghiệp, đời sống nhân dân được cảithiện

Nhằm khai thác các tiềm năng để phát triển mạnh cả về nông nghiệp, côngnghiệp, văn hoá xã hội, an ninh quốc phòng .hạn chế tối đa những thiệt hại dothiên tai gây ra Để khai thác tiềm năng to lớn của vùng Đồng bằng sông CửuLong và hạn chế tối đa những thiệt hại do thiên tai gây ra, Nhà nước đã và đangđầu tư xây dựng hệ thống các công trình kiểm sóat lũ và ngăn mặn như : Đê bao,cống, kênh, đập Trong đó hệ thống đê đập đóng vai trò hết sức quan trọng.Hầu hết các công trình được xây dựng ở ĐBSCL, đặc biệt là các công trình thuỷlợi, thường nằm trên vùng đất yếu có sức chịu tải rất nhỏ, tính biến dạng lớn,thời gian đất cố kết chậm nên thường gặp các sự cố như : lún, sạt trượt mái đất,nền đất … làm hư hỏng công trình Để xử lý những sự cố vừa nêu hằng năm phảitốn nhiều tiền của và công sức của nhà nước và nhân dân

Để các công trình đất đắp cao trung bình trên nền đất yếu ổn định lâu dài vàkhông bị trượt người ta dùng nhiều giải pháp chống trượt như bệ phản áp, thépbản , cọc tường vây bê tông cốt thép , vĩ cứng hoặc vĩ mềm…v v

Vấn đề chủ yếu mà các giải pháp trên giải quyết là tăng cường khả năng chốngcắt của đất Xuất phát từ yêu cầu trên ta thấy phương pháp tăng cường ổn định

của mái dốc bằng các vật liệu chịu kéo (vĩ cứng hoặc vĩ mềm bằng gỗ, tre, xơdừa, lốp xe, thép , vải- lưới địa kỹ thuật…v v ) cho các công trình đất đắp (nhưđường vào cầu ,đê,đập nhỏ ….) tỏ ra kinh tế và thi công dễ dàng hơn so với giảipháp khác Phần vật liệu gia cường chịu kéo kết hợp hiệu quả với đất chịu néntốt sẽ hình thành một vật liệu tổng hợp nữa cứng bền vững

Tuy nhiên giải pháp công trình đất đắp có gia cường vật liệu chịu kéo ở ViệtNam vẫn chưa có nghiên cứu sâu nhằm tổng kết và nâng lên thành cơ sở lý luậncó tính thuyết phục để phổ biến rộng rãi tác dụng ổn định cơ học của vật liệu giacường chịu kéo Đồng thời các nghiên cứu về lĩnh vực này cũng chỉ mới xétcông trình là móng trực tiếp hay tường chắn đất thẳng đứng trên nền đất yếu.Trong trường hợp công trình là nền đất đắp thì vấn đề này vẫn còn ít được đềcập đến.

Chính vì vậy việc thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu ổn định công trình đất đắp cócốt để xây dựng đêâ kết hợp đường giao thông ứng dụng cho đồng bằng sông CửuLong “ là công việc mang tính cấp thiết hiện nhằm nâng cao khả năng ổn địnhcủa đê, đường.

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Ứng dụng tiến bộ trong xử lý nền đất yếu Đề xuất các quy trình, kỹ thuật Thiếtkế, Thi công đê, đập phù hợp với điều kiện tự nhiên của ĐBSCL Qua đó gópphần tích cực giảm thiểu rủi ro, tăng cường an toàn cho công trình, tiết kiệm chiphí xây dựng và sửa chữa.

PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Cơng trình đất đắp đê kết hợp đường giao thơng cĩ gia cường vật liệu chịu kéo ởđồng bằng sơng Cửu Long.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Luận văn này được hoàn thành dựa trên những phương pháp nghiên cứu : - Nghiên cứu lý thuyết cơ bản.

- Điều tra, khảo sát, đúc rút kinh nghiệm thực tế.

- Lấy ý kiến của các chuyên gia, các nhà khoa học, những người làm công tácthiết kế, xây dựng và quản lý có nhiều năm làm việc về lĩnh vực này.

- Khai thác nguồn thông tin, kết quả nghiên cứu trên mạng Internet.- Kết hợp với các đề tài, dự án đang thực hiện có nội dung phù hợp.

Qua đó tổng hợp và phân tích nguyên nhân những vấn đề còn tồn tại trong côngtác khảo sát, thiết kế và thi công đê trên nền đất yếu ở ĐBSCL.

Dựa vào các giải pháp khoa học, ứng dụng những thành tựu của công nghệthông tin, phân tích sự ổn định của đê trên nền đất yếu và xử lý nền đất yếu đểtính toán và lựa chọn giải pháp thiết kế, thi công đê phù hợp với đặc điểm tựnhiên của ĐBSCL.

2.Chương 1 TỔNG QUAN

Đê biển, đê cửa sông, đê bao chống lũ là lá chắn bảo vệ an toàn cho nhân dânvùng ven biển, vùng lũ, một số tuyến đê là tuyến phòng thủ an ninh quốc phòng.Từ những năm đầu của thế kỷ 20, nhiều tuyến đê biển đã được xây dựng nhưngở quy mô nhỏ, qua thời gian sử dụng đê cũng được tu bổ bồi đắp và ổn định dần.Vào thập niên 30 đến 40 thế kỷ 20, vùng ven biển tỉnh Bạc Liêu, tuyến đê ngănmặn được đắp dài 51km, là một trong những trục giao thông ven biển quantrọng.

Đầu thập niên 40, tuyến đê Tiếp Nhật – Long Phú cũng được đắp dọc sông Hậu,đến năm 1973 căn bản hoàn thành với tổng chiều dài 63km

Hệ thống đê Gò Công được xây dựng từ năm 1976 đến năm 1985 cơ bản hoànthành chiều dài đê biển 21,22km, cao trình đỉnh +3,5m, mặt 4 ÷ 6m.

Hệ thống đê Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng được xây dựng vào những năm 1994 1995, đê dài 43km cao trình +2,8, mặt đê rộng 4m.

-Hiện nay, hệ thống đê đã có ở ĐBSCL bao gồm:

a Đê sông : Là những công trình dọc sông ngăn cách nước lũ và thủy triều ở

biển dâng vào sông và các vùng được bảo vệ khỏi bị ngập

b Đê biển : Là những công trình dọc ven bờ biển, ngăn cách nước biển với

các vùng đất đã lấn biển khỏi ngập nước mặn

c Đê ngăn lũ : Loại đê này có nhiệm vụ bảo vệ các khu vực sản xuất 3 vụ

lúa, bảo vệ các trung tâm dân cư, thị xã, thị trấn, thị tứ hoặc đê kết hợp với

đường giao thông chính vượt lũ Đê loại này, có chiều cao đắp từ 4 ÷ 7m, cókhi đạt tới 10 m khi đắp qua các sông, rạch Hiện nay số lượng loại đê nàychưa nhiều, đáng kể nhất là các tuyến đê như sau:

 Đê Tứ Tân bảo vệ diện tích 3.000ha sản xuất 3 vụ lúa của huyện Tân Hồng,tỉnh Đồng Tháp, với chiều dài 9.000m Đắp bằng đất khai thác tại chỗ(1992)

 Đê thị trấn Sa Rài Đồng Tháp, dài 6.500m, rộng 5 m, cao trình + 7,00m, bảovệ 325 ha đất và 10.000 dân Đắp bằng đất khai thác tại chỗ (1996).

 Đê thị trấn Vĩnh Hưng bảo vệ cho 200 ha và 5.000 dân với chiều dài 5.000m,cao trình +4,00m, bề rộng 5m, xây dựng 1981  1982, bằng vật liệu tại chỗ.

Bảng 1.1 : Tổng hợp chiều dài các tuyến đê điển hình ở các tỉnh ĐBSCL

Tổng Đê biển Đê sông

 

 

Sông Ông Đốc

Phân viện Khảo sát Quy hoạch Thuỷ lợi Nam bộc a m p u c h i a

S T

biển tâyTuyến Kiên Giang IIIL = 90KM, B=6m, Z =2.5m

Tuyến Cà Mau I, L=59kmTuyến Cà Mau I, L=59kmTuyến Cà Mau I, L=59kmTuyến Cà Mau I, L=59kmB=6m, Zb=4.0-3.5, Zs=3.5-2.5Tuyến Cà Mau III, L=80km

B=6m, Zb=3.0-2.7, Zs=2.5-2.2

Tuyến Cà Mau II, L=52kmB=6m, Zb=3.5-3.0, Zs=3.0-2.5B=6m, Zb=3.5-3.0, Zs=3.0-2.5B=6m, Zb=3.5-3.0, Zs=3.0-2.5(Tuyến xét thêm trong nghiên cứu)

S Mỹ Thanh

Tuyến Kiên GiangIL=86km, B=6m, Z=2.7-2.0L=86km, B=6m, Z=2.7-2.0

Tuyến Cà Mau IV, L=75kmB=6m, Zb=3.0-2.7, Zs=2.5-2.2B=6m, Zb=3.0-2.7, Zs=2.5-2.2

Tuyến Kiên Giang IIL=37km, B=6m, Z=2.7-2.2

Tuyến Bạc Liêu, L=71kmTuyến Bạc Liêu, L=71kmTuyến Bạc Liêu, L=71kmB=6m, Z=4.0-3.5B=6m, Z=4.0-3.5B=6m, Z=4.0-3.5

S Vàm Cỏ TâyS

Vàm

Cỏ Đ

Tuyến Sóc Trăng III, L=70kmB=6m, Z=4.0-3.5B=6m, Z=4.0-3.5

Biên giớighi chú

Hồ Dầu Tiếng

K C Sậ

Sông kênhĐ ờng giao thông

Đê ngọt hoáĐê biển dự kiến

Tuyến Gò Công I, L=94kmB=6m, Z = 3.8-3.3m

Tuyến Sóc Trăng II, L=63kmB=6m, Z=4.0-3.5

Tuyến Sóc Trăng I, L=62kmB=6m, Z=4.0-3.5B=6m, Z=4.0-3.5B=6m, Z=4.0-3.5

Tuyến Trà Vinh II, L=129kmB = 6m, Z = 4.0-3.5

Đê cửa sông dự kiếnCống đã có, dự kiếnCông trình ngăn triều dự kiếnCầu giao thông dự kiến

Tuyến Trà Vinh I, L=40kmB = 6m, Z = 4.0-3.5Tuyến Thạnh Phú, L=73kmB = 6m, Z = 3.8-3.3

Tuyến Ba Tri, L=46kmB=6m, Z=3.8-3.3m

Tuyến Gò Công II,B=6m, Z = 3.8-3.3mL = 43kmTuyến Bình Đại, L=54kmTuyến Bình Đại, L=54kmTuyến Bình Đại, L=54kmB=6m, Z=3.8-3.3m

Mỹ T

ửa Địn

h AnC

ửa Trầ

n Đề

Cửa TiểuCử

a Đại

Xoàạp

Cái Lớn

Cửa C

ung H

Cửa H

àm Luôn

Cửa Gành Hào

Cửa Bồ ĐềCửa Ông Đốc

Cửa Bảy HápCửa Lớn

TP Hồ Chí MinhSvay Rieng

Mỹ ThoCao Lãnh

Long Xuyên

Tân An

Thủ Dầu MộtTây Ninh

Quy hoạch hệ thống đê biển & đê cửa sông các tỉnh đồng bằng sông cửu long

Bản đồ bố trí hệ thống đê Baỷn ủoà heọ thoỏng ủeõ ụỷ ẹBSCL

Đến nay đã có nhiều tuyến đê bao đã được thi công xong đưa vào sử dụng, mộtsố khác đang trong quá trình thi công Các tuyến đê này đã mang lại hiệu quảlớn trong việc chống lũ bảo vệ mùa màng và sự an toàn cho hàng vạn hộ giađình trong vùng lũ.

xây dựng đê 1.2.1 Mưa :

Lượng mưa bình quân khá lớn từ (1.2002.400) mm/năm Hàng năm, khí hậuchia làm hai mùa rõ rệt:

 Mùa mưa bắt đầu tháng (511), mang theo gió Tây Nam, khí hậu ẩm ướt; Mùa khô từ tháng 12 đến cuối tháng 4 năm sau, mang theo gió mùa Đông

Bắc

Mưa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long phân bố không đồng đều theo không gian vàthời gian Vùng phía Tây có lượng mưa lớn nhất từ (1.8002.400) mm/năm.Vùng phía Đông có lượng mưa trung bình từ (1.6002.000) mm/năm Vùngtrung tâm đồng bằng có lượng mưa nhỏ nhất từ (1.0001.400) mm/năm.

Trong thời gian mùa mưa, hầu như các công trình xây dựng thủy lợi nói chung vàcông trình đê nói riêng đều tạm thời dừng thi công do đường xá bị lầy lún, đấtdính ướt các thiết bị thi công không thể di chuyển được Nếu phải bắt buộc thicông trong mùa mưa thì khối lượng công việc và kinh phí phát sinh rất nhiều.Trong thực tế, từ hạ tuần tháng 2 cho đến cuối tháng 4 (đôi khi qua đầu tháng 5),đây là thời gian trong mùa khô kiệt Đó cũng là thời kỳ thuỷ triều rút xuốngthấp Vì vậy, thuỷ văn, lưu lượng thuỷ triều cũng là yếu tố quan trọng quyết định

đến sự thành bại trong quá trình thi công các công trình giao thông, thuỷ lợi, lấnsông, ngăn dòng và đắp đê vùng thuỷ triều.

1.2.2 Đặc điểm thủy văn :

Chế độ thuỷ văn chịu ảnh hưởng rất lớn của dòng sông Mê-kông, thuỷ triều biểnĐông, thuỷ triều vịnh Thái Lan và chế độ mưa của từng tiểu vùng.

a Sông Mê-kông:

Diện tích lưu vực 795.000 km2 Tổng lượng nước hàng năm 450 tỷ mét khối.Lưu lượng bình quân hàng năm khoảng 14.000 m3/s Dòng chảy của sông Mê-kông cũng chia ra làm 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa khô kiệt Ở thượng lưu sôngMê-kông mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 11 Nhờ sự điều tiếtcủa Biển Hồ nên vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long lũ đến chậm hơn 1 tháng vàkéo dài hơn dưới dạng lũ bẹt.

Hàng năm, Đồng Bằng Sông Cửu Long bị nước lũ của sông Mê-kông chảy trànvề gây ngập lụt cho phần phía Bắc của vùng đồng bằng Nước lũ truyền vàođồng bằng theo các kênh rạch chằng chịt nối với sông Tiền, sông Hậu và từ phíaBắc tràn vào theo biên giới của Việt Nam-Camphchia

Thông thường, vào cuối tháng 7 đến đầu tháng 8 nước lũ bắt đầu gây ngập trànvà đạt đỉnh lũ cao nhất vào cuối tháng 9, sang đầu tháng 10 Diện tích ngập lũ ởĐồng Bằng Sông Cửu Long chiếm khoảng 1.400.000 hécta Tuỳ từng nơi, thờigian ngập lũ lâu từ 2 đến 5 tháng.

Mùa khô kiệt, ở Đồng Bằng Sông Cửu Long bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 6.Mùa khô kiệt, lưu lượng nước sông Mê-kông giảm dần, nhỏ nhất thường rơi vàotháng 4 (có năm lưu lượng nước kiệt chỉ còn khoảng 2.000 m3/s), làm hạn chế

khả năng cung cấp nước ngọt và làm cho nước mặn xâm nhập sâu hơn vào đồng.Thời đoạn chọn để lấn và ngăn dòng từ cuối tháng 2 đến trung tuần tháng 5 hàngnăm.

b Nước thuỷ triều:

Gần như toàn bộ diện tích Đồng Bằng Sông Cửu Long chịu ảnh hưởng mạnh củathuỷ triều biển Đông và vịnh Thái Lan theo các sông Vàm Cỏ Đông, Vàm CỏTây, sông Tiền, sông Hậu, sông Mỹ Thanh, sông Gành Hào, sông Bồ Đề và cácsông, rạch chằng chịt nối thông với các sông này

Thuỷ triều vịnh Thái Lan theo các sông Ông Đốc, sông Cái Lớn và các sông,rạch khác truyền nước mặn vào nội đồng, làm ảnh hưởng đến một vùng đất rộnglớn ở phía Tây Đồng Bằng Sông Cửu Long.

Thuỷ triều biển Đông theo chế độ bán nhật triều, có biên độ lớn Ở khu vực venbiển và cửa sông có biên độ từ (0,71,1) hoặc đôi khi từ (2,03,5) mét Thuỷtriều ở vịnh Thái Lan theo chế độ nhật triều không đều

1.2.3 Đặc điểm lũ ở đồng bằng sông cửu long :a Cơ chế lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long :

Nguyên nhân gây ra lũ lụt lớn ở đồng bằng sông Cửu Long là do mưa bão, ápthấp nhiệt đới, hoạt động của giãi hội tụ nhiệt độ, gió mùa Tây Nam.

Lũ và lụt ở đồng bằng sông Cửu Long có quan hệ chặt chẽ với nhau, ta cần phânđịnh rõ nguyên nhân để có biện pháp phòng tránh phù hợp.

Lụt tại đồng bằng sông Cửu Long do nước lũ từ dòng chính, nước lụt tràn từCampuchia qua biên giới, mưa tại chổ và tác động của thủy triều Tùy theo từngkhu vực mà biểu hiện gây lụt tại Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên và

vùng phụ cận, do các yếu tố tác động như: lũ từ dòng chính, nước lụt từCampuchia, triều biển Đông và biển Tây, mưa tại chỗ, cơ sở hạ tầng, vị trí ôngập … cũng khác nhau.

Cơ chế truyền lũ vào và ra khỏi Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên phụthuộc vào điều kiện: dòng chảy lũ trên sông, tình hình nước đệm trong vùngtrũng, tác động bởi thủy triều và bị chi phối bởi cơ sở hạ tầng.

Tài liệu lũ nhiều năm cho thấy tình hình ngập lụt ở ĐBSCL có thay đổi nhiều(về hướng chảy, chế độ, diễn biến lũ, tiêu thoát nước, quan hệ lũ ngoài sông vàlũ trong đồng, tác động thủy triều…) do sự phát triển của cơ sở hạ tầng cùngnhững biện pháp kiểm soát lũ Đây là vấn đề rất phức tạp, đòi hỏi những nghiêncứu toàn diện trên cơ sở số liệu đo đạc, khảo sát điều tra mới nhất trong một sốnăm gần đây, đặc biệt trong mùa lũ tháng 10/2000 để sáng tỏ vấn đề nhằm cóphương hướng phòng chống lũ, lụt phù hợp

b Phân vùng lũ ở đồng bằng sông cửu long và tình hình ngập lũ ở một sốtuyến đường trong trận lũ tháng 10/2000 :

Khu vực đồng bằng Sông Cửu Long được phân chia thành 4 khu vực chịu ảnhhưởng :

Vùng 1 : Vùng chịu ảnh hưởng của lũ có độ sâu ngập < 0.5m Vùng 2 : Vùng ngập nông có độ sâu ngập 0.5  1m

Vùng 3 : Vùng ngập vừa có độ sâu ngập 1  2m

Vùng 4 : Vùng ngập sâu có độ sâu ngập 2  3m, có nơi độ ngập 3  3.5mvà > 3.5m.

1.2.4 Đặc điển địa hình:

ĐỘ NGẬP LỤT LỚN NHẤT NĂM 2000

ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Đồng Bằng Sông Cửu Long có địa hình khá bằng phẳng, ngoại trừ một số ngọnnúi ở các tỉnh An Giang và Kiên Giang Đại đa số diện tích có cao độ phổ biếntừ +(1,01,5) mét trên mực nước biển (theo hệ mốc cao độ Mũi Nại) Ngoài cáckhu vực có độ cao cục bộ khoảng +(3,04,0) mét, vùng thấp nhất +(0,00,5)mét

Do sự bồi đắp và lắng đọng của phù sa sông, biển đã tạo cho Đồng Bằng SôngCửu Long có địa thế cao ở ven sông Tiền, sông Hậu và ven biển Những vùng xasông chính, xa biển nằm sâu trong đất liền thì thấp và trũng.

1.2.5 Sự phân bố đất yếu ở ĐBSCL theo phương ngang.

Theo đặc trưng về địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn, chia năm khuvực đất yếu khác nhau :

 Khu vực I:

Khu đất sét màu xám nâu, xám vàng (bmQIV) bao gồm các loại đất sét, á sétmàu xám nâu, có chỗ đất mềm nằm gối lên trên trầm tích nén chặt QI-II cóchiều dày không quá 5m.

Khu vực này thuộc đồng bằng tích tụ, có chỗ trũng lầy nội địa, cao độ từ 1-3m.Nước dưới đất gặp ở độ sâu 1 – 5m Nước ở đây có tính ăn mòn acid và ăn mònSulfat.

Khi xây dựng công trình ở vùng này, cần chú ý các hiện tượng địa cơ: lầy hóa,lún ướt công trình.

 Khu vực II:

Bao gồm các loại đất yếu : bùn sét, bùn á sét, bùn á cát (a, amQIV) xen kẹp vớicác lớp á cát.

 Phân khu IIa :

Bùn sét, bùn á sét, phân bố không đều hoặc xen kẹp, tựa lên trên nền sét chặtQI-III, chiều dày không quá 20m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độcao từ 1 – 1.5m đến 3 – 4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0.5 – 1m, nước cóhoạt tính có khả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép Khi thiết kế và thicông công trình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảnh hưởng của các hiệntương: lầy hóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào long sông, lún ướt công trình.

 Phân khu IIb :

Khu vực này thường gặp các loại đất yếu như : bùn sét, bùn á sét, chúng phân bốkhông đều hoặc xen kẹp, chiều dày tầng đất yếu có thể đạt tới 80m.

 Phân khu IIc :

Trong thực tế xây dựng công trình gặp các loại đất yếu như : bùn sét, bùn á sét,chúng phân bố không đều hoặc xen kẹp gối lên trên nền đất sét chặt QI-IIIchiều dày không quá 25m Đây là vùng đồng bằng thấp, tích tụ với độ cao từ 1 –1.5m đến 3 – 4m Mực nước ngầm cách mặt đất 0.5 – 1m, nước có hoạt tính cókhả năng ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép Khi thiết kế và thi công côngtrình ở khu vực này cần có biện pháp loại trừ ảnh hưởng của các hiện tượng : lầyhóa, cát chảy, xói ngầm, xói lở bờ, đào lòng sông, lún ướt công trình.

 Phân khu IId :

Ở phân khu này thường gặp các dạng đất nền yếu như trường hợp các phân khuIIa, IIb, IIc đã nêu ở trên Bề dày tầng đất yếu nhỏ hơn 30m.

 Khu vực III :

Đất nền trong khu vực này bao gồm các dạng như : cát hạt mịn, á cát, xen kẹp ítbùn á sét, chúng được chia thành các phân khu như sau :

 Phân khu IIIa :

Đất nền thường gặp ở đây chủ yếu là các loại á cát, cát bụi xen kẹp ít bùn sét,bùn á sét, bùn á cát (m, am, abmQIV), chúng nằm trực tiếp trên nền trầm tíchnén chặt QI-III Chiều dày tầng trầm tích yếu ở đây không quá 60m Địa hình ởkhu vực này là đồng bằng tích tụ và đồng bằng tích tụ gợn sóng ven biển với độcao từ 1 – 2m đến 5 – 7m Mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất 0.5 – 2m,nước có tính ăn mòn Khi xây dựng công trình ở đây cần có các biện pháp hợp lýđể phòng trách hiện tượng cát chảy và xói ngầm.

 Phân khu IIIb :

Đất phân ở khu này củng có những đặc trưng giống như phân khu IIIa nhưngchiều dày tầng Holoxen không quá 40m.

 Phân khu IIIc :

Nền đất yếu ở đây có các tính chất, đặc trưng giống như IIIa, IIIb nhưng chiềudày tầng Holoxen không quá 25m.

 Khu vực IV :

Nền đất yếu ở khu vực này thường gặp các loại điển hình là đất than bùn xenkẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi và á cát, chúng cũng được chia thành các phânkhu như sau :

 Phân khu IVa :

Các loại đất thường gặp là : đất than bùn, sét, bùn á sét (mbQIV ), chúng thuộctầng đất yếu Holoxen có chiều dày không quá 25m, gối lên trên nền trầm tíchchặt QI-III

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ sinh vật biển có cao độ từ 1m đến

Mực nước ngầm xuất hiện ngay trên mặt đất, nước có tính ăn mòn hoá học đốivới kết cấu công trình Khi xây dựng công trình trên khu vực này cần chú ý giảiquyết các ảnh hưởng lầy hóa đến chảy nhão của đất nền và hiện tương lún ướtcông trình.

 Phân khu IVb :

Đất yếu ở đây bao gồm than bùn, bùn sét, bùn á sét (abmQIV), thuộc tầngHoloxen, chiều dày của chúng không quá 50m phủ trên tầng trầm tích QI-III vàN2.

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ trũng lầy, cửa sông bị luồn lạchchia cắt rất mãnh liệt Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, nước có hoạt tínhăn mòn cao Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lực như xâm thực bờ vàđáy sông, hiện tượng lầy hóa.

 Khu vực V :

Đất yếu khu vực này thường gặp là bùn á sét, bùn á cát ngập nước

Địa hình vùng này có dạng đồng bằng tích tụ, trũng lầy, dạng vịnh, cửa sông.Mực nước ngầm xuất hiện trên mặt đất, chịu ảnh hưởng của chế độ thủy triều,nước có tính ăn mòn hóa học Ở đây phổ biến các quá trình địa chất động lựcnhư xâm thực bờ và đáy sông, hiện tượng lầy hóa.

HỒ CHÍ MINHT.P

CAM PU CHIA

BIỂN ĐÔNGCHÚ THÍCH

CÀ MAUCẦN THƠRẠCH GIÁ

BẾN TREHÀ TIÊN

CAO LÃNHCHÂU ĐỐC

MỸ THOTÂN AN

Đất sét mầu xám nâu, xám vàngĐất bùn sét ,bùn á sét,bùn á cát sen

Bùn á sét và bùn á cát ngập nước.kẹp với các lớp á cátCát hạt mịn, á cát xen kẹp ít bùn á cátĐất than bùn xen kẹp bùn sét, bùn á sét, cát bụi, á cát

Bản đồ phân bố các vùng địa chất yếu ở ĐBSCL

1.3.Những nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết kế và xây dựng đêtrên nền đất yếu.

1.3.1 Ở nước ngoài:

2.3.1.1 Những kết quả đạt được:

Ngày nay, trước áp lực của vấn đề tăng nhanh dân số trên thế giới, tốc độ đô thịhoá ngày càng phát triển, vùng đất xây dựng càng trở lên thu hẹp dần Nhữngvùng đất trước đây được coi là đất yếu hoặc xấu thì bây giờ cần phải có nhữngbiện pháp kỹ thuật gia cố để đưa vào sử dụng xây dựng công trình.

Công trình xử lý đê trên đất yếu ở Nhật và Malaixia

Trong lĩnh vực thổ nhưỡng học phải kể đến những công trình nghiên cứu củaMaxlov, V V Okhotin, N N Ivanov, K Terzaghi, R B Peck, A W Skepton,G A Leonards, A W Bishop,… và nhiều nhà khoa học khác đã góp phần khôngnhỏ vào việc khám phá ra những tính chất hoá lý của đất và giải quyết thànhcông bài toán hóc búa về việc xây dựng công trình trên những vùng đất yếu.Gia cố đất yếu bằng vật liệu chất dẻo, thép hay các vật liệu tự nhiên Phần cốtgia cố có khả năng chịu kéo cao, kết hợp có hiệu quả với đất chịu nén tốt sẽ làm

tăng tính ổn định cho nền đất được gia cố Ở Hà Lan năm 1956, trong công trìnhbảo vệ bờ biển ở Datch Delta Works Sheme đã dùng 10 triệu mét vuông vải địakỹ thuật Kỹ sư người Pháp Henry Vidal dùng cốt là dải kim loại bằng thépkhông gỉ đặt trong đất đắp là cát và cuội sỏi Bill Hilfiker kỹ sư người Mỹ, sángchế lưới dây hàn lại tạo bởi các dây thép và thanh thép không gỉ vào cuối năm1970 Lưới chất dẻo có độ chịu giãn cao và chống ăn mòn làm cho việc sử dụngcốt trong đất đắp phát triển Vải hay lưới địa kỹ thuật bằng chất dẻo được dùngkhá phổ biến làm tăng ổn định cho đất dưới nền công trình.

Một công trình đang san lấp để làm đường ở Malaysia trên nền đất yếu sâu 20,0mét có sức kháng cắt (1,05,0) Kpa Giải pháp xử lý đất nền bằng vải địa kỹthuật kết hợp với vật liệu truyền thống: cây tre

Trong vài năm gần đây, PVD thực sự được áp dụng rộng rãi trong các công trìnhxây dựng ở đồng bằng Bangkok Hai dự án lớn tiêu biểu là hệ thống đường caotốc vành đai Bangkok (Bangkok Outer Ring Road) và đường Bangkok –Chonburi Hai công trình này PVD được thiết kế với chiều dài (8,012,0) mét,bố trí trên mặt bằng theo lưới tam giác với khoảng cách 1,20 mét Số liệu đo đạctrong thời gian chất tải cho thấy PVD đã làm việc tốt.

2.3.1.2 Những sự cố về công trình đê đường:

Mất ổn định mái dốc có cốt ở Nhật.Mất ổn định mái dốc Thái lan

Mất ổn mái dốc đê bao ĐBSCL (Việt Nam)

1.3.2 Ở trong nước:

Ơû Việt Nam, đắp đê trên nền đất yếu là một trong những loại công trình xâydựng dân dụng có từ lâu đời và thường gặp nhất Trong hệ thống các đê sông, đêbiển, đường ô-tô và đường sắt dài hàng nghìn kilômét, đi qua vùng đồng chiêmtrũng của Đồng Bằng Sông Hồng (Bắc Bộ) hay cắt qua các kênh rạch chằng chịtcủa Đồng Bằng Sông Cửu Long (Nam Bộ), có tỉ lệ không nhỏ nền đất đắp xâyđựng trên đất yếu.

Riêng trong lĩnh vực xây dựng đường ô-tô và đường sắt, chúng ta đã có nhiều

kinh nghiệm thành công và cũng gặp không ít thất bại Tuy nhiên, cho đến nayvẫn chưa có một đánh giá tương đối toàn diện về tình hình xây dựng và khai thácnền đường, nhất là các đoạn nền đất đắp trên đất yếu.

2.3.2.1 Các giải pháp xây dựng nền đường trên đất yếu ở ĐBSCL hiện nay :a Giải pháp xử lý đất đắp :

 Về các nghiên cứu để đưa ra giải pháp thích hợp cho phương pháp đắp đê ởvùng này thì có rất nhiều phương pháp Cho tới thời điểm hiện nay thìphương pháp kéo dài thời gian thi công vẫn là phương pháp được áp dụngnhiều nhất Là lấy đất đắp đê từ đào mới kênh rạch hay từ lòng kênh rạchđổ lên tuyến đê thiết kế sau đó đợi một thời gian từ 3 đến 6 tháng tùy mùacho đất khô dần thoát bớt nước ngậm trong đất, làm tăng khả năng cơ lý củađất Sau thời cho đất thóat bớt nước, tăng khả năng chịu lực thì lúc này mớitiến hành đắp đắp lớp đất thứ hai cứ đắp từng lớp như vậy đến cao trình thiếtkế Chiều dày mỗi lớp đất đắp được tính toán trước khi thi công

 Giải pháp thi công trên còn tồn tại rất nhiều hạn chế đó là kéo dài thờigian thi công, không kịp tiến độ và thời gian chống lũ, phải để máy mócchờ đợi một thời gian khá dài làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất củađơn vi thi công và vùng hưởng lợi.

 Giải pháp vận đất từ nơi khác đến đắp Do khối lượng đất đắp đê lớn, điềukiện vận chuyển khó khăn nên việc sử dụng đất tốt để đắp phải vận chuyểnđi xa rất tốn kém Mặt khác, nếu sử dụng đất tốt để đắp trên nền đất yếu thìcũng không giảm tiết diện ngang của đê Điều kiện khả thi là sử dụng đất tạichỗ đê đắp đê.

 Vài năm gần đây khoa học công nghệ phát triển, giải pháp dùng vải địa kỹthuật, thảm sơ dừa, vĩ cứng vĩ mềm bằng gỗ, tre, thép… làm cốt gia cường là

một biện pháp nhằm gia tăng chiều cao đất đắp trên nền đất yếu, tăng hệ sốổn định mái dốc, giảm khối lượng đất đắp, giảm mất đất xây dựng và rútngắn thời gian thi công.

Tất cả cái giải pháp trên đều nhằm mục tích tăng cường C,  của đất yếu.

b Các giải pháp xử lý nền đất yếu truyền thống :

 Đào bỏ một phần hay toàn bộ đất yếu: Nếu tầng đất yếu mỏng hay khi đòihỏi thời gian hoàn thành công trình sớm theo kế hoạch hoặc cao độ thiết kếnền đường bị khống chế, đào bỏ một phần hay toàn bộ lớp đất yếu Sau đóthay vào một lớp cát Chiều dày lớp đất yếu bị đào bỏ xác định trên cơ sở đãtính toán trước Lớp đệm cát dùng có hiệu quả nhất khi lớp đất yếu ở trạngthái bão hòa nước và chiều dày của nó nhỏ hơn 3,0 mét Thường dùng lớpđệm cát để tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu dưới nền đường sau khi đắpđất, đồng thời tăng cường độ chống cắt của đất yếu Lớp đệm cát còn có tácdụng cải tạo sự phân bố ứng suất lên đất yếu.

 Khi đất dưới nền quá yếu không thể sử dụng giải pháp xây dựng nền đất đắpcông trình đường theo từng giai đoạn hoặc thời gian cố kết quá dài, áp dụngphương pháp này Giải pháp thực hiện trong điều kiện tính toán về kinh tếvà kỹ thuật Giá thành khi xây dựng bệ phản áp, dự trù quỹ đất mà bệ phảnáp chiếm dụng Giải pháp này được dùng khi đắp đường trực tiếp trên nềnđất yếu có tác dụng làm tăng mức ổn định chống phình trồi cho nền đườngđể đạt được yêu cầu về ổn định, cả trong quá trình đắp và khai thác lâu dài.Nếu đắp nền đường và đắp bệ phản áp hai bên đồng thời không cần khốngchế tốc độ đắp, có thể thi công nhanh

nguồn quỹ đất khai thác ngay tại địa phương;

 Nhược điểm: Khối lượng đất đắp lớn, chiếm nhiều diện tích đất tự nhiên;

 Giải pháp tăng cường tốc độ cố kết của nền đất yếu Giải pháp này sử dụngcho loại đất có độ rỗng lớn ở trạng thái rời, bão hòa nước, tính nén lún lớn,đất có kết cấu dễ bị phá hoại và kém ổn định dưới tác dụng của tải trọng cònnhỏ (đất cát rời, đất dính ở trạng thái dẻo chảy, đất bùn, than bùn) Khi chiềudày của lớp đất yếu khá lớn (bề dày tầng đất yếu vượt quá bề rộng đáy nềnđất đắp) Không thể dùng các biện pháp khác để xử lý được Nhờ cách bố trícác phương tiện thoát nước theo phương thẳng đứng (cọc cát, giếng cát hoặcbấc thấm) nên nước cố kết ở các lớp sâu trong lòng đất yếu dưới tác dụngcủa tải trọng đắp sẽ có điều kiện thoát nhanh (nước dịch chuyển theo phươngngang thẩm thấu vào giếng cát hoặc bấc thấm rồi theo đường này thoát lênmặt đất tự nhiên)

 Làm tăng nhanh tốc độ cố kết của đất nền, đất đắp ở trên chóng đạt đến giớihạn về lún và làm cho nền đất yếu tăng khả năng biến dạng đồng đều; Nếu khoảng cách giữa các giếng cát bố trí thích hợp, nó còn có tác dụng làm

tăng nhanh độ chặt của nền đất yếu và sức chịu tải tăng lên đáng kể;

 Làm giảm thời gian lún cố kết và độ lún trong quá trình sử dụng công trình; Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình

 Cơ sở lý thuyết còn nhiều vấn đề nghiên cứu;

 Giá thành xây dựng cao và thời gian thi công kéo dài (do có tải trọng phụ); Xác định các thông số dùng cho việc tính toán giếng cát rất phức tạp; Khó có thể kiểm tra chất lượng và độ chặt của cát ở dưới sâu;

 Đòi hỏi phải có thiết bị máy móc chuyên dụng và công nhân kỹ thuật cao. Giải pháp cọc đất-vôi và cọc đất-vôi-ximăng: Có khả năng làm tăng sức

chịu tải của nền đất yếu Tăng độ ổn định tổng thể của công trình nhờ cảithiện lực dính C và góc nội ma sát trong  của đất nền Làm giảm đáng kểđộ lún của công trình.

 Ưu điểm:

 Làm giảm thời gian lún cố kết và độ lún trong quá trình sử dụng; Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình

 Chi phí cho giá thành cao, không đạt vến đề kinh tế;

 Thi công phức tạp, đòi hỏi phải có máy móc tốt và công nhân kỹ thuật. Giải pháp cừ tràm đóng đứng Ở Việt Nam, cừ tràm và cọc tre được dùng

khá phổ biến để đóng vào nền đất yếu, nhằm mục đích nâng cao sức chịu tảivà giảm khả năng lún của đất nền Cừ tràm được đóng dọc theo chân máidốc của đường thành bức tường hàng rào vững chắc không cho đất yếu bêndưới bị ép đẩy ra ngoài hai bên Đồng thời cắt qua cung trượt và đẩy nóxuống sâu qua khỏi cừ tràm

 Thi công đơn giản, nhanh gọn, giá thành thấp, tận dụng được nguồn vật liệuvà nhân công lao động địa phương;

 Cải thiện đáng kể sức chịu tải của công trình;

 Có thể thay thế cừ tràm bằng cừ đước, so đũa, cọc tre ở nơi có ít cừ tràm.

 Không giảm được thời gian lún và độ lún cố kết;

 Không sử dụng cừ tràm cho trường hợp cung trượt sâu quá chiều dài;

 Khi độ lún còn lại của công trình  30,0 cm;

 Nền đường đi qua vùng đất yếu không lớn như ao, kênh, rạch nhỏ;

 Nền đường đất đắp có chiều cao trung bình;

 Chỉ sử dụng khi có mực nước ngầm cao hơn mặt trên của cừ tràm

 Giải pháp lưới cừ tràm ngang: Lưới cừ tràm ngang có tác dụng làm tăngthêm sức chống cắt cho lớp đất yếu ở trên mặt là nơi có điều kiện làm việcbất lợi nhất Đồng thời làm tăng thêm lực chống trượt trong trường hợp xảyra mặt trượt trụ tròn Lưới cừ tràm ngang thường được bố trí ở mặt tiếp giápgiữa đáy nền đường và bề mặt của lớp đất yếu

 Phương pháp thi công đơn giản, tận dụng được nguồn vật liệu và nhân cônglao động địa phương Có thể thay thế bằng các loại vật liệu cây khác như cừđước, so đũa, tre,… sẵn có ở Việt Nam.

 Giải quyết triệt để những mối nối giữa các cây tràm;

 Không làm giảm được thời gian lún và độ lún cố kết của công trình

 Nền đường có chiều cao đất đắp trung bình Hnđ  3,0 mét;

 Chiều dày nền đất yếu Hđy  8,0 mét và độ lún còn lại của công trình 30,0 cm;

 Cừ tràm luôn được bố trí nằm dưới mực nước ngầm Vì vậy không thể sửdụng lưới cừ tràm ngang cho những khu vực có mực nước ngầm thấp.

 Giải pháp dùng vải địa kỹ thuật (geotextile): Sử dụng vải địa kỹ thuật đểtăng cường mức độ ổn định của nền đất đắp trên đất yếu khi độ ổn định tổngthể của nó nhỏ Nhiều chủng loại vải địa kỹ thuật với các thông số khácnhau, phục vụ vào tùy từng mục đích thực tế trong việc xử lý nền đất yếu, ổnđịnh mái dốc Khi bố trí vải địa kỹ thuật giữa lớp đất yếu và nền đất đắp, masát giữa đất đắp và mặt trên của vải sẽ tạo được một lực giữ khối trượt (bỏ

qua ma sát giữa đất yếu và mặt dưới của vải) Nó làm tăng khả năng chốngtrượt của khối đất trượt và nhờ đó mức ổn định tổng thể của nền đắp sẽ tănglên.

 Thi công đơn giản, nhanh gọn, không cần có thiết bị máy móc;  Tăng cường ổn định cho nền đất đắp trên đất yếu, giá thành thấp; Không phụ thuộc vào mực nước ngầm cao hay thấp;

 Ngăn không cho cát chui xuống đất yếu và có tuổi thọ cao.

 Không làm giảm thời gian lún, độ lún cố kết của công trình.

 Thích hợp khi độ lún còn lại của công trình  30,0 cm.

 Có thể thay thế lớp vải địa kỹ thuật bằng lưới địa kỹ thuật Loại này cócường độ cao hơn vải địa kỹ thuật và có lỗ mắt cáo tạo lên một sức cài chặt. Nguyên nhân chính dẫn đến những hư hỏng của phần lớn các đoạn đường

đắp trên đất tốt hiện nay là do nền đất đắp bị lún nhiều và lún không đều. Các đoạn nền đất đắp trên đất yếu, nguyên nhân gây lên những hư hỏng là

do không có giải pháp xử lý thích đáng và do bản thân phương pháp đắp đấtthủ công (bằng các thỏi đất đấu) gây ra Phương pháp này thường chỉ đượcdùng để đắp nền đường đi qua vùng đồng chiêm trũng (ở Bắc Bộ) hoặc quacác bãi lầy ven biển.

Việc quyết định lựa chọn giải pháp nào cần tùy thuộc vào các yếu tố như : tínhchất và tầm quan trọng của công trình, thời gian, tính chất và chiều dày của lớpđất yếu, giá thành xây dựng.

2.3.2.2 Những thành tựu đã đạt được:

Công nghệ xử lý đê trên nền đất yếu đã được sử dụng trong lĩnh vực xây dựngdân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải và thuỷ lợi

Vải địa kỹ thuật: làm phân bố ứng suất đê, tăng khả năng chịu kéo, ngăn ngừalớp bùn vào trong nền đất đắp Sử dụng vải địa kỹ thuật khá phổ biến Đặc biệtđối với các công trình giao thông như: nâng cấp, mở rộng đường Hùng Vương,dự án đường xuyên Á.

KẾT LUẬN CHƯƠNG

Do điều kiện địa chất, địa hình, địa mạo, khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ(ĐBSCL) không hoàn toàn giống như ở miền Bắc và Bắc Trung bộ, nên vấn đềkhảo sát, thiết kế, thi công đê ở ĐBSCL không hoàn toàn giống như ở miền Bắcvà các nới khác ở nước ta.

Đảng và Nhà nước có chủ trương khôi phục và nâng cấp các tuyến đê biển, đêcửa sông ở ĐBSCL; xây dựng các tuyến đê ngăn lũ; xây dựng các tuyến đê baokết hợp nền dân cư Do vậy, hiện tại và trong tương lai đê là loại công trình phổbiến ở ĐBSCL, khối lượng xây dựng đê hàng năm chiếm một tỷ trọng đáng kểtrong đầu tư xây dựng công trình thủy lợi Mặc dù chúng ta đã áp dụng nhữngtiến bộ khoa học trong xử lý đê đập, nhưng kết quả còn nhiều hạn chế và khôngđạt như ý muốn Hàng năm, Nhà nước và Nhân dân các địa phương đã đầu tưnhiều tiền của và công sức cho việc duy tu, nâng cấp đê nhưng hiệu quả đạtđược chưa cao do tính chất phức tạp của nó

Khi có kế hoạch khảo sát để xây dựng đđê kết hợp đường giao thông mới, ngườita luôn cố gắng lựa chọn giải pháp sao cho tuyến đường có thể đi qua nhữngvùng đất với cấu trúc địa chất thuận lợi và ít phải giải toả đền bù Lúc đó, toànbộ chi phí cho phần xây dựng tuyến đường (chưa xét đến các phần chi phí khác)

là thấp nhất Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng có thể được đáp ứngmột cách dễ dàng Thực tế, nhiều tuyến đường buộc phải đi qua những vùng đấtcó cấu tạo địa chất phức tạp và đất nền rất yếu hoặc khu dân cư, đất trồng trọt.Khi đắp đê phải xét đến bài toán kinh tế Vài năm gần đây khoa học công nghệphát triển, giải pháp dùng vải địa kỹ thuật, thảm sơ dừa, vĩ cứng vĩ mềm bằnggỗ, tre, thép… làm cốt gia cường là một biện pháp nhằm gia tăng chiều cao đấtđắp trên nền đất yếu, tăng hệ số ổn định mái dốc, giảm khối lượng đất đắp,giảm mất đất xây dựng và rút ngắn thời gian thi công Tuy nhiên giải pháp côngtrình đất đắp có gia cường vật liệu chịu kéo ở Việt Nam là vấn đề khá mới mẻ Trước tình hình thực tế này, sự cần thiết phải đầu tư nghiên cứu ổn định côngtrình đất đắp có cốt đề xuất giải pháp hợp lý thiết kế và thi công đê kết hợpđường giao thông ứng dụng cho ĐBSCL là công việc mang tính cấp thiết hiệnnhằm nâng cao khả năng ổn định của đê kê hợp đường giao thông

Chương 2 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH CƠ CHẾ LÀM VIỆC CỦA ĐẤT CỐT

Đất có cốt là vật liệu đã được sử dụng từ rất lâu, ví dụ như để nâng cao chấtlượng của gạch không nung người ta đã thêm rơm vào đất sét, hay như ở cácvùng đầm lầy thì đường thường được thi công trên móng là thân và cành cây vàđược gọi là đường thân cây.

Đất được ổn định cơ học(Mechanically stabilized earth-MSE) là đất đưọc giacường bằng các vật liệu chất dẻo, thép hay các vật liệu tự nhiên Phần cốt nàycó khả năng chịu kéo cao sẽ kết hợp có hiệu quả với đất vốn chịu nén tốt hìnhthành nên một vật liệu tổng hợp bền vững.

Các ứng dụng sớm nhất (đầu tiên) của vật liệu địa kĩ thuật để gia cường đất đáđược tiến hành 3000 năm trước công nguyên ở Ziggurát (Cổ Ai Cập), Vạn LýTrường Thành (Trung Quốc).

Năm 1969, Henry Vidal, kỹ sư người Pháp đã sáng chế ra phương pháp gia cốđất với cốt là dãi kim loại thép được đặt trong đất đắp có chất lượng cao là cátvà cuội sạch để tạo ra sức cản ma sát cần thiết giữa đất đắp và cốt Phương phápnày được áp dụng lần đầu tiên tại Mỹ năm 1972 trong việc gia cố tường chắnđất tại miền Nam bang California.

Năm 1972, Chang đã sử dụng cốt là lưới thép để tăng cường sức chống kéo lớnhơn kết hợp với việc sử dụng loại đất đắp ma sát –dính ở California có chấtlượng thấp và rẽ tiền.

Cuối những năm 70, Bill Hilfiker , kỹ sư người Mỹ đã sử dựng cốt là lưới dây

hàn tạo bởi các dây thép hay thanh thép không gỉ được hàn lại với nhau.

Sau đó, việc sử dụng cốt lưới và đất đắp ma sát-dính ngày càng phát triển do chếtạo được lưới chất dẽo bềån vững như Tensar và Tenax có độ cứng chịu giản caovà chống được ăn mòn.

Những năm 90 , nhờ việc sử dụng rộng rãi của vãi địa kỹ thuật (polymergeotextile) vào các công trình xây dựng ngay cả ở các nước đang phát triển cácnước ASEAN…, đã làm cho giải pháp đất có cốt ngày càng trở nên phổ biến.Tác dụng của cốt trong đất đã làm kỹ thuật đất có cốt ngày càng được ứng dụngrộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau như tường đất có cốt, mái đất có cốt, vàkhối đắp có cốt được xây dựng trên nền đất yếu hoặc đất nền không ổn định.Đến nay có hai quan điểm về đất có cốt chịu kéo: quan điểm thứ nhất coi đất cócốt chịu kéo là loại vật liệu xây dựng mới, lấy tên là đất có cốt (reinforcedsoils); quan điểm thứ hai nhìn nhận đất có gia cường cốt là một thành tựu mới vềkĩ thuật xây dựng công trình đất (earth structures) dùng neo chịu kéo như tườngchắn đất, mái đất (đường bộ đê, đập) nền đất.

Những tường chắn đất, mái đất, nền đất có dùng cốt gia cường được gọi chung làcông trình có cốt (Reinforced earth structures) Trong tài luận văn này, học viêntrình bày khối đất có cốt như một bộ phận của công trình có cốt, tức theo quanđiểm thứ hai.

Theo quan điểm này[17], đất có cốt là loại vật liệu kết hợp (composite materia)gồm hai thành phần : đất và cốt Đất là loại vật liệu hạt có tính chất cơ học đãđược trình bày trong môn Cơ học đất Cốt là vật liệu chịu kéo được, có tính chất

cơ học được trình bày trong môn Sức bền vật liệu Vật liệu kết hợp giữa vật liệuđất và vật liệu cốt, theo quan điểm thứ nhất là một loại vật liệu mới có tính chấtcơ học đặc thù nổi trội so với đất riêng và cốt riêng Khi xây dựng công trìnhđất, từ xa xưa con người đã dùng toocsi (torchis, Pháp), một loại vật liệu kết hợpđất dính nahõ với rơm để làm vật liệu xây dựng Toocsi, vừa có tính dính bámcủa đất, vừa có tính bền dai của cốt, nên thường được ưu chuộng làm gạch làmvách ngăn trong nhà Hiện nay, ý tưởng tạo toocsi đã được khoa học hoá và kĩ

thuật hoá để tạo đất trộn cốt Cốt ở đây là những đoạn sợi dài hoặc không dài,

làm bằng xơ dừa hoặc xơ polime (hình 2.1) Chiều dài ngắn nhất của sợi vào cỡkích thước của mẫu đất thí nghiệm địa kĩ thuật truyền thống Ơû thị trường thếgiới, sợi thương phẩm bằng polime, thường là polypropylene, có chiều dàikhoảng 1 inch, được đóng bao 20 hoặc 250 lbs

Hình 2.1: Đất trộn cốt sợi

a) Sợi bỏ rối trộn đều vào lớp đất đắp; b) Phân tố đất trộn cốt đồng chất vàđẳng hướng (các mặt phân tổ cắt cốt sợi với số lượng gần bằng nhau).

Hình 2.2 là một mảng của khối đất trộn cốt địa kĩ thuật Lưới địa kĩ thuật làmbằng polime có mắt lưới vào cỡ kích thước hạt đất thô trong đất (khoảng 5mm).

các mảnh lưới có kích cỡ hàng chục mặt lưới được trộn đều vào đất và chúng tađược một loại vật liệu mới không những chịu nén tốt ( thừa hưởng tính trội củađất) mà chịu kéo cũng tốt (thừa hưởng tính trội của lưới polime).

Đất cốt sợi, đất cốt lưới thi công trên cạn và khối đất trộn này có thể coi là loạivật liệu mới đồng chất đẳng hướng nếu các đoạn sợi hoặc mảnh lưới được trộnđầu với đất từng lớp trước khi đầm chặt.

Hình 2.2: Khối đất trộn mảnh lưới địa kĩ thuật

Tính chất cơ học của đất trộn có thể nghiên cứu có hiệu quả theo quan điểm thứnhất: coi đất trộn như một loại vật liệu mới Phương pháp nghiên cứu là phươngpháp kinh điển của cơ học đất đối với đất đồng chất đẳng hướng hoặc đồng chấtdị hướng.

Theo kết qủa thí nghiệm 3 trục toàn diện của mẫu cát được gia cố bằng các đĩanhôm đã tiến hành ở Trung tâm thí nghiệm Ponts et Chaussees (LCPC) và Việnkỹ thuật New South Wales (NSW) cho thấy mẫu được giai cố có độ bền cắt caohơn mẫu không gia cố.

Ingold (1982) đã đưa ra hai gĩa thiết để giải thích kết qủa đó như sau :

3.2.1 Giả thiết lực dính dị hướng [18]:

Khi mẫu đất được gia cố ở trạng thái phá hoại thì ứng suất chính cực tiểu đượcgiữ giống như cho mẫu không được gia cố, ứng suất chính đại sẽ tăng lên Dovậy , đường bao phá hoại của mẫu đất được gia cố nằm cao hơn mẫu đất khôngdược gia cố.

Ở mức ứng suất pháp thấp, mẫu đượcgia cố bị phá hoại trượt , lực dính dịhướng xem như không có mà chỉ cógóc ma sát trong tăng lên.

Ở mức ứng suất pháp cao, mẫu đượcgia cố phá hoại do cốt bị nứt vỡ, có sựchặn của lực dính dị hướng còn góc masát trong xem như không đổi cho mẫu gia cố và mẫu không gia cố.

3.2.2 Giả thiết áp lực giới hạn tăng lên:

Giả thiết này cho rằng ứng suất chính thứ yếu trong mẫu được gia cố tăng lênkhi ứng suất chính chủ yếu tăng lên và gây ra sự di chuyển của vòng Mohr ứngsuất.

Lúc này có thể coi độ bền tăng thêm của đất được gia cố chính là hiệu qủa củaáp lực giới hạn tăng lên Đường bao phá hoại của mẫu được gia cố và mẫukhông gia cố như nhau.

 Tóm lại:

  

Hai giả thiết lực dính dị hướng và áp lực giới hạn tăng lên đều cùng giải thíchmột hiện tượng, đó là nhờ tương tác giữa đất và cốt mà đất được gia cố có độbền cao hơn đất không được gia cố.

Cơ chế tương tác phát sinh trong đất có cốt là nhờ thể vùi (cốt nằm trongđất) có tác dụng chủ yếu là chịu kéo, đã tập trung các ứng suất dọc theo mặtphân cách giữa đất và cốt Qúa trình nàyđã truyền lực kéo cho cốt.

Scholosser và nnk (1972) đã tiếnhành thí nghiệm mẫu đất có cốt đồng chấtdị hướng (hình 6.7a) bằng máy nén ba trụcthông thường với mẫu hình trụ: đất cát cócốt

Hình 2.3: Xác định tính chất cơ học của đất có cốt theo quản điểm vật liệu

mới bằng máy ba trục

a) Sơ đồ mẫu cát có cốt; b) Xử lí số liệu thí nghiệm của mẫu đất cát bìnhthường và mẫu vật liệu mới: đất có cốt (theo Schlosser và nnk 1972).

 

3.3.1 Đất gia cường vật liệu chịu kéo (đất có cốt ):

Đất gia cường vật liệu chịu kéo ( đất có cốt ) có cùng nguyên lý làm việc như bêtông cốt thép tức là đất và cốt gia cường làm việc đồng thời trong đó đất chỉchịu nén không chịu được lực kéo, còn cốt gia cường là những vật liệu có thểchịu kéo( làm việc giống như cốt thép trong bê tông để hứng chịu ứng suất kéo) Những vật liệu gia cường chịu kéo này rất phong phú và dễ tìm kiếm: như thépkhông gỉ, gỗ, tre, nứa, lốp xe phế thải, vãi địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật.vv…

3.3.2 Đặt vấn đề nghiên cứu:

Cũng như các công trình đất đắp khác, đối với công trình đất đắp có cốt thì sựphá hoại của kết cấu đất và cốt thì cần tính toán kiểm tra sức chống kéo yêu cầuvà sẵn có của cốt có trong đất đắp tức là :

Tính lực kéo mà cốt tiếp nhận, xác định khoảng cách cần thiết giữa các cốt đểứng suất kéo gây ra bởi tải trọng bản thân và tải công trình không vượt quá giớihạn cho phép.

Xác định lực ma sát giữa các cốt chịu kéo, chiều cao từng lớp đất đắp và chiềudài cần thiết cuả cốt để cân bằng với lực kéo mà cốt tiếp nhận.

Trong công trình đất đắp, đất phải biến dạng cắt trước khi sự mất ổn định dọc 1mặt trượt có thể xuất hiện Biến dạng cắt trong đất gây ra biến dạng kéo và nén.Sự ổn định trong đất là do sức chống cắt ma sát hình thành từ sự ma sát nhữnghạt đất, hình dạng hạt đất, quá trình đầm nén và những ứng suất nén Mặt trượtchỉ xuất hiện và phát triển khi những lực tác động gây ra phá hoại trong khối đấtlớn hơn sức chống cắt ma sát Đối với công trình ổn định cơ học trên đất yếu,phần cốt sẽ giữ cho khối đất đắp khỏi bị đè ép ra ngoài bằng lực lực kéo cần

bằng của nó, cốt cũng giữ cho mặt đất nền khỏi bị chuyển vị ngang Vì thế cốtkhông chỉ giảm hiện tượng tảng ngang đến mức tổi thiểu mà còn làm tăng ổnđịnh mái dốc và khả năng chịu tải.

Đất có thể tăng độ bền khi ta đặt thêm các cốt vào trong chúng để tận dụngnhững tính chất riêng biệt của trạng thái cùng làm việc giữa chúng với nhau Cốtsẽ được đặt theo hướng của biến dạng kéo để sự biến dạng trong đất tạo ra lựckéo trong cốt Vì thế quá trình kéo cốt có tác dụng cảøi thiện tính ổn định bằngcách:

 Giảm những lực trong đất gây ra phá hoại. Tăng những lực trong đất chống lại phá hoại.Có thể diễn tả điều này qua thí nghiệm cắt trực tiếp:

Biến dạng cắt trong đất gây ra lực kéo PR phát triển trong cốt Lực này tác động