Nghiên cứu giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê phục vụ giao thông, áp dụng cho tuyến đê hữu thái bình, huyện lương tài, tỉnh bắc ninh

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước và được sự quan tâm đầu tư của Bộ, Ngành và địa phương nên hiện nay các tuyến đê từ cấp I đến cấp III trên địa bàn tỉn

M ỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐÊ ĐIỀU 4

1.1 Tổng quan tình hình đê sông đồng bằng Bắc Bộ. 4

1.1 1 Đặc điểm các tuyến đê sông đồng bằng Bắc Bộ. 4

1.1.2 M ột số hư hỏng sự cố thường gặp trên hệ thống đê. 5

1.1.3 Nguyên nhân gây hư hỏng. 7

1.2 Nhu cầu nâng cấp mở rộng mặt đê. 8

1.3 Các giải pháp nâng cấp mở rộng mặt đê. 9

1.3.1 Phương pháp đắp mở rộng mặt đê. 9

1.3.2 Phương pháp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng. 11

1.3.3 Phương pháp kết hợp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng và đắp m ở rộng mặt đê. 11

1.4.1 Các phương pháp thi công đất hiện nay. 12

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẮP ÁP TRÚC MỞ RỘNG MẶT ĐÊ PHỤC VỤ GIAO THÔNG. 17

2.1 Cấp công trình và các tiêu chuẩn thiết kế đê. 17

2.1.1 Các tiêu chu ẩn dùng thiết kế. 17

2.1.2 C ấp công trình. 18

2.1.3 T ần suất thiết kế. 19

2.1.4 Độ gia cao an toàn. 19

2.1.5 H ệ số an toàn: 19

2.1.6 T ải trọng và tổ hợp tải trọng. 21

2.2 Các tài liệu cơ bản dùng trong quá trình lựa chọn. 22

2.2.1 Tài li ệu địa hình. 22

2.2.2 Tài li ệu khí tượng 22

2.2.3 Tài li ệu về thủy văn 22

2.2.4 Tài li ệu địa chất. 23

2.2.5 Điều kiện tự nhiên. 23

2.2.6 Điều kiện kinh tế-xã hội và môi trường. 24

2.3 Thiết kế mặt cắt mở rộng mặt đê. 25

2.3.1 Quy t ắc chung. 25

2.3.2 Tính toán cao trình đỉnh đê. 25

2.3.3 K ết cấu đỉnh đê 27

2.3.4 Mái đê và cơ đê: 27

2.3.5 L ựa chọn mặt cắt đắp áp trúc mở rộng mặt đê. 28

2.3.6 Phương pháp tính toán lựa chọn kết cấu mặt cắt đê. 29

2.4 Đất đắp đê và các tiêu chuẩn thi công đắp áp trúc. 42

2.4.1 L ựa chọn chỉ tiêu đất đắp. 42

2.4.2 Tiêu chu ẩn và phương pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. 45

Kết luận Chương 2 48

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ĐẮP ÁP TRÚC MỞ RỘNG MẶT ĐÊ TẠI TUYẾN ĐÊ HỮU THÁI BÌNH, HUYỆN LƯƠNG TÀI, TỈNH BẮC NINH 49

3.1 Giới thiệu về công trình. 49

3.1.1 Hi ện trạng công trình: 49

3.1.2 Các tài li ệu trong thiết kế. 52

3.2 Lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê. 57

3.2.1 Tính toán ổn định sơ bộ để lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê khi các ch ỉ tiêu đầu vào là giống nhau. 57

3.2.2 Phân tích l ựa chọn chỉ tiêu đất đắp. 60

3.3 Thiết kế mặt cắt ngang. 62

3.3.1 Cao trình đỉnh đê. 62

3.3.2 Tính toán k ết cấu mặt đường. 68

3.3.3 K ết cấu công trình và giải pháp thiết kế. 77

3.3.3 M ặt cắt đê thiết kế: 77

3.3.4 Tính toán ổn định thấm và ổn định mái dốc. 77

ổn định.

3.4 Quy trình đắp đê. 83

3.4.1 Công tác n ền móng. 83

3.4.2 Đắp đê và xử lý tiếp giáp. 83

3.4.3 Ki ểm tra chất lượng. 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 91

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Hình 1.1 S ạt trượt mái đê phía sông 5

Hình 1.2 S ạt trượt mái đê phía đồng 6

Hình 1.3 Bong v ỡ mặt đê 6

Hình 1.4 M ạch sủi, bãi sủi 7

Hình 2.1 M ở rộng mặt đê về phía đồng 28

Hình 2.2 M ở rộng mặt đê về phía sông 28

Hình 2.3 M ở rộng mặt đê cả về phía sông và phía đồng 29

Hình 2.4 Sơ đồ lưới phần tử 32

Hình 2.5 Sơ đồ phân chia cột đất 37

Hình 2.6 Sơ đồ lực tác dụng cột đất tính toán 37

Hình 3.1 Ảnh về mặt đê xuống cấp 51

Hình 3.2 Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 1 61

Hình 3.3 Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 2 61

Hình 3.4 Đường đẳng chuyển vị thẳng đứng trường hợp 3 62

Hình 3.5 M ặt cắt điển hình thiết kế 78

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Độ gia cao an toàn 19

Bảng 2.2 Hệ số an toàn chống trượt 19

Bảng 2.3 Gradien thấm cho phép của nền đê 20

Bảng 2.4 Gradien thấm cho phép của nền đê 20

Bảng 2.5 Hệ số Kw 27

Bảng 3.1 Kết quả tính toán thấm ổn định các phương án 59

Bảng 3.2 Bảng so sánh các phương áp 60

Bảng 3.3 Chỉ tiêu cơ lý tính toán lún 61

Bảng 3.4 Bảng mực nước thiết kế tại sông Thái Bình 63

Bảng 3.5 Bảng mực nước tại sông Đuống 63

Bảng 3.6 Cao trình mực nước thiết kế lựa chọn 64

Bảng 3.7 Cao trình đỉnh đê thiết kế 67

Bảng 3.8 Cao trình đỉnh đê thiết kế theo lý trình 67

Bảng 3.9 Các giá trị đầu vào lớp móng 69

Bảng 3.10: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dùng trong mô hình tính thấm và ổn định 78

Bảng 3.11 Kết quả tính toán thấm và ổn định 80

Bảng 3.12 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất tính toán 81

Bảng 3.13 Kết quả tính toán lún đấp đắp nền đuờng 82

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

Đất nước ta có mạng lưới sông ngòi dày đặc Hầu hết các sông ở Miền Bắc nước ta đều có đê bảo vệ Trong hệ thống đê điều ở Miền Bắc thì hệ thống đê sông Hồng là lớn

nhất, sau đó là các hệ thống đê sông Thái Bình, đê sông Cầu, đê sông Lục Nam …

nước, nhưng lại bị chia cắt bởi các con sông trong đó có: sông Đuống, sông Cầu, sông

km đê, 159 cống và 38 kè hộ bờ và chống sóng Trong đó tuyến đê cấp I là tuyến đê

hữu Đuống và tuyến đê hữu Thái Bình, tuyến đê cấp II là tuyến đê tả Đuống, tuyến đê

cấp III là tuyến đê hữu Cầu và hữu Cà Lồ, các tuyến còn lại là đê cấp IV

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế đất nước và được sự quan tâm đầu tư của Bộ, Ngành và địa phương nên hiện nay các tuyến đê từ cấp I đến cấp III trên địa bàn tỉnh đã được đầu tư hoàn chỉnh mặt cắt theo chỉ tiêu thiết kế, mặt đê được cứng hoá bằng bê tông rộng từ 4m đến 6m Các tuyến đê cấp IV cũng đã và đang được đầu tư nâng cấp

Tuy nhiên, hiện trạng các tuyến đê trong quá trình nâng cấp mở rộng qua các thời kỳ khác nhau với địa chất nền kém chủ yếu nằm trên vùng bồi tích cũ hoặc lòng sông cổ

đã không được xử lý một cách triệt để Trong quá trình đắp đê việc lựa chọn các loại đất đắp cũng không tuân thủ theo tiêu chuẩn, chủ yếu lấy đất tại khu vực tuyến đê đi

Nên khi đến mùa mưa lũ vẫn thường xuyên xảy ra các sự cố như sạt lở, thẩm lậu, sủi đùn …

Vì vậy để đảm bảo an toàn cho công trình đê điều, hàng năm Nhà nước đã đầu tư hàng trăm tỷ đồng để tu bổ hệ thống đê điều trong tỉnh Do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, thì việc phát triển giao thương giữa các vùng miền là điều kiện kiên quyết để phát triển kinh tế, xã hội Vậy để tăng tính hiệu quả đầu tư và giảm áp lực cho ngân sách nhà

nước trong việc đầu tư các công trình giao thông hạ tầng thì việc kết hợp các tuyến đê làm đường giao thông khu vực là việc làm mang lại nhiều lợi ích, vừa đảm bảo an toàn phòng chống lụt bão vừa đảm bảo giao thông đi lại Nên việc mở rộng mặt đê phục vụ giao thông là điều cần thiết và là xu hướng phát triển tất yếu

người ta thường sử dụng phương pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê Vậy khi đắp áp trúc mở rộng mặt đê phải thực hiện như thế nào để đảm bảo ổn định, đảm bảo an toàn

tuyến đê tốt hơn vì nó to hơn sẽ ổn định hơn Nhưng theo khoa học thì cơ sở nào để

lựa chọn giải pháp như vậy, tại sao đắp áp trúc mở rộng mặt đê lại tốt hơn hay là xấu hơn, những tồn tại và lưu ý gì khi lựa chọn vật liệu đắp, khi thi công Chúng ta cần nghiên cứu và làm rõ vấn đề này

Vì vậy việc nghiên cứu giải pháp lựa chọn cho việc đắp áp trúc mở rộng mặt đê mang

ý nghĩa thực tiễn, để phần nào giúp các nhà chuyên môn có cái nhìn và đánh giá đúng đắn hơn Từ đó giúp cho việc đưa ra các giải pháp thiết kế, thi công đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế cho các công trình đê điều đã và sắp được triển khai

2 M ục tiêu nghiên cứu

Thu thập số liệu xây dựng tổng quan về hệ thống đê điều

Phân tích, đề xuất và lựa chọn hình thức và biện pháp thi công đắp áp trúc mở rộng

mặt đê phù hợp với yêu cầu phục vụ chống lũ và kết hợp giao thông trên địa bàn tỉnh

Bắc Ninh

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Giới thiệu các phương pháp, các bài toán tính ổn định, thấm, lún

Tính toán cho công trình cụ thể là việc đắp áp trúc tại mở rộng tại tuyến đê hữu Thái Bình huyện Lương Tài

Kiểm chứng kết quả tính toán và rút ra những kết luận về cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp cho việc đắp áp trúc mặt đê

4 Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

Thu thập tài liệu về hệ thống đê điều

Thu thập tài liệu về phương pháp lựa chọn và các bài toán liên quan đến công trình đắp

áp trúc

5 K ết quả dự kiến đạt được

- Đưa ra cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê

- Đưa ra kết quả đối với một công trình cụ thể là việc đắp áp trúc tại tuyến đê hữu Thái Bình huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐÊ ĐIỀU

1.1 T ổng quan tình hình đê sông đồng bằng Bắc Bộ

1.1.1 Đặc điểm các tuyến đê sông đồng bằng Bắc Bộ

Việt Nam có gần 8.000 km đê, trong đó có gần 6.000 km đê sông và 2.000 km đê biển Riêng đê sông chính có 3.000 km và 1.000 km đê biển quan trọng Có gần 600 kè các loại và 3.000 cống dưới đê

Trong đó, riêng hệ thống đê sông Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ có tổng chiều dài khoảng 5.200 km Trong đó:

* Đê từ cấp III đến cấp đặc biệt có chiều dài khoảng 2.400 km Bao gồm:

- Hệ thống đê sông Hồng tổng chiều dài là 1.400 Km với chiều cao phổ biến từ 5 - 8 mét, có nơi cao tới 11 mét Đê thuộc hệ thống sông Hồng bao gồm 18 tuyến dọc theo các sông: Đà, Thao, Lô, Phó Đáy, Hồng, Đuống, Luộc, Trà Lý, Đào, Ninh Cơ và sông Đáy được chia thành:

sông: Công, Cầu, Thương, Lục Nam, Thái Bình, Kinh Thầy, Lai Vu, Cà Lồ, Văn Úc, Lạch Tray, Hóa, Cấm, Bạch Đằng, Tam Bạc, Nam, Đá Bạch và sông Chanh và được chia ra:

- Hệ thống sông Mã, sông Cả có tổng chiều dài là 357,6 km, gồm: chiều dài đê thuộc

hệ thống sông Mã, sông Chu là 292,2 km và chiều dài đê thuộc hệ thống sông Cả, sông

La là 65,4 km Thượng nguồn của hai hệ thống sông này chưa có hồ chứa để tham gia điều tiết lũ, vì vậy đê vẫn là biện pháp công trình duy nhất và có ý nghĩa đặc biệt quan

trọng trong chống lũ Hiện tại tuyến đê thuộc hai hệ thống sông này chỉ còn khoảng 31

km đê thấp so với thiết kế, khoảng 164km có mặt cắt đê nhỏ, mái dốc chưa có cơ, thân

đê còn nhiều khuyết tật, nền đê nhiều đoạn là nền cát hoặc bùn; lòng sông có độ dốc

lớn và diễn biến rất phức tạp, nhiều đoạn đê sát sông

Về kết cấu mặt đê thì theo thống kê các tuyến đê chính hiện nay đã cứng hóa hết và đường hành lang chân đê đã được cứng hóa, tuy nhiên chiều rộng bê tông mặt trung bình chỉ đạt từ 4-5 m, một số nơi như Hà Nội, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc đạt từ 5-8 m

1.1.2 M ột số hư hỏng sự cố thường gặp trên hệ thống đê

mái đê, xói lở cục bộ mái đê…

Với mái đê phía sông hiện tượng trên thường xảy ra tại những vị trí dòng sông cong, sóng vỗ trực tiếp vào mái đê hoặc khi có tổ hợp lũ bão, nước cao ngâm lâu, thấm vào thân đê lâu ngày khi nước rút kéo theo đất ở chân đê và trong thân đê ra ngoài gây hiện tượng sạt, lở mái đê Hoặc do mái đê có độ dốc lớn và đất đắp đê không đảm bảo khi mưa to nước ngấm vào đất thân đê gây ra hiện tượng trượt mái đê

Hình 1.1 Sạt trượt mái đê phía sông

Với mái đê phía đồng hiện tượng trên thường xẩy ra vào mùa lũ khi mực nước sông lên cao, đường bão hòa trong thân đê dâng cao cộng với việc phía chân đê lại là ao, hồ nên hiện tường sạt, trượt mái, cơ đê phía đồng cũng thường xuyên xẩy ra

Thân đê có tính không đồng nhất lớn do việc đắp và tôn cao trong nhiều năm Với mặt

thân đê, có vùng tập trung dòng thấm nhiều và vùng tập trung dòng thấm ít gây ra hiện tường sạt trượt mái đê cục bộ tại các vị trí tập dùng dòng thấm lớn

Hình 1.2 Sạt trượt mái đê phía đồng

nền đê, bong vỡ mặt đê hoặc do mái đê bị sạt trượt gây mất ổn định cho nền mặt đê

1.1.2.3 Hi ện tượng mạch đùn, mạch sủi

Do sự chênh lệch mực nước phía sông và phía đồng trong mùa lũ là rất lớn, dưới nền

đê lại có nền cát dày có hệ số thấm lớn nên sinh ra dòng thấm từ phía sông vào phía đồng, tác dụng cơ học và hóa học của dòng thấm có thể phá hoại nền Một bộ phận đất đồng thời bị đẩy nổi và biến dạng được gọi là bục đất và đùn đất, xảy ra ở những chỗ riêng rẽ, hạn chế về diện tích và thể hiện dưới dạng mạch đùn, mạch sủi Hiện tượng này chỉ phát sinh nơi thoát ra của dòng thấm chứ không phát sinh ở trong lòng khối đất

Hình 1.4 Mạch sủi, bãi sủi

1.1.3 Nguyên nhân gây hư hỏng

- Trong quá trình thi công tu bổ hệ thống đê:

+ Địa chất nền đê: Nền đê chủ yếu là lớp bồi tích bãi các sông cổ trong quá trình đắp

đê không được xử lý Nền đê chủ yếu là lớp đất sét yếu, xen kẹp có lớp cát nên thường

có nguy cơ gây ra hiện tượng sủi đùn và hiện tượng sạt trượt sâu mái đê trong mùa mưa lũ

+ Vật liệu đắp đê: Trong quá trình đắp đê và tu bổ đê hàng năm thì vật liệu đắp đê chủ

yếu là đất cấp 2, đất thịt pha cát … trong quá trình đắp việc đầm nèn không đảm bảo

tác động của nước mưa, nước mặt và sóng

- Do hiện tượng xe quá tải đi lại trên đê thường xuyên, nên mặt đê phải chịu tải trọng

lớn gây mất ổn định cục bộ sinh ra hiện tượng lún, sụt, bong vỡ mặt đê

- Do sức việc vi phạm, xâm chiếm bãi sông, lòng dẫn để xây dựng công trình, nhà cửa,

đổ chất thải, vật liệu lấn chiếm lòng sông, việc phát triển các tuyến đê sông, bờ bao không theo quy hoạch, ngày càng tăng đã làm thay đổi chế độ dòng chảy, chất tải lên

mặt mái đê làm gia tăng diễn biến sạt lở bờ sông, mái đê và mặt đê

- Do khai thác cát, sỏi lòng sông trái phép ngay tại khu vực chân đê và mái kè bảo vệ

bờ sông gây sạt lở chân đê và mái đê ở những vị trí lòng dẫn sát bờ

- Do hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra thời tiết cực đoan như mưa lớn tập trung, bão … làm thay đổi chế độ dòng chảy, gia tăng diễn biến sạt lở mái đê

thân đê tồn tại đường thấm tập trung gây ra hiện tượng sạt trượt mái đê, vỡ đê

1.2 Nhu c ầu nâng cấp mở rộng mặt đê

Hiện nay các tuyến đê về cơ bản đã hoàn chỉnh mặt cắt và được cứng hóa bằng bê tông nhưng vẫn còn nhiền vấn đề tồn tại Đê chủ yếu được đắp bằng đất có nhiều điểm cong

gấp, thắt hẹp cục bộ, mặt cắt đê nhỏ, mặt đê được cứng hóa nhưng chỉ chịu được tải

trọng nhẹ Thân đê còn nhiều ẩn họa do được đắp qua nhiều thời kỳ khác nhau, địa chất

nền đê yếu, hầu hết các cống dưới đê đều được xây dựng từ lâu, đã xuống cấp, hư hỏng

Bờ bãi sông vẫn thường xuyên xẩy ra tình trạng sạt lở Trong giai đoạn hiện nay do tình

Các tuyến đê ngoài nhiệm vụ phòng chống lụt bão, bảo vệ tài sản, mùa màng và tính

mạng của người dân ngoài ra còn là tuyến đường giao thông chính để đi lại giữa các vùng, các tỉnh Đồng thời dọc hai bên bờ sông có rất nhiều công trình tâm linh và du

tuyến đê kết hợp với giao thông, kết hợp mục tiêu cảnh quan du lịch là yêu cầu cấp thiết

Vì vậy việc củng cố, nâng cấp và hoàn thiện các tuyến đê kết hợp đa mục tiêu là rất

cần thiết để vừa chủ động phòng chống lụt bão, hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra, góp phần bảo đảm an ninh, quốc phòng vừa tạo tuyến đường giao thông liên tỉnh, phát triển cảnh quan, du lịch góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội trong vùng đê đi qua cũng như giữa các tỉnh, nâng cao đời sống của nhân dân trong tỉnh cũng nhưng các địa phương có tuyến đê đi qua

1.3 Các gi ải pháp nâng cấp mở rộng mặt đê

* Ưu điểm:

Do phương án này giữ nguyên cao trình mặt đê nên đảm bảo cao trình chống lũ, mặt

đê có thể rộng theo nhu cầu phát triển kinh tế của địa phương

Do phần mở rộng mặt đê được đắp bằng đất nên giá thành rẻ hơn các phương án khác

Phương án này cũng giống như phương án đắp mở rộng mặt đê về phía đồng tuy nhiên mặt đê (được giữ nguyên cao trình) và đắp đất mở rộng về phía sông

* Ưu điểm:

Cũng giống như phương án đắp đất mở rộng về phía đồng, phương án này cũng được giữ nguyên cao trình mặt đê nên đảm bảo được cao trình chống lũ, bề rộng mặt đê có

thể mở rộng theo yêu cầu phát triển kinh tế ở địa phương

Vật liệu sử dụng là đất nên giá thành rẻ hơn

Hình thức này là kết hợp của hai hình thức trên nên nó có các ưu điểm và nhược điểm

phương có đê đi qua có lòng sông, bãi sông rộng vừa phải và phía đồng có thể mở rộng được nhưng cũng hạn chế, khi đắp áp trúc mở rộng mặt đê về cả hai phía cũng phải đảm bảo không ảnh hưởng gì đến nhu cầu thoát lũ của lòng sông Khi áp dụng phương án này phải xem có phù hợp với Quy hoạch phòng lũ của từng địa phương hay không

1.3.2 Phương pháp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng

Trong phương án này để mở rộng mặt đê đảmbảo yêu cầu giao thông và chống lũ, ta

hạ thấp cao trình mặt đê, xây dựng tường chắn đảm bảo cao trình chống lũ

Đặc điểm: khi lựa chọn phương án này thì phần thân đê được giữ nguyên nên đảm bảo

độ ổn định đã có trong thân đê do không đắp thêm phần đất vào thân đê Tuy nhiên về

độ rộng của mặt đê bị khống chế không thể mở rộng quá lớn khi địa phương yêu cầu cần bề rộng mặt đê lớn

1.3.3 Phương pháp kết hợp hạ thấp cao trình mặt đê, làm tường chắn sóng và đắp

mở rộng mặt đê

Phương án này được áp dụng tại những địa phương yêu cầu mặt đê rộng đảm bảo cho giao thông tuy nhiên cũng phải đảm bảo yêu cầu chống lũ

Đặc điểm: Phương án này mặt đê đảm bảo bề rộng theo đúng yêu cầu của địa phương, đảm bảo ổn định bởi phần thân đê chính vẫn là của đê cũ đã được đắp từ lâu đời

* Ưu điểm:

Do thân đê là thân đê cũ nên khi có lũ, bão mức độ ổn định của đảm bảo hơn

Bề rộng mặt đê có thể mở rộng tuỳ theo yêu cầu phát triển kinh tế của từng vùng

1.4 Công tác thi công đất

Trong công trình thủy lợi nói chung và đối với các tuyến đê nói riêng thi đều phải tiến hành công tác đào và đắp đất Dù là những công trình bằng bê tông, bê tông cốt thép, công trình đá, đặc biệt là công trình đất thì khối lượng công trình đào đắp vẫn chiếm 1

tỉ lệ rất lớn Không những hiện nay và trong tương lai việc thi công đất vẫn chiếm 1 vị trí rất quan trọng trong xây dựng thủy lợi bởi vì có ưu điểm sau:

+ Có thể tiết kiệm được sắt thép, xi măng là những thứ đắt tiền khó mua Dùng vật liệu tại chỗ giảm được phí tổn vận chuyển từ nơi xa đến Sử dụng công cụ, thiết bị sức người đối cơ động và linh hoạt

+ Kỹ thuật thi công đơn giản (công nghệ thi công tương đối giản đơn) + Nhân dân ta có nhiều khái niệm về công tác thi công đất

1.4.1 Các phương pháp thi công đất hiện nay

- Thi công bằng thủ công: là người ta dùng các công cụ thông thường hay cải tiến như cuốc,xẻng, chòng để đào xúc gánh, khiêng hàng các loại xe kút kít, cải tiến để vận chuyển, các loại đầm tay và đầm cải tiến để đầm đất

- Thi công bằng máy: là sử dụng các loại máy đào 1 gầu (thuận, nghịch, dây, ngoạm) máy đào nhiều gầu, máy cạp, ủi để đào, xúc đất, dùng ôtô, gồng, băng chuyền để vận chuyển và các loại máy đầm chân dê, bánh hơi, đầm chấn động để đầm chặt

- Thi công bằng máy thủy lực: là sử dụng các thiết bị chuyên môn như súng nước, máy bơm tàu hút hệ thống ống dẫn để tiến hành đào, vận chuyển, đắp đất

không đầm nén mà lợi dụng tác dụng của nước làm cho đất đắp trong nước có 1 kết cấu mới

dùng các biện pháp thi công khác để xúc và vận chuyển hay dùng phương pháp nổ mìn định hướng đào, vận chuyển, đắp đất

1.4.2 Các phương pháp thi công đầm đất

Quá trình thi công đắp đê công tác đầm nén là 1 khâu quan trọng Vì chỉ có đầm nén mới tăng được độ chặt và bảo đảm được yêu cầu ổn định, chống thấm, phòng lún, chống nứt nẻ của công trình

* Nguyên lý cơ bản của đầm nén đất:

- Khi đầm nén dưới tác dụng của ngoại lực do công cụ hoặc máy đầm nén các loại đất

di động tương đối làm cho hạt nhỏ ép chặt vào khoảng trống giữa các hạt, độ rỗng của đất giảm nhỏ, mật độ của đất tăng lên làm cho đất được nén chặt

* Đầm lăn ép: Bao gồm 3 loại: Đầm lăn phẳng, đầm chân lê, đầm bánh hơi Trong quá trình thi công các công trình thủy lợi thường sử dụng đầm chân lê, bánh hơi ít sử dụng đầm lăn phẳng

+ Ưu điểm: Hiệu quả đầm nén tốt hơn 2 loại trên vì đầm làm cho thời gian đất bị ép liên tục lâu hơn Có tể thay đổi áp lực trong bánh hơi dễ dàng → dễ khống chế ứng suất trong phạm vi cường độ cực hạn của đất hay tăng, giảm tải trọng của đầm bánh hơi

+ Nhược điểm : Khi đầm đất có w cao dễ gây hiện tượng mặt nhẫn

* Đầm nệm: Có hai loại là đầm thủ công và đầm máy là đầm nổ đốt trong và đầm búa

* Đầm chấn động: Khi động cơ hoạt động truyền động đến bánh xe lệch tâm Bánh xe quay với vận tốc lớn sinh ra lực chuyển động lớn tác dụng vào nền đất

Kết luận Chương 1:

Hệ thống đê điều nói chung về cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu chống lũ Tuy nhiên, trong vài thập niên gần đây khí hậu toàn cầu có sự biến đổi mạnh, tạo nên nhiều tác động bất lợi đến môi trường sinh thái Liên quan đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu, đã khiến cho ngày càng có nhiều dạng thiên tai xảy ra như: lũ, bão, động đất, sóng thần, sạt lở , với tần suất xuất hiện ngày càng nhiều, cường độ lớn cũng như diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật nào Do vậy khi có thiên tai, lũ, lão xảy ra thì mức độ nguy hiểm và ảnh hưởng đến hệ thống đê điều là rất lớn Cũng đã có rất nhiều hư hỏng

về đê điều xảy ra, chủ yếu xoay quanh vấn đề sạt lở mái đê và hư hỏng mặt đê

Hệ thống đê điều ngoài nhiệm vụ chính là phòng chống lũ, bảo vệ an toàn cho các khu dân cư thì yêu cầu về giao thông được đặt ra hết sức cấp thiết Để mở rộng mặt đê kết hợp làm đường giao thông thì có rất nhiều phương pháp, đắp mở rộng mặt đê, hạ thấp cao trình mặt đê xây tường kè chắn sóng Qua những phân tích định tính ở trên và một số công trình nâng cấp mở rộng mặt đê đã thực hiện trong thời gian qua tác giả đi phân tích cơ sở khoa học của việc nâng cấp mở rộng mặt đê để lựa chọn các giải pháp công trình phù hợp nhất, đảm bảo an toàn cho hệ thống đê điều trước mắt cũng như lâu dài

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN GIẢI

P HÁP ĐẮP ÁP TRÚC MỞ RỘNG MẶT ĐÊ PHỤC VỤ GIAO THÔNG

Trước khi đi và phân tích cơ sở khoa học của việc lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở

rộng mặt đê, cần hiểu đắp áp trúc là thế nào và có gì khác với công tác đắp đê cho công trình mới Đắp áp trúc là biện pháp đắp áp vào mặt bên của công trình đã có nên trong quá trình lựa chọn giải pháp đó chúng ta cần phải lưu ý đến các vấn đề gì trước khi cần hiểu được cấu tạo công trình cần đắp áp trúc vào như thế nào Khi đắp áp trúc

một khối với vào thì chỉ tiêu cơ lý của khối mới như thế nào Nên chọn chỉ tiêu cơ lý

có tính tương tự để trong quá trình sử dụng sẽ ổn định hơn Nếu không chọn được vật

liệu có chỉ tiêu tương tự thì cần phải tính toán kiểm tra xem hoạt động của hai khối trong quá trình sử dụng sẽ như thế nào Khi đắp áp trúc vào công trình đó thì quá trình thi công cần chý ý những gì để tránh làm ảnh hưởng đến công trình cũ và tạo liên kết

tốt giữa công trình cũ và mới Sau đây tác giả xin trình bày về các cơ sở khoa học khi

lựa chọn giải pháp đắp áp trúc mở rộng mặt đê

2.1 C ấp công trình và các tiêu chuẩn thiết kế đê.[1]

2.1.1 Các tiêu chu ẩn dùng thiết kế

- TCVN 2737 : 1995, Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 4054 : 2005, Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế;

- TCVN 4253 : 2012, Nền các công trình thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 5573 : 2011, Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 8216 : 2009, Công trình thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén;

- TCVN 8297 : 2009, Công trình thủy lợi - Đập đất - Yêu cầu kỹ thuật thi công bằng phương pháp đầm nén;

chống lũ;

- TCVN 8421 : 2010, Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu;

- TCVN 8422 : 2010, Công trình thủy lợi - Thiết kế tầng lọc ngược công trình thủy công;

- TCVN 8479 : 2010, Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật khảo sát mối, một số ẩn

hoạ và xử lý mối gây hại;

sát địa hình;

đê;

- TCVN 9137 : 2012, Công trình thủy lợi - Thiết kế đập b0ê tông và bê tông cốt thép;

đập trên nền không phải là đá;

- TCVN 9152 : 2012, Công trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn đất;

- TCVN 9157 : 2012, Công trình thủy lợi - Giếng giảm áp - Yêu cầu kỹ thuật thi công

và kiểm tra nghiệm thu;

- TCVN 9165 : 2012, Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật đắp đê;

- TCVN 9386 : 2012, Thiết kế công trình chịu động đất;

- TCVN 9901 : 2014, Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển;

- TCVN 10404 : 2015, Công trình đê điều - Khảo sát địa chất công trình

- TCVN 9151:2012- Công trình thủy lợi-Yêu cầu tính toán thủy lực cống dưới sâu

2.1.2 C ấp công trình

Hiện nay việc xác định cấp công trình trong quá trình thiết kế đê sông thường căn cứ vào cấp công trình đã được cơ quan có thẩm quyền quy định cụ thể cấp của từng tuyến

cấp III, cấp IV và cấp V tuỳ thuộc mức độ quan trọng của khu vực được tuyến đê bảo

2.1.4 Độ gia cao an toàn

Độ gia cao an toàn được quy định với tương ứng với từng cấp đê (không bao gồm gia cao phòng lún thi công, chiều cao sóng leo và chiều cao nước dềnh, độ cao dự phòng

do lòng sông bị bồi)

Bảng 2.1 Độ gia cao an toàn

Độ gia cao an toàn, m 0,80 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20

2.1.5 H ệ số an toàn:

Hệ số dùng để đánh giá mức độ ổn định về chống trượt, chống lật của các công trình

đê điều Hệ số an toàn là tỷ số giữa sức chống chịu tính toán tổng quát, biến dạng hoặc thông số khác của đối tượng xem xét với tải trọng tính toán tổng quát tác động lên nó (lực, mô men, ứng suất), biến dạng hoặc thông số khác

2.1.5.2 Gradien th ấm cho phép của nền đê:

Gradient của dòng thấm qua thân đê và nền đê sau khi đã xử lý không lớn hơn các trị

số cho phép trong bảng sau:

Bảng 2.3 Gradien thấm cho phép của nền đê

Gradient của dòng thấm qua thân đê sau khi đã xử lý không lớn hơn các trị số cho phép trong bảng sau:

Bảng 2.4 Gradien thấm cho phép của nền đê

- Gradien thấm cho phép của tường tâm, tường nghiêng, sân phủ thượng lưu bằng đất

có tính dính có qui định như sau:

* Tải trọng thường xuyên:

- Trọng lượng bản thân và các thiết bị đặt cố định trên công trình;

- Áp lực nước tác động trực tiếp lên bề mặt công trình và nền;

- Áp lực nước thấm

* Tải trọng tạm thời thông thường:

- Áp lực đất phát sinh do biến dạng nền và kết cấu công trình hoặc do tải trọng bên ngoài khác;

- Áp lực thấm khi mực nước cao nhất;

- Tải trọng gây ra do áp lực dư của kẽ rỗng trong đất bão hoà nước khi chưa cố kết hoàn toàn ở mực nước thiết kế

- Áp lực do sóng

- Tải trọng do người và các phương tiện đi lại trên đê

- Tải trọng do dỡ tải khi đào móng xây dựng công trình trên đê và gần đê

* Tải trọng tạm thời đặc biệt:

- Tải trọng do sóng gió trong trường hợp bất lợi nhất

- Tải trọng do động đất hoặc nổ

- Tải trọng nước khi xẩy ra mực lũ kiểm tra

- Tải trọng phát sinh trong mái đê do mực nước tăng cao đột ngột và hạ thấp đột ngột (hiện tượng mực nước rút nhanh)

Khi thiết kế đê sông phải tính toán theo tổ hợp tải trọng cơ bản và tính toán kiểm tra theo tổ hợp tải trọng đặc biệt, trong đó tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời thông thường cùng đồng thời tác động lên công trình đê sông tại các thời điểm tính toán Còn tổ hợp tải trọng đặc biệt bao gồm các tải

trọng đã xét trong tổ hợp tải trọng cơ bản nhưng một trong các tải trọng tạm thời được thay thế bằng tải trọng tạm thời đặc biệt

2.2 Các tài li ệu cơ bản dùng trong quá trình lựa chọn.[1]

2.2.1 Tài li ệu địa hình

Thành phần, khối lượng và yêu cầu kỹ thuật khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình đê sông phụ thuộc vào yêu cầu của từng giai đoạn thiết kế, thực hiện theo TCVN 8481: 2010

2.2.2 Tài li ệu khí tượng

Cần thu thập các tài liệu thống kê nhiều năm về: gió, bão, mưa, nhiệt độ, độ ẩm, lượng

bốc hơi Mức độ về tài liệu thu thập phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của từng loại công trình cụ thể và yêu cầu thiết kế

2.2.3 Tài li ệu về thủy văn

Tài liệu về thủy văn bao gồm:

- Tài liệu địa hình về quá trình diễn biến lòng sông, bờ bãi

- Tài liệu thống kê nhiều năm về mực nước, lưu lượng, bùn cát

- Đường quá trình mực nước, đường quá trình lưu lượng của các năm điển hình và của

lũ thiết kế

- Tài liệu về quá trình thay đổi hướng dòng chảy chủ lưu mùa lũ và mùa kiệt

ệu về thủy triều và sông (đối với đê sông gần cửa sông, cửa biển)

Thu thập các số liệu về thủy văn cũng rất quan trọng, nhằm xác định được cao trình đỉnh đê Do thời tiết ngay nay có nhiều biến động rất khó dự báo, việc nghiên cứu kỹ

độ ảnh hưởng của các trận lũ lịch sử và dự báo các trận lũ tương lai có thể xẩy ra,

nhằm đưa ra giải pháp công trình là phù hợp nhất

2.2.4 Tài li ệu địa chất

Điều kiện về địa chất rất quan trọng trong quá trình lựa chọn thiết mở rộng mặt cắt và đánh giá sự ổn định bền vững của công trình Do đặc điểm tuyến đê là dạng tuyến dài,

trải qua nhiều khu vực có địa chất nền khác nhau Nên đánh giá được địa chất nền của

từng đoạn để đưa ra các phương án xử lý cho từng đoạn là khác nhau và việc mở rộng

mặt đê về bên phía đồng hay phía sông cũng dựa trên địa chất nền Mục đích đảm bảo được tính ổn định và bền vững cho công trình

Thiết kế gia cố, tôn cao, áp trúc mái, mở rộng mặt đê, đắp cơ, đắp tầng phản áp xử lý

chống mạch đùn, mạch sủi cần tận dụng các tài liệu địa chất công trình đã lập trong quá trình xây dựng hoặc tu bổ đê điều trước đây, kể cả tài liệu điều tra khi đê vỡ, vật

liệu hàn khẩu, tài liệu khảo sát xây dựng cống, trạm bơm hoặc các công trình xây dựng khác nằm trong phạm vi bảo vệ đê để lập hồ sơ địa chất công trình Đối chiếu với yêu

cầu thiết kế về tính toán ổn định thấm, ổn định chống trượt, tính lún, nếu thấy tài liệu

đã thu thập được vẫn còn thiếu hoặc chưa đủ độ tin cậy hoặc không có thì mới được

khảo sát bổ sung để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo quy định Đặc biệt cần khảo sát địa chất của công trình đê cũ

Khi thiết kế đê kết hợp giao thông cần khảo sát các chỉ tiêu cần thiết để đảm bảo yêu

cầu tính toán, thiết kế kết cấu đường phù hợp với quy định của giao thông

2.2.5 Điều kiện tự nhiên

Điều kiện tự nhiên ở đây nói đến vị trị địa lý nơi chọn việc mở rộng mặt đê Nói đến các điều kiện tự nhiên của tuyến đê hiện trạng, xem xét tính chất của khu vực tuyến đê

cần mở rộng Căn cứ vào điều kiện tự nhiên để đưa ra quyết định cần thiết đầu tư mở

rộng tuyến đê Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn và thiết kế nâng

cấp mở rộng mặt đê

2.2.6 Điều kiện kinh tế-xã hội và môi trường

Điều kiện kinh tế của khu vực quyết định đến khả năng đầu tư Xem xét mức độ đầu tư

và sự phù hợp đầu tư, có hướng phát triển cho tương lai Tuyến đê đi qua sẽ có nhưng

lợi ích gì mang lại cho địa phương Khi mở rộng tuyến đê thì vùng hưởng lợi sẽ như

thế nào Nhu cầu phát triển của địa phương trong tương lai ra sao, để đưa ra phương án phù hợp cho việc phát triển kinh tế của địa phương nói riêng và toàn bộ khu vực nói chung Trong đó cần thu thập thông tin:

- Tổng diện tích được đê bảo vệ; diện tích đất canh tác; số thành phố, thị xã, thị trấn

- Tổng nhân khẩu sống trong vùng đê bảo vệ

- Khái quát về kinh tế của vùng được đê bảo vệ: Giá trị sản lượng nông nghiệp, công nghiệp; số lượng quy mô nhà máy, xí nghiệp, đường giao thông …

- Tình hình môi trường sinh thái của vùng được đê bảo vệ

- Tình hình thiên tai đã từng xẩy ra trong khu vực

Việc xác định các điều kiện tự nhiên, kinh tế và xã hội sẽ xác định được cấp công trình

của tuyến đê cần thiết kế

Các tài liệu quy hoạch xây dựng sau đây đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt rất cần thiết cho việc lựa chọn tuyến đê, lựa chọn hình thức kết cấu đê và tính toán thiết kế công trình đê sông cần phải thu thập:

sông;

- Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của vùng cần được bảo vệ;

- Quy hoạch phát triển giao thông trong vùng được đê bảo vệ và mạng lưới giao thông liên kết với các vùng xung quanh;

- Các quy hoạch khác có liên quan

2.3 Thi ết kế mặt cắt mở rộng mặt đê.[1], [2]

2.3.1 Quy t ắc chung

- Kết cấu thân đê cần đáp ứng các tiêu chuẩn ổn định chống trượt, ổn định thấm và không bị biến dạng, tận dụng được các vật liệu tại chỗ, dễ thi công, giá thành hạ, đồng

thời tạo được thuận lợi trong quá trình quản lý, cứu hộ đê

- Thiết kế thân đê bao gồm việc xác định mặt cắt thân đê, tiêu chuẩn đắp đất, cao trình đỉnh đê, kết cấu đỉnh đê, mái đê, cơ đê, bảo vệ mái đê, tiêu thoát nước mái dốc, biện pháp chống thấm, tiêu nước thân đê và nền đê

- Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất nền đê, cao trình thân đê… để chia tuyến đê thành các đoạn có các điều kiện tương tự Mỗi đoạn có các điều kiện tương tự xác định

mặt cắt thiết kế đại diện Kết cấu, kích thước của các bộ phận được xác định sau khi tính toán ổn định và so sánh kinh tế - kỹ thuật

- Những vùng có đặc điểm địa hình, địa chất đặc biệt khác nhau với mặt cắt đại diện,

cần lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp cả về hình thức mặt cắt, vật liệu đắp và phương pháp thi công để đảm bảo an toàn

- Hsl là chiều cao sóng leo

- ∆h là chiều cao mực nước dềnh do gió gây nên

- a là độ gia cao an toàn của đê theo Mục 2.1.3

- b là độ dâng cao của mực nước sông do ảnh hưởng của mực nước biển dâng, m Căn

cứ vào kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, kết quả tính toán thủy

thể của công trình, tư vấn thiết kế đề xuất trị số b cho phù hợp (b≥0) nhưng phải được

chủ đầu tư hoặc cơ quan nhà nước có thẩm quyền chấp thuận

- s là tổng độ lún của đê

* Chiều cao nước dềnh do gió (∆h) được tính với vận tốc gió bình quân lớn nhất nhiều năm không kể hướng, ký hiệu là V10 max, m/s, tính ở độ cao cách mặt đất trung bình của khu vực 10 m Tần suất tính toán V10 max phụ thuộc vào cấp thiết kế của đê như sau: + Đê cấp đặc biệt: 1,0%;

+ αw: góc giữa trục dọc của khu chứa nước và hướng gió, độ;

thấm, thì với yêu cầu kết hợp giao thông trên đỉnh đê là vô cùng quan trọng Đỉnh đê

chuẩn thiết kế đường hiện hành, đồng thời phải có biển báo quy định rõ tải trọng giới

hạn của xe cơ giới được phép lưu hành trên đê để đảm bảo ổn định và an toàn cho đê

và công trình trên đê

Việc tính toán kết cấu để lựa chọn áo đường giao thông mặt đê là vô cùng quan trọng trong để đảm bảo sự ổn định và bền vững của công trình trong quá trình vận hành Trong quá trình tính toán sẽ lựa chọn ra được chiều dày lớp lớp mặt đường, lớp móng

và lớp nền Khi tính toán kết cấu áo đường cần tuân theo các tiêu chuẩn sau:

- Tiêu chuẩn Việt Nam 4054 -2005: Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế

- Quy trình thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06

- Quy trình thiết kế áo đường cứng 22TCN 223-95

2.3.4 Mái đê và cơ đê:

Độ dốc mái đê được xác định thông qua tính toán ổn định chống trượt, có xét đến đặc điểm cấu tạo địa chất nền đê, địa hình hai bên chân đê, cấp của công trình đê, chiều cao đê, hình dạng và kết cấu mặt cắt ngang đê, tính chất cơ lý của đất đắp đê, biện pháp thi công, yêu cầu sử dụng và khai thác, đặc điểm sóng, gió và biện pháp gia cố

bảo vệ mái

Trong trường hợp bình thường, hệ số mái dốc m của đê có thể lấy như sau:

Đê có chiều cao từ 5m trở lên nên bố trí cơ để tăng hệ số an toàn ổn định chống trượt,

hơn 3,0 m Thông qua tính toán ổn định thấm và ổn định mái dốc để chọn số lượng cơ

và các thông số thiết kế cơ đê phù hợp Độ dốc mái cơ lấy bằng độ dốc mái đê Khi có yêu cầu kết hợp giao thông trên cơ đê thì bề rộng mặt cơ phụ thuộc vào yêu cầu giao thông

2.3.5 L ựa chọn mặt cắt đắp áp trúc mở rộng mặt đê

Dựa vào khối đất đắp mở rộng có thể phân ra các dạng mặt cắt mở rộng như sau:

đê mà phía bên sông là có khu dân cư sát đê, hoặc phải nắn tuyến cho đảm bảo các yêu

cầu về giao thông

- Mở rộng mặt đê về cả phía đồng lẫn phía sông: Hình thức này kết hợp của hai hình

thức trên

Hình 2.3 Mở rộng mặt đê cả về phía sông và phía đồng

2.3.6 Phương pháp tính toán lựa chọn kết cấu mặt cắt đê.[3],[4],[7],[8],[9]

tích ổn định thấm và chọn phương án thiết kế phòng thấm, tiêu nứớc thấm hợp lý

- Cần kiểm tra vị trí bão hòa trong thời gian duy trì lũ thiết kế, xem đường bão hòa có

xuất hiện ở mái đê phía đồng hay không Khi có dòng thấm chảy ra ở mái đê, cần tính gradien tại điểm tra của đường bão hòa, của đoạn rỉ nước ra và mặt nên đê phía đồng

- Khi hệ số thấm của thân đê, của nền đê có K>=10-3

cm/s, cần tính lưu lượng thấm, đánh giá lưu lượng thấm đối với an toàn đê

- Cần tính toán đường mực nước bão hòa trong thân đê phía thượng lưu khi lũ rút nhanh

* Các trường hợp tính toán:

- Phía sông là mực nước thiết kế, phía đồng mực nước tương ứng

- Phía sông là mực nước lũ thiết kế, phía đồng là mực nước thấp nhất hoặc không có nước

- Trường hợp bất lợi nhất với sự ổn định mái đê phía sông khi nước lũ rút nhanh

Điều kiện đảm bảo ổn định thấm của điểm thoát nước ra ở mái đê phía đồng và lớp

của dòng thấm có gradien lớn hơn gradien cho phép thi phải thiết kế biện pháp bảo vệ

bằng tầng lọc ngược

Có hai cách tính phương pháp để tính toán xác định bài toán thấm và ổn định thấm là phương pháp giải tích và phương pháp PTHH:

* Phương pháp giải tích: Dùng phương pháp giải tích cho phép xác định được các yếu

xét được sự làm việc tổng hợp của đê và nền chỉ xét cho tường trường hợp riêng biệt, quá trình mô hình hình hóa đơn giản, lời giải đôi khi không được chính xác Nên việc

áp dụng phương pháp giải tích chỉ dùng cho trường hợp tính toán sơ bộ hoặc kiểm tra tương đối

* Phương pháp phần tử hữu hạn: ưu điểm của phương pháp phần tử hữu hạn là cho phép xác định được các yếu tố dòng thấm (áp lực, gradien, lưu lượng) tại bất kỳ vị trí

này cũng khắc phục được nhược điểm của phương pháp giải tích là trong tính toán không phân biệt thấm qua thân đê và nền đê

các phương trình vi phân cơ bản của dòng thấm

nhau chính của dòng thấm trong đới bão hòa và không bão hòa là ở chỗ, trong đới bão hòa thì hệ số thấm là hằng số, trong đới không bão hòa thì hệ số thấm thay đổi rất lớn

lỗ rỗng thay đổi làm cho các phương trình trong phương pháp phần tử hữu hạn trở nên không tuyến tính

- Sự thay đổi dung lượng thể tích nước trong một đơn vị phần tử tại một điểm trong

bằng phương trình vi phân sau:

t

h m Q y

h k x

h k

∂

= +

+ mw: độ dốc của đường cong mực nước;

+ γw: dung trọng của nước

h k x

h k

phần tử hữu hạn Theo phương pháp này, miền thấm được phân chia (rời rạc hóa) thành các phần tử Các phần tử có dạng hình tam giác hay tứ giác tiếp xúc với nhau một cách tương đồng Quan hệ thấm giữa các phần từ được xem như chỉ xảy ra ở các nút (đỉnh tam giác, tứ giác) dưới tác dụng dòng thấm tập trung Vì vậy, độ chính xác của bài toán này càng cao khi kích thước phân chia phần tử càng nhỏ

- Phương trình phần tử hữu hạn được thiết lập khi có dạng:

[K]{H} + [M]{H}, t = {Q} (2-5)

* Quan điểm 1:

Hệ số an toàn ổn định K được coi như tỷ số giữa các chỉ tiêu chống trượt thực tính toán của đất j, C với các chỉ tiêu chống trượt cho phép [j], [C] của đất:

+ τ - ứng suất tiếp chủ động trên mặt trượt (ứng suất của thành phần lực gây trượt)

+ τo - ứng suất tiếp bị động (ứng suất vốn có của thành phần lực chống trượt) trên mặt

trượt, xác định theo công thức của Mohr-Coulom

+ N - Phản lực pháp tuyến tổng tác dụng lên cột đất tại mặt trượt

+ L - Chiều dài đáy một cột đất

Và phản lực chống trượt vốn có của một cột đất tại mặt cung trượt:

Ngoài ra, có thể viết hệ số ổn định chống trượt dưới dạng tỷ số giữa tổng momen của các lực chống trượt trên tổng momen của các lực gây trượt cho toàn bộ mặt trượt:

M

M

K = 0 (2-11)

+ M0 - Tổng momen của các lực chống trượt (bao gồm lực dính và lực ma sát trên toàn

bộ mặt trượt) lấy với tâm trượt O

∆+ϕ

−σ

=

∆τ

∆τ

=τ

l

ldl

R

dlRM

K

o om

τ

=τ