đánh giá điều kiện địa chất công trình và đề xuất các giải pháp gia cố bờ sông soài rạp xã bình khánh huyện cần giờ

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .1 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Nô ̣i dung 3.2 Pha ̣m vi PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC .3 1.1.1 Nghiên cứu nước 1.1.2 Nghiên cứu nước 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2.2 Dân cư, kinh tế , xã hô ̣i 11 1.2.3 Đă ̣c điể m điạ chấ t 12 1.3 CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐINH ̣ MÁI DỐC 15 1.3.1 Khái niê ̣m 15 1.3.2 Cơ sở lý luâ ̣n 15 1.4 CÁC GIẢI PHÁP GIA CỐ 17 1.4.1 Sử dụng sản phẩm từ sợi tổng hợp có cường độ cao 18 1.4.2 Cải tiến cấu kiện kết cấu cơng trình .20 1.4.3 Cải tiế n khối bêtông lát mái 22 1.4.4 Ứng dụng công nghệ bêtông ứng suất trước chế tạo cọc ván BTCT ứng suất trước…………………………………………………………………………… 22 1.4.5 Sử dụng loại thực vật thân thiện với môi trường (kỹ thụât mềm) 22 1.4.6 Công nghệ gia cố mái bờ chân bờ 24 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.….….….….….…26 2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU 26 2.2 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 27 2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU .29 iii 2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐIẠ CHẤT CÔNG TRÌNH 32 3.1.1 Điề u kiê ̣n điạ hiǹ h đia ma ̣o 32 3.1.2 Cấ u ta ̣o điạ chấ t 33 3.1.3 Điề u kiê ̣n điạ chấ t thủy văn 34 3.1.4 Tiń h chấ t lý .35 3.2 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐINH ̣ MÁI DỐC .37 3.2.1 Tính toán ổ n đinh ̣ bờ dố c: 37 3.2.2 Kế t quả tính toán 40 3.3 GIẢI PHÁP GIA CỐ THÍCH HỢP 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI 43 ̣ TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC………………………………………………………… 46 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TP Thành phố HCM Hồ Chí Minh TS Tiế n Si ̃ GS Giáo Sư PGS Phó Giáo Sư BT Bê tông BTCT Bê tông cố t thép HK Hố khoan TCN Tiêu chuẩ n ngành TCVN Tiêu chuẩ n Việt Nam ĐBSCL Đồ ng bằ ng sông cửu long KCN Khu công nghiê ̣p v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mực nước biên đô ̣ triề u vào mùa khô và mùa mưa 11 Bảng 1.2 Tỉ lê ̣ xuấ t hiê ̣n mực nước cao nhấ t năm 2011 .11 Bảng 1.3 Các phân vị địa tầng khu vực huyê ̣n Cầ n Giờ 12 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp cao độ, tọa độ hố khoan 27 Bảng 3.1 Phân Loại Địa Hình Ở Cần Giờ 32 Bảng 3.2 Bảng tra trị sớ 1, 2 theo góc dớc  .39 Bảng 3.3 Cấp cơng trình đê sơng xác định theo tiêu chí về sớ dân diện tích bảo vệ 41 Bảng 3.4 Cấp cơng trình đê sơng xác định theo tiêu chí về độ ngập sâu trung bình khu dân cư so với mực nước thiết kế đê 41 Bảng 3.5 Hệ sớ an tồn ổn định chớng trượt K cơng trình đê bê tơng đá xây 42 Bảng 3.6 Độ gia cao an tồn cơng trình đê sông 42 vi DANH MỤC HÌ NH Hình 1.1 Bản đồ hành huyê ̣n Cầ n Giờ Hình 1.2 Mă ̣t cắ t ngang mô ̣t mái dố c 15 Hin ̣ bờ dố c theo phương pháp mă ̣t trươ ̣t tru ̣ tròn 16 ̀ h 1.3 Sơ đồ tính toán ổ n đinh Hình 1.4 Các lực tác du ̣ng lên các lăng thể phân tố 17 Hin ̀ h 1.5 Trải vải địa kỹ thụât tầng lọc mái kè 18 Hin ̀ h 1.6 Mô ̣t số loa ̣i thảm bê tông túi khuôn .19 Hình 1.7 Kè lát mái thảm tấm bêtông 20 Hình 1.8 Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 21 Hình 1.9 Thảm đá bảo vê ̣ bờ sông 21 Hình 1.10 Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ 23 Hin ̀ h 2.1 Sơ đồ vi ̣trí hố khoan .26 Hình 2.2 Công tác chuẩ n bi ̣mă ̣t bằ ng 28 Hin ̀ h 2.3 Công tác khoa khảo sát điạ chất…………………………………………… 28 Hình 2.4 Công tác thí nghiê ̣m SPT……………………………………………………28 Hin ̀ h 2.5 Mẫu đấ t 29 Hình 3.1 Sơ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm nhất theo phương pháp V.Fellenius .40 Hình 3.2 Sơ đồ tính toán ổ n đinh ̣ bờ dố c khu vực khảo sát 40 vii TÓM TẮT Thông qua đồ án tố t nghiê ̣p, so với mục tiêu yêu cầu đề tài, đồ án đã giải quyết số vấn đề sau: - Đánh giá điều kiện điạ hin ̀ h địa ma ̣o, điề u kiê ̣n địa chất cơng trình, điề u kiê ̣n điạ chấ t thủy văn khu vực sông Soài Ra ̣p xã Bình Khánh huyê ̣n Cầ n Giờ, thấy mức đô ̣ sa ̣t lở của bờ sông Soài Ra ̣p - Thấy diện địa tầng đặc trưng nền đất khu vực - Biết cấu tạo điạ chấ t khu vực nghiên cứu thông qua viê ̣c khoan khảo sát - Lập mă ̣t cắ t địa chất cơng trình khu vực nghiên cứu dựa vào bề dày lớp đất khu vực nghiên cứu - Đánh giá đô ̣ ổn đinh ̣ mái dốc - Thông qua đă ̣c điể m địa hiǹ h địa ma ̣o, các điề u kiê ̣n điạ chấ t công trình, địa chấ t thủy văn tính chất nền đất để đề xuất các giải pháp gia cố bờ sông viii MỞ ĐẦU TÍ NH CẤP THIẾT CỦ A ĐỀ TÀ I Thành phớ Hồ Chí Minh có mạng lưới sơng ngòi kênh rạch rất phát triển Nhưng hầu hết sông rạch Thành phớ Hồ Chí Minh đều chịu ảnh hưởng dao động triều bán nhật biển Ðông Mỗi ngày, nước lên x́ng hai lần, theo thủy triều thâm nhập sâu vào kênh rạch thành phố, gây nên tác động không nhỏ đối với sản xuất nông nghiệp hạn chế việc tiêu thoát nước ở khu vực nội thành gây hiê ̣n tươ ̣ng sa ̣t lở bờ sông Thời gian gầ n công tác thiết kế thi cơng cơng trình thủy lợi, cầu đường, xây dựng dân dụng công nghiệp, việc xác định điề u khiê ̣n điạ chất của cơng trin ̀ h chiếm vai trò hết sức quan trọng Viê ̣c khảo sát cho xây dựng nói chung khảo sát địa chất nói riêng cơng việc mở đầu chủ yếu cho việc xây dựng tất cơng trình nhằm mục đích: đánh giá mức độ thích hợp tổng qt địa điểm mơi trường đất đá với cơng trình dự kiến, cho phép lập thiết kế hợp lý tiết kiệm, vạch phương pháp xây dựng tố t nhất, thấy dự báo khó khăn trở ngại phát sinh q trình xây dựng tớt nhất, thấy trước dự báo khó khăn trở ngại nảy sinh q trình xây dựng điều kiện đất đá, nước mă ̣t nước ngầm Trong phạm vi đề tài này, em xin phép trình bày về: “Đánh giá điề u kiê ̣n địa chấ t công trình và đề xuấ t các giải pháp gia cố bờ sông Soài Ra ̣p xã Biǹ h Khánh huyê ̣n Cầ n Giờ ” MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Đánh giá điề u kiê ̣n địa chấ t công trình khu vực sông Soài Ra ̣p - Đề xuất giải pháp gia cố thić h hơ ̣p cho bờ sông khu vực nghiên cứu NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Nô ̣i dung Thu thập tài liệu về vị trí địa lí, đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn,…của khu vực nghiên cứu Nghiên cứu điều kiê ̣n điạ chấ t công trình, điạ chấ t thủy văn khu vực nghiên cứu Đánh giá mức đô ̣ sạt lở của bờ sông Đề xuất các biện pháp gia cố nề n đấ t yế u khu vực ven sông Soài Ra ̣p thuô ̣c xã Bình Khánh huyê ̣n Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh 3.2 Pha ̣m vi Đề tài tập trung đánh giá điề u kiê ̣n địa chấ t và đề xuấ t các biê ̣n pháp gia cố bờ sông Soài Ra ̣p th ̣c xã Bình Khánh huyện Cầ n Giờ thành phố Hồ Chí Minh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp thu thập tài liệu Thu thập tài liệu về khu vực nghiên cứu như: Điều kiên tự nhiên, kinh tế-xã hội, đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn… Thu thập kết khảo sát điạ chấ t khu vực sông Soài Ra ̣p huyê ̣n Cầ n Giờ Thu thập kết xử lý nền đấ t yế u khu vực sông Soài Ra ̣p Thu thập đồ để số hóa biên tập đồ vị trí khu vực vị trí khảo sát  Phương pháp khảo sát thực địa Thực lộ trình khảo sát, buổi thực địa khoản thời gian trước thực cơng trình nghiên cứu, đưa nhận xét nhìn nhận về đặc điểm, điều kiện tự nhiên phạm vi nghiên cứu đề tài  Phương pháp tính Tiń h lưu lượng dòng chảy của sông Tính toán đô ̣ ổn đinh ̣ mái dố c của bờ sông Tiń h đô ̣ dố c của bờ kè  Phương pháp xử lý số liêụ Sử du ̣ng các phầ n mề m autocad 2017, Geo-Slope Office 8.11, paint để phu ̣c vu ̣ công tác khảo sát và đề xuấ t giải pháp cho công tác xử lý nề n đấ t yế u khu vực sông Soài Ra ̣p huyê ̣n Cầ n Giờ Sử dụng phần mềm excel để tổng hợp số liệu thí nghiê ̣m vẽ biểu đồ So sánh các kế t phân tić h với các tiêu chuẩ n ngành, tiêu chuẩ n Việt Nam nhằm có kết luâ ̣n xác về đă ̣c điểm điạ chấ t khu vực để phu ̣c vu ̣ cho công tác xử lý nề n đấ t yế u CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.1.1 Nghiên cứu nước M V Lomonoxop người đưa học thuyết về "Các tầng đất" phẫu diện Việc mô tả nghiên cứu tính chất vật lý, hố học đất tầng phát sinh phẫu diện đất ngày phát triển xuất phát từ học thuyết Nổi tiếng về phương diện thực tiễn phương diện lý luận việc nghiên cứu cấu trúc đất (soil structure) A F Tiruin; S A Zakharov; N I Savinov; P V Versin; I B Revut số người khác Người đưa phương pháp phân loại đất theo thành phần giới, dựa quan hệ sét vật lý (cấp hạt < 0,01 mm cát vật lý (cấp hạt > 0,0 mm) là giáo sư N I Xibiraxev ( 1901 ) Người tiến hành quan trắc động thái độ ẩm đất phẫu diện sâu, đối với tầng đất bên phẫu diện mà xuống tầng sâu (đất cái) đưa giải thích về quy luật chế độ nước đất A Izmailski (1893 - 1894) G N Vưxotski ( 1899 - 1900) 1.1.2 Nghiên cứu nước Ở Việt Nam, lịch sử phát triển ngành lý đất gắn liền với phát triển khoa học đất Trước Cách mạng Tháng năm 1945 việc nghiên cứu về khoa học đất chủ yếu người Pháp đảm nhận, lý đất thời kỳ chưa quan tâm, mãi đến năm 1957, có chun gia Liên Xơ (cũ) sang giúp đỡ, hướng dẫn V M Fridland công tác nghiên cứu vật lý đất triển khai Các tính chất lý đấ t, số nước xác định cách song song tại trường đa ̣i học Nông nghiệp 1, Hà Nội Từ kết nghiên cứu này, với kết nghiên cứu về lĩnh vực sinh học đất, hoá học đất, V M Fridland đã đúc kết thành luận án tiến sĩ (TSKH) đã bảo vệ thành công tại Matxcơva vào năm 1963, cơng trình đúc kết ćn sách "Vỏ phong hoá nhiệt đới ẩm" xuất tiếng Nga tại Matxcơva vào năm 1964 Lê Thành Bá dịch tiếng Việt, xuất tại Hà Nội vào năm 1973 Cơ lý đất ở nước ta coi phát triển sau nhiều cán gửi đào tạo từ nước về Nhiều cơng trình nghiên cứu đăng tạp chí Trong ngồi nước Tài liệu chun sâu về lý đất R.Whitlow-Cơ học đất, Nhà xuất giáo dục, 1999 Đất vật thể liên tục, mà vật thể nhiều hạt khoáng vật bé, có kích thước khác hợp thành Các hạt tạo thành khung kết cấu có nhiều lỗ hổng,trong thường chứa nước khí Trong khung kết cấu, hạt đất xếp rời rạc gắn kết liền với bởi liên kết yếu rất nhiều so với cường đô ̣ thân hạt.Chính đặc điểm làm cho đất có tính chất khác hẳn so với vật liệu khác, đồng thời làm cho hiên tượng học xảy đất theo quy luật đặc thù riêng Ðất có sớ tính chất vật lý tính chất lý chủ yếu tỷ trọng, dung trọng, độ xớp, tính dính, tính dẻo, độ chặt, sức kháng cắ t Những tính chất thường quyết định bởi thành phần khoáng vật (nguyên sinh, thứ sinh), thành phần cấp hạt (cát, limon, sét), thành phần chất hữu có đất tính liên kết thành phần để tạo kết cấu đất Trong thực tiễn tính chất vật lý lý tính ln ́u tớ chi phới trực tiếp đến q trình xây dựng cơng trình Ngồi tính chất đặc biệt có liên quan ảnh hưởng đến sớ đặc tính lý học khác đất chế 1.2 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên a Vị trí địa lý Cần Giờ huyện ngoại thành và huyện biển nhất thành phớ Hồ Chí Minh Trung tâm hành huyện cách trung tâm thành phớ khoảng 50km (theo đường chim bay), huyê ̣n Cần Giờ nằm về phía Đơng Nam thành phớ, chiều dài từ Bắc xuống nam 35km, từ Đông sang Tây 30km Là huyện nhất thành phớ có 20km chiều dài bờ biển nằm vùng biển Đông Nam thích hợp cho việc phát triển du lịch biển nghỉ dưỡng Cần Giờ giớng đảo tách biệt với xung quanh, bốn bề sông biển Vị trí huyện Cần Giờ ở từ 106o46’12” đến 107o00’50” Kinh độ Đông từ 10o22’14” đến 10o40’00” vĩ độ Bắc Trong đó: m: Sớ lăng thể trượt, L: Chiều dài cung trượt (m), : Góc ma sát (độ), C: Lực dính kết (T/m2) Điều khó khăn nhất ở vô số mặt trượt khả dĩ, ta phải tìm mặt trựơt nguy hiểm nhất cho trị sớ Kmin Đới với đất dính lý tưởng ( = 0, C  0): mặt trượt nguy hiểm nhất mặt trượt qua chân bờ dốc A, có tâm O giao điểm hai đường OA OB tạo thành góc 1, 2 với mặt dớc mặt đỉnh [Hình 3.1a] Trị sớ 1, 2 thay đổi theo góc dớc  xác định theo [Bảng 3.2] Bảng 3.2 Bảng tra trị số 1, 2 theo góc dốc   1 2 1:5 11o19’ 25o 37o 1:3 18o26’ 25o 35o 1:2 26o34’ 25o 35o 1:1.5 33o47’ 26o 35o 1:1 45o 28o 37o 1:0.58 60o 29o 40o Độ dốc mái dốc (tg) Đối với đất dính thơng thường (  0, C  0): Mặt trượt nguy hiểm nhất qua chân bờ dốc tâm trượt xác định [Hình 3.1b] sau: Từ A (chân bờ dốc) lấy đoạn chiều cao bờ dốc H kéo dài theo phương nằm ngang lấy đoạn 4.5H, điểm M Từ D ở AB dựng đường thẳng đứng cắt MB tại O đường MO, về phía trái điểm O, ta chọn số tâm trượt tùy ý O1, O2, O3… ứng với ta xác định hệ số ổn định K1, K2, K3… nối chúng lại với ta đường cong K Kẻ tiếp tuyến với đường cong K song song với MO, từ tiếp điểm đường cong K hạ đường vng góc với MO ta O’ tâm trượt nguy hiểm nhất cần xác định 39 O3 O2 O1 O 1 O3 O2 O’ BC O1 O B C H 2   2H A D H 2H A 4.5H Hình 3.1 Sơ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm theo phương pháp V.Fellenius Hình 3.1a: Đối với đất dính lý tưởng 3.2.2 Kế t quả tính toán Hình 3.1b: Đối với đất dính thơng thường Ở đây, em sử dụng phần mềm Geo-Slope Office 8.11 để kiểm toán độ ổn định bờ dốc dọc đoạn sông nghiên cứu Phương pháp sử dụng tính tốn phương pháp Bishop đơn giản (Bishop’Simplied method) Thực chất phương pháp tương tự phương pháp V Fellenius, song tính tốn có xét đến lực tương tác mặt tiếp xúc lăng thể phân tố Khu vực sông Soài Ra ̣p: Ta có đô ̣ sâu đáy sông là 25m nên ta xét bờ dốc đươ ̣c cấ u ta ̣o bởi lớp: Lớp 1: Bùn sét hữu có bề dày 25.0m, trạng thái chảy có đặc trưng lý: w = 14.51kN/m3,  = 5o27’ = 5.45o, C = 14.88kPa Kết tính tốn cho hệ sớ ổn định Kmin = 0.891 < (hình 3.13) Như vậy, bờ dốc mất ổn định Hin ̣ bờ dố c khu vực khảo sát ̀ h 3.2 Sơ đồ tính toán ở n đinh 40 3.3 GIẢI PHÁP GIA CỚ THÍ CH HỢP Căn vào điều kiện điạ hiǹ h và công trin ̀ h đã xây dựng nhằ m bảo vệ bờ sông Bờ sông ta ̣i đã đươ ̣c gia cố bằ ng đá chưa thâ ̣t sự chắ c chắ n và an toàn nên cầ n đươ ̣c gia cố chắ n và an toàn Căn vào kết khảo sát thưc tế các kế t quả thí nghiệm phòng, ta thấ y ̣ số chố ng trươ ̣t Kmin = 0.891