Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt kết cấu hợp lý cho kè thạch bàn, huyện tây hòa, tỉnh phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN DUY KỲ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MẶT CẮT KẾT CẤU HỢP LÝ CHO KÈ THẠCH BÀN, HUYỆN TÂY HÒA, TỈNH PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ NINH THUẬN, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN DUY KỲ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MẶT CẮT KẾT CẤU HỢP LÝ CHO KÈ THẠCH BÀN, HUYỆN TÂY HÒA, TỈNH PHÚ N Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 1481580202040 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS ĐỖ VĂN LƯỢNG NINH THUẬN, NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Trần Duy Kỳ Học viên lớp: 22C11 - NT Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt kết cấu hợp lý cho kè Thạch Bàn, huyện Tây Hòa, tỉnh Phú n” cơng trình nghiên cứu thân tơi Các thơng tin, tài liệu, bảng biểu, hình vẽ lấy từ nguồn khác trích dẫn nguồn đầy đủ theo qui định Nếu có khơng tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm theo qui định nhà trường Tác giả luận văn Trần Duy Kỳ i LỜI CÁM ƠN Sau hai năm học tập làm luận văn, nhiệt tình giúp đỡ thầy giáo, giáo trường Đại học Thủy lợi, cán bộ, giáo viên trường Đại học Thủy lợi Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung Bằng nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế thân đến đề tài “Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt kết cấu hợp lý cho kè Thạch Bàn, huyện Tây Hòa, tỉnh Phú Yên” tác giả hoàn thành thời hạn quy định Trong khuôn khổ luận văn, với kết khiêm tốn việc nghiên cứu sở khoa học phục vụ cho việc lựa chọn giải pháp hợp lý phù hợp cho kè bảo vệ bờ sơng, tác giả hy vọng đóng góp phần nhỏ phục vụ cho nghiên cứu vấn đề có liên quan Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Đỗ Văn Lượng, tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo cán cơng nhân viên Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy Lợi, giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi nơi tác giả học tập, gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn thời hạn Do hạn chế thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế thân nên luận văn tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện đề tài luận văn Xin trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ Tổng quan đê kè, bảo vệ bờ sông 1.1.1 Một số đặc điểm chung đê, kè 1.1.2 Đê điều phòng chống lũ 1.1.3 Kè cơng trình bảo vệ bờ 1.2 Các kết nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ sông Việt Nam 1.2.1 sông Những xu hướng giải pháp công nghệ cơng trình bảo vệ bờ …………………………………………………………………………….7 1.2.2 Cải tiến cấu kiện kết cấu cơng trình .16 1.2.3 Cải tiến giải pháp thi công 25 1.3 Các kết nghiên cứu đê, kè bảo vệ bờ sông Phú Yên 25 1.4 Kết luận chương 28 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VỀ HÌNH THỨC KẾT CẤU MẶT CẮT ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG VÀ HIỆN TRẠNG ĐÊ, KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG Ở PHÚ YÊN 29 2.1 Các nghiên cứu hình thức kết cấu mặt cắt đê, kè bảo vệ bờ sông 29 2.1.1 Các nghiên cứu lý thuyết 29 2.1.2 Các nghiên cứu ứng dụng 37 2.1.3 Nguyên nhân hư hỏng đê, kè sông .42 2.1.4 Quá trình xây dựng số nguyên nhân hư hỏng đê, kè sơng tỉnh Phú n ………………………………………………………………………… 43 2.1.5 Phân tích nguyên nhân hư hỏng đê, kè sông Phú Yên 60 2.2 Nghiên cứu đề xuất tiêu chí thiết kế đê, kè chống xói lở bờ sông địa bàn tỉnh Phú Yên .62 2.2.1 Các sở khoa học pháp lý 62 2.2.2 Đề xuất tiêu chí thiết kế lựa chọn tuyến, hình thức, kết cấu mặt cắt đê, kè bảo vệ bờ sông Phú Yên 64 iii 2.2.3 Đề xuất lựa chọn hình thức, kết cấu mặt cắt đê, kè bảo vệ bờ sông áp dụng Phú Yên 71 2.3 Kết luận chương 78 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MẶT CẮT KẾT CẤU HỢP LÝ CHO KÈ THẠCH BÀN, HUYỆN TÂY HÒA, TỈNH PHÚ YÊN 80 3.1 Tổng quan khu vực nghiên .80 3.1.1 Vị trí đoạn sơng Ba bị sạt lở thôn Thạch Bàn 80 3.1.2 Đặc điểm địa chất: .81 3.1.3 Đặc điểm thủy văn: 82 3.1.4 Sông suối: 83 3.1.5 Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội: 83 3.2 Mục tiêu nhiệm vụ cấp bậc cơng trình 83 3.2.1 Nhiệm vụ cơng trình: 83 3.2.2 Cấp cơng trình: 84 3.3 Đề xuất phương án hình thức, kết cấu mặt cắt kè chống xói lở thơn Thạch Bàn ……………………………………………………………………………… 84 3.4 Xác định thông số thiết kế phương án 87 3.4.1 Tính tốn mực nước thiết kế: 87 3.4.2 Tính tốn vận tốc thiết kế: 87 3.4.3 Cao trình đỉnh kè thiết kế 87 3.4.4 Cao trình chân kè thiết kế: 88 3.5 Kiểm tra ổn định cơng trình .88 3.5.1 Đối với phương án 1: Chân kè hệ cọc 88 3.5.2 Đối với phương án 2: Chân kè hệ ống buy 91 3.5.3 Tính tốn ổn định tổng thể mái kè 99 3.6 Chọn kết cấu chi tiết 108 3.7 Tính tốn giá thành đầu tư lựa chọn phương án hợp lý 109 3.7.1 Cơ sở lập tổng mức đầu tư: .109 3.7.2 Tổng mức đầu tư: 109 3.7.3 So sánh lựa chọn phương án: 109 3.8 Kết luận chương 111 PHỤ LỤC 115 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 0.1 Vị trí kè Thạch Bàn Hình 0.2 Tình hình sạt lở khu vực nghiên cứu Hình 1.1 Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè .8 Hình 1.2 Một số loại thảm bê tông túi khuôn Hình 1.3 Kết cấu thảm FS Hình 1.4 Thảm túi cát kè thảm túi cát bờ sơng Sài Gòn 10 Hình 1.5 Kè GeoTube 10 Hình 1.6 Một loại túi địa kỹ thuật 11 Hình 1.7 Bảo vệ bờ cừ Lasen nhựa 11 Hình 1.1 Trải vải địa kỹ thụât làm tầng lọc mái kè .12 Hình 1.2 Một số loại thảm bê tông túi khuôn 13 Hình 1.3 Kết cấu thảm FS 13 Hình 1.4 Thảm túi cát kè thảm túi cát bờ sông Sài Gòn 14 Hình 1.5 Kè GeoTube 14 Hình 1.6 Một loại túi địa kỹ thuật 15 Hình 1.7 Bảo vệ bờ cừ Lasen nhựa 15 Hình 1.8 Thảm bê tơng liên kết dây ni lon chống xói đáy sơng Trường Giang – Trung Quốc 16 Hình 1.9 Kè lát mái thảm bê tông 17 Hình 1.10 Cải tiến kết cấu lõi rồng vỏ lưới thép 17 Hình 1.11 Rồng đá túi đơn túi lưới 18 Hình 1.12 Thảm đá bảo vệ bờ sông 18 Hình 1.13 Khối Amorloc 19 Hình 1.14 Cấu tạo khối Hydroblock 20 Hình 1.15 Kè mỏ hàn hai hàng cọc ống BTCT 21 Hình 1.16 Cơng trình bảo vệ bờ sông Cái Phan Rang (Ninh Thuận) hệ thống công trình hồn lưu 21 Hình 1.17 Kè mỏ hàn chữ G ngắt quãng 22 Hình 1.18 Kè mỏ hàn rọ đá 22 Hình 1.19 Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ sông 23 v Hình 1.20 Kè kết hợp loại vải địa kỹ thuật thực vật 24 Hình 1.21 Kết hợp cọc cừ ván thép chân kè với cuộn sợi đai giữ ổn định phát triển thực vật 24 Hình 1.22 Cắt ngang đại diện kè Tam Giang 26 Hình 1.23 Kè chống xói lở hạ lưu sơng Tam Giang, thị xã Sơng Cầu 26 Hình 1.24 Kè bờ tả khu vực thượng lưu đập Ông Tấn, xã An Thạch, huyện Tuy An .27 Hình 1.25 Kè chống xói lở hạ lưu sông Đằ Rằng .27 Hình 2.1 Minh họa hình thức chân kè lát mái đường lạch sâu cách xa bờ 34 Hình 2.2 Ví dụ hình thức chân kè lát mái đường lạch sâu nằm vùng xây dựng kè .35 Hình 2.3 Mơ vị trí thả đá 35 Hình 2.4 Chân kè đá đổ .36 Hình 2.5 Chân kè rồng 36 Hình 2.6 Chân kè cọc 37 Hình 2.7 Chân kè ống buy 37 Hình 2.8 Kè lát mái 38 Hình 2.9 Kè mỏ hàn 39 Hình 2.10 Đập hướng dòng 40 Hình 2.11 Cắt ngang điển hình kè Tam Giang 53 Hình 2.12 Cắt ngang điển hình kè Ơng Tấn 54 Hình 2.13 Sạt lở kè Bạch Đằng, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên 58 Hình 2.14 Sụt lún mái Kè chống xói lở bờ Nam sơng Đà Rằng 59 Hình 2.15 Mất ổn định thi công bờ trước thi công phần chân kè Tam Giang, thị xã Sông Cầu, tỉnh Phú Yên 60 Hình 2.16 Sạt lở kè Bạch Đằng 61 Hình 2.17 Sụt lún mái Kè chống xói lở bờ Nam sơng Đà Rằng 62 Hình 2.18 Cấu tạo kè lát mái 65 Hình 2.19 Khu vực bồi xói sau xây dựng cơng trình ổn định cửa sơng 71 Hình 2.20 Mặt cắt kè dạng 72 Hình 2.21 Mặt cắt kè dạng 73 vi Hình 2.22 Mặt cắt kè dạng 75 Hình 2.23 Mặt cắt ngang cơng trình kè dạng 76 Hình 3.1 Hiện trạng sạt lở khu vực nghiên cứu 80 Hình 3.2 Hiện trạng sạt lở bờ sơng Ba đoạn qua thơn Thạch Bàn 81 Hình 3.3 Hiện trạng sạt lở khu vực thôn Thạch Bàn 81 Hình 3.4 Phương án (Chân kè cọc bê tông cốt thép) 85 Hình 3.5 Phương án (Chân kè ống buy) 86 Hình 3.6 Sơ đồ áp lực đất tác dụng lên hệ cọc 89 Hình 3.7 Sơ đồ tính ổn định hệ ống buy Km1+17 (Hố khoan HK32) 91 Hình 3.8 Sơ đồ xác định áp lực tác dụng lên ống buy tải trọng bánh xe .93 Hình 3.9 Sơ đồ xác định áp lực tác dụng lên ống buy tải đất đắp 93 Hình 3.10 Sơ đồ áp lực chủ động tác dụng lên ống buy đắp sau lưng 95 Hình 3.11 Biểu đồ tổng áp lực chủ động tác dụng lên ống buy 95 Hình 3.12 Biểu đồ tổng áp lực bị động tác dụng lên ống buy 96 Hình 3.13 Tổng hợp lực tác dụng lên hệ ống buy 96 Hình 3.14 Qui tải trọng tâm đáy ống buy 98 Hình 3.15 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt tổng thể tính đến chân cọc) HK 22 101 Hình 3.16 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt tổng thể tính đến chân cọc) HK 22 102 Hình 3.17 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt phần mái đỉnh cọc) HK 22 102 Hình 3.18 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt phần mái đỉnh cọc) HK 22 103 Hình 3.19 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt tổng thể tính đến chân cọc) HK28 104 Hình 3.20 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt tổng thể tính đến chân cọc) HK28 104 Hình 3.21 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt phần mái đỉnh cọc) HK28 105 Hình 3.22 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt phần mái đỉnh cọc) HK28 105 Hình 3.23 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt tổng thể tính đến chân ống buy) HK 32 .106 Hình 3.24 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt tổng thể tính đến chân ống buy) HK 32 .107 Hình 3.25 Nền đất trạng thái tự nhiên (trượt phần mái đỉnh cọc) HK 32 107 Hình 3.26 Nền đất trạng thái bão hòa (trượt phần mái đỉnh cọc) HK 32 108 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chiều rộng tối thiểu mặt đỉnh đê 30 Bảng 2.2 Hệ số KD 31 Bảng 2.3 Hệ số φ 32 Bảng 2.4 Các đặc trưng sơng ngòi Phú Yên 47 Bảng 2.5 Bảng thống kê kè Phú Yên 50 Bảng 3.1 Bảng mực nước tính tốn nhỏ đầu tuyến kè ứng với tần suất 87 Bảng 3.2 Bảng mực nước thiết kế lớn đầu tuyến kè ứng với tần suất .87 Bảng 3.3 Bảng Bảng tính tốn giá trị chiều sâu chơn cọc .90 Bảng 3.4 Bảng tính tốn giá trị chiều sâu chôn cọc 90 Bảng 3.5 Bảng áp lực lên ống buy tải bánh xe theo chiều sâu 92 Bảng 3.6 Bảng áp lực lên ống buy tải đất đắp theo chiều sâu 94 Bảng 3.7 Bảng áp lực chủ động tác dụng lên ống buy đất sau tường theo chiều sâu .94 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp áp lực chủ động tác dụng lên ống buy theo chiều sâu 95 Bảng 3.9 Đặc trưng lý lớp địa chất mặt cắt HK22 .101 Bảng 3.10 Bảng tính chất lý đất đá đắp sau lưng tường 101 Bảng 3.11 Đặc trưng lý lớp địa chất mặt cắt HK28 .103 Bảng 3.12 Đặc trưng lý lớp địa chất mặt cắt bảng sau: 106 Bảng 3.13 Kết cấu kè phương án 108 Bảng 3.14 Bảng so sánh lựa chọn phương án .110 viii PHỤ LỤC Phụ lục 1: Tính tốn mực nước thiết kế kè Thạch Bàn .116 Phụ lục 2: Tính tốn vận tốc thiết kế kè Thạch Bàn 121 Phụ lục 3: Tính tốn chiều sâu chơn cọc trường hợp khoảng cách cọc 2m 123 Phụ lục 4: tính tốn chiều sâu chơn cọc trường hợp khoảng cách cọc 1m .126 115 Phụ lục 1: Tính toán mực nước thiết kế kè Thạch Bàn Mực nước thiết kế thay đổi dọc theo chiều dài tuyến kè vào độ dốc đường mặt nước Sông Ba theo mùa Kiệt mùa lũ Qua đo đạc vào mùa kiệt năm 2014 độ dốc đường mặt nước tuyến Kè chống xói lở thơn Thạch Bàn là: imn = 0,05% Do từ trạm Củng Sơn khu vực xây dựng tiểu dự án có cơng trình ngăn nước Đập Đồng Cam nên để tính tốn cao trình mực nước Hp% cho cơng trình chúng tơi sử mực nước trạm đo Phú Lâm (Mã trạm 71559; Kinh độ 109018'; Vĩ độ 13004'; Trạm Phú Lâm cách vị trí tuyến kè 23km có đo mực nước từ năm 1977 đến Số liệu tổng cục khí tượng thủy văn quản lý nên chất lượng đáng tin cậy Thống kê chuỗi số liệu mực nước nhỏ nhất, lớn năm trạm Phú Lâm ghi bảng Bảng đặc trưng mực nước trung bình tháng năm trạm Phú Lâm (cm) Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 1977 19 10 -8 -18 -24 -34 -20 -19 87 54 98 12 13,1 1978 -1 -12 -22 -25 -12 -27 27 69 80 98 47 18,9 1979 -2 -9 -27 -25 18 23 16 15 80 101 146 41 31,3 1980 12 -4 -21 -16 -15 17 -4 30 22 134 176 100 36,0 1981 11 -9 -21 -11 -29 -10 -16 36 19 20 18 0,9 1982 14 -15 -6 -37 -33 -13 -25 19 17 142 109 34 17,1 1983 14 -15 -6 -37 -33 -13 -25 19 17 142 109 34 17,1 1984 11 -19 -19 -1 -7 63 58 92 109 69 30,5 1985 18 -4 -8 -7 11 13 43 66 93 75 25,1 1986 20 -9 -19 -7 -21 -17 67 60 76 71 101 27,0 1987 18 -2 -16 -18 -26 -15 -21 -8 14 103 38 6,0 1988 10 -1 -11 -14 -20 -4 -10 -22 132 104 31 16,9 1989 25 -3 -11 11 29 50 71 24 21,3 116 50 Năm I II III IV V VI 1990 22 -6 -6 -5 25 -5 26 46 130 119 52 33,5 1991 15 -2 -13 -8 -17 -24 -9 12 75 96 54 38 18,1 1992 17 -3 -18 -14 -12 11 47 51 115 72 28 24,9 1993 -12 -16 -16 -23 -31 -23 -14 12 91 63 96 11,1 1994 -17 -13 -22 -15 -25 -3 54 51 35 34 7,3 1995 14 -8 -9 -15 -22 -14 -8 40 83 78 70 17,9 1996 24 21 -10 -1 10 12 30 70 87 163 126 44,6 1997 21 -14 -2 -5 -17 -16 15 34 44 13 20 8,2 1998 -4 -14 -20 -22 -22 -28 -33 -16 68 153 115 15,1 1999 42 -6 33 25 34 32 88 122 145 43,4 2000 25 13 15 48 49 26 33 15 56 124 110 77 49,4 2001 18 -7 -12 -11 19 20 41 49 28 12,5 2002 -3 -11 -15 -8 -19 -18 56 26 93 51 13,4 2003 13 -12 -12 15 32 89 79 38 21,0 2004 -7 -8 -11 -11 14 -8 -6 16 16 12 1,8 2005 -12 -11 -16 -21 -25 -28 57 59 73 144 18,4 2006 27 -4 -7 -17 -7 64 62 19 31 15,8 2007 25 -10 -7 -3 -16 -24 20 23 80 162 15 22,2 2008 14 -1 -11 -8 -20 -22 -19 15 120 42 9,6 2009 20 -14 -13 -7 -13 -23 -12 39 48 60 -2 7,6 TB 15 -3 -10 -12 -6 -8 -9 12 40 77 89 54 20 VII VIII IX X XI XII Năm Bảng đặc trưng mực nước lớn tháng năm trạm Phú Lâm Năm I II III IV V VI VII VIII IX XI XII Max 1977 86 66 59 31 33 34 46 34 346 160 362 74 362,0 1978 76 45 35 37 69 38 152 95 138 185 369 91 369,0 1979 58 61 26 34 142 129 102 73 157 239 400 91 400,0 117 X Năm I II III IV V VI VII VIII IX 1980 71 57 36 31 54 107 47 109 148 375 455 252 455,0 1981 77 58 47 42 58 112 103 30 112 88 168 85 168,0 1982 67 38 75 24 37 75 50 115 67 339 285 83 339,0 1983 67 38 75 24 37 75 50 115 67 339 285 83 339,0 1984 72 63 46 33 56 123 54 148 125 276 330 255 330,0 1985 63 53 62 47 49 92 55 66 99 1986 96 78 66 41 78 49 50 190 200 158 162 464 464,0 1987 94 60 36 52 45 72 51 156 50 1988 102 73 44 54 48 74 54 38 114 366 439 1989 75 68 47 51 86 73 110 110 127 198 156 100 198,0 1990 85 63 53 61 89 168 66 99 1991 86 63 51 57 59 49 53 90 170 234 126 95 234,0 1992 93 46 31 32 47 91 67 108 117 431 144 73 431,0 1993 66 49 35 55 39 29 35 35 51 1994 65 40 46 46 45 46 84 43 150 203 1995 85 80 30 26 42 40 40 46 117 265 167 149 265,0 1996 83 85 33 63 97 51 53 143 206 242 308 358 358,0 1997 91 69 41 58 53 47 49 64 156 124 297 128 297,0 1998 69 50 30 29 42 36 32 42 53 316 412 352 412,0 1999 104 59 49 52 84 102 82 90 60 249 310 383 383,0 2000 93 70 76 112 131 143 83 98 147 293 373 279 373,0 2001 89 84 116 55 65 57 55 76 75 2002 77 56 54 53 68 50 59 100 155 103 236 150 236,0 2003 86 67 54 47 63 78 51 64 76 312 442 157 442,0 2004 85 65 60 54 57 244 69 74 68 76 2005 87 57 55 44 54 49 53 56 249 337 221 324 337,0 118 X XI XII Max 182 367 198 367,0 81 344 105 344,0 85 439,0 370 362 124 370,0 521 332 262 521,0 97 126 203,0 191 261 179 261,0 90 93 244,0 Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2006 102 70 62 54 93 48 110 87 177 201 102 111 201,0 2007 99 67 61 60 61 54 50 275 169 304 429 2008 95 68 46 55 73 71 60 54 185 112 362 168 362,0 2009 154 74 62 82 107 67 69 71 245 231 465 91 93 Max 429,0 465,0 Mùa kiệt lưu vực lấy từ tháng đến tháng Sử dụng mực nước trung bình mùa kiệt trạm Phú Lâm vẽ đường tần suất Kết ghi bảng Bảng đặc trưng mực nước trung bình mùa kiệt mực nước ứng với tần suất thiết kế trạm Phú Lâm Đặc trưng thống kê Mực nước ứng với tần suất thiết kế P% (cm) Ho (cm) Cv Cs 10% 15% 20% 25% 50% 75% 85% 90% 95% -2,7 0,6 1,2 11.94 8.11 5.29 3.02 -4.81 -10.66 -13.05 -14.56 -16.32 Mực nước lớn năm lấy theo số liệu trạm thủy văn Phú Lâm Sử dụng số liệu vẽ đường tần suất Kết ghi bảng Bảng đặc trưng mực nước lớn năm mực nước lớn ứng với tần suất trạm Phú Lâm Đặc trưng thống kê Mực nước ứng với tần suất thiết kế P% (cm) Ho (cm) Cv Cs 1,0 1,5 2,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 345 0,27 0,0 561,8 547,2 536,4 498,3 464,4 441,6 423,4 407,8 393,8 Mực nước trung bình mùa kiệt với tần suất 95%, mực nước lớn thiết kế với tần suất 5% vị trí tính tốn tính chuyển từ mực nước trạm Phú Lâm cộng với chênh lệch cao độ theo độ dốc mực nước đoạn sông trạm Phú Lâm vị trí cần tính tốn mực nước HCơng trình = HPL + H 119 Trong đó: Hcơng trình: Mực nước thiết kế vị trí tính tốn HPL: Mực nước trạm Phú Lâm theo tần suất tính tốn H : Chênh lệch mực nước trạm Phú Lâm vị trí tính tốn Theo tài liệu khảo sát chênh cao mực nước trạm Phú Lâm điểm đầu tuyến kè mùa kiệt đo đạc vào mùa kiệt năm 2014 là: H K = HCTK – HPLK = 9,74 – 0,32 = 9,42 (m) = 942 (cm) Kết tính tốn mực nước nhỏ thiết kế vị trí đầu tuyến kè bảng sau: Bảng mực nước tính tốn nhỏ đầu tuyến kè ứng với tần suất (Đơn vị: m) P% 10 15 20 25 50 75 85 90 95 HP (m) 9,48 9,45 9,42 9,39 9,32 9,26 9,23 9,22 9,2 Chênh lệch mực nước trạm Phú Lâm điểm đầu tuyến kè mùa lũ đo đạc vào mùa lũ năm 2013 là: H L = HCTL – HPLL = 15,01 – 2,65 = 12,36 (m) = 1236 (cm) Kết tính tốn mực nước lớn thiết kế vị trí đầu kè bảng Bảng mực nước thiết kế lớn đầu tuyến kè ứng với tần suất (Đơn vị: m) P% HP (m) 1,0 1,5 2,0 10,0 5,0 15,0 20,0 25,0 30,0 17,978 17,832 17,724 17,343 17,004 16,776 16,594 16,438 16,298 120 Phụ lục 2: Tính tốn vận tốc thiết kế kè Thạch Bàn Đoạn sơng vị trí tuyến kè khơng có trạm đo đạc thủy văn Gần vị trí tuyến có trạm Phú Lâm đo mực nước trạm thủy văn Củng Sơn có đo đạc lưu lượng vận tốc dòng chảy Thống kê giá trị vận tốc lớn liệt tài liệu trạm Củng Sơn hai trận lũ lịch sử năm 1993 2009 xác định vận tốc dòng chảy lớn sau: Bảng vận tốc dòng chảy lớn trạm Củng Sơn V(m/s) STT Đặc trưng 1993 2009 Vận tốc lớn tức thời 3,80 2,47 Vận tốc lớn trung bình 3,10 2,12 Do khơng có tài liệu đo đạc vận tốc vị trí cơng trình nên vận tốc dòng chảy lớn vị trí cơng trình xác định dựa sở tài liệu địa hình (trắc dọc mặt cắt ngang), quan hệ Q~Z tuyến kè sau so sánh đánh giá với số liệu thực đo trạm Củng Sơn Để sơ tính tốn vận tốc dòng chảy lớn tuyến kè, tiến hành xây dựng đường quan hệ Q~Z mặt cắt đầu kè, kè, cuối kè (không kể phần bãi làm kè dòng chảy chủ yếu chuyển qua phần lòng dẫn chính) Do vị trí tính tốn gần nhau, mặt cắt kè tiến hành kiểm tra vận tốc lớn cho mặt cắt với cấp lưu lượng khác Xây dựng đường quan hệ Q ~ H cho vị trí đầu kè, kè, cuối kè sử dụng công thức thuỷ lực sau: 1 Q   R J n Trong đó: Q : Lưu lượng nước ( m3/s )  : Diện tích mặt cắt ướt ( m2 ) 121 n : hệ số nhám lòng sơng R : bán kính thuỷ lực ( m ) J : Độ dốc mặt nước Mặt cắt vị trí làm kè đo đạc vào mùa lũ, tháng 11 năm 2013 Độ dốc mặt nước xác định theo tài liệu đo đạc mùa lũ i = 0,00064 Độ nhám lòng sơng xác định theo tài liệu thực đo trạm Củng Sơn Với n = 0,035 Sau tính tốn cho giá trị vận tốc trung bình lớn vị trí tính tốn ứng với cấp lưu lượng mặt cắt 3,42m/s Giá trị tương đối phù hợp với kết thực đo Củng Sơn Vận tốc lớn tức thời vị trí kè tính theo tỷ lệ vận tốc lớn tức thời vận tốc lớn trung bình trạm Củng Sơn Vmax = 3,42  (3,8/3,10) = 4,19 m/s Vận tốc dòng chảy lớn để tính tốn kè Thạch Bàn Vmax = 4,19 m/s 122 Phụ lục 3: Tính tốn chiều sâu chơn cọc trường hợp khoảng cách cọc 2m Từ sơ đồ tính tốn trên, lấy mô men điểm mũi cọc N ta có: 1 1  M N  P1 ( h  t o )  P2 ( h  t o )   dn bt o (b  c )  P3  (h  0.5)  t   3  Trong đó: P1 : áp lực đất chủ động tác dụng lên phần cọc có đan Vì phần có đan ngắn so với chiều dài cọc nên bỏ qua phần mái nghiêng đất đắp sau cọc cơng thức tính tốn (tính đất đắp nằm ngang), mà nhân giá trị với hệ số nt cho mái nghiêng, với chiều cao phần có đan thấp nên nt =1,35 P2 : áp lực hoạt tải q1 = 0.2T/m2 q trình thi cơng gây nên P3 : áp lực hoạt tải khối đá hộc thả rời chân kè công gây nên h : chiều cao từ đỉnh cọc đến chân đan, theo thiết kế h = 2,3m  : dung trọng hỗn hợp đất đá đắp sau lưng đan,   2,25T / m3  dn : dung trọng đẩy hỗn hợp đất đá chân cọc,  dn  1,1 T / m t : độ sâu cọc kể từ mặt đáy sông tới điểm N  b : hệ số áp lực bị động đất  c : hệ số áp lực chủ động đất b : chiều rộng cọc, b = 0,3m  : góc ma sát hỗn hợp đất đá sau lưng đan,   27,5o  dd : góc ma sát hỗn hợp đất theo thân cọc nc : hệ số vượt tải áp lực ngang đất, nc = 1,2 B : khoảng cách tim hai cọc liền nhau, B = 2,0m 123 Áp lực chủ động P1 tính theo cơng thức:  Bh tg (45o  ) 2 P  n c nt 27,5 o 2 o  P1  1,2.1,35 .2.2,25.2,3 tg (45  )  7,1 T / m 2 Áp lực chủ động P2 tính theo cơng thức:  27,5 o o P  nc nt q1 hBtg (45  )  1,2.1,35.0,2.2.2,3.tg (45  )  0,55T / m 2 o Áp lực P3 tính theo cơng thức: P3  B (h  0,5) tg (45o  ) = 3,574 T/m 2 b  tg (45 o   dd ), c  tg (45 o   dd ) Giải phương trình M N  với lưu ý chiều sâu cọc t o  ta xác định chiều sâu to áp lực đất lên phần cọc có chiều sâu ∆t: E '  P1  P2  nc  dn b.t o (b  c )  P3 Độ sâu chơn cọc thực tế tính theo: t  t o  t  t o  E' 2. dn b.(b  c ) Trường hợp tính tốn kiểm tra chi tiết cho mặt cắt hố khoan: HK 22 (Km0+20), HK 30 (Km0+850) mặt cắt địa chất đại diện cho đoạn tuyến (Km0+00-Km0+450; Km0+700-Km0+950; Km1+100-Km1+450) Các mặt cắt lại đoạn tuyến tính tốn, thiết kế theo mặt cắt 124 Bảng tính tốn giá trị chiều sâu chơn cọc Vị trí Số TT tính tốn Lý trình P1 P2 P3 (T/m) (T/m) (T/m) LK 22 KM0+20 7,1 0,55 3,57 LK 30 KM0+850 7,1 0,55 3,57 λb 1,925 1,666 λc 0,546 0,623 t0 E’ t (m) 7,77 8,9 (T/m) 9,668 9,56 (m) 9,137 10,46 Căn vào số liệu tính tốn điều kiện địa chất tuyến kè chế độ dòng chảy sơng Ba phức tạp, khó lường trước nguy gây ổn định chân kè nên với đoạn tuyến (Km0+00-Km0+450; Km0+700-Km0+950; Km1+100-Km1+450) học viên chọn: - Chiều sâu chơn cọc t=10,70m áp dụng cho tồn tuyến có kết cấu chân kè hệ cọc, chiều dài tồn cọc L=13m 125 Phụ lục 4: tính tốn chiều sâu chơn cọc trường hợp khoảng cách cọc 1m Từ sơ đồ tính tốn trên, lấy mơ men điểm mũi cọc N ta có: 1 1  M N  P1 ( h  t o )  P2 ( h  t o )   dn bt o (b  c )  P3  (h  0.5)  t   3  Trong đó: P1 : áp lực đất chủ động tác dụng lên phần cọc có đan Vì phần có đan ngắn so với chiều dài cọc nên bỏ qua phần mái nghiêng đất đắp sau cọc cơng thức tính tốn (tính đất đắp nằm ngang), mà nhân giá trị với hệ số nt cho mái nghiêng, với chiều cao phần có đan thấp nên nt =1,35 P2 : áp lực hoạt tải q1 = 0.2T/m2 q trình thi cơng gây nên P3 : áp lực hoạt tải khối đá hộc thả rời chân kè công gây nên h : chiều cao từ đỉnh cọc đến chân đan, theo thiết kế h = 2,3m  : dung trọng hỗn hợp đất đá đắp sau lưng đan,   2,25T / m3  dn : dung trọng đẩy hỗn hợp đất đá chân cọc,  dn  1,1 T / m t : độ sâu cọc kể từ mặt đáy sông tới điểm N  b : hệ số áp lực bị động đất  c : hệ số áp lực chủ động đất b : chiều rộng cọc, b = 0,3m  : góc ma sát hỗn hợp đất đá sau lưng đan,   27,5o  dd : góc ma sát hỗn hợp đất theo thân cọc nc : hệ số vượt tải áp lực ngang đất, nc = 1,2 B : khoảng cách tim hai cọc liền nhau, B = 1,0m 126 áp lực chủ động P1 tính theo công thức:  Bh tg (45o  ) 2 P  n c nt 27,5 o 2 o  P1  1,2.1,35 .1.2,25.2,3 tg (45  )  3,55 T / m 2 áp lực chủ động P2 tính theo cơng thức:  27,5 o o P  nc nt q1 hBtg (45  )  1,2.1,35.0,2.1.2,3.tg (45  )  0,27T / m 2 o áp lực P3 tính theo cơng thức: P3  B (h  0,5) tg (45o  ) = 1,787 T/m 2 b  tg (45 o   dd ), c  tg (45 o   dd ) Giải phương trình M N  với lưu ý chiều sâu cọc t o  ta xác định chiều sâu to áp lực đất lên phần cọc có chiều sâu ∆t: E '  P1  P2  nc  dn b.t o (b  c )  P3 Độ sâu chơn cọc thực tế tính theo: t  t o  t  t o  E' 2. dn b.(b  c ) Trường hợp tính tốn kiểm tra chi tiết cho mặt cắt hố khoan: HK28 (Km0+65) mặt cắt địa chất đại diện cho đoạn tuyến (Km0+450-Km0+700) Các mặt cắt lại đoạn tuyến tính tốn, thiết kế theo mặt cắt 127 Bảng tính tốn giá trị chiều sâu chơn cọc Vị trí Số TT tính Lý trình tốn P1 P2 P3 λb (T/m) (T/m) (T/m) LK 28 KM0+650 3,55 0,27 1,787 1,797 λc 0,579 t0 (m) 5,946 E’ t (T/m) (m) 5,068 7,006 Căn vào số liệu tính tốn điều kiện địa chất tuyến kè chế độ dòng chảy sơng Ba phức tạp, khó lường trước nguy gây ổn định chân kè nên với đoạn tuyến (Km0+450-Km0+700) học viên chọn: - Chiều sâu chôn cọc t=7,2m khoảng cách cọc 1m áp dụng cho đoạn tuyến từ Km0+450 đến Km0+700 có kết cấu chân kè hệ cọc, chiều dài tồn cọc L=9,5 128 ... dụng cụ thể cho khu vực cần nghiên cứu Hình 0.2 Tình hình sạt lở khu vực nghiên cứu Chính đề tài: Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt kết cấu hợp lý cho Kè Thạch Bàn, huyện Tây Hòa, tỉnh Phú n” bước... 71 2.3 Kết luận chương 78 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MẶT CẮT KẾT CẤU HỢP LÝ CHO KÈ THẠCH BÀN, HUYỆN TÂY HÒA, TỈNH PHÚ YÊN 80 3.1 Tổng quan khu vực nghiên .80... lực cố gắng học tập, nghiên cứu tìm tòi, tích lũy kinh nghiệm thực tế thân đến đề tài Nghiên cứu lựa chọn mặt cắt kết cấu hợp lý cho kè Thạch Bàn, huyện Tây Hòa, tỉnh Phú Yên tác giả hồn thành