Nghiên cứu ổn định của tường chắn đất cho các trường hợp đặc biệt của công trình xử lý sạt lở bờ kênh khu vực xã phú tâm huyện châu thành tỉnh sóc trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRƯƠNG HỮU TÂM NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CỦA TƯỜNG CHẮN ĐẤT CHO CÁC TRƯỜNG HỢP ĐẶC BIỆT CỦA CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SẠT LỞ BỜ KÊNH KHU VỰC XÃ PHÚ TÂM- HUYỆN CHÂU THÀNH- TỈNH SÓC TRĂNG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60 – 58 – 02 – 04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN QUANG TUẤN HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Trong thời gian học tập trường với định hướng thầy cô, đồng thời với kinh nghiệm làm việc quan, giúp đỡ bạn bè đồng nghiệp đặc biệt giúp dỡ bảo thầy TS Nguyễn Quang Tuấn Việc thực đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu ổn định tường chắn đất cho trường hợp đặc biệt cơng trình xử lý sạt lở bờ kênh khu vực xã Phú Tâm- Huyện Châu Thành- Tỉnh Sóc Trăng” tơi xin cam đoan số liệu, kết tính tốn nêu luận văn trung thực chưa sử dụng cơng trình khác Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn ghi gõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Người làm luận văn Trương Hữu Tâm i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu thực Luận văn Thạc sĩ, nhận giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình quý báo nhiều cá nhân tập thể Trước tiên tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tồn thể Q Thầy, Cơ trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội Thầy, Cô Bộ môn Địa kỹ thuậtcủa trường tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Tơi xin cảm ơn kiến thức cần thiết, bổ ích kinh nghiệm mà Thầy, Cơ tận tình truyền giảng lại cho tơi để tơivận dụng vào cơng việc thực tiễn, góp vào hành trang bước đường tương lai sống, hồn thành luận văn tốt nghiệp Tiếp đến, xin gởi lời cảm ơn đến Thầy TS.Nguyễn Quang Tuấn tận tình hướng dẫn, dạy ân cần, truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm quý báu, cung cấp đề định hướng suốt làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, Khoa Cơng Trình- Trường Đại học Thủy Lợi tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn tiến độ Tôi xin gởi lời cảm ơn đến tất anh chị, bạn học lớp Cao học CH24ĐKT12đã cung cấp tài liệu, giúp đỡ đóng góp cho tơi kiến thức bổ ích để tơi hồn thành luận văn cách tốt Cuối tui xin trân trọng cảm ơn người thân gia đình, ln động viên giúp đỡ mặt tinh thần vật chất để tơi hồn thành chương trình học tập Do thời gian thực đề tài có hạn lượng kiến thức bao la vơ tận nên khơng thể tránh khỏi thiếu xót định Tơi mong đóng góp ý kiến quý báu Quý Thầy Cô bạn bè để ngày hồn thiện Tơi xin chân thành cám ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TƯỜNG CHẮN ĐẤT VÀ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 1.1 Khái quát tường chắn đất tải trọng tác động lên tường chắn đất 1.1.1 Khái niệm loại tường chắn 1.1.2 Tải trọng tác động lên tường chắn 1.2 Tiêu chuẩn thiết kế tường chắn 1.3 Các bước thiết kế tường chắn 1.3.1 Chọn mặt cắt tính tốn 1.3.2 Xác định lực tác dụng lên tường chắn 1.3.3 Kiểm tra ổn định tường chắn 10 1.3.4 Kiểm tra điều kiện trượt ổn định tường chắn 10 1.3.5 Kiểm tra điều kiện lật ổn định tường chắn 10 1.3.6 Kiểm tra điều kiện đảm bảo sức chịu tải đất 10 1.3.7 Kiểm tra lún tường chắn 11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN 12 2.1 Lý thuyết tính tốn áp lực lên tường chắn 12 2.1.1 Nhóm lý thuyết cân giới hạn khối rắn 12 2.1.2 Nhóm lý thuyết cân giới hạn phân tố (điểm) 12 2.2 Xác định áp lực tĩnh đất lên tường chắn 13 2.3 Lý thuyết áp lực đất C.A.COULOMB 14 2.3.1 Tính tốn áp lực chủ động lớn đất theo lý thuyết C.A.Coulomb 14 2.3.2 Tính tốn áp lực bị động nhỏ đất tác dụng lên tường chắn 20 2.4 Các phương pháp dựa vào lý thuyết cân giới hạn 21 2.4.1 Tính toán áp lực đất theo lý luận W.J.W.RANKINE 21 2.4.2 Tính tốn áp lực đất theo lý thuyết V.V.Xôclovski 28 2.5 Tính tốn áp lực đất lên tường chắn trường hợp thường gặp 31 2.5.1 Trường hợp tải trọng tác dụng lên mặt đất 32 iii 2.5.2 Trường hợp lưng tường gãy khúc mặt đất phẳng 35 2.5.3 Trường hợp đất đắp sau tường gồm nhiều lớp 36 2.5.4 Trường hợp đất đắp sau tường có nước ngầm 38 2.6 Nhận xét phạm vi áp dụng lý thuyết áp dụng lên tường chắn 39 2.7 Một số vấn đề ý tính tốn áp lực lên tường chắn 40 2.7.1 Việc chọn tiêu lý đất đắp 40 2.7.2 Ảnh hưởng nở đất áp lực đất thủy động 42 2.8 Kiểm tra ổn định tường chắn 42 2.8.1 Tiêu chuẩn đảm bảo ổn định 42 2.8.2 Tính tốn ổn định cơng trình theo sơ đồ trượt phẳng 44 2.9 Mơ hình hóa phân tích ổn định tường chắn 49 2.9.1 Giới thiệu phần mềm Geo-Slope đặc điểm, khả mơ hình hóa modun 49 2.9.2 Bài toán tường chắn lựa chọn trường hợp tính 49 2.9.3 Mơ hình tính tốn hệ tường chắn đất đắp 50 2.9.4 Phân tích kết tính tốn 55 2.10 Tính tốn tường chắn theo trạng thái giới hạn 58 2.10.1 Đặt vấn đề tính tốn theo TCVN-4253-2012 58 2.10.2 Tính tốn tường chắn theo trạng thái giới hạn 59 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SẠT LỞ BỜ KÊNH KHU VỰC XÃ PHÚ TÂM- HUYỆN CHÂU THÀNH- TỈNH SÓC TRĂNG 73 3.1 Đặc điểm địa hình khu vực bờ kênh xã Phú Tâm – Huyện Châu Thành – Tỉnh Sóc Trăng 73 3.2 Phân tích địa hình khu vực 73 3.2.1 Địa chất 73 3.2.2 Địa chất thủy văn 74 3.2.3 Nhận định phân tích nguyên nhân gây sạt lở ổn định cơng trình 75 3.3 Thiết lập tốn tính tốn ổn định tường chắn 75 3.3.1 Xử lý cọc bê tông cốt thép 76 3.3.2 Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ I 83 3.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ II 87 iv 3.3.4 Kiểm tra ổn định tổng thể công trình phần mềm GeoSlope sử dụng giải pháp cọc bê tông cốt thép 90 3.3.5 Phân tích kết bình luận 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân loại tường chắn Hình 1.2 Mặt cắt ngang cơng trình Hình 2.1 Biểu đồ cường độ áp lực đất tác dụng lên tường, vòng tròn Mohr biểu diễn ứng suất điểm M 14 Hình 2.2 Mơ tả tính tốn áp lực đất chủ động lớn đất rời theo lý thuyết C.A.Coulomb 14 Hình 2.3 Hàm số Ec=f(ω) biến thiên theo dạng đường cong 15 Hình 2.4 Mơ tả tính toán áp lực chủ động lớn đất rời theo phương pháp giải tích, biểu đồ đa giác lực 16 Hình 2.5 Mơ tả tính tốn áp lực đất chủ động lớn đất dính theo lý thuyết C.A.Coulomb 19 Hình 2.6 Mơ tả tính tốn áp lực bị động nhỏ đất tác dụng lên tường chắn 20 Hình 2.7 Mơ ta tính tốn áp lực theo lý luận W.J.RANKINE đất rời 22 Hình 2.8 Trạng thái ứng suất bị động họ đường trượt biểu đồ cường độ áp lực chủ động 23 Hình 2.9 Trạng thái ứng suất bị động điểm, mặt trượt, biểu đồ cường độ áp lực bị động 23 Hình 2.10 Mơ tính tốn áp lực theo lý luận W.J.RANKINE đất dính 25 Hình 2.11 Biểu đồ phân bố cường độ điểm đặt áp lực chủ động 26 Hình 2.12 Biểu đồ phân bố cường độ điểm đặt áp lực bị động 28 Hình 2.13 Mơ tả tính tốn áp lực đất theo lý thuyết V.V.XƠCLOVSKI 29 Hình 2.14 Mơ tả tính tốn áp lực đất theo lý thuyết V.V.XƠCLOVSKI 30 Hình 2.15 Sơ đồ tính tốn áp lực chủ động đất lên tường chắn theo phương pháp Coulomb 32 Hình 2.16 Biểu đồ phân bố cường độ áp lực chủ động 34 Hình 2.17 Biểu đồ phân bố cường độ áp lực đất bị động 34 Hình 2.18 Mơ tả tính tốn tường chắn với tải trọng phân bố khơng kín khắp mặt đất phẳng 35 Hình 2.19 Mơ tả tính tốn tường chắn với lưng tường gãy khúc mặt đất phẳng 36 Hình 2.20 Trình bày dạng phân bố cường độ áp lực chủ động đất rời lớp đất có tiêu lý khác 37 vi Hình 2.21 Biểu đồ phân bố cường dộ áp lực chủ động đất rời lớp đất có tiêu lý khác 38 Hình 2.22 Biểu đồ tính tốn áp lực đất trường hợp đất đắp sau tường có nước ngầm 38 Hình 2.23 Lực tác dụng lên thỏi đa giác lực theo phương pháp Bishop 43 Hình 2.24 sơ đồ tính sức chịu tải ổn định cơng trình trượt hỗn hợp 47 Hình 2.25 Mặt cắt ngang thể số kích thước 50 Hình 2.26 Thiết lập thông số giới hạn trang vẽ 52 Hình 2.27 Thiết lập tỉ lệ đơn vị tính toán 52 Hình 2.28 Thiết lập lưới vẽ Grid 52 Hình 2.29 Phát thảo mặt cắt lớp đất nền, tường chắn 53 Hình 2.30 Nhập thơng số cho lớp đất đắp 53 Hình 2.31 Nhập thơng số cho lớp đất 1a Bùn sét 53 Hình 2.32 Thiết lập hoạt tải cơng trình 54 Hình 2.33 Thiết lập lưới tâm trượt, lưới bán kính trượt 54 Hình 2.34 Mơ cơng trình thể mặt cắt tường lớp đất phần mềm GeoSlope 55 Hình 2.35 Mơ hiển thị cung trượt tâm trượt theo phương pháp Bishop 56 Hình 2.36 Mơ cung trượt nguy hiểm phần mềm GeoSlope với tâm trượt nguy hiểm trường hợp 56 Hình 2.37 Mô cung trượt nguy hiểm phần mềm GeoSlope trường hợp 57 Hình 2.38 Mơ cung trượt nguy hiểm phần mềm GeoSlope trường hợp 57 Hình 2.39 Mơ cung trượt nguy hiểm phần mềm GeoSlope trường hợp 58 Hình 2.40 Sơ đồ lớp đất thuộc hố khoan 60 Hình 2.41 Mặt cắt ngang cơng trình 60 Hình 2.42 Mặt cắt ngang tường chắn 62 Hình 2.43 Sơ đồ biểu thị tính tốn điểm đặt lực tác dụng trường hợp nguy hiểm 63 Hình 2.44 Sơ đồ áp lực thấm trường hợp (MNN) 64 Hình 2.45 Hình Cung trượt nguy hiểm vẽ AutoCad 70 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí cọc 79 Hình 3.2 Sơ đồ sức kháng trượt cọc 80 Hình 3.3 Sơ đồ làm việc cọc cung trượt nguy hiểm 81 Hình 3.4 Sơ đồ ứng suất tác dụng phân bố ứng suất đáy móng quy ước 88 vii Hình 3.5 Mô cọc nhập số liệu đầu vào phần mềm GeoSlope phương án với hàng cọc đứng 91 Hình 3.6 Mô cọc nhập số liệu đầu vào phần mềm GeoSlope phương án với hàng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 91 Hình 3.7 Mô kết cung trượt tâm trượt nguy hiểm phương án với hàng cọc đứng 92 Hình 3.8 Mô kết cung trượt tâm trượt nguy hiểm phương án với hàng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 92 viii Lực cơng trình tác dụng lên cọc xiên P0 'max = P0 max × cos(β − α) =12.11 T< Q a = 41.27 T (thỏa) cos β H ng = P0max Với β =artg sin(β − α) = 2.03 T< P ng = T (thỏa) cos β H0 =9.63° ; α= 7.13°; P0 max  Vậy cọc đủ khả chịu tải trọng cơng trình b) Kiểm tra ổn định tồn móng cọc chịu tải trọng ngang tác dụng Kiểm tra theo điều kiện sau: ∑H n×H + ∑H =0.57 < m =0.9 po Với n: số lượng cọc bê tơng bố trí (n=2); ∑H: tổng lực ngang cơng trình tác dụng song song với đáy đài;∑H= 4.06 T; H : tải trọng ngang cơng trình tác dụng lên đầu cọc (song song với đáy đài);H = 2.03 T; ∑H po : tổng thành phần nằm ngang tải trọng cơng trình tác dụng dọc trục cọc; 'max ∑H po = P0 ×sinα×2= T; m: hệ số điều kiện làm việc, m= 0.9; Vậy điều kiện ổn định hệ thống móng thỏa c) Kiểm tra cường độ đất Điều kiện: σmax < 1.2 × R tc σ tb < R tc 84 Diện tích khối móng quy ước xác định theo cơng thức sau: F= A qu × Bqu =27.84 m2 qu Aqu = A1 + × L × tgα =6 m Bqu = B1 + L × tgαc + L × tgα =4.64 m Với A , B : khoảng cách mép cọc biên theo chiều dài chiều rộng đài cọc; L: chiều dài tính tốn từ đáy đài đến mũi cọc; α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép đến hàng cọc biên Theo quy phạm hành: cọc đứng α= ϕtb =2.75°, với ϕ tb : góc ma sát trung bình lớp đất mà cọc ma sát qua n ∑ϕ ϕtb = i =1 tb × hi =10.98° n ∑h i =1 i Với ϕ i : góc ma sát mà cọc qua; h i : bề dày lớp đất thứ i mà cọc qua; Đối với cọc xiên: α= α c = 7.13° Tổng tải trọng thẳng đứng đáy móng quy ước: N qu =∑ P + ∑ Pdat + ∑ Pcoc =1057.95 T Với γ tb = (2 ÷ 2.2) T/m3, chọn γ tb = 2; Tổng moment tác dụng đáy móng quy ước: M qu = M + ∑ H × L =77.71 T.m 85 Độ lệch tâm e= M qu =0.07 N qu Ứng suất đáy móng tường chắn: σ max = σ = ∑P qu Fqu ∑P qu Fqu  6e × 1 +  A qu    = 40.79 T/m   6e × 1 −  A qu    =35.22 T/m  σ + σmin σ tb = max = 38.01 T/m2 Theo TCXD 45-78 Sức chịu tải đất tính theo cơng thức: R tc= m × ( A × b + B × h ) × γ + D × c  = 83.13 T/m2 [13] Với m=1: hệ số điều kiện làm việc; b: bề rộng đáy móng b= B qu =4.64 m; h: chiều sâu móng; h=18.42 m Mũi cọc nằm lớp đất có trị số sau: c= 4.48 T/m2, ϕ=16.45° tra bảng 14 [13] : A= 0.38, B= 2.53, C= 5.12 γ: trọng lượng riêng trung bình đất nằm đáy móng, γ= 1.24T/m3 Xét với trường hợp tải trọng lệch tâm Vậy :σ max = 40.79 T/m2 < 1.2 Rtc= 99.75 T/m2 (thỏa) σ tb = 38.01 T/m2< Rtc= 83.13 T/m2 (thỏa)  Đất đủ khả chịu tải 86 3.3.3 Kiểm tra trạng thái giới hạn thứ II 3.3.3.1 Xác định ứng suất đáy móng quy ước Ứng suất đáy móng quy ước σ max = 40.79 T/m2; σ = 35.22 T/m2; σ tb = 38.01 T/m2 3.3.3.2 Xác định ứng suất thân Xác định ứng suất thân theo cơng thức sau: σ bt= ∑γ ×h i i Với γi: trọng lượng thân lớp đất thứ i; hi: chiều dày lớp đất thứ i; Bảng 3.10 Ứng suất thân Stt hi (m) γ ( T/m2) σbti (T/m2) 1.32 0.51 0.67 6.00 0.86 5.16 8.30 0.56 4.65 1.30 0.90 1.17 1.50 1.01 1.52 Ứng suất thân đáy móng quy ước σ bto = 13.17 (T/m2) 3.3.3.3 Xác định ứng suất gây lún Theo bề rộng B qu ta chia đáy móng thành trục đứng qua điểm A B để tính tốn ứng suất để đồng thời tính lún mép cơng trình, chia ứng suất thành thành phần (phân bố P = P glmin = 22.05 T/m2 phân bố tam giác P= P glmax P glmin = 5.58 T/m2) để tính tốn P glmax = σ max - σ bto = 27.63 T/m2 P glmin = σ - σ bto = 22.05 T/m2 P gltb = Pglmax + Pglmin = 24.84T/m2 87 Trị số ứng suất điểm nằm trục qua A B xác định theo công thức sau: Tải phân bố đều: σ gli = K c ×P (T/m2) Tải tam giác: Tại mép A: σ gli = K T ×P (T/m2) ;Tại mép B: σ gli = K T’ ×P (T/m2) Với K c , K T , K T’ : hệ số tùy thuộc vào biểu đồ lực dạng phân bố hay phân bố tam giác (tra bảng trang 247-251, sách Cơ học đất- tác giả Phan Hồng Quân) Hình 3.4 Sơ đồ ứng suất tác dụng phân bố ứng suất đáy móng quy ước Bảng 3.11 Trị số ứng suất điểm nằm trục qua điểm A B Cao trình(m) -18.32 -19.32 -20.32 -21.32 -22.32 -23.32 -24.32 -25.32 -26.32 -27.32 Độ sâu Z/Bqu Z (m) 0.00 0.22 0.43 0.65 0.86 1.08 1.29 1.51 1.73 1.94 Tải phân bố Tải tam giác Tải tam giác P( T/m2) 22.05 P( T/m2) 5.58 P( T/m2) 5.58 ∑σglA ∑σglB Kg KT 0.250 σgliA 1.395 K'T 0.250 σgli 5.513 0.000 σgliB 0.000 6.907 5.513 0.248 0.240 0.224 0.203 0.180 0.157 0.136 0.118 0.103 5.479 5.299 4.947 4.469 3.960 3.460 3.005 2.607 2.266 0.215 0.182 0.153 0.127 0.105 0.09 0.07 0.06 0.05 1.200 1.015 0.856 0.709 0.584 0.497 0.410 0.354 0.296 0.031 0.054 0.060 0.059 0.058 0.058 0.058 0.051 0.045 0.176 0.301 0.333 0.326 0.322 0.322 0.322 0.287 0.253 6.679 6.314 5.804 5.178 4.545 3.957 3.416 2.961 2.562 5.655 5.600 5.280 4.795 4.283 3.782 3.328 2.894 2.519 88 3.3.3.4 Tính lún đáy móng quy ước Độ lún xác định theo cơng thức sau:S i = e1i − e 2i × h i [14] e1i − Với e 1i , e 2i nội suy từ bảng quan hệ e-P thí nghiệm nén cố kết; σibt + σibt−1 ; P 2i = P 1i + σigltb P 1i = Bảng 3.12 Kết tính tốn lún mép A P1i Cao Hi σbti trình(m) (m) (T/m2) (kg/cm2) -18.32 -19.32 -20.32 -21.32 -22.32 -23.32 -24.32 -25.32 -26.32 -27.32 1 1 1 1 1 13.17 14.12 15.07 16.04 17.05 18.00 19.01 20.02 20.99 21.93 1.36 1.46 1.56 1.65 1.75 1.85 1.95 2.05 2.15 ∑σglA 6.907 6.679 6.314 5.804 5.178 4.545 3.957 3.416 2.961 2.562 ∑σgltb P2i(kg/cm2) 6.79 6.50 6.06 5.49 4.86 4.25 3.69 3.19 2.76 2.04 2.11 2.16 2.20 2.24 2.28 2.32 2.37 2.42 e1i e2i Sc 0.775 0.749 0.747 0.744 0.743 0.742 0.742 0.74 0.739 0.7417 0.7412 0.7409 0.7406 0.7403 0.7401 0.7398 0.7394 0.7390 0.019 0.004 0.004 0.002 0.002 0.001 0.001 0.000 0.000 3.290 ΣScA (cm) Lún mép A Bảng 3.13Kết tính tốn lún mép B P1i Cao Hi σbti trình(m) (m) (T/m2) (kg/cm2) -18.32 -19.32 -20.32 -21.32 -22.32 -23.32 -24.32 -25.32 -26.32 -27.32 1 1 1 1 1 13.17 14.12 15.07 16.04 17.05 18.00 19.01 20.02 20.99 21.93 1.36 1.46 1.56 1.65 1.75 1.85 1.95 2.05 2.15 ∑σglB 5.513 5.655 5.600 5.280 4.795 4.283 3.782 3.328 2.894 2.519 ∑σgltb P2i(kg/cm2) 5.58 5.63 5.44 5.04 4.54 4.03 3.56 3.11 2.71 1.92 2.02 2.10 2.16 2.21 2.25 2.31 2.36 2.42 e1i e2i Sc 0.775 0.749 0.747 0.744 0.743 0.742 0.742 0.74 0.739 0.7425 0.7418 0.7413 0.7409 0.7406 0.7402 0.7399 0.7395 0.7391 0.018 0.004 0.003 0.002 0.001 0.001 0.001 0.000 0.000 ΣScB (cm) Lún mép B Mép A: Sc A = 3.290 cm 89 3.132 Mép B: ScB= 3.132 cm S tb = Sc A + Sc B =3.211 cm S tb = 3.211 cm < [S gh ] = 20 cm (thỏa điều kiện lún cho phép cơng trình thủy lợi) 3.3.4 Kiểm tra ổn định tổng thể cơng trình phần mềm GeoSlope sử dụng giải pháp cọc bê tơng cốt thép Hình thức kết cấu: Tường chắn consol đặt cọc Dưới đáy bố trí hệ cọc bê tơng cốt thép Chọn cọc bê tơng cốt thép tiết diện 35×35 cm, chiều dài 19 m, mũi cọc ngàm sâu vào lớp đất tốt (lớp đất sét dẻo cứng)., mật độ cọc /1.05 m dài kè Phương án 1: Sử dụng hàng cọc đứng Phương án 2: Sử dụng hàng cọc với hàng cọc phía cọc đứng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 a) Nhập số liệu đầu vào vẽ cọc phần mềm GeoSlope Bảng 3.14 khoảng cách lực cắt cọc 35x35 (cm) Cọc (cmxcm ) 35x35 Loại cọc lc (m) Qci (kN) Đứng 1.05 74.5 Xiên 1.05 74.5 Tiến hành gáng trị số cọc vẽ cọc mô phần mềm Slope Chọn Draw/ Reinforcement Loads/ Pile Mô với trường hợp đóng cọc đứng 90 Hình 3.5 Mô cọc nhập số liệu đầu vào phần mềm GeoSlope phương án với hàng cọc đứng Hình 3.6 Mơ cọc nhập số liệu đầu vào phần mềm GeoSlope phương án vớihàng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 b) Kết tính tốn Sử dụng mơ tính tốn theo phương pháp Bishop 91 Hình 3.7 Mơ kết cung trượt tâm trượt nguy hiểm phương án1 với hàng cọc đứng Hình 3.8 Mơ kết cung trượt tâm trượt nguy hiểm phương án với hàng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 92 3.3.5 Phân tích kết bình luận 3.3.5.1 Phân tích kết đánh giá phương pháp Giải pháp dùng cọc bê tông cốt thép tiết diện 30cm x30cm 35cm x 35cm với chiều dài thay đổi 18m, 19m 20m Chọn cọc bê tơng cốt thép tiết diện 35×35 cm, dài 19 m gồm hàng cọc, mũi cọc ngàm sâu vào lớp đất tốt (lớp đất sét dẻo cứng) Lực cắt cọc lớn 74.5 kN.Sau tính tốn kiểm tra mơ Geo Slope, hệ cọc đủ khả chống lại lực gây trượt vị trí mặt trượt Bảng 3.15 Hệ số an tồn cơng trình chưa xử lý xử lý cọc bê tông cốt thép tiết diện 35x35cm, dài 19m Hạng mục Trước xử lý ổn định Sau xử lý ổn định Phương án 1: hàng cọc đóng thẳng đứng Kat1 Sau xử lý ổn định Phương án 2: hàng cọc phía sơng đóng xiên 8:1 Kat2 0.501 1.276 1.284 Trường hợp (Bảo trì Sửa chữa) Qua việc sử dụng mô hệ công trình mơ đun Slope/W để tính tốn, kết thể rõ cung trượt với hệ số an toàn Phương án 1:Kat1 = 1.276> [Kat] = 1.15 (Cơng trình thủy lợi cấp IV) Phương án 2: Kat2 = 1.284> [Kat] = 1.15 (Cơng trình thủy lợi cấp IV) Kiểm tra sức chịu tải xử lý cọc bê tông cốt thép σ max =40.79 T/m2 < 1.2 Rtc= 99.75 T/m2 (thỏa) σ tb = 38.01 T/m2< Rtc= 83.13 T/m2 (thỏa)  Đất đủ khả chịu tải Kiểm tra độ lún xử lý cọc bê tông cốt thép Độ lún tổng thể Stb = 3.211 cm Kat1= 1.276 đóng cọc thẳng đứng, cơng trình vào hướng lực tác dụng, cọc xiên có tác dụng chống đỡ lực theo phương ngang, thành phần lực chống cắt cọc có phần nhỏ sức chịu tải cọc, đồng thời đóng cọc xiên góp phần tăng diện tích tiết diện cọc vị trí mặt trượt.Khi sử dụng biện pháp thi cơng đóng cọc xiên đảm bảo tính chất an tồn hơn, tăng độ ổn định cho cơng trình phải đảm bảo độ sâu mũi cọc ngàm vào lớp đất tốt Việc sử dụng giải pháp cọc bê tông cốt thép nhằm ổn định tường chắn cơng trình kè chống sạt lỡ bờ sơng, bờ kênh phù hợp cần thiết 3.3.5.2 Nhận xét ưu điểm nhược điểm phương pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép Về ưu điểm: Đặc điểm cọc bê tơng cốt thép có độ bền cao, có khả chịu tải trọng lớn từ cơng trình truyền xuống, nên sử dụng rộng rãiđối với công trình xây dựng việc xử lý móng cơng trình Việc tính tốn cọc bê tơng cốt thép luận văn cho thấy cọc chịu tải trọng ngang lớn, sử dụng vùng đất yếu, chiều dài cọc dễ thay đổitùy thuộc vào yêu cầu tính tốn đặc điểm địa chất, mũi cọc ngàm vào lớp đất tốt đảm bảo ổn định tổng thể cho cơng trình Vật liệu cọc bêtơng cốt thép bền vững chống xâm thực hóa chất hoà tan nước nền, độ tuổi thọ tin cậy cọc cao Do việc áp dụng cọcrất phù hợp cho cơng trình thủy lợi Về nhược điểm: 94 Chiều sâu cọc đạt trung bình, thơng thường từ 10 m - 60 m Việc sử dụng cọc hạn chế cơng trình có quy mơ lớn cầu cảng Cọc bê tơng cốt thép có tác dụng giữ khối đất trượt, ổn định tổng thể cho cơng trình nên số cơng trình có bề rộng sơng lớn, cần kết hợp với phương pháp bảo vệ bờ để chống xói lỡ bờ sơng áp lực sóng, tàu bè áp lực dòng chảy gây Kết luận chương Thể khái quát đặc điểm địa hình, thủy văn khu vực xã Phú Tâm- Huyện Châu Thành- Tỉnh Sóc Trăng Nhận định số nguyên nhân làm ảnh hưởng trực tiếp đến hai bên bờ kênh, gây ổn định làm nguy hiểm đến cơng trình tài sản tính mạng người Đề xuất sử dụng phương án ổn định cơng trình cọc bê tơng cốt thép, bố trí đáy tường chắn, sử dụng phần mềm Geoslope để mô tính tốn ổn định tổng thể cơng trình Đối với cơng trình này, mặt kỹ thuật biện pháp thi cơng hai hàng cọc với hàng cọc xiên phía sơng đảm bảo an tồn ổn định so với phương án sử dụng hai hàng cọc đứng Mô mơ hình tính tốn có kể đến làm việc cọc bê tông cốt thép hệ công trình, việc đánh giá ổn định cơng trình cho kết trực quang, rút ngắn nhiều thời gian so với cách tính tốn truyền thống, trường hợp nguy hiểm tường chắn hình thức ổn định tường chắn kiểm tra được, xác thực với thực tế giúp người kỹ sư đánh giá ổn định cơng trình cách nhanh chóng 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Những kết đạt luận văn a) Phân tích khái quát đặc điểm địa hình, thủy văn khu vực xã Phú Tâm- Huyện Châu Thành- Tỉnh Sóc Trăng Nhận định số nguyên nhân gây ổn định b) Phân tích tổng quan tường chắn đất, vấn đề tính tốn ổn định tường chắn theo trạng thái giới hạn Đặt vấn đề ứng dụng phần mềm tính tốn thiết kế tường chắn theo trạng thái giới hạn cách tiếp cận giải toán c) Mơ tốn tường chắn với trường hợp gây ổn định cơng trìnhcho đoạn kênh khu vực xã Phú Tâm- Huyện Châu Thành- Tỉnh Sóc Trăng phần mềm GeoSlope, với bước tính tốn cụ thể, rõ ràng Cho kết trực quan, sinh động, giảm khối lượng tính tốn, tính lặp nhiều cho kỹ sư thiết kế tiếp cận dễ dàng với nhiều trường hợp làm việc nguy hiểm cơng trình d) Tính tốn kiểm tra lại tốn tường chắn đất theo tiêu chuẩn hành TCVN 4253-2012 kết hợp với phương pháp cân giới hạn nhằm so sánh đánh giá với kết mô phần mềm chuyên môn Cho thấy tiện dụng mơ hình mức độ tin cậy thiết kế cơngtrình thực tế phần mềm GeoSlope e) Kết tính tốn Chương luận văn cho thấy cọc bê tông cốt thép chịu tải trọng ngang lớn, sử dụng thích hợp với vùng đất yếu Đồng Sông Cửu Long nói chung khu vực tỉnh Sóc Trăng, chiều dài tiết diện cọc dễ thay đổi tùy thuộc vào u cầu tính tốn đảm bảo ổn định tổng thể cho cơng trình Đồng thời thiết kế tốn, phương án ổn định cơng trình, cần thiết kế phần kết cấu phương án phải cắt qua cung trượt cơng trình để đảm bảo giữ khối đất trượt f) Việc mơ tốn tổng thể cơng trình có làm việc cọc phần mềm GeoSlope giúp rút ngắn thời gian tính tốn thơng thường, dễ dàng việc thay đổi phương án cọc đáp ứng yêu cầu thiết kế cần thay đổi thông số cọc chạy lại phần mềm, kết phân tích xác phù hợp với thực tế 96 II Khó khăn tồn a) Do điều kiện hạn chế thời gian, luận văn nghiên cứu trường hợp nguy hiểm tường chắn bê tông cốt thép Các điều kiện địa chất phức tạp, sử dụng mặt cắt địa chất điển hình khu vực mà chưa kể hết b) Việc so sánh hai phương pháp tính nhiều hạn chế Một mặt khối lượng tính tốn lớn, sai số số học q trình tính tốn, mặt Trong việc mơ phần mềm đáp ứng phần tương tác đất tường chắn, tường chắn cọc, cọc đất Hoàn toàn chưa thể khẳng định kết cho thấy xác III Kiến nghị a) Mở rộng nghiên cứu đánh giá với nhiều trường hợp xảy cơng trình, nghiên cứu với cơng trình có tải trọng lớn, kết cấu tường chắn kích thước lớn, kết cấu phức tạp b) Cần tính tốn, mơ ổn định cơng trình thơng qua số phần mềm chun dụng khác nhằm so sánh mức độ tin cậy, phương pháp tính, từ đánh giá hiệu ứng dụng phần mềm GeoSlope c) Cần đánh giá chi tiết sai số tính tốn thiết kế tường chắn tiêu chuẩn hành mơ phần mềm cho hệ phương trình 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Xuân Mai, Đỗ Hữu Đạo Cơ Học Đất NXB Xây Dựng, 2004 [2] TCXD-VN-9152-2012 “Cơng trình thủy lợi- Quy chuẩn thiết kế tường chắn cơng trình thủy lợi” [3] TCVN-4253-2012 “Cơng trình thủy lợi,nền cơng trình thủy cơng, u cầu thiết kế” [4] Đỗ Văn Đệ, Nguyễn Quốc Tới.Phần mềm Slope/W ứng dụng vào tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình NXB Xây dựng, 2011 [5] Tài liệu khảo sát địa hình sơng Maspero, tỉnh Sóc Trăng năm 2011 Cơng ty Cổ phần tư vấn thiết kế vận tải phía Nam [6] Tài liệu tính tốn thủy văn lấy từ trạm đo Đại Ngãi, Cần Thơ, Mỹ Thanh, Sóc Trăng từ năm 1984 đến năm 2000 [7] Tài liệu kết tính tốn thủy văn từ dự án: Quản lộ - Phụng Hiệp năm 1999 Công ty tư vấn XDTLII (HECII) [8] TCXD-VN-285-2002 ”Cơng trình thủy lợi, quy định chủ yếu thiết kế” [9] Phan Trường Phiệt Áp lực đất tường chắn đất NXB Xây Dựng, 2001 [10] Vũ Mạnh Hùng.Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình NXB Xây Dựng, 1999 [11] TCXD-VN-205-1998 “Thiết kế móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế” [12] TCXD-VN-356-2005 “Kết cấu bê tông bê tông cốt thép- Tiêu chuẩn thiết kế” [13] TCXD-VN-45-78 “Nền nhà cơng trình- Tiêu chuẩn thiết kế” [14] Châu Ngọc Ẩn.Nền móng NXB Đại học quốc gia TP HCM, 2013 98 ... TỐN ỔN ĐỊNH ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SẠT LỞ BỜ KÊNH KHU VỰC XÃ PHÚ TÂM- HUYỆN CHÂU THÀNH- TỈNH SÓC TRĂNG 73 3.1 Đặc điểm địa hình khu vực bờ kênh xã Phú Tâm – Huyện Châu Thành. .. tài luận văn cao học Nghiên cứu ổn định tường chắn đất cho trường hợp đặc biệt cơng trình xử lý sạt lở bờ kênh khu vực xã Phú Tâm- Huyện Châu Thành- Tỉnh Sóc Trăng tơi xin cam đoan số liệu,... yếu tố đặc biệt quan trọng đóng góp vào an tồn lâu dài hệ cơng trình II Mục đích đề tài: Nghiên cứu giải pháp ổn định tường chắn cho cơng trình sạt lở bờ kênh khu vựcxã Phú Tâm – Huyện Châu Thành