Tóm tắt: Để đóng góp thêm cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng mới, nâng cấp kè bảo vệ bờ sông của tỉnh Hậu Giang phù hợp với địa chất, điều kiện kinh tế của từng cùng, đồng thời thích ứng với tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng trên toàn cầu việc nghiên cứu để giải quyết các tồn tại nhằm phục vụ tốt hơn công tác xây dựng hệ thống kẻ bảo vệ bờ sông trong các đô thị và công trình trên địa bàn tỉnh là rất cấp thiết. Qua đó, nhiều công trình kè bảo vệ ven sông đã được thực hiện và có rất nhiều loại kết cấu công trình được sử dụng như: tường chắn đất trên nền cọc BTCT, tường chắn trên hệ cọc bê tông ứng suất trước
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG CÔNG DANH ỨNG DỤNG HỆ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ CỌC LY TÂM ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI LỚN, THỊ XÃ LONG MỸ, HẬU GIANG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành: 60.58.02.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Phán Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Tô Văn Lận Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Việt Tuấn Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Lê Bá Vinh - Chủ tịch hội đồng PGS.TS Tô Văn Lận - Phản biện TS Nguyễn Việt Tuấn - Phản biện PGS.TS Tràn Tuấn Anh - ủy viên TS Đỗ Thanh Hải - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Lê Bá Vinh KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS Lê Anh Tuấn ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA —oOo— CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG CÔNG DANH MSHV: 1770122 Ngày, tháng, năm sinh: 04/3/1978 Nơi sinh: Vĩnh Long Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng MS ngành: 605802011 1- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, Hậu Giang 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Mở đầu Chương 1: Tổng quan ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép để ổn định bờ sông Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn hệ tường kè bê tơng cốt thép hệ cọc bê tông ly tâm Chương 3: ứng dụng tính tốn hệ tường kè bê tơng cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, Hậu Giang Kết luận kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/8/2018 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018 5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Võ Phán CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KÝ THUAT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN PGS.TS Võ Phán PGS.TS Lê Bá Vinh TS Lê Anh Tuấn Qua luận văn thạc sĩ này, chúng em xin bày tỏa lòng cảm ơn sâu sắc đến tồn thể Q Thầy Cơ mơn Địa Cơ Nền Móng tham gia giảng dạy truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện tốt cho chúng em suốt trình học tập thực luận văn Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Phán dành nhiều tâm huyết giảng dạy truyền đạt kiến thức khoa học, kinh nghiệm vô quý giá giúp cho chúng em suốt trình học tập trường Thầy hướng dẫn giúp chúng em hình thành nên ý tưởng đề tài, hướng dẫn phương pháp tiếp cận nghiên cứu Thầy có nhiều ý kiến đóng góp quý báo giúp đỡ nhiều suốt chặn đường vừa qua, đặc biệt ln động viên giúp đỡ chúng em hồn thành luận văn Xin cảm ơn phòng đào tạo sau Đại học trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hồn thành khóa học cao học Với hiểu biết thân cố gắng nghiên cứu hoàn thiện chắn khơng thể tránh khỏi sai sót thực luận văn, kính mong Q Thầy Cơ bỏ qua dẫn, góp ý chân thành để chúng em hồn thiện thêm kiến thức TP.HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018 Đặng Cơng Danh TĨM TẮT Để đóng góp thêm sở khoa học phục vụ cơng tác xây dựng mới, nâng cấp kè bảo vệ bờ sông tỉnh Hậu Giang phù hợp với địa chất, điều kiện kinh tế vùng, đồng thời thích ứng với tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng toàn cầu việc nghiên cứu để giải tồn nhằm phục vụ tốt công tác xây dựng hệ thống kè bảo vệ bờ sông thị cơng trình địa bàn tỉnh cấp thiết Qua đó, nhiều cơng trình kè bảo vệ ven sơng thực có nhiều loại kết cấu cơng trình sử dụng như: tường chắn đất cọc BTCT, tường chắn hệ cọc bê tông ứng suất trước, Qua kết nghiên cứu đề tài “ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, Hậu Giang” học viên tổng hợp rút kết sau: Kết tính tốn chuyển vị ngang đỉnh đầu cọc tính phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D lớn phương pháp giải tích khoảng 14,2% Khi tính theo pháp giải tích mang tính gần đúng, bên cạnh tính theo phương pháp phần tử hữu hạn ta mơ toán làm việc theo thực tế Khi phân tích ổn định trượt sâu cơng trình, kết phân tích cho thấy hệ số ổn định tổng thể theo phân tích phương pháp phần tử hữu hạn lớn hệ số ổn định phân tích theo phương pháp cân giới hạn khoảng 24,6% Áp dụng chương trình Geoslope V.2007 để giải toán ổn định tổng thể (trượt sâu) cơng trình kè cách nhanh chóng xác Qua xác định hệ số ổn định theo Fellenius Bishop chênh lệch khoảng 21% Nhằm đảm bảo tính ổn định biến dạng hệ kè cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng yếu tố như: xói lở đất chân tường cọc, nước chảy tràn bờ lũ rút, tải trọng động, ma sát âm ảnh hưởng gặp khu vực có xói lở dạng hàm ếch ABSTRACT To contribute more scientific basis for the new construction and upgrading of river bank embankments in Hau Giang province in line with the geology and economic conditions of each region and at the same time adapt to the changing situation Climate change, sea level rise across the globe research to address the shortcomings to better serve the construction of river bank embankment system in the city and works in the province is very urgent As a result, many river bank embankments have been constructed and there are many types of structures used such as: retaining walls on reinforced concrete piles, retaining walls on prestressed concrete pile systems, etc Based on the research results of the project "Application of reinforced concrete wall system on centrifugal pile system to stabilize the banks of Cai Lon river, Long My town, Hau Giang", the participants synthesized and extracted the following results.: The results of calculating the horizontal displacement of the crest of the pile head by the finite element method Plaxis 2D are about 14,2% larger than the analytical method When calculating the analytical method is only approximate, in addition, when calculated by the finite element method, we can simulate the problem of working in the real world When analyzing stability and sliding depth of the work, the analysis results show that the overall stability coefficient according to the finite element method analysis is greater than the stability coefficient analyzed by the limit equilibrium method of about 24,6% Apply the Geoslope V.2007 program to solve the problem of overall stability (deep sliding) embankment works quickly and accurately The Fellenius and Bishop coefficients were determined to be about 21% In order to ensure the stability and deformation of the gecko system, further study on the influence of factors such as soil erosion at the foot of the pile wall, overflowing water when the floods are withdrawn, dynamic load, negative friction and effects when encountering areas of frog-like erosion LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn đề tài nghiên cứu thực tác giả, đuợc thục duới sụ huớng dẫn khoa học PGS.TS Võ Phán Tất số liệu, kết tính tốn, phân tích đánh giá luận văn hồn tồn trung thục Tơi cam đoan chịu trách nhiệm sản phẩm nghiên cứu TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018 Học viên thục Đặng Công Danh DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Fs: Hệ số an toàn ổn định Rg: Tổng lực chống trượt (lực giữ) Rt: Tổng lực gây trượt Rtđ : Lực gây trượt khối đất tạo Rtp: Lực gây trượt tải trọng gây Rgđ : Lực chống trượt T : Tổng ứng suất tiếp thực tế mặt trượt pa: Áp lực đất chủ động Ỵw : Dung trọng tự nhiên z: Độ sâu từ điểm tính đến điểm xét Ka: Hệ số áp lực chủ động C: Lực dính (p: Góc ma sát đất Ea: Áp lực chủ động đất ho: Cao độ vùng chịu kéo q: Tải trọng Pp: Áp lực đất bị động ptt: Tải trọng tính tốn cz Ẵ Ă Ă y : Hệ sô nên theo chiêu ngang ơz: Áp lực tính tốn (ứng suất) Mz: Moment uốn Qz: Lực cắt Ze: Chiều sâu tính đổi Le: Chiều dài cọc đất tính đổi abd: Hệ số biến dạng be: Bề rộng quy ước cọc yo: Chuyển vị ngang cọc : Góc xoay cọc Kts: Hệ số ổn định trượt sâu tường Fs: Hệ số an toàn Tm, sm: Lực cắt đáy mảnh Tf: Sức chống cắt 1: Chiều dài dọc theo đáy mảnh W: Trọng luựng mảnh T: Lực cắt tạo dọc theo đáy mảnh R1 R2: Các lực bên tạo mảnh kề El, E2: Lực pháp tuyến mảnh Xi, X2: Lực tiếp tuyến mảnh K : Là ma trận độ cứng A V : Số gia véctơ chuyển vị Fex: Véctơ ngoại lực fin : Véctơ phản lực Cr, Ọr: Lực dính góc nội ma sát để đất đạt trạng thái cân giới hạn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Phuơng pháp nghiên cứu Tính khoa học tính thực tiễn đề tài .2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu đề tài CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ ÚNG DỤNG HỆ TƯỜNG KẺ BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÊ ÔN ĐỊNH BỜ SÔNG 1.1 Một số hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng 1.1.1 Một số hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang 1.1.2 Một số hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng thị xã Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang 1.1.3 Một số hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sông thị xã Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang 1.2 Các giải pháp kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sông 1.2.1 Tuờng góc BTCT cọc bê tơng ly tâm BTCT .9 1.2.2 Kè mái nghiêng sâu 10 1.3 Một số dạng ổn định kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sông địa bàn tỉnh Hậu Giang 11 1.3.1 Một số dạng ổn định kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng .11 1.3.2 Ngun nhân gây ổn định cơng trình bảo vệ bờ sơng q trình thi cơng vận hành 12 1.4 Tổng quan phương pháp tính tốn ổn định cơng trình kè bảo vệ bờ sơng 14 1.5 Nhận xét chương 15 CHƯƠNG 2: SỎ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN HỆ TƯỜNG KÈ BTCT TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG LY TÂM 17 2.1 Phương pháp giải tích 17 2.1.1 Tường chắn 17 -75- [•10'3m ] A: -65.000 B: -60.000 C: -55.000 D: -50.000 E: -45.000 F: -40.000 G:-35.000 H: -30.000 I: -25.000 J: -20.000 K: -15.000 L: -10.000 M: -5.000 N: -0.000 0: 5.000 P: 10.000 Q: 15.000 R! 20.000 S: 25.000 Ti 30.000 Hình 3.18: Chuyến vị đứng tống -76- Hình 3.18: Chuyến vị đứng tống -77A A A [•103 m] A: -170.000 B: -160.000 C: -150.000 D: -140.000 E: -130.000 F: -120.000 G: -110.000 H: -100.000 I: -90.000 J: -80.000 K: -70.000 I: -60.000 M: -50.000 N: -40.000 0:-30.000 P: -20.000 Q:-10.000 R; -0.000 S: 10.000 Vertical displacements (Uy) Hình 3.18: Chuyến vị đứng tống A -78- A Total incremental displacements (dutot) Hình 3.19: Cung trượt tổng thể Horizontal displacements (tlx) Extreme Ux 21.85“10 "3 m Hình 3.20: Ket chuyển vị tong thể của tường cọc theo phương ngang -79- Hình 3.20: Ket chuyển vị tong thể của tường cọc theo phương ngang -80- Hình 3.22: Kết chuyển vị cọc theo phương ngang đứng -81- Horàontal displacements (Ux) Extreme Ux 21.85“ 10’3 m Hình 3.22: Kết chuyển vị cọc theo phương ngang đứng -82- Shear forces Exheme n plane shear force 10.29 MẠn Bending moments Exheme bendng moment 13.89 kNm/m Hình 3.23: Biểu đồ Lực cẳt Moment cọc Hình 3.24: Biểu đồ chuyển vị ngang tường đáy -83- Vertical displacements (Uy) Extreme Uy-25.08*10’3 m Hình 3.25: Biểu đồ chuyển vị đứng tường đáy Bending moments Extreme bending moment -41.80 kNm/m Hình 3.26: Biểu đồ moment tường đáy -84- Hình 3.26: Biểu đồ moment tường đáy -85- Hình 3.27: Biểu đồ lực cẳt tường đáy Bảng 3.16: Bảng so sánh kết tính tốn chuyển vị ngang Phưong pháp giải tích phần mềm Plaxis Phuong pháp Chuyển vị ngang lớn đỉnh kè (cm) Đánh giá % Theo Plaxis 0,21 - Theo giải tích 0,18 14,2 % -86Bảng 3.17: Bảng so sánh kết tính tốn hệ so an toàn ổn định tổng thể theo phương pháp cân giới hạn phương pháp phần tử hữu hạn -81-' KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: I KẾT LUẬN: Qua kết nghiên cứu đề tài “ủng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, Hậu Giang” học viên tổng hợp rút kết sau: 1/ Kết tính tốn chuyển vị ngang đỉnh đầu cọc tính phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis 2D lớn phương pháp giải tích khoảng 14,2% 2/ Khi tính theo pháp giải tích mang tính gần khơng xét đến độ cứng tường tác động tương hỗ tường áp lực đất, việc xác định lựa chọn K ảnh hưởng lớn đến tính xác kết tốn 3/ Khi phân tích ổn định trượt sâu cơng trình kết phân tích cho thấy hệ số ổn định tổng thể theo phân tích phương pháp phần tử hữu hạn lớn hệ số ổn định phân tích theo phương pháp cân giới hạn khoảng 24,6% 4/ Áp dụng chương trình Geoslope V.2007 để giải tốn ổn định tổng thể (trượt sâu) cơng trình kè cách nhanh chóng xác theo phương pháp khác Qua xác định hệ số ổn định theo Fellenius Bishop chênh lệch khoảng 21% II KIẾN NGHỊ: Tính ổn định biến dạng hệ kè cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng yếu tố như: xói lở đất chân tường cọc, nước chảy tràn bờ lũ rút, tải trọng động, ma sát âm ảnh hưởng gặp khu vực có xói lở dạng hàm ếch Nghiên cứu tính tốn theo phương pháp giải tích cho tường cọc có nhiều neo, xây dựng đất yếu có nhiều lớp Đề tài nghiên cứu cho khu vực tỉnh Hậu Giang cơng trình đặc trưng nên cần phải nghiên cứu mở rộng -82- TẤI LIỆU THAM KHẢO [lJ.GS.TS.Phan Trường Phiệt: Áp lực đất tường chắn đất, NXB Giáo Dục Hà Nội, 2001 [2] PGS.TS.Châu Ngọc Ản: Nền móng cơng trình Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2009 [3] Đồ án quy hoạch chung đô thị Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang đến năm 2020, tầm nhìn đến 2030: Phân Viện Quy hoạch Miền Nam thiết lập năm 2010 [4] TS.Trần Xuân Thọ: Bài giảng Môn học Cơ học đất, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, Năm 2011 [5] PGS.TS.ĐỖ Văn Đệ, KS Nguyễn Quốc Tới: Phần mềm Slope/Wứng dụng vào tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình NXB Xây Dựng, 2012 [6J.PGS.TS.V0 Phán: Phân tích tính tốn móng cọc, Nhà xuất Đại học quốc gia TPHCM, năm 2012 [7] Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam Bộ Tài nguyên Môi trường xuất năm 2012 [8] Đồ án quy hoạch chung thị xã Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang đến năm 2025: Công ty TNNHH MTV Quy hoạch - thiết kế - thi công An Gia lập năm 2012 [9] TCVN 4253 - 86: Nền cơng trình thủy - Tiêu chuẩn thiết kế [10] Đồ án quy hoạch xây dựng Vùng tỉnh Hậu Giang đến năm 2030, tầm nhìn đến 2050: Phân Viện Quy hoạch Miền Nam thiết lập năm 2013 [11] , PGS.TS.Nguyễn Minh Tâm, “Bài giảng ứng dụng Pỉaxỉs tỉnh toán địa kỹ thuật”, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh [12] , TCVN 10304:2014: Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế [13] Hồ sơ Báo cáo địa chất cơng trình: Cơng ty Tư vấn thiết kế XDCT Trường Sinh lập năm 2014 [14] , PGS.TS Bùi Trường Sơn, Địa Chất Cơng Trình NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM, năm 2016 [15] Tràn Quang Hộ, “Cơng trình đất yếu”, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, Ed, 2017 ... “ ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị Xã Long Mỹ, Hậu Giang Với ứng dụng giải pháp nhằm giúp học viên nắm vững loại kè nhằm ổn định kè cặp bờ sông. .. Tổng quan ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép để ổn định bờ sông Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc bê tông ly tâm Chương 3: ứng dụng tính tốn hệ tường kè. .. sử dụng như: tường chắn đất cọc BTCT, tường chắn hệ cọc bê tông ứng suất trước, Qua kết nghiên cứu đề tài ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn,