Nghiên cứu ổn định và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ kênh Xáng Phụng Hiệp, huyện Châu Thành, tỉnh Sóc Trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HUỲNH TRỊNH VIỄN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ KÊNH XÁNG PHỤNG HIỆP, HUYỆN CHÂU THÀNH, TỈNH SÓC TRĂNG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 60-58-02-02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS BÙI VĂN TRƯỜNG HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Bản Luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu riêng tơi, hướng dẫn thầy PGS TS Bùi Văn Trường, Trường Đại học Thủy Lợi Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả Huỳnh Trịnh Viễn Phương i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, hướng dẫn tận tình thầy giáo, trao dồi với bạn lớp, tơi tích lũy cho số kiến thức định chuyên môn ngành Địa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Thủy Lợi Tôi giao đề tài luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ Kênh Xáng Phụng Hiệp, huyện Châu Thành, tỉnh Sóc Trăng” Đề tài tơi hồn thành với nội dung đề đề cương nghiên cứu với nỗ lực cố gắng thân hướng dẫn tận tình thầy PGS TS Bùi Văn Trường Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên luận văn cịn tồn số thiếu sót định, cần thầy đóng góp ý kiến nhằm tiếp tục hồn thiện luận văn để ứng dụng cho cơng việc chuyên môn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy Bộ môn Địa kỹ thuật, cảm ơn quan tạo điều kiện để hồn thành tốt luận văn Đặc biệt, tơi xin gửi lởi cảm ơn chân thành đến thầy thầy PGS TS Bùi Văn Trường trực tiếp hướng dẫn luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ SÔNG, MÁI KÊNH VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ 1.1 Tổng quan tình hình sạt lở bờ sông, mái kênh 1.1.1 Tình hình sạt lở bờ sơng, mái kênh 1.1.2 Các nguyên nhân gây sạt lở bờ sông, mái kênh [2] 1.1.3 Tình hình sạt lở bờ sơng, mái kênh Sóc Trăng 11 1.2 Tổng quan giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng, mái kênh [1] [2] [3] 14 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng giải pháp bảo vệ bờ sông, mái kênh giới 14 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sơng, mái kênh Việt Nam 22 1.2.3 Các giải pháp xử lý bảo vệ bờ sông, mái kênh Sóc Trăng thời gian qua 34 1.3 Nghiên cứu cố hư hỏng biện pháp xử lý kè gia cố bờ 36 1.4 Kết luận chương 39 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC BỜ SÔNG, MÁI KÊNH 40 2.1 Cơ sở lý thuyết phân tích ổn định mái dốc [8] 40 2.1.1 Mái dốc ổn định mái dốc 40 2.1.2 Tính tốn ổn định tổng thể cơng trình 42 2.1.3 Hình dạng mặt trượt [8] 44 2.1.4 Phân mảnh khối trượt để tính tốn ổn định mái dốc 45 2.1.5 Phương trình cân khối đất trượt 46 2.1.6 Hệ số an toàn cân moment 49 2.1.7 Hệ số an toàn cân lực 49 2.2 Các phương pháp tính tốn, phân tích ổn định mái dốc [6] [7] 50 2.2.1 Phương pháp cân giới hạn tổng quát 50 2.2.2 Phương pháp Fellenius 1926 51 2.2.3 Phương pháp đơn giản hóa Bishop 1955 52 iii 2.2.4 Phương pháp G.B Janpu 1956 53 2.3 Giải pháp ổn định mái dốc bờ sông, mái kênh xây dựng đất yếu 54 2.3.1 Khái niệm nền, đất yếu 54 2.3.2 Một số đặc điểm đất yếu 55 2.3.3 Các giải pháp ổn định mái dốc đất yếu [9] 55 2.4 Ứng dụng mơ hình Geo-slope tính tốn ổn định mái dốc cơng trình [6] 61 2.4.1 Giới thiệu mơ hình Geo-slope 61 2.4.2 Ứng dụng mơ hình Geo-slope để tính tốn ổn định mái bờ sông 62 2.5 Kết luận chương .63 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÁI BỜ KÊNH XÁNG PHỤNG HIỆP 64 3.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên tỉnh Sóc Trăng 64 3.1.1 Vị trí địa lý .64 3.1.2 Địa hình, địa mạo 65 3.1.3 Địa chất 66 3.1.4 Đất đai, thổ nhưỡng 67 3.1.5 Khí hậu .67 3.1.6 Đặc điểm chế độ thủy, hải văn 68 3.2 Khái quát chung cơng trình chống sạt lở Kênh Xáng - Phụng Hiệp 68 3.2.1 Vị trí cơng trình, địa hình thủy văn 68 3.2.2 Điều kiện địa chất công trình 69 3.3 Nghiên cứu ổn định thiết kế giải pháp bảo vệ mái kênh Xáng Phụng Hiệp 70 3.3.1 Nghiên cứu ổn định mái bờ kênh Xáng Phụng Hiệp 70 3.4.2 Giải pháp bảo vệ bờ kênh Xáng Phụng Hiệp 75 3.3.3 Thiết kế kè bảo vệ bờ kênh Xáng Phụng Hiệp 75 3.3.4 Phân tích kiểm tra khả ổn định mái bờ kênh Xáng Phụng Hiệp sau xử lý giải pháp kè .81 3.4 Kết luận chương .85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Căn nhà tầng Trung Quốc sạt lở xuống dịng sơng Hình 1.2 Sạt lở bờ sơng Tiền đoạn qua xã Bình Thành, huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp, đe dọa nghiêm trọng quốc lộ 30 vào tháng 4/2017 Hình 1.3 Sạt lở bờ sơng Hậu đoạn qua địa bàn ấp Mỹ Hội (Chợ Mới, An Giang) ngày 23/4/2017 Hình 1.4 Sạt lở nghiêm trọng kè Gành Hào, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu vào tháng 2/2017 Hình 1.5 Mơ tả dịng chảy xốy đe dọa bờ sông 10 Hình 1.6 Một đoạn sạt lở bờ sông hàng chục mét cạnh đường giao thông nông thôn ấp Hòa Lộc 2, xã Xuân Hòa, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng vào tháng 9/2016 12 Hình 1.7 Sơ họa chế xói lở bờ tác dụng dòng chảy 13 Hình 1.8 Sơ họa chế xói lở bờ tác dụng sóng, tạo nên hàm ếch 14 Hình 1.9 Gia cường mái kênh Hà Lan 15 Hình 1.10 Cấu kiện bê tơng lắp ghép a) Bóc bỏ cấu kiện gia cường cũ; b) Thay cấu kiện 15 Hình 1.11 Trồng cỏ Vetiver chống xói mịn, sạt lở bờ sơng 17 Hình 1.12 Trải vải địa kỹ thuật mái kè 18 Hình 1.13 Thảm gia cường hệ thống túi vải địa kỹ thuật đảo Sylt-KliffendeĐức 18 Hình 1.14 Một số loại thảm túi khuôn bơm đầy bê tông 19 Hình 1.15 Kè ống địa kỹ thuật Geo-Tube 19 Hình 1.16 Túi địa kỹ thuật 20 Hình 1.17 Thảm bê tơng liên kết dây nylon 21 Hình 1.18 Thảm đá bảo vệ mái dốc bờ kênh 21 Hình 1.19 Thảm rồng đá túi lưới 22 Hình 1.20 Các dạng mặt cắt ngang cơng trình bờ kè 24 Hình 1.21 Cấu tạo phận kết cấu bờ kè 24 Hình 1.22 Kết cấu bờ kè có cọc chân khay 25 Hình 1.23 Một số dạng kết cấu kè 25 Hình 1.24 Kè bảo vệ mái đá lát khan Hải Hậu, Nam Định 28 Hình 1.25 Kè đá xây liền khối Thái Bình 28 v Hình 1.26 Kè lát mái bê tông đổ chỗ 29 Hình 1.27 Mảng bê tông liên kết gài tự chèn ba chiều lắp ghép cấu kiện bê tông đúc sẵn 31 Hình 1.28 Cơng trình Kè Hồng Ngự - Đồng Tháp 33 Hình 1.29 Kết cấu thảm cát bọc vải tổng hợp 35 Hình 2.1 Mặt cắt ngang mái dốc 40 Hình 2.2 Mặt trượt giả định a) theo cung trịn; b) khơng theo cung trịn 45 Hình 2.3 Lực tác động lên mặt trượt thơng qua khối trượt với mặt trượt trịn 47 Hình 2.4 Lực tác động lên mặt trượt thông qua khối trượt với mặt trượt tổ hợp 47 Hình 2.5 Lực tác dụng lên thỏi đa giác lực theo phương pháp Bishop 52 Hình 2.6 Cọc BTCT dự ứng lực tiết diện chữ C (dạng sóng) 58 Hình 2.7 Các dạng tường chắn bảo vệ bờ đất yếu phổ biến 61 Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Sóc Trăng 64 Hình 3.2 Bản đồ hành huyện Châu Thành, tỉnh Sóc Trăng 65 Hình 3.3 Đoạn Kênh Xáng Phụng Hiệp, Châu Thành cặp Quốc lộ A qua địa phận huyện Châu Thành, tỉnh Sóc Trăng 69 Hình 3.4 Mặt cắt địa hình với mặt cắt bờ kênh trạng khu vực nghiên cứu 70 Hình 3.5 Mặt định vị đoạn kè khu vực nghiên cứu 77 Hình 3.6 Mặt cắt kè theo phương án khu vực nghiên cứu 77 Hình 3.7 Mặt bờ kè – vỉa hè kênh Xáng – Phụng Hiệp 80 Hình 3.8 Phương án 2, chân kè cọc BTCT dài 12m đóng thành hai hàng (cọc 35 x 35 cm) 81 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 So sánh đặc điểm khác biệt phương pháp tính tốn ổn định mái dốc 54 Bảng 3.1 Các tiêu lý lớp đất khu vực nghiên cứu 70 Bảng 3.2 Các thông số tính tốn ổn định 71 Bảng 3.3 Kết tính tốn ổn định bờ sông trạng 74 Bảng 3.4 Kết tính tốn ổn định mái bờ kênh sau xử lý giải pháp kè 84 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn BTCT Bê tông cốt thép ĐBSCL Đồng sông Cửu Long ĐTNĐ Đường thủy nội địa TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VKHTLMN Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam VKTB Viện Kỹ thuật Biển viii ... giao đề tài luận văn Thạc sĩ ? ?Nghiên cứu ổn định đề xuất giải pháp bảo vệ bờ Kênh Xáng Phụng Hiệp, huyện Châu Thành, tỉnh Sóc Trăng? ?? Đề tài tơi hoàn thành với nội dung đề đề cương nghiên cứu với... nghiên cứu nội dung sau: - Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ kênh - Nghiên cứu sở lý thuyết, phương pháp tính tốn ổn định mái dốc đất bờ kênh - Nghiên cứu ứng dụng, đề xuất giải pháp bảo vệ bờ kênh. .. kênh Xáng Phụng Hiệp 70 3.3.1 Nghiên cứu ổn định mái bờ kênh Xáng Phụng Hiệp 70 3.4.2 Giải pháp bảo vệ bờ kênh Xáng Phụng Hiệp 75 3.3.3 Thiết kế kè bảo vệ bờ kênh Xáng Phụng Hiệp