Nghiên cứu đánh giá ổn định đê tả sông mã tỉnh thanh hóa

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, ngày 14 tháng 11 năm 2016 Tác giả luận văn Lê Khả Hùng i LỜI CẢM ƠN Với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy cơ, đồng nghiệp, bạn bè gia đình giúp tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TS Trịnh Minh Thụ, người tận tình hướng dẫn vạch định hướng khoa học, bảo đóng góp ý kiến quý báu suốt trình thực luận văn Xin cảm ơn Nhà trường, thầy giáo trường Đại học Thủy lợi, Phịng Đào tạo Đại học sau Đại học, Tập thể lớp cao học 20C22, đồng nghiệp quan, gia đình động viên, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi mặt cho tác giả thời gian hồn thành luận văn Trong q trình thực luận văn, thời gian kiến thức hạn chế nên chắn tránh khỏi sai sót Vì vậy, tác giả mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy cơ, đồng nghiệp để giúp tác giả hoàn thiện mặt kiến thức học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, ngày 14 tháng 11 năm 2016 Tác giả Lê Khả Hùng ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài 3 Cách tiếp cận phương pháp thực 3.1 Cách tiếp cận 3.2 Phương pháp nghiên cứu 4 Kết đạt CHƯƠNG HIỆN TRẠNG ĐÊ ĐIỀU BẮC BỘ VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Lịch sử, trạng đê điều khu vực đồng Bắc tuyến đê khu vực nghiên cứu 1.1.1 Lịch sử đê điều nước ta 1.1.2 Hiện trạng tuyến đê khu vực nghiên cứu 1.1.2.1 Về chống tràn 1.1.2.3 Về chất lượng thân đê, đê 1.1.2.4 Về xử lý ẩn họa đê 1.1.2.5 Về chắn sóng 1.1.2.6 Về sạt trượt, đê sát sông kè 1.1.2.7 Về cống đê 1.2 Các nguyên nhân gây ổn định đến điều kiện làm việc bình thường đê 10 1.3 Khái quát vấn đề cố gây hư hỏng cơng trình thủy lợi nói chung đê nói riêng 12 1.3.1 Khái quát cố gây gây hư hỏng cơng trình thủy lợi 12 1.3.2 Sự cố đê 13 1.4 Khái quát điều kiện địa hình – địa mạo, điều kiện cấu trúc địa chất, chế độ thủy văn; điều kiện địa chất thủy văn cố đê điều khu vực nghiên cứu 17 1.4.1 Điều kiện địa hình, địa mạo 17 1.4.2 Điều kiện cấu trúc địa chất, địa chất thủy văn 19 iii 1.4.2.1 Đặc điểm chung 19 1.4.2.2 Địa chất cơng trình 20 1.4.2.3 Địa chất thủy văn 20 1.4.3 Đặc điểm khí tượng thủy văn 20 1.4.4 Các cố đê điều khu vực nghiên cứu 23 1.5 Phân chia đê khu vực nghiên cứu theo dạng mơ hình khác 26 1.5.1 Đặc điểm môi trường địa chất 26 1.5.2 Phân chia đê theo dạng mơ hình khác 29 1.5.2.1 Mơ hình dạng I (MH I) 30 1.5.2.2 Mơ hình dạng II (MH II) 30 1.5.2.3 Mô hình dạng III (MH III) 31 1.5.2.4 Mô hình dạng IV (MH IV) 31 CHƯƠNG 34 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐÊ TẢ SÔNG Mà 34 2.1 Ngun tắc tính tốn ổn định cho đê 34 2.2 Lựa chọn mặt cắt tính tốn 34 2.3 Trường hợp tính tốn 34 2.4 Tính tốn ổn định thấm cho đê 35 2.4.1 Nguyên tắc tính toán 35 2.4.2 Yêu cầu việc tính tốn dịng thấm ổn định thấm đê 36 2.4.3 Các trường hợp tính tốn ổn định thấm đê 36 2.4.4 Các phương pháp giải toán thấm lý thuyết cổ điển 36 2.4.4.1 Phương pháp học chất lỏng 36 2.4.4.2 Phương pháp thủy lực 37 2.4.4.3 Phương pháp thực nghiệm 37 2.4.4.4 Phương pháp số 38 2.4.5 Giải toán phương pháp phần tử hữu hạn 38 2.5 Tổng quan phương pháp tính ổn định mái dốc 40 2.5.1 Các phương pháp tính ổn định mái dốc 41 2.5.1.1 Cơ sở phương pháp 41 2.5.1.3 Nội dung toán 44 iv 2.5.1.4 Phương pháp phân tích giới hạn .47 2.5.1.5 Đánh giá chung phương pháp phân tích ổn định mái 50 2.5.2 Các tiêu chuẩn đánh giá ổn định mái dốc 51 2.6 Lựa chọn phần mềm tính tốn ổn định đê 53 2.6.1 Phân tích lựa chọn phần mềm sử dụng 53 2.6.3 Cơ sở lý thuyết tính ổn định mái phần mềm (Slope/W) 54 2.6.4 Cơ sở lý thuyết Modul SEEP/W 56 2.7 Kết luận chương 57 CHƯƠNG 58 PHÂN TÍCH TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH ĐÊ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 58 3.1 Phân tích ổn định đê mơ hình dạng I 58 3.1.1 Mặt cắt ngang địa chất đại diện tính tốn 58 3.1.2 Xác định hệ số an toàn 58 3.1.3 Các trường hợp tính tốn 59 3.1.4 Điều kiện biên toán 59 3.1.4.1 Mực nước tính tốn 59 3.1.4.2 Tổ hợp lực tính tốn 59 3.1.5 Các tiêu lý địa chất 60 3.1.6 Kết tính tốn 60 3.1.6.1 Kết tính tốn trường hợp .60 3.1.6.2 Kết tính tốn trường hợp .62 3.1.6.3 Tính tốn trường hợp .63 3.1.7 Tổng hợp kết tính tốn 64 3.1.8 Kết luận 64 3.2 Phân tích ổn định đê mơ hình dạng II 64 3.2.1 Mặt cắt ngang địa chất đại diện tính tốn 64 3.2.2 Xác định hệ số an toàn 65 3.2.3 Các trường hợp tính tốn 65 3.2.4 Điều kiện biên toán 66 3.2.4.1 Mực nước tính tốn 66 3.2.4.2 Tổ hợp lực tính tốn 66 v 3.2.5 Các tiêu lý địa chất 66 3.2.6 Kết tính tốn 67 3.2.6.1 Kết tính toán trường hợp 67 3.2.6.2 Kết tính tốn trường hợp 68 3.2.6.3 Tính tốn trường hợp 69 3.2.7 Tổng hợp kết tính tốn 70 3.2.8 Kết luận 71 3.3 Phân tích ổn định đê mơ hình dạng III 71 3.3.1 Mặt cắt ngang địa chất đại diện tính tốn 71 3.3.2 Xác định hệ số an toàn 71 3.3.3 Các trường hợp tính tốn 72 3.3.4 Điều kiện biên toán 72 3.3.4.1 Mực nước tính tốn 72 3.3.4.2 Tổ hợp lực tính tốn 72 3.3.5 Các tiêu lý địa chất 73 3.3.6 Kết tính tốn 73 3.3.6.1 Kết tính tốn trường hợp 73 3.3.6.2 Kết tính tốn trường hợp 74 3.3.6.3 Tính tốn trường hợp 75 3.3.7 Tổng hợp kết tính tốn 76 3.3.8 Kết luận 77 3.4 Phân tích ổn định đê mơ hình dạng IV 77 3.4.1 Mặt cắt ngang địa chất đại diện tính toán 77 3.4.2 Xác định hệ số an toàn 78 3.4.3 Các trường hợp tính tốn 78 3.4.4 Điều kiện biên toán 79 3.4.4.1 Mực nước tính tốn 79 3.4.4.2 Tổ hợp lực tính tốn 79 3.4.5 Các tiêu lý địa chất 79 3.4.6 Kết tính tốn 80 3.4.6.1 Kết tính tốn trường hợp 80 vi 3.4.6.2 Kết tính tốn trường hợp .81 3.4.6.3 Tính toán trường hợp .82 3.4.7 Tổng hợp kết tính tốn 83 3.4.8 Kết luận 83 3.5 Kết luận chương 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 KẾT LUẬN 86 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI 88 HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sạt trượt mái kè đê tả sông Mã đoạn từ K27+000 đến K27+500 24 (xã Hồng Khánh, huyện Hoằng Hóa) 24 Hình 1.2 Sạt trượt mái đê tả sông Mã đoạn từ K23+750 đến K24+130 (đoạn qua xã Vĩnh An, huyện Vĩnh Lộc) 24 Hình 1.3 Hiện tượng sụt lún, nứt dọc đê sạt mái phía sơng đê tả sơng Mã đoạn từ K28+000 đến K43+500, huyện Hoằng Hóa 26 Hình 1.4 Cắt dọc địa chất tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K0+000 đến K23+000 28 Hình 1.5 Cắt dọc địa chất tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K23+000 đến K28+000 đoạn từ K43+500 đến K62+500 29 Hình 1.6 Cắt dọc địa chất tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K62+500 đến K65+000 29 Hình 1.7 Cắt dọc địa chất tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K28+000 đến K43+500 29 Hình 1.8 Mơ hình dạng I (MH I) 30 Hình 1.9 Mơ hình dạng II (MH II) 31 Hình 1.10 Mơ hình dạng III (MH III) 31 Hình 1.11 Mơ hình dạng IV (MH IV) 32 Hình 1.12 Sơ đồ phân chia dạng cấu trúc đê tả sông Mã 33 Hình 2.1 Các lực tác dụng mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt trụ tròn 45 Hình 2.2 Các lực tác dụng mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt hỗn hợp 45 Hình 2.3 Các lực tác dụng mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt 46 Hình 3.1 Mặt cắt ngang địa chất đê tính tốn mơ hình dạng I 58 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 1) 61 Hình 3.3 Kết tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 1) 61 Hình 3.4 Kết tính tốn ổn định mái đê MH I (trường hợp 1) 61 Hình 3.5 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 2) 62 Hình 3.6 Kết tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 2) 62 Hình 3.7 Kết tính tốn ổn định mái đê MH I (trường hợp 2) 62 Hình 3.8 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 3) 63 Hình 3.9 Kết tính tốn thấm qua đê MH I (trường hợp 3) 63 Hình 3.10 Kết tính tốn ổn định mái đê MH I (trường hợp 3) 63 viii Hình 3.11 Mặt cắt ngang địa chất đê tính tốn mơ hình dạng II 65 Hình 3.12 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 1) 67 Hình 3.13 Kết tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 1) 68 Hình 3.14 Kết tính tốn ổn định mái đê MH II (trường hợp 1) 68 Hình 3.15 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 2) 68 Hình 3.16 Kết tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 2) 69 Hình 3.17 Kết tính tốn ổn định mái đê MH II (trường hợp 2) 69 Hình 3.18 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 3) 69 Hình 3.19 Kết tính tốn thấm qua đê MH II (trường hợp 3) 70 Hình 3.20 Kết tính tốn ổn định mái đê MH II (trường hợp 3) 70 Hình 3.21 Mặt cắt ngang địa chất đê mơ hình dạng III 71 Hình 3.22 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 1) 74 Hình 3.23 Kết tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 1) 74 Hình 3.24 Kết tính tốn ổn định mái đê MH III (trường hợp 1) 74 Hình 3.25 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 2) 75 Hình 3.26 Kết tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 2) 75 Hình 3.27 Kết tính tốn ổn định mái đê MH III (trường hợp 2) 75 Hình 3.28 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 3) 76 Hình 3.29 Kết tính tốn thấm qua đê MH III (trường hợp 3) 76 Hình 3.30 Kết tính tốn ổn định mái đê MH III (trường hợp 3) 76 Hình 3.31 Mặt cắt ngang địa chất đê mơ hình dạng IV 78 Hình 3.32 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1) 80 Hình 3.33 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1) 80 Hình 3.34 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 1) 81 Hình 3.35 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 2) 81 Hình 3.36 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 2) 81 Hình 3.37 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 2) 82 Hình 3.38 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 3) 82 Hình 3.39 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 3) 82 Hình 3.40 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 3) 83 Hình 3.41 Kết đánh giá ổn định đê tả sông Mã 45 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các tổ hợp tải trọng tính tốn 604 Bảng 3.2 Bảng tổng tiêu lý phục vụ tính toán 60 Bảng 3.3 Hệ số ổn định Kminmin ứng với trường hợp tính tốn… 648 Bảng 3.4 Trị số Gradient thấm J ứng với trường hợp tính tốn 648 Bảng 3.5 Các tổ hợp tải trọng tính tốn 66 Bảng 3.6 Bảng tổng tiêu lý phục vụ tính tốn 67 Bảng 3.7 Hệ số ổn định Kminmin ứng với trường hợp tính tốn 70 Bảng 3.8 Trị số Gradient thấm J ứng với trường hợp tính tốn 70 Bảng 3.9 Các tổ hợp tải trọng tính toán 73 Bảng 3.10 Bảng tổng tiêu lý phục vụ tính tốn 67 Bảng 3.11 Hệ số ổn định Kminmin ứng với trường hợp tính tốn 77 Bảng 3.12 Trị số Gradient thấm J ứng với trường hợp tính tốn 77 Bảng 3.13 Các tổ hợp tải trọng tính tốn 79 Bảng 3.14 Bảng tổng tiêu lý phục vụ tính toán 80 Bảng 3.15 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1) 77 Bảng 3.16 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1) 77 x Phia đồng 9.40 Phia sông MNL: 8.51 Đ +5.81 Hình 3.31 Mặt cắt ngang địa chất đê mơ hình dạng IV 3.4.2 Xác định hệ số an toàn - Theo mục 1.1.2: Đê tả sông Mã K30+000 đoạn đê cấp I - Hệ số an toàn ổn định chống trượt K mái cơng trình đê sơng đất lấy theo Bảng – mục 5.3 – TCVN 9902:2016 - Công trình thủy lợi – u cầu thiết kế đê sơng: + Hệ số an toàn ổn định chống trượt K cơng trình đê đất với tổ hợp tải trọng [K] = 1,35 + Hệ số an toàn ổn định chống trượt K cơng trình đê đất với tổ hợp tải trọng đặc biệt [K] = 1,20 - Gradient dòng thấm qua thân đê lấy theo quy định bảng mục 5.6 - TCVN 9902:2016 Với thân đê đất sét ta được: trị số građient thấm cho phép thân đê [Jđ]cp = 0,70 3.4.3 Các trường hợp tính tốn Các trường hợp tính tốn bao gồm có trường hợp sau đây: Trường hợp 1: Phía đồng đất bão hịa nước, mực nước lấy mực nước ao, phía sông mực nước lũ thiết kế Trên đỉnh đê khơng có phương tiện lại Trường hợp 2: Phía đồng đất bão hòa nước mực nước lấy mực nước ao, phía sơng nước lũ rút nhanh từ mực nước lũ thiết đến mực nước thường xuyên (tại thời điểm đo) Trên đỉnh đê phương tiện lại Trường hợp 3: Phía đồng khơng có nước, phía sơng mực nước kiệt 95% Trên đỉnh đê có phương tiện lại hoạt động 78 3.4.4 Điều kiện biên toán 3.4.4.1 Mực nước tính tốn Căn vào tài liệu lưu trữ hàng năm “Mực nước lũ lớn sơng tả Mã” Chi cục đê điều phịng chống lụt bão tỉnh Thanh Hóa tài liệu mực nước kiệt, mực nước thường xuyên tuyến đê tả sông mà tác giả thu thập q trình cơng tác địa phương - Mực nước lũ thiết kế (MN lũ lớn điều tra năm 2007) K30+000: (+8.51)m - Mực nước trung bình mùa lũ: (+5.42) - Mực nước kiệt điều tra (P=95%): (-0.92) 3.4.4.2 Tổ hợp lực tính tốn Ta có bảng tổng hợp thông số tổ hợp lực ứng với trường hợp tính tốn Bảng 3.13 Các tổ hợp tải trọng tính tốn Các thơng số Loại mơ TT hình Trường hợp Trường hợp MNDBT Đồng Sông +5.81 MHIII Trường hợp +5.81 MN lũ MN Tải Thời gian thiết kế kiệt thiết trọng xe nước rút P sơng kế (kN/m2) (ngày) Có mưa +8,51 +6.42 +8,51 Khơng +0,92 3.4.5 Các tiêu lý địa chất Trên sở trắc hội tìm hiểu thực tế khu vực dự án kết từ tài liệu thu thập được, tiêu lý lớp địa chất sau: Lớp Đ: Đất sét nhẹ – trung, màu xám nâu Trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa Lớp 1: đất sét nặng, màu xám vàng, xám nâu Trạng thái nửa cứng - dẻo cứng, kết cấu chặt vừa – chặt Lớp 2: Cát hạt mịn màu xám xanh, đôi chỗ xen kẹp bùn sét hữu cơ, kết cấu chặt vừa – chặt 79 Bảng 3.14 Bảng tổng tiêu lý phục vụ tính tốn TT γ tn Lớp γ bh 3 (KN/m ) (KN/m ) φ c (KN/m2) K(m/s) Lớp Đ 14,3 1,90 13 11 9E-05 Lớp1 16,5 2,04 13 23 6E-05 Lớp 13,2 20 4E-02 3.4.6 Kết tính tốn 3.4.6.1 Kết tính tốn trường hợp a) Kết tính tốn thấm: - Sơ đồ tính tốn điều kiện biên tốn thể hình 3.32: 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 60 Hình 3.32 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1) - Đường đẳng Gradient thấm tốn thể hình 3.33: 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ 0.1 -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 3.33 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 1), J t = 0,13 b) Kết tính tốn ổn định tốn thể hình 3.34: 80 1.563 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hình 3.34 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 1), K minmin = 1,563 3.4.6.2 Kết tính tốn trường hợp a) Kết tính tốn thấm: - Sơ đồ tính tốn điều kiện biên tốn thể hình 3.35: 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 50 55 60 Hình 3.35 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 2) - Đường đẳng Gradient thấm toán thể hình 3.36 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ MN Ao: 5.81 0.1 1.635e-005 m³/sec -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 Hình 3.36 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 2), J t = 0,1 81 b) Kết tính tốn ổn định tốn thể hình 3.37 1.589 13 11 Đỉnh đê: +9.40 MNLN: +8.51 Đ MN Ao: 5.81 MNTX: 6.42 -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hình 3.37 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 2), K minmin = 1,589 3.4.6.3 Tính tốn trường hợp a) Kết tính tốn thấm: - Sơ đồ tính tốn điều kiện biên tốn thể hình 3.38: 13 11 Đỉnh đê: +9.40 Đ MNK: 0.92 -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 3.38 Sơ đồ tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 3) 55 60 - Đường đẳng Gradient thấm tốn thể hình 3.39: 13 11 Đỉnh đê: +9.40 Đ 5.8771e-005 m³/sec -1 MNK: 0.92 0.26 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Hình 3.39 Kết tính tốn thấm qua đê MH IV (trường hợp 3), J t = 0,2 82 60 b) Kết tính tốn ổn định tốn thể hình 3.40: 1.160 13 11 Đỉnh đê: +9.40 Đ MNK: 0.92 -1 -3 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hình 3.40 Kết tính tốn ổn định mái đê MH IV (trường hợp 3), K minmin = 1,116 3.4.7 Tổng hợp kết tính tốn Bảng 3.15 Hệ số ổn định Kminmin ứng với trường hợp tính tốn Trường hợp K minmin Mặt cắt đại diện [K] Kết luận tính tốn Theo Bishop TT Trường hợp K30+000 1,35 1,563 Ổn định Trường hợp K30+000 1,35 1,589 Ổn định Trường hợp K30+000 1,35 1,116 Không Ổn định TT Bảng 3.16 Trị số Gradient thấm J ứng với trường hợp tính tốn Trường hợp Mặt cắt J t Kết luận [J t ] cp tính tốn đại diện Trường hợp K30+000 0,7 0,13 Ổn định thấm Trường hợp K30+000 0,7 0,10 Ổn định thấm Trường hợp K30+000 0,7 0,20 Ổn định thấm 3.4.8 Kết luận Với kết tính tốn kiểm tra theo bảng tổng hợp mục 3.4.7, thấy mặt cắt ngang đê mơ hình dạng IV tuyến đê tả sông Mã (phân bố chủ yếu dọc theo tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K28+000 đến K43+500 thuộc địa phận xã Hoằng Khánh, 83 Hoằng Phượng, Hoằng Giang, Hoằng Hợp, Hoằng Lý huyện Hoằng Hóa) ổn định vê thấm dễ xảy ổn định gây sạt trượt mái đê phía sông Vào mùa mưa lũ, đê đảm bảo ổn định, mái đê chân đê không xuất mạch đùn, sủi Tuy nhiên mái đê phía sơng có khả sinh sạt trượt vào mùa khô, mực nước sông kiệt, đất đắp thân đê cố kết lại Tuyến đê kết hợp nhiệm vụ đường giao thơng lại nhân dân; đê có nhiều xe ô tô qua lại nên dễ xảy tượng ổn định mái đê gây sạt trượt mái phía sơng Do đó, cần lưu ý đề phòng chuẩn bị giải pháp để gia cố mái đê đảm bảo an toàn ổn định cho đê 3.5 Kết luận chương Trong chương 3, dựa vào tài liệu mà tác giả thu thập địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, số liệu thống kê mực nước lũ lớn mực nước kiệt tuyến đê tả sông Mã, sở tiến hành đánh giá trạng, phân tích ổn định đê trường hợp khác tương ứng với dạng cấu trúc tuyến đê tả sơng Mã Việc tính tốn ổn định đê xác định với mặt cắt ngang đại diện tương ứng với dạng mơ hình khác Từ kết tính tốn trên, có nhìn tổng quan tình hình làm việc tuyến đê tả sơng Mã Có thể khoanh vùng vị trí đê có nguy ổn định, bị phá hoại hay vị trí đê đảm bảo ổn định; sở khoa học để tiến hành đề xuất giải pháp xử lý đê bị an tồn ổn định Từ đó, giúp đơn vị quản lý hoạch định chiến lược bảo vệ đê theo hướng trước mắt lâu dài phù hợp với tình hình phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa 84 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Với kiến thức học chương trình đào tạo cao học Trường Đại Học Thủy Lợi, tác giả áp dụng vào thực tế để nghiên cứu đánh giá ổn định đê tả sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa Nội dung luận văn nêu bật tính cấp thiêt, ý nghĩa thực tiễn đề tài, nội dung nghiên cứu luận văn đạt sau: Luận văn nêu tổng quan hệ thống đê điều vùng Bắc khu vực nghiên cứu Nêu trạng tuyến đê khu vực nghiên cứu, cụ thể tuyến đê tả sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa Khảo sát, phân tích để làm rõ điều kiện làm việc khả phá hoại đê Luận văn nêu khái quát điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu đưa dạng cấu trúc đê, đồng thời tác giả ứng dụng kết nghiên cứu, phân tích lựa chọn phần mềm tính tốn đại, phù hợp để tiến hành tính tốn ổn định mái dốc đê Luận văn tiến hành phân chia tồn tuyến đê tả sơng Mã mơ hình hóa thành dạng cấu trúc khác nhau, bao gồm 04 dạng mơ hình nền: Mơ hình dạng I (tương ứng đoạn K0+000 đến K23+000); Mơ hình dạng II (tương ứng đoạn K23+000 đến K28+000 đoạn K43+500 đến K62+500); Mơ hình dạng III (tương ứng đoạn K62+500 đến K65+000); Mô hình dạng IV (tương ứng đoạn K28+000 đến K43+500); Mỗi mơ hình tương ứng với mặt cắt ngang điển hình đoạn đê cần nghiên cứu Luận văn tính tốn thấm, ổn định với trường hợp sau: - Trường hợp 1: Phía đồng đất bão hòa nước, mực nước lấy mực nước ao, phía sơng mực nước lũ thiết kế Trên đỉnh đê khơng có phương tiện lại - Trường hợp 2: Phía đồng đất bão hịa nước mực nước lấy mực nước ao, phía sông nước lũ rút nhanh từ mực nước lũ thiết đến mực nước thường xuyên (tại thời điểm đo) Trên đỉnh đê khơng có phương tiện lại 86 - Trường hợp 3: Phía đồng khơng có nước, phía sơng mực nước kiệt 95% Trên đỉnh đê có phương tiện lại hoạt động Kết tính toán rút sau: - Đoạn đê tả sông Mã từ K0+000 đến K23+000: luôn đảm bảo ổn định, không bị mạch đùn, mạch sủi mái chân đê phía đồng điều kiện Tuy nhiên, điều kiện địa chất dọc tuyến đê đánh giá cách tương đối, diễn biến dòng chảy ngày phức tạp biến đổi khí hậu nên cần lưu ý đến tượng thấm ngược mái đê phía sơng vào mùa mưa lũ, có tượng mực nước rút nhanh sông, cần chuẩn bị biện pháp để đảm bảo ổn định an tồn cho mái đê - Đoạn đê tả sơng Mã từ K23+000 đến K28+000 đoạn từ K43+500 đến K62+500: Tuyến đê ổn định vê thấm;vào mùa mưa lũ, đê đảm bảo ổn định, mái đê chân đê không xuất mạch đùn, sủi Tuy nhiên mái đê phía sơng có khả sinh sạt trượt mực nước lũ sông rút nhanh Vào mùa khô, mực nước sông kiệt, đất đắp thân đê cố kết lại Tuyến đê kết hợp nhiệm vụ đường giao thông lại nhân dân; đê có nhiều xe tơ qua lại nên dễ xảy tượng ổn định mái đê gây sạt trượt mái Vì cần phải đề phịng chuẩn bị biện pháp gia cố mái đảm bảo an tồn cho đê - Đoạn đê tả sơng Mã từ K62+500 đến K65+000: Tuyến đê đảm bảo ổn định điều kiện Tuy nhiên, vào mùa mưa lũ mực nước sông đạt mực nước lũ thiết kế, phía đồng đất bão hịa nước cần ý chân mái đê phía đồng có tượng xuất mạch đùn, sủi Do cần đề phịng phải có biện pháp gia cố mái xử lý đê để đảm bảo an toàn cho đê vào mùa mưa lũ - Đoạn đê tả sông Mã từ K28+000 đến K43+500: ổn định vê thấm dễ xảy ổn định gây sạt trượt mái đê phía sơng Vào mùa mưa lũ, đê đảm bảo ổn định, mái đê chân đê không xuất mạch đùn, sủi Tuy nhiên mái đê phía sơng có khả sinh sạt trượt vào mùa khô, mực nước sông kiệt, đất đắp thân đê cố kết lại Tuyến đê kết hợp nhiệm vụ đường giao thông lại nhân dân; đê có nhiều xe tơ qua lại nên dễ xảy tượng ổn định mái đê gây sạt trượt mái phía sơng Do đó, cần lưu ý đề phòng chuẩn bị giải pháp để gia cố mái đê đảm bảo an toàn ổn định cho đê 87 Trên sở kết đạt được, tổng quan tình hình làm việc tuyến đê tả sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa Khoanh vùng vị trí đê có nguy ổn định, bị phá hoại hay vị trí đê đảm bảo ổn định; sở khoa học để tiến hành đề xuất giải pháp xử lý đê bị an toàn ổn định Từ đó, giúp đơn vị quản lý hoạch định chiến lược bảo vệ đê theo hướng trước mắt lâu dài phù hợp với tình hình phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa MỘT SỐ VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI Luận văn nghiên cứu đưa 04 kiểu cấu trúc đê Tuy nhiên, tuyến đê nghiên cứu trải dài phạm vi rộng; cấu trúc địa chất tương đối phức tạp, chia dạng mơ hình đê theo nhiều nguyên tắc tiêu chí khác (chẳng hạn chia theo tiêu chí dựa vào chiều dài dịng thấm - khoảng cách từ lịng sơng đến mép đê , để phân dạng cấu trúc khác nhau) Luận văn nghiên cứu đưa giải pháp tính tốn với tốn thấm ổn định tốn thấm khơng ổn định Với chế độ thấm qua thân đê xác định việc giải tốn thấm khơng ổn định qua thân đê có xét đến tác động mưa, dao động mực nước sông, tác động ngoại lực bên ngồi, cấu trúc địa tầng Khi tính toán kiểm tra ổn định cho đê thực có kể đến dao động mực nước sơng, ảnh hưởng mưa có xét đến yếu tố lồi lõm mái đê Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu hạn chế nên tác giả đưa số kiểu cấu trúc đặc trưng toàn tuyến tính tốn ổn định đê cho số vị trí lựa chọn tương ứng với dạng mơ hình mà chưa tính tốn cho tất mặt cắt cịn lại thuộc dạng mơ hình Kết nghiên cứu tương đối vị trí tuyến đê ổn định điều kiện làm việc, vị trí đê bị phá hoại, ổn định thấm trượt, chưa đưa kiến nghị giải pháp xử lý biến dạng thấm, phương pháp xử lý hiệu đảm bảo an toàn ổn định cho dạng cấu trúc đê HƯỚNG TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU Tiếp tục thu thập số liệu, tài liệu có liên quan đến khu vực nghiên cứu để phục vụ, nghiên cứu thêm số dạng mô hình tính tốn kiểm tra ổn định cho đê Tuyến đê tả sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa hình thành trình lịch sử lâu dài địa chất phức tạp nhiều đoạn đắp tầng cát dày, 88 tầng phủ mỏng thường xuyên bị xâm hại Tại số vị trí mặt cắt ngang đê tồn tuyến, tác giả nhận thấy hệ số an toàn mái đê phía sơng dễ có nguy bị ổn định vào mùa mưa lũ Vì rằng, năm tới, với tình trạng biến đổi khí hậu tồn cầu, diễn biến tình hình mưa lũ ngày có chiều hướng khó lường, diễn biến lịng sơng có nhiều biến đổi phức tạp việc đưa giải pháp nhằm đảm bảo an toàn cho đê cần thiết 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Khánh, Từ Mạo, Nguyễn Gia Quang (1995), Sơ thảo lịch sử đê điều Việt Nam, Nhà xuất nông nghiệp [2] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, Quyết định số 606/QĐ/BNN-TCTL ngày 26/3/2013 việc phân loại, phân cấp đê địa bàn tỉnh Thanh Hóa [3] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9902:2016 – Yêu cầu thiết kế đê sông [4] Báo cáo tổng hợp Dự án “Quy hoạch phịng chống lũ chi tiết tuyến sơng có đê quy hoạch đê địa bàn tỉnh Thanh Hóa – Hợp phần lưu vực sơng Mã”, Viện quy hoạch thủy lợi - Bộ NN&PTNT [5] Phan Sỹ Kỳ (2000), Sự cố số cơng trình thủy lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh, Nhà xuất nông nghiệp, Hà Nội [6] Công ty CP Tư vấn xây dựng thủy lợi Thanh Hóa – Phịng Khảo sát địa chất Báo cáo khảo sát địa chất cơng trình đê, kè bờ tả sơng Mã thuộc dự án Tu bổ đê điều thường xuyên xử lý trọng điểm xung yếu tuyến đê tả sơng Mã, tỉnh Thanh Hóa [7] Chi cục đê điều phịng chống lụt bão tỉnh Thanh Hóa - Báo cáo tóm tắt trạng cơng trình đê điều trước lũ tỉnh hóa năm 2014 Ảnh trạng cơng trình [8] Sở NN&PTNT tỉnh Thanh Hóa - Đánh giá trạng cơng trình đê điều trước lũ năm 2014 tỉnh Thanh Hoá [9] Nguyễn Văn Hạnh, Bài giảng cao học “Cơ sở nghiên cứu lý thuyết tính tốn thấm” [10] PGS TS Trịnh Minh Thụ (2009), Bài giảng môn Địa kỹ thuật dành cho học viên sau đại học [11] Phạm Ngọc Khánh (1998), Phương pháp phần tử hữu hạn, Hà Nội [12] Nguyễn Công Mẫn (2002), SEEP/W.V5 - Phân tích thấm theo phần tử hữu hạn, SLOPE/W.V5 - Tính tốn ổn định theo phần tử hữu hạn, SIGMA/W.V5 - Tính tốn ứng suất - biến dạng theo phần tử hữu hạn - Trường đại học Thủy lợi, (Bản dịch) 90 [13] Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình thủy cơng tập I,II,III, Trường Đại học Thủy lợi, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [14] Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Trường Tiến, Trịnh Minh Thụ, Nguyễn Uyên (2000), Cơ học đất cho đất khơng bão hịa, Nhà xuất giáo dục (bản dịch) [15] Trịnh Minh Thụ Nguyễn Uyên (2010) “Phòng chống trượt lở đất đá bờ dốc, mái dốc”, Nhà xuất Xây dựng [16] Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, Nhà xuất xây dựng [17] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, Quyết định 2534/PCLB ngày 20/10/2005 qui định cấp đê mực nước thiết kế đê cho tuyến đê tỉnh Thanh Hóa [18] Một số tạp chí chun ngành thủy lợi 91 h.CÈM THđY S¥ Đồ phân chia dạng cấu trúc đê Tả SÔNG Mà 00 K0+0 Cẩm Tân tỉnh hoá U TUYẾN ĐÊ TẢ SƠNG Mà TẠI K0+000 v Quang m« hình dạng I (MH I) SÔNG B v yên M· Phia ®ång h.vÜnh léc K5+000 K0+00 v Thành K10+000 Phia sông Đ v Tiến v Ninh vĩnh Hoà +000 ~ K23 vĩnh Hùng mô hình dạng II (MH II) v Khang Đ K15+000 vĩnh Minh vĩnh An mô hình dạng III (MH III) Hà Sơn H Hà TRUNG Phõn b ch yu đoạn từ K0+000 đến K23+000, gồm xã Vĩnh Quang, Vĩnh Yên, Vĩnh Tiến, Vĩnh Thành, Vĩnh Ninh, Vĩnh Khang, Vĩnh Hịa, Vĩnh Hùng, Vĩnh Minh, huyện Vĩnh Lộc S«ng Đ Lèn Châu Lộc H HậU LộC Mô hình nỊn d¹ng II (MH - II) Phân bố chủ yếu đoạn từ K23+000 ~ K28+000 thuộc địa phận xã Vĩnh An - huyện Vĩnh K28+000 Lộc; Xã Hoằng Khánh huyện Hoằng Hóa); đoạn từ K43+500 đến K62+500 (Xã Hoằng Long, Hoằng Quang, Hoằng Hoằng Đại thành phố Thanh Hóa; Hoằng Trạch, Hoằng Tân, Hoằng Châu huyện Hoằng Hóa) § h Giang SÔNG Mà h Hợp K35+000 t sét nhẹ, màu xám vàng Trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa - chặt Đất sét lẫn hữu đôi chỗ xen kẹp cát mỏng + vỏ sò màu xám xanh Trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt - chặt vừa Đất sét - sét nhẹ lẫn hữu đôi chỗ xen kẹp cát mỏng + vỏ sò màu xám xanh Trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt - chặt vừa Cát hạt mịn màu xám xanh, đôi chỗ xen kẹp bùn sét hữu cơ, kêt cấu chặt vừa, chặt h Long h Quang K65+000 50 2+ K6 00 5+ ~K M· K40+000 h.ho»ng hãa NG Cát hạt mịn màu xám xanh, đôi chỗ xen kẹp bùn sét hữu cơ, kêt cấu chặt vừa, chặt h Lý SÔ 2a 50 3+ K4 t ỏ sét nhẹ - trung, màu xám nâu Trạng thái nửa cứng - dẻo cứng, kết cấu chặt vừa - chặt Đất sét nặng, màu xám vàng - xám nâu Trạng thái nửa cứng - dẻo cứng, kết cấu chặt vừa - chặt Đất cát đôi chỗ gặp sét, màu xám vàng - xám nâu Trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa - chặt +50 ký hiệu địa chất: K43+500 K28+00 ~ 2a Mà Phõn bố chủ yếu dọc theo tuyến đê tả sông Mã đoạn từ K28+000 đến K43+500 (Xã Hoằng Khánh, Hoằng Phượng, Hoằng Giang, Hoằng Hợp, Hoằng Lý huyện Hoằng Hóa) § h Phượng K62 Mô hình dạng IV (MH - IV) mô hình dạng III (MH IV) K30+000 SÔNG Phõn b ch yu on t dc theo tuyn đê tả sông Mã đoạn từ K62+500 đến K65+000 (xã Hoằng Châu, Hoằng Phụ huyện Hoằng Hóa) h Kh¸nh 00 Mô hình dạng III (MH - III) Đ 62+5 Mô hình dạng I (MH - I) M· + K28 0~ +0 K23 0~K chó thích: 000 K23+ 50 K43+ SÔNG 000 h Đại h TRạCH K50+000 h Phong h Châu h Phụ biển đông Cửa Hới h Tân SÔNG Hỡnh 1.12 S phõn chia dạng cấu trúc đê tả sông Mã 33 K55+000 M· K62+500 CUỐI TUYẾN ĐÊ TẢ SÔNG Mà TẠI K65+000 ... xử lý, song đến nay, vấn đề ổn định thấm đê tả sông Mã chưa nghiên cứu, giải triệt để Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá ổn định đê tả sông Mã để đề giải pháp bảo vệ đê vấn đè cấp thiết có ý nghĩa... dốc hệ số ổn định nhỏ từ ta xác định thơng số mặt cắt tính tốn đưa đánh giá ổn định cho đoạn đê nghiên cứu Đối với nội dung nghiên cứu đánh giá ổn định cho đê sông sử dụng việc xác định yếu tố... nhau, ảnh hưởng tới an toàn ổn định cho đê Để nghiên cứu đánh giá ổn định đê tả sông Mã cần phân chia cấu trúc đê theo dạng mơ hình khác Trong địa chất cơng trình, cấu trúc đê phản ánh đặc trưng vùng