Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu công trình ven sông hậu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN ĐỨC DUY Phái: NAM Ngày tháng năm sinh: 31-12-1975 Nơi sinh: AN GIANG Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MHV: 00906201 I TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ SÂU CƠNG RÌNH VEN SƠNG HẬU II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG NHIỆM VỤ Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven bờ sông Hậu NỘI DUNG: PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan Đồng sơng Cửu Long cơng trình chống sạt lở sâu khu vực PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở sâu bờ sông Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính tóan ổn định mái dốc Chương 4: Ứng dụng kết nghiên cứu để tính tóan ổn định cơng trình kè bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực Văn phòng Tỉnh ủy An Giang PHẦN III: CÁC NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ NGÀY HÒAN THÀNH NHIỆM VỤ HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN QUẢN LÝ NGHÀNH PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN TS VÕ PHÁN Nội dung đề cương luận văn cao học thông qua hội đồng chuyên ngành PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGHÀNH LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn thạc sĩ, bên cạnh nổ lực thân tác giả cịn có hướng dẫn nhiệt tình quý Thầy Cô, động viên gia đình bạn bè suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, người tận tình hướng dẫn tác giả suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể Q thầy cơ, đặc biệt Quý thầy cô Bộ môn Địa Cơ – Nền Móng tận tình truyền đạt kiến thức quý báo, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn suốt thời gian vừa qua Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người khơng ngừng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian tác giả thực luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn đến bạn bè, người động viên tác giả thời gian vừa qua TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ SÂU CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HẬU Tóm tắt Thời gian vừa qua liên tiếp xảy vụ sạt lở sâu gây thiệt hại nghiêm trọng dọc theo bờ hệ thống sơng Cửu Long, có sơng Hậu Giang Việc khắc phục phòng chống loại thiên tai vấn đề thiết Vì nhiều cơng trình chống sạt lở đầu tư xây dựng, chủ yếu theo giải pháp ổn định mái dốc sử dụng tường cọc san lấp tạo cho bờ sơng có độ dốc thấp (m  3) Tuy nhiên nơi phải xử lý chống trượt cho bờ sơng có mặt trươt nguy hiểm nằm q sâu khơng thể sử dụng tường cọc cịn giải pháp chỉnh trị dịng làm dịng chảy biến đổi khó lường, có khả gây xói lở hàng lọat vị trí khác Trong luận văn tác giả nghiên cứu ưu khuyết điểm giải pháp tiến tới ứng dụng giải pháp cọc đất trộn ximăng để gia cố mái dốc bờ sông Áp dụng lý thuyết sử dụng phần mềm địa kỹ thuật, Plaxis Geo Slope\W, tác giả tính tốn phân tích cho cơng trình cụ thể: cơng trình kè bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực Văn phòng Tỉnh Ủy An Giang Kết cho thấy giải pháp phối hợp với biện pháp gia cố chống xói lịng sơng hồn tồn áp dụng mang lại hiệu chống sạt lở cao cho vị trí cần bảo vệ có mái dốc cao mà giữ ngun trạng lịng sông Thesis summary Topic: solution to prevent deep landslide, protect for constructions along Hau river Nowadays, landslide occurs regularly and dangerously along the river banks of Cuu Long rivers system, Mekong delta, especially in Hau river Repairing the damage and preventing this disaster is so urgent Many building projects have been made, most of them apply a same method, stabilize the earth slopes by using sheet pile wall or leveling the river bank to create a small slope for the shore (m≥3) However, in some places, dangerous slip surface is deep, we cannot use sheet pile wall and leveling the riverbank, it changes the direction of the river and cause landslide in other places In this thesis, author study advantages and disadvantages for each way of behaviour, in order to conclude "deep cement mixing" as the most suitable method to stabilize the earth slopes Applying theory and assistance of Plaxis and Geo Slope/W, geotechnical softwares, author makes calculations and analysis for a specific project: retaining structure for river bank in the regional of An Giang provincial committee The result from calculations and analysis prove that, this method in combination with other means to consolidate river-bottom are usable, it is not only possible to work effectively in prevention of erosion of the river bank bus also possible to remain the status quo of the river-bottom MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG VÀ CÁC CƠNG TRÌNH CHỐNG SẠT LỞ SÂU TRONG KHU VỰC 1.1 Khái quát Đồng sông Cửu Long 1.2 Khái quát địa tầng 1.2.1 Tầng bồi tích cổ hay trầm tích Pleitoxen 1.2.2 Tầng bồi tích trẻ 1.2.3 Địa chất cơng trình 1.2.4 Đặc trưng lý 1.3 Khí tượng thủy văn 11 1.4 Tổng quan sạt lở bờ sông đồng sông Cửu Long .12 1.4.1 Đặc điểm chung sạt lở bờ sông vùng đồng sông Cửu Long 12 1.4.2 Nguyên nhân gây sạt lở bờ sông vùng Đồng sông Cửu Long 12 1.4.3 Ảnh hưởng sạt lở bờ sông đến môi trường tự nhiên xã hội 13 1.5 Một số cơng trình bảo vệ bờ sơng, chống sạt lở sâu 20 1.5.1 Cơng trình bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực thành phố Long Xun .20 1.5.2 Cơng trình bảo vệ bờ sông Tiền khu vực thị trấn Tân Châu .21 1.5.3 Cơng trình bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực Khu cơng nghiệp Lắp Vị 22 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG SẠT LỞ SÂU BỜ SÔNG 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phương án bảo vệ bờ sông 23 2.1.1 Nguyên nhân sạt lở 23 2.1.1.1 Yếu tố dòng chảy 23 2.1.1.2 Yếu tố vật liệu lòng dẫn 25 2.1.1.3 Tương tác dòng chảy - lòng dẫn q trình xói lở 26 2.1.2 Các điều kiện đặc trưng khác cơng trình .28 2.2 Các phương án chống xói bảo vệ bờ sông 29 2.2.1 Sử dụng hệ thống mỏ hàn hướng dòng 29 2.2.1 Gia cố mái sông tự nhiên (ổn định) đá hộc thả rời .30 2.2.1 Gia cố lịng sơng thảm đá, rọ đá 30 2.2.1 Gia cố mái sông lăng trụ bê tông hay đan bê tông cốt thép 30 2.2.1 Bảo vệ lịng sơng chống xói lở thảm cát .31 2.3 Các giải pháp gia cố ổn định mái dốc bờ sông 34 2.3.1 Phương án san lấp tạo mái lịng sơng 34 2.3.2 Tường cọc chống trượt sâu 34 2.3.3 Gia cố đất bờ sông cọc đất trộn ximăng .35 2.3.3.1 Khái quát công nghệ gia cố cọc đất trộn ximăng 35 2.3.3.2 Nguyên lý gia cố ximăng đất 36 2.3.3.3 Khoan cao áp (jet - grouting) 39 2.3.3.4 Các thông số kỹ thuật cọc đất - ximăng 43 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC 3.1 Các loại áp lực đất 46 3.1.1 Phân loại áp lực ngang đất 46 3.1.2 Lý thuyết Morh – Rankine 47 3.1.2.1 Áp lực chủ động .48 3.1.2.1 Áp lực bị động 50 3.1.3 Lý thuyết cân giới hạn điểm 51 3.1.2.1 Áp lực chủ động .52 3.1.2.1 Áp lực bị động 52 3.2 Phương pháp tính tốn ổn định mái dốc sở trạng thái cân giới hạn .53 3.2.1 Ổn định trượt điều kiện tự nhiên .53 3.2.2 Phương pháp cung trượt hình trụ trịn - phương pháp Fellenius 56 3.2.3 Phương pháp cung trượt lăng trụ tròn - phương pháp Bishop .58 3.2.4 Phương pháp cung trượt lăng trụ tròn - phương pháp Janbu .59 3.2.5 Phương pháp Sokolovski 59 3.2.6 Phương pháp Fp theo Giáo sư N.N Maslov .62 3.3 Thiết kế tính tóan ổn định mái dốc xử lý cọc đất trộn xi măng 63 3.3.1 Nguyên tắc thiết kế .63 3.3.2.Tính tốn ổn định mái dốc xử lý cọc đất trộn ximăng 64 3.3.2.1.Kiểm tra tính ổn định tổng thể 64 3.3.2.2.Cường độ kháng cắt gia cố .66 3.3.2.3.Ảnh hưởng vị trí trụ dọc theo mặt trượt .66 3.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 67 3.4.1 Giới thiệu .67 3.4.2 Các mơ hình đất phần mềm Plaxis .68 3.4.3 Các thơng số mơ hình đất 68 3.4.4 Mơ hình Mohr – Coulomb: (mơ hình đàn dẻo túy) 69 3.4.4.1 Cơng thức tính tốn mơ hình Mohr – Coulomb 70 3.4.4.2 Các thông số mơ hình Mohr – Coulomb 71 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN GIA CỐ BỜ SƠNG HẬU KHU VỰC VĂN PHÒNG TỈNH ỦY AN GIANG 4.1 Đặt vấn đề 74 4.2 Giới thiệu cơng trình bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực thành phố Long Xuyên 74 4.2.1 Chế độ thủy văn 77 4.2.2 Đặc điểm địa chất cơng trình .78 4.2.3 Các thơng số đất theo mơ hình Mohr-Coulomb 82 4.3 Mơ tính tóan ổn định cơng trình phần mềm Plaxis 2D 8.2 84 4.3.1 Mơ tính tóan .84 4.3.2 Xác lập trạng thái ban đầu 84 4.3.3 Xác lập giai đoạn tính toán giải 85 4.4 Mơ tính cung trượt nguy hiểm phần mềm GEO SLOPE/W 90 4.5 Nhận xét .93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 Tài liệu tham khảo Lý lịch khoa học -1- MỞ ĐẦU Đặt vấn đề nghiên cứu Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) vùng tập trung dân cư kinh tế trọng điểm nước ta Với đặc điểm địa hình kênh rạch chằng chịt, tập quán sinh sống nhân dân ĐBSCL cư trú tập trung dọc theo bờ sông theo kiểu “trên bến thuyền”, giao thơng chủ yếu đường thủy Chính ta thấy tất thị tứ có chung đặc điểm nằm nút giao thơng thủy, có nước sâu, thuận lợi giao thơng thủy Tuy nhiên, địa điểm nơi dễ xảy sạt lở có lịng sơng sâu, tốc độ dòng chảy lớn, dòng chảy áp sát đâm thẳng vào bờ sông, cộng thêm đặc điểm địa chất yếu vùng ĐBSCL Thời gian từ tháng đến tháng 12 hàng năm mùa nước vùng ĐBSCL, lưu lượng nước, lưu tốc dòng chảy tăng cao gây xâm thực mạnh bờ sông làm gia tăng nguy sạt lở lưu lượng nước đổ tăng cao mực nước lũ rút xuống làm giảm áp lực nước giữ bờ Ngòai yếu tố tự nhiên, việc khai thác mức nguồn tài nguyên cát sông phục vụ cho xây dựng tác động thay đổi dịng chảy cơng trình thủy lợi xây dựng gần nguyên nhân gây sạt lở bờ sông thêm phần nghiêm trọng Thời gian vừa qua, vụ sạt lở bờ sơng gây thiệt hại nghiêm trọng đến tình hình kinh tế xã hội vùng Hàng ngàn hecta mặt đất bị nước trôi, kéo theo nhà cửa ruộng vườn, tài sản sinh mạng nhân dân Tổng cộng 40 năm qua, ĐBSCL có 32 người chết 2.200 hộ bị sụp đổ Thậm chí, huyện Tân Châu, sạt lở trơi xóa sổ ấp Vĩnh An, xã Vĩnh Hịa Liên đồn đồ địa chất miền Nam cảnh báo dọc sơng Hậu có 24 điểm sạt lở, dọc sơng Tiền có 41 khu vực sạt lở với mức độ khác Đặc biệt sông Tiền có nhiều đoạn uốn khúc, thắt cổ chai, làm cho dịng chảy xói mịn lịng sơng tạo thành hố xói có độ sâu 43m Tân Châu, 48m Mỹ Thuận -2- Sạt lở làm ổn định cửa sông Tiền, sông Hậu an ninh vùng biên giới Việt Nam – Campuchia khu vực Khánh An (sông Hậu) Vĩnh Xương (Sông Tiền) Trước tác hại to lớn tượng sạt lở gây ra, việc bảo vệ bờ sông trở thành vấn đề xúc nay, có nhiều cơng trình xây dựng để ngăn sạt lở, nhiên loại cơng trình có ưu nhược điểm khác Vì ta phải xem xét trường hợp cụ thể để vận dụng phương án thích hợp, phát huy tối đa hiệu bảo vệ chống sạt lở cơng trình Hiện tượng sạt lở bờ sơng có nhiều nguyên nhân riêng lẻ hay kết hợp với gây Tuy nhiên, phân biệt hình thức sạt lở khác nhau: Sạt lở nông: gây sạt lở bờ phạm vi từ khỏang cách vài mét mặt nước trở lên Loại sạt lở gây thiệt hại lớn khu vực có cao trình mặt đất thiên nhiên lớn nhiều so với mực nước sông, bao gồm nguyên nhân: tác dụng sóng gió, phương tiện giao thơng thuỷ gây nên sạt lở mái bờ sông; Mực nước sông thay đổi theo chế độ thuỷ triều làm thay đổi đường bảo hoà thấm, áp lực thấm, trọng lượng khối đất mép bờ sơng, điều có tác dụng bất lợi cho ổn định mái bờ Sạt lở sâu: gây trượt sâu chân mái dốc, mặt trượt cách măt nước có đến hàng chục mét Loại phá hoại gây thiệt hại phạm vi lớn hơn, mức độ nghiêm trọng hẳn so với sạt lở nông, biện pháp khắc phục phức tạp, tốn Các ngun nhân chủ yếu là: dịng chảy có lưu tốc cao, hình thái lịng sơng khúc khuỷu hình thành hố xói làm sạt lở mái bờ, cơng trình thủy lợi làm thay đổi dịng chảy, tải trọng cơng trình đặt bờ sơng nguyên nhân quan trọng gây sạt lở sâu Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu vùng Đồng sông Cửu Long vấn đề cần thiết nhằm bảo vệ tín mạng, tài sản nhân dân phục vụ cho an ninh biên giới Do đó, tác giả chọn đề tài nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven sông Hậu -3- Nội dung nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven sơng Hậu”, nhằm giải vấn đề sau: Nghiên cứu giải pháp hạn chế tác động gây xói lở bờ sơng dịng chảy gây trượt sâu Tính tốn chuyển vị bờ sơng tự nhiên có gia cố cọc đất trộn ximăng phương pháp phần tử hữu hạn Phân tích chuyển vị ứng suất đất xung quanh hệ cọc đất trộn ximăng phương pháp phần tử hữu hạn Phân tích tính ổn định tổng thể bờ sông tường gia cố đất ximăng Phân tích bề dày chiều dài dãy tường chắn đất ximăng làm ảnh hưởng đến chuyển vị độ ổn định cơng trình Trên sở có nhận định sơ ban đầu cơng trình bảo vệ bờ sơng khắc phục sạt lở sâu, điều giúp ích nhiều cho việc lựa chọn biện pháp thi cơng hợp lí cho cơng trình cụ thể Mục đích ý nghĩa nghiên cứu Nghiên cứu vận dụng phối hợp giải pháp thi công để ngăn chặn tượng sạt lở sâu bờ sông Giải vấn đề ổn định bờ sông giải pháp hợp lý mang lại hiệu kinh tế cao thân thiện với môi trường Phương pháp nghiên cứu Để thực vấn đề nêu trên, tác giả lựa chọn phương pháp nghiên cứu sau:  Nghiên cứu lý thuyết Lý thuyết cọc đất trộn ximăng Lý thuyết kiểm tra ổn định mái dốc Nghiên cứu lý thuyết phần tử hữu hạn (FEM)  Mô Sử dụng phần mềm Plaxis 2D -Version 8.2 Geo SLOPE/W version 6.02 để 83 Dung trọng mực nước Module biến dạng tiếp tuyến Lực dính hữu hiệu Góc ma sát hữu hiệu Góc dãn nở kN/ sat m3 kN/ Eeod m2 kN/ c' m2 9.17 9.28 17.78 16.87 17.76 16.8 11110 3210 3678 3111 16.3 10.12 8.54 12.46 20 3693 3403 12e4 9.11 300 độ 34.02 18.33 15.22 13.52 16.28 14.52 độ 0 0 0 m/da Hệ số thấm đứng ky y 10 1e-61.38 e-3 1e-6 1.3e-4 1e-6 1e-6 Hệ số thấm m/da ngang kx y 10 2e-62.76 e-3 1e-6 2.6e-4 1e-6 1e-6 Bảng 4.2: Thông số địa chất khu vực nhập vào mơ hình 4.2.4 Các thông số cọc đất - ximăng  Phương pháp thi công cọc đất ximăng: Công nghệ trộn ướt  Khối lượng ximăng trộn: 175 kg/m3  Chiều dài cọc: l = 10- 32m  Đường kính cọc:  = 1200mm  Độ bền nén nở hông: qu = 600 kN/m2 Eoed = 200*qu = 120000 kN/m2 Để mô dãy cọc đất ximăng tác giả qui đổi tương đương dãy cọc đất ximăng thành lớp đất có bề dày tương ứng sử dụng phần tử soil element ứng với mơ hình Mohr Coulomb để mơ φ'  Cọc đất trộn xi măng Tường đất trộn xi măng quy đổi Hình 4.6: Qui đổi cọc đất ximăng Thành phần Thông số Trị số Đơn vị Dung trọng mực nước unsat 19 kN/m3 Dung trọng mực nước sat 20 kN/m3 Module biến dạng Eoed 120000 kN/m2 Hệ số poisson 0.2  Lực dính hữu hiệu c 300 kN/m2 ’ Góc ma sát hữu hiệu độ  Góc dãn nở độ Hệ số thấm đứng ky e-6 m/day Hệ số thấm ngang kx e-6 m/day Bảng 4.3: Thông số cọc đất ximăng 84 4.3 Mơ tính tóan ổn định cơng trình phần mềm Plaxis 2D 8.2 4.3.1 Mơ tính tóan Theo kích thước mặt cắt bờ sơng, tiến hành mơ cơng trình phần mềm Plaxis 2D Version 8.2 thể hình sau: Hình 4.7: Mặt cắt bờ sơng Mơ hình tính tốn mơ sau: Hạ mực nước sơng Hố xói phát triển (Mực nước sông max) Gia cố bờ sông cọc đất trộn xi măng (nhiều phương án), kích họat tải trọng 4.3.2 Xác lập trạng thái ban đầu a Xác lập trạng thái ban đầu Trạng thái ban đầu mô hình bao gồm trạng thái áp lực nước lỗ rỗng trạng thái ứng suất ban đầu đất b Trạng thái áp lực nước lỗ rỗng ban đầu Nhìn chung, phần mềm Plaxis dùng ứng suất hữu hiệu để phân tích nên phân biệt rõ ràng áp lực nước lỗ rỗng ứng suất hữu hiệu Áp lực nước lỗ rỗng bao gồm hai thành phần: áp lực nước trạng thái ổn định (tự nhiên ban đầu) áp lực nước thặng dư: u = uo+u Áp lực nước lỗ rỗng trạng thái ổn định uo xác định từ cao trình mực nước ngầm tĩnh hay có thấm đạt trạng thái ổn định Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư u xảy có mặt cơng trình gây nên dòng thấm tải trọng Do đối tượng tóan nghiên cứu bờ sơng, mực nước ngầm phụ thuộc trực tiếp vào mực nước sông nên ta lấy mực nước ngầm mực nước sơng Ở điều kiện ban đầu xét tóan trường hợp mực nước sông cao nhất, đỉnh bờ c Trạng thái ứng suất ban đầu đất 85 Trạng thái ứng suất lớp đất chịu ảnh hưởng trọng lượng lịch sử chịu tải Ở trạng thái ban đầu, ta thường quan tâm đến ứng suất hữu hiệu theo phương đứng ’v0 theo phương ngang ’h0  ' vo    i * hi  u  ' ho  K o *  ' vo Trong đó: i : dung trọng lớp đất thứ i hi : chiều dày lớp đất thứ i K0 : hệ số áp lực ngang trạng thái tĩnh u : áp lực nước lỗ rỗng 4.3.3 Xác lập giai đoạn tính tốn giải Sau trạng thái ban đầu xác lập xong, việc mô giai đoạn thi công bắt đầu tiến hành - Chọn tùy chọn Total multipliers Plastic calculation để kích hoạt hệ số trọng lượng thân đất nền: Mweight=1; Mload=0 - Chọn tùy chọn Staged construction Plastic calculation để mô trạng ứng với mực nước sông thấp nhất, trạng thái ứng suất áp lực nước lổ rỗng xác lập lại - Chọn tùy chọn Staged construction Plastic calculation để mô ứng với mực nước sông cao hố xói phát triển tiến vào bờ thêm 5m, trạng thái ứng suất áp lực nước lổ rỗng xác lập lại - Chọn tùy chọn Staged construction Plastic calculation để mô phương án gia cố bờ sông ứng với mực nước sơng thấp hố xói phát triển tiến vào bờ thêm 5m bố trí tải trọng phân bố 10KN/m2 bờ sông, trạng thái ứng suất áp lực nước lổ rỗng xác lập lại Tất phase Staged construction phase Total multipliers chọn “Reset displacements to zero” Chọn vị trí để khảo sát chuyển vị, ứng suất v.v… tiến hành giải toán 86 General General Y Y X X Hình 4.8: Hạ mực nước sông B B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Y Hình 4.9: Phát triển hố xói B B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Y X X Phương án B Phương án B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Y Y X X Phương án Phương án Hình 4.10: Các phương án gia cố bờ sơng Giải tóan cho kết chuyển vị hệ số ổn định Kết chuyển vị hệ số ổn định trình bày Bảng 4.6 thể hình sau: 87 Ux= 674.10-3, Msf= 1,0556 Hình 4.11: Hiện trạng bờ sơng Hình 4.12: Hiện trạng bờ sơng ứng với mực nước Bờ sông ổn định 88 Ux= 89,16.10-3, Msf= 1,0201 Hình 4.13: Hố xói phát triển áp sát bờ Ux= 798.10-3, Msf= 1,0698 Hình 4.14: Gia cố lớp cọc dài 25m đỉnh bờ 89 Ux= 577.10-3, Msf= 1,0729 Hình 4.15: Gia cố lớp cọc 25m đỉnh bờ lớp cọc mái lịng sơng Ux= 281.10-3, Msf= 1,1364 Hình 4.16:Gia cố lớp cọc 25m đỉnh bờ lớp cọc mái lịng sơng 90 Ux= 342.10-3, Msf= 1,1086 Hình 4.17: Gia cố lớp cọc đỉnh bờ dài 32m lớp cọc mái lịng sơng 4.4.Mơ tính cung trượt nguy hiểm phần mềm GEO SLOPE/W Thông số đầu vào bao gồm trọng lượng riêng đất, góc ma sát trong, lực dính đất Các tùy chọn tính tốn:  Method: only Bishop, Ordinary and Janbu  Pore-water pressures: Piezometric lines with Ru  Direction of movement: Left to right  Slip Surface Option: Grid and Radius  No tension crack 23 22 0.980 24 25 30 30 26 32 13 31 12 11 10 15 19 18 17 20 29 21 Mặt trượt trạng bờ sông; FOS=0,980 91 23 20 19 22 0.866 24 0.888 21 22 25 33 30 34 26 32 13 31 12 3431 4544 4649 23 30 27 72 4342 3713 5053 34 13 36 35 3512 11 11 38 41 10 7 30 31 10 32 15 18 19 4751 17 14 6263 27 15 6428 65 22 23 24 3332 69 5556 26 4861 5254 11 2928 33 60 16 6667 29 59 18 68 17 15 19 71 16 25 20 3637 3940 70 21 20 38 10 13 12 5758 29 21 Hạ mực nước sông FOS=0.866 26 18 Phát triển hố xói FOS=0.888 14 13 13 14 1.206 0.882 17 108 109 96 97 8485 7370 2724 124 23 15 15 107 94 936 47 8283 115 116 49 3837 23635 42 106 41 46 31 48 105 92 935 51 8081 117 118 53 3942 34346 14 43 104 40 50 30 52 68 69 16 17 65 28 108 109 9697 8485 7370 124 23 2724 106 107 94925 36 8283 37 115 116 3837 23635 31 30 105 92924 40 8081 41 117 118 38 3942 34346 32 104 29 35 39 42 69 68 16 44 39 54 34 55 29 56 102 103 90 91 26 7879 119 120 57 25 4044 19 18 4547 45 98 38 61 33 60 28 59 101 86 89 7774 122 121 58 4154 85556 99 100 7675 37 87832 27 7271 2625 2221 20 17 48 49 57516 31 34 6 50 51 10 59623 15 33 21 28 43 23 44 53 52 12 61 11 54 45 20 46 19 16 15 17 6 13 64 10 102 103 9091 7879 119 120 4044 4547 48452 34 98 27 50 22 49 101 8689 7774 48 122 121 47 4154 85556 99 100 7675 7271 2625 2221 26 87821 5051 52 12 61 11 13 64 10 51 32 33 63 2930 3233 14 18 53 10 59653 5758 22 62 29 30 24 65 28 31 34 63 14 20 12 20 12 Gia cố phương án FOS=1.206 Gia cố phương án FOS=0.882 14 14 13 13 2.705 2.705 15 17 107 108 9596 8384 7269 2724 15 123 23 2 105 106 25 9394 26 8182 27 114 115 3837 23635 21 104 29 9192 30 7980 31 116 117 28 3942 34346 22 103 32 68 67 16 65 28 17 107 108 9596 8384 7269 2724 123 23 105 106 25 9394 26 8182 27 114 115 3837 23635 21 104 29 9192 30 7980 31 116 117 28 3942 34346 22 103 32 68 67 16 65 28 7 31 34 23 45 33 46 34 44 35 20 36 19 16 15 17 31 34 101 102 8990 7778 118 119 4044 4547 24 97 40 39 38120 37 100 8588 7673 121 4154 5556 9899 8687 7574 7170 2625 48442 9 5758 23 6 5051 43 10 5960 52 11 2221 33 34 35 36 16 17 18 53 45 12 61 13 10 64 101 102 46 8990 44 20 7778 118 119 19 4044 15 4547 24 97 40 39 38120 37 100 8588 7673 121 4154 5556 6 48442 9 5758 5051 43 10 5960 41 2930 3233 63 20 11 12 61 13 10 64 9899 8687 7574 7170 2625 2221 2930 3233 63 14 12 Gia cố phương án FOS=2.705 52 41 14 18 53 20 12 Gia cố phương án FOS=2.705 Hình 4.18: Kết tính tóan phần mềm SLOPE/W 92 Phương án gia cố Ux (m) Hiện trạng Hiện trạng MN Phát triển hố xói 0.674 0.892 Khối lượng Msf cọc trộn (SLOPE/W) (m3/m) 1.0556 0.980 Mất ổn định 0.866 1.0201 0.888 0.798 1.0698 75 0.882 0.577 1.0729 150 1.206 0.281 1.1364 200 2.705 0.215 1.1485 242 2.705 B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Msf (Plaxis) Y X B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Y X B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB B BB B BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB BB Y X Y X Bảng 4.6: Chuyển vị, hệ số ổn định khối lượng gia cố theo phương án 4.5 Nhận xét: Trong phương án 2: hệ số an tòan nhỏ, chuyển vị lớn ngòai nguyên nhân số lượng cọc gia cố cịn địa chất khu vực yếu, áp lực ngang đất lớn nên bố trí cọc trộn tập trung sát bờ sơng chuyển vị phạm vi gia cố khống chế chuyển vị áp lực ngang đất phía bờ đẩy tồn hệ cọc chuyển vị sơng bờ sông ổn định Trong phương án 3: xử lý vấn đề tồn phương án trên, nhiên giá trị chuyển vị lớn: chuyển vị đỉnh bờ đạt 200mm Trong thực tế giá trị nhỏ tóan chưa mô tả hết phản ứng làm tăng sức chịu tải đất xung quanh cọc Đây phương án khả thi nhất, chọn làm phương án chọn Phương án 4: tăng khỏang 20% khối lượng gia cố đát hệ số ổn định không tăng đáng kể so với phương án 3, đặc biệt tính tóan SLOPE/W , giá trị chuyển vị giảm đáng kể khu vực đáy sông, giá trị chuyển vị đỉnh bờ giảm không đáng kể (20mm) Phương án cần cân nhắc hiệu kinh tế hiệu gia cố Nguyên nhân dẫn đến tình trạng độ ngàm cọc sâu kéo dài cọc đất trộn xi măng phương án đẩy hầu hết vùng chịu biến dạng lớn xuống tầng đất đất sét chảy, chịu lực nên hiệu gia cố không cao 93 Ngược lại, giảm chiều sâu gia cố khơng gia cường lớp sét chảy phía trên, làm giảm nghiêm trọng độ ổn định cơng trình Riêng cọc mái bờ sông không nên chọn chiều sâu gia cố nhỏ làm giảm khả chịu lực cọc chúng phải chống lại chuyển vị lớp đất phía Hệ số ổn định tính theo Fellenius SLOPE/W chênh lệch đáng kể so với hệ số ổn định tính Plaxis: - Đối vơi đất chưa gia cố, hệ số ổn định theo SLOPE/W thấp so với tính theo Plaxis đối vơi mái dốc sau gia cố hệ số ổn định theo SLOPE/W lại cao 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN a Giải pháp gia cố cọc đất trộn xi măng phức tạp so với giải pháp san lấp tạo mái dốc lịng sơng phù hợp cho việc ổn định mái dốc lịng sơng mà giữ ngun trạng lịng sơng, khơng làm biến đổi lớn dịng chảy sơng, tránh phát sinh vị trí nguy hiểm xói lở, đặc biệt nơi có mặt trượt sâu chiều sâu gia cố tối đa lớn (hiện gia cố sâu 48m cạn 70m kể từ mặt nước vị trí nước) Tuy nhiên biện pháp gia cố cọc đất trộn xi măng có tác dụng tăng cường sức chịu tải cho đất chống lại phá hoại trượt bờ sông, để chống sạt lở bờ sông cần kết hợp với biện pháp chống xói lịng sơng giải pháp gia cố tạo lớp vỏ cứng cho lịng sơng thảm cát, thảm đá, b Q trình thi cơng cọc trộn làm phá hoại kết cấu đất cục vị trí cọc làm giảm sức chịu tải đất, cần thi công nhiều đợt, tránh trường hợp có nhiều cọc thi cơng chưa ninh kết xi măng khu vực gây ổn định công trinh Ưu tiên gia cố cọc lịng sơng trước tiên , mực nước sơng cịn cao, để tận dụng áp lực chống giữ nước lên bờ sông tạo điều kiện thực sớm cơng tác gia cố lịng sơng chống phát triển hố xói; sau thi cơng cọc phía bờ đến cọc phía bờ sơng để tránh cố sạt lở cơng trình phá hoại kết cấu đất vị trí cọc thi công tác động tải trọng thiết bị thi cơng lên cơng trình Đồng thời cần có tính tốn thủy lực vị trí cơng trình để dự báo trước trình biến đổi trạng lịng sơng, mực nước sơng theo giai đoạn thi cơng Để nâng cao chất lượng cọc, sử dụng phụ gia trình trộn cọc, đặc biệt phụ gia làm đẩy nhanh trình ninh kết xi măng cọc nước c Khi tính tóan gia cố cần lựa chọn bố trí vị trí gia cố hợp lý để phát huy tốt khả chịu tải cọc đất trộn xi măng d Qua tính tóan cho thấy giải pháp gia cố bờ sông Hậu khu vực Văn phòng Tỉnh Ủy An Giang với lớp cọc trộn dài 25m, dày 1m, cách 7m đỉnh bờ sơng lớp cọc trộn mái lịng sơng đạt yêu cầu ổn định với hệ số an tòan Msf=1.1364 e Kết tính tóan theo phần mềm Plaxis Geo SLOPE/W chênh lệch đáng kể: Đối với đất yếu, khơng gia cố hệ số an tồn cơng trình tính tốn Geo SLOPE/W nhỏ kết tính tốn bảng mềm Plaxis, sau gia cố hệ số an tồn cơng trình tính tốn Geo SLOPE/W lớn nhiều so với kết tính tốn phần mềm Plaxis KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 95 a Nghiên cứu ứng dụng giải pháp cọc đất trộn ximăng cho nhiều loại đất khác sử dụng cho cơng trình ổn định mái dốc với độ sâu khác đưa qui trình chung áp dụng thực tế b Nghiên cứu xác định thông số lý cọc đất ximăng ứng với loại đất Sự gia tăng cường độ đất xung quanh cọc trộn c Nghiên cứu quan hệ kết tính tóan phần mềm Plaxis phần mềm SLOPE/W cho loại đất khác để kiểm tra, tham khảo tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Q An, Nguyễn Cơng Mẫn, Nguyễn Văn Quí, Cơ học đất, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, (1977) [2] Châu Ngọc Ẩn (2004), Cơ học đất, NXB ĐHQG Tp.HCM [3] Trần Quang Hộ (2005), Cơng trình đất yếu, NXB ĐHQG Tp.HCM [4] Ts Lê Đình Hồng – ĐHBK Hướng dẫn thực tập sử dụng chương trình Slope tính tốn ổn định mái dốc [5] Nguyễn Bá Kế (2002), Không gian ngầm – Một phần trọng yếu phát triển xây dựng thành phố lớn, Tạp chí Địa Kỹ thuật cơng trình [6] Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết kế thi cơng hố móng sâu, NXB Xây Dựng [7] Lê Bá Lương, Lê Bá Khánh, Lê Bá Vinh, Tính tốn móng cơng trình theo thời gian, Đại học kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, (2000) [8] Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỹ thuật, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, (2004) [9] Công ty Cổ phần Tư vấn Đâu tư phát triển An Giang, Báo cáo Khảo sát Địa chất cơng trình Kè bảo vệ bờ sơng Hậu khu vực Văn phịng Tỉnh Ủy [10] TCXDVN 385:2006, Gia cố đất yếu trụ đất ximăng, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng – Bộ Xây dựng [11] Coastal Development Institue of Technology (CDIT) – Japan, The Deep Mixing method - Principle - Design and Construction [12] Plaxis finite element code for soil and rock analysis version 8.2 [13] R.Whitlow(1996), Cơ học đất, NXB Giáo Dục TÓM TẮT LÝ LỊCH CÁ NHÂN Họ tên : Nguyễn Đức Duy Sinh ngày : 31 – 12 - 1975 Nơi sinh : An Giang Nơi thường trú : 280/12 Khóm Tây Khánh 8, phường Mỹ Hòa, TP Long Xuyên, tỉnh An Giang Cơ quan cơng tác : Văn phịng UBND tỉnh An Giang- số 16c Tôn Đức Thắng TP Long Xuyên, An Giang Điện thoại : 0919.133.309 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Năm 1992 – 1998: Khoa Công nghệ, trường Đại học Cần Thơ Năm 2006 – 2008: Cao học ngành Địa Kỹ thuật Xây dựng – Khoa Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Tháng 7/1998 đến 4/2002: Cơng tác Cơng ty Xây dựng Thủy lợi An Giang Tháng 4/2002 đến nay: Cơng tác Văn phịng UBND tỉnh An Giang ... tài nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven sơng Hậu -3- Nội dung nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven sơng Hậu? ??, nhằm giải. .. sau: Nghiên cứu tổng quan sạt lở bờ sông Khu vực ĐBSCL ven sơng Hậu, số cơng trình chống sạt lở sâu khu vực đặc điểm đất yếu ven sông Hậu Nghiên cứu giải pháp xử lý chống sạt lở sâu cơng trình ven. .. TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHỐNG SẠT LỞ SÂU CƠNG TRÌNH VEN SƠNG HẬU Tóm tắt Thời gian vừa qua liên tiếp xảy vụ sạt lở sâu gây thiệt hại nghiêm trọng dọc theo