Nghiên cứu ổn định và biến dạng bờ kè rọ đá trên đất yếu

ðại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN VĂN NAM NGHIÊN CỨU ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU Chuyên ngành : ðỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành : 60.58.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2008 CƠNG TRÌNH ðƯỢC THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS TRẦN XUÂN THỌ Cán chấm nhận xét : TS CAO VĂN TRIỆU Cán chấm nhận xét : TS LÊ BÁ KHÁNH Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 08 tháng 01 năm 2009 ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðộc lập – Tự – Hạnh phúc -TpHCM, ngày ……… tháng … năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN NAM Ngày tháng năm sinh: 12–10–1966 Chuyên ngành: ðỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Phái: Nam Nơi sinh: TIỀN GIANG MSHV: 03405642 TÊN ðỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU’’ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 2.1 Nhiệm vụ: Nghiên cứu ổn ñịnh biến dạng bờ kè rọ đá cốt lưới đất yếu có gia cố vải ñịa kỹ thuật ñất ñắp sau lưng tường kè khu vực tỉnh Tiền Giang 2.2 Nội dung: Giới thiệu Chương 1: Tổng quan ñất yếu khu vực Tiền Giang Chương 2: Tổng quan cơng trình bờ kè rọ ñá ñất yếu Chương 3: Phương pháp tính tốn ổn định biến dạng bờ kè rọ đá đất yếu Chương 4: Ứng dụng tính tốn ổn định biến dạng cơng trình bờ kè tỉnh Tiền Giang Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11–2008 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến sĩ TRẦN XUÂN THỌ Nội dung ñề cương Luận văn thạc sĩ ñã ñược Hội ñồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS TRẦN XUÂN THỌ TS VÕ PHÁN Ngày………tháng………năm 2008 PHÒNG ðÀO TẠO SðH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn giúp đở tận tình Thầy TS Trần Xuân Thọ ñã hướng dẫn, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tơi từ hình thành đề tài đến q trình thực hiện, hồn thành luận văn Xin cảm ơn Quý thầy cô chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng, mơn ðịa Nền móng Phịng ðào tạo sau ñại học trường ðại học Bách khoa ñã hết lòng giảng dạy, truyền ñạt kiến thức q báu suốt khóa học; quan tâm giúp ñở, tạo ñiều kiện tốt thời gian thực luận văn Chân thành cám ơn Ban Giám ñốc toàn thể cán nhân viên Sở Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn Tiền Giang tạo điều kiện, hỗ trợ tơi suốt q trình theo đuổi chương trình học cao học Cuối xin bày tỏ lòng ghi ơn tri ân sâu sắc đến gia đình tơi ln quan tâm, động viên giúp đỡ tơi nhiều suốt thời gian thực luận văn Học viên Cao học Nguyễn văn Nam TÓM TẮT LUẬN VĂN TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU Giải pháp sử dụng kết cấu công trình bờ kè rọ đá cốt lưới thép có gia cường vải địa kỹ thuật bảo vệ cơng trình ven sơng phù hợp với nơi có điều kiện thi công phức tạp, khả thi nơi mà biện pháp thi cơng tường cọc có chi phí cao Ứng dụng giải pháp để xử lý cơng trình ven sông Kênh Ngang khu phố 1, phường 6, Thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn cân giới hạn thơng qua phần mềm Plaxis Slope/W để phân tích nghiên cứu vấn ñề Giải pháp gia cường vải ñịa kỹ thuật làm việc ñồng thời với cốt lưới thép ñất ñắp sau tường bờ kè, chiều dài neo cần thiết giảm Sự chênh lệch ñộ lún bờ kè hai trường hợp khơng cốt có cốt lưới khơng lớn, có cốt lưới thép kết hợp vải địa kỹ thuật hệ số ổn ñịnh Fs tăng gấp 4,2 lần biến dạng ngang giảm 6,38% Những kết nghiên cứu dùng tham khảo áp dụng cho cơng trình có chiều sâu lịng sơng tương tự khu vực đất yếu tỉnh Tiền Giang nói riêng đồng sơng Cửu Long nói chung ABSTRACT Using the gabion reinforced with geotextile fabric as the retaining wall structure is to protect the constructions in the riverside It is especially suited for the constructions in places where the working condition is difficult and the sheet pile wall is expensive The revetment of Kenh Ngang, Ward 6, My Tho City, Tien Giang Province is applied for the analysis The Finite Element and Limit Equilibrium methods through the Plaxis and Slope/W softwares are used to analyse the problem When the geotextile fabric is used together with the reinforced geogrid the in embankment behind the retaining wall, the necessary length of the reinforced geogrid will be shortened The difference of the retaining wall’s settlement is small between two methods, with or without the reinforced geogrid However, when using the geotextile fabric with the reinforced geogrid, the stability factor of Fs will increase by 4.2 times and the lateral displacement will decrease by 6.38% The research’s results can be able to reference for projects that have the same conditions in the soft soil areas in the Tien Giang Province and the Mekong Delta MỤC LỤC GIỚI THIỆU ðặt vấn ñề ……………………………………………………………………………… Giới thiệu ñề tài cần nghiên cứu ……………………………………………… Ý nghĩa khoa học luận văn ……………………………………………………… Nội dung phương pháp nghiên cứu ………………………………… ………… Hạn chế ñề tài ……………………………………………………….……………… Chương TỔNG QUAN VỀ ðẤT YẾU KHU VỰC TIỀN GIANG …………… 1.1 Vài nét phân bổ tính chất vùng đất yếu Việt Nam …….…… 1.2 Vài nét tổng quan tỉnh Tiền Giang …….……………………………………… 1.3 Vị trí địa lý ñiều kiện tự nhiên tỉnh Tiền Giang …………………………… 1.3.1 Vị trí địa lý …………………… …………………………… ………………… 1.3.2 ðịa hình ………….………… …………………………………………… …… 1.3.3 Khí hậu ……………….…… ……………………………………………….… 1.3.4 ðặc ñiểm thuỷ văn ………………… ………………………………… …… 1.4 ðặc ñiểm ñịa tầng ñịa chất tỉnh Tiền Giang ……………………………………… 1.4.1 Khái quát cấu tạo ñịa chất ……………………………………………… 1.4.2 ðịa tầng ………………………………………………………………………… 1.4.3 ðịa chất cơng trình …………………………………………………………… 1.5 Nhận xét ……………………………………………………………………………… 10 Chương TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU …………………………………………………………………………… 12 2.1 Khái niệm kết cấu cơng trình bờ kè rọ đá ………………….…………….……… 12 2.1.1 Kết cấu cơng trình kè bờ thảm đá ………………………………………… 12 2.1.2 Kết cấu cơng trình bờ kè rọ đá …………………………………………… 13 2.1.3 Kết cấu cơng trình bờ kè rọ ñá - cốt lưới ………………………………… 15 2.2 Các dạng kết cấu tường chắn bảo vệ bờ …………………………….…………… 16 2.3 Tường vải ñịa kỹ thuật ……………………………………………………………… 19 2.4 Một số loại hình cơng trình bờ kè rọ đá bảo vệ bờ sông ……………… 21 2.4.1 Loại bờ kè sử dụng tường trọng lực ……………………………………… 21 2.4.2 Loại bờ kè gia cố bề mặt mái dốc bờ sông ……………………………… 22 2.4.3 Bờ kè trung tâm Thương mại thị xã Hà Tiên …………………………… 22 2.5 Nhận xét ……………………………………………………………………………… 26 Chương PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU ……………………………………… 27 3.1 Lý thuyết tính tốn áp lực đất lên kết cấu tường chắn (dạng tường trọng lực: bờ kè …………………………………………………….……………………………… 27 3.1.1 Phân loại áp lực ngang ñất …………………………………………… 27 3.1.2 Lý thuyết Mohr – Rankine ………………………………………………… 27 3.1.2.1 Áp lực chủ ñộng ……………………………………………………… 28 3.1.2.2 Áp lực bị ñộng ………………………………………………………… 29 3.2 Phương pháp tính tốn ổn định bờ kè rọ ñá …………………………………… 31 3.2.1 Áp lực ñất chủ ñộng lên tường chắn ……………………………………… 31 3.2.2 Tính kiểm tra ổn ñịnh trượt tường chắn rọ ñá ……………………… 33 3.2.3 Tính kiểm tra ổn định lật tường chắn rọ đá ………………………… 34 3.3 Phương pháp tính tốn ổn định bờ kè rọ đá có cốt …………………………… 36 3.3.1 Áp lực đất chủ động lên tường chắn có cốt ……………………………… 36 3.3.2 Tính kiểm tra ổn định trượt đáy móng cốt …………………38 3.3.3 Tính kiểm tra ổn định chống nghiêng lật ……………………………… 38 3.3.4 Tính tốn lựa chọn đường kính, chiều dài cốt lưới thép vải địa kỹ thuật ………………………………………………………………………… 38 3.3.5 Tính kiểm tra ổn định trượt sâu …………………………….……………… 43 3.4 Phương pháp tính biến dạng bờ kè rọ đá có cốt ……………….…………… … 47 3.4.1 Tính kiểm tra độ lún bờ kè rọ đá có cốt …………………………… 47 3.4.2 Tính kiểm tra chuyển vị ngang bờ kè …………………………………… 53 3.5 Phương pháp phần tử hữu hạn …………………………………………………… 53 3.6 Các yếu tố ảnh hưởng ñến phương án thiết kế xây dựng bờ kè …….……… 54 3.6.1 ðịa chất cơng trình ………………………………………………………… 54 3.6.2 Chiều cao từ mặt nạo vét ñến mặt bờ kè ………………………………… 54 3.6.3 Mục đích xây dựng cơng trình xây dựng …………………………… 55 3.6.4 ðộ chênh cao mực nước trước sau bờ kè ……………………… 55 3.6.5 Khoảng cách bờ kè cơng trình xây dựng ……………………… 55 3.7 Nhận xét chọn giải pháp ñể tính tốn ổn định biến dạng ………… 55 Chương ỨNG DỤNG TÍNH TỐN ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH BỜ KÈ Ở TỈNH TIỀN GIANG …………………… 57 4.1 ðiều kiện địa chất cơng trình ……………………………………………………… 57 4.2 Cơ sở tính tốn ………………………………………………………………… …… 59 4.2.1 ðiều kiện tải trọng cơng trình ……………………………………………… 59 4.2.2 ðộ chênh cao mực nước trước sau bờ kè ……………………… 59 4.2.3 Xác định chiều cao tính tốn bờ kè ……………………………………… 61 4.3 Mơ tả kết cấu cơng trình …………………………………………………………… 61 4.4 Mơ tốn phân tích phương pháp phần tử hữu hạn ………… 62 4.5 Mô tốn phân tích phương pháp cân giới hạn ……… 65 4.6 Phân tích kết tính tốn ………………………………………………………… 66 4.6.1 Tính tốn sơ ổn định bờ kè rọ đá (khơng có cốt) phương pháp giải tích ………………………………………………………………… 66 4.6.2 Phân tích ổn định bờ kè rọ đá cốt lưới thép có gia cường vải địa thuật phương pháp giải tích ………………………………………………… 69 4.6.2.1 Phân tích tính tốn chiều dài lớp vải địa kỹ thuật gia cường lớp ñất ñắp ………………………… ……………………….………… 69 4.6.2.2 Phân tích kiểm tra ổn định trượt bờ kè cốt lưới thép có gia cường vải địa kỹ thuật ……………………………………… …… 71 4.6.2.3 Phân tích kiểm tra ổn định lật bờ kè cốt lưới thép có gia cường vải ñịa kỹ thuật ……………………………………… …… … 73 4.6.3 Phân tích ổn định bờ kè rọ đá cốt lưới phương pháp cân giới hạn ………………………………………………………………………… 75 4.6.4 Phân tích ổn định bờ kè rọ đá cốt lưới phương pháp phần tử hữu hạn ………………………………………………………………………… 77 4.6.5 Phân tích biến dạng bờ kè rọ đá cốt lưới phương pháp giải tích 78 4.6.6 Phân tích biến dạng bờ kè rọ ñá phương pháp phần tử hữu hạn 80 4.6.6.1 Phân tích chuyển vị ngang ……………………… ………….……… 81 4.6.6.2 Phân tích chuyển vị đứng ………………………… ………………… 83 4.6.6.3 Phân tích lực dọc vải địa kỹ thuật ………… ………… …… 85 4.6.6.4 Phân tích lực dọc cốt thép …………………… ……….……… 86 4.7 Nhận xét ……………………………………………………………………………… 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ …………………………………………………………… 88 Kết luận ………… ……………………………………………………………………… 88 Kiến nghị ……………………………………………………………………………… 89 Hướng nghiên cứu ………………………………………………………… 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………… 90 ... GIANG MSHV: 03405642 TÊN ðỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ỔN ðỊNH VÀ BIẾN DẠNG BỜ KÈ RỌ ðÁ TRÊN ðẤT YẾU’’ NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 2.1 Nhiệm vụ: Nghiên cứu ổn ñịnh biến dạng bờ kè rọ ñá cốt lưới ñất yếu có gia cố... chảy tương đối ổn định, khơng xói ngầm Nội dung phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan cơng trình bờ kè rọ ñá ñất yếu - Nghiên cứu phương pháp tính tốn ổn định biến dạng bờ kè rọ ñá ñất yếu... sử dụng để phân tích tốn ổn định trượt biến dạng bờ kè rọ ñá cốt lưới - Phân tích thay đổi ứng xử đất khu vực bờ kè - Ứng dụng kết để tính tốn ổn định biến dạng bờ kè rọ đá ven sơng Kênh Ngang,