Nghiên cứu giải pháp hợp lý về cấu tạo và tính toán đường trong điều kiện đất yếu và ngập lũ sâu ở đồng bằng sông cửu long

Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  - Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu LUẬN VĂN THẠC SỸ Đề tài: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HP LÝ VỀ CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NGẬP LŨ SÂU ỞÛ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Khóa: Mã số ngành: Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) 2001 (K12) 60.58.60 PHẠM THỊ LỆ THU Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) TP HỒ CHÍ MINH Tháng 08/2003 Trang 127 Luận văn tốt nghiệp Thạc só Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạm Thị Lệ Thu Ngày tháng năm sinh: 15/01/1975 Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng (Công Trình Trên Nền Đất Yếu ) Khóa: 12 (K 2001) Phái: Nữ Nơi sinh: Đà Nẵng Mã số ngành: 60.58.60 Mã số học viên: CTĐY12-028 I/ Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp hợp lý cấu tạo tính toán đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long II/ Nhiệm vụ Nội dung luận án: 1/ Nhiệm vụ: Nghiên cứu giải pháp hợp lý cấu tạo tính toán đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long 2/ Nội dụng luận án: PHẦN A: NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU PHẦN I: TỔNG QUAN Chương1: Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu đất yếu xây dựng công trình đường điều kiện đất yếu ngập lũ Việt Nam nước khác PHẦN II: NGHIÊN CỨU CHUYÊN SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu loại đất yếu vùng ngập lũ sâu ởû khu vực đồng sông Cửu Long Chương 3: Nghiên cứu số giải pháp cấu tạo để xử lý đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long Chương 4: Nghiên cứu tính toán đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long Chương 5: Nghiên cứu thí nghiệm xác định đặc trưng lý đất yếu: C v Cc Chương 6: Tính toán ứng dụng cho số công trình cụ thể trong điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Luận văn tốt nghiệp Thạc só Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu Chương 7: Các nhận xét, kết luận kiến nghị kết nghiên cứu PHẦN IV: THAM KHẢO - Các tài liệu tham khảo - Phụ lục tính toán III/ Ngày giao nhiệm vụ (Ngày bảo vệ đề cương): 28/12/2002 IV/ Ngày hoàn thành: V/ Họ tên cán hướng dẫn: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TSKH Lê Bá Lương TS Lê Bá Vinh CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH Nội dung đề cương Luận văn Thạc só Hội đồng Chuyên ngành thông qua Tp HCM ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) tháng năm 2003 KHOA QUẢN LÝ NGHÀNH Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu MỤC LỤC Nhiệm vụ luận án cao học Lời cảm tạ Tóm tắt luận án Mục lục Mở đầu Đặt vấn đề nghiên cứu Hạn chế đề tài Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đất yếu xây dựng công trình đường đất yếu vùng ngập nước nước 1.1/ Tổng quan tình hình đất yếu xây dựng công trình đường đất yếu vùng ngập lũ nước 1.1.1/ Khái niệm chung 1.1.2/ Tình trạng 1.1.3/ Giải pháp vật liệu đắp 1.1.4/ Các giải pháp gia cố taluy (mái dốc) 1.1.5/ Khả áp dụng biện pháp cải tạo đất cho loại đất khác 10 1.1.6/ Lựa chọn biện pháp cải đất sâu 11 1.1.7/ Các biện pháp xử lý đất yếu 13 1.1.8/ Các vùng đất mềm yếu khu vực Đông Nam Á 17 1.2/ Tổng quan tình hình đất yếu xây dựng công trình điều kiện đất yếu ngập lũ sâu Việt Nam 20 1.2.1/ Sự phân bố tính chất vùng đất yếu ôû Vieät Nam 20 1.2.2/ Tìng trạng đất yếu đồng sông Cửu Long 25 1.2.3/ Những giải pháp cấu tạo công trình đường vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long 26 1.2.4/ Những biện pháp xử lý đường vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long 28 1.2.5/ Một số công trình cụ thể đồng sông Cửu Long 33 Chương 2: Nghiên cứu đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long 2.1/ Nghiên cứu điều kiện tự nhiên vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long 36 2.1.1/ Vị trí địa lý 36 2.1.2/ Điều kiện địa hình 37 2.1.3/ Điều kiện địa tầng 38 2.1.4/ Điều kiện thổ nhưỡng 38 Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu 2.1.5/ Điều kiện khí hậu 38 2.1.6/ Điều kiện thủy vaên 39 2.1.6.1/ Một số vấn đề chế lũ khu vực ĐBSCL 45 2.1.6.2/ Một số vấn đề lụt ĐBSCL 46 2.1.6.3/ Phân vùng ngập lũ ĐBSCL 47 2.1.6.4/ Một số nghiên cứu đợt lũ tháng 10/2000 49 2.1.7/ Điều kiện địa chất công trình 50 2.1.8/ Tác động môi trường công trình ĐBSCL 56 2.2/ Nghiên cứu tình trạng đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long 58 2.3/ Nghiên cứu cấu tạo địa chất vùng ngập lũ sâu khu vực ĐBSCL 61 2.4/ Nghiên cứu đặc trưng lý chủ yếu, khoáng vật, hóa học đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực ĐBSCL 63 2.4.1/ Caùc đặc trưng lý chủ yếu đất yếu vùng ngập lũ sâu đồng sông Cửu Long 63 2.4.2/ Các thành phần khoáng vật, hóa học đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực ĐBSCL 69 2.4.2.1/ Các thành phần khoáng vật 69 2.4.2.2/ Các thành phần hoá học 71 2.4.3/ Xác định tiêu lý đất yếu 73 Chương 3: Nghiên cứu số giải pháp cấu tạo để xử lý đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu đồng sông Cửu Long 3.1/ Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất, ổn định biến dạng đường đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực ĐBSCL 83 3.1.1/ Độ ẩm nước lũ ngập 83 3.1.2/ Thấm thủy động 84 3.1.3/ Độ đầm chặt đường đắp 86 3.1.4/ Tải trọng tác dụng lên công trình 87 3.1.5/ Vật liệu đắp đường 88 3.2/ Xác định chiều cao cần thiết để đắp đường đất yếu 88 3.2.1/ Chiều cao tối thiểu 89 3.2.2/ Chiều cao tối đa 91 3.2.3/ Chiều cao đường đắp ven sông dọc theo cầu cảng 92 3.3/ Xaùc định độ dốc taluy đường đất yếu 92 3.4/ Vật liệu đắp đường 95 3.5/ Độ ẩm đất đắp đường 95 3.6/ Độ đầm chặt đất đắp đường 101 Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu 3.7/ Các giải pháp gia cố mái dốc taluy chống xói lở 104 3.8/ Các giải pháp cấu tạo đường xử lý đất yếu công trình 107 3.8.1/ Giải pháp bệ phản áp 107 3.8.2/ Giải pháp lưới cừ tràm ngang 109 3.8.3/ Giải pháp đóng cừ tràm đứng 112 3.8.4/ Sử dụng hệ thống giếng cát 116 3.8.5/ Giải pháp cọc cát 120 3.8.6/ Giải pháp cọc vôi, cọc xi maêng 120 3.8.7/ Giải pháp sử dụng hệ thống bấc thấm 120 3.8.8/ Giải pháp vải địa kỹ thuật 122 Một số giải pháp kiến nghị điển hình cho khu vực ngập lũ 123 Chương 4: Nghiên cứu tính toán đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu đồng sông Cửu Long Phần A: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp giải tích 4.1/ Nghiên cứu, đánh giá ổn định tổng thể đất yếu 127 4.1.1/ Đánh giá ổn định tổng thể công trình theo PP mặt trượt trụ tròn 129 4.1.1.1/ Theo phương pháp W Fellius 131 4.1.1.1.1/ Xét áp lực đẩy cho phân mảnh bị ngập nước 132 4.1.1.1.2/ Xét ảnh hưởng áp lực thủy tónh 133 4.1.1.1.3/ Xét ảnh hưởng áp lực thuỷ động 134 4.1.1.1.4/ Xét ảnh hưởng cố kết không đồng 135 4.1.1.1.5/ Xét T/d vải địa kỹ thuật lưới cừ tràm ngang 136 4.1.1.1.6/ Xét tác dụng bệ phản áp 139 4.1.1.1.7/ Xeùt tác dụng hoạt tải 140 4.1.1.2/ Theo phương pháp Bishop 140 4.1.1.2.1/ Xét ảnh hưởng áp lực đẩy 142 4.1.1.2.2/ Xeùt ảnh hưởng áp lực thủy tónh 142 4.1.1.2.3/ Xét ảnh hưởng áp lực thủy ñoäng 143 4.1.1.2.4/ Xét ảnh hưởng cố kết không đồng 143 4.1.1.2.5/ Xét T/d vải địa kỹ thuật lưới cừ tràm ngang 143 4.1.1.2.6/ Xét tác dụng bệ phản áp 143 4.1.1.2.7/ Xeùt tác dụng hoạt tải 143 4.1.2/ Đánh giá ổn định đất yếu theo phương pháp lý luận nửa không gian biến dạng tuyến tính 147 4.1.2.1 Đánh giá ổn định đất yếu theo tải trọng an toàn 147 4.1.3/ Đánh giá ổn định đất yếu theo tải trọng cho phép 149 Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu 4.1.4/ Đánh giá ổn định đất yếu theo lý thuyết cân giới hạn 150 4.1.5/ Tính toán độ lún ổn định đất yếu đường 154 4.1.6/ Tính toán độ lún theo thời gian đất yếu đường 155 4.1.7/ Tính toán cho trường hợp sử dụng hệ thống giếng cát 160 4.2/ Nghiên cứu biến dạng đất yếu 163 Phần B: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 4.1/ Các giả thiết dùng để tính toán 165 4.2/ Mô hình tính toán ổn định công trình phương pháp PTHH 167 4.3/ Trình tự bước giải thuật toán ổn định, ứng suất, biến dạng phương pháp rời rạc 167 4.3.1/ Xác định hàm daïng 168 4.3.2/ Xây dựng ma trận độ cứng phần tử [Ke] 171 4.3.2.1/ Xác định ma trận đạo hàm [B] 171 4.3.2.2/ Xác định ma trận độ cứng phần tử 173 4.3.2.3/ Tích phân số 174 4.3.3/ Thiết lập ma trận độ cứng hệ thống 176 4.3.4/ Thiết lập vectơ lực nút 178 4.3.5/ Thủ tục giải toán phi tuyến để xác định hệ số an toàn 180 4.3.5.1/ Tóm tắt trình giải 181 4.3.5.2/ Phát sinh tải trọng phụ thêm 182 4.4/ Kết luận 185 Chương 5: Nghiên cứu thí nghiệm xác định đặc trưng lý đất yếu Cc Cv 5.1/ Xác định số nén Cc 5.2/ Xác định hệ số cố kết Cv 186 192 5.3/ Nghiên cứu thống kê đặc trưng lý 196 Chương 6: Tính toán ứng dụng cho số công trình cụ thể điều kiện đất yếu ngập lũ sâu đồng sông Cửu Long 6.1/ Cấu tạo toàn công trình 199 6.2/ Cấu tạo đất yếu đường 199 6.3/ Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật 200 6.3.1/ Các số liệu địa chất công trình 200 6.3.2/ Các thông số kỹ thuật đường 200 6.3.3/ Kết cấu áo đường 200 6.3.4/ Kết cấu lề đường 201 Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu 6.3.5/ Các tiêu lý đất đắp 201 6.3.6/ Caùc tiêu lý cát đen sông Tiền 201 6.4/ Tính toán ổn định biến dạng theo phương pháp Fellenius 201 6.4.1/ Khu vực ngập 1m 201 6.4.2/ Khu vực ngập lũ từ – 3m 201 6.4.3/ Khu vực ngập lũ 3m 202 6.5/ Đánh giá ổn định đất yếu theo phương pháp lý luận nửa không gian biến dạng tuyến tính 204 6.5.1/ Tính toán theo tải trọng an toàn 204 6.5.2/ Tính toán theo tải trọng cho phép 205 Chương 7: Các nhận xét, kết luận, kiến nghị Phần I: Các kết nghiên cứu 7.1/ Nhận xét giải pháp cấu tạo nêu kết tính toán nhận 206 7.1.1/ Các vấn đề liên quan đến đường 206 7.1.2/ Các giải pháp cấu tạo nêu 208 7.1.3/ Các kết tính toán 210 7.2/ Các Kết luận kết nghiên cứu 211 Phần B: Kiến nghị vấn đề phải tiếp tục giải 212 Taøi liệu tham khảo Tóm tắt lý lịch Phụ lục Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu SUMMARY OF THE THESIS The title: To research for reasonable solutions for structure and calculation for the soft soil base in deeply flooded areas of Cuu Long delta Content of the thesis: Due to the rich land, a moderate temperature and adequate light, Cuu Long delta is advantageous for economical development, especially in agriculture With the area of 3.9 million acre, including 2.5 million for rice, 0.5 million for fruit trees and vegetables, Cuu Long delta ought to have been the most enormous basket of rice and fruit of Viet Nam It produces 1.5 million tons of rice per year (over 50% of the total product of Viet Nam), Annual, average a hundreds of thousand tons of fruit and over 0.5 ton of marine products (about 50% of the total product of Viet Nam)… However, in the reality this area is still under developing in economics or construction, culture or infrastructure… The people are still in poverty and hardship, the children there are still illiterate because of various reasons of which the most serious and urgent is flooding In fact, flood is the disaster that brings lots of damage that brings lots of damage both in riches and people Hundreds of people are killed, hospitals are covered with water school have to be closed, millions of acres of land are water logged, thousands of kilometers of roads are destroyed, bringing about the traffic blockage and traffic accidents In addition, houses are damaged, crops are of failures The people have to lead homeless poor and starving life The most pressing is the fact that children and cannot go to school like the others Of all the seriousness mentioned above, our government has called the mutual help to the people here On the same term, the government has appealed for the measurements to overcome the current difficulties as well as the long-term strategies for the delta of Cuu Long to develop with a slogan to live in flood The aim of this thesis is to put all the things into system dealing with the problems facing Cuu Long delta, such as its nature conditions, its hydraulic conditions, its position, its strata, the soil condition and also to systematize the physical mechanical properties of the soil base in the area, as well as the impacts on the area by environment, to make the statistics on the areas of serious damage and finally to find out the reason and solution to buil a system of roads suitable to the special conditions of the area with the used materials and at the best reasonable cost, in the shortest period of time to supply the area with a system of roads for the circulation of informatics culture, goods, agriculture products and to over come difficulties so that Cuu Long delta area can be developed in various areas Content of Topic Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Leä Thu Researching the overview for soft soil situations that have been done in Viet Nam as well as all over the world Researching the soft soil base in the deeply flooded areas of Cuu Long delta Researching some reasonable solution in the structure to treat roads in soft soil base conditions and deeply flooded in Cuu Long delta Researching the calculations on the construction roads in soft soil base conditions and deeply flooded in Cuu Long delta Then, select the best solutions for the structures and the best suitable calculation methods for the construction road bases in soft soil base conditions and deeply flooded in Cuu Long delta Researching the test to determine the physical mechanical properties of soft soil: Cv and Cc Calculating to apply for certain sites in the area Giving the comments, conclusions and promotion on the results Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu CHƯƠNG TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH CỤ THỂ TRONG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU VÀ NGẬP LŨ SÂU ỞÛ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Thiết kế cấu tạo cho đoạn đường Liên tỉnh Cần Đước – Chợ Gạo thuộc huyện Cần Đước Long An – Tiền Giang 6.1/ Cấu tạo toàn công trình 1/ Phạm vi tuyến: - Điểm đầu tuyến: Thị trấn Cần Đước (Tỉnh Long An) tách Quốc lộ 50 lý trình Km28 + 200 tương đương Km0 + 000 - Điểm cuối tuyến: Thị trấn Chợ Gạo (Tiền Giang) nối vào Ngã tư Long Bình Điền Km76 + 450 – Quốc Lộ 50 Tổng chiều dài tuyến khoảng 25 Km bao gồm: Cầu Vàm Cỏ(cầu lớn): dài 1.200 m Các cầu trung nhỏ tuyến: 12 với tổng chiều dài 574m Chiều dài đường chính: 23.226m 2/ Bình đồ tuyến: Tuyến đường Liên tỉnh Cần Đước – Chợ Gạo bắt đầu tách Quốc lộ 50 từ phía Bắc Thị trấn Cần Đước khoảng Km28 + 200, ven theo rạch Bến Bà – Thị trấn Cần Đước, nối vào đường đất đỏ xuống bến phà Thuận Mỹ Tại tuyến vượt sông Vàm Cỏ sang bờ phía Châu Thành giao cắt với ĐT 827 Long An, sau vượt qua thượng nguồn nhánh kinh nhỏ kinh Chợ gạo song song với kinh Chợ Gạo hướng Tây (điểm gần cách bờ kinh 250m, điểm xa cách bờ kinh 625m) để nối vào ngã tư Long Bình Điền – QL50, ngoại vi thị trấn Chợ gạo – Tỉnh Tiền Giang Toàn tuyến vùng đồng ven kinh rạch huyện Cần Đước, Châu Thành (Long An) Gò Công Tây, Chợ Gạo (Tiền Giang) 6.2/ Cấu tạo đất yếu đường Theo độ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 vùng vùng đất yếu gồm loại đất: sét, bột sét, bột cát, cát than bùn hay mùn thực vật Qua kết khoan địa chất đường đầu cầu Vàm Cỏ số đoạn tuyến từ Km 10 – Km 13 cho thấy: địa chất đoạn tuyến đường đầu cầu tương đối yếu, bề mặt lớp bùn sét trạng thái dẻo chảy, chiều dày thay đổi từ 8m đến 10m, tiếp đến lớp cát có pha sét với chiều dày tương đối lớn Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 199 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu Do mà đoạn đường đắp cao 2m ta cần có biện pháp xử lý để làm ổn định giảm độ lún dư, thỏa mãn điều kiện rải lớp mặt đường bêtông nhựa 6.3/ Quy mô tiêu chuẩn kỹ thuật 6.3.1 Các số liệu địa chất công trình: Lớp 1: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, xám xanh, trạng thái chảy Dày 8,5m  = 1,47 g/cm3 C = 0,066 KG/cm2 k = 0,78 g/cm3  = 3036’ W = 85,67% 0 = 2,310 Lớp 1: Sét xám trắng loang nâu vàng – nâu đỏ, trạnh thái nửa cứng Daøy 14,5m  = 2,02 g/cm3 C = 0,523 KG/cm2 k = 1,63 g/cm3  = 18010’ W = 23,74% 0 = 0,668 Lớp 1: Sét pha cát màu vàng nhạt, xám trắng, trạng thái dẻo cứng Dày 10m  = 1,98 g/cm3 C = 0,170 KG/cm2 k = 1,62 g/cm3  = 22038’ W = 22,48% 0 = 0,658 Mực nước ngầm: 1,5m 6.3.2 Các thông số kỹ thuật đường: - Cấp kỹ thuật đường 60 (đường cấp 2) - Tải trọng tác dụng H 30 – HK80 (Tải trọng trục 10T) - Muyn đàn hồi yêu cầu  1530 Kg/cm2 - Bề rộng mặt đường : 7,5m x - Dải phân cách riêng : 1,5m - Lề đường : 2,5m x - Mái taluy đường : 1:1,5 + Chiều cao đắp ứng với giải pháp ta tính cho trường hợp ngập lũ 1m, 2,5m, 3,5m 6.3.3 Kết cấu áo đường: - BTNN hạt mịn : 4cm - BTNN hạt thô : 6cm - Tưới nhựa bám dính tiêu chuẩn 1,0 Kg/m2 - Đá x : 25cm Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 200 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu - Cấp phối sỏi đỏ : 35cm 6.3.4 Kết cấu lề đường: - BTNN hạt mịn : 4cm - Tưới nhựa bám dính tiêu chuẩn 1,0 Kg/m2 - Đá x : 30cm 6.3.5 Các tiêu lý đất đắp: - Trọng lượng riêng  = 1,8 T/m3 - Độ ẩm tốt W = 21,20% - Chỉ số dẻo Ip = 20,08 - Góc nội ma sát  = 250 5.3.6 Các tiêu lý cát đen sông Tiền: - Trọng lượng riêng  = 1,8 T/m3 - Độ ẩm tốt W = 18,00% Tần suất lũ : 2% 6.4/ Tính toán ổn định biến dạng theo phương pháp W.Fellenius 6.4.1 Khu vực ngập lũ 1: Được áp dụng tính toán cho khu vực có mực nước lũ từ 1m trở xuống, tương ứng với chiều đắp H = 2,5m Khi chưa gia cố a/ Kiểm tra ổn định: Sau kiển tra ta có kết sau: Hệ số ổn định chưa gia cố Kmin = 1,238 >1,2 Công trình ổn định b/ Kiểm tra lún: - Độ lún ổn định của công trình S = 28,69cm < 30cm - Độ lún nằm giới hạn cho phép - Chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha = 6,75m Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện ổn định biến dạng 6.4.2 Khu vực ngập lũ từ – 3m: Được áp dụng tính toán cho khu vực có mực nước lũ từ 1m đến 3m Ở ta xem xét trường hợp mực nước lũ h = 2,5m, tương ứng với chiều đắp H = 3,7m Khi chưa gia cố a/ Kiểm tra ổn định: Sau kiểm tra ta có kết sau: Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 201 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu Hệ số ổn định chưa gia cố Kmin = 1,048 < 1,2 Như công tình trạng không ổn định ta cần phải có biện pháp gia cố để tăng cường độ ổn định công trình Kết luận: Công trình không đảm bảo điều kiện ổn định cần phải gia cố xử lý đất yếu Sau gia cố: a/ Kiểm tra ổn định: 1/ Trường hợp 1: Dùng vải địa kỹ thuật - Vải địa kỹ thuật bố trí sau: Dùng hai lớp vải địa bố trí cách 50cm - Rvải = 2,5 T/m - Theo kết tính toán ta có: Hệ số ổn định Kmin = 1.331 > 1,2 công trình trạng thái ổn định 2/ Trường hợp 2: Dùng lưới cừ tràm ngang Giải pháp không phù hợp mực nước ngầm nằm cừ tràm ngang (nếu bố trí cừ tràm ngang), chiều dày đất yếu > Chính ta lựa chọn giải pháp vải địa kỹ thuật thay cho cừ tràm ngang 3/ Trường hợp 3: Dùng lưới cừ tràm đứng Tương tự trường hợp trên, đoạn đầu cừ tràm đứng nằm mực nước ngầm Cho nên xử dụng cừ tràm đứng để gia cố không khả thi 4/ Trường hợp 4: Dùng bệ phản áp Với giải pháp này, ta vận dụng nguồn vật liệu địa phương sẵn có để thi công Tuy nhiên, dùng bệ phản áp diện tích chiếm dụng đất lớn gây khó khăn cho việc giải phóng mặt bằng, tập trung quỹ đất chi phí đền bù tái định cư cao làm tăng tổng kinh phí xây dựng công trình Chính kiến nghị không chọn giải pháp b/ Kiểm tra lún: 1/ Trường hợp 1: Dùng vải địa kỹ thuật - Độ lún ổn định của công trình S = 29,23cm < 30cm - Độ lún nằm giới hạn cho phép - Chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha = 7,25m Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện ổn định biến dạng Tóm lại: Từ kết tính toán trên, tiến hành so sánh phương án giải pháp xử lý khác nhau, kiến nghị chọn phương án : Rải hai lớp vải địa kỹ thuật đường phù hợp Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 202 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu 6.4.3 Khu vực ngập lũ 3m: Được áp dụng tính toán cho khu vực có mực nước lũ 3m Ở ta xem xét trường hợp mực nước lũ h = 3,5m, tương ứng với chiều đắp H = 5,0m Khi chưa gia cố a/ Kiểm tra ổn định: Sau kiểm tra ta có kết sau: Hệ số ổn định chưa gia cố Kmin = 0,993 < 1,2 Như công tình trạng không ổn định ta cần phải có biện pháp gia cố để tăng cường độ ổn định công trình b/ Kiểm tra lún: - Độ lún ổn định của công trình S = 60,3cm > 30cm - Độ lún không nằm giới hạn cho phép - Chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha = 9,35m Kết luận: Công trình không đảm bảo điều kiện ổn định biến dạng cần phải gia cố xử lý đất yếu Sau gia cố: a/ Kiểm tra ổn định: 1/ Trường hợp 1: Dùng giếng cát Sau tính toán, ta có kết sau: - Giếng cát bố trí sau: Giếng cát bố trí theo hình tam giác với khoảng cách 1,6m - Đường kính giếng cát: 0,4m - Chiều dài giếng cát: Từ chiều sâu vùng hoạt động Ha = 8,35 Chọn Lgiếng cát = 9m - Theo kết tính toán ta có: Hệ số ổn định Kmin = 1,289 > 1,2 công trình trạng thái ổn định 2/ Trường hợp : Dùng bấc thấm Sau tính toán, ta có kết sau: - Vị trí bấc thấm bố trí theo hình hoa mai với khoảng cách 1,4m - Chiều dài bấc thấm: Từ chiều sâu vùng hoạt động Ha = 8,35 Chọn LBT = 8,5m - Theo kết tính toán ta có: Hệ số ổn định Kmin = 1,263 > 1,2 công trình trạng thái ổn định 3/ Trường hợp 3: Dùng lưới cừ tràm đứng Trong trường hợp cụ thể này: kiến nghị không nên sử dụng giải pháp cừ tràm đứng lý sau: Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 203 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu - Chiều dài cừ tràm đứng có – m chưa đủ để đóng sâu qua chiều sâu vùng hoạt động đất từ 1m – 2m đóng sâu vào lớp đất cứng - Đoạn cừ tràm đứng nằm mực nước ngầm nên việc sử dụng cừ tràm không phù hợp b/ Kiểm tra lún: 1/ Trường hợp 1: Dùng giếng cát - Độ lún ổn định của công trình S = 28,37cm < 30cm - Độ lún nằm giới hạn cho phép - Chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha = 7.25m - Thời gian gia tải phụ: 3.5 tháng Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện ổn định biến dạng 3/ Trường hợp 3: Dùng bấc thấm - Độ lún ổn định của công trình S = 28,56cm < 30cm - Độ lún nằm giới hạn cho phép - Chiều dày vùng hoạt động ứng suất Ha = 7.45 - Thời gian gia tải phụ: tháng - Độ lún cố kết lại thời gian sử dụng S = 27,23cm < 30cm Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện ổn định biến dạng Tóm lại: Từ kết tính toán trên, tiến hành so sánh phương án giải pháp xử lý khác nhau, kiến nghị chọn phương án giếng cát tác dụng làm tăng nhanh mức độ cố kết đất tạo điều kiện cho đất đắp chóng đạt đến giới hạn lún, giếng cát có tác dụng nén chặt đất làm tăng sức chịu tải đất yếu, làm giảm độ lún trình sử dụng công trình Mặt khác ta tận dụng nguồn vật liệu địa phương nhằm hạ giá thành công trình 6.5/ Đánh giá ổn định đất yếu theo phương pháp lý luận nửa không gian biến dạng tuyến tính (hay phương pháp tính toán dựa mức độ phát triển vùng biến dạng dẻo) 6.5.1/ Tính toán theo tải trọng an toàn: Qat Sau tính toán ta có kết sau: Mô tả Lực dính đất nền, C (T/m2) Góc nội ma sát  Trọng lượng riêng đất đắp (T/m ) Chiều cao đắp Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Hlũ=1 – 3m 0,66 0,66 Trọng lượng riêng đất (T/m3) Chiều cao lũ Hlũ (m) Hlũ< 1m Hlũ>3,5m Khi có cọc cát 0,66 4,26 36’ 36’ 36’ 12010’ 1,47 1,47 1,47 1,47 1,80 1,80 1,80 1,80 2,5 3,5 3,5 2,5 3,7 5,0 5,0 Trang 204 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu Chiều rộng mặt đường 21,5 21,5 21,5 21,5 Chiều rộng đường 29 32,6 36.5 36,5 25,25 27,05 29 29 0,7 0,7 0,7 0,7 1,989 1,989 1,989 1,989 3,918 5,526 7.151 7.151 Tải trọng ngoài, Qtc (T/m ) 5,907 7,515 9,140 9,140 Tải trọng an toàn, qat (T/m2) 7,142 7,142 7,142 13,716 1,209 0,95 0,781 1,501 Chiều rộng đường T Bình, BTB (m) Chiều dày đệm cát, Hđệm cát(m) Hoạt tải, Qhtải (T/m ) Tónh tải, Qttải (T/m2) Hệ số an toàn, K od  q at Qtc 5.6.2/ Tính toán theo tải trọng an toàn: Qcp Mô tả Hlũ< 1m Hlũ=1 – 3m Lực dính đất nền, C (T/m ) 0,66 0,66 0,66 4,26 Góc nội ma sát  3036’ 3036’ 3036’ 12010’ Trọng lượng riêng đất (T/m3) 1,47 1,47 1,47 1,47 Trọng lượng riêng đất đắp (T/m3) 1,80 1,80 1,80 1,80 2,5 3,5 3,5 Chiều cao đắp 2,5 3,7 5,0 5,0 Chiều rộng mặt đường 21,5 21,5 21,5 21,5 Chiều rộng đường 29 32,6 36,5 36,5 25,25 27,05 29 29 6,313 6,763 7,25 7,25 0,7 0,7 0,7 0,7 1,989 1,989 1,989 1,989 3,918 5,526 7,151 7,151 5,907 7,515 9,140 9,140 8,477 8,935 10.346 23,426 1,435 1,189 1,132 2,563 Chiều cao lũ Hlũ (m) Chiều rộng đường T Bình, BTB (m) Chiều sâu vùng BDD = Bnd (m) Chiều dày đệm cát, Hđệm cát(m) Hoạt tải, Qhtải (T/m2) Tónh tải, Qttải (T/m ) Tải trọng ngoài, Qtc (T/m ) Tải trọng an toàn, qcp (T/m ) Hệ số an toàn, K od  qcp Qtc Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Hlũ>3,5m Khi có cọc cát Trang 205 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu CHƯƠNG CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ PHẦN I: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - Tổng quan tình hình nghiên cứu đất yếu xây dựng công trình đường điều kiện đất yếu ngập lũ Việt Nam nước khác - Các loại đất yếu vùng ngập lũ sâu khu vực đồng sông Cửu Long - Dựa sở nghiên cứu số giải pháp cấu tạo để xử lý đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long, nghiên cứu thí nghiệm xác định đặc trưng lý đất yếu: Cv Cc, Ta nghiên cứu tính toán đường điều kiện đất yếu ngập lũ sâu ởû đồng sông Cửu Long nói chung cho số công trình đường cụ thể nói riêng Từ cho phép rút kết nghiên cứu sâu phát triển sau 7.1/ Nhận xét giải pháp cấu tạo nêu kết tính toán nhận 7.1.1/ Các vấn đề liên quan đến đường 1/ Độ ẩm đất đắp đường: Trong vùng ngập lũ, đường thường chịu ảnh hưởng nước ngập, nước mao dẫn dừ lên, nước hai bên đường thấm vào Vì đến vị trí cách xa nguồn ẩm đoạn Xmax theo phương ngang (hoặc Zmax từ lên theo phương đứng) thì độ ẩm tăng thêm không đáng kể Lúc xem hết phạm vi tác dụng nguồn ẩm trì khoảng thời gian T Nếu độ ẩm ban đầu tăng thêm 2% ta có: X max  3,08 a, T (m) Z max  3,08 a, T (m) Từ cho thấy bề rộng lề đường phải > Xmax chiều cao đất đắp đường phải > Zmax Ngoài ra, thiết kế đường ta cần xét đến biện pháp cải thiện chế độ thủy nhiệt hạn chế tác dụng nguồn ẩm để tạo nên trạng thái phân bố ẩm có lợi cho cường độ ổn định đường 2/Vật liệu đắp đường: Trong điều kiện ngập lũ sâu đòi hỏi đường phải ổn định Vì vậy, tuỳ theo điều kiện ta nên chọn vật liệu gia cường đất đắp đường như: - Đất sét pha cát cát pha sét với hàm lượng hạt sét vào khoảng 10 – 30% với kích cỡ hạt từ loại vừa trở lên Ngoài ra, ta dùng số loại đất cấp phối hạt sét, sỏi, sạn cát với kích cỡ khác Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 206 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu - Đất có góc nội ma sát tương đối lớn, hệ số rỗng nhỏ, có sức chịu tải môđuyn biến dạng tương đối cao thay đổi theo điều kiện khô hay bị ngập nước (E0 = (100 – 300).105 pa) Tuy nhiên, lực dính nhỏ nênnên dễ bị xói lở tác dụng dòng nước mặt hay nước ngầm có lưu tốc xác định Khi bị chấn động, sức chịu tải cát giảm đáng kể ma sát hạt giảm (hiện tượng biến loãng tượng chấn biến.) - Đất sét thường có lực dính tương đối lớn nên điều kiện khô (độ ẩm đất nhỏ sức chịu tải cao Tuy nhiên, số nguyên nhân (bị ngâm lâu ngày nước, v.v…) độ ẩm đất tăng lên sức chịu tải giảm xuống cách đáng kể từ trạng thái nhão đến trạng thái cứng môđuyn biến dạng tổng quát đất sét biến đổi đến hàng trăm lần (E0 = (5 – 500).105pa) Tuy nhiên việc thấm nước từ vào đất sét dễ dàng, phụ thuộc vào tương quan nén ép thủy lực gây thấm gradien ban đầu đất Có thể dùng đất có cốt, vải địa kỹ thuật để tănng cường độ bền đất giảm độ dốc taluy giải vấn đề thấm thoát nước cho đất lớp đáy đường cho lớp đất yếu tiếp giáp với lớp đáy đường Khi sử dụng vật liệu địa phương cần lưu ý: - Vật liệu cát giồng vùng Duyên hải Trà Vinh, Bến Tre, … loại cát đen sử dụng hoàn toàn làm vật liệu đắp Tuy nhiên ta coi cát vật liệu hỗ trợ sử dụng thời điểm, vị trí hiệu - Với loại vật liệu đắp khai thác chỗ, suốt mùa mưa đất ẩm ướt hoàn toàn không thuận lợi để làm vật liệu đắp Đến mùa khô độ ẩm đất cao thực Tuy nhiên, nên phơi từ – ngày để đất khô gió đắp hiệu Đất đắp xáng thổi để làm đường làm giảm giá thành khối lượng đất đắp Nhưng giải pháp đòi hỏi thời gian xây dựng công trình lớn chờ cho đất cố kết 3/ Độ dốc taluy đường đất yếu Vì độ dốc taluy đường có liên quan đến trạng thái ứng suất, quan hệ loại ứng suất đất yếu dạng trắc ngang đường có liên quan đến độ ổn định biến dạng thân đường mà liên hệ chặt chẽ đến độ ổn định biến dạng đất yếu đường Độ dốc taluy xoải mức độ ổn định đường đất yếu tăng ngược lại - Đối với độ dốc taluy thẳng đứng 1:m (với m = 0) (trắc ngang đường có dạng hình chữ nhật) tương ứng với tải trọng phân bố Trong trường hợp vùng ứng suất nguy hiểm vùng phá hoại có khả phát sinh mép diện chịu tải trước tiên - Đối với độ dốc taluy thẳng đứng 1:m (m  0) (trắc ngang đường có dạng hình thang) vùng ứng suất nguy hiểm vùng phá hoại vừa phát sinh trục đối xứng tải trọng vừa xuất trục qua gần mép chân taluy Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 207 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu - Khi độ dốc taluy 1:m xoải trắc ngang đường có dạng gần hình tam giác vùng ứng suất nguy hiểm vùng phá hoại có phát sinh trục đối xứng 4/ Chiều cao đắp đường Vì đồng sông Cửu Long vùng đất yếu thường bị ngập nước, thấm ướt … vùng bị ảnh hưởng nước lụt mà nước thủy triều xâm nhập theo chế độ nhật triều bán nhật triều Cho nên, đường xây dựng khu vực cần phải có đủ chiều cao để đảm bảo cho nước không làm ảnh hưởng đến Nhưng chiều cao không lớn làm tăng giá thành xây dựng công trình làm tăng tải trọng truyền lên đất yếu bên CHính mà cần phải thật cân nhắc chọn chiều cao đắp 7.1.2/ Các giải pháp cấu tạo nêu ra: Tùy theo trường hợp, điều kiện vùng mà ta đưa giải pháp xử lý khác 1/ Các giải pháp gia cố mái dốc taluy - Trồng cỏ để gia cố mái dốc kinh tế Tuy nhiên, cỏ dễ chết vào mùa khô bị ngập nước - Gia cố taluy đá hộc xếp khan có chèn vữa không chèn vữa Nhược điểm giải pháp làm tăng đáng kể tải trọng mái dốc công trình làm tăng giá thành xây dựng công trình - Lát bêtông dọc theo chiều dài taluy Các bêtông có ưu điểm gọn nhẹ, dễ thi công Giá thành xây dựng thấp giải pháp xây đá hộc - Dùng rọ đá 2/ Các giải pháp gia cố đất yếu a/ Bệ phản áp: Giải pháp có ưu điểm thi công đơn giản, nhanh gọn, tận dụng nguồn nguyên liệu chỗ Tuy nhiên, có nhược điểm khối lượng đất đắp lớn, chiếm nhiều diện tích thi công Giải pháp không phù hợp cho loại đất yếu than bùn bùn sét Không phù hợp với khu vực thi công mà vận chuyển đất đắp từ nơi khác đến Giải pháp không giảm thời gian lún cố kết đồng thời làm tăng độ lún công trình Giải pháp áp dụng hiệu khi: - Chiều dày đất yếu không lớn - Nền đường có chiều cao đắp trung bình - Quỹ đất để xây dựng không bị hạn chế - Nguồn cung cấp đất đắp sẵn có gần khu vực thi công - Độ lún lại công trình  30cm b/ Lưới cừ tràm ngang: Thi công đơn giản, tận dụng nguồn nguyên liệu lao động địa phương, thay đước, tre, so đũa… Nhược điểm giải pháp không giảm thời gian lún độ lún cố kết công trình, phải giải triệt để mối nối Giải pháp áp dụng hiệu khi: Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 208 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu - Chiều dày đất yếu Hđy  8m - Nền đường có chiều cao đắp trung bình  3,0m - Cừ tràm phải bố trí nằm mực nước ngầm, không sử dụng lưới cừ tràm ngang cho nơi cao mực nước ngầm - Độ lún lại công trình  30cm c/ Đóng tràm đứng: Thi công đơn giản, nhanh gọn, giá thành thấp, tận dụng nguồn nguồn vật liệu lao động địa phương, cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình, thay đước, tre, so đũa, … khu vực có cừ tràm Tuy nhiên, giá thành cao, không sử dụng cho trường hợp cung trượt sâu chiều cao cừ tràm, không giảm thời gian lún độ lún cố kết công trình Giải pháp phù hợp cho trường hợp: - Độ lún lại công trình  30cm - Nền đường đắp có chiều cao trung bình - Chỉ bố trí mực nước ngầm, nơi cao mực nước ngầm không sử dụng cừ tràm d/ Hệ thống giếng cát: Làm tăng nhanh tốc độ cố kết làm cho đất đắp chóng đạt đến giới hạn lún đồng thời làm cho đất yếu tăng khả biến dạn đồng đều, làm tăng độ chặt đất yếu sức chịu tải đất yếu khoảng cách giếng cát bố trí thích hợp, giảm thời gian lún cố kết độ lún trình sử dụng công trình, cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình Tuy nhiên, giá thành cao, sở lý thuyết nhiều vấn đề bàn luận, việc xác định thông số, đặc biệt thông số xác định thí nghiệm gặp nhiều khó khăn, thời gian thi công dài (do có tải trọng phụ), khó kiểm tra chất lượng, độ chặt giếng cát sâu, đòi hỏi thiết bị thi công cao tải trọng phụ Giải pháp phù hợp cho trường hợp: - Các giải pháp khác không đảm bảo yêu cầu độ lún cố kết lại theo quy định giá thành cao - Chiều dày đất yếu lớn (bề rộng tầng đất yếu vượt bề rộng đáy đắp - Nền đường đắp cao > 4m e/ Cọc cát: Làm giảm thời gian lún cố kết, giảm độ lún trình sử dụng công trình, cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình Tuy nhiên, giá thành cao không kinh tế, chọn  nc không làm cho công trình bị biến dạng lớn trình sử dụng Thích hợp sử dụng cho nơi có sẵn nguồn cát f/ Cọc vôi, cọc xi măng: Làøm giảm độ lún trình sử dụng công trình, cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình Tuy nhiên, thi công phức tạp, giá thành cao Thích hợp cho đường đắp cao > 4,0m kinh tế g/ Hệ thống bấc thấm: Làm giảm thời gian lún cố kết, giảm độ lún trình sử dụng công trình, cải thiện đáng kể sức chịu tải công trình, khắc phục việc kiểm tra chất lượng độ đầm chặt cát Nhưng, giá thành cao, thời gian thi Địa kỹ thuật xây dựng (Công trình đất yếu) Trang 209 Luận văn tốt nghiệp Thạc Sỹ Thực hiện: Phạm Thị Lệ Thu công dài (do có sử dụng tải trọng phụ), đòi hỏi thiết bị thi công đại tải trọng phụ Giải pháp phù hợp cho trường hợp: - Khi giải pháp khác không đảm bảo yêu cầu độ lún cố kết lại theo quy định giá thành cao - Chiều dày đất yếu lớn (bề rộng tầng đất yếu vượt bề rộng đáy đắp) - Để đảm bảo phát huy hiệu thoát nước chiều cao đường đắp cao 4,0m h/ Vải địa kỹ thuật: Thi công đơn giản, nhanh gọn, không cần có thiết bị đại, dùng để tăng cường ổn định cho đắp đất yếu, giá thành hạ, không phụ thuộc vào mực nước ngầm, ngăn không cho cát chui vào đất yếu, có tuổi thọ cao Nhưng, không giảm thời gian lún độ lún cố kết công trình Giải pháp phù hợp cho trường hợp: - Thích hợp cho trường hợp độ lún lại công trình