Phân tích ổn định và độ bền tường kè bảo vệ bờ sông dùng bản cọc bê tông cốt thép ứng suất trước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN CHƠN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN TƯỜNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG DÙNG BẢN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành Phố Hồ Chí Minh – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN CHƠN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN TƯỜNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG DÙNG BẢN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC Chuyên ngành: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THUỶ Mã số: 60580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS: PHẠM VĂN QUỐC Thành Phố Hồ Chí Minh – 2015 -i- LỜI CÁM ƠN Trong thời gian thực Luận văn, học viên nhận đƣợc trợ giúp quý báu nhiều tổ chức cá nhân Học viên muốn đƣợc bày tỏ lòng cám ơn chân thành tới Phòng, Ban tập thể Quý thầy cô trƣờng Đại học Thủy lợi, đặc biệt thầy cô sở trang bị kiến thức khoa học kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Đặc biệt, xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy giáo hƣớng dẫn Phó Giáo sƣ - Tiến sĩ Phạm Văn Quốc - ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn cho kiến thức khoa học suốt thời gian thực Luận văn Một lần xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, thành công sống tới Q thầy trƣờng Đại học Thủy lợi, Phó Giáo sƣ - Tiến sĩ Phạm Văn Quốc TÁC GIẢ -ii- CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢNG CAM KẾT Tôi xin cam kết tất nghiên cứu luận văn kết nghiên cứu thân tơi thực khố học cao học Trƣờng Đại học Thuỷ lợi dƣới hƣớng dẫn nghiên cứu khoa học PGS.TS Phạm Văn Quốc Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn lời cam kết Tp Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2015 -iii- MỤC LỤC MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC .4 CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 THÀNH TỰU XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG Ở ĐBSCL VA TPHCM .5 1.2 TÌNH HÌNH XĨI LỞ BỜ SƠNG VÀ GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG 12 1.2.1 Tình hình chung áp dụng thành tựu KHCN bảo vệ bờ sông 13 1.2.2 Một số cơng trình xây dựng bảo vệ bờ sông tiêu biểu .15 1.2.3 Sử dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực để xây dựng kè bảo vệ đô thị thành phố Hồ Chí Minh Đồng sơng Cửu Long 16 1.3 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN TƢỜNG KÈ VÁN CỌC BTCT DƢL 17 1.3.1 Một số sơ đồ mô tả hƣ hỏng, cố tƣờng kè cọc bê tông cốt thép 18 1.3.2 Chuyển vị ngang tƣờng cọc 21 1.3.3 Phƣơng pháp đơn giản tính tốn tƣờng kè cọc BTCT DƢL 21 1.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG 25 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP MƠ HÌNH SỐ PHẦN TỬ HỮU HẠN TÍNH TỐN THẤM, ỔN ĐỊNH TRONG GEOSLOPE - STUDIO 2007 VÀ TÍNH TỐN ĐỘ BỀN CƠNG TRÌNH TRONG PLAXIS 8.5 26 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MƠ HÌNH SỐ PTHH 26 2.2 MƠ HÌNH SỐ PTHH TÍNH THẤM TRONG GEOSLOPE - STUDIO 28 2.2.1 Phƣơng trình vi phân chủ đạo 28 2.2.2 Thuộc tính đất 29 2.2.3 Hàm thấm 29 2.2.4 Các bƣớc tính tốn 32 -iv- 2.2.5 Trình xuất kết tính tốn .33 2.2.6 Nhận xét 34 2.3 MƠ HÌNH TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TRONG GEOSLOPE STUDIO 34 2.3.1 Khái niệm áp lực nƣớc lỗ rỗng ứng suất hiệu 34 2.3.2 Một số phƣơng pháp tính tốn ổn định mái dốc Slope/W .35 2.3.2.1 Phương pháp Bishop 35 2.3.2.2 Các phương pháp tính tốn ổn định mái dốc khác Geo-slope 36 2.4 MƠ HÌNH SỐ PTHH TÍNH TỐN ĐỘ BỀN CƠNG TRÌNH TRONG 36 2.4.1 Phƣơng trình vi phân chủ đạo để tính tốn ứng suất - biến dạng 36 36 2.4.1.2 Toạ độ Lode .37 2.4.1.3 39 – 41 2.4.2 Điều kiện biên giới 43 2.4.3 Tải trọng tính toán 43 2.4.4 Thuộc tính vật liệu 44 .44 45 45 46 2.4.4 thông 47 2.4.5 Các bƣớc tính tốn 51 2.4.6 Trính xuất kết tính tốn .55 2.4.7 Nhận xét 55 2.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 55 CHƢƠNG 3: ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG VÀ GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI LỞ BỜ TẢ ĐOẠN SÔNG THỊ XÃ HẬU GIANG 57 -v- 3.1 GIƠI THIÊU ĐOAN SÔNG THI XA NGA BAY CUA KÊNH QUAN LÔ PHUNG HIÊP 57 3.1.1 Giới thiệu chung 57 3.1.2 Điều kiện địa hình 61 3.1.3 Điều kiện địa chất công trình 62 3.1.4 Điều kiện thủy văn thủy lực đoạn sông .65 3.1.5 Diễn biến dự báo xói lở bờ tả đoạn sơng 65 3.1.6 Yêu cầu giao thông c 66 3.2 CAC PHƢƠNG AN CÔNG TRINH CHÔNG XOI LƠ BƠ TA ĐOAN SÔNG THI XA NGA BAY .67 3.2.1 Kè mỏ hàn (ƣu nhƣợc điểm, tính khả thi áp dụng) 67 3.2.2 Kè mái dốc .69 3.2.3 Tƣờng kè bê tơng cốt thép (tƣờng trọng lực, tƣờng góc) 71 3.2.4 Tƣờng kè dùng cọc bê tông cốt thép ứng suất trƣớc 73 3.3 CHON PHƢƠNG AN CÔNG TRINH CHÔNG XOI LƠ BƠ TA ĐOAN .78 3.4 KÊT LUÂN CHƢƠNG 78 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN TƢỜNG KÈ BẢN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC BỜ TẢ ĐOẠN S HẬU GIANG 79 4.1 TÀI LIỆU ĐẦU VÀO ĐỂ TÍNH TỐN 79 4.1.1 Mặt cắt điển hình để tính tốn 79 4.1.2 Chế độ mực nƣớc tính tốn 79 4.1.3 Thuộc tính lớp tính tốn 79 4.1.4 Thuộc tính bê tơng cốt thép cọc 80 4.1.5 Phƣơng án tính tốn 81 4.2 KẾT QUẢ TÍNH TỐN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH PHƢƠNG ÁN (THEO DỰ BÁO XÓI LỞ) .82 4.2.1 Lƣới phần tử mặt cắt tính tốn 82 4.2.2 Số liệu tính tốn .82 -vi- 4.2.3 Kết tính tốn thấm Seep/W: Đƣờng bão hịa, lƣu lƣợng thấm Gradient thấm 83 4.2.4 Kết tính tốn ổn định mái dốc theo phƣơng pháp Bishop 84 4.2.5 Sơ chọn cao trình đáy cọc theo điều kiện dự báo xói lở 84 4.3 KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG PHƢƠNG ÁN 2A 84 4.3.1 Lƣới phần tử mặt cắt tính tốn 84 4.3.2 Số liệu tính tốn .85 4.3.3 Kết tính tốn ứng suất .87 4.3.4 Kết tính tốn biến dạng .87 4.3.5 So sánh với tiêu cho phép cƣờng độ biến dạng 88 4.3.5.1 So sánh với tiêu cho phép cường độ 88 4.3.5.2 So sánh với tiêu cho phép biến dạng .88 4.3.5.3 So sánh với tiêu ổn định tổng thể 88 4.3.6 Kết kiểm tra phƣơng án chiều dài cừ cho phƣơng án 2A 88 4.4 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG PHƢƠNG ÁN 2B 89 4.4.1 Lƣới phần tử mặt cắt tính tốn 89 4.4.2 S .90 4.4.3 Kết tính tốn ứng suất .91 4.4.4 Kết tính toán biến dạng .92 4.4.5 So sánh với tiêu cho phép cƣờng độ biến dạng 93 4.4.5.1 So sánh với tiêu cho phép cường độ 93 4.4.5.2 So sánh với tiêu cho phép biến dạng .93 4.4.5.3 So sánh với tiêu ổn định tổng thể 93 4.5 KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG PHƢƠNG ÁN 93 4.5.1 Lƣới phần tử mặt cắt tính tốn 93 4.5.2 Số liệu tính tốn .93 4.5.3 Kết tính tốn ứng suất .94 4.5.4 Kết tính tốn biến dạng .94 4.5.5 So sánh với tiêu cho phép cƣờng độ biến dạng 95 -vii- 4.5.5.1 So sánh với tiêu cho phép cường độ 95 4.5.5.2 So sánh với tiêu cho phép biến dạng .95 4.5.5.3 So sánh với tiêu ổn định tổng thể 95 4.5.6 Kết kiểm tra phƣơng án chiều dài cừ cho phƣơng án 95 4.6 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KỸ THUẬT CỦA PHƢƠNG ÁN 2A, 2B VÀ 97 4.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG 98 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 -viii- Hình 1.1:Bờ kè kênh xáng Xà No HG Hình 1.2: Bờ kè Maspero Sóc Trăng Hình 1.3: Bờ kè kênh Thanh Đa Hình 1.5: Bờ kè Hình 1.6: Bờ – – .8 Hình 1.7: Hình 1.8 .9 .9 Hình 1.10: Hình 1.11: .9 Hình 1.12: 10 Hình 1.13: 10 10 Hình 1.15: 10 Hình 1.16: 10 Hình 10 A, Tân Hƣng, Long An 11 11 11 11 11 Hình 1.2 11 Hình 1.24: Bờ kè chống sạt lở Biên Hòa - tỉnh Đồng Nai 15 Hình 1.25: Bờ kè chống sạt lở thị trấn Tân Thạnh - tỉnh Long An 15 Hình 1.26: Bờ kè cảng Holcim - tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 16 Hình 1.27: Bờ kè Thủ Dầu Một - tỉnh Bình Dƣơng 16 -90- 4.4.2 Số liệu tính tốn Các số liệu kích thƣớc mơ hình, cƣờng độ bê tơng tải trọng nhƣ phƣơng án 2A Đối với cọc bê tông dự ứng lực dùng phần tử (Node - to - node anchor) chọn loại D700, l=30m, cọc đƣợc hạ xuyên với tỷ lệ 5:1 Lspacing=1m, lực nén dọc trục cho phép 200T.m, moment uốn cho phép 38T.m Các giai đoạn mơ tốn: Thi cơng tƣờng cừ W840 Thi công cọc bê tông cốt thép dự ứng lực Thi công khối đắp sau kè 1.5m Đặt tải thẳng đứng sau kè Kiểm tra ổn định sau giai đoạn Bảng 4.6: Các số liệu tính tốn Lớp đất Lớp cát Đặc trƣng san lấp Lớp 01 Lớp 02 Lớp 03 Dày  m 1.5 13.80 8.80 15.0  unsat kN / m3  19 15.16 19.10 17.80  sat kN / m3  20 16.85 19.90 18.90 Kx m/day 1.0 0.372 0.864 0.199 Ky m/day 1.0 0.046 0.086 0.071 Eref  kN / m2  2500 1500 3094 2100   0.25 0.32 0.35 0.35 Cref  kN / m2  14 25.6 19 0   310 90 170 110    10 0 Rinter  0.9 0.9 0.9 0.9 Plate Đặc trƣng Đặc trƣng Node-to-node anchor -91- (Tƣờng) (Cọc neo D700) EA kN / m  8.0x106 A  m  0.2039 EI kNm2 / m 5.8x105 E  kN / m2  2.82x107 d  m 0.933 EA kN  5.7x106 w  kN / m2  2.56 Lspacing  m 4.4.3 Kết tính tốn ứng suất Hình 4.13: Nội lực tường cừ Bảng 4.7: Nội lực cọc -92- 4.4.4 Kết tính tốn biến dạng Hình 4.14: Chuyển vị điểm A đỉnh cừ Ux=0.448m Hình 4.15: Chuyển vị điểm B cách đỉnh cừ 7m – Uy=0.305m Hình 4.16: Hệ số an toàn FS = 1.538 -93- 4.4.5 So sánh với tiêu cho phép cƣờng độ biến dạng 4.4.5.1 So sánh với tiêu cho phép cường độ  Mô men xuất cừ có Mttmax = 32.5T.m <  M cp  95,2T m đạt  Lực nén cọc 14.8T/m <  N cp  200T / m đạt 4.4.5.2 So sánh với tiêu cho phép biến dạng  Chuyển vị ngang Ux đỉnh cừ 44.8cm   S cp  8cm không đạt 4.4.5.3 So sánh với tiêu ổn định tổng thể  Hệ số an toàn Fs =1.538 >  K cp  1.4 đạt Vậy, với phƣơng án 2B tiêu cƣờng độ hệ số an toàn đạt nhƣng chuyển vị ngang đầu lơn 44.8cm , khảo sát tiếp phƣơng án 4.5 KẾT QUẢ TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG PHƢƠNG ÁN 4.5.1 Lƣới phần tử mặt cắt tính tốn Hình 4.17: Chia lưới phần tử mặt cắt tính tốn 4.5.2 Số liệu tính tốn Các số liệu tƣờng cừ nhƣ phƣơng án 2B, neo dùng phần tử (Fixed end anchor), Lneo=10m, LSpacing=2m, EA=6.105kN, F = 85T/m -94- 4.5.3 Kết tính tốn ứng suất Hình 4.18: Nội lực tường cừ Bảng 4.8: Nội lực neo 4.5.4 Kết tính tốn biến dạng Hình 4.19: Chuyển vị điểm A đỉnh cừ Ux=0.08m -95- Hình 4.20: Chuyển vị điểm B cách đỉnh cừ 7m – Uy=0.312m Hình 4.21: Hệ số an tồn FS = 1.436 4.5.5 So sánh với tiêu cho phép cƣờng độ biến dạng 4.5.5.1 So sánh với tiêu cho phép cường độ  Mô men xuất cừ có Mttmax = 93.7T.m <  M cp  95,2T m đạt 4.5.5.2 So sánh với tiêu cho phép biến dạng  Chuyển vị ngang Ux đỉnh cừ 8cm   S cp  8cm đạt 4.5.5.3 So sánh với tiêu ổn định tổng thể  Hệ số an toàn Fs =1.436 >  K cp  1.4 đạt -96- 4.5.6 Kết kiểm tra phƣơng án chiều dài cừ cho phƣơng án Bảng 4.9: Kiểm tra chiều dài cừ Tỷ Phƣơng án Chiều dài cừ (m) lệ % Kết tính tốn (m) Mơmen Mômen (kN.m/m) Giai đoạn Lực cắt Lực cắt (kN/m) Giai đoạn Lực dọc (kN/m) Lực dọc 14.5 15.0 15.5 769.25 836.38 937.05 16.0 20 1010 1260 210.14 217.25 229.14 239.05 266.52 -66.44 -102.2 -83.17 -78.76 -100.5 Giai đoạn -0.328 -0.32 -0.312 -0.312 -0.213 0.081 0.08 0.08 0.081 0.035 1.265 1.299 1.436 1.522 2.143 Giai đoạn Chuyển vị Uy cách cừ 7m Chuyển vị Ux điểm A Giai đoạn đỉnh cừ Hệ số an toàn Giai đoạn -97- neo trun t neo nhƣng cho Vậy, với phƣơng án chiều dài cừ 15.5m trƣờng hợp lý tƣởng moment, hệ số an toàn chuyển vị ngang đầu cừ 4.6 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KỸ THUẬT CỦA PHƢƠNGÁN 1, 2A, 2B VÀ Qua mô theo phƣơng pháp phần tử hữu hạn (Plaxis 8.5) ta thấy đƣợc trình làm việc thực phƣơng án nhƣ sau: Phƣơng án trƣờng hợp trạng khơng có kè dự báo tải trọng khai thác sau kè, dùng slope phân tích ổn định để thấy đƣợc mặt trƣợt, từ ta dự đốn đƣợc chiều sâu cắm cừ cần thiết Phƣơng án 2A đƣợc xuất phát từ phƣơng án thấy đƣợc mặt trƣợt qt qua vị trí sâu nhất, ta phải cắm cừ phải tới mặt trƣợt qua Kết kiểm tra Bảng 4.5 cho giải pháp chiều dài cừ L=20-25m, với chiều dài cừ cắm qua vị trí mặt trƣợt nhƣng kết không đạt với yêu cầu mặt kỹ thuật Phƣơng án 2B xuất phát từ phƣơng án phƣơng án 2A Kết cho thấy chiều dài cừ L=24m với hàng cọc bê tông dự ứng lực xuyên với tỷ lệ -98- 5:1, L=30m, D700, khoảng cách cọc 1m giá trị nội lực cọc cừ đạt nhƣng chuyển vị ngang đầu cừ lớn (44.8cm) Phƣơng án dùng neo Lneo=10m bƣớc neo Lneo=2m kết Bảng 4.9 Vậy, hiệu kỹ thuật phân tích phƣơng án, phƣơng án với chiều dài cừ 15.5m trƣờng hợp lý tƣởng mặt kỹ thuật nhƣ xét mặt hiệu kinh tế 4.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG Đã xác định: Mặt cắt điển hình để tính tốn, chế độ mực nƣớc tính tốn, thuộc tính vật liệu đất bê tông cốt thép cọc Đã thiết lập bốn toán, bao gồm: Bài toán (Phƣơng án 1): Ổn định mái dốc tự nhiên chƣa có tƣờng kè dự báo tải trọng khai thác sau kè, nhằm phục vụ xác định chiều dài cọc để đóng xuống tạo tƣờng cọc, cao trình đáy cọc cần thiết Bài tốn 2A (Phƣơng án 2A): Kè gồm hàng cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Bài tốn 2B (Phƣơng án 2B): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng + hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực đóng xun Bài tốn (Phƣơng án 3): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phƣơng thức neo cứng khơng có chuyển vị theo phƣơng ngang điểm giao neo với cọc) Kết tính tốn cho thấy: Đối với Bài tốn 2A (Phƣơng án 2A): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng, chuyển vị Ux điểm A đỉnh tƣờng kè lớn: Từ 0,560 đến 0.631 m tùy theo chiều dài cừ chiều sâu đóng cừ Do khơng thể làm tƣờng kè theo Phƣơng án 2A: Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Đối với Phƣơng án 2B (Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng + Một hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực) Ux điểm A đỉnh tƣờng kè 0.448 m Hệ số an toàn lớn Fs = 1.538 >  K cp  1.4 Đối với Phƣơng án 3: Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phương thức neo cứng - khơng có -99- chuyển vị phương ngang điểm giao neo với cọc) chuyển vị ngang Ux đỉnh cừ 8cm   S cp  8cm đạt yêu cầu Các tiêu khác nhƣ: Mô men xuất cừ có Mttmax = 93.7T.m <  M cp  95,2T m đạt yêu cầu Hệ số an toàn Fs =1.436 >  K cp  1.4 đạt yêu cầu Từ kết phân tích ổn định độ bền tƣờng kè dùng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Hậu Giang rút số kết luận nhƣ sau:  Từ kết tính tốn dịng thấm mặt xác định vị trí đƣờng bão hịa để tích hợp qua tốn phân tích ổn định Slope cho kết đáng tin cậy  Việc phân tích ổn định mặt trạng đặt tải trọng dự kiến khai thác cho thấy cơng trình ổn định thấy đƣợc mặt trƣợt qua vị trí sâu để từ có phƣơng án hạ cừ  Kết mơ Plaxis 8.5 cho thấy phƣơng án 2A kết chuyển vị đầu cừ lớn chiều dài cừ L=25m, phƣơng án 2B cho kết không đáng kể so với phƣơng án 2A, phƣơng án dùng neo chiều dài cừ giảm nhiều lại cho kết hợp lý -100- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tổng kết đƣợc số cơng trình bảo vệ bờ sơng điển hình ngồi nƣớc phát triển ứng dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực Đã khái qt đƣợc tình hình xói lở bờ sông diễn nghiêm trọng, cần giải pháp phịng chống thành phố Hồ Chí Minh Đồng sông Cửu Long, nhu cầu ứng dụng thành tựu KHCN chống sạt lở để bảo vệ bờ sông khu đô thị cần thiết bối cảnh Giải pháp tƣờng kè cọc bê tông cốt thép dự ứng lực có nhiều ƣu điểm nhƣ kết cấu bê tơng cốt thép cƣờng độ cao, thích hợp để làm tƣờng kè cho bờ sơng cong lõm bị xói lở mạnh, bờ kè khu đô thị, hạn chế giải phóng mặt giải tỏa, thi cơng điều kiện, khơng xử lý móng, giá thành dể chấp nhận Đã khảo sát phƣơng pháp tính tốn tƣờng kè cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực, từ phƣơng pháp tính tốn đơn giản đến phƣơng pháp mơ hình số phần tử hữu hạn để tính tốn thấm, ổn định, ứng suất biến dạng phục vụ để thiết kế tƣờng kè bờ sông Đã nghiên cứu mơ hình số PTHH tính tốn thấm Seep/W GeoSlope Studio Mơ hình tính tốn ổn định mái dốc Slope/W GeoSlope - Studio Mơ hình số PTHH tính tốn độ bền cơng trình Plaxis Đây phần mềm tính tốn mạnh toán địa kỹ thuật nhƣ thấm qua đê đập đất, ổn định mái dốc đất mái dốc đê đập đất Đã sử dụng phƣơng pháp phân tích ổn định độ bền tƣờng kè cọc bê tông cốt thép dự ứng lực sử dụng Seep/W tính tốn xác định đƣờng bão hịa khối đất bờ kênh (hoặc khối đất đắp sau lưng tường kè) phục vụ phân tích ổn định mái dốc phần mềm Slope/W Plaxis phần mềm chủ đạo để xác định tải trọng áp lực nƣớc, áp lực đất tính tốn phân tích ứng suất - biến dạng hệ kết cấu tƣờng kè cọc bê tông cốt thép Đã phân tích điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thủy lực, diễn biến xói lở, đánh giá nguyên nhân gây sạt lở bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ - -101- Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang Chọn phƣơng án kết cấu kè chống gây sạt lở bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang Đã phân tích ƣu nhƣợc điểm, tính khả thi áp dụng số giải pháp cơng trình chọn lọc bao gồm: Mỏ hàn, kè mái dốc, tƣờng kè bê tơng cốt thép trọng lực tƣờng góc, tƣờng kè cọc bê tông cốt thép ứng suất trƣớc Đã nghiên cứu trƣờng hợp bờ tả đoạn sông thị xã Ngã Bảy kênh Quản Lộ Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang bị xói lở nghiêm trọng sử dụng giải pháp tƣờng kè cọc bê tông cốt thép dự ứng lực Trong đó, thiết lập bốn tốn, bao gồm: Bài toán (Phƣơng án 1): Ổn định mái dốc tự nhiên chƣa có tƣờng kè, nhằm phục vụ xác định chiều dài cọc để đóng xuống tạo tƣờng cọc, cao trình đáy cọc cần thiết Bài toán 2A (Phƣơng án 2A): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng Bài toán 2B (Phƣơng án 2B): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng + Một hàng cọc bê tơng cốt thép dự ứng lực Bài tốn (Phƣơng án 3): Kè gồm hàng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực thẳng đứng có neo gần đầu cọc (tính tốn theo phƣơng thức neo cứng - khơng có chuyển vị phƣơng ngang điểm giao neo với cọc) Kết tính tốn phân tích thấm, ổn định, ứng suất biến dạng cho phƣơng án cho thấy: Phƣơng án đáp ứng điều kiện đảm bảo an toàn ổn định, cƣờng độ biến dạng đỉnh tƣờng cọc giới hạn cho phép Trong Phƣơng án có khối lƣợng nhỏ phƣơng án 2B Trên sở tính tốn kiểm tra lại thiết kế ban đầu cơng trình kè bờ sơng thị xã Ngã Hậu Giang – Phƣơng án 2A thấy mức độ chuyển vị ngang đầu cừ lớn đƣa vào sử dụng Các yếu tố gây nên chuyển vị ngang đầu cừ chênh lệch áp lực chủ động áp lực bị động lớn, nội lực cho phép cừ hệ số an toàn cho cơng trình đƣợc đảm bảo Kết mơ theo phƣơng án 2A cho thấy phù hợp mô Kết mô theo phƣơng án 2B so với cơng trình đƣa vào sử dụng gần với thực tế hơn, sai số mô so với thực tế 23% -102- Đã đề xuất lựa chọn giải pháp phƣơng án phƣơng án có khối lƣợng nhỏ phƣơng án 2B lại thoả mãn yêu cầu kỹ thuật an toàn Trong luận văn phƣơng án tính tốn xét thời điểm tức thời KIẾN NGHỊ Các vấn đề sau chƣa đề cập luận văn, cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu: - Đối với đất yếu, xảy tƣợng biến dạng lún đất lớn biến dạng lún cọc (dẫn đến xuất ma sát âm) Trong trƣờng hợp cần xác định chiều sâu ma sát âm (h) ảnh hƣởng đến độ lún cừ ảnh hƣởng tới nội lực tƣờng cừ nhƣ góp phần vào làm chiều dài cừ gia tăng nội lực gia tăng - Trong tính tốn giả thiết neo cứng (khơng có chuyển vị theo phƣơng ngang điểm giao neo với cọc) Vì nên nghiên cứu cho trƣờng hợp neo có biến dạng theo phƣơn - Cần tiến hành quan trắc chuyển vị tƣờng kè đánh giá chất lƣợng kỹ thuật, độ bền an toàn ổn định cơng trình tƣờng kè bờ sơng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực đƣợc xây dựng nƣớc ta để đúc rút kinh nghiệm cho việc thiết kế, thi cơng xây dựng cơng trình tƣờng kè cọc bê tông cốt thép dự ứng lực khác đƣợc dây dựng ngày tốt -103- Tiếng Việt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Q An, Nguyễn Cơng Mẫn, Nguyễn Văn Q, Cơ học đất, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, (1977) [2] Lê Q An, Nguyễn Cơng Mẫn, Hồng Văn Tân, Tính tốn móng theo trạng thái giới hạn, NXB xây dựng, (1998) [3] Châu Ngọc Ẩn, Nền móng, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, (2013) [4] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, (2012) [5] Đỗ Văn Đệ, Cơ sở lý thuyết phương pháp tính ổn định mái dốc, NXB xây dựng, (2008) [6] Đỗ Văn Đệ, Nguyễn Quốc Tới, Phần mềm slope/w ứng dụng vào tính tốn ổn định trượt sâu cơng trình, NXB xây dựng, (2011) [7] Đỗ Văn Đệ, Nguyễn Quốc Tới, Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Sỹ Han, Nguyễn Khắc Nam, Hoàng Văn Thắng, Phần mềm seep/w ứng dụng vào tính tốn thấm cho cơng trình thuỷ ngầm, NXB xây dựng, (2012) [8] Đỗ Văn Đệ, Nguyễn Ngọc Hƣng, Đỗ Tiến Dũng, Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Sỹ Han, Nguyễn Thành Thắng, Nguyễn Hải Nam, Phần mềm plaxis ứng dụng vào tính tốn cơng trình thuỷ cơng, NXB xây dựng, (2013) [9] Nguyễn Hồng Đức, Nguyễn Viết Minh, Các vấn đề nước đất, NXB xây dựng, (2012) [10] Phạm Văn Giáp, Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ, Cơng trình bến cảng, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, (1998) [11] Phạm Văn Giáp, Bùi Việt Đông, Bến cảng đất yếu, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, (2006) [12] Trần Quang Hộ, Ứng xử đất học đất tới hạn, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh, (2011) -104- [13] Phạm Văn Quốc, Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu dịng thấm khơng ổn định tác động đến ổn định cơng trình đê có cát thông với sông, Thƣ viện Quốc gia, 2001 [14] Phạm Văn Quốc, Cơng trình bảo vệ bờ biển, Đại học Thủy lợi, 2002 [15] Phạm Văn Quốc nnk, Thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ, NXB Xây dựng, 2001 [16] Vũ Minh Tuân, Thiết kế thi công tường cừ, NXB xây dựng, (2013) [17] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dƣơng, Phân tích kết cầu hầm tường cừ phần mềm plaxis, NXB giao thông vận tải, (2009) [18] Đổ Ngọc Viên, Nguyễn Quốc Tới, Phần mềm plaxis 2D phân tích động tính tốn thiết kế cơng trình xây dựng, NXB xây dựng, (2014) [19] Trần Văn Việt, Cẩm nang dùng cho kỹ sư địa kỷ thuật, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, (2004) [20] Báo cáo kết khảo sát phục vụ cho thiết kế cơng trình bờ kè sông Ngã Hậu Giang công ty tƣ vấn XDCT thuỷ I Tiếng Anh [21] US Department of Argriculture, National Resources Conservation Service, National Engineering Handbook: Design and Use of Sheet Pile Walls in Stream Restoration and Stabilization Projects, August 2007 [22] Department of the Army, US Army Corps of Engineers, Design of Sheet Pile Walls, Washington, DC 20314-1000, EM 1110-2-2504, 31 March 1994 [23] Us Army Corps Of Engineering, Engineering and design – Slope stability, Washington, Us, (2003) ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN VĂN CHƠN PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN TƯỜNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG DÙNG BẢN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC Chun ngành:... đề tài luận ? ?Phân tích ổn định độ bền tường kè bảo vệ bờ sông dùng cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước? ?? có ý nghĩa khoa học, thực tiễn cấp thiết MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Tổng hợp, phân tích, đánh giá... tỉnh Hậu Giang Phân tích, đánh giá kết tính tốn ổn định độ bền hệ tƣờng kè khối đất bảo vệ để xác định hiệu kỹ thuật giải pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép dự ứng lực bờ tả đoạn sông thị xã Ngã