Nghiên cứu tận dụng đất nạo vét lòng hồ trên địa bàn huyện bình sơn tỉnh quảng ngãi để làm vật liệu đắp nền đường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THANH TUẤN NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT LÒNG HỒ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỂ LÀM VẬT LIỆU ĐẮP NỀN ĐƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ THANH TUẤN NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT LÒNG HỒ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỂ LÀM VẬT LIỆU ĐẮP NỀN ĐƢỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS CHÂU TRƢỜNG LINH Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu tận dụng đất nạo vét lịng hồ địa bàn huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi để làm vật liệu đắp đƣờng” Lời tác giả bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Châu Trường Linh tận tình hướng dẫn suốt trình nghiên cứu thực đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng tận tình giảng dạy giúp đỡ tác giả suốt trình học tập nghiên cứu trường Tác giả muốn bày tỏ biết ơn tới tập thể cán phòng ban quan nơi tác giả công tác tạo điều kiện giúp đỡ cho tác giả hồn thành khóa học Luận văn Và tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn, kính trọng sâu sắc tới người thân gia đình bạn bè, người ln động viên, hỗ trợ tác giả suốt tháng ngày học tập thực Luận văn Qua việc nghiên cứu hồn thành luận văn, tác giả có thêm nhiều kiến thức bổ ích chun mơn phương pháp luận nghiên cứu khoa học Điều giúp ích nhiều cho tác giả mặt chun mơn để góp phần nhỏ bé vào nghiệp ngành GTVT nói chung quan tác giả cơng tác nói riêng Trong khuôn khổ nội dung Luận văn, chắn chưa đáp ứng đầy đủ vấn đề đặt Một số nhận xét tác giả rút qua q trình phân tích nghiên cứu đưa giải pháp cịn có nhiều hạn chế điều kiện khả hiểu biết có hạn điều kiện tiếp cận với tài liệu tham khảo chưa nhiều nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong đóng góp ý kiến, phê bình q báu thầy cô, nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp để kiến thức thân hoàn thiện Một lần tác giả xin chân thành cảm ơn! ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Người cam đoan Võ Thanh Tuấn iii MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Bố cục luận văn .2 Tổng quan tài liệu nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẤT ĐẮP NỀN VÀ ĐẶC TRƢNG ĐỊA CHẤT, ĐỊA MẠO CÁC HỒ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH SƠN .3 1.1 Tổng quan yêu cầu vật liệu ổn định đường đắp thông thường 1.1.1 Yêu cầu vật liệu đắp đường 1.1.2 Các tiêu lý đất đắp đường 1.1.3 Các yêu cầu thiết kế, thi công đường đắp .13 1.1.4 Các lý thuyết tính tốn ổn định đường đắp thông thường 15 1.2 Đặc trưng địa mạo, địa chất hồ địa bàn huyện Bình Sơn .23 Kết luận chương 24 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NẠO VÉT LÒNG HỒ 25 2.1 Đánh giá sơ khả sử dụng đất nạo vét hồ phục vụ đắp đường huyện Bình Sơn 25 2.2 Xác định quy mô, trữ lượng đất nạo vét dự kiến đáp ứng dùng thi công đường 25 2.1.1 Hồ Cống Đá, xã Bình Nguyên 25 2.1.2 Hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 26 2.1.3 Hồ An Hội, xã Bình Thanh Đông 27 2.1.4 Hồ Gia Hội, xã Bình Thanh Đơng 27 2.1.5 Hồ Lỗ Ồ, xã Bình Phú .28 iv 2.1.6 Hồ Hóc Bứa, xã Bình Tân .28 2.1.7 Hồ Hố Sâu, xã Bình Nguyên 29 2.1.8 Hồ Hố Lỡ, xã Bình Minh 29 2.1.9 Hồ Bình Yên, xã Bình Khương .29 2.3 Triển khai công tác khoan, đào lấy mẫu đất nguyên dạng trường 29 2.4 Đánh giá tiêu lý đất nạo vét tương ứng cho vật liệu đắp đường 32 2.4.1 Hồ Cống Đá, xã Bình Nguyên 32 2.4.2 Hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 33 2.4.3 Hồ Gia Hội, xã Bình Thanh Đơng .34 2.4.4 Hồ An Hội, xã Bình Thanh Đông 35 2.4.5 Hồ Lỗ Ồ, xã Bình Phú .36 2.4.6 Hồ Hóc Bứa, xã Bình Tân .37 2.4.7 Hồ Hố Sâu, xã Bình Nguyên 38 2.4.8 Hồ Hố Lỡ, xã Bình Minh 39 2.4.9 Hồ Bình Yên, xã Bình Khương .39 2.5 Các mặt cắt khoan địa chất lỗ khoan hồ .39 Kết luận chương 41 CHƢƠNG XÁC ĐỊNH PHẠM VI PHỤC VỤ VÀ CHIỀU CAO ĐẮP LỚN NHẤT CHO TỪNG LOẠI ĐẤT 42 3.1 Đề xuất phạm vi phục vụ loại đất 42 3.2 Xác định chiều cao đắp lớn tương ứng với loại đất 43 3.2.1 Xác định tải trọng tính tốn 43 3.2.2 Xác định đất tự nhiên thường gặp 44 3.2.3 Xác định chiều cao đắp tối đa tương ứng với loại đất phương pháp kiểm tra độ ổn định đắp 45 3.2.4 Đối đất với hồ Gia Hội, xã Bình Thanh Đông 49 3.2.5 Đối đất với hồ Lỗ Ồ, xã Bình Phú 50 3.2.6 Đối đất với hồ Hóc Bứa, xã Bình Tân 51 Kết luận chương 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .54 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU: C : Lực dính φ : Góc nội ma sát WL : Giới hạn chảy WP : Giới hạn dẻo IP : Chỉ số dẻo γc : Dung trọng khô lớn W : độ ẩm tốt P : Tải trọng phá hoại mẫu F : Tiết diện ngang trung bình mẫu D : Đường kính mẫu h : Chiều cao mẫu W : Độ ẩm mẫu đất trạng thái khô W0 : Độ ẩm đất lúc lấy mẫu M0 : Khối lượng đất sử dụng để thí nghiệm W1 : Độ ẩm cho trước cần phải chế bị γw : Khối lượng thể tích đất CÁC CHỮ VIẾT TẮT CBR : California Bearing Ratio AASHTO : American Association of State Highway and Transportation Officials USCS : United soil classification system TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 Tên bảng Trang Phân loại hạt đất theo kích cỡ theo TCVN5747-1993 1.2 Phân loại khả sử dụng cát xây dựng đường 1.3 Phân loại khả sử dụng đất xây dựng đường 1.4 Phân loại đất theo hệ thống AASHTO 1.5 Phân loại đất theo 1.6 Quy định sức chịu tải (CBR) nhỏ 1.7 Các đặc trưng tính chất vật lý đất 10 1.8 Độ chặt quy định đường (đầm nén tiêu chuẩn) 14 1.9 Độ dốc mái đường đắp 15 1.10 Số lượng mẫu đất lấy để kiểm tra tương ứng với khối lượng thể tích đất đắp 15 1.11 Trị số góc α β để tìm tâm trượt nguy hiểm 18 1.12 Trị số hệ số A, B công thức (1.5) 19 2.1 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Cống Đá 32 2.2 Phân loại đất theo [14] đất hồ Cống Đá 33 2.3 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 33 2.4 Phân loại đất theo [14] đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 34 2.5 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Gia Hội 34 2.6 Phân loại đất theo [14] đất hồ Gia Hội 35 2.7 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ An Hội 35 2.8 Phân loại đất theo [14] đất hồ An Hội 36 2.9 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Lỗ Ồ 36 2.10 Phân loại đất theo [14] đất hồ Lỗ Ồ 37 2.11 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây 37 2.12 Phân loại đất theo [14] đất hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây 38 2.13 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Hố Sâu 38 2.14 Phân loại đất theo AASHTO đất hồ Hố Lỡ 39 vii Số hiệu bảng 2.15 Tên bảng Trang Phân loại đất theo [14] đất hồ Bình Yên 39 2.16 Bảng tổng hợp tiêu lý loại đất lòng hồ 40 2.17 Phân loại khả sử dụng loại đất lòng hồ 41 3.1 Xác định phạm vi phục vụ loại đất lòng hồ 42 3.2 Bảng tổng hợp chiều cao đắp tối đa loại đất 52 3.3 Bảng tổng hợp chiều cao đắp tối đa loại đất 53 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình 1.1 Tên hình Trang Sơ đồ tính ổn định taluy theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 16 1.2 Đường rạng nứt hình thành trước mái dốc bị trượt 16 1.3 Sơ đồ tính ổn định taluy phía có lớp đất cứng 17 1.4 Sơ đồ xác định đường tâm trượt nguy hiểm 17 1.5 Toán đồ Fellenius để tính ổn định taluy 19 1.6 Đồ thị xác định hệ số an toàn tổng hợp xác định Kc Kφ 20 1.7 Toán đồ dùng để tính ổn định thiết kế chiều cao mái dốc đường đào 21 1.8 Các lực tác dụng lên mảnh trượt theo Bishop 22 2.1 Hồ Cống Đá xã Bình Ngun 26 2.2 Hồ Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây 26 2.3 Hồ An Hội xã Bình Thanh Đơng 27 2.4 Hồ Gia Hội xã Bình Thanh Đơng 27 2.5 Hồ Lỗ Ồ xã Bình Phú 28 2.6 Hồ Hóc Bứa xã Bình Tân 28 3.1 Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên đắp 44 3.2 Kết tính tốn ổn định đường với chiều cao mái dốc 5,7m, hệ số mái 1:1,50 đất hồ Cống Đá, xã Bình Ngun 45 3.3 Kết tính tốn ổn định đường với chiều cao mái dốc 6,8m, hệ số mái 1:1,75 đất hồ Cống Đá, xã Bình Ngun 46 3.4 Kết tính tốn ổn định đường với chiều cao mái dốc 5,9m, hệ số mái 1:1,50 đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 46 3.5 Kết tính toán ổn định đường với chiều cao mái dốc 7,0m, hệ số mái 1:1,75 đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Thanh Tây 47 3.6 Kết tính tốn ổn định đường với chiều cao mái dốc 5,8m, hệ số mái 1:1,50 đất hồ An Hội, xã Bình 48 53 Bảng 3.3 Bảng t ng hợp chiều cao đắp tối đa loại đất TT Tên hồ Cống Đá Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây An Hội Gia Hội Lỗ Ồ Hóc Bứa xã Bình Tân Loại đất Trữ lƣợng (m3) Á sét nặng lẫn sỏi sạn 49.500 Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn Á sét nặng lẫn sỏi sạn Á sét nặng lẫn sỏi sạn Á sét nhẹ lẫn sỏi sạn Phạm vi phục vụ Dự án: Đường Trì Bình Dung Quất Dự án: Nâng cấp, mở rộng 33.000 QL1 Dự án: Đường Tịnh Phong Cảng Dung Quất II Dự án: Đường Tịnh Phong 74.700 Cảng Dung Quất II Dự án: Đường Tịnh Phong 24.750 Cảng Dung Quất II Dự án: Đường Tịnh Phong 44.250 Cảng Dung Quất II 65.700 Cự ly vận chuyển (km) Dùng cho đƣờng có yêu cầu độ chặt Hmax (m) tƣơng ứng với hệ số mái dốc 1:1,5 Hmax (m) tƣơng ứng với hệ số mái dốc 1:1,75 K95 5,7 6,8 K98 5,9 7,0 K98 5,8 6,8 K95 5,9 6,9 K95 5,9 7,1 K98 5,7 6,8 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ thí nghiệm tính tốn chương chương luận văn này, khẳng định đất nạo vét lịng hồ: Cống Đá xã Bình Ngun, Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, An Hội xã Bình Thanh Đơng, Gia Hội xã Bình Thanh Đơng, Lỗ Ồ xã Bình Phú Hóc Bứa xã Bình Tân đủ điều kiện dùng làm làm vật liệu đắp đường cho cấp đường ô tô đường giao thông nông thơn, riêng 03 hồ: Hóc Bứa xã Bình Thanh Tây, Hóc Bứa xã Bình Tân hồ An Hội xã Bình Thanh Đơng sử dụng cho đường cao tốc đường có độ chặt yêu cầu K98; đồng thời với chiều cao mái dốc đắp tối đa đến 7,1m, thỏa mãn hệ số mái dốc đường đắp theo quy định bảng 25 TCVN 4054-2005 [6] Trên sở đó, quan chức huyện Bình Sơn tỉnh Quảng Ngãi lập dự án xây dựng cơng trình giao thơng có dùng vật liệu đắp đường cần phối hợp với quyền địa phương đơn vị quản lý hồ để xây dựng phương án nạo vét, tận dụng đất nạo vét để dùng làm vật liệu đắp đường, từ tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nghiên ngày khan hiếm, đồng thời giải việc tích nước phục vụ sản xuất nơng nghiệp mà khơng tốn nhiều kinh phí để thực việc nạo vét Kiến nghị Bình Sơn huyện đồng ven biển có số lượng hồ chứa nước tương đối lớn, phạm vi luận văn không nghiên cứu hồ khơng có dự án lân cận triển khai theo quy hoạch phát triển giao thông tỉnh Quảng Ngãi đến năm 2020, năm đến có dự án giao thơng dự án san lấp mặt xây dựng khu dân cư nghiên cứu tiếp tục hồ đánh giá sơ đạt yêu cầu Trong phạm vi luận văn tính tốn độ ổn định đường đắp sở mẫu đất đại diện 06 hồ địa bàn, trước sử dụng thức để làm vật liệu đắp đường cần phải thi công thử nghiệm với chiều cao đắp tính tốn, sau bố trí loại tải trọng theo tiêu chuẩn tổ chức đánh giá độ ổn định đường thông qua quan trắc thực tế công trường Để mở rộng áp dụng địa bàn toàn tỉnh cần triển khai nghiên cứu đồng tất hồ chứa nước có địa bàn huyện tồn tỉnh Một số hồ có loại đất tốt, phù hợp với loại vật liệu đường cần mở rộng nghiên cứu tiêu lý theo tiêu chuẩn vật liệu làm mặt đường để đề xuất dùng làm vật liệu móng mặt đường thay cho móng cấp phối đất đồi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 22TCN 333 : 06 (2006), Quy trình đầm nén đất, đá dăm phịng thí nghiệm, Bộ Giao thơng vận tải 2 22 TCN 211-06 (2006), Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế, Bộ Giao thông vận tải 3 22TCN 332 : 06 (2006), Xác định số CBR đất, đá dăm phịng thí nghiệm, Bộ Giao thông vận tải 4 22TCN 211 : 06 (2006), Áo đường mềm – Các yêu cầu dẫn thiết kế, Bộ Giao thông vận tải 5 22TCN 262 : 2000, quy trình khảo sát thiết kế đường ô tô đắp đất yếu tiêu chuẩn thiết kế [6] TCVN 4054-2005, Đường ô tô – Yêu cầu thiết kế [7] TCVN 10380-2014, Đường giao thông nông thôn – Yêu cầu thiết kế [8] TCVN 4447-2012, Công tác đất – Thi công nghiệm thu [9] TCVN 9436-2012, Nền đường ô tô – Thi công nghiệm thu [10] TCVN 5747-1993, Đất xây dựng – Phân loại [11] TCVN 4200-2012, Đất xây dựng – Phương pháp xác định tính nén lún phịng thí nghiệm [12] TCVN 4201-2012, Đất xây dựng – Phương pháp độ chặt tiêu chuẩn phịng thí nghiệm [13] TCVN 4202-2012, Đất xây dựng – Phương pháp khối lượng thể tích phịng thí nghiệm [14] Nguyễn Xuân Trục, Dương Ngọc Hải, Vũ Đình Phụng, S tay thiết kế đường ô tô, tập hai, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội (2015) [15] Cao Văn Trí (chủ biên), Trịnh Văn Cương, học đất, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội (2003) [16] Dương Ngọc Hải, Nguyễn Xuân Trục, thiết kế đường ô tô, tập hai, Nhà xuất giáo dục (1999) [17] Hồ Tấn Phước, Châu Trường Linh, Nguyễn Thu Hà, Bùi Hồng Trung (2011), Tính tốn n định cho giải pháp xử lý taluy dương đường Hồng Sa, Tạp chí khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, số (45), Tr 191-198 Tiếng Anh [18] AASHTO M145-91 (2004) The classification of soils and soil-agregate Mixtures for highway construction purpose (Phân loại đất hỗn hợp cấp phối đất cho mục đích xây dựng đường tơ) [19] Unified Soil Classification System (USCS): Hệ thống phân loại đất thống ... dốc 6,8m, hệ số mái 1:1,75 đất hồ Hóc Bứa, xã Bình Tân 51 51 x NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG ĐẤT NẠO VÉT LÒNG HỒ TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÌNH SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI ĐỂ LÀM VẬT LIỆU ĐẮP NỀN ĐƢỜNG Học viên: Võ Thanh... mà chưa tận dụng làm vật liệu san lấp đắp đất đường, gây lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên có địa phương Để tận dụng khối lượng đất nạo vét lòng hồ để làm vật liệu đắp đường nhằm tận dụng tối... cứu tận dụng đất nạo vét lịng hồ địa bàn huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi để làm vật liệu đắp đƣờng” làm đề tài nghiên cứu luận văn 2 Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Kết nghiên cứu đề