Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông hồng đoạn từ km67+420 đến km69+650 và đề xuất giải pháp xử lý thích hợp

bộ giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất Nguyễn an huy Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông hồng đoạn từ km67+420 đến km69+650 v đề xuất giải pháp xử lý thích hợp luận văn thạc sĩ kỹ thuật H nội - 2015 giáo dục v đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất Nguyễn an huy Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông hồng đoạn từ km67+420 đến km69+650 v đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Ngnh: Kỹ thuật địa chất Mà số: 60520501 luận văn thạc sĩ kỹ thuật ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS Ngun Huy Ph−¬ng Hμ néi - 2015 Céng hßa x· héi chđ nghÜa ViƯt Nam Độc lập Tự Hạnh phúc Báo cáo việc bổ sung, sửa chữa luận văn Theo biên hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ Kính gửi: - Trờng Đại học Mỏ - Địa chất - Phòng Đo tạo Sau đại học Họ v tên học viên: Nguyễn An Huy Tên đề ti luận văn: Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông Hồng đoạn từ Km67+420 đến Km69+650 v đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Chuyên ngnh: Kỹ thuật Địa chất Mà sè: 60520501 Ng−êi h−íng dÉn: PGS.TS Ngun Huy Ph−¬ng Sau bảo vệ luận văn thạc sĩ, học viên đà sửa chữa v bổ sung luận văn theo Biên Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ Cụ thể đà sửa chữa v bổ sung nội dung sau đây: - Chỉnh sửa lỗi tả: Danh mục bảng trang 4, bảng 4.7 - Chỉnh sửa lỗi tả: Mục 2.2.2 Địa mạo trang 30, dòng 15 Các nội dung bảo lu luận văn: Không H Nội, ngy tháng năm 2015 Ngời hớng dẫn Học viên cao học PGS.TS Nguyễn Huy Phơng Nguyễn An Huy Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ PGS.TS Đỗ Minh Ton LI CAM OAN Tụi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các kết quả, số liệu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn An Huy Mơc lơc Danh mơc ¶nh…………………………………………….…………………3 Danh mục bảng Danh mục hình vẽ. Mở đầu .6 Chơng tổng quan tợng xói lở v nghiên cứu xói lở giíi vμ ViƯt Nam…………… ………….….… .…… 1.1 T×nh h×nh nghiên cứu Thế giới 1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam v Sông Hồng 12 Chơng điều kiện địa lý tự nhiên, đặc điểm kiến tạo, địa hình - địa mạo, trầm tích Đệ Tứ đới ven sông Hồng khu vực h nội .23 2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên H Nội ………23 2.1.1 Vị trí địa lý……………………………………… ………………23 2.1.2 Đặc điểm khớ hu..23 2.1.3 Thy ...24 2.2 Đặc điểm địa hình - địa mạo đới ven Sông Hồng khu vực H Nội.25 2.2.1 Địa hình .25 2.2.2 Địa mạo .27 2.3 Đặc điểm kiến tạo đới ven Sông Hồng khu vực H Nội 33 2.3.1 Đặc điểm kiến tạo khu vùc Hμ Néi… 33 2.3.2 Kiến tạo, tân kiến tạo đới ven Sông Hồng khu vực H Nội 38 2.4 Trầm tích Đệ tứ ®íi ven S«ng Hång khu vùc Hμ Néi……… …… 40 2.4.1 Trầm tích Đệ tứ Thnh phố H Nội 40 2.4.2 Trầm tích Đệ tứ đới ven Sông Hồng khu vực H Nội 44 Chơng phân chia địa tầng v cấu trúc thủy địa đoạn bờ sông nghiên cứu 54 3.1 Phân chia địa tầng v tính chất lý lớp đất 54 3.1.1 Phân chia địa tÇng… 54 3.1.2 Tính chất lý …………………………………………….…….54 3.2 Khái niệm Thủy địa nghiên cứu xói lở bờ sơng.… …….……60 3.3 Tính chất Thủy địa lớp đất …………………… ……….64 3.4 Cấu trúc Thủy địa …………………………………………….… 65 Chơng phân tích xói lở v đề xuất giải pháp xử lý đoạn bờ sông nghiên cứu. 67 4.1 Phân tích xói lở 67 4.1.1 Mô tả trạng xãi lë vμ c−êng ®é xãi lë 67 4.1.2 Phân tích chế xói lở.………………………………… ….……71 4.1.3 Nguyờn nhõn xúi l.75 4.2 Đề xuất giải pháp xử lý thích hợp .82 4.2.1 Nguyên tắc chọn giải ph¸p xư lý…………………………….……82 4.2.2 Đề xuất giải pháp xử lý………………………………….……… 84 4.2.3 Thiết kế sơ giải pháp xử lý……………….…….………86 KÕt ln vμ kiÕn nghÞ………………… ………………………………93 Tμi liƯu tham kh¶o……………………… …………….………………95 Phơ lơc…………………………………………………………….………………97 Danh mơc ¶nh ¶nh 1.1: Khu vực sạt trợt kè Hữu Hồng, nhìn phía thợng lu sông Hồng 15 ảnh 1.2: Khu vực sạt trựợt kè Hữu Hồng nhìn theo tuyến đê hữu Hồng phía hạ lu 15 ảnh 1.3: Phần chân khối trợt.16 ảnh 1.4: Vết nứt rộng mặt 16 ảnh 1.5: Kè đá cũ bị phá hỏng17 ảnh 1.6: Kè đá cũ bị đẩy dịch phía sông17 ảnh 1.7, 1.8, 1.9, 1.10: Hình ảnh trạng sạt lở dân lấn đất đổ xây nh bờ tả sông Hồng khu vực Ngọc Thuỵ, Bồ Đề - Gia Lâm 19 ảnh 1.11: Sạt lở khu vực xà Bát Trμng…………………………………………21 ¶nh 4.1: Hình ảnh trạng sạt lở khu vực từ K67+650 đến K67+750… …68 ¶nh 4.2: Hình ảnh trạng sạt lở nhà số 22, ngõ 695 đường Bạch Đằng 69 ¶nh 4.3: Hình ảnh trạng sạt lở khu vực Phịng cảnh sát giao thơng đường thủy – Cơng an TP Hà Nội………… …………………………………69 ¶nh 4.4:: Hình ảnh trạng sạt lở nhà dân khu vực phường Thanh Lương…70 ¶nh 4.5: Hình ảnh trạng sạt lở bờ sơng khu vực phường Thanh Lương….71 ¶nh 4.6: Khu vực nghiên cứu nhìn từ Google Earth………………… ………76 Danh mơc b¶ng Bảng 2.1 Cột địa tầng tổng hợp khu vực đới ven sông Hồng-Hà Nội….… …53 Bảng 3.1 Trị số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lớp 1……………………… …55 Bảng 3.2 Chỉ tiêu lý lớp đất thứ …………………………………………55 Bảng 3.3 Trị số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lớp …………… ……………56 Bảng 3.4 Chỉ tiêu lý lớp đất thứ 3………………………………….………57 Bảng 3.5 Trị số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lớp 3………………… ………57 Bảng 3.6 Chỉ tiêu lý lớp đất thứ 4………………………………….………58 Bảng 3.7 Trị số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lớp 4………………… ………59 Bảng 3.8 Chỉ tiêu lý lớp đất thứ 5……………………….…………………59 Bảng 3.9 Trị số thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lớp 5………………… ……….60 Bảng 3.10 Bảng phân cấp chống xói lớp t.65 Bảng 4.1 Vận tốc giới hạn dòng chảy không xói số thể trầm tích tầng mặt 72 Bảng 4.2 Tổng lợng (W) v tỷ lệ (%) bùn cát hai thời kì trớc v sau hồ chứa Ho Bình vo hoạt động (1959-1989 v1990-1996) 78 Bảng 4.3 Lu lợng bùn cát trớc v sau có hồ Ho Bình (kg/s) 79 Bảng 4.4 Phân phối bùn cát năm qua thời kỳ tr−íc vμ sau cã hå Hoμ B×nh ……………………………… ………………………………80 Bảng 4.5 Tỷ lệ bùn cát thời kỳ sau vμ tr−íc cã hå Hoμ B×nh… ……81 Bảng 4.6 Mực nước trung bình mùa kiệt trạm thủy văn Hà Nội (1991-2010) 87 Bảng 4.7 Kết tính tốn ổn định thử dần để chọn bề rộng lăng thể đá….…88 Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Sơ đồ phân vïng kiÕn tróc kiÕn t¹o Thμnh Hμ Néi (cị) ……… 37 H×nh 3.1 Hệ thống địa hệ - tự nhiên kỹ thuật …………………………………63 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong nhiều năm gần đây, trình diễn biến lịng sơng Hồng khu vực quận Hồn Kiếm quận Hai Bà Trưng dẫn đến tượng xói lở bờ hữu sơng Hồng gây tổn thất nặng nề Hiện tượng xói lở làm cản trở đến kế hoạch xây dựng, khai thác, phát triển bền vững dân sinh, kinh tế, xã hội, mơi trường Các cấp quyền, quan quản lý đê điều quan tâm, lo lắng phát triển trượt lở diễn tiến gây tai biến khôn luờng Qua kết khảo sát địa chất cơng trình Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ Thủy lợi nhà thầu phụ Công ty CP Công nghệ Nền móng Hà Nội cho thấy lớp đất chiều sâu khảo sát có diện phân bố khơng bề mặt lớp uốn lượn theo bề mặt địa hình, cần phải áp dụng biện pháp xử lý để ổn định bờ, vận tốc dòng chảy Sau tiếp cận với tài liệu quan sát thực tế chúng tơi thấy tượng xói lở xảy có đặc điểm phức tạp cần phải có nghiên cứu, từ đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Được thầy giáo hướng dẫn định hướng đề tài Bộ môn ĐCCT chấp thuận, nhà trường giao cho thực đề tài: “Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông Hồng đoạn từ Km 67+420 đến Km 69+650 đề xuất giải pháp xử lý thích hợp” Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông Hồng từ Km67+420 đến Km69+650 - Luận chứng đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Hiện tượng xói lở bờ sơng giải pháp xử lý thích hợp - Phạm vi nghiên cứu: Bờ hữu sơng Hồng khu vực quận Hồn Kiếm quận Hai Bà Trưng từ Km 67+420 đến Km 69+650 Ec G2 H G3 W2 H/3 G1 A O H H t /3 B Wth - Trọng lượng thân tường: G1 = 1.bt.F1 ; G2 = 1.bt.F2 - Trọng lượng đất đắp sau lưng tường: G3 = 1.đ.Fđ - Áp lực đất chủ động sau lưng tường: Ec  cos   cos   cos   H K cd , đó: K cd  cos  cos   cos   cos  - Áp lực thấm đẩy ngược: Wth =  n H B Trong đó: H: Là chiều sâu cột nước hạ lưu tường (cột nước phía sơng so với chân tường)  n : Là trọng lượng riêng nước B: Là chiều rộng đáy chân tường - Áp lực thủy tĩnh sau lưng tường: W2 =  n H 2 Trong đó: W : Là lực đẩy sau lưng tường chắn H: Là chiều sâu cột nước  n : Là trọng lượng riêng nước Kết tính tốn tổng hợp bảng tính sau: ST T Hệ Thành số phần vượ lực t tải 1.0 1.0 1.0 G1 G2 1.2 G3 Eccos  Ecsin  W2 Wth Lực đứng (T) S 1.2 1.7 5.4 G1 G2 G3 Eccos Ecsin W2 Wth Tổng 2.5 31.25 2.5 1.8 43.75 + 1.2 0.8 1.8 98.83 80.00 50.00 163.5 Hệ số vượt tải 1.05 1.05 1.05 1.2 1.2 1 41.02 39.05 188.86 1.2 101.84 119.19 1.3 1.6 106.67 83.50 388.11 208.51 Lực đứng (T) S  1.25 2.5 1.75 2.5 5.46 1.81 Môme n gây lật (Tm) - 2.5 39.73 Tổng G Tay đòn A (m) 68.81 1.2 Thành STT phần lực  Lực ngan g (T) Môme n chống lật (Tm) G 31.25 43.75 98.83 39.73 50.00 163.55 Lực Tay đòn ngang (m) (T) + 0.4 -0.57 68.81 1.23 -1.25 80.00 1.33 0.42 M (Tm) 0.00 18.38 -59.15 101.84 -59.59 106.67 21.00 108.14 b Cơng thức tính tốn kiểm tra: - Kiểm tra ổn định lật: Kl  Mcl so sánh với Mgl K   1,2 (Tường chắn cấp III) Kết tính tốn: Kcl=1,86 ; [K]=1.10  Tường đảm bảo điều kiện lật c Tính sức chịu tải - Tính ứng suất đáy móng: max    P M ; F Wy min    P M F Wy ; TB  max min Trong đó: F = B*L = 2.5*10 = 24 m2 L * B2 W=  10,42m P : Tổng lực theo phương đứng max=16,92 ; min=-3,84 ; tb = 6,54 Với kích thước tường chắn, áp suất đáy móng phải thoả mãn điều kiện sau để cơng trình làm việc an tồn đồng thời tận dụng hết khả làm việc đất nền: tb = Rtc max < 1,2 Rtc Trong đó: tb , max: áp suất đáy móng trung bình lớn Rtc: cường độ tiêu chuẩn đất nền, xác định sau Rtc = m[(A.b + B.h)o + D.Ctc] Trong đó: m hệ số điều kiện làm việc; m = 0.8 A; B; D hệ số khơng thứ ngun phụ thuộc vào góc nội ma sát , với  = 32o, Ctc = 0.0 T/m2 , khối lượng thể tích  = 1,73 T/m3, Tra bảng nội suy được: A = 1,34; B = 6,35; D = 8,55 b: chiều rộng tường chắn, b = 2,5 m h: chiều sâu chơn móng, h = m Thay số vào tính được: Rtc = 4,654T/m2) Theo kết tính tốn trường hợp trên ta có max = 16,92 > 1,2*Rtc = 5,56  Nền khơng đảm bảo điều kiện an tồn Cần có biện pháp gia cố để đảm bảo khả chịu tải cơng trình.Đơn vị tư vấn kiến nghị chọn phương án gia cố cọc bê tơng cốt thép M300 d Tính cọc: Nền cơng trình có lớp đất yếu, chủ yếu sét trạng thái chảy đến dẻo, đơn vị tư vấn chọn phương án cọc ma sát với chiều dài 10,0m, tiết diện cọc 0,25x0,25m để tính tốn gia cố cơng trình Thơng số cọc: + Cạnh cọc tiết diện vuông: a = 0,25m + Chiều dài cọc: L = 10,0m + Chiều sâu chôn đài cọc: hđ = 0,5m + Ngàm cọc đài + lót: Lng = 0,3m + Mác bê tông làm cọc: 300 + Nhóm thép làm cốt dọc: CII + Cốt thép dọc cọc: 418 - Khả chịu tải cọc theo vật liệu: Theo QPXD 26:65 Sức chịu tải theo vật liệu xác định sau: Qv = m*(Ap*Rn + As*Ra) Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc cọc, m = 0.85 Ap: Diện tích mặt cắt ngang thân cọc, Ap = 0.063m2 Rn : Cường độ chịu nén bê tông, Rn = 1300 As: Diện tích thép dọc cọc, As = 0.001 Ra: Cường độ chịu nén thép, Ra = 26000 + Thay số vào ta được: Qv = 92T - Khả chịu tải cọc theo đất nền: Theo công thức (A.4)TCXDVN 205:1998, Sức chịu tải tiêu chuẩn cọc ma sát xác định sau: Qtc = m*(mR*qp*Ap + u*mf*fi*li) Trong đó: m: Hệ số điều kiện làm việc cọc đất, m = mR: Hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc, mR = mf: Hệ số điều kiện làm việc đất thân cọc, mf = qp: Cường độ chịu tải đất mũi cọc, Tra bảng A.1 TCXDVN 205:1998 ta có qp = 153 T/m2 Ap: Diện tích mặt cắt ngang thân cọc, Ap = 0.063m2 u: Chu vi thân cọc, u = 1.0 m fi: Ma sát bên lớp đất i mặt bên thân cọc li: Chiều dài đoạn cọc qua lớp đất i Việc tính tốn ma sát bên thân cọc tiến hành cách tính với đoạn cọc nhỏ lớp đất Lớp đất i Tổng bề dày ph.tố li 5.74 1.68 2.58 10.00 ma sát bên fi 0.60 1.00 3.30 hệ số đk.lv mfi 1 ma sát bên mfi.fi.li 3.44 1.68 8.51 13.64 Thay số vào ta được: Qtc = 22,59 (T) Sức chịu tải cho phép cọc theo điều kiện đất là: Qa = Qtc 22.59 =16,14  Ktc 1.4 Sức chịu tải cọc: Pcc = min(Qv, Qa) = 16,14 (T)  Số lượng cọc cần là: nc = 1.5*  N  15,20 (cọc) Pcoc Chọn số lượng cọc 16 cọc/10m dài, tiết diện cọc 0.25x0.25m, dài 10,0m(chi tiết xem vẽ thit k cc) Phụ lục mặt cắt thiết kế Phụ lục Kiểm toán ổn định KIM TON ỔN ĐỊNH CHO MẶT CẮT ĐCCT IV - Trường hợp tính tốn: Mặt cắt trạng, chưa có cơng trình - Kết tính tốn: Kmin=0.678 < [K]=1.20 Cao (m) 0.678 20 18 16 14 12 10 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 Lop Lop Lop Lop 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Khoang cach (m) 55 60 65 70 75 80 85 90 KIểM toán ổn định cho mặt cắt ĐCCT IV - Trờng hợp tính toán: ổn định trợt sâu, kè lăng thể đá bề rộng B=3.0m - Kết tính toán: Kmin=0.941 < [K] = 1.200 KIểM toán ổn định cho mặt cắt ĐCCT IV - Trờng hợp tính toán: ổn định trợt sâu, kè lăng thể đá bề rộng B=4.0m - Kết tính toán: Kmin=1.143 < [K] = 1.200 KIểM toán ổn định cho mặt cắt ĐCCT IV - Trờng hợp tính toán: ổn định trợt sâu, kè lăng thể đá bề rộng B=5.0m - Kết tính toán: Kmin=1.205 > [K] = 1.200 KIểM toán ổn định mặt cắt đcct IV - Trường hợp tính tốn: Ổn định phương án TK kè lát mái, mực nước rút nhanh từ cao trình mặt bãi xuống MNTC +3.00 - Kết quả: Kmin=1.615 > [K] =1.200 KIểM toán ổn định cho mặt cắt ĐCCT VI - Trờng hợp tính toán: Mặt cắt trạng, cha có công trình - Kết tính toán: Kmin=1.260 < [K] = 1.400 KIểM toán ổn định cho mặt cắt §CCT VI - Trường hợp tính tốn: Ổn định phương án TK kè lát mái, mực nước rút nhanh từ cao trình +11.00 xuống MNTC +3.00 - Kết quả: Kmin=1.674 > [K] =1.400 ... xuất giải pháp xử lý thích hợp? ?? Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu xói lở bờ hữu sơng Hồng từ Km67+420 đến Km69+650 - Luận chứng đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối... học Họ v tên học viên: Nguyễn An Huy Tên đề ti luận văn: Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông Hồng đoạn từ Km67+420 đến Km69+650 v đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Chuyên ngnh: Kỹ thuật Địa chÊt M· sè:... đo tạo trờng đại học mỏ - địa chất Nguyễn an huy Nghiên cứu xói lở bờ hữu sông hồng đoạn từ km67+420 đến km69+650 v đề xuất giải pháp xử lý thích hợp Ngnh: Kỹ thuật địa chất Mà số: 60520501 luận