Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn giải pháp công trình đê hữu sông đáy thuộc tỉnh ninh bình

LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu sở khoa học lựa chọn giải pháp công trình đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình” đã hoàn thành với hướng dẫn giúp giúp đỡ tận tình của: Ban giám hiệu, thầy giáo, giáo Khoa Cơng trình, Bộ mơn Cơng nghệ quản lý xây dựng - Trường đại học Thủy lợi bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Dương Đức Tiến, người hướng dẫn khoa học, tận tình, khơng kể thời gian hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, giáo, gia đình, bạn bè & đồng nghiệp góp ý kiến quý báu, tạo điều kiện cho tác giả trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Sở NN&PTNT Ninh Bình, Cơng ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, quan đơn vị giúp đỡ tác giả trình điều tra thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu đề tài Cuối xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp tạo điều kiện thuận lợi để tác giả trình bày luận văn Hà Nội, tháng năm 2012 Tác giả Nguyễn Hữu Thưởng LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Hữu Thưởng Học viên lớp: CH18C2 Đề tài luận văn cao học: “Nghiên cứu sở khoa học lựa chọn giải pháp cơng trình đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình” trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội giao cho học viên Nguyễn Hữu Thưởng, hướng dẫn TS Dương Đức Tiến luận văn hồn thành Tơi xin cam đoan với Khoa Cơng trình Phịng Đào tạo trường Đại học Thủy Lợi đề tài nghiên cứu cơng trình cá nhân / Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Hữu Thưởng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích phạm vi nghiên cứu đề tài 3 Phương pháp nghiên cứu Kết đạt CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐÊ SÔNG VÀ ỔN ĐỊNH ĐÊ SÔNG 1.1 Tổng quan hệ thống đê sông 1.1.1 Tổng quan tình hình chung hệ thống đê sơng giới 1.1.2 Tổng quan đê sông Việt Nam 1.2 Vấn đề ổn định biến dạng đê sông 10 1.2.1 Các nghiên cứu ổn định biến dạng đê sông giới 10 1.2.2 Các nghiên cứu ổn định đê sông Việt Nam 14 1.2.3 Đánh giá ổn định đê sông Việt Nam điều kiện biến đổi khí hậu 19 1.3 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ SÔNG 22 2.1 Cơ chế phá hoại đê 22 2.1.1 Cơ chế vi mô 23 2.1.2 Cơ chế vĩ mô 25 2.2 Các tiêu chí việc đánh giá độ ổn định đê sông 28 2.2.1 Quy mô mặt cắt ngang đê 28 2.2.2 Cao trình đỉnh đê 29 2.2.3 Bề rộng mặt đê 30 2.2.3 Gia cố mặt đê kiên cố hóa đê 32 2.2.4 Đánh giá chất lượng thân đê đê 34 2.2.5 Phân tích làm việc đê, khả phá hoại làm việc an toàn đê 36 2.3 Cơ sở khoa học nghiên cứu thấm qua đê trường hợp ngâm lũ 41 2.4 Cơ sở khoa học nghiên cứu thấm qua đê trường hợp lũ rút 43 2.4.1 Phương trình dịng thấm khơng ổn định 43 2.4.2 Giải toán thấm phương pháp phần tử hữu hạn 47 2.4.3 Đường bão hòa đê đất đồng chất mực nước hạ thấp 50 2.5 Cơ sở khoa học nghiên cứu ổn định đê trường hợp ngâm lũ 53 2.5.1 Phương pháp tính tốn trượt cung tròn 53 2.5.2 Phương pháp mặt trượt phức hợp 55 2.5.3 Các tiêu cường độ chống cắt đất 56 2.6 Cơ sở khoa học nghiên cứu ổn định đê trường hợp lũ rút 56 2.6.1 Áp lực kẽ rỗng mực nước rút nhanh 57 2.6.2 Các phương pháp tính áp lực kẽ rỗng 57 2.6.3 Các cách tính tốn áp lực kẽ rỗng giới 61 2.6.4 Phương pháp tính ổn định mái có mực nuớc trước cơng trình rút nhanh 62 2.7 Kết luận chương 63 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG LŨ CỦA ĐÊ HỮU ĐÁY THUỘC TỈNH NINH BÌNH 64 3.1 Điều kiện tự nhiên 64 3.1.1 Vị trí địa lý 64 3.1.2 Địa hình, địa mạo thổ nhưỡng 65 3.2 Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn 66 3.2.1 Đặc điểm khí hậu lưu vực sơng Đáy 66 3.2.2 Đặc điểm thuỷ văn sông Đáy 69 3.2.3 Xâm nhập mặn 71 3.2.4 Thuỷ triều 72 3.3 Hiện trạng đê điều 74 3.3.1 Cao trình đỉnh đê 74 3.3.2 Mặt cắt ngang đê 74 3.3.3 Thân đê đê 75 3.3.4 Các chi tiêu khác 75 3.4 Các tiêu chí xác định đánh giá khả chống lũ đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 76 3.4.1 Phân cấp đê 76 3.4.2 Tần suất lưu lượng lớn sông 77 3.4.3 Cao trình đỉnh đê 77 3.4.4 Mức đảm bảo phòng chống lũ 78 3.5 Kết đánh giá khả chống lũ đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình theo tiêu chí dùng thiết kế 78 3.5.1 Cao trình đỉnh đê 78 3.5.2 Nhiệm vụ tuyến đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 82 3.5.3 Phân cấp đê 83 3.5.4 Tiêu chuẩn thiết kế đê 87 3.5.6 Chiều rộng mặt đê 88 3.6 Kết luật chương 89 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG CHO ĐÊ HỮU ĐÁY THUỘC TỈNH NINH BÌNH 90 4.1 Đề xuất mặt cắt thiết kế 90 4.1.1 Cao trình mặt đê 91 4.1.2 Kết cấu mặt đê 91 4.1.3 Mặt cắt thiết kế điển hình 91 4.2 Địa chất thân đê đê Hữu Sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 95 4.2.1 Tại Km20+00m (tại trạm thủy văn Ninh Bình) 95 4.2.2 Tại Km45+00m (tại trạm thủy văn Độc Bộ) 96 4.3 Phân tích ổn định đê 98 4.3.1 Phân tích ổn định trượt mái đê 98 4.3.2 Phân tích thấm qua đê 101 4.3.3 Phân tích ổn định lún cho đê 101 4.4 Kết tính tốn 102 4.5 Kết luận chương 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC 107 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Lũ lụt sơng Rock River Mỹ phá hủy cầu đường quốc lộ năm 2011 Hình 1-2: Vỡ đê Thái Lan năm 2011 Hình 1-3: Lũ lụt miền bắc Thái Lan năm 2011 Hình 1-4: Lũ lụt miền trung Thái Lan năm 2011 Hình 1-5: Đê bờ trái sông Yodo Osaka- Nhật Bản Hình 1-6: Bờ đê kết hợp giao thông Hà Lan Hình 1-7: Bản đồ hệ thống đê lưu vực sơng Hồng – Thái Bình 10 Hình 1-9: Các đạng di chuyển khối đất đá 11 Hình 1-10: Đê sạt lở bờ sơng Đáy biến đổi khí hậu 18 Hình 1-11: Sơng Hồng Long – Ninh Bình bị vỡ đê năm 2008 18 Hình 2-1: Cơ chế phá hoại đê 21 Hình 2-2: Cơ chế vi mơ 23 Hình 2-3: Cơ chế vĩ mô 25 Hình 2-4: Mặt cắt ngang đặc trưng đê 28 Hình 2-5: Các dạng trượt mái đê 37 Hình 2-6: Dịng thấm qua đê mùa lũ 37 Hình 2-7: Trượt mái đê với 38 Hình 2-8: Dịng thấm thân đê lũ rút nhanh 38 Hình 2-9: Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi 39 Hình 2-10: Dịng thấm thân đê khơng đồng 39 Hình 2-11: Sơ đồ đường thấm tập trung đê 40 Hình 2-12: Các dạng hang thấm tập trung 41 Hình 2-13: Dịng chảy ngầm đê 41 Hình 2-14: Sơ đồ biểu thị định luật bảo tồn khối lượng cho dịng thấm khơng ổn định 43 Hình 2-15: Biểu đồ quan hệ hệ số thấm áp lực kẽ rỗng 47 Hình 2-16: Rời rạc hóa miền xác định 48 Hình 2-17: Tính tốn đường bão hịa mực nước hạ xuống 53 Hình 2-18: Tính tốn theo phương pháp trượt cung trịn 53 Hình 2-19: Tính tốn theo phương pháp mặt trượt phức hợp 55 Hình 2-20: Sơ đồ tính áp lực kẽ rỗng 59 Hình 2-21: Xác định áp lực kẽ rỗng lưới thấm 61 Hình 2-22: Hướng lực tác dụng dải theo phương ngang 62 Hình 3-1: Mặt cắt trạng đê hữu Đáy tỉnh Ninh Bình 76 Hình 3-1: Sơ đồ mạng thủy lực sơng Hồng – Sơng Thái Bình hệ thống biên - mơ mơ hình Mike11 80 Hình 4-1: Giải pháp đắp áp trúc phía đồng 92 Hình 4-2: Giải pháp đắp áp trúc phía sơng 93 Hình 4-3: Giải pháp đoạn qua thành phố Ninh Bình 94 Hình 4-4: Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên mặt đê 99 Hình 4-5: Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên mặt đê 100 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Chiều rộng đỉnh đê 31 Bảng 2-2: Độ cấp nước loại đất đá 51 Bảng 2-3: Các phương pháp thí nghiệm tiêu cường độ chống cắt đất 56 Bảng 3-1: Lượng mưa ngày lớn nhất, ứng với trận lũ lớn trạm đo 67 Bảng 3-2: Nhiệt độ khơng khí trung bình trạm Ninh Bình 68 Bảng 3-3: Độ ẩm tương đối trung bình tháng năm trạm Ninh Bình 68 Bảng 3-4: Lượng bốc (PICHE) trung bình Ninh Bình 69 Bảng 3-5: Số bão đổ vào Ninh Bình từ năm 1977 đến 1995 69 Bảng 3-6: Mực nước thực đo lớn trạm sông Đáy 71 Bảng 3-7: Độ mặn số vị trí sơng Đáy 71 Bảng 3-8: Mực nước đỉnh triều cao chân triều thấp số vị trí sơng Đáy 73 Bảng 3-9: Mực nước đỉnh triều chân triều trung bình tháng số vị trí sông Đáy 73 Bảng 3-10: Mực nước triều vào mùa lũ số vị trí sông Đáy 74 Bảng 3-11 Phân cấp đê đê sơng 76 Bảng 3-12 Tần suất lưu lượng lớn sơng đê 77 Bảng 3-13: Mực nước thiết kế cho đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 77 Bảng 3-14: Hệ số ổn định độ cao gia thăng an toàn đê 78 Bảng 3-15: Các thơng số thiết kế hồ chứa phịng lũ thượng nguồn 81 Bảng 3-16: Phân cấp tuyến đê hữu Đáy tỉnh Ninh Bình 83 Bảng 3-17: Mực nước lũ lớn theo trường hợp tính 84 Bảng 3-18: Lưu lượng lớn theo trường hợp tính 85 Bảng 3-19: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 85 Bảng 3-20: So sánh mực nước quy định Bộ Nơng nghiệp & PTNT kết tính tốn thủy lực 87 Bảng 3-21: Các thông số thiết kế đê hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 87 Bảng 3-22: Kết tính tốn cao trình đê hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình 88 Bảng 3-23: Các yếu tố mặt cắt ngang cấp thiết kế đường 89 Bảng 4-1: Giá trị tiêu lý trung bình Km20+00m 95 Bảng 4-2: Giá trị tiêu lý trung bình Km45+00m 97 Bảng 4-3: Kết tính ổn định mặt cắt hình - 102 Bảng 4-4: Kết tính ổn định mặt cắt hình - 102 Bảng 4-5: Kết tính ổn định mặt cắt hình - 103 93 94 95 4.2 Địa chất thân đê đê Hữu Sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình kết khoan khảo sát số đoạn đê cho kết sau: 4.2.1 Tại Km20+00m (tại trạm thủy văn Ninh Bình) - Lớp đất số 1: Đất đắp sét màu xám nâu trạng thái dẻo cứng đến dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét cát hạt nhỏ, bề dày trung bình 5,30m - Lớp đất số 2: Là sét pha màu xám đen, xen kẹp lớp cát pha, trạng thái chảy Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét cát hạt nhỏ, bề dày trung bình 3,20m - Lớp đất số 3: Là xét màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét, cát hạt nhỏ, bề dày khoan vào lớp 2,50m chiều dày chưa xác định vượt chiều sâu lỗ khoan Theo kết thí nghiệm mẫu đất nguyên dạng lớp đất có giá trị tiêu lý trung bình bảng 4-1: Bảng 4-1: Giá trị tiêu lý trung bình Km20+00m [2] TT Tên tiêu Ký hiệu Đơn vị Nhóm hạt cát 2,0 > d > 0,06 Nhóm hạt bụi Nhóm hạt sét Giá trị Lớp Lớp Lớp % 21 31 20 0,06>d>0,002 % 44 45 45 d < 0,002 % 35 24 36 28,6 45,7 35,8 Thành phần hạt Độ ẩm tự nhiên W % Khối lượng thể tích tự nhiên γw g/cm3 1,95 1,74 1,86 Khối lượng thể tích khơ γc g/cm3 1,92 1,20 1,37 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2,73 2,68 2,74 Hệ số rỗng tự nhiên εo - 0,802 1,245 0,998 P P P 96 Độ rỗng n % 44 55 50 Độ bão hoà G % 98 96 98 Độ ẩm giới hạn chảy Wch % 38,4 41,3 42,1 Wd % 21,0 26,4 24,9 11 Chỉ số dẻo Id % 17,4 15,0 17,2 12 Độ sệt Is - 0,44 1,29 0,63 σ = 0,25 daN/cm2 τ0,25 daN/cm2 σ = 0,5 daN/cm2 τ0,5 daN/cm2 0,291 σ = 1,0 daN/cm2 τ1,0 daN/cm2 0,382 0,320 σ = 1,5 daN/cm2 τ1,5 daN/cm2 0,470 0,392 Lực dính kết c daN/cm2 0,210 0,08 0,200 Góc ma sát ϕ độ 10010’ 7021’ 7019’ ứng suất từ 0-0,25 cm2/daN a0-0,25 cm2/daN ứng suất từ 0,25-0,5 cm2/daN a025-0,50 cm2/daN 0,065 0,077 0,062 ứng suất từ 0,5-1,0cm2/daN a0,5-1,0 cm2/daN 0,053 0,045 0,077 ứng suất từ 1,0-2,0 cm2/daN a1,0-2,0 cm2/daN 0,033 0,062 0,052 ứng suất từ 2,0-3,0 cm2/daN a2,0-3,0 cm2/daN 0,035 áp lực tính tốn h = b = m Ro daN/cm2 1,20 0,52 0,88 16 Mô đun biến dạng Eo daN/cm2 125 23 69 17 Hệ số thấm K m/s 1,8*10-6 10 Độ ẩm giới hạn dẻo 13 Sức kháng cắt 0,108 P P P P P P P 0,140 P P 0,264 P P 14 Hệ số nén lún P P P P P 0,089 P P P P P P P P 0,029 1,8*10-5 P 2,4*10-6 P 4.2.2 Tại Km45+00m (tại trạm thủy văn Độc Bộ) - Lớp đất số 1: Đất đắp sét màu xám nâu trạng thái dẻo cứng đến dẻo mềm Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét cát hạt nhỏ, bề dày trung bình 4,8m - Lớp đất số 2: Là sét pha màu xám nâu, xen kẹp lớp cát pha, trạng 97 thái chảy Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét cát hạt nhỏ, bề dày trung bình 5,2m - Lớp đất số 3: Là xét màu xám nâu, trạng thái chảy Thành phần chủ yếu hạt bụi, hạt sét, cát hạt nhỏ, bề dày khoan vào lớp 2,50m chiều dày chưa xác định vượt chiều sâu lỗ khoan Theo kết thí nghiệm mẫu đất nguyên dạng lớp đất có giá trị tiêu lý trung bình bảng 4-2: Bảng 4-2: Giá trị tiêu lý trung bình Km45+00m [2] Tên tiêu Ký hiệu Đơn vị Nhóm hạt cát 2,0 > d > 0,06 Nhóm hạt bụi Nhóm hạt sét TT Giá trị Lớp Lớp Lớp % 25 37 31 0,06>d>0,002 % 42 47 48 d < 0,002 % 33 16 21 27,4 36,8 45,3 Thành phần hạt Độ ẩm tự nhiên W % Khối lượng thể tích t/n γw g/cm3 1,93 1,80 1,74 Khối lượng thể tích khô γc g/cm3 1,52 1,31 1,20 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2,74 2,58 2,65 Hệ số rỗng tự nhiên εo - 0,806 0,965 1,224 Độ rỗng n % 45 49 55 Độ bão hoà G % 93 98 98 Độ ẩm giới hạn chảy Wch % 38,0 34,8 41,2 Wd % 19,7 21,2 26,2 11 Chỉ số dẻo Id % 18,3 13,6 15,1 12 Độ sệt Is - 0,42 1,15 1,27 τ0,25 daN/cm2 0,154 0,073 10 Độ ẩm giới hạn dẻo P P P 13 Sức kháng cắt σ = 0,25 daN/cm2 P 98 σ = 0,5 daN/cm2 τ0,5 daN/cm2 0,270 σ = 1,0 daN/cm2 τ1,0 daN/cm2 0,382 σ = 1,5 daN/cm2 τ1,5 daN/cm2 0,449 Lực dính kết c daN/cm2 Góc ma sát ϕ độ ứng suất từ 0-0,25 cm2/daN a0-0,25 cm2/daN ứng suất từ 0,25-0,5 cm2/daN a025-0,50 cm2/daN ứng suất từ 0,5-1,0cm2/daN a0,5-1,0 ứng suất từ 1,0-2,0 cm2/daN 0,190 0,098 0,180 0,12 0,05 10019’ 8008’ 5049’ 0,201 0,381 0,026 0,143 0,225 cm2/daN 0,057 0,108 0,130 a1,0-2,0 cm2/daN 0,042 0,061 0,097 ứng suất từ 2,0-3,0 cm2/daN a2,0-3,0 cm2/daN 0,050 áp lực tính tốn h = b = m Ro daN/cm2 0,90 0,63 0,51 16 Mô đun biến dạng Eo daN/cm2 98 24 15 17 Hệ số thấm K m/s 1,6*10-6 P P P P P P P P P P 14 Hệ số nén lún P P P P P P P P P P P P P 1,7*10-5 P 1,8*10-5 P 4.3 Phân tích ổn định đê 4.3.1 Phân tích ổn định trượt mái đê * Trường hợp tính tốn Trường hợp 1: Mái đê phía đồng - Khi ngồi sơng xuất mức nước lũ thiết kế - Trong đồng khơng có nước Trường hợp 2: Mái đê phía sơng - Ứng với thời kỳ mức nước lũ thiết kế rút xuống theo thủy triều với biên độ triều P = 10% mùa lũ * Tải trọng tính tốn - Trên mặt đê: 99 l e d b e b B Hình 4-4: Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng lên mặt đê + Tải trọng xe cộ xem tải trọng số xe nặng tối đa lúc đỗ kín khắp bề rộng mặt đường (hình 4-4) phân bố m chiều dài đường + Tải trọng quy đổi tương đương thành lớp đất đắp có chiều cao hx phân bố bề rộng đường xác định theo công thức (4-1) R R hx = n.G γ ad t ad + γ d B.l γd (4-1) Trong đó: h x : Chiều cao cột đất quy đổi R R n: Số xe xếp phạm vi bề rộng đường, n = xe G: Trọng lượng xe (tính với xe H13) G = k.G = 1,3.16,9 = 21,97 T R R G : Tải trọng xe H13 đứng yên, G = 16,90 T R R k: Hệ số động, k = 1,30 γ d : Trọng lượng riêng đất quy đổi, γ d = 1,80 T/m3 R R R R P P l: Phạm vi phân bố tải trọng xe theo hướng dọc, l = 4,20m B: Bề rộng phân bố ngang xe, m 100 B = n.b + (n-1).d + e B = 2.1,8 + (2-1).1,3 + 0,7 = 5,60m t ad : Chiều dày lớp áo đường, t ad = 0,62 m R R R R γ ad : Trọng lượng riêng lớp áo đường, γ ad = 2,0 T/m3 R R R R P P Thay vào (4-1) được: hx = 2.21,97 2,0.0,62 + = 1,72(m) 1,8.5,6.4,2 1,8 Như vậy, tính tốn có xét đến tải trọng xe cộ tải trọng đắp xe cao thêm trị số hx = 1,72 m R R - Trên mái nghiêng kè: Cắt 1m theo chiều dài kè Quy đổi chiều dày lớp gia cố chiều dày trung bình Khi tính có xét đến phân bố theo mái nghiêng Tải trọng phân bố theo mái nghiêng theo công thức (4-2) p= γ ck hck cos α (4-2) Trong đó: + γ ck : Trọng lượng riêng cấu kiện, γ ck = 2,4 T/m3 R R R R P P + h ck : Chiều dày cấu kiện, h ck = 0,20m R R R R + α : Góc hợp phương ngang mái nghiêng kè, α = 270 P Thay vào (4-2) được: p= γ ck hck 2,4.0,2 = = 0,53(T / m ) cos α cos 27 hx p m= m= Hình 4-5: Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên mặt đê 101 * Phân tích kết tính ổn định Mái đê đảm bảo an toàn ổn định trượt thoả mãn điều kiện: K minmin > [K] R R [K]: Hệ số an toàn ổn định chống trượt đê Với đê cấp II hệ số an toàn ổn định [K] = 1,30 [1] P Sử dụng chương trình Slope/W công ty Geo – Slope International Ltd Canada (Chi tiết xem phần phụ lục) 4.3.2 Phân tích ổn định thấm qua đê * Các trường hợp tính tốn Trường hợp 1: + Mực nước phía sơng: Mức nước lũ thiết kế + Mực nước phía đồng: Phía đồng khơng có nước Trường hợp 2: + Trường hợp bất lợi ổn định mái đê phía sơng nước lũ rút nhanh * Phân tích kết tính thấm Để đảm bảo điều kiện thấm J tt < [J k ] R R R R Thân đê đắp đất sét, theo báo cáo kết khảo sát địa chất đê đất sét cục vài nơi có lớp cát hạt nhỏ khơng đáng kể nên ta có: Gradient thấm cho phép để kiểm tra độ bền thấm: + Của đất thân đê: [J k ]cp = 0,40 [5] + Của thân đê: [J k ]cp = 0,85 [5] P P Sử dụng chương trình Seep/W công ty Geo – Slope International Ltd Canada Kết tính tốn gradient thấm là: (Chi tiết xem phần phụ lục) 4.3.3 Phân tích ổn định lún cho đê * Trường hợp tính tốn: Tính cho trường hợp nguy hiểm nhất: 102 + Khi thi công xong phần đất, phía thượng lưu mực nước mùa kiệt, hạ lưu khơng có nước + Có xe tải trọng H13 chở nặng chạy qua Sử dụng chương trình Sigma/W công ty Geo – Slope International Ltd Canada (Chi tiết xem phần phụ lục) 4.4 Kết tính tốn Bảng 4-3: Kết tính ổn định mặt cắt hình 4-1 Trường hợp tính Mực nước phía sơng Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định Mực nước trượt mái trượt mái thấm lún phía đồng thượng lưu hạ lưu ( J tt ) (cm) ( Kminmin ) ( Kminmin ) Khơng có 8,0 nước Khơng có 1,374 0,36 6,0 nước R R TH1 Mùa kiệt TH2 +4,30 TH3 Rút nhanh +4,30 đến +2,27 Khơng có nước R R R R 1,503 Bảng 4-4: Kết tính ổn định mặt cắt hình 4-2 Trường hợp tính Mực nước phía sơng Ổn định Ổn định Ổn định Ổn định Mực nước trượt mái trượt mái thấm lún phía đồng thượng lưu hạ lưu ( J tt ) (cm) ( Kminmin ) ( Kminmin ) Khơng có 8,0 nước Khơng có 1,576 0,38 8,0 nước R R TH1 Mùa kiệt TH2 +4,30 TH3 Rút nhanh +4,30 đến +2,27 Khơng có nước 1,787 R R R R 103 Bảng 4-5: Kết tính ổn định mặt cắt hình 4-3 Ổn định Trường Mực nước Mực nước trượt mái hợp tính phía sơng phía đồng thượng lưu Ổn định lún (cm) ( Kminmin ) R TH1 TH3 Mùa kiệt Khơng có nước Rút nhanh Khơng có nước +4,60 đến +2,65 R 8,00 1,816 4.4 Kết luận chương Qua phân tích yếu tố cơng trình, điều kiện địa hình, địa chất, thực tế qui hoạch phát triển kinh tế xã hội địa phương, tác giả đề xuất lựa chọn 03 giải pháp cơng trình cho tuyến đê hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình, thoả mãn tiêu chí đảm bảo chống lũ P = 1% có phân lũ từ sông Hồng vào sông Đáy với lưu lượng max 2500m3/s xét đến biến đổi khí hậu mực nước P P biển dâng năm 2020 Sau sử dụng chương trình Slope/W, Seep/W, Sigma/W cơng ty Geo – Slope International Ltd để tính tốn nhận thấy giải pháp hợp lý đảm bảo vể ổn định (trượt mái, độ bền thấm độ lún), áp dụng cho địa phương khác 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết thu luận văn - Đánh giá khả chống lũ đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình thực bãi bỏ việc sử dụng khu phân lũ, làm chậm lũ thuộc hệ thống sơng Hồng có xét đến biến đổi khí hậu mực nước biển dâng năm 2020 - Đề xuất lựa chọn giải pháp công trình cho tuyến đê hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình nâng cao khả chống lũ, kết hợp làm tuyến đường giao thơng Trên sở tính tốn lưu lượng thiết kế, điều tra thực tế số dân cư bảo vệ, quy mơ diện tích vùng bảo vệ, tầm quan trọng kinh tế xã hội đề nghị nâng cấp tuyến đê hữu sông Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình từ đê cấp III lên đê cấp II - Nghiên cứu ổn định (trượt mái, độ bền thấm độ lún) đê hữu Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình thoả mãn tiêu chí đảm bảo chống lũ, kết hợp giao thông phát triển kinh tế xã hội Một số hạn chế - Theo chiều dài tuyến đê có cao trình mức nước thiết kế, đỉnh đê thiết kế khác nhau, điều kiện địa hình địa chất khác nhau, để có kết tính tốn xác cần phải có số liệu khảo sát địa hình, địa chất thí nghiệm tiêu lý nhiều loại đất nền, nhiều loại đất đắp đê khác Nhưng thời gian hạn chế việc thu thập số liệu địa hình, tiêu lý đất đắp đê đất khơng nhiều Vì tính ổn định (trượt mái, độ bền thấm độ lún) tác giả tính cho mặt cắt đê điển hình - Chưa nghiên cứu ảnh hưởng mô đuyn biến dạng E đất, độ bão hòa, độ ép co đất… - Các tốn tính thấm, tính ổn định luận văn tốn phẳng, chưa xét đến tồn khơng gian Hướng nghiên cứu tiếp - Thu thập số liệu để tính tốn đường mực nước thiết kế theo chiều dài tuyến đê để có cao trình đỉnh đê thiết kế xác mặt cắt Khảo sát địa 105 hình, khảo sát địa chất thí nghiệm tiêu lý nhiều loại đất nền, nhiều loại đất đắp đập khác để nghiên cứu tính tốn ổn định tồn tuyến đê - Nghiên cứu ảnh hưởng tiêu lý mô đuyn biến dạng đàn hồi đất E, độ bão hòa, độ ép co đất… - Do tuyến đê có u cầu kết hợp đường giao thơng, ngồi tiêu chí đảm bảo chống lũ, cần nghiên cứu tiêu chí đảm bảo theo tiêu chuẩn giao thông 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Thủy lợi, Quy phạm phân cấp đê QP TL.A.6-77 (14TCN-19-85) T Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Hồ sơ dự án đầu tư xây T dựng cơng trình: Nâng cấp đê kết hợp giao thơng tuyến đê hữu sơng Đáy, tỉnh Ninh Bình, năm 2011 Cục thống kê Ninh Bình, Niên giám thống kê tỉnh Ninh Bình năm 2009, tháng năm 2010 TS Phạm Khôi Nguyên, Bộ Tài nguyên Môi trường, Báo cáo “Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng Nguyễn Quyền, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Chiến, Phạm Văn Quốc, T Thiết kế đê công trình bảo vệ bờ, Hà Nội năm 2001 Viện Quy hoạch thủy lợi, Rà sốt quy hoạch phịng chống lũ đê điều hệ thống sông Đáy, Hà Nội năm 2012 107 PHỤ LỤC TÍNH TỐN ... Nguyễn Hữu Thưởng Học viên lớp: CH18C2 Đề tài luận văn cao học: ? ?Nghiên cứu sở khoa học lựa chọn giải pháp công trình đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình? ?? trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội giao cho học. .. bàn tỉnh - Nghiên cứu lựa chọn, đề xuất tuyến đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình hợp lý - Nghiên cứu tính tốn ổn định, đề xuất mặt cắt đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình + Phạm vi nghiên cứu: ... tài ? ?Nghiên cứu sở khoa học lựa chọn giải pháp cơng trình đê Hữu sơng Đáy thuộc tỉnh Ninh Bình? ?? cấp thiết cho giai đoạn nay, phát triển lâu dài tương lai phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh,