Nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định công trình đất đắp trên nền đất yếu ven biển bắc bộ

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Phạm vi phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình chung đê biển miền Bắc Việt Nam 1.2 Một số nguyên nhân gây hư hỏng đê biển 1.3 Tình hình đê biển sử dụng vải ĐKT giới .8 1.3.1 Lịch sử phát triển công nghệ đất có cốt 1.3.2 Ở nước 1.3.3 Trong nước 11 1.4 Đặc điểm chung đê biển tỉnh Ninh Bình 13 1.5 Kết luận chương 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ 19 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN 19 2.1 Giới thiệu 19 2.2 Các đặc tính chung đất 19 2.2.1 Tính nén lún đất 19 2.2.2 Tính thấm nước đất 20 2.2.3 Cường độ kháng cắt đất 21 2.3 Mơ hình đặc tính đất 22 2.3.1 Mơ hình đàn hồi tuyến tính 23 2.3.2 Mơ hình đàn - dẻo (Mohr-coulomb) 25 2.3.3 Một số mơ hình khác 27 2.4 Các đặc tính vật liệu làm cốt (vải địa kỹ thuật) 27 2.4.1 Độ bền kéo vải địa kỹ thuật 27 2.4.2 Độ bền chọc thủng vải địa kỹ thuật 28 Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 2.4.3 Độ bền lâu dài vải địa kỹ thuật 29 2.4.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến tính chất chịu kéo cốt 30 2.5 Ngun tắc tính tốn cơng nghệ đất có cốt cơng tr ình 31 2.5.1 Một số ngun tắc tính tốn 31 2.5.2 Công nghệ đất có cốt cơng tr ình xây dựng 32 2.5.3 Cơng thức tính tốn số lớp vải địa kỹ thuật tối thiểu 33 2.6 Sự ổn định mái dốc công tr ình có cốt 34 2.6.1 Các chế tương tác đất cốt 34 2.6.2 Cơ chế gia cường đất tường chắn mái dốc 35 2.6.3 Cơ chế gia cường đất đắp tr ên đất yếu 37 2.6.4 Ảnh hưởng độ cứng dọc trục cốt mềm tải trọng 39 2.7 Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc thường dùng 40 2.7.1 Phương pháp tính ổn định chưa có cốt 40 2.7.1.1 Phương pháp phân mảnh W.Bishop đơn giản 40 2.7.1.2 Phương pháp Janbu tổng quát .42 2.7.2 Phương pháp tính tốn ổn định đất có cốt 44 2.7.2.1 Phương pháp phân m ảnh 44 2.7.2.2 Phương pháp triết giảm , c (Phi-c-redution) 46 2.8 Kết luận chương 47 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO BÀI TỐN CỤ THỂ 49 3.1 Giới thiệu chung đê biển Ninh Bình 49 3.1.1 Vài nét lịch sử quai đê lấn biển Ninh Bình 49 3.1.2 Tầm quan trọng đê biển Ninh Bình 51 3.2 Cơ sở lựa chọn phương pháp tính tốn 52 3.2.1 Cơ sở lựa chọn 52 3.2.2 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn 53 3.3 Lựa chọn phần mềm tính tốn .55 3.3.1 Giới thiệu phần mềm 55 3.3.2 Sử dụng mơ hình phương pháp tính ph ần mềm chọn 56 Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.3.2.1 Mơ hình Mohr-Coulomb 56 3.3.2.2 Lựa chọn dạng quan hệ 56 3.3.2.3 Phương pháp tính tốn 57 3.4 Đặc tính lý vật liệu 57 3.4.1 Đất đắp đê 57 3.4.2 Cấu trúc địa chất tuyến đê 58 3.4.3 Mặt cắt tính tốn 58 3.4.4 Tải trọng tác dụng lên mặt đê 59 3.5 Tính tốn mơ hình hố 60 3.5.1 Trường hợp tính tốn 60 3.5.2 Sơ đồ tính tốn 61 3.5.3 Số lớp vải địa kỹ thuật 65 3.5.4 Trường hợp khoảng cách cốt l 2,0m (n = lớp) 66 3.5.5 Trường hợp khoảng cách cốt 1,4m (n = 3lớp) 68 3.5.6 Trường hợp khoảng cách cốt l 1,0m (n = 4lớp) 71 3.5.7 Trường hợp khoảng cách cốt l 0,8m (n = 5lớp) 75 3.6 Tổng hợp kết lựa chọn phương án 79 3.7 Chọn vải địa kỹ thuật 83 3.6 Kết luận chương 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 Kết nghiên cứu luận văn 87 Những tồn 88 Kiến nghị hướng phát triển luận văn 88 Tài liệu tham khảo .89 Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2-1: Quan hệ ứng suất - biến dạng (Mơ hình biến dạng tuyến tính) 23 Hình 2-2: Quan hệ ứng suất - biến dạng (Mơ hình đàn dẻo lý tưởng) 26 Hình 2-3 Tác dụng cốt đất 35 Hình 2-4 Cơ chế gia cường tường mái dốc cốt 36 Hình 2-5 Mái đắp có cốt đất yếu .37 Hình 2-6 Sơ đồ tính theo phương pháp W.Bishop đơn giản 41 Hình 2-7 Các lực tác dụng vào dải trượt theo phương pháp Janbu tổng qt 43 Hình 2-8 Mơ hình tính tốn ổn định mái dốc đất có cốt trượt trịn theo phương pháp phân mảnh 45 Hình 3-1 Sơ đồ xếp xe để xác định tải trọng xe cộ tác dụng l ên đất yếu 60 Hình 3-3: Lưới phần tử toán 62 Hình 3-4: Vị trí nút phần tử .62 Hình 3-5: Một số điểm tính tốn 62 Hình 3-6: Kết tính tốn trường hợp khơng có vải ĐKT 63 Hình 3-7: Kết tính tốn trường hợp khơng có vải ĐKT, đất đắp cố kết 64 Hình 3-8: Biểu đồ tính tốn thời gian cố kết lớp đất đắp 64 Hình 3-9: Kết tính tốn với khoảng cách cốt 2,0m 67 Hình 3-10: Đê bị biến dạng sập với khoảng cách lớp cốt 2,0m 67 Hình 3-11: Mơ hình hố toán với khoảng cách cốt 1,4m 68 Hình 3-12: Biến dạng tổng thể thân đê (TH 1,4m) 68 Hình 3-13: Biến dạng theo phương ngang (TH 1,4m) 69 Hình 3-14: Biến dạng theo phương đứng (TH 1,4m) 70 Hình 3-15: Ứng suất tổng (TH 1,4m) 70 Hình 3-16: Phương chiều dịch chuyển lớp cốt (TH 1,4m) 71 Hình 3-17: Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt (TH 1,4m) 71 Hình 3-18: Mơ hình hố toán với khoảng cách cốt 1,0m 72 Hình 3-19: Biến dạng tổng thể thân đê (1,0m) 72 Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hình 3-20: Biến dạng theo phương ngang (1,0m) 73 Hình 3-21: Biến dạng theo phương đứng (1,0m) 73 Hình 3-22: Ứng suất tổng (1,0m) 74 Hình 3-23: Phương chiều dịch chuyển lớp cốt (1,0m) 74 Hình 3-24: Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt (1,0m) 75 Hình 3-25: Mơ hình hố tốn với khoảng cách cốt 0,8m 75 Hình 3-26: Biến dạng tổng thể thân đê (0,8m) 76 Hình 3-27: Biến dạng theo phương ngang (0,8m) 76 Hình 3-28: Biến dạng theo phương đứng (0,8m) 77 Hình 3-29: Ứng suất tổng (0,8m) 77 Hình 3-30: Phương chiều dịch chuyển lớp cốt (0,8m) 78 Hình 3-31: Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt (0,8m) 78 Bảng 3-2: Kết tính tốn 79 Bảng 3-3: Hệ số ổn định trường hợp tính tốn 79 Hình 3-32: Biểu đồ hệ số ổn định 80 Hình 3-33 Áp lực nước lỗ rỗng dư với khoảng cách cốt 1,0m 80 Hình 3-34 Áp lực nước lỗ rỗng dư với khoảng cách cốt 1,4m 81 Hình 3-35 Độ lún điểm C theo thời gian (TH 1,4m v 1,0m) 82 Hình 3-36: Biểu đồ cường độ kéo vải ĐKT 83 Hình 3-37: So sánh mặt cắt .86 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3-1: Chỉ tiêu lý đất 58 Bảng 3-2: Kết tính tốn 79 Bảng 3-3: Hệ số ổn định trường hợp tính tốn 79 Bảng 3-4: So sánh kinh tế .84 Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mang hình dáng chữ S đồ giới, Việt Nam có đ ường bờ biển dài 3260km, cửa ngỏ nước để mở rộng giao lưu, hội nhập quốc tế địa bàn thuận lợi để thu hút đầu tư phát triển Bên cạnh Việt Nam nằm vùng nhiệt đới gió mùa thuộc khu vực Châu Á Thái B ình Dương, nên thường xuyên phải đối mặt với loại h ình thiên tai bão, điều gây trở ngại khơng cho phát triển kinh tế ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống người dân Chính vậy, hệ thống đê biển tài sản quý quốc gia, hạ tầng sở quan trọng phát triển ổn định kinh tế, x ã hội, quốc phòng an ninh vùng đồng ven biển Việc đầu t bảo vệ - chống đỡ, củng cố chống xuống cấp tiếp tục nâng mức đảm bảo an to àn cho tuyến đê biển có nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại m ưa bão gây ra, chủ động đáp ứng yêu cầu bảo vệ, khai thác ngày cao để tạo đà cho phát kinh tế vùng ven biển tương lai cần thiết cấp bách Theo xu phát triển chung, vùng ven biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phịng, nhiệm vụ đê biển trở nên nặng nề Đó lấn biển, khai hoang, chống biển lấn, ngăn mặn, giữ n ước ngọt, chống bão lũ bảo vệ sản xuất nông nghiệp, làm muối, nuôi trồng đánh bắt hải sản, bảo vệ kinh tế đất liền, bảo vệ bến c ảng, bảo vệ khu công nghiệp, khu du lịch, dịch vụ, thành phố ven biển với số dân cần bảo vệ lớn gấp nhiều lần Như vậy, cần có hệ thống đê biển hoàn chỉnh, bền vững làm việc hiệu quả, đặc biệt cần phải khẳng định độ an t oàn ổn định cao cho đoạn đê xung yếu Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Đê biển miền Bắc tính từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa hình thành giai đoạn khác nên có cấu tạo khác Nhìn chung đê xây dựng vật liệu chỗ chất l ượng đất mềm yếu, kết cấu không tính tốn lựa chọn hợp lý, chất lượng thi công không đạt yêu cầu kỹ thuật, lại phải làm việc điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, hệ thống đê biển phần lớn chưa đảm bảo yêu cầu, chưa tương xứng với tầm quan trọng nhiệm vụ giai đoạn Bên cạnh đó, với biến đổi khác th ường khí hậu, thời tiết, c ùng với biến đổi điều kiện l àm việc thân đê, đê…, tác động người sinh động vật, làm cho đê chứa nhiều ẩn họa khác gây bất lợi đến an toàn đê Với chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ, nâng cấp đê biển có, tiếp tục nâng cấp, nâng tầm đ ê biển lên bước tiến làm cho đê biển vững Tạo tuyến đê ven biển ổn định làm tiền đề thúc đẩy phát triển tổng hợp kinh tế, x ã hội du lịch, khác thác tối đa lợi vùng ven biển Khi đê biển xây dựng hoàn chỉnh bảo vệ vững hơn, kiểm soát nguy ổn định tốt - đồng nghĩa với việc giảm nguy rủi ro thu hút đầu tư cho sản xuất, sở hạ tầng, du lịch, dịch vụ mà trước hết tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi c cấu sản xuất (sản xuất nơng nghiệp l sang ni trồng thuỷ sản) để tăng hiệu kinh tế Đồng thời, đê biển góp phần bảo vệ an ninh, quốc ph òng vùng ven biển theo định hướng phát triển vùng Đảng "kết hợp chặt chẽ phát triển kinh tế với bảo vệ an ninh, quốc ph òng" Như vậy, thấy việc nâng cấp đê, xây khép kín tuyến đê xây dựng tuyến đê biển bước tạo đà cho việc phát triển kinh tế vùng ven biển giai đoạn năm Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thay đổi ứng suất, biến dạng đất thân đê biển có cốt (vải địa kỹ thuật) Đề xuất biện pháp xây dựng đê biển Phạm vi phương pháp nghiên cứu Trong luận văn “nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định cơng trình đất đắp đất yếu ven biển Bắc bộ”, tác giả tập trung nghiên cứu áp dụng cho đê biển Bình Minh – Kim Sơn – Ninh Bình Tỉnh Ninh Bình có 62,1km đê biển, đó: Tuyến đê Bình Minh I dài 7,8km, tuyến đê Bình Minh II dài 38,7km, tuyến đê Bình Minh III dài 15,6km Hệ thống đê biển Binh Minh có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, chống lụt bão nhằm khai thác tối đa tiềm vùng ven biển huyện Kim Sơn, góp phần chuyển đổi cấu sản xuất từ trồng lúa, cói, ni trồng thủy sản manh mún hiệu thành vùng chuyên canh nuôi trồng thủy, hải sản đầu tư khoa học kỹ thuật đại mang lại hiệu cao tạo việc làm, tăng thu nhập, góp phần xóa đói giảm nghèo cho địa phương Với khả chống bão cấp 12, triều cường tần suất 5% hệ thống tuyến đ ê biển Bình Minh sau hồn thành làm hạn chế đến mức thấp thiệt hại thi ên tai gây ra, giúp địa phương chủ động công tác phòng chống lụt bão, nước biển dâng Ở luận văn này, tác giả sử dụng phần mềm Plaxis để phân tích việc ứng dụng vải địa kỹ thuật vào việc gia cố đất đắp mềm yếu đ ê biển Kim Sơn Ninh Bình, từ tìm phương pháp hữu hiệu xây dựng đê biển Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình chung đê biển miền Bắc Việt Nam Nước ta có 3.200 bờ biển từ Bắc tới Nam qua địa b àn 28 tỉnh, thành phố Với địa hình phần lớn đồi, núi, vùng đồng dọc ven biển đánh giá khu vực động, giàu tiềm năng, có nhiều thuận lợi phát triển kinh tế xã hội Hiện khu vực tập trung dân cư với mật độ lớn nhiều sở hạ tầng kinh tế quan trọng Tuy nhiên, bên cạnh lợi thế, khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng nặng nề thiên tai, chủ yếu bão lũ với tần suất trung bình hàng năm từ đến trận bão, thiên tai ngày nghiêm tr ọng trước với xu biến đổi cực đoan khí hậu làm mực nước biển dâng cao; bão, lũ ngày khốc liệt, bất thường, tăng tần suất xuất v cường độ Hệ thống đê biển Bắc nước ta với quy mơ khác đ ược hình thành qua nhiều hệ, bảo vệ sản xuất, dân sinh, kinh tế v ùng trũng ven biển Đây nguồn tài sản lớn đất nước, tu bổ, nâng cấp phù hợp hệ thống đê biển sở vững tạo đà phát triển kinh tế, phục vụ nghiệp công nghiệp hóa – đại hóa đất nước, ngược lại khơng đầu tư bảo vệ, củng cố nâng cấp nguồn tài sản bị mai một, giảm nhẹ hiệu phục vụ, chứa đựng rủi ro vỡ gây ngập lụt t àn phá vùng đê Hệ thống đê sơng, đê biển đảm bảo an to àn mức độ định tùy theo tầm quan trọng vấn đề dân sinh, kinh tế khu vực bảo vệ, số tuyến đê đầu tư khôi phục, nâng cấp thông qua dự án PAM dự án hỗ trợ ADB chống với gió bão cấp mức nước triều tần suất 5%, nhiều tuyến đ ê chưa tu bổ, nâng cấp đảm bảo an to àn với gió bão cấp 8, chí thấp Mặt khác, điều kiện kinh tế việc đầu t kiên cố chưa đồng bộ, lại Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chịu tác động thường xuyên mùa mưa bão nên hệ thống đê, kè biển tiếp tục xuống cấp đê biển Nam Định, Hải Phịng, Thanh Hóa, đặc biệt tuyến đê biển Giao Thủy, Hậu Lộc tỉnh Thanh Hóa, nhiều đê biển bị hư hỏng, phá vỡ hàng loạt không đầu tư bảo vệ, củng cố kịp thời Hiện theo xu phát triển chung, v ùng biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động ngày đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, du lịch, việc chuyển đổi c cấu sản xuất (tăng nuôi trồng thủy, hải sản) khôi phục ngành nghề truyền thống, tuyến đê nói chung đê biển nói riêng không mục tiêu ngăn lũ, ngăn mặn mà kết hợp đa mục tiêu, vừa ngăn lũ, kiểm soát mặn bảo đảm an to àn dân sinh, kinh tế cho vùng bảo vệ, đồng thời kết hợp l tuyến đường giao thông ven biển quan trọng phục vụ phát triển kinh tế, du lịch, an ninh quốc phòng Do vậy, hệ thống đê biển có cần bảo vệ trước nguy xuống cấp, phá vỡ, đồng thời tiếp tục cải tạo, củng cố th êm bước để nâng cao lực phòng, chống thiên tai Bên cạnh đó, việc đê quai lấn biển “quốc sách” để xây dựng vùng kinh tế bảo vệ tuyến đê phía Vì vậy, đê biển cơng trình bảo vệ đê có vai trị đặc biệt quan trọng việc bảo vệ vùng đất khu dân sinh – kinh tế vùng ven biển, phòng ngừa hạn chế thiệt hại sóng, nước dâng bão gây ra, tạo tiền đề thúc đẩy phát triển kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững vùng ven biển 1.2 Một số nguyên nhân gây hư hỏng đê biển Thực tế, hầu hết tỉnh có đ ê biển, báo cáo hàng năm đề cập đến cố đê với mức độ nặng nhẹ khác nhau: vỡ, trượt, sạt mái, sụt chân, xói đê, xói cống, xói mang cống, trơi cống… gây tổn thất nghi êm trọng Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 75 lớn khu vực đường bão hồ qua, tức khu vực áp lực nước lớn (dịng thấm mạnh mẽ nhất) có tác dụng kéo căng vải so với vùng khác, điều phù hợp với thực tế Lớp cốt đáy chịu tác dụng tải trọng đất xe nên có cường độ lớn khu vực tương ứng đỉnh đê Hình 3-24: Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt (1,0m) 3.5.7 Trường hợp khoảng cách cốt 0,8m (n = 5lớp) + Mơ hình hố tốn: Trên hình 3-25 trình bày sơ đồ tốn có khoảng cách cốt 0,8m: có lớp vải địa kỹ thuật cuộn bọc lớp đất d ày 0,8m Trên đỉnh đê có tải trọng xe, tính chuyển th ành tải trọng phân bố q = 5kN/m Hình 3-25: Mơ hình hố tốn với khoảng cách cốt 0,8m - Kết tính tốn Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 76 + Biến dạng tổng thể thân đê: Trong trường hợp khoảng cách cốt 0,8m diễn tả hình 3-26, tác dụng tải trọng (xe đỉnh đê; áp lực nước thượng, hạ lưu) Chuyển vị có dạng cung trượt trụ trịn xu hướng từ thượng lưu hạ lưu, giá trị biến dạng lớn điểm dòng thấm 35,13.10-3m Tuy nhiên vùng ảnh hưởng biến dạng đáy nhiều so với trường hợp Hình 3-26: Biến dạng tổng thể thân đê (0,8m) + Biến dạng theo phương ngang: Tương tự trường hợp trên, tác dụng áp lực nước thượng hạ lưu, đê bị đẩy chuyển dịch theo phương ngang từ trái qua phải, dịch chuyển lớn 34,26 10-3m Hình 3-27: Biến dạng theo phương ngang (0,8m) Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 77 + Biến dạng theo phương đứng: Giống trường hợp trên, hình 3-28 hình ảnh đê bị lún xuống khu vực đỉnh đê bị đẩy trồi chân đê thượng, hạ lưu Do tác dụng lớp cốt, biến dạng trường hợp giảm rõ rệt Giá trị biến dạng lớn theo phương 30,66 10-3m Hình 3-28: Biến dạng theo phương đứng (0,8m) + Phương chiều ứng suất tổng: Tương tự, ứng suất tổng tăng dần từ xuống Giá trị lớn -302,20 kN/m2 Hình 3-29: Ứng suất tổng (0,8m) Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 78 + Phương chiều dịch chuyển lớp cốt: Giống trường hợp trên, hình 3-30 cho ta thấy dịch chuyển lớp cốt tương ứng với biến dạng thân đê có gắn kết vải địa kỹ thuật lớp đất bọc Hình 3-30: Phương chiều dịch chuyển lớp cốt (0,8m) + Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt: Tương tự trường hợp khoảng cách cốt 1,4m 1,0m, hình 3-31, bốn lớp cốt có cường độ chịu kéo lớn khu vực đường bão hoà qua Lớp cốt đáy chịu tác dụng tải trọng đất xe nên có cường độ lớn khu vực tương ứng đỉnh đê Hình 3-31: Cường độ chịu kéo phân bố lớp cốt (0,8m) Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.6 79 Tổng hợp kết lựa chọn phương án Các kết tính tốn cuối ứng với trường hợp khoảng cách cốt 1,4m; 1,0m 0,8m tổng hợp bảng 3-2: Bảng 3-2: Kết tính tốn STT Chỉ tiêu 1,4m (3 lớp) 1,0m (4 lớp) 0,8m (5 lớp) Biến dạng theo U x (10-3m) 240,03 93,31 34,26 Biến dạng theo U y (10-3m) 142,11 58,08 30,66 Ứng suất tổng (kN/m2) 302,14 302,20 302,13 Dịch chuyển cốt (10-3m) 278,95 95,54 35,13 Cường độ chịu kéo VĐKT (kN/m) 12,84 10,36 9,43 Dựa vào bảng tổng hợp kết quả, ta thấy: Với lực tác dụng ứng suất thân đê biến đổi không đáng kể với trường hợp khoảng cách cốt khác Tuy nhiên, khoảng cách lớp cốt nhỏ biến dạng bé (tức đê ổn định), dẫn đến dịch chuyển lớp cốt thân đê nhỏ cường độ chịu kéo nhỏ + So sánh hệ số ổn định trường hợp tính toán: Các hệ số ổn định trường hợp tính tốn thể bảng 3-3 thoả mãn điều kiện lớn hệ số ổn định giới hạn đê biển cấp IV, [K] = 1,1 Bảng 3-3: Hệ số ổn định trường hợp tính toán Chỉ tiêu 0,8m 1,0m 1,4m Hệ số K 1,211 1,210 1,2 Trên hình 3-32 biểu đồ tích hợp hệ số ổn định cho kết tính tốn cuối trường hợp Với hình 3-32 hệ số ổn định trường hợp khoảng cách cốt 0,8m 1,0m gần tương đương lớn so với trường hợp khoảng cách cốt 1,4m Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 80 Hình 3-32: Biểu đồ hệ số ổn định + So sánh áp lực nước lỗ rỗng dư: Biến thiên áp lực nước lỗ rỗng dư theo thời gian hai trường hợp khoảng cách cốt 1,4m 1,0m giai đoạn đắp đê Từ hình 3-33 ta thấy rõ lần đắp đê: Trước đắp lớp thứ áp lực nước lỗ rỗng dư  u=0 Trong đắp  u tăng dần lên đến khoảng 10,5KN/m2, sau tính tốn thời gian đất cố kết  u giảm dần đến giá trị 1KN/m2 (mặc định) lại đắp tiếp lớp thứ Khi đắp lớp thứ 2,  u lại tăng lên; đất cố kết  u giảm dần đến giá trị 1KN/m2 Khi đắp lớp thứ 3,  u lại tăng lên Q trình lặp lại đắp đê đạt đến cao trình thiết kế Hình 3-33 Áp lực nước lỗ rỗng dư với khoảng cách cốt 1,0m Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 81 Biểu đồ  u thay đổi theo thời gian, trường hợp khoảng cách cốt 1,4m thể hình 3-34: Tương tự đắp đất với chiều dày 1,0m, trước đắp lớp thứ áp lực nước lỗ rỗng dư  u=0, đắp  u tăng lên đến khoảng 27KN/m , sau tính tốn thời gian đất cố kết  u giảm dần đến giá trị 1KN/m2 (mặc định), lại đắp tiếp lớp thứ Khi đắp lớp thứ 2,  u lại tăng lên; đất cố kết  u giảm dần Q trình lặp lại đắp đê đạt đến cao trình thiết kế Hình 3-34 Áp lực nước lỗ rỗng dư với khoảng cách cốt 1,4m Nhìn vào biểu đồ  u theo thời gian, ta thấy, giá trị  u đắp lớp thứ trường hợp khoảng cách cốt 1,4m lớn so với trường hợp khoảng cách cốt 1,0m So sánh biểu đồ ta nhận thấy tổng thời tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng dư đắp đê TH khoảng cách cốt 1,4m 140ngày lớn TH khoảng cách cốt 1,0m 65ngày + So sánh độ lún thời gian đắp đê: Hình 3-35 cho ta thấy thời gian đắp đê trường hợp khoảng cách cốt 1,4m (139,64 ngày) lâu gấp ba so với thời gian đắp đê trường hợp khoảng cách cốt 1,0m (40,93 ngày) để cố kết lớp đất 1,4m cần thời gian lâu so với lớp đất 1,0m Mặt khác, độ lún điểm C theo thời gian trường hợp khoảng cách cốt 1,4m 0,85m: lớn so với trường hợp khoảng cách cốt 1,0m 0,25m Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 82 Số liệu so sánh độ lún trường hợp khoảng cách cốt 1,0m 1,4m theo thời gian: Hình 3-35 Độ lún điểm C theo thời gian (TH 1,4m 1,0m) Phân tích kết tính tốn, tác giả lựa chọn phương án khoảng cách cốt 1,0m do: + So với trường hợp khoảng cách cốt 0,8m kinh tế (tốn vải ĐKT hơn), hệ số ổn định nhỏ không đáng kể + So với trường hợp khoảng cách cốt 1,4m tiến độ thi cơng nhanh hệ số ổn định cao Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.7 83 Chọn vải địa kỹ thuật Biểu đồ cường độ chịu kéo vải địa kỹ thuật: Hình 3-36: Biểu đồ cường độ kéo vải ĐKT Với trường hợp vải địa kỹ thuật gia cố khoảng cách 1,0m thân đê, ta có cường độ kéo max vải là: 10,36kN/m Từ chọn loại vải thích hợp Pec 75 có cường độ kéo T=75KN/m 3.6 Kết luận chương Với phương án lựa chọn: khoảng cách cốt 1,0m, tác giả so sánh kinh tế khối lượng giữa: + Mặt cắt đất đắp có cốt: - Chiều cao đê: H = 4,1m; - Chiều rộng đỉnh đê: B = 5m; - Hệ số mái: phía biển m = 1,5; phía đồng m = 1,0 + Và mặt cắt đê đắp theo kiểu truyền thống: - Chiều cao đê: H = 4,1m’ - Chiều rộng đỉnh đê: B = 11,4m - Hệ số mái: phía biển m = 4,0; phía đồng m = 3,0 Tính cho 1m dài kênh, kết so sánh thể bảng 3-4: Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 84 Bảng 3-4: So sánh kinh tế Chỉ tiêu Không sử dụng cốt Sử dụng cốt Khối lượng đất đắp (m3) 95,54 40,10 Số lượng vải ĐKT (m2) 62,55 3.248,36 2.301,65 Giá tiền (103 đ) Chênh lệch kinh phí (103 đ) 946,71 Trên hình 3-37, biểu diễn so sánh mặt cắt đê thiết kế theo luận văn thiết kế theo kiểu truyền thống Việc sử dụng vải ĐKT đem lại hiệu kinh tế lớn (chi phí giảm 946.710đ/1m) mà cịn đảm bảo tính ổn định cơng trình Do đó, sử dụng vải ĐKT thân đê đất yếu giải pháp hữu hiệu để giải khó khăn việc thiết kế, thi cơng cơng trình đê biển ven biển Bắc Hiện tại, chưa có quy hoạch nhu cầu xây dựng tuyến đê biển miền Bắc phục vụ cho nhu cầu phát tr iển bền vững ngành kinh tế ven biển Nhưng nhu cầu phát triển kinh tế biển v hướng chuyển đổi cấu sản xuất mà có số tỉnh có quy hoạch riêng tỉnh mình, nhu cầu xây tuyến đê khép tuyến, đê bảo vệ đê xung yếu, đê lấn biển chống biển lấn lớn Chỉ tính riêng ngành kinh tế có điều kiện phát triển mạnh v ùng ven biển nhu cầu ni trồng thuỷ sản du lịch biển thị trường lớn Vì phần đất liền đê cũ sử dụng với nhiều mục đích kinh tế khác v đặc thù hai ngành kinh tế nên việc có bãi đất ngồi đê cũ tốt để phát triển để bảo vệ vùng đất cần có tuyến đê ổn định Các tuyến đê quan trọng, việc đảm bảo an toàn cho vùng kinh tế tuyến đê cịn làm nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 85 tuyến đê phía trong, tuyến đê cần đảm bảo yêu cầu an toàn tuyến đê có Chính vậy, việc ứng dụng cải tiến khoa học kỹ thuật vào công trình thuỷ lợi ngày đặc biệt trọng: Không đem lại hiệu kinh tế cho nhà đầu tư, giảm thời gian thi công, đồng thời đảm bảo cơng trình ổn định, an tồn mùa mưa bão, lũ bảo vệ dân sinh vùng kinh tế ven biển Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Đinh Thị Quỳnh Nga 86 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết nghiên cứu luận văn - Luận văn đề cập tình hình chung, nguyên nhân gây hư hỏng đê biển miền Bắc Việt Nam; khái quát tình hình sử dụng vải ĐKT giới nêu lên đặc điểm chung đê biển tỉnh Ninh Bình Dựa sở lý thuyết đặc tính, mơ hình đặc tính chung đất; đặc tính vải ĐKT; thống kê phương pháp tính tốn ổn định cơng trình; từ tác giả lựa chọn phương pháp ứng dụng phần mềm Plaxis 8.2 để tính tốn, thiết kế cơng trình đê Bình Mình III, Kim Sơn, Ninh Bình - Luận văn ứng dụng tổng hợp kết nghiên cứu nhà khoa học ngồi nước, phần mềm tính tốn đại Plaxis 8.2 để giải tốn thi cơng, xử lý thân cơng trình đất đắp đất yếu Luận văn chứng minh tính ưu việt phương pháp phần tử hữu hạn việc giải toán địa kỹ thuật - Đối với đất yếu vùng ven biển Kim Sơn, với mặt cắt chọn, sử dụng phần mềm tính tốn trường hợp đắp đê theo kiểu truyền thống đê khơng đảm bảo ổn định; để thời gian cho đất cố kết thời gian đắp đê q lâu, khơng đảm bảo u cầu tiến độ thi cơng Do đó, luận văn kiến nghị phương án xử lý thân đê, đưa việc lựa chọn gia cố vải địa kỹ thuật thân đê Nhằm đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật cơng trình tác giả tính tốn trường hợp khoảng cách cốt lớp đất đắp 2,0m; 1,4m; 1,0m 0,8m; sau so sánh kết tính tốn trường hợp, tác giả chọn lựa trường hợp tối ưu khoảng cách cốt 1,0m Kết tính tốn trường hợp tối ưu đảm bảo tính ổn định cơng trình đê: Hệ số ổn định đê: 1,21>[K]=1,1; độ lún tổng thể Uy = 0,58m; áp lực nước lỗ rỗng dư giai đoạn đắp khoảng 11kN/m2 - Kết phân tích áp lực nước lỗ rỗng, hệ số ổn định mái dốc v độ Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 88 lún theo giai đoạn đắp Kết nghi ên cứu cho thấy tranh tổng quát mối quan hệ q trình thi cơng, thời gian thi cơng tới độ lún v độ ổn định cơng trình - Kết nhận luận văn so sánh kinh tế mặt cắt đê thiết kế theo luận văn mặt cắt đê thiết kế theo truyền thống: 1m chiều dài đê lợi 946.710đ Như vậy, hiệu kinh tế sử dụng mặt cắt thiết kế (đất có cốt) theo luận văn lớn - Kết nghiên cứu luận văn áp dụng cho việc thiết kế kỹ thuật thi công cơng trình nhằm làm cho cơng trình an tồn đồng thời đảm bảo tính kinh tế Những tồn - Do thời gian có hạn nên chưa thí nghiệm tiêu lý đất nền, đất đắp thân đê, vải địa kỹ thuật Các tiêu lý sử dụng lấy dựa sở tham khảo tài liệu công bố - Việc mơ hình hố xét cơng trình q trình thi cơng đắp, tức q trình tính tốn bỏ qua lớp gia cố, lớp mặt, áp lực sóng… - Do thời gian khn khổ luận văn có hạn nên luận văn chưa tính tốn cho nhiều phương án mái dốc đê, số lớp vải địa khác nhau… để so sánh mặt kinh tế, kỹ thuật cơng trình Kiến nghị hướng phát triển luận văn - Tính tốn với giả thiết khác mơ hình (hệ số mái, lớp đất đắp…) từ chọn phương án tối ưu - Nghiên cứu thời gian nghỉ lớp đắp từ giúp cho việc thi cơng thuận lợi, đảm bảo tính bền vững cơng trình - Nghiên cứu thời gian cố kết, áp lực nước lỗ rỗng nền, thân đê trường hợp gia tải Đinh Thị Quỳnh Nga Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 89 Tài liệu tham khảo Bộ thuỷ lợi, 14TCN 130-2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển; Bộ giao thông vận tải, 22TCN 262-2000 Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu; Bộ Nông nghiệp & PTNT (2009), Tuyển tập hội thảo: Chương trình khoa học công nghệ phục vụ xây dựng đ ê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam ; Bộ Nông nghiệp & PTNT (2009), Báo cáo: Sơ kết năm thực chương trình đầu tư củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển có Quảng Ninh đến Quảng Nam; Báo cáo nghiên cứu khoa học nhóm sinh viên 49N2 (2010), Đề tài “Nghiên cứu ổn định tường mái dốc đắp có cốt”; Cơng ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình (2009), Thuyết minh thiết kế kỹ thuật dự án Hàn đê Bình Mình huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình; Bùi Văn Chúng (2005), Lý thuyết tài liệu thực hành Plaxis Vũ Đình Hùng - Viện khoa học Thuỷ lợi (2008), Nghiên cứu công nghệ xây dựng đê biển vật liệu có hàm lượng cát cao miền Bắc Việt Nam ; Phan Trường Phiệt (2007), Sản phẩm địa kỹ thuật polime compozit xây dựng dân dụng, giao thông, thuỷ lợi ; 10 Tạ Thị Sử (2010), Luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu ứng suất, biến dạng đập đất tác dụng tải trọng động đất ”; Trường Đại học thuỷ lợi; 11 Trịnh Minh Thụ (2009), Bài giảng môn Địa kỹ thuật dành cho học viên sau đại học 12 Trường Đại học Thuỷ lợi (2009), Giáo trình Địa kỹ thuật; 13 Viện khoa học Thủy lợi - Trung tâm thủy công (2005), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cơng nghệ xây dựng đê biển vật liệu có hàm lượng cát cao miền Bắc Việt Nam; Đinh Thị Quỳnh Nga ... xuất biện pháp xây dựng đê biển Phạm vi phương pháp nghiên cứu Trong luận văn ? ?nghiên cứu giải pháp tăng cường ổn định cơng trình đất đắp đất yếu ven biển Bắc bộ? ??, tác giả tập trung nghiên cứu áp... đất mềm yếu giải pháp hữu hiệu Đặt cốt khối đắp nhằm chủ yếu v việc tăng độ dốc mái khối đắp để tiết kiệm vật liệu đất đắp d ùng đất chỗ cịn lại nhiều diện tích đất cho trồng trọt Khi gặp đất xấu,... đắp, góp phần hạn chế lún tăng khả chống trượt Cơng trình đất có cốt loại cơng trình vừa nhẹ vừa hạn chế lún tăng khả chống trượt Do vậy, dùng công trình đất có cốt, đặc biệt mái đất có cốt đất