Nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lỡ mái taluy nền đường hiện hữu ở miền tây nam bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -[ \ - NGUYỄN THỊ NHUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HP LÝ CHỐNG SẠT LỞ MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG HIỆN HỮU Ở MIỀN TÂY NAM BỘ CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU Mà SỐ NGÀNH : 31 10 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học 1: TS VÕ PHÁN Cán hướng dẫn khoa học 2: Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận Văn Thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 200 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SÑH - CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN THỊ NHUNG Phái : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 01/02/1981 Nơi sinh : Đà Nẵng Chuyên ngành : Công trình đất yếu MSHV : 00904255 I – TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lở mái taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lở mái taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ Nội dung : Phần mở đầu Chương : Tổng quan trạng sạt lở mái taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ; nguyên nhân giải pháp Chương : Nghiên cứu dạng ổn định sở lí thuyết tính toán ổn định mái dốc taluy đường Chương : Nghiên cứu phương pháp tính toán sử dụng tường chắn đất gia cố mái dốc Chương : Tính toán ổn định mái dốc cho công trình cụ thể gia cố tường chắn đất Kết luận kiến nghị III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V – HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS VÕ PHÁN TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH / /2006 05 / 03 /2007 TS VÕ PHÁN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS VÕ PHÁN Ngày tháng năm 2007 TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TS.Võ dẫn, giúp đỡ cặn kẽ kiến thức, tài liệu có thời gian qua, giúp cho tác giả hoàn thành tốt đề tài luận thạc só làm tảng cho trình làm việc, học tập nghiên cứu sau Xin chân thành cảm ơn q thầy, cô công tác ngành “Công trình đất yếu“ môn Địa Cơ – Nền Móng nhiệt tình dạy bảo, quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện tốt thời gian tác giả học tập thực đề tài luận văn Xin cảm ơn gia đình bạn bè, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ thời gian qua Luận văn thạc só hoàn thành không dựa vào nỗ lực thân tác giả mà nhờ hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình quý thầy cô, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, hy vọng nghiên cứu phát triển tác giả đề tài luận văn thạc só ứng dụng rộng rãi sau Xin kính chúc sức khoẻ đến quý thầy cô người Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2007 TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HP LÝ CHỐNG SẠT LỞ MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG HIỆN HỮU Ở MIỀN TÂY NAM BỘ TÓM TẮT : Hầu hết tuyến đường giao thông vùng có chung đặc điểm chạy dọc tuyến kênh rạch, sông ngòi chịu nhiều ảnh hưởng bất lợi chế độ bán nhật triều, tác động tàu bè qua lại, lũ lụt hàng năm Do đó, tuyến đường cần phải có biện pháp gia cố đường mái taluy thích hợp để nâng cao hiệu sử dụng tuyến Nghiên cứu dạng ổn định sở lý thuyết tính toán ổn định mái dốc taluy đường nghiên cứu tổng quan dạng kết cấu phương pháp tính toán sử dụng tường chắn đất gia cố mái taluy đưa vào sử dụng từ trước đến nay, kết hợp với điều kiện địa chất đặc trưng vùng đồng sông Cửu Long, tác giả đề xuất giải pháp tường chắn đất dạng mỏng để gia cố chống sạt lở mái tauy đường hữu Hệ tường chắn đất dạng mỏng, lắp ghép biện pháp gia cố mái taluy hiệu với nhiều ưu điểm thi công, vận chuyển lắp đặt nhanh, gọn, chất lượng tuổi thọ công trình đảm bảo, ra, kích thước nhỏ gọn công trình hoàn toàn phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất vùng đồng sông Cửu Long Việc ứng dụng tính toán dạng tường chắn đất vào công trình cụ thể giúp kỹ sư thiết kế hiểu rõ giải pháp tường chắn đất đề xuất ứng dụng rộng rãi công tác xây dựng hệ thống tuyến đường giao thông đồng sông Cửu Long sau naøy SUMMARY OF THESIS TITLE : RESEARCH AND OFFER REASONABLE SOLUTION TO PREVENT EROSION OF AVAILABLE SLOPE IN SOUTH – WEST VIETNAM ABSTRACT : Almost the road system in the Mekong Delta River is constructed along rivers and canals and therefore, has adverse influence from the numerous rivers and stream such as the changes of the water level mainly because of its low elevation, the strong current in the flood season, the river traffic, ect Haàu hết tuyến đường giao thông vùng có chung đặc điểm chạy dọc tuyến kênh rạch, sông ngòi chịu nhiều ảnh hưởng bất lợi chế độ bán nhật triều, tác động tàu bè qua lại, lũ lụt hàng năm Do đó, tuyến đường cần phải có biện pháp gia cố đường mái taluy thích hợp để nâng cao hiệu sử dụng tuyến Nghiên cứu dạng ổn định sở lý thuyết tính toán ổn định mái dốc taluy đường nghiên cứu tổng quan dạng kết cấu phương pháp tính toán sử dụng tường chắn đất gia cố mái taluy đưa vào sử dụng từ trước đến nay, kết hợp với điều kiện địa chất đặc trưng vùng đồng sông Cửu Long, tác giả đề xuất giải pháp tường chắn đất dạng mỏng để gia cố chống sạt lở mái tauy đường hữu Hệ tường chắn đất dạng mỏng, lắp ghép biện pháp gia cố mái taluy hiệu với nhiều ưu điểm thi công, vận chuyển lắp đặt nhanh, gọn, chất lượng tuổi thọ công trình đảm bảo, ra, kích thước nhỏ gọn công trình hoàn toàn phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất vùng đồng sông Cửu Long Việc ứng dụng tính toán dạng tường chắn đất vào công trình cụ thể giúp kỹ sư thiết kế hiểu rõ giải pháp tường chắn đất đề xuất ứng dụng rộng rãi công tác xây dựng hệ thống tuyến đường giao thông đồng sông Cửu Long sau MỤC LỤC Mục lục Mở đầu Chương - TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG SẠT LỞ ĐƯỜNG Ở MIỀN TÂY NAM BỘ; NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP 1.1 Tổng quan Đồng Bằng sông Cửu Long 1.1.1 Đặc điểm khí hậu, khí tượng 1.1.2 Đặc điểm chế độ thuỷ văn 1.1.2.1 Sông Mêkông 1.1.2.2 Thủy triều 1.1.3 Đặc điểm địa chất đồng sông Cửu Long 1.1.3.1 Cấu trúc địa chất 1.1.3.2 Đặc trưng lý đất vùng đồng sông Cửu Long 1.2 Hiện trạng sạt lở ĐBSCL 11 1.2.1 Sạt lở ĐBSCL 11 1.2.2 Saït lở gần 1.000m tuyến đê biển Trà Vinh 12 1.2.3 Sạt lở nghiêm trọng Cần Thơ 13 1.2.4 Sạt lở quốc lộ 1A Bạc Liêu 14 1.3 Một số nguyên nhân gây sạt lở ĐBSCL 14 1.3.1 Cấu tạo địa chất 14 1.3.2 Chế độ thủy văn vùng 15 1.3.3 Sạt lở sóng đánh 17 1.3.4 Moät số nguyên nhân khác 17 1.4 Một số giải pháp chống sạt lở thường sử dụng ĐBSCL 18 1.4.1 Trồng cỏ Vetiver 19 1.4.2 Gia cố rọ đá hộc 20 1.4.3 Gia coá cừ tràm kết hợp bao tải đất 21 1.4.4 Gia cố vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật 21 1.5 Nhận xét, kết luận 23 Chương - NGHIÊN CỨU CÁC DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC TALUY NỀN ĐƯỜNG 2.1 Các dạng ổn định taluy đường 25 2.2 Tính toán ổn định mái dốc 26 2.2.1 Các dạng mặt trượt tính toán theo trạng thái cân giới hạn 26 2.2.2 Tính toán theo phương pháp mặt trượt trụ tròn 27 2.2.3 Tính toán theo phương pháp phân mảnh 29 2.2.3.1 Phương pháp phân mảnh cổ điển 30 2.2.3.2 Phương pháp đơn giản hoá Janbu 31 2.2.3.3 Phương pháp đơn giản hoá Bishop 32 2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán tường chắn ñaát 33 2.3.1 Tường chắn đất cứng 33 2.3.2 Tường mềm 33 2.3.3 p lực hông đất 34 2.3.3.1 p lực hông đất trạng thái nghỉ 34 2.3.3.2 p lực đất chủ động 34 2.3.3.2.1 p lực đất Rankine chủ động 34 2.3.3.2.2 p lực đất Coulomb chủ động 35 2.3.3.3 p lực đất bị động 36 2.3.3.3.1 p lực đất Rankine bị động 36 2.3.3.3.2 Aùp lực đất Coulomb bị động 36 2.4 Nhận xét & kết luận 37 Chương - NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KHI SỬ DỤNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT GIA CỐ 3.1 Kết cấu tường chắn đất 39 3.1.1 Toång quan tường chắn đất 39 3.1.1.1 Tường trọng lực 39 3.1.1.2 Tường bán trọng lực 40 3.1.1.3 Tường console 40 3.1.1.4 Một số loại tường khác 41 3.1.2 Keát cấu tường chắn đất gia cố mái dốc 41 3.1.3 Nguyên tắc tác dụng tường chắn đất gia cố mái dốc 42 3.1.3.1 Tác dụng tổng thể 42 3.1.3.2 Tác dụng cừ tràm 43 3.1.3.3 Tác dụng chống xiên 43 3.1.4 Ưu điểm tường chắn đất gia cố mái dốc 44 3.2 Thiết kế tường chắn đất 45 3.2.1 Những yếu tố cần xem xét thiết kế 45 3.2.2 Tính toán thiết kế tường chắn đất 45 3.2.2.1 Điều kiện địa hình, địa chất kích thước hình học đắp 45 3.2.2.2 Kiểu tường chắn 45 3.2.2.3 Tải trọng tác dụng lên tường 45 3.2.2.3.1 Ttrọng lượng thân tường chắn 46 3.2.2.3.2 Trọng lượng đất đắp sau lưng tường chắn 46 3.2.2.3.3 p lực ngang đất sau lưng tường 46 3.2.2.3.4 p lực ngang đất có hoạt tải nằm lăng thể trượt 48 3.2.2.3.5 Phản lực đất đáy móng tường chắn 49 3.2.2.4 Tính toán ổn định tường chắn 50 3.2.2.4.1 n định kết cấu thân tường 50 3.2.2.4.2 Kiểm tra ổn định lật 51 3.2.2.4.3 Kieåm i5n định trượt đáy móng 51 3.2.2.4.4 Kiểm tra sức chịu tải đứng đất 53 3.2.2.4.5 Kiểm tra ổn định trượt tổng thể 53 3.3 Kết luận chương 54 Chương - ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI DỐC CHO MỘT CÔNG TRÌNH CỤ THỂ ĐƯC GIA CỐ BẰNG TƯỜNG CHẮN ĐẤT 4.1 Giới thiệu chung 56 4.1.1 Hiện trạng tuyến 56 4.1.2 Điều kiện khí hậu, thủy văn 57 4.1.3 Điều kiện địa chất 58 4.1.4 Phân tích nguyên nhân gây sạt lở mái taluy 60 4.1.5 Phương pháp xử lý 60 4.2 Phương pháp thông số tính toaùn 61 4.2.1 Mô hình tính toán 61 4.2.2 Taûi trọng tính toán 64 4.2.2.1 Trọng lượng thân tường chắn 64 4.2.2.2 Trọng lượng đất đắp sau lưng tường chắn 64 4.2.2.3 p lực đất ngang chủ động đất hoạt tải tác dụng lên tường 64 4.2.2.4 p lực đất ngang bị động trước tường 65 4.2.3 Xác định nội lực thân tường 67 4.2.4 Tính toán kiểm tra ổn định tường chắn 70 4.2.4.1 Phản lực đất đáy tường chắn 70 4.2.4.2 Kiểm tra ổn định lật 70 4.2.4.3 Kiểm tra ổn định trượt đáy móng 70 4.2.4.4 Kieåm tra sức chịu tải đứng đất 71 4.2.4.5 Kiểm tra ổn định trượt tổng thể 72 4.3 Kết luận chương 73 Keát luận & Kiến nghị 75 Phụ lục tính toán tường chắn Tài liệu tham khảo 66 Hệ số áp lực Coulomb bị động Kp1 lớp đất trước tường tính sau : K p1 = sin (β − ϕ ) ⎡ sin(ϕ + δ ) sin(ϕ + α ) ⎤ sin β sin(β + δ )⎢1 + ⎥ sin(β + δ ) sin(α + β ) ⎦ ⎣ 2 ϕ3 = 30.00o : góc ma sát lớp đất đắp sau tường Với β : góc nghiêng tường β = 1800 - θ = 180 –101.31 = 78.690 α : góc nghiêng đất đắp sau tường α = δ : góc ma sát đất tường bêtông δ = 2/3ϕ1 = 8.20 ⇒ Ka1 = 4.3036 • Xét trường hợp bất lợi : mực nước trước tường với cao độ đất đắp bị động THÀNH PHẦN KÝ HIỆU KHỐI LƯNG ĐƠN VỊ - Trọng lượng đất đắp bị động lên tường Pp1 ={(0.5+0.31)x0.95/2+(0.21+0.31)x0 05/2+1x1/2}x(18-10) 7.182 KN - Tổng áp lực ngang bị động Ep1 =7.182x4.3036x3 92.725 KN/m - Điểm đặt áp lực Pp1 lên tường ep1 0.577 m - Góc nghiêng áp lực Pp1 ψp1 31.304 độ - Trọng lượng đất đắp bị động lên đáy Pp2 ={(1.21+1.36)x0.15/2}x(18-10) 1.542 KN - Tổng áp lực ngang bị động lên đáy Ep2 = 1.542x4.3036x3 19.908 KN/m - Điểm đặt áp lực Pp2 lên tường ep2 0.0735 m - Góc nghiêng áp lực Pp2 ψp2 20.000 độ - Tổng áp lực nước bị động lên tường Epw1 15.000 KN/m - Điểm đặt áp lực Ppw1 lên tường epw1 0.483 m - Góc nghiêng áp lực Ppw1 ψw1 11.310 độ - Tổng áp lực nước bị động lên đáy Epw2 4.838 KN/m - Điểm đặt áp lực Ppw2 lên tường epw2 0.073 - Góc nghiêng áp lực Ppw1 ψw2 0.000 ={10x1x1/2}x3 ={(10x1.15+10x1)x0.15/2}x3 độ 67 Hình 4.6 : Tổng hợp lực tác dụng lên tường chắn BẢNG TỔNG HP LỰC TÁC DỤNG LỰC ĐỨNG ĐỘ LỚN LỰC N GÓC LỆCH ψ Nx = Nsinψ x KN độ KN Ea1 35.530 31.310 Ea2 40.654 Ea3 - p lực thuỷ tónh THÀNH PHẦN KÝ HIỆU LỰC NGANG MOMEN Ny = Ncosψ y m KNm KN m KNm 18.464 1.600 29.542 30.356 1.717 52.110 31.310 21.127 1.600 33.803 34.734 0.609 21.145 7.180 20.000 2.456 1.600 3.929 6.747 0.075 0.504 Ew1 13.538 -11.310 -2.655 1.600 -4.248 13.275 0.467 6.195 Ew2 4.613 - - 1.600 0.000 4.613 0.073 0.338 - p lực hoạt tải Eht1 54.373 31.310 28.256 1.600 45.209 46.454 1.550 72.004 Eht2 2.913 20.000 0.996 1.600 1.594 2.737 0.075 0.205 - p lực đất bị ñoäng Ep1 -92.725 -31.310 48.186 - - -79.221 0.577 -45.707 Ep2 -19.908 -20.000 6.809 - - -18.708 0.074 -1.376 - p lực nước bị động Epw1 -15.000 -11.310 2.942 - - -14.709 0.483 -7.109 Epw2 -4.838 - - - - -4.838 0.073 -0.354 - p lực đất thẳng đứng Wđ1 100.359 90.000 100.359 1.083 108.674 - - - Wñ2 29.886 90.000 29.886 0.944 28.200 - - - - Trọng lượng tường Wtt 18.750 90.000 18.750 0.400 7.500 - - - Wbñ 11.306 90.000 11.306 0.772 8.723 - - - - Đơn vị - p lực chủ động MOMEN TỔNG LỰC ĐỨNG ∑V = ∑V 286.881 KN TỔNG LỰC NGANG GÂY TRƯT ∑Hgây trượt 138.915 KN TỔNG LỰC NGANG BỊ ĐỘNG (CHỐNG TRƯT) ∑Hbị động -117.475 KN TỔNG MOMEN CHỐNG LẬT (DO Nx (+) & Ny (-)) ∑Mchống lật 321.720 KNm TỔNG MOMEN GÂY LẬT (DO Nx (-) & Ny (+)) ∑Mgây lật 156.749 KNm 68 4.2.3 Tính toán kiểm tra ổn định tường chắn : 4.2.3.1 Phản lực đất đáy tường chắn : Sự phân bố áp lực đáy tường chắn xác định sau : q= Với ∑V ± ∑ M A net y I dxB I= = 1.024m3 momen quaùn tính đáy tường chắn tính 12 mun tường d = 3m A = dxB = 3x1.6 = 4.80 m2: diện tích đáy Độ lệch tâm lực đứng trọng tâm đáy theo phương x : e= 4.2.3.2 B ∑ Mchốnglật − ∑ Mgâylật 321.720 − 156.749 − = 0.8 − = 0.225 286.881 ∑V ⇒ qmax = 286.881 286.881x0.225x0.772 = 108.392 KNm + 3x1.60 1.024 ⇒ qmin = 286.881 286.881x0.225x0.828 = 7.557 KNm 3x1.60 1.024 Kiểm tra ổn định lật: Tường chắn đất có khuynh hướng lật quay quanh chân tường (điểm O), hệ số an toàn chống lật FSlật = ∑M ∑M chốnglật gâyật Trong : ∑ MR : tổng momen lực có khuynh hướng chống lật quay quanh điểm O ∑ Mo : tổng momen lực có khuynh hướng gây lật quanh điểm O ⇒ FSlật = 321.720 156.749 = 2.05 > ⇒ Tường chắn đảm bảo điều kiện chống lật 4.2.3.3 Kiểm tra ổn định trượt đáy móng : n định trượt đáy móng tường ma sát đáy móng theo trọng lượng tường phải lớn tổng áp lực đất lên tường Hệ số an toàn chống trượt : 69 FStrượt = ∑F ∑F R d ∑F R = R '+ ∑ H bidong : tổng lực nằm ngang chống trượt Sức chống cắt đất đáy móng tường xác định theo công thức : R’ = S = σ.tgϕ2 + c2 Tính bề rộng B đáy : ⎛ ∑V ⎞ R ' = dxB (σ tgϕ2 + c2 ) = dxB ⎜⎜ tgϕ2 + c2 ⎟⎟ ⎝ A ⎠ ⎛ 286.881 ⎞ tg30 + ⎟ = 165.63KN = x1.6 ⎜ ⎝ x1.6 ⎠ ∑ Fd = 138.915 : tổng lực nằm ngang gây trượt ⇒ FStrượt = 165.63 + 117.475 = 2.04 > 1.5 138.915 ⇒ Tường chắn đảm bảo điều kiện chống trượt 4.2.3.4 Kiểm tra sức chịu tải đứng đất : Sức chịu tải đất tính theo công thức tính sức chịu tải tổng quát Meyerhof (1963) nhö sau : qu = cN c Fcd Fci + qN q Fqd Fqi + γ B ' Nγ Fγ d Fγ i Trong : q = γ2 x D = 18 x 1.15 = 20.7 KN/m2 Với ϕ2 = 30o Nc = 30.14, Nq =18.40, Nγ = 22.40 B’ = B – 2e = 1.60 – 2x0.225 = 1.150 m Fcd = + 0.4 D = 1.40 B' Fqd = + 2tgϕ2 (1 − sin ϕ2 ) D = 1.289 B' Fγd = Với ψ = tg−1 ⎜⎜ ∑ ⎛ H⎞ ⎟ = 4.47o ⎟ V ⎝∑ ⎠ ⎛ ψo ⎞ Fci = Fqi = ⎜⎜ − o ⎟⎟ = 0.903 90 ⎠ ⎝ ⎛ ψo ⎞ ⎟ = 0.724 Fγi = ⎜⎜ − ϕ ⎟⎠ ⎝ ⇒ qu = 615.856 KN/m2 Hệ số sức chịu tải an toàn xác định theo công thức sau : 70 FS = qu 615.856 = = 5.682 > qmax 108.392 ⇒ Đảm bảo sức chịu tải đứng đáy tường chắn 4.2.3.5 Kiểm tra ổn định trượt tổng thể : Tính toán kiểm tra ổn định trượt tổng thể tường chắn đất gia cố mái taluy phần mềm tính toán ổn định mái dốc GEO-SLOPE, mô hình toán sau : Tường chắn Cát đắp Hình 4.8 : Mô hình tính ổn định tổng thể tường chắn chương trình GEO SLOPE Mô hình phân tích ổn định tổng thể tường chắn cách sử dụng mặt trượt hoàn toàn định trước qua chân tường chắn theo phương pháp phân tích Spencer Tính chất đặc trưng phương pháp mặt trượt định trước, tâm để tính momen, tường chắn áp lực nước lỗ rỗng Các thông số khai báo : Tên đất Strength Model γ Tường chắn No strength 25 KN/m3 Cát đắp Mohr - Coulomb 18 KN/m3 Kết tính toán sau : - Theo Bishop : hệ số an toàn nhỏ FSmin = 2.03 - Theo Spencer : hệ số an toàn nhỏ FSmin = 2.235 ⇒ Tường chắn đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể c ϕ 30o 71 Hình 4.8 : Cung trượt có hệ số an toàn nhỏ theo phương pháp Spencer 4.2.4 Xác định nội lực tường Nội lực tường xác định tính toán phần mềm Sap2000 v10.1 Trong đó, tường đáy dược chia thành phần tử Shell nhỏ hơn, áp lực chủ động bị động tác dụng lên phần tử tường đáy quy đổi tương đương từ tải trọng tính phần Tường tính toán toán đàn hồi theo mô hình Winkler với hệ số tính sau : Kn = 40x(cNc + 0.5γBNγ) + 40γNqZn Trong : - c=0 - γ = 18 KN/m3 - B = 1.6m - Z = 2.7m - ϕ = 30o ⇒ Nc = 30.14, Nq =18.40, Nγ = 22.40 - n : laáy theo thực nghiệm (lấy n=1) ⇒ Kn = 20x18x1.6x22.4 + 40x18x18.40x2.7 = 48 672 KN/m3 Hệ số lò xo tính diện tích A = 0.25x0.32 = 0.096 m2 72 kn = Kn x A = 48672x0.096 ≈ 4672 KN/m A B C D E F G H I K Hình 4.7 : Mô hình toán ™ Khai báo tải trọng tác dụng lên thân tường chắn : Thân tường chắn có kích thước 2.7mx3.0m chia thành phần tử ô vuông nhỏ có kích thước 0.3mx0.3m., ô vuông hàng chịu tải trọng Các tải trọng tác dụng bao gồm áp lực đất chủ động, áp lực đất bị động, áp lực đất hoạt tải áp lực nước Tải trọng tác dụng mô hình toán sau (áp lực bị động có dấu (-) ngược chiều với trục Y) : ÁP LỰC ÁP LỰC ĐẤT ÁP LỰC ĐẤT ÁP LỰC NƯỚC ÁP LỰC ĐẤT BỊ NƯỚCBỊ ĐỘNG CHỦ ĐỘNG DO HOẠT TẢI CHỦ ĐỘNG ĐỘNG (DATBD) (NUOCBD) Ppwz (DATHT) Phtz (NUOCCD) Pwz (DATCD) Ppz (KN/m2) (KN/m2) (KN/m2) (KN/m2) Paz (KN/m2) PHẦN TỬ ĐỘ SÂU TÍNH TOÁN z (m) 1A -> 1K 0,15 2,77 6,47 2A -> 2K 0,45 4,84 6,47 3A -> 3K 0,75 6,92 6,47 4A -> 4K 1,05 9,00 6,47 5A -> 5K 1,35 11,07 6,47 6A -> 6K 1,65 12,96 2,88 0,50 3,44 1,00 7A -> 7K 1,95 13,88 2,88 3,50 13,77 4,00 8A -> 8K 2,25 14,80 2,88 6,50 24,10 7,00 9A -> 9K 2,55 15,73 2,88 9,50 34,43 10,00 73 ™ Khai báo tải trọng tác dụng lên đáy tường chắn : Bản đáy tường chắn có kích thước 1.6mx3.0m chia thành phần tử ô vuông nhỏ có kích thước 0.32mx0.3m., ô vuông hàng chịu tải trọng Tải trọng tác dụng lên A B C D E F G H I K đáy trọng lượng đất thẳng đứng PHẦN TỬ BỀ RỘNG BẢN TRỌNG LƯNG ĐÁY ĐẤT b (m) W (KN/m2) 1A -> 1K 0,32 8,80 2A -> 2K 0,32 20,50 3A -> 3K 0,32 26,17 4A -> 4K 0,32 42,10 5A -> 5K 0,32 42,10 ™ Kết tính toán : Kết tính toán phần mềm SAP2000 xuất sau : Hình 4.8 : Momen M11 M22 thân tường đáy 74 Hình 4.9 : Phản lực lên đáy lực dọc chống Momen tính thân tường đáy có giá trị nhỏ nên tường đàm bảo đủ khả chịu lực cốt thép bố trí theo cấu tạo 4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Quốc lộ 30 thuộc tỉnh Đồng Tháp tuyến đường quan trọng tỉnh, vừa đóng vai trò tuyến đường độc đạo phục vụ nhu cầu vận chuyển, lại người dân vùng qua vùng lân cận, đồng thời tuyến đê bao phòng chống lũ phục vụ nhu cầu sản xuất hàng hoá nông nghiệp tỉnh Do đó, chất lượng, ổn định, tuyến đặt lên hàng đầu Chế độ thủy văn lũ lụt hàng năm, trận lũ lịch sử năm 2000 ảnh hưởng lớn đến toàn tuyến Mực nước dâng cao, nhiều nơi cao mặt đường gây bất lợi lớn đến công trình Mặt đường bị bong tróc, mái taluy nhiều chỗ bị sạt lở nên gia cố nhiều giải pháp sử dụng cừ tràm, bao tải đất, rọ đá hộc Tuy nhiên, qua trình khai thác sử dụng, giải pháp bộc lộ nhiều nhược điểm không đáp ứng yêu cầu chất lượng tuổi thọ công trình, phải thường xuyên tu sửa, hoàn chỉnh, nhiều thời gian công sức, kinh phí, gây lãng phí lớn cho tỉnh người dân 75 Giải pháp đề xuất gia cố mái taluy tường chắn đất nêu đáp ứng yêu cầu đặt vai trò tuyến Được thiết kế bêtông nên tường chắn đất có khả chịu lực ổn định cao giải pháp sử dụng, đồng thời có tuổi thọ cao hơn, tốn thời gian kinh phí Các phương pháp tính toán đơn giản lập bảng EXCEL áp dụng dễ dàng tính toán kiểm tra nên áp dụng thực tế Nền đường đoạn tuyến quốc lộ 30, tỉnh Đồng Tháp xây dựng nâng cấp, cải tạo qua thời gian dài nên vấn đề cố kết, lún công trình đảm bảo, đồng thời cấu tạo địa chất đoạn tuyến cần xử lý theo báo cáo khảo sát địa chất phần lớn đất tốt so với địa chất vùng đồng sông Cửu Long Lớp đất phía mặt có thông số tiêu lý đất đảm bảo đủ điều kiện ổn định tường chắn theo tính toán nên không cần phải gia cố thêm cừ tràm để đảm bảo ổn định Tuy nhiên, cừ tràm đưa vào sử dụng theo yêu cầu cấu tạo thông thường vùng (16 – 25cây/m2, chiều dài L=4m/cây) để tăng độ ổn định móng tường, Ngoài ra, để phát huy khả dùng tường chắn đất gia cố mái taluy cần phải kết hợp thiết kế thoát nước tốt lớp đất đắp mái dộc, đặc biệt điều kiện mưa lũ kéo dài, gây ảnh hưởng bất lợi đến công trình 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN 1.1 Vấn đề sạt lở vùng đồng sông Cửu Long ngày trở nên phổ biến nghiêm trọng Sạt lở xảy chủ yếu vùng đất gần sông, kênh, rạch gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuyến đường giao thông thường chạy dọc theo kênh rạch Do đó, vấn đề cần quan tâm đòi hỏi nhiều giải pháp để xử lý 1.2 Vấn đề xử lý mái taluy đường bị sạt lở đồng sông Cửu Long từ trước đến mức độ gia cố tạm thời, tự phát, không tính toán đầy đủ, thường không đảm bảo đủ hệ số an toàn cần thiết theo đòi hỏi công trình Những biện pháp xử lý sạt lở thường sử dụng ĐBSCL trồng cỏ mái taluy chống xói lở, tường chắn rọ đá, cọc cừ tràm, bao tải đất , tùy điều kiện cụ thể mà chọn giải pháp thích hợp 1.3 Điều kiện địa hình phẳng cấu trúc địa chất yếu đồng sông Cửu Long hoàn toàn phù hợp để sử dụng tường chắn đất gia cố mái taluy bị sạt lở Kích thước nhỏ, gọn chịu áp lực ngang lớn đất nhờ vào chống truyền bớt áp lực xuống đất Do đó, tường chắn đảm bảo tính ổn định tính mỹ quan, tính kinh tế đáp ứng yêu cầu chất lượng công trình so với loại tường chắn đất phương pháp gia cố khác Tường chắn đất dạng thi công phương pháp đổ chỗ phương pháp đúc sẵn, dễ dàng vận chuyển đường thủy đường 1.4 Phương pháp tính toán thiết kế tường chắn đất theo hệ số an toàn đơn giản, tính toán bảng tính tự lập chương trình EXCEL theo lý thuyết tính toán Coulomb Rankine phương pháp xác định nội lực kết cấu dầm đơn giản nêu Do đó, giải pháp dễ kiểm tra áp dụng tính toán thiết kế công trình thực tế vùng đồng sông Cửu Long 76 II KIẾN NGHỊ Hướng nghiên cứu tiếp : So sánh ưu, nhược điểm mặt giải pháp sử dụng tường chắn đất gia cố mái taluy giải pháp gia cố sử dụng để áp dụng rộng rãi giải pháp thực tế Sử dụng phần mềm PLASIX để phân tích ứng suất biến dạng tường chắn đất nền, đất đắp để hiểu rõ chế làm việc thay đổi xảy công trình, so sánh với tính toán nêu luận văn TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc n (2005), “Cơ học đất”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2005 R.Whitlow, “Cơ học đất, tập I II”, Nhà xuất Giáo dục, 1999 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Thông, “Bài tập Cơ học đất”, Nhà xuất Giáo dục, 2000 Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lực, Lê Bá Lương, Pierre Lareal Nguyễn Thành Long (1986-1989), “Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam”, Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Dương Học Hải, Nguyễn Xuân Trục, “Thiết kế đường ô tô, Tập 2“, Nhà xuất giáo dục, 1999 GS.TS Vũ Đình Phụng, Th.S Vũ Quốc Cường, “Công nghệ vật liệu xây dựng đường, Tập 1”, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2005 Võ Phán, “Bài giảng phương pháp thí nghiệm móng công trình” D.T.Bergado, J.C.Chai, M.C.Alfaro, A.S.Balasubramaniam (1998), “Những biện pháp kó thuật cải tạo đất yếu xây dựng”, Nhà xuất Giáo dục TS Lê Đình Hồng, “Hướng dẫn sử dụng chương trình SLOPE/W tính toán ổn định mái dốc”, Bộ môn Tài Nguyên Nước, Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, 2002 10 Nguyễn Minh Nghóa, Dương Minh Thu, “ Mố trụ cầu “, Nhà xuất Giao Thông Vận Tải, 2002 11 GS.TSKH Nguyễn Văn Thơ, TS.Trần Thị Thanh, “Xây dựng đê đập, đắp tuyến dân cư đất yếu Đồng Bằng Sông Cửu Long”, Nhà xuất Nông Nghiệp, 2002 12 Nguyễn Thanh Ngà, Nguyễn Văn Thơ, Trần Như Hối, Phan Trọng Sanh, “Xây dựng đập ngăn mặn”, Nhà xuất Nông Nghiệp, 1991 13 Bộ GTVT, “Tiêu chuẩn kỹ thuật Công trình giao thông, Tập VI; Quy trình khảo sát thiết kế đường ôtô đắp đất yếu 22 TCN 262-2000”, Nhà xuất Giao thông vận tải, 2001 14 Bộ GTVT, “Tiêu chuẩn kỹ thuật Công trình giao thông, Tập VIII; Quy trình khảo sát thiết kế cầu 22 TCN 272-05”, Nhà xuất Giao thông vận tải, 2005 15 Joseph E.Bowles, “Foundation analysis and design”, The McGraw – Hill Companies, Inc, 1996 16 J.H.Atkinson, “The Mechanics of Soils”, McGraw – Hill Book Company (UK) Limited, 1978 17 Braja M.Das, “Principles of Foundation Engineering”, Wodsworth, Inc, Belmont, California 94002, 1984 18 Lee W.Abramson, Thomas S.Lee, Sunil Shama, Glenn M Boyce, “Slope stability and stabilization methods”, John Wiley & Sons, Inc, New York, 2002 19 Phạm Minh Tuấn, Luận văn thạc só “Nghiên cứu giải pháp gia cố chống sạt lở mái tauy đường miền núi”, Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/2005 20 Phạm Quang Tuấn, Báo cáo kết học tập - nghiên cứu “Nghiên cứu tổng quan ổn định biến dạng công trình đường đắp cao vào cầu đất yếu ngập lũ sâu Đồng Sông Cửu Long”, Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh, tháng 03/2006 TÓM TẮT LÝ LỊCH HỌC VIÊN Họ tên : NGUYỄN THỊ NHUNG Ngày sinh : 01/02/1981 Nơi sinh : Đà Nẵng Địa : 127B Đinh Tiên Hoàng, F3, Q.Bình Thạnh, Tp.HCm Điện thoại : 0989 041 095 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - 1999 – 2004 : Sinh viên trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Ngành Cầu Đường - 2004 – 2007 : Học viên cao học trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Ngành Công trình đất yếu ... ĐỀ TÀI: Nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lở mái taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cứu đề xuất giải pháp hợp lý chống sạt lở mái taluy đường. .. taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ Nội dung : Phần mở đầu Chương : Tổng quan trạng sạt lở mái taluy đường hữu miền Tây Nam Bộ; nguyên nhân giải pháp Chương : Nghiên cứu dạng ổn định sở lí thuyết... 2007 TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HP LÝ CHỐNG SẠT LỞ MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG HIỆN HỮU Ở MIỀN TÂY NAM BỘ TÓM TẮT : Hầu hết tuyến đường giao thông vùng có chung đặc điểm chạy