2.3. Các dạng mất ổn định của đê sông
2.3.3. Phân tích sự làm việc của đê, các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê
Điều kiện làm việc của đê có thể phân chia ra theo mùa:
- Mùa khô nước sông thấp, không ngập bãi bồi.
- Mùa mưa, có lúc mực nước lũ lên cao, tạo cột nước H lên thân đê. Đê làm việc như một đập đất. Nền đê cũng chịu ảnh hưởng của các dòng thấm trong lớp phủ và lớp thấm.
Các khả năng phá hoại sự làm việc an toàn của đê có thể phân ra 2 loại:
+ Loại khả năng phá hoại bình thường: Là những dạng phá hoại xuất phát từ những nguyên nhân có tính quy luật, có thể dùng các lý thuyết của cơ học để tính toán được .
+ Loại khả năng phá hoại đặc biệt: là những dạng phá hoại xuất phát từ những nguyên nhân không có tính quy luật hoặc những nguyên nhân đặc biệt, trong điềukiện đặc biệt, không có khả năng dùng các lý thuyết của cơ học để tính toán được, dưới đây xét từng loại.
2.3.3.1. Loại khả năng phá hoại bình thường[7]. a) Trong mùa khô:
Mực nước sông dao động quanh MNK, lúc này nước ngầm từ tầng thấm nước bổ sung cho sông (Hình 2.9).
Như vậy về thực chất đê giống như một đường giao thông được đắp cao trên nền 2 lớp. Các dạng khả năng phá hoại là sự trượt của 2 mái dốc phía sông và phía đồng dưới tác dụng trọng lượng bản thân đê. Sự trượt này thường có dạng trượt cung tròn - mặt trượt có thể là trượt nông - chỉ trên mái dốc, có thể là trượt sâu - cùng một phần nền (Hình 2.9). Nếu cường độ và tải trọng giao thông trên mặt đê lớn và tập trung, phải xét đến ổn định của hai mái dốc và nền dưới tác dụng của tải trọng này[7].
Hình 2.9: Các dạng trượt mái đê.
Hình 2.10: Dòng thấm qua đê và nền trong mùa lũ.
b) Trong mùa lũ:
Mực nước sông mùa lũ (MNL) dâng cao tạo thành các dòng thấm (Hình 2.10) bao gồm:
- Dòng q1 từ sông vào lớp thấm
- Dòng q2 từ trên xuống lớp thấm qua lớp phủ.
- Dòng q3 đi qua thân đê.
- Dòng q4 từ trong lớp thấm đi ra phía đồng qua lớp phủ.
ắ Dũng q5 đi trong lớp thấm phớa đồng.
Các dòng thấm này là cơ sở để xem xét sự làm việc của đê trong mùa lũ.
ắ Với thõn đờ:
Các dạng khả năng phá hoại là:
+ Trượt các mái dốc dưới tác dụng của áp lực thấm trong thân đê và chiều sâu mực nước phía sông (Hình 2.11). Đường bão hòa trong thân đê thường dâng cao và lộ ra trên mái phía đồng.
+ Đoạn AB là đoạn nước thấm rỉ ra trên mái đê phía đồng. Gradien ra của dòng thấm ở
đây thường lớn có thể gây nên xói lở đất trên đoạn AB.
+ Trong trường hợp mực nước lũ rút xuống nhanh, mái đê phía sông có thể bị trượt dưới
tác dụng của dòngthấm đi ngược về phía mái dốc (Hình 2.12).
Hình 2.11: Trượt mái đê cùng với nền.
Hình 2.12: Dòng thấm trong thân đê khi lũ rút nhanh.
ắ Với nền đờ:
Dòng thấm trong lớp thấm nước (K2) trong nền đê gây áp lực thấm tác dụng lên đáy DC của lớp phủ ít thấm (Hình 2.13). Chính áp lực này gây nên các dạng mạch đùn, mạch sủi và một số biến dạng thấm khác phía đồng.
Hình 2.13: Sự hình thành mạch đùn, mạch sủi.
2.3.3.2. Dạng khả năng phá hoại đặc biệt[7].
Các dạng phá hoại đặc biệt này thường chỉ xảy ra trong mùa lũ với thân đê:
a) Dạng thứ nhất:
Như đã nêu ở trên, thân đê có tính không đồng nhất lớn do việc đắp và tôn cao trong nhiều năm (nhiều thời kỳ việc đắp đê có tính chất "kê ba chồng đấu"
không có sự đầm nện theo quy chuẩn). Với một mặt cắt đê không đồng nhất như vậy, sự thấm không tuân theo các phương trình thấm trong thân đê. Trên Hình 2.14 trình bày sơ bộ thấm trong thân đê không đồng nhất. Các vùng chấm chấm là vùng có tính thấm lớn, và các dòng thấm sẽ đi theo con đường ngắn nhất nối liền các
vùng này với nhau. Trong điều kiện như thế, phương trình dòng thấm đã không còn được tuân thủ. Trong trường hợp này, dòng thấm sẽ gây trượt mái hoặc sạt lở đoạn mái dốc có dòng thấm tập trung thóat ra.
Hình 2.14: Dòng thấm trong thân đê không đồng nhất.
b) Dạng thứ hai:
Do động vật đào hang (chuột, mối...) hoặc những nguyên nhân bất thường nào đó mà trong thân đê tồn tại đường thấm tập trung như mô tả trên Hình 2.15.
Trong những trường hợp như thế này, sự phá vỡ đê có thể xảy ra khá nhanh.
Hình 2.15: Sơ đồ các đường thấm tập trung trong đê.
c) Dạng thứ ba:
Tại chỗ có các cống lấy nước qua đê (hoặc trạm bơm đặt trên đê), chỗ tiếp giáp giữa các công trình bê tông với đất (đường ống trong thân đê, tường biên các công trình) thường có dòng thấm tập trung. Nếu thiết kế không đúng hoặc thi công
không đảm bảo, sự phá hoại rất dễ xảy ra tại những vị trí này. Trên Hình 2.16 trình bày các dạng phá hoại này:
Trên Hình 2.16a, mặt ngoài các cống lấy nước đặt trong thân đê có mái "nghiêng ngược" (tựa lên đất đắp). Do đất lún theo thời gian nên tạo thành các khe hở giữa bê tông và đất dọc theo đường AB. Trường hợp này dòng thấm tập trung nguy hiểm sẽ xuất hiện dọc theo cống từ phía sông về phía đồng.
Trên Hình 2.16b và Hình 2.16c do có sự lún của khối đất đắp phía ngoài tường biên trên 2 đoạn AB và BC khác nhau mà xuất hện khe nứt (hoặc vùng đất rời). Dòng thấm tập trung nguy hiểm cũng theo khe này mà đi từ phía sông về phía đồng.
Hình 2.16: Các dạng hang thấm tập trung.