4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.2. Đề xuất và lựa chọn phương án mở rộng mặt đê kết hợp đường giao thông cho tuyến đê hữu Cầu thành phố Bắc Ninh
3.2.2. Phương pháp hạ thấp mặt đê, xây tường kè chắn sóng bằng BTCT
3.2.2.2. Tính toán ổn định mái đê a) Các số liệu tính toán
Địa tầng khu vực theo kết quả khảo sát địa chất gồm 3 lớp:
- Lớp 1 : đất sét pha màu xám nâu, nâu gụ trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 2 : sét pha màu xám ,nâu gụ ,xám vàng trạng thái dẻo cứng.
- Lớp 3 : bùn sét pha màu xám ghi, xám đen trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy.
Các chỉ tiêu Đơn vị Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Thành phần hạt:
- Hạt sét % 20.70 19.10 14.9
- Hạt bụi % 59.70 61.70 52.14
- Hạt cát % 18.43 19.11 27.71
- Hạt sỏi % 1.17 0.09 5.25
Giới hạn Atterberg:
- Giới hạn chảy, WT % 35.55 34.12 33.17
- Giới hạn dẻo, WP % 24.32 23.78 22.85
- Chỉ số dẻo, Wn % 11.23 10.34 10.33
Độ đặc, B % 0.52 0.66 0.76
Tỷ trọng, Δ 2.694 2.688 2.689
Dung trọng ướt, γW T/m3 1.836 1.818 1.791
Dung trọng khô, γc T/m3 1.420 1.404 1.380
Độ ẩm tự nhiên, We % 30.18 30.25 30.45
Độ khe hở, n % 47.29 47.76 48.69
Tỷ lệ khe hở, ε 0.920 0.942 0.974
Độ bão hoà, G % 87.80 86.74 84.53
Lực dính kết, C KG/cm3 0.152 0.145 0.109
Góc ma sát trong, ϕ độ 10033 11007 9037 Hệ số ép lún, a1-2 cm2/KG 0.048 0.046 0.060 Hệ số thấm, K cm/s 4.24 x10-5 3.03 x10-5 4.57 x10-6
Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
b) Kiểm tra ổn định hiện trạng đê hữu Cầu
* Tính toán kiểm tra ổn định hiện trạng đê hữu Cầu trong trường hợp bất lợi nhất: mực nước max phía sông là +8.4m, mực nước phía đồng min. Sử dụng phần mềm GeoStudio 2004 của Canada để tính toán.
MNTL = 8.40m
Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.5 Sơ đồ tính toán trường hợp mực nước sông +8.4
MNTL = 8.40m
Lop 1
Lop 2
Lop 3
5 5.5 6 6.5 7 7.5 8
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Ca o d o ( m )
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.6 Đường bão hòa và đường đẳng cột nước trong thân đê trường hợp mực nước sông +8.4
MNTL = 8.40m
Lop 1
Lop 2
Lop 3 0.0
5
0.05 0.1
0.1
0.15 0.15
0.15 0.2
0.25 0.3 0.3
0.4 0.5
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.7 Gradien thấm trong thân đê (Jmax = 0.54936) trường hợp mực nước sông +8.4
1
2
3
1.564
MNTL = 8.40m
Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.8 Ổn định mái đê (K = 1,564) trường hợp mực nước sông +8.4
* Nhận xét:
- Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén TCVN 8216:2009, trị số gradient thấm cho phép là [J] = 0.75. Ở đây gradient thấm lớn nhất tại chân đê là Jmax = 0.54936 < [J]. Vậy đê đảm bảo an toàn thấm.
- Hệ số ổn định mái đê K = 1.564 > [K] = 1.30. Vậy mái đê đảm bảo ổn định.
* Tính toán kiểm tra ổn định hiện trạng đê hữu Cầu trong trường hợp mực nước thượng lưu ở cao trình +6.3 và có tải trọng phân bố 15KN/m2.
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
C ao do (m )
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình .3.9 Sơ đồ tính toán trường hợp mực nước +6.3 và có tải trọng phân bố 15KN/m2
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
4.6 4.8
5 5.2 5.4
5.6
5.8 6 6.2
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
C a o do (m )
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.10 Đường bão hòa và đường đẳng cột nước trong thân đê trường hợp mực nước +6.3 và có tải trọng phân bố 15KN/m2
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
0.02
0.02 0.0
4
0 .04 0.06
0.06
0.08
0.08 0.1 0.12 0.18
0.24
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.11 Gradient thấm trong thân đê (Jmax = 0.2589) trường hợp mực nước +6.3 và có tải trọng phân bố 15KN/m2
1.487
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.12 Ổn định mái đê (K = 1.487) trường hợp mực nước +6.3 và có tải trọng phân bố 15KN/m2
* Nhận xét:
- Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén TCVN 8216:2009, trị số gradient thấm cho phép là [J] = 0.75. Ở đây gradient thấm lớn nhất Jmax = 0.2589 < [J]. Vậy đê đảm bảo an toàn thấm.
- Hệ số ổn định mái đê K = 1.487 > [K] = 1.30. Vậy mái đê đảm bảo ổn định.
c) Kiểm tra ổn định đê hữu Cầu khi hạ thấp cao trình mặt đê, xây tường chắn sóng
Tính toán ổn định đê hữu Cầu khi hạ thấp cao trình mặt đê, xây tường chắn sóng đối với một trường hợp nguy hiểm: thượng lưu là mực nước +6.3m, trên đỉnh đê có tải trọng phân bố 15KN/m2.
9.20m
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.13 Sơ đồ tính toán trường hợp hạ thấp mặt đê, làm tường chắn sóng với mực nước + 6.3 và có tải trọng 15KN/m2
9.20m
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3 4.6 4.
8
5
5.2
5.4
5.6 5.8 6 6.2
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.14 Đường bão hòa và đường đẳng cột nước trong thân đê trường hợp hạ thấp mặt đê, làm tường chắn sóng với mực nước + 6.3 và có tải trọng 15KN/m2
9.20m
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3 0.01
0.01
0.02
0.02 0
.03 0.03
0.04
0
.04 0.05
0.05 0.06
0.06 0.06
0.06 0.07
0.07 0.08
0.09 0.11 0.12
0.12
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.15 Gradient thấm trong thân đê (Jmax = 0.12) trường hợp hạ thấp mặt đê, làm tường chắn sóng với mực nước + 6.3 và có tải trọng 15KN/m2
1.691
9.20m
MNTL = 6.30m Lop 1
Lop 2
Lop 3
Khoang cach (m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Cao do (m)
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hình 3.16 Ổn định mái hạ lưu đê (K = 1.691) trường hợp hạ thấp mặt đê, làm tường chắn sóng với mực nước + 6.3 và có tải trọng 15KN/m2
* Nhận xét:
- Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén TCVN 8216:2009, trị số gradient thấm cho phép là [J] = 0.75. Ở đây gradient thấm lớn nhất Jmax = 0.12
< [J]. Vậy đê đảm bảo an toàn thấm.
- Hệ số ổn định mái đê K = 1.691 > [K] = 1.30. Vậy mái đê đảm bảo ổn định.
3.2.3. Phương pháp giữ nguyên cao trình mặt đê, đắp áp trúc mở rộng