CHƯƠNG 2 DIỄN BIẾN ĐOẠN SÔNG CONG CHO ĐOẠN SÔNG SÀI GÒN KHU VỰC CẦU BÌNH LỢI ĐẾN CẦU SÀI GÒN
2.2. Nguyên nhân gây xói lở bờ sông và sạt mái bờ sông Sài Gòn
2.2.5. Cơ chế của hiện tượng sạt lở bờ sông
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 27 Từ nguyên nhân gây sạt lở bờ đã trình bày ở trên nó có quan hệ mật thiết với kích thước của lòng sông (cao độ, mái dốc, độ cong) hình dạng, chiều dài, độ chôn sâu của các lớp đất, tính chất, loại đất…
Căn cứ tính chất của đất bờ sông có thể phân thành: Đất dính, đất không dính và đất hỗn hợp. Với tính chất đất bờ sông khác nhau sẽ có cơ chế sạt lở bờ khác nhau.
a. Đối với bờ sông là đất không dính : Cần phân biệt 2 trường hợp :
Trường hợp thoát nước tốt:
Hoặc góc ma sát trong () giảm nhỏ
Hoặc mái bờ bị xói hẫng chân dẫn đến sạt lở bờ.
Trường hợp thoát nước kém:
Sạt lở bờ cũng giống như trường hơp thoát nước tốt chẳng qua do sự gia tăng áp lực lỗ rỗng:
Khi khối đất bão hòa: Khi áp lực lỗ rỗng (+) độ dốc cực hạn nhỏ hơn góc nghỉ.
Khi khối đất chưa bão hòa: Khi áp lực nước lỗ rỗng (-) nước lỗ rỗng làm cho đất không dính sản sinh tính kết dính bề mặt. Nó có lợi cho sự ổn định mái bờ.
b. Đối với bờ sông là đất không dính :
Đất bờ sông của đoạn sông cong trên sông Sài Gòn thường là kết cấu nhị nguyên.
Tương ứng với các lớp đất tổ hợp, hình thức sạt lở có các trường hợp khác nhau
Cung trượt tròn: (trượt vòng cung) tại vị trí mặt tiếp giáp của 2 lớp đất (xem hình 2.8a)
Trượt với các trường hợp khác nhau như theo (hình 2.9a, b, c)
Trượt phẳng: (mặt trượt phẳng) (xem hình 2.8b) c. Sạt lở :
Khi lớp đất không dính (lớp cát) ở phía dưới bị xói đi mà lớp đất dính phía trên vẫn giữ nguyên hình dạng sẽ xuất hiện khối đất treo.
Nếu lớp đất phía dưới tiếp tục bị đào xới, làm cho chiều rộng khối đất treo tăng lớn thì sẽ xuất hiện vết nứt, hoặc khi độ ướt tăng lớn, cường độ giảm nhỏ, làm
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 28 cho khối đất treo không giữ được mà bị sụp lở. Căn cứ độ lớn nhỏ và tính chất của khối đất, hiện tượng sụp lở có 3 khả năng (xem hình 2.10).
Vấn đề trượt theo cung tròn:
Cung trượt tròn thường xuất hiện ở trường hợp: Lớp cát sỏi sạn, lớp đất mềm yếu nằm sâu phía dưới, lớp đất dính phủ ở trên tương đối dày lại chịu tác dụng xói mạnh của dòng nước. Khi chân mái bờ bị dòng nước đào xới, khối đất phía trên không giữ được thăng bằng, mới đầu bờ sông xảy ra các cung vết nứt, sau đó toàn bộ khối đất, phân lớp trượt theo cung tròn (lớp trượt có thể đạt đến nhiều lớp, mỗi lớp dày đến 0,5 ÷ 3m, và từ vài mét đến hàng chục mét dài, cuối cùng hình thành khối trượt rộng 20 ÷ 30m, dài vài chục mét như tại khu kè khu B Nhà Bè.
Trượt lở bờ theo cung trượt tròn thường xảy ra khi nước rút (lũ xuống, triều lên).
Vấn đề sụp lở :
Trường hợp sụp lở thường xuất hiện khi bờ sông có lớp cát sỏi, sạn, lớp đất mềm yếu phân bố nông, lớp đất dính phủ trên mỏng và xốp (như Thanh Đa…) khi dòng nước xói đi lớp cát, lớp đất mềm yếu ở phía dưới, lớp đất ở phía trên không giữ được nguyên dạng :
Một mặt bị xệ lún xuống.
Một mặt cuốn vào trong sông theo một điểm tựa giữ nào đó, hoặc sụp lở vào sông theo vết nứt.
Mỗi lần sụp lở kích thước khối đất sụp lở (chiều rộng, chiều dài) thường nhỏ hơn khối đất trượt tròn và thường hình thành nhiều nếp đường rãnh, tuyến…
Xác suất xuất hiện sụp lở lớn hơn xác suất xuất hiện cung trượt tròn và thường xảy ra khi xói lở mãnh liệt.
Trong mùa nước cao (mùa lũ) sụp lở xảy ra với cường độ lớn (khu vực bán đảo Thanh Đa)
Nói chung thường là : Mới đầu xói sâu lòng sông khu vực gần chân bờ sông làm cho mái dốc bờ sông tăng lớn, vượt qua mái dốc tới hạn, bờ sông phát sinh sạt lở.
Sau khi sạt lở khối đất tấp xuống chân bờ sông, xói lở thuyên giảm, đợi khi dòng
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29 nước mang hết khối đất lở tấp ở chân bờ sông đi nơi khác, bờ sông lại tiếp tục một đợt xói lở mới.
(1) (2) (3)
a. Cung trượt tròn (với 3 vị trí khác nhau)
Cao trình bờ sông
b. Trượt phẳng Mặt trượt
Hình 2.8 : Sạt lở bờ sông vùng đất dính
Đất dính
Đất sạn sỏi
Đất dính Đất sạn sỏi
Kẹp lớp đất yếu
1 2 4
3
Kẹp lớp đất yếu a.
b
c
Hình 2.9 : Cung trượt tròn với đất bờ sông có kết cấu nhị nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30 Hình 2.10 : Sụp lở với đất bờ sông có kết cấu nhị nguyên
Vị trí sạt lở bờ ở đoạn sông cong:
Nói cung vị trí sạt lở chịu sự chi phối của qua trình biến hóa của trục tác dụng của dòng chảy và thế sông (hình thái sông) ở phía trên nó.
Ở mùa nước lớn: Điểm húc vào bờ của trục động lực dòng chảy ở phía dưới của đỉnh cong.
Ở mùa kiệt: trục động lực của dòng chảy áp sát bờ cong. Điểm xói lên phía trên đỉnh cong. Đây là khu vực có cường độ sạt lở lớn nhất.
Ở khu vực đỉnh cong: Diện tích hố xói mùa kiệt lớn hơn mùa lũ.
Ở khu vực cửa ra của đoạn sông thì ngược lại.
Những nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sạt lở bờ của đoạn sông :
Cường độ dòng chảy (theo hướng dọc, ngang, các loại dòng chảy thứ cấp).
Hình thái đoạn sông cong.
Điều kiện địa chất lòng sông.
Tác động của con người…
Kết quả điều tra khảo sát thực tế và phân tích tài liệu thực đo cùa sông Sài Gòn cho thấy:
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 31
Lượng sạt lở bờ có xu thế gia tăng theo sự gia tăng năng lượng nước.
Tác dụng dòng chảy vòng ảnh hưởng đến xói bờ lõm trong đoạn sông cong rất rõ ràng.
Tốc độ xói (cường độ xói) có quan hệ với tính chất của đất bờ sông:
Khả năng chống xói càng lớn thì tốc độ sạt lở bờ càng chậm.
Khi chất đất bờ như nhau thì bờ sông cong tốc độ xói lớn hơn bờ sông thẳng.
Hình thái sông càng ổn định, càng ít bị sạt lở.