(Luận văn thạc sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Chống Sạt Lở Công Trình Kè Kênh Rạch Giá-Long Xuyên

TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP CHONG SAT LO CONG TRINH KE KENH RACH GIA — LONG XUYEN Kênh Rạch Giá —- Long Xuyên là một trong những kênh lớn mang tinh chat đặc thù của khu vực đ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÓNG CHÓNG SẠT LỞ

CONG TRINH KE KENH RACH GIA - LONG XUYEN

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP — 60580208

Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2018

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THANH PHO HO CHi MINH

LUAN VAN THAC Si NGUYEN XUAN THINH

NGHIEN CUU GIAI PHAP CHONG SAT LO CONG TRINH KE KENH RACH GIÁ - LONG XUYEN

CHUYEN NGANH: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH DAN DUNG VA CONG NGHIEP

MA NGANH: 60 58 02 08

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHONG SAT LO CONG TRINH KE KENH RACH GIA - LONG XUYEN

CHUYEN NGANH: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH DAN DUNG VA CONG NGHIEP

MA NGANH: 60 58 02 08

Hướng dẫn khoa học: TS TRÂN VẤN TIENG

TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018

QUYÉT ĐỊNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠIHỌCSƯPHAMKỸTHUẬT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THANH PHO HO CHÍ MINH

Số: 1489/QĐ-ĐHSPKT Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 8 năm 2017

QUYẾT ĐỊNH

Về việc giao đề tài luận văn tốt nghiệp và người hướng dẫn năm 2017

HIỆU TRƯỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Căn cứ Quyết định số 118/2000/QĐ-TTg ngày 10 tháng 10 năm 2000 của Thủ

tướng Chính phủ về việc thay đổi tố chức của Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, tách Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh trực thuộc Bộ Giáo dục và Đào

tạo

Căn cứ Quyết định số 70/2014/QĐ-TTg ngày 10/12/2014 của Thủ tướng

Chính phủ về ban hành Điều lệ trường Đại học

Căn cứ Thông tư số 15/2014/TT-BGDĐT ngày 15/5/2014 của Bộ Giáo dục và

Đào tạo về việc Ban hành Qui chế đào tạo trình độ thạc sĩ;

Căn cứ vào Biên bản bảo vệ Chuyên đề của ngành Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp vào ngày 22/08/2017;

Xét nhu cầu công tác và khả năng cán bộ;

Xét đề nghị của Trưởng phòng Đào tạo,

QUYẾT ĐỊNH:

Điều 1 Giao đề tài Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ và người hướng dẫn Cao học

năm 2017 cho:

Học viên : Nguyễn Xuân Thịnh MSHV: 1680862

Ngành : Kỹ thuật xây đựng công trình dân dụng & công nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở công trình kè kênh Rạch Giá - Long Xuyên

Người hướng dẫn : TS Trần Văn Tiếng

Thời gian thực hiện: Từ ngày 28/8/2017 đến ngày 28/02/2018

Điều 2 Giao cho Phòng Đào tạo quản lý, thực hiện theo đúng Qui chế đào tạo trình độ thạc sĩ của Bộ Giáo dục & Đào tạo ban hành

Điều 3 Trưởng các đơn vị, phòng Đào tạo, các Khoa quản ngành cao học và các

Ông (Bà) có tên tại Điều 1 chịu trách nhiệm thi hành quyết định này,

Quyết định có hiệu lực kể từ ngày ký./

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Ngày, tháng, năm sinh: 28/4/1983 Nơi sinh: Long Xuyên — An Giang Quê quan: Long Xuyén - An Giang Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng: 11/5 Trần Hưng Đạo- Mỹ Quý - Long Xuyên- An Giang

Điện thoại: 0919667587 Điện thoại nhà riêng: 02963.842590

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 6/2006, tại

Trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Trọng Phước

Thạc sĩ:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 10/2016 đến 10/2018

Nơi học: Trường Đại học An Giang

Ngành học: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng —- Công nghiệp

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu giải pháp chống sạt

lở công trình kè kênh Rạch Giá — Long Xuyên

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 10/2018

Người hướng dân: Tiên sĩ Trần Văn Tiêng

11

HI QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYỂN MÔN KẾ TỪ KHI TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm

2006 Công ty TNHH Tư vấn giao thông IQ | Kỹ sư thiết kế

k Trung tâm Kiêm định xây dựng — Sở An tA

2015 dén nay xây dựng tỉnh An Giang Chuyên viên

1V

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng duoc ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 9 năm 2018

Nguyễn Xuân Thịnh

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến TS Trần Văn Tiếng - người đã

hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này Tôi chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô trong Khoa Xây dựng — Trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình truyền đạt kiến thức, quý

Thây/Cô ở Đại học An Giang luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt

quá trình học tập nghiên cứu cho đến khi thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ

cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để thực hiện hoàn chỉnh

luận văn

Mặc dù có nhiều cố gắng để thể thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất,

nhưng với vốn kiến thức bản thân hạn chế, luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự góp ý, bố sung của quý Thầy/Cô và các bạn đồng nghiệp đề kiến thức của tôi trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cám ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 9 năm 2018

Nguyễn Xuân Thịnh

V1

TÓM TẮT LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP CHONG SAT LO CONG TRINH

KE KENH RACH GIA — LONG XUYEN

Kênh Rạch Giá —- Long Xuyên là một trong những kênh lớn mang tinh chat đặc thù của khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung và tỉnh An Giang nói riêng, kênh đóng vai trò quan trọng trong suốt quá trình phát triển của địa phương,

do đó việc gia cố chống sạt lở bờ kênh là một trong những việc làm thiết thực và

cần thiết ở mọi thời điểm Tuy nhiên, trong những năm gần đây hiện tượng sạt lở các công trình bảo vệ bờ kênh thường xuyên xảy ra Luận văn nghiên cứu làm rõ

ảnh hưởng của các nguyên nhân như: địa hình, địa chất lòng kênh, sự thay đôi mực nước hàng năm, sự thay đồi tải trọng khai thác, ảnh hưởng đến độ an toàn Ôn định

trượt sâu của công trình kè kênh Rạch Giá —- Long Xuyên Nghiên cứu giới hạn đối

với đoạn kênh trong nội ô thành phố Long Xuyên với điểm đầu là Trung tâm

Thương Mại Vincom đến điểm cuỗi là cầu Nguyễn Thái Học Nghiên cứu áp đụng

lý thuyết độ bền cắt của các vật liệu địa kỹ thuật là mô hình đất Mohr-Coulomb kết hợp phương pháp phân mảnh theo Bishop để tính toán hệ số ốn định Nghiên cứu

mô phỏng phân tích bằng phan mén SLOPE/W thiét lập tương quan giữa hệ số an toàn mái dốc theo điều kiện địa chất, chiều cao đắp đất, tải trọng sử dụng, cao độ mực nước, cao độ lòng kênh, bề rộng lòng kênh và độ nghiêng mái dốc Kết quả nghiên cứu cho thấy nguyên nhân chính ảnh hưởng đến sạt trượt sâu của mái kênh

là do sự thay đối mực nước kênh, sự gia tăng các hoạt động của con người và cầu

trúc địa hình, địa chất của kênh, Từ đó, đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ kênh

Rạch Giá — Long Xuyên như: sử dụng cọc bê tông cốt thép làm giảm ứng suất cắt

trong mái dốc khắc phục nguy cơ sạt lở; sử dụng tường chăn bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực và sử dụng tường cừ ván thép (Larsen) để ôn định mái kênh

Từ khóa ((Keywords): sạt trượt sâu, ôn định mái dốc, sức chống cắt của vật liệu,

trượt lỡ mái dốc, mái taluy

Vil

load, water level, channel height, channel width and slope inclination Research

results show that the main reason for the slipping of the canal roof is the change in canal water level, the increase in human activities and the geological structure of the canal Basing on these results, the solutions proposed to protect the banks of Rach Gia - Long Xuyen such as using reinforced concrete piles to reduce the stresses in the slope to overcome the risk of landslide; using reinforced concrete prefabricated retaining walls and using steel sheet piles (Larsen) to stabilize the roof of the canal

Keywords (slippery slope, steep slope stability, cutting resistance of materials, slip slope roof, slope roof)

Vili

1.2 TONG QUAN TINH HINH NGHIEN CUU TRONG VA NGOAI NUOC 3

1.2.1 T: Ông quan về tình hình nghiên cứu trên thỂ giới scoececseoe: 3

122 Tông quan về tình hình nghiên CỨN ÍFOHEĐ HHƯỚỨC coscecesevssssssessssessssseesseseee 9

1.5 ĐÓI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI 12

1.7 Y NGHIA KHOA HOC VA THUC TIEN CỦA ĐẼ TÀI 13

2.1 LY THUYET TĨNH TOÁN DÒNG THẤM TRONG ĐẤT 15

2.4 PHẦN TÍCH HỆ SỐ AN TOÀN .-G-steStHcEEEEExEEvkerxrrerkerkre 19

2.4.2 Phương pháp phÁH ÍCH- occcooooc c3 10 H990609899060888900066800000688000.0608 22

3.1 ĐẶC TRƯNG HIỆN TRẠNG TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 25

3.1.1 Vi trí địa ly "1 ÔỎ Trtttttrraerttrstriisrrrerriirrerrrisrerrrriisre 25 3.1.2 Các yêu tô tự nhiên nh hưởng đên vị trí HgÌHÊH CỨU: ooecceeeesseesesssee+e 27

1X

3.2 HIEN TRANG SAT LO TRONG PHAM VI NGHIÍN CỨU 29 3.2.1 Nguyín HhHĐH SẠf ÏỞ: co 9.99 9.06 00 09980808899999999909690666066668600000000 30 3.2.2 Mô phỏng hiện trạng ôn định vị trí điển hình cho công trình 31

3.3 DE XUAT GIAI PHAP CHONG SAT LO CONG TRINH KE KENH

3.3.1 Giải phâp gia cô chống sạt lở sử dụng cọc bí tông cốt thĩp kết hợp dẫm mũi Ôỡ tải dỐC ceoescescssessesteS2sSnt39290x91591903915019039030101908015010801501908915000090300 35

3.3.2 Giải phâp gia cỗ chỗng sạt lở sử dụng cọc vún cừ bí tông cốt thĩp đúc SAN AW UNG VEC rsrsrsrsesesesscsssssessesesessssscsvavecsssssssssssassssscesssessavssesssscsssassesesesesesessees 36

Chương 4: MÔ PHỎNG TÍNH TOÂN CÂC GIẢI PHÂP ĐÊ ĐỈ XUẤT 39 4.1 MO PHONG TINH TOAN GIAI PHAP GIA CO CHONG SAT LO SỬ DUNG COC BE TONG COT THEP KET HOP DAM MU DO MAI DOC 39 4.1.1 Sử dụng cọc bí tông cốt thĩp tiết diện 300-300 -sc-c-e-s 39

4.1.2 Sử dụng cọc bề tông cot thĩp tiet diện 35(XSÍ ooocceesssseeesesSseeesee 41 4.1.3 Sứ dụng cọc bí tông côt thĩp tiít diện 4(x⁄Ấ(Ú s<s<==s«s 43

4.2 MÔ PHỎNG TÍNH TOÂN GIẢI PHÂP GIA CÓ CHÓNG SẠT LỞ SỬ DỤNG CỌC VÂN CỪ BÍ TÔNG CÓT THĨP ĐÚC SẴN DỰ ỨNG LỰC 4ó 4.3 MÔ PHỎNG TÍNH TOÂN GIẢI PHÂP GIA CÓ CHÓNG SẠT LỞ SỬ

DỤNG CỌC VÂN THĨP (LARSIEEN), - 5G Set St kg ckererkreerkee 48

Chương 5: KĨT LUẬN VĂ KIÍN NGHỊ 5 5 5 s5 sssscsssssesse 53

TAI LIEU THAM KHẢO .-< 5 5° 5 %5 S9 #999 999 995945 9 se 55

318) 2 17 n6 6ố6ố g 58 I1)8) 221107 e 59

DANH SACH CAC BANG

Bảng số liệu tính toán địa chất các lớp đất - - - 32

Thông số các vật liệu gia cường tăng khả năng chống trượt 39 Kết quả phân tích ồn định các trường hợp trong giải pháp l 44 Thông số các vật liệu gia cường băng cừ ván bê tông đúc sẵn dự ứng lực

Thông số các vật liệu cừ ván thép (Larsen) - << c << <c<<s2 48

X1

DANH SÁCH CÁC HĨÌNH

Hình 1.1: Sạt lở ở Kênh Vàm Nao (CT6 E6 2 Hình 1.2 Mặt trượt tròn (Broms va Bosman 1979) [8] .- «<< «s<+++ssss+2 4 Hình 1.3 Đoạn kè sử dụng cọc vấn BTCT' dự ứng lực [10] - «‹<- 5 Hình 1.4 Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống bê tông cốt thép . ¿- - 5 5¿ 6

Hình 1.6 Một đoạn tường kè hoàn chỉnh (sử dụng tường chắn BTCT đặt trên hệ cọc

Hình 1.7 Một đoạn tường kè hoàn chỉnh sử dụng cừ ván thép [9] . 10 Hình 1.8 Sử dụng cọc ván BTCT dự ứng lực xây dựng kè bảo vệ khu thương mại dịch vụ Bình Hiên — Binh Thuận, Đà Nẵng [ 10] - - 2 2 2 << s+s+s+szs2 11

Hình 1.9 Ban dé thé hiện vi tri NGHIEN CUU 20.0 eeeeeccceesssscececeesesseeceeceeseseeeeeceeseees 13

l8000:0210016 vá ii ái: 0i 100080 17 Hình 2.2: Lực cản do hình đạng phức tạp của các hạt hoặc sự sắp xếp xen cai 18

Hình 2.3: Các lực tác dụng lên khối trượt [ 19] . 2- «2s s+x+EzE+Esv+ereeescee 20

Hình 2.4: Đường bao giới hạn Mohr-Coulomb Naresh, C.S., and Ed Commune,

ˆW\` NV) Ắ -.41 ".:.IỀ 22 Hình 2.5: Mô hình tính toán ôn định mái dốc [24] . - 2 5 +s£s+Es+s+x+xesscee 23

Hình 3.1: Bán đồ hành chính tỉnh An Giang - << SsEE£k£EsEckeEerekersred 25

Hình 3.2: VỊ trí nghiên cứu xây dựng kè kênh Rạch Giá — Long Xuyên 26

Hình 3.3: Hiện trạng kênh Rạch Giá — Long Xuyên << 5555 **<+<+sssx<2 28

Hình 3.4: Mặt cắt ngang hiện trạng điển hình kênh Rach Giá — Long Xuyên 28 Hinh 3.5: Hién truOng sat 16.0.0 — 29 Hinh 3.6: Hién trường sạt lở phường Mỹ Khánh tháng 6-2012 -‹«- 29

Hình 3.7: Mô hình xác định hệ số ỗn định cho mặt cắt hiện trạng dùng Slope/W

2007 với mực nước trung bình - - << << c5 1666660613138 819991 10181 821 1 1H00 k5 32

Hình 3.8: Mô hình xác định hệ số ổn định cho mặt cắt hiện trạng dùng Slope/W

xI

Hình 3.9: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt hiện trạng dùng Slope/W

Hình 3.10: Cầu tạo cọc ván cừ bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực dạng chữ W 3ó6

Hình 3.11: Gia cỗ chống sạt lở bằng cừ Larsen kết hợp thả rọ đá bảo vệ mái dốc tại

tại Km 88+937 trên Quốc lộ 91 trên địa bàn xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú 37

Hình 4.1: Giải pháp gia cỗ cọc bê tông cốt thép tiết diện 300x300 40 Hình 4.2: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt điển hình sử dụng cọc bê

tông cốt thép tiết diện 300x300 (6 E33 ES TS 1513 111511 11311111111 re 41

Hình 4.3: Giải pháp gia cỗ cọc bê tông cốt thép tiết điện 350x350 42 Hình 4.4: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt điển hình sử dụng cọc bê tông cốt thép tiết điện 350/350 «k1 11101111 111111111 rk 43 Hình 4.5: Giải pháp gia cỗ cọc bê tông cốt thép tiết điện 400x400 44 Hình 4.6: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt điển hình sử dụng cọc bê

Hình 4.7: Giải pháp gia cỗ cọc cừ ván bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực 46

Hình 4.8: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt điển hình sử dụng cọc ván cừ

bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực -¿- - <6 Sẻ St EkEE k1 Exckrrkrkerred 47

Hình 4.9: Giải pháp gia cỗ cọc cừ ván thép (Larsen) . -s- - < ss+sxzkersrxd 48 Hình 4.10: Mô hình xác định hệ số ôn định cho mặt cắt điển hình sử dung coc van

cir bé tong cét thép dic san dur tng We eee cscsccsssesscecsesscsesesscsestsssssssssseseeseane 49

Hình 4.11: Biều đồ thể hiện #S qua các giải pháp 2 5 s+E+xe£kexerkeeersred 51

Hình 4.12: Biều đô thê hiện dự toán xây dựng cho các giải pháp 52

xiii

sông, bờ biển diễn ra hầu như khắp các tỉnh miền Tây Nam Bộ Như sạt lở kè Gành

Hào tại tỉnh Bạc Liêu, làm đứt gãy dầm mũi hắt sóng 47m, diện tích kè bi mất trên

800m Hay sat lở đất ở khu vực rạch Ô Rô, xã Đất Mũi, huyện Ngọc Hiển (Ca Mau)

làm sập tuyến đường hai bên rạch, uy hiếp ổn định Đồn biên phòng Đất Mũi va nhiều hộ dân Sạt lở cũng làm diện tích rừng ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long giảm 10%, tương đương với 28.387ha trong 5 năm trở lại đây (từ 2011-2015) Đáng báo động là hiện tượng sạt lở không chỉ xảy ra vào mùa mưa lũ như trước đầy mà xuất hiện cả vào mùa khô với mức độ sạt lở ngày càng nghiêm trọng

An Giang là một trong những địa phương thuộc đồng bằng sông Cửu Long

bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất do sạt lở Theo số liệu thông kê của Sở Tài nguyên

và Môi trường tỉnh An Giang [1], trong 5 tháng đầu năm nay đã xảy ra 15 điểm sụt

lún, sạt lở đất bờ sông, kênh, rạch ở huyện An Phú, huyện Chợ Mới, thị xã Tân Châu Với chiều đài sạt lở 1.224m, ảnh hưởng đến 170 căn nhà, có 18 căn nhà đã

sụp hoàn toàn xuống sông cùng với nhiều tài sản, công trình hạ tầng khác, đã di đời khẩn cấp 136 căn, đồng thời phải di đời thêm các hộ dân vùng lân cận có nguy cơ

tiếp tục xảy ra sạt lở Cụ thể, năm 2010 sạt lở bờ sông đã xâm thực vào quốc lộ 91

đoạn qua xã Bình Mỹ, huyện Châu Phú, với chiều dài 150m Năm 2012 sạt lở tại phường Bình Đức, thành phố Long Xuyên với chiều dai 80m Năm 2014 sạt lở tại khóm Long Thạnh, phường Long Châu, thị xã Tân Châu với chiều dài 100m làm ảnh hưởng rất lớn đến cơ sở hạ tầng, công trình giao thông trong khu vực, gần đây

nhất là vụ sạt lở tại trên sông Vàm Nao tại ấp Mỹ Hội, xã Mỹ Hội Đông, huyện Chợ

Mới, tỉnh An Giang với chiều dài 70m hình thành hồ sâu 43m dưới đáy sông,

Trước tình hình sạt lở bờ sông, bờ biển ngày càng gia tăng Một trong những giải pháp khắc phục mà hầu như các tỉnh, thành phố trong vùng đều thực

hiện là làm bờ kè Tỉnh Cà Mau thực hiện xây dựng kè ly tâm với chiều dài 14 km

tại bờ biển Tây và 11 km tại bờ biển Đông với tổng kinh phí 650 tỷ đồng Tỉnh Sóc Trăng khắc phục sạt lở bằng các công trình như: hàng rào chữ T, dùng rọ đá để hạn chế sóng biển đánh trực tiếp vào thân đê Tuy nhiên đây chỉ là giải pháp tạm thời

vì các tuyến đê này đã xuống cấp nghiêm trọng, về lâu đài cần nguồn kinh phí lớn

để xây dựng bờ kè kiên cố hơn Bên cạnh những giải pháp xây kè truyền thống như kè Larsen, kè bê tông cốt thép, kè rọ đá, Nhiều công nghệ mới cũng được áp

dụng tại Bạc Liêu nhiều dự án được triển khai để chống sạt lở như xây dựng đê

mềm túi Geotube tại khu vực Nhà Mát, xây dựng kè bán kiên cố bằng hai hàng cọc

bê tông cốt thép, khoảng cách giữa hai hàng cừ sẽ thả các túi cừ tràm để lọc sóng Ngoài ra, còn áp dụng các biện pháp phá sóng tại chỗ băng cách thả những trụ chắn sóng Tetrapod, phá sóng ngâm từ xa kéo theo gây bồi tạo bãi trồng rừng

Hình 1.1: Sạt lớ ở Kênh Vàm Nao [2|

Qua những phân tích trên cho ta thấy cần có một giải pháp tối ưu hơn phù

hợp với từng vị trí xây dựng cụ thê đáp ứng được bản chất cốt lõi là bảo vệ được

bờ sông, bờ biên chống sạt lở mà vẫn thỏa mãn về hiệu quả kinh tế, không làm ảnh

hưởng đến tác động môi trường, cũng như đời sống người dân Xuất phát từ những

lý do trên, luận văn này chọn đẻ tài “Nghiên cứu giải pháp chống sạt lở công trình kè kênh Rạch Giá — Long Xuyên”

1.2 TỎNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Đê sông là công trình thủy lợi ngắn nước trải dài theo các dòng sông làm nhiệm vụ bảo vệ các khu dân cư, các vùng đất canh tác để tránh các tác động của nước sông khi có bão, triều cường Nước sông tràn vào trong đồng gây thiệt hại về tính mạng, tài sản của nhân dân, nhiễm mặn hệ thống đất canh tác, phá huỷ hoa màu Vì vậy trong mọi trường hợp, vấn đề đảm bảo an toàn đê sông nói chung là đảm bảo an toàn về dân sinh, kinh tế, an ninh quốc phòng

Các nước phát triển đã có nhiều nghiên cứu khoa học, công nghệ đảm bảo sự

an toàn tuyệt đối cho đê sông Các giải pháp gia cường, bảo vệ đê sông trước kia có

thê được bóc bỏ, thay mới bằng giải pháp công nghệ an toàn vững chắc hơn Việt

Nam cũng có những chuyền biến tích cực, nhưng chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của đê sông hiện tại Các phần tổng quan về gia cường đê sông trên thế giới và của Việt Nam được trình bày sau đây cho cái nhìn tổng quan về cải tiến

công nghệ cũng như những tôn tại về kỹ thuật, từ đó tiến hành phân tích, đánh giá

đề xuất giải pháp phù hợp làm tăng thêm tính an toàn, ổn định và mang lại hiệu quả kinh tế cho khu vực mà đề tài nghiên cứu

1.2.1 Tông quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới

Một trong những nguyên nhân trực tiếp gây mắt ôn định của bờ sông là đo hạ

mực nước trong 2 điều kiện nước rút nhanh (không thoát nước) và nước rút từ từ

(thoát nước) bên bờ sông [3] [4] Mực nước sông hạ xuống làm giảm hệ số an toàn

bờ sông Trong điều kiện mực nước hạ xuống nhanh đặc biệt nguy hiểm gây mat én định bờ sông do nước không thoát ra khỏi bờ sông Trong điều kiện mực nước rút chậm, cho phép thoát nước khỏi bờ sông, dẫn đến hệ số an toàn tăng lên [3] [4] Từ

đó, một số giải pháp cơ bản đã được ứng dụng như: sử dụng hệ cọc bê tông cốt thép kết hợp tường chắn làm giảm ứng suất cắt trong mái dốc khắc phục nguy cơ sạt lớ; hay sử dụng tường chắn bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực, tường cừ ván thép

(Larsen) Bên cạnh những giải pháp cứng thì những giải pháp công nghệ mềm cũng được ap dung phé bién nhu: str dụng vải địa kỹ thuật, lát đá, ốp bảo vệ mái sông băng các mảng bê tông, bê tông tự chèn, Và ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì việc bảo vệ bờ sông đòi hỏi những giải pháp đáp ứng được các nhu cầu sử dụng ngày càng cao, từ đó việc áp dụng công nghệ, vật liệu tiên tiến với

những ưu điểm vượt trội sẽ là những hướng đi tất yếu cho sự phát triển của xã hội

1.2.1.1 Các giải pháp gia cô sử dụng hệ cọc bê tông cốt thép, tường cừ ván:

Để chống sạt lở và bảo vệ công trình ven sông thì ứng dụng hệ cọc bê tông cốt thép kết hợp tường chắn là một trong những giải pháp đã được ứng dụng rộng rãi

[5] [6] Hệ cọc này được thiết kế đủ cứng và đủ độ sâu để ngàm vào trong đất và cắt

qua cung trượt tròn để khối đất không bị trượt sâu làm ảnh hưởng đến công trình

Giải pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong thời gian dải đo có nhiều tính

năng vượt trội như: cường độ chịu lực cao, sản xuất theo quy trình công nghệ tiên tiên nên chât lượng được kiêm soát chặt chẽ, năng suât cao, chủng loại đa dang.,

Hình 1.3 Đoạn kè sử dụng cọc ván BTCT dự ứng lực [7]

Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm trên thì giải pháp theo thời gian cũng bọc

lộ một số khuyết điểm như: giá thành xây dựng cao, quá trình thi công dễ gây ảnh

hưởng đến công trình lân cận, không thân thiện với môi trường, một số công trình

sử dụng cừ ván thép có tuôi thọ không cao do bị oxy hóa “mục trong quá trình sử dụng

Một trong những biện pháp bảo vệ bờ sông khác là chỉnh trị cải tạo sông và dòng chảy cũng được nhiều nước trên thế giới áp dụng [7] Kỹ thuật cải tạo sông và dòng chảy của sông sử dụng giải pháp kè mỏ hàn dạng cọc ống bê tông cốt thép:

Đây là loại công trình được ứng dụng ở Trung Quốc và Băngladet Qua quá trình

vận hành thực tế cho thấy, loại công trình cọc ống này có tác dụng đây dòng, đã khống chế cơ bản thế sông và xu thế sạt lở bờ, có tác dụng cản dòng gây bôi rõ rệt

a) ve - li:

&

Hình 1.4 Kè mỏ hàn bằng hai hàng cọc ống bê tông cốt thép [7|

1.2.1.2 Giải pháp gia cô sử dụng vật liệu địa kỹ thuật:

Ngoài ra, giải pháp công nghệ sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp cũng là

một giải pháp gia cỗ bảo vệ mái dốc rất hữu hiệu Vải địa kĩ thuật được dệt từ sợi

tổng hợp có thể dùng làm tăng ôn định mảng gia cô mái đê hoặc sợi tổng hợp đệt thành màng địa kỹ thuật làm chức năng chống thấm, chức năng phân cách giữa các lớp vật liệu Nhìn chung với sự thay đổi về công nghệ vật liệu đã giải quyết được nhiều vấn đề kỹ thuật, đảm bảo sự an toàn và ốn định lâu dài của đê sông Tuy nhiên, giải pháp này chủ yếu đóng vai trò gia cường cung cấp lực chống trượt theo phương ngang nhằm tăng ôn định mái dốc, do đó giải pháp này cần được kết hợp sử dụng với các giải pháp cọc, cử tường chăn đê sẽ đạt hiệu quả cao hơn

Hình 1.5 Bảo vệ mái dốc bằng vãi địa kỹ thuật [8]

1.2.1.3 Một số giải pháp khác được ứng dụng gia cỗ bảo vệ mái bờ sông

Gia cố mái đê bằng nhựa đường: Hàng thế kỷ trước đây, vật liệu nhựa đường

đã được sử dụng ở vùng Trung Âu vào việc làm kín nước Vào năm 1893, Italy dùng nhựa đường phủ mái đập đá đô Năm 1934 Hà Lan dùng nhựa đường phủ đáy

âu thuyên Euliana Sau cơn bão 1953, Hà Lan đã sử dụng bê tông nhựa đường vào xây dựng đê Vật liệu này thường dùng kết hợp với vật liệu khác để gia cường,

chăng hạn nhựa đường-đá xếp, nhựa đường-bê tông khối, bê tông Asphalt ứng dụng

trong xây dựng công trình thủy lợi, đê sông của nhiều nước tiên tiến như Nauy, Hà lan, Mỹ và một sô nước khác

Hình 1.6 Kè đê bằng đá xếp phú nhựa đường [7|

Một giải pháp phổ biến khác sử dụng các loại rồng, rọ bảo vệ mái bờ sông và chống xoái đáy do tính linh hoạt, mềm dẻo của cấu kiện, rồng truyền thông thường được chế tạo băng nan tre, lưới thép, lõi băng đất hoặc đá Thời gian gần đây đã có

những nghiên cứu cải tiến kết cầu vỏ rong, sử dụng các lưới sợi mon, sợi tổng hợp

làm vỏ rồng, chế tạo thảm đá lưới thép cho kết quả khả quan Một mô hình thảm rồng đá bằng túi lưới được sử dụng rộng rãi ở Anh, đá hộc được bọc trong các túi

lưới tạo nên tắm thảm và được đặt dưới chân bờ để chống xói Loại thảm này rất linh hoạt, mềm dẻo và tạo được các kẽ hở thuận lợi để thực vật mọc lên, tăng cường

ôn định chân bờ.

Hình 1.7 Thảm rồng đá túi lưới [9]

Song song đó, ngoài đá hộc các khôi bêtông rời dùng đê bảo vệ mái bờ sông

được dùng khá phổ biến như khối Armorloc, khối Tri-lock

Phần lớn các khối này không liên kết với nhau và tạo nên một mặt phang kin

nước trên lớp lọc bằng đá đăm và vải lọc Ưu điểm của loại kết cấu này là giảm tác

dụng của sóng, dòng chảy vào vật liệu được bảo vệ phía dưới nhưng nhược điểm là

lại dễ hư hỏng cục bộ Để cải tiến, khắc phục những yếu điểm trên, những năm gan đây xuất hiên một số loại khối bêtông rỗng, liên kết trên mặt bằng khá linh hoạt và

có tinh tham mỹ cao, có thé tạo thành thảm tấm bêtông như khối Amorloc,

Amorflex, Amorstone, Terrafix, khối Flex —Slab

1.2.2 Tong quan về tình hình nghiên cứu trong nước

Cũng như thế giới, Việt Nam một quốc gia có đường biển dài và mạng lưới

sông ngòi chăng chịt thì việc nghiên cứu các giải pháp gia cố chống sạt lở, bảo vệ

bờ sông cũng là một trong những thách thức

1.2.2.1 Các giải pháp gia cỗ sử dụng hệ cọc bê tông cốt thép, tường cừ ván:

Giải pháp sử dụng hệ cọc bê tông đỡ tường chắn bảo vệ mái đốc Tường đứng

thường được sử dụng bằng kết cầu có khả năng chịu tải trọng ngang lớn như kết câu

bê tông cốt thép đồ tại chỗ hay các tắm bê tông cốt thép đúc sẵn được liên kết với

nhau Đây là một trong những giải pháp được ứng dụng rất phô biến để bảo vệ bờ

sông vùng đồng bằng Nam Bộ

Hình 1.6 Một đoạn tường kè hoàn chỉnh (sử dụng tường chắn BTCT đặt trên

hệ cọc tai Can Gio, TP HCM) [11]

Tuy nhiên, cũng như thế giới giải pháp này đã bộc lộ những nhược điểm

như: thời gian thi công kéo dải, giá thành xây dựng công trình cao, quá trình thi công dễ gây ảnh hưởng đến công trình lân cận Để khắc phục các nhược điểm trên thì số giải pháp đã được áp dụng như sử dụng tường cừ ván thép (cừ Larsen) [12][13][14] làm tường chắn gia cố chống sạt lở Giải pháp được ứng dụng cho các công trình có sức chịu tải cao và đòi hỏi thời gian thi công nhanh, ít chiêm mặt

băng, nhưng giá thành xây dựng cao không thân thiện với môi trường và do kết cầu

làm bằng thép nên dễ bị oxy hóa dẫn đến tuổi thọ công trình bị giảm

r

Hình 1.7 Một đoạn tường kè hoàn chỉnh sử dụng cừ ván thép [12] Nhận thấy được điều đó trong thời gian gần đây, giải pháp xây dựng các công trình kè bảo vệ bờ sông sử dụng cọc ván bê tông cốt thép đúc sẵn dự ứng lực

[11] đã được đưa vào sử dụng rộng rãi Giải pháp này đã cho thấy được những ưu

điểm như: thời gian thi công nhanh, tuổi thọ công trình cao, kết cấu công trình đáp ứng được sức chịu tải lớn và giá thành xây dựng hợp lý Tuy nhiên, với trình độ công nghệ thi công cho giải pháp còn hạn chế ở một số trường hợp giải pháp vẫn còn tồn tại các hạn chế như: khó thi công theo đường cong có bán kính nhỏ chỉ tiết nối phức tạp làm hạn chế độ sâu hạ cọc

10

Hình 1.8 Sử dung coc van BTCT dw tng lire xay dung ké [13]

1.2.1.3 Một số giải pháp khác được ứng dụng gia cô bảo vệ mái bờ sông

Kết hợp với các giải pháp gia có chống trượt sâu của kè thì việc bảo vệ bờ sông, mái đê cũng được áp dụng song song Mái sông được gia có ốp, lát đá xây, đá

hộc hoặc mái bê tông [14], hình thức này đã được sử dụng ở hầu hết các địa

phương Vật liệu hay dùng là đá hộc có kích thước trung bình mỗi chiều khoảng

0,25m - 0,30m Nghiên cứu cho thấy ưu điểm khi ghép chèn chặt làm cho mỗi viên

đá hộc được các viên khác giữ bởi bề mặt gồ ghè của viên đá, khe hở ghép lát lớn sẽ

thoát nước mái đê nhanh, giảm áp lực đây nỗi và liên kết mềm dễ biến vị theo độ

lún của nền Bề mặt gồ ghẻ, độ nhám lớn làm giảm sóng leo lên mái và giảm vận tốc dòng rút Công tác thi công và sửa chữa dễ dàng Tuy nhiên, khi nền bị lún cục

bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn nén, thì các liên kết do chèn bị phá vỡ, các hòn

đá tách rời nhau ra, vì do trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi Ngoài ra, với khe hở giữa các hòn đá khá lớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các khe đá ép xuống nên thúc đây hiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn, sụt sạt nhanh, gây hư hỏng đê

Bên cạnh các giải pháp sử dụng các kết cấu “cứng” để bảo vệ mái sông như đã nêu trên, thì giải pháp sử dụng những loại thực vật có khả năng sống tốt, sống khoẻ

trong điều kiện ngập nước thường xuyên, kéo dài (một tính chất đặc thù của khu

11

vực đồng bằng sông Cửu Long) cũng đã được áp dụng trong khu vực như trồng cỏ Vetiver [7] 6 An Giang, uu điểm của loại cỏ này là có bộ rễ ăn sâu vào đất từ 1m

đến 4m và rất thân thiện với môi trường

Qua khảo sát các nghiên cứu trong nước và ngoài nước cho thấy sự ổn định

của bờ sông, phụ thuộc sự thay đổi của mực nước, điều kiện địa chất và thủy văn

Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là làm sáng tỏ ảnh hưởng của quá trình này đến sự

én dinh, an toan chéng sat truot sau

1.3 TINH CAP THIET CUA DE TAI

Trong suốt quá trình hình thành và phát triển của đồng bằng sông Cửu Long

thì sạt lở luôn là vấn đề hệ trọng và thường xuyên Sạt lở không chỉ ảnh hưởng trực

tiếp đến đời sống, tính mạng của người dân mà còn kìm hãm sự phát triển kinh tế xã

hội của khu vực

Vài năm gần đây, hiện tượng sạt lở ở Đồng bằng sông Cửu Long luôn được đặt trong tình trạng báo động Đã có nhiều giải pháp được áp đụng như đã trình bày, nhưng nhìn chung các giải pháp trên còn bộc lộ nhiều khuyết điểm về chỉ phí xây dựng, thời gian sử dụng và chưa đáp ứng triệt để cho từng khu vực đặt thù của Đồng bằng sông Cửu Long

Trước tình hình đó việc “Nghiên cứu giải pháp chống sạt lớ kè kênh Rạch Giá - Long Xuyên” là một việc làm cấp thiết và có ý nghĩa thiết thực trong thời điểm hiện tại cho tỉnh An Giang nói riêng và cả khu vực Đồng bằng sông Cửu Long nói chung

1.5 DOI TUONG VA PHAM VI NGHIEN CUU CUA DE TAI

- Đối tượng nghiên cứu: Công trình đê, kè bảo vệ bờ sông

12

- Phạm vi nghiên cứu: Các dạng công trình đê, kẻ bảo vệ bờ sông khả thi áp dụng cho công trình cần nghiên cứu gia cố chống sạt lở

- Vị trí nghiên cứu được giới hạn từ Trung tâm Thương mại Vincom đến cầu

sắt Nguyễn Thái Học, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang

Hình 1.9 Bản đồ thể hiện vị trí nghiên cứu

1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI

- Thu thập thống kê thực trạng đê, kè hiện hữu

- Phân tích đặc trưng địa chất khu vực xây dựng

- Thiết kế đề xuất giải pháp

- Mô phỏng tính toán số

1.7 Y NGHIA KHOA HQC VA THUC TIEN CUA DE TAI

Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cầu hợp lý công trình đê, kè bảo vệ bờ sông

là việc làm vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩ thực tiễn, mang lại lợi ích thiết thực cho tỉnh An Giang nói riêng và khu vực Đồng bằng sông Cửu Long nói chung

Qua nghiên cứu giúp ta có thêm lựa chọn một trong những phương án gia cố

chống sạt lở Mặt khác, đề tài này sẽ gợi mở thêm nhiều ý tưởng và là tài liệu tham

13

khảo cho các kỹ sư, các nghiên cứu sinh muôn nghiên cứu về các giải pháp gia cô chống sạt lở

14

CO SO LY THUYET

2.1 LY THUYET TINH TOAN DONG THAM TRONG DAT

Đất là một loại vật liệu gồm ba pha: rắn, lỏng và khí Nước trong đất tồn tại

ở nhiều dạng Trong đó, nước trọng trường sẽ chảy từ nơi có áp lực cao đến nơi có

áp lực thấp [14] Sự chảy của nước trong khối đất như trên được gọi là thấm Thắm

dưới nền, thấm vòng quanh, hay thắm qua thân đê là một trong những nguyên nhân

chính gây sạt lở mất ổn định cho công trình đê kè Do đó, mục đích của việc phân

tích thấm trong kết cấu công trình như: lưu lượng thấm, vị tri đường bảo hòa, vận

ốc dòng thấm chảy trong thân đập, v.v để làm cơ sở tính toán ổn định mái và xây

dựng kết cấu chống thấm

Dòng chảy qua đất bảo hòa và không bảo hòa nước tuân theo định luật Darcy

[14]

trong đó: v — vận tốc thắm; k — hệ số thấm; ¡ — gradient thủy luc, i = Ah/L, Ah — d6

ton that cột áp trên chiéu dai dong tham L

Phương trình vi phân tông quát trong trường hợp thấm hai chiều được phát biểu bằng phương trình [17]

82H 82H 30

Kx 52 + ky sp tO = 3 (2.2)

Trong đó: H — cột nước thấm tong; *x — hệ số thấm theo phương x; Ky _ hệ số thấm theo phương y; Q — lưu lượng biên tắc dụng: Ở _ hàm lượng nước thể tích; t— thời gian

Trong điều kiện dòng thấm 6n định, tức là dòng chảy vào và dòng chảy ra trên một đơn vị thể tích bằng nhau trong mọi thời điểm thì phương trình (2.2) trở thành phương trình (2.3)

x bya + k, => = 0 (2.3)

15

Sự thay đối hàm lượng nước thê tích phụ thuộc vào sự biến đôi của trạng thái

ứng suất và các tính chất của đất Trạng thái ứng suất cho đất bảo hòa nước có thể

được thể hiện bởi hai biến (Z — 14) và (te — 1+), trong đó: 7 - ứng suất tổng:

1z — áp lực khí lỗ rỗng; ?w — áp lực nước lỗ rỗng [14]

Với các điều kiện ứng suất tổng không đổi (không có quá trình chất tải hay

đỡ tải lên khối đất) và giả thiết áp lực khí lỗ rỗng là hằng số trong suốt quá trình mô

phỏng Do đó, sự biến đôi hàm lượng nước thể tích chỉ phụ thuộc vào sự biến đổi áp

lực nước lỗ rỗng như phương trình

80 = rr„0uy (2.4) trong đó: m„ - độ dốc đường cong trữ nước

Tổng cột nước thủy lực được định nghĩa như sau:

với: u„y — áp lực nước lỗ rỗng: Y„ — trọng lượng riêng của nước; y — cao độ

Phương trình (2.5) có thể viết thành phương trình (2.6)

0H

ky sạ + Ky E+ Q = myo (2.9)

16

2.2 CUONG DO CHONG CAT CUA DAT

Néu tai trọng hoặc ứng suất (? trong nền, mái đốc đất hoặc đất đắp sau

tường chắn tăng cho đến khi biến đạng vượt quá mức cho phép, các khối đất bắt đầu dich trượt lên nhau theo một “mặt trượt” thì có thê nói rằng đất trong nên, trong mái đốc hoặc sau tường chắn bị “phá hoại” Trong trường hợp này sẽ liên quan đến độ

bên của đất hay là ứng suất lớn nhất hoặc giới hạn mà vật liệu có thể chịu được (2

Trong địa kỹ thuật, người ta thường quan tâm đến cường độ chống cắt của đất vì, trong phần lớn các vấn đề trong nên móng và khi thi công đất, sự phá hoại thường xảy ra khi ứng suất cắt tác đụng vượt quá mức cho phép, z> T

đó mặt trượt giữa hai khối trượt phường không phẳng

Bản chất chống cắt của đất: Cường độ chống cắt trước hết phụ thuộc ứng suất pháp

tác dụng tại mặt trượt Ngoài ra cường độ chống cắt còn phụ thuộc:

e Lực ma sát bề mặt giữa các hạt

e© Lực liên kết (liên kết keo nước, liên kết kết tinh) giữa các hạt

17

e Lực cản do hình dạng phức tạp của các hạt hoặc sự sắp xêp xen cài vào

Hình 2.2: Lue can do hình dạng phức tạp các hạt hoặc sự sắp xếp xen cài [14]

Các yếu tô này lại phụ thuộc chủ yếu vào loại đất và tính chất cơ lý của chúng như:

e Kích thước và hình dạng hạt đất

e Thành phần khoáng vật và thành phân cấp phối hạt

e Độ chặt và độ âm của đất

e Tốc độ tăng tải và điều kiện thoát nước của đất v.v

Do phụ thuộc nhiều yếu tố nên việc xác định cướng độ chống cắt % rất khó chính

xác, việc xử lý thống kê và chọn dùng hợp lý kết quả thí nghiệm

2.3 PHƯƠNG PHÁP BISHOP

Phương pháp phân mảnh theo Bishop được chọn để tính toán hệ số ổn định Phương pháp Bishop giả thiết hệ số cung trượt có hình trụ tròn, hệ số an toàn thỏa

mãn cân bằng moment cho tất cả các mảnh trượt, có xét đến ảnh hưởng của nội lực

ngang giữa các mảnh trượt (Š¿ #Èz ), bỏ qua lực cắt giữa các mảnh trượt (Ý: =*g =0), và không quan tâm đến vị trí tác dụng của lực [21] Khi đó tổng hợp lực cân bằng theo phương đứng cho mảnh trượt được thể hiện theo phương trình (2.12) [20][21]

sỉnu tan!

VỚI 7 = c0sqỂ + PP

Hệ sô an toàn (FS) thỏa mãn cân băng giới hạn 2ồ ồ moment,

và dugc tinh theo phuong trinh (2.13) [15][16]

3{c'LR + (P Ở uÙDR tanđử'}

FS =

3, M, Ở ),PẶ + 3 ,kWM, + Aa + Ld

Vì ?na = ẶỂS) nên quá trình tắnh toán (ES) là một quá trình tắnh lặp và thử

dần để hội tụ giá trị (FS) thực cho một cung trượt thử đã cho Theo 22TCN 262-

2000 hệ số an toàn (FS) được xác định theo phương pháp của Bishop phải đảm bảo lớn hơn hoặc bằng 1.40 mới đạt yêu câu thiết kế

2.4 PHAN TICH HE SỐ AN TOÀN

Hệ số an toàn (Factor of Safety, FS) của mái đốc là tỷ số giữa sức kháng cắt

của đất và ứng suất cắt yêu cầu nhỏ nhất đề giữ khối đất ôn định, được tắnh toán

theo công thức

Tm

trong đó: *f Ở sirc khang cat cua dat; Ỏm Ở ứng suất cắt yêu cầu nhỏ nhất

Hệ số an toàn (FS) là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ôn định của

nên đốc và được đùng làm cơ sở để đưa ra các giải pháp thiết kế phòng chống sạt

lở Mức độ ốn định của đê bao chống sạt lở được tắnh toán thông qua kết quả phân tắch hệ số an toàn (ES)

Phương pháp cân băng giới hạn tổng quát [17] để tắnh hệ số an toàn của mái dốc GLEM thiết lập các phương trình cân băng giới hạn lực và moment của mảnh trượt đựa vào các giả thiết sau [17]

()_ Sức chống cắt của đất tuân theo tiêu chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb () Hệ số an toàn của thành phần lực dắnh và thành phần ma sát là bằng nhau cho tất cả các phân tố đất trong khối trượt

(ii) Hệ số an toàn là như nhau cho tất cả các mảnh trượt

19

Phương trình cân băng giới hạn tông quát thành lập hai phương trình hệ số

én định, hệ số ổn định thỏa mãn cân bằng giới hạn lực (Ÿ ”/ ) và hệ số ổn định thỏa

mãn cân bằng giới hạn moment (Ÿ Š ), và cho phép tính toán ổn định với các điều

kiện lực cắt khác nhau Do đó, GLEM có thể được sử dụng dé phan tich hé số én

định cho tất cả các dạng mặt trượt (cung tròn, gãy khúc, và hỗn hợp) với hệ số an

toàn có thể thỏa mãn cân bằng lực và/hoặc cân bằng moment Các phương pháp pháp phân mảnh tính toán ôn định thường được sử dụng hiện nay như Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer, Corps of Engineers, Morgenstern-Price, Lowe-Karafiath, v.v đều có thể xem như là các trường hợp nghiệm riêng của phương pháp cân băng giới hạn tông quát [16]

Hình 2.3: Các lực tác dụng lên khối trượt [16]

Hình 2.3 Thể hiện các lực tác dụng lên bề mặt trượt tròn và hỗn hợp Các

biến được định nghĩa như sau:

W - trọng lượng mảnh trượt có chiều rộng b và chiều cao h;

P — tổng lực pháp tuyến của mặt trượt tại đáy mảnh trượt;

Sm — lực cắt động của mặt trượt tại đáy mảnh trượt — được tính theo tiêu

chuẩn phá hoại Mohr-Coulomb;

R — bán kính mặt trượt tròn hay cánh tay đòn của Š›: đối với tâm quay;

20

f— khoảng cách từ tâm quay đến phương của lực pháp tuyến P;

x — khoảng cách theo phương ngang từ tâm quay đến trọng tâm mảnh trượt;

ơ — góc hợp bởi tiếp tuyến tại đáy mặt trượt và phương ngang:

E - nội lực ngang của mảnh trượt Ký hiệu R chỉ bên trái và L chỉ bên phải

mặt trượt;

a — khoảng cách từ tâm quay đến phương của hợp lực do tác dụng của nước

Ký hiệu R chỉ bên trái và L chỉ bên phải mặt trượt;

k— hệ số chấn động — được xác định tùy thuộc vào cấp động dat;

e — khoảng cách theo phương đứng từ tâm mảnh trượt đến tâm quay;

L- ngoại lực;

@ — góc hợp bởi phương ngoại lực và phương ngang;

d - khoảng cách từ tâm quay đến phương của ngoại lực;

Ở trạng thái cân bằng của ngoại lực thì ứng suất cắt (1 = Sứ") băng với sức chống cắt của đất / } Đề đảm bảo độ ỗn định của mái dốc đòi hỏi ứng suất cắt trong đất phải nhỏ hơn sức chống cắt của đất một đại lượng bằng với hệ số an toàn như phương trình [19] [20] [21]

Tm

m To

trong đó: FS — hệ số an toàn; l— chiều dài đáy mảnh trượt; u — áp lực nước lỗ rỗng:

T hay Sm = fc + (; — u) tang't /FS (2.14)

c’ — luc dính hữu hiệu; @’ — góc ma sát trong hữu hiệu

2.5 PHAN MEM SLOPE/W

GEO-SLOPE là Phần mềm địa kỹ thuật dùng phân tích ôn định mái dốc, đây

là phần văn bản được trích trong tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình

SLOPE/W Phần mềm được đưa ra thị trường từ năm 1977 của CANADA, đến năm

1980 máy tính cá nhân phát triển mạnh, GEO-SLOPE đã định hướng phát triển

phần mềm có tương tác đồ họa và trở nên phổ biến Đề tài này sử dụng GeoStudio

2007, để phân tích ôn định mái dốc đê đất

Sử dụng phần mềm SLOPE/W để phân tích ôn định mái dốc đê bao, có thể

thực hiện theo các bước: Khởi động chương trình; Thiết lập thông số ban đầu; Vẽ

21

phác thảo mô hình; Khai báo các thông số địa chất; Gán các lớp đất; Khai báo mực

nước ngầm; Vẽ mặt trượt; Chọn phương pháp phân tích; Kiểm tra bài toán chạy chương trình và xem kết quả GeoStudio 2007 có hướng dẫn sử dụng phần mềm (địa chỉ: https://www.geoslope.com/support/support-resources/tutorial- videos/geostudio-2007), nén dé tai chỉ trình bày về mô hình vật liệu, phương pháp phân tích và hệ số an toàn của phần mềm

2.4.1 Mô hình vật liệu:

SLOPE/W tích hợp nhiều mô hình vật liệu, phố biến nhất dé mô tả độ bền

cắt của các vật liệu địa kỹ thuật là mô hình Mohr-Coulomb

Giả thiết: Đất được xem như vật liệu tuân định luật Mohr-Coulomb

Normal stress/principal stress

Hinh 2.4: Duong bao gidi han Mohr-Coulomb [6]

2.4.2 Phuong phap phan tich:

SLOPE/W tích hợp nhiều phương pháp phân tích, trong đó Phương pháp Bishop với mặt trượt tròn khoét xuống vùng đất yếu làm phương pháp cơ bản để

tính toán đánh giá mức đồ ồn định của nến đắp trên đất yếu là phù hợp [18]

Phương pháp phân mãnh cô điển [16], giả thiết: khối đất khi mắt ôn định sẽ

trượt theo hình trụ tròn, tâm O, bán kính r, cung tròn AC, không xét đến lực giữa các phân mãnh trạng thái tới hạn chỉ xảy ra trên mặt trượt

Phương pháp của Bishop [24] cũng giống phương pháp phân mãnh cô điển,

nhưng có xét đến lực đây ngang, với: >AEi = Y(Ei+l - Ei-1) = 0 (toàn bộ khối trượt

ở trạng thái cân bằng)

22

Hình 2.5: Mô hình tính toán ôn định mái doc [18]

Các bước toán theo phương pháp Bishop [18]

+ Bước 1: giả thiết trước mặt trượt cung tròn tâm O

+ Bước 2: chọn trước hệ số ôn định Kj, ứng với mỗi mặt trượt cung tròn tâm

+ Bước 3: tính mỊị theo KJ chọn trước

+ Bước 5: lap lai tt bude 2 cho đến khi K hội tụ

+ Bước 6: lặp lại từ bước 1 để tìm ra mặt trượt nguy hiểm nhất

Trong đó: mãnh trượt 1 rộng d; chịu tác dụng của trọng lượng bản thân Q;, lực động đât W; (nêu cân xét đên); ngoài ra, nêu có rải vải địa kỹ thuật đề tăng cường ôn định thì toàn khối trượt còn chịu tác dụng của lực giữ F Các lực tác dụng này có cánh

23

tay đòn so với trọng tâm trượt O, là Y; (lực Wj) và Y (lực E) Đối với một mặt trượt

tròn có tâm O; thì Y; sẽ thay đôi theo vị trí trọng tâm của mảnh trượt, còn Y sẽ là không đổi;

l¡ là chiều dài cung trượt trong phạm vi mảnh j;

n là tong số mảnh trượt được phân mảnh trong phạm v1 khỗi trượt;

œ là góc giữa pháp tuyến của cung l; với phương của lực Q;;

R¡ là bán kính đường cong của cung trượt;

c; và œ; là lực dính đơn vị và góc ma sát trong của lớp đất chứa cung trượt l¡ của mảnh trượt ¡ (nếu cung l¡ nằm trong vùng nên đắp thì dung trị số lực dính và góc ma sát trong của đất đắp) Đối với vùng đất yếu, khi dùng kết quả thí nghiệp cắt cánh hiện trường thì áp dụng œ; = 0, còn c;¡ được lẫy bằng sức chống cắt tính toán

Cụ;

Quá trình tính toán này là quá trình lặp, mò dẫn cung trượt nguy hiểm nhất Vì mị; phụ thuộc K; (nếu sử dụng phương pháp Bishop(1955): thì buộc phải sử dụng các chương trình tính trên máy tính)

KÉT LUẬN

Qua các cơ sở lý thuyết trên nhận thấy việc áp dụng phần mềm tính toán ổn

định mái dốc (SLOPE/W 2007) kết hợp sử dụng phương pháp Bishop dé phan tich

hệ số an toàn là một trong những phương pháp tính toán hoàn toàn phù hợp và hiệu quả, cho phép có những lý luận cơ bản để đánh giá yêu cầu ổn định cho một công trình xây dựng kè bảo vệ bờ sông Các lý thuyết này sẽ phục vụ trực tiếp trong tính toán nghiên cứu các “giải pháp gia cố chống sạt lở kè kênh Rạch Giá — Long Xuyên” của luận văn này

24