Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật neo trong đất để gia cường ổn định mái dốc ứng dụng xử lý mái dốc cốc pài xín mần hà giang

Tác gi Bùi Xuân Th c... Ph ng pháp cân ch nh mái taluy Regrading the Slope: .... Ph ng pháp neo trong đ t Soil Anchoring: ..... Phân tích so sánh ph ng án dùng h th ng kè c ng và ph ng

Sau m t th i gian thu th p tài li u, nghiên c u và th c hi n, đ n nay

lu n v n th c s k thu t: “Nghiên c u gi i pháp k thu t Neo trong đ t đ

gia c ng n đ nh mái d c ng d ng x lý mái d c khu v c C c Pài – Xín

M n – Hà Giang” đã hoàn thành đúng th i h n theo đ c ng đ c phê

duy t

Tr c h t tác gi bày t lòng bi t n chân thành t i tr ng i h c

Th y l i Hà N i đã đào t o và quan tâm giúp đ t o m i đi u ki n cho tác

gi trong quá trình h c t p và th c hi n lu n v n này

Tác gi xin g i l i c m n sâu s c đ n Ti n s Hoàng Vi t Hùng Th y

đã tr c ti p t n tình h ng d n c th , c ng nh cung c p tài li u, thông tin khoa h c c n thi t cho tác gi hoàn thành lu n v n

Tác gi xin chân thành c m n gia đình, các b n bè đ ng nghi p đã h t

s c giúp đ đ ng viên v tinh th n và v t ch t đ tác gi đ t đ c k t qu ngày hôm nay

Trong quá trình nghiên c u đ hoàn thành lu n v n, tác gi khó tránh

Tôi xin cam đoan r ng s li u và k t qu nghiên c u trong lu n v n này là trung th c và không trùng l p v i các đ tài khác Tôi c ng xin cam đoan r ng m i s giúp đ cho vi c th c hi n lu n v n này đã đ c c m n và thông tin trích d n trong lu n v n đã đ c ch rõ ngu n g c

Tác gi

Bùi Xuân Th c

TÍNH C P THI T C A TÀI 1

CH NG 1 T NG QUAN CÁC GI I PHÁP GIA C NG N NH MÁI D C 3

1.1 Nguyên nhân gây m t n đ nh mái d c 3

1.2 M t n đ nh mái d c do tác đ ng c a n c m t 4

1.2.1 Hi n t ng r a xói s n d c 4

1.2.2 Hi n t ng l bùn đá 8

1.3 M t n đ nh mái d c do tác đ ng c a tr ng l c 12

1 3.1 Hi n t ng tr t 12

1.3.2 Hi n t ng đá đ 14

1.3.3 Hi n t ng đ t s t 17

1.4 Các gi i pháp gia c ng n đ nh mái d c [3] 20

1.4.1 Ph ng pháp đ p đ t t i chân mái d c (Loading the Toe) 20

1.4.2 Ph ng pháp thoát n c (Drainage Methods) 21

1.4.3 Ph ng pháp dùng v i đ a k thu t (Geotextiles) 23

1.4.4 Ph ng pháp c c b n (Sheet piling): 24

1.4.5 Ph ng pháp cân ch nh mái taluy (Regrading the Slope): 25

1.4.6 Ph ng pháp n đ nh mái d c b ng c c (Piled-Slopes) 26

1.4.7 Ph ng pháp neo trong đ t (Soil Anchoring): 27

1.4.8 Ph ng pháp tr ng c trên mái d c (“Grassing-Over” the Slope) 28

1.4.9 Ph ng pháp s d ng các k t c u ch n gi (Retaining Structures) 28

1.4.10 Ph ng pháp t h p 29

K t lu n ch ng I 31

CH NG 2: C S LÝ THUY T 32

2.1 Các d ng neo đ t và nguyên lý làm vi c 32

2.1.1 M c đích 32

2.1.2 Nguyên lý ch ng nh c a thanh neo 32

2.2 Tính toán t hi t k 42

2.3 Quan tr c và s a ch a 54

2.3.1 Quan tr c ng x khi khai thác c a neo 54

2.3.2 Các bi n pháp s a ch a 59

2.4 L u ch n Ph ng pháp tính n đ nh mái d c 59

K t lu n ch ng II 65

CH NG 3: NG D NG GI I PHÁP NEO GIA C MÁI D C CÔNG TRÌNH C C PÀI - XÍN M N - HÀ GIANG 66

3.1 Gi i thi u công trình C c Pài 66

3.2 Gi i thi u v ph n m m GEO-SLOPE 68

3.3 Mô ph ng bài toán xác đ nh kích th c kh i tr t 69

3.3.1 Ki m tra n đ nh c c b c a mái d c hi n tr ng 73

3.3.2 Ki m tra n đ nh t ng th c a mái d c hi n tr ng 78

3.4 Phân tích so sánh ph ng án dùng h th ng kè c ng và ph ng án neo đ t 83 3.4.1 Ph ng án dùng t ng kè c ng trên móng c c khoan nh i 83

3.4.2 Mô ph ng tính toán b ng ph n m m GEO-SLOPE 84

3.4.3 Gi i pháp s d ng neo đ t k t h p c t c gi m t i 87

K t lu n ch ng 3 90

K T LU N VÀ KI N NGH 91

I Nh ng k t qu đ t đ c c a lu n v n 91

II Ki n ngh 92

III M t s đi m còn t n t i 93

TÀI LI U THAM KH O 94

Hình 1.1: Các mái d c t nhiên và nhân t o 3

Hình 1.2: Ph ng pháp đ p đ t chân mái d c 21

Hình 1.3: Các d ng thi công th ng g p trong ph ng pháp Thoát n c 22

Hình 1.4: Hình nh m t thoát n c c a mái d c trên đ ng thu c v nh Runswick, m t làng ven bi n Yorkshire, Anh 22

Hình 1.5: Mô hình c a ph ng pháp v i đ a k thu t v i 3 l p v i 24

Hình 1.6: L i đ a k thu t gia c ng (Geogrids) 24

Hình 1.7: Ph ng pháp c c b n 25

Hình 1.8: Ph ng pháp cân ch nh mái d c 26

Hình 1.9: Ph ng pháp gia c ng mái d c b ng hàng c c 27

Hình 1.10: Ph ng pháp neo trong đ t 27

Hình 1.11: C vetiver đ c tr ng thành công huy n C Chi, TP.HCM 28

Hình 1.12: Ph ng pháp s d ng t ng ch n 29

Hình 1.13: Ph ng pháp s d ng t ng h p 30

Hình 2.1: Nguyên lý ch u l c c a thanh neo 32

Hình 2.2: Các hình th c m i neo gi 34

Hình 2.3: (a) Neo đ t có d ng m r ng đáy hình tr tròn 35

(b) áy m r ng v i nhi u hình nón c t 35

Hình 2.4: C u t o m i c c xo n 39

Hình 2.5: S đ thi t k thanh neo 53

Hình 2.6: u neo quan tr c đi n hình cho dây neo ki u áp 55

Hình 2.7: u neo quan tr c đi n hình cho dây neo ki u thanh 56

Hình 2.8: Các l c tác d ng và m t c t hình h c mái d c v i m t tr t tr tròn 61

Hình 3.1: S đ phân b các ki u tr t l th tr n C c Pài, huy n Xín M n 67

Hình 3.2: M t c t đ a ch t t i trung tâm th trân C c Pài 71

Hình 3.3: S đ tính ki m tra n đ nh mái d c t i trung tâm huy n 72

Hình 3.4: Ki m tra n đ nh c c b mái d c sau u ban nhân dân huy n Xín M n, t i khu v c s t l 2-H s an toàn Fs=1.118 73

Hình 3.5: Ki m tra n đ nh c c b mái d c sau u ban nhân dân huy n Xín M n, t i khu v c s t l 2-H s an toàn Fs=1.024 74

Hình 3.7: Mái d c sau UBND huy n b tr t do m a ngày 23/07/2010 76

Hình 3.8: Ki m tra n đ nh c c b t i v trí s 2, h s an toàn n đ nh Fs=1.522, ph ng pháp tính Bishop, tr ng h p tính: M a kéo dài (đ t bão hoà 24 gi ) 76

Hình 3.9: Ki m tra n đ nh c c b t i v trí s 3, h s an toàn n đ nh Fs=1.828, ph ng pháp tính Bishop, tr ng h p tính: M a kéo dài (đ t bão hoà 24 gi ) 77

Hình 3.10: Ki m tra n đ nh t ng th kh i tr t trung tâm huy n Xín M n -H s an toàn n đ nh t ng th Fs=1.020 78

Hình 3.11: Ki m tra n đ nh t ng th kh i tr t trung tâm huy n Xín M n-Tr ng h p tính: M a kéo dài -PP tính Janbu- Fs=0.941 79

Hình 3.12: Ki m tra n đ nh t ng th kh i tr t trung tâm huy n Xín M n-Tr ng h p tính: M a kéo dài – Ph ng pháp tính Ordinary- Fs=0.907 79

Hình 3.13: Kích th c s b c a t ng ch n do đ a ph ng đ xu t 82

Hình 3.14: Mô ph ng gi i pháp x lý kh i tr t trung tâm b ng t ng ch n tr ng l c- Tr ng h p tính: Công trình v n hành trong đi u ki n bình th ng 84

Hình 3.15: Mô ph ng gi i pháp x lý kh i tr t trung tâm b ng t ng ch n tr ng l c- Tr ng h p tính: Công trình v n hành trong đi u ki n bình th ng 85

Hình 3.16: K t qu tính n đ nh kh i tr t trung tâm huy n dùng gi i pháp t ng ch n tr ng l c H s an toàn Fs=1.85 Ph ng pháp tính Bishop 85

Hình 3.17: K t qu tính n đ nh kh i tr t trung tâm huy n dùng gi i pháp t ng ch n tr ng l c H s an toàn Fs=1.657 Ph ng pháp tính Ordinary 86

Hình 3.18: K t qu tính n đ nh kh i tr t trung tâm huy n dùng gi i pháp t ng ch n tr ng l c H s an toàn Fs=1.657 Ph ng pháp tính Janbu 86

Hình 3.19: Gi i pháp neo đ t x lý n đ nh mái d c th tr n C c Pài-Xín M n 87

Hà Giang 87

Hình 3.20: K t qu tính toán neo gia c mái d c theo ph ng pháp Bishop 88

h s an toàn Fs=1,299 88

Hình 3.21: K t qu tính toán neo gia c mái d c theo ph ng pháp Janbu 89

h s an toàn Fs=1,278 89

Hình 3.22: K t qu tính toán neo gia c mái d c theo ph ng pháp Ordinary 89

h s an toàn Fs=1,305 89

B ng 1.1: M c đích c a các công trình phòng ch ng theo v trí 11

B ng 1.2: Phân lo i đ t s t c a P.I.Puskin 17

B ng 1.3: Nh n xét các ph ng pháp gi n đ nh mái d c: 30

B ng 2.1: Giá tr tham kh o c ng đ ch ng c t c a đ t 36

(Theo Vi n nghiên c u khoa h c ng s t, Trung Qu c) 36

B ng 2.2: C ng đ ch ng c t c a đ t 37

(Theo Vi n Nghiên c u Xây d ng luy n kim, Trung Qu c) 37

B ng 2.3: H s đi u ki n làm vi c m 40

B ng 2.4: Các h s A, B tính s c ch u t i kéo c a c c xo n 41

B ng 2.5: H s an toàn l c ch ng nh c a thanh neo 49

B ng 2.6: H s an toàn v neo c a Trung Qu c 49

B ng 2.7: Các h s an toàn t i thi u đ c ki n ngh đ thi t k neo đ n (BS 8081:1989) 50

B ng 2.8 Các gi thi t c a m t s ph ng pháp đ i bi u 63

B ng 3.1: Các ch tiêu c lý c a đ t dùng trong tính toán 69

B ng 3.3: T ng h p các tr ng h p tính toán và h s an toàn 80

TÍNH C P THI T C A TÀI

t nhiên th ng th y nh s n đ i, núi… Mái d c nhân t o ch ng h n mái

đê, đ p, mái ta luy đ ng, mái b kênh m ng.v.v… Dù mái t nhiên hay mái nhân t o thì yêu c u n đ nh c a h th ng mái d c là yêu c u s m t T c

là mái d c không b phá ho i tr t

Th c t gi i pháp x lý công trình hi n nay có nhi u gi i pháp n đ nh mái d c công trình Các gi i pháp này ph thu c vào nhi u đi u ki n xung quanh vì v y mà m c đ n đ nh c ng nh giá thành xây d ng khác nhau nhi u Gi i pháp s d ng neo trong đ t đ gia c ng mái d c là m t trong

nh ng gi i pháp m i đ c áp d ng n c ta Tuy ch a m c đ ph bi n

nh ng đã ph n ánh nhi u u đi m v t tr i c a gi i pháp G n đây hi n t ng

tr t s t l đ t khu v c th tr n C c Pài-Xín M n di n ra ph c t p Gi i pháp công trình truy n th ng là t ng ch n tr ng l c, tuy nhiên đ th c hi n gi i pháp này có hai nh c đi m l n nh t là m t b ng thi công yêu c u l n, b

“Nghiên c u gi i pháp k thu t Neo trong đ t đ gia c ng n đ nh mái d c

ng d ng x lý mái d c khu v c C c Pài – Xín M n – Hà Giang” có tính khoa h c và th c ti n, gi i quy t c p bách tình tr ng th c t xây d ng hi n nay Xín M n

N i dung, ph ng pháp nghiên c u và các k t qu đ t đ c:

a) N i dung nghiên c u:

tài s ch y u t p trung nghiên c u nh ng n i dung sau:

Hà Giang

C c Pài – Xín M n – Hà Giang

CH NG 1

Mái d c c a kh i đ t đá có th đ c hình thành do các tác nhân t nhiên hay nhân t o T t c mái d c đ u có xu h ng gi m đ d c đ n m t

d ng n đ nh h n – cu i cùng chuy n sang n m ngang và trong b i c nh này,

m t n đ nh đ c quan ni m là khi có xu h ng di chuy n và phá ho i – khi

kh i đ t đá th c s di chuy n Các l c gây m t n đ nh liên quan ch y u v i

tr ng l c và th m trong khi s c ch ng phá ho i c b n là do hình d ng mái

d c k t h p v i b n thân đ b n kháng c t c a đ t và đá t o nên

S di chuy n c a kh i đ t, đá có th x y ra do phá ho i c t d c theo

m t m t bên trong kh i hay do ng su t hi u qu gi a các h t gi m t o nên

s hóa l ng m t ph n hay toàn b

Hình 1.1: Các mái d c t nhiên và nhân t o

Theo th ng kê t các tài li u nghiên c u v v n đ này [5] thì các nguyên nhân gây m t n đ nh mái d c g m có:

- Do đ ng đ t và các tác đ ng rung c a máy móc;

- Do m a t ng đ m và áp l c n c trong đ t;

Khi ch y t các đ nh phân th y và các s n d c xu ng, n c m a gây

các đ nh phân th y và s n d c đ hình thành các m ng xói m t giai

đo n phát tri n nh t đ nh, m t c t d c và các s n d c c a m ng xói đ t đ n

s cân b ng nào đó, s phát tri n b t đ u ch m l i, ng ng h n và d n d n t o các khe ho c các rãnh, chia c t đ a hình

Các m ng xói chia c t sâu và mãnh li t khu đ t, làm gi m di n tích có ích trên ph m vi r ng l n, gây b t l i cho các ho t đ ng kinh t , các m c đích xây d ng và s n xu t nông nghi p M ng xói r t có h i cho đ ng sá và các công trình ch y dài theo tuy n: làm t ng chi u dài tuy n, ph i đi tránh ho c xây d ng r t nhi u công trình, đ ng b h h ng và vi c xây d ng tuy n

đ ng m i khó kh n Nhi u n i s c u trên tuy n đ ng t ng lên nhi u l n do

m ng xói phát tri n thêm d c các tuy n

B ng vi c m l , tháo m t các t ng n c và làm ki t qu ngu n d tr

n c d i đ t, các m ng xói gây thi t h i l n cho vi c b o v các ngu n cung c p n c Ngoài ra, chúng còn phá ho i ch đ m c a đ i thông khí,

làm cho đ t tr ng tr t tr nên khô c n và do đó làm gi m đ màu m c a đ t trên nh ng không gian r ng l n Do t o đ a hình chia c t và t ng đ d c b

m t đ a hình, m ng xói làm cho quá trình phong hóa phát tri n m nh h n,

đ t L ng ch t dinh d ng m t đi (th nh ng, kali, photpho, nit …) x p x

b ng l ng phân khoáng đ c bón cho th nh ng d n đ n th nh ng nghèo đi, s n l ng gi m rõ r t và chi phí làm đ t t ng lên

Nh ng v t li u moi chuy n do xói mòn b m t và theo tuy n còn gây tác h i l n cho vi c b o v lãnh th và đi u ki n khai thác công trình T i các

đ a hình tr ng, các s n ph m xói mòn ph trên các đ ng c , v n t c, đ t nông nghi p, lãnh th dân c Các s n ph m moi chuy n c a m ng xói, các nón phóng v t làm t c ngh n đ ng sá, kênh đào, sông ngòi gây ra tình hu ng

b t l i cho đ i s ng và ho t đ ng c a dân c t i vùng (gây ng p l t), l p c n

h ao ch a n c,…

Giai đo n phát tri n m ng xói quy t đ nh kích th c và m t đ c a

ho t đ ng ra các lo i: rãnh xói: < 10; m ng xói nh : t 10 ÷ 100; trung bình:

tù 100 ÷ 1000; l n: t 1000 ÷ 10000; r t l n: > 10000

Các nhân t nh h ng đ n s phát tri n m ng xói

Cá nhân t quy t đ nh đi u ki n phát tri n quá trình xói mòn trên các

s n d c, đ nh phân th y và hình thành m ng m ng xói – rãnh xói là các nhân t thiên nhiên nh c u trúc đ a ch t, đ a hình, đi u ki n khí h u và th m

th c v t t i khu v c c ng nh các ho t đ ng kinh t c a con ng i

- C u trúc đ a ch t c a khu v c: là nhân t quan tr ng nh t, các nhân t khác có tác d ng thúc đ y và làm t ng nhanh s phát tri n c a các m ng xói

đ nh phân th y không có đ t đá d b tan rã và r a xói thì không th hình thành m ng xói Trên các đ t đá khác nhau, có th phát tri n quá trình s n

phát tri n m ng xói), nh ng hi n t ng m ng xói, rãnh xói ch phát tri n

đ y đ trong nh ng đi u ki n đ a ch t nh t đ nh, khi trên m t đ t có nh ng

đ t đá v i thành ph n nh t đ nh (th ng là đ t lo i sét), v i tr ng thái nh t

đ nh (kém ch t) và tính ch t nh t đ nh (d tan rã và r a xói) N u b dày lo i

đ t nh v y l n thì hình thành m ng xói sâu, m t đ m ng xói cao, m c đ chia c t đ a hình l n, còn khi di n phân b các lo i đ t nh v y có h n và

m ng thì m ng xói không có ho c ít phát tri n

Thành ph n, tính ch t đ t đá còn quy t đ nh đ c đi m hình thái c a các

m ng xói Ch ng h n kh i n t hình tr th ng đ ng t o nên các m ng xói

có s n r t d c

quy t đ nh l ng n c ch y và t c đ c a n c Ta bi t đ ng n ng c a dòng

n c t l thu n v i tích s gi a kh i l ng n c v i m t n a bình ph ng

c a t c đ ch y, nên khi các đi u ki n khác đ u nh nhau thì kh i l ng n c

ch y ph thu c di n tích t p trung n c, còn t c đ ch y đ c quy t đ nh b i chi u cao và góc d c c a s n (đ nghiêng); n u các thông s y t ng lên thì

t t nhiên t c đ ch y c ng t ng lên

l ng m a, d ng, c ng đ và s phân b m a trong n m Nguy hi m nh t là

m a rào – m a t ng đ i ng n v i c ng đ trên 0,5 – 1 mm/phút M a rào nhanh chóng t o ra nh ng dòng ch y d d i, có đ ng n ng to l n gây ra r a

xói làm cho m ng xói phát tri n nhanh, v i t c đ 40 – 45 m/n m đôi khi 60 – 70 m/n m M a dài ngày có c ng đ v a ph i c ng thu n l i cho xói mòn phát tri n, lo i m a này làm cho l p đ t b r i g n m t đ t trong di n góp

n c nhanh chóng b bão hòa r i sau đó ch th m xu ng m t cách ch m ch p, khi này l ng n c m a l n ch y u t o dòng ch y trên m t đ t và gây ra r a xói

- Th m th c v t: có tác d ng kìm hãm và ng n tr hi n t ng xói mòn

d i nhi u hình th c khác nhau Cây g và cây con, cây b i có kh n ng đ c

bi t to l n đ ch ng l i hi n t ng xói mòn Tán các cây g , cây con ch ng

nh ng gi l i đ c m t l ng l n n c m a, t o đi u ki n cho chúng b c

h n mà còn làm y u đi tác d ng r i r p – r a xói m t đ t L p cây lá m c

m t đ t ch ng nh ng có đ th m n c l n mà còn có đ ch a m cao, đóng

các s n d c và các đ nh chia n c, c n tr s r a xói và r a trôi đ t Vì v y

b o v th m th c v t các khu v c m ng xói có th phát tri n là m t trong

nh ng bi n pháp ch ng xói mòn có hi u qu

tri n hi n t ng m ng xói – rãnh xói Ho t đ ng đó ho c là t t, nh m ng n

t ng th nh ng và đ t đá trên m t Tr ng nh ng lo i c s ng lâu n m trên

s n d c vì lo i c này có h th ng r kh e và ph n thân trên m t đ t c ng có

kh n ng c ng c t ng th nh ng tránh đ c r a trôi đ t hi u qu nh t là b trí nh ng d i c đ m rìa các kho nh đ t, đôi ch ph i h p d i cây

- Xây d ng các công trình góp n c, gi n c và đi u ti t n c đ thâu tóm, gi m t c đ dòng ch y trên m t đ t c ng nh t ng l ng n c m t th m

xu ng đ t ch ng h n nh các h th ng rãnh và máng đón n c trên s n và

đ nh đ i và tiêu tháo n c đi, các b ng n gi n c và các b c đê, b c đ p

ng n n c và th m tiêu n c đ c b trí trong ph m vi l u v c

th i xây lát, c ng c chúng b ng các r đá, t m bê tông, đá đ , các hàng c c,

tr ng l p c b o v

ph m vi c n b o h , đó c m ch t cây, đào x i đ t khai m và xây d ng,

ch n th súc v t… Khai kh n đ t theo các d ng b c thang, lu ng ch y theo

Theo các nghiên c u, dòng l bùn đá có m t đ l n h n 1,12 – 1,2

th mà l bùn đá có th g m đá v i n c bùn v i đá và bùn Trong th c t

ch y u là hai lo i l đá – n c và đá – bùn L đá – n c có thành ph n r t

không đ ng nh t g m đá t ng tròn và s c c nh, d m cu i, cát và ch a ít đ t

h t m n lo i sét, d b cu n m t kh i kh i l bùn đá trong quá trình d ch chuy n và tuy n ch n M t đ v t ch t dòng l bùn đá này thay đ i t 1,15

th y đi n, đ t canh tác, nhà c a, v n… nhi u làng m c, thành ph n m trong

ph m vi tác d ng c a l bùn đá và b uy hi p th ng xuyên

Nhi u tai h a đã x y ra do l bùn đá – vào đêm 17 r ng ngày

18-8-1891 Tirôl, t m t khe h m c a dãy Alp phía n c Áo, sóng c a dòng l bùn đá đ t đ n đ cao 18m đã t o m t l p bùn và đá dày ph trên m t mi n

r ng l n Tr n l bùn đá n m 1938 Los Angeles (M ) đã mang theo 11 tri u

m a rào d d i, dòng l bùn đá t trên núi Alatau, Zailiy đã mang vào ph

m t đ p đ t đá cao 115m t i đ a khu Mêđêô L bùn đá n m 1970 Pêru đã làm ch t 50 nghìn ng i và 800 nghìn ng i khác không còn nhà c a

Các bi n pháp ch ng l bùn đá

D đoán l bùn đá

D đoán l bùn đá nh m d đoán th i gian chuy n đ ng và l c a khu

v c Theo S.P.Kavetxki và V.P.Gulina, t c đ chuy n đ ng trung bình ph n

l n kho ng 2,5-3,5 m/s, th i gian chuy n đ ng trên các sông không dài l m vào kho ng hàng ch c phút, ít khi đ t 1 – 2 gi

D đoán nguy c l là đánh giá môi tr ng mà trong đó xác su t phát sinh l t ng lên đ t ng t D đoán nguy c l d a trên c s phân tích các d u

hi u nguy c l sau đây:

Các bi n pháp công trình

Các bi n pháp công trình th ng đ t vì còn ph i m t thêm chi phí b o

d ng công trình Có th xây d ng công trình đ c l p hay t p h p các công trình tùy theo đi u ki n t nhiên c a m i vùng

V trí các công trình phòng ch ng l bùn đá đ c phân lo i nh sau:

V trí A: Mái d c v i các v t li u có kh n ng di đ ng;

V trí C: Nón và qu t b i tích, n i v t li u dòng l bùn đá tích đ ng

M c đích c a các bi n pháp công trình t i các v trí A, B, C đ c th y trong b ng sau:

Các bi n pháp phi công trình

Các bi n pháp công trình ph i đ c h tr b i các bi n pháp phi công trình nh m gi m thi u t n th t v sinh m ng và tài s n c a các tr n l bùn đá trong t ng lai M c đích c a các bi n pháp phi công trình là nâng cao ý th c

v m i nguy hi m và s n sàng đ i phó c a các c dân và chính quy n đ a

M t s bi n pháp phi công trình quan tr ng nh sau:

Các bi n pháp phi công trình c ng bao g m các bi n pháp k thu t chuyên môn hi u qu sau đây:

đá lo i sét, v i các đ t đá n m trên nó, theo m t m t tr t nào đó s n d c

S di chuy n đó x y ra v i t c đ khác nhau t vài mm/ngđ đ n vài m/gi , r t

ít khi hàng ch c m/gi Kh i đ t đá b d ch chuy n g i là kh i tr t Chi u

h n n a Tr t đ t đá có th phá ho i đ ng giao thông, nhà , đ p dân n c, nhà máy th y đi n,… đ t trên s n d c hay d i chân d c tr t

th ng l u đ p vòm Vajont (cao 265,5m) trong thung l ng sông Piave Ý Trong kho ng th i gian 15-30 giây, m t đo n dài 2km lòng h b đ t đá

tr t xu ng l p đ y và dâng cao trên m c n c h 175m v i t c đ d ch chuy n 15 đ n 30m/s Tr t gây ch n đ ng l n lan t i Áo và B , t o đ t sóng cao h n đ nh đ p 100m, các thành ph Lonjerone, Pirago, Villanora Rivalta

và Fax đã b cu n đi G n 3000 ng i ch t Nguyên nhân tr t là đi u ki n

đ a ch t công trình b t l i trong lòng h Thung l ng sông Piave b phân c t

-Doger) và đá vôi, đá macn phân l p m ng, xen nhi u l p k p sét Jura trên

tr m tích T Q m ng phân b ph n trên c a s n và vùng chia n c á vôi b bi n v m nh, h ng c m d c v lòng h , có nhi u h th ng khe n t chia c t, nhi u đ i v n nát ki n t o và đ i gi m y u Các y u t ki n trúc –

ki n t o đ nh h ng b t l i trên quy t đ nh s d ch chuy n kh i l ng đ t đá

l n theo m t tr t có d ng hình c c Ngoài ra còn do b h m v c r t d c, t o

đi u ki n phát sinh tr ng l c l n, m c n c trong lòng h dâng cao và h th p

đ nh k và s gi m đ b n đ t đá khi b m t

Tr t không nh ng làm khu v c m t n đ nh, phá ho i công trình, b

m mà còn làm bi n đ i đi u ki n t nhiên và phát sinh nhi u hi n t ng đ a

ch t khác Ch ng h n, tr t phá v c n b n dòng ch y m t c a n c khí quy n, b c l các t ng ch a n c, t o đi u ki n thu n l i cho vi c tiêu thoát làm gi m tr l ng n c d i đ t ho c trái l i, b t h n n i xu t l n c d i

đ t, kìm hãm vi c tiêu thoát, dâng cao m c n c và t đó thay đ i ch đ

Hi n t ng đá đ thu c nhóm các hi n t ng liên quan tác d ng c a

tr ng l c là vì phát tri n do nh h ng c a tr ng l c trên s n và mái d c

Hi n t ng này bao g m hi n t ng đá đ th c s , đá s t và đ t l đ u bi u

hi n s d ch chuy n nhanh, đ t ng t các kh i đ t đá Tuy nhiên v quy mô

và đi u ki n d ch chuy n c a các hi n t ng trên là khác nhau

Các đi u ki n thành t o đá đ

Nguyên nhân c b n phát sinh hi n t ng đá đ là s phá h y cân b ng ( n đ nh) c a các kh i đ t đá trên s n d c S phá h y đ n đ nh đó gây ra

ch y u b i thành ph n gây d ch chuy n c a tr ng l c – tác đ ng th ng xuyên và các l c tác đ ng t m th i theo chu k nh áp l c th y t nh c a n c

l p đ y khe n t trong đá, ng su t đ a ch n phát sinh phát sinh khi đ ng đ t

và các ch n đ ng khác phát sinh do xe c qua l i, do n mìn… Tác đ ng c a các l c nói trên lên các đá c ng và t ng đ i c ng l ra trên các s n d c và cao, đã b các quá trình phong hóa đ a đ n tr ng thái mà l c ch ng d ch chuy n và ch ng c t bên trong c a chúng không còn đ đ cân b ng v i tác

đ ng c a các l c bên ngoài

i u ki n đ a hình

Hi n t ng đá đ ch x y ra vùng núi có đ a hình phân c t m nh, khu

v c có s n núi cao và d c, s n d c b c t xén thành mái d c c a các đ ng đào và n a đ p, các công trình khai thác l thiên có mái quá d c a hình càng b phân c t bao nhiêu và m c đ t ng ph n c a nó càng l n bao nhiêu thì n ng l ng c a đ a hình và xác su t thành t o đá đ , đá s t càng l n b y nhiêu

T c đ c a v t th r i t do v ph thu c chi u cao H mà t đó x y ra đá

đ , đá s t theo công th c sau:

trong đó: g- gia t c r i t do

kh i l ng đá, kích th c kh i n t mà còn ph thu c chi u cao t đó đá đ ,

đá s t Trên các tuy n đ ng cho th y hi n t ng đá s t t mái d c c a

đ ng đào và n a đào b t đ u t đ cao 10-12m h u nh bao gi c ng gây ra

h h ng và phá h y đ ng

M c đ n t n c a đá

Khi đá s n d c b chia c t b i các khe n t th a, hi n t ng đá đ có nguy c r t l n do l c phá h y kh ng khi p c a các t ng và kh i r t l n M t khe n t nghiêng v phía chân s n d c thì thu n l i cho hi n t ng đá s t, đá

đ , còn khi nghiêng vào phía trong s n d c thì làm cho các kh i đá b t c ngh n, khó d ch chuy n Khi đá b v n nát nhi u – có l ng l n khe n t c t chéo trên m t đ n v di n tích m t l c a đá, s hình thành nhi u kh i n t

nh , đôi khi đ t kích th c m nh d m thì x y ra hi n t ng l đ t đá

M c đ n t n c a đá có th chia thành 4 c p sau đây:

trên 1m chi u cao hay chi u dài c a b m t đá l tr n – m t đ khe n t d y

C t xén s n d c và bi n thành các mái d c c a đ ng đào, n a đào;

t o nên mái d c có đ nghiêng quá l n, không cho phép mà không xét đ n s

đ nh h ng c a các m t phân l p, phân phi n, khe n t và đ t gãy ki n t o khác; d n không s ch các m nh, các t ng đá l n không n đ nh trên s n

d c; ti n hành n mìn nh ng n i nên tránh, các công trình b o v ch ng đá

đ làm vi c không đ hi u qu , c ng nh s phá h y dòng ch y c a n c

m a và m t s ho t đ ng khác c a con ng i th ng t o ra nh ng đi u ki n thu n l i phát sinh đá đ

Tóm l i, s thành t o đá đ ch u nh h ng ch y u b i: a) Y u t khí

h u (quy t đ nh t c đ và tính ch t phong hóa đ t đá); b) Các đ c đi m đ a hình khu v c và đ a ph ng; c) thành ph n, tr ng thái v t lý c a đ t đá (đ c quy t đ nh b i m c đ phong hóa, n t n và v n nát c a nó); d) v n đ ng

ki n t o m i và hi n đ i (duy trì m c đ t ng ph n và n ng l ng đ a hình); đ) m c đ đ a ch n c a khu v c (t o chu k phá h y hàng lo t tính n đ nh

c a đ t đá s n d c) và e) ho t đ ng xây d ng và kinh t c a con ng i

1.3.3 Hi n t ng đ t s t

Khái ni m

t s t là hi n t ng các kh i d m, s n tách kh i s n d c r i t do hay l n theo s n d c Kh i đ t đá s t t p trung chân s n d c g i là đ ng

s t Theo S.G.Visniakov, đ t s t và đá đ khác nhau v kích th c các t ng

Kích th c

t ng v ph

bi n nh t (mm)

d c trung bình

s n núi (đ )

H s di đ ng K:

α

(1.1) Trong đó: – góc nghiêng b m t kh i đ t s t;

N i dung mô t s t

Mi n cung c p và quá trình s t l : 1) đ cao trung bình s n núi, đ nh

h ng, ngu n g c và th i gian thành t o vùng (lo i, th i gian thi công b

d c); 2) v trí, hình d ng, ph m vi vùng cung c p đ t s t; 3) đ t đá c u t o nên

đ t s t, th n m đ c đi m và b dày phong hóa; 4) chi u dài, đ d c và hình

d ng s n núi trong vùng cung c p; 5) kích th c hình d ng các m nh v n,

m i liên h c a các m nh v n đó v i đá g c và đ d c s n núi, đ c đi m di chuy n, t n s xu t hi n l n, l (tính trên đ n v chi u dài s n d c) s thay

đ i t n s xu t hi n trong ngày, theo mùa và theo th i ti t; 6) khu v c có d u

hi u s t l ng ng ho t đ ng (th c v t xu t hi n và đ c đi m c a nó, đ d c và

v trí nh ng khu v c đó trên s n d c)

Mi n v n chuy n (ch phân chia khi đ t s t đi qua khu v c đ t đá r n

ch c không b s t l ): chi u dài, đ cao mi n v n chuy n, đ t đá, th n m và

m c đ phong hóa; hình d ng, đ d c trung bình s n d c và đ d c t ng

b ph n, đ c đi m di chuy n v t li u

Mi n tích t (kh i đ t s t th c s ): 1) đi u ki n th n m kh i đ t s t (l p đ y thung l ng hay n m t a và chân núi); 2) thành ph n và th n m đ t

đá n m d i kh i đ t s t; 3) hình d ng kh i đ t s t trên m t b ng (hình nón riêng bi t – d ng tam giác, d ng t a tia – d ng hình thang, l p ph liên t c chân núi hay t ng đám nh riêng bi t), hình d ng m t c t ngang, th tích t ng nón riêng bi t, đ d c l n nh t và trung bình nh ng ch đi n hình; 4) thành

ph n th ch h c, thành ph n h t c a v t li u c u t o kh i đ t s t, s phân b

v t li u hình d ng m nh v n, tính phân l p, đ m ch t b i sét nhét đ y gi a các m nh v n; 5) n c d i đ t và ngu n cung c p; 6) tình hình xói l ho c

D i đây là m t s ph ng pháp đã đ c áp d ng trong và ngoài n c

1.4.1 Ph ng pháp đ p đ t t i chân mái d c (Loading the Toe)

Ph ng pháp này dùng có hi u qu v i các lo i mái d c sâu không n

đ nh M t d i đ t đ p d i chân mái d c (có th là m t l i đi d c b kênh) s

V t li u c a ph n đ t đ p này có th là v t li u l y t đ nh mái d c (bao

g m c vi c cân ch nh mái d c) hay v t li u mua t bên ngoài v công

tr ng

Ph ng pháp này đã đ c nghiên c u t i tr ng Cao đ ng c a Thánh Hild và Thánh Bede Durham (đông b c n c Anh) hay vùng Walton’s Wood Staffordshire

n đ nh mái d c theo cách này th ng không áp d ng v i các lo i mái nông Tuy nhiên, có th áp d ng khi có nh ng l p đ t không n đ nh, nh th

có th ki m soát t t ph m v phá ho i c a các l p đ t này

Hình d ng x ng cá Hình d ng quân hàm

Hình 1.3: Các d ng thi công th ng g p trong ph ng pháp Thoát n c

D i đây là hình nh ví d mái d c đ c gi n đ nh theo ph ng pháp này:

Hình 1.4: Hình nh m t thoát n c c a mái d c trên đ ng thu c v nh

Runswick, m t làng ven bi n Yorkshire, Anh

+ V i lo i rãnh sâu:

Có r t nhi u cách th c th c hi n lo i rãnh sâu này v i m c đích làm

gi m áp l c n c l r ng trong đ t, tuy nhiên các v n đ n đ nh thành vách các rãnh sâu c n đ c xem xét

lo i này th ng th y k t h p các d ng sau:

- Các rãnh sâu đ a n c thoát đi

Trong vùng n đ nh c a mái d c, l i đ a k thu t gia c ng (geogrids)

đ c dùng, vì v i ch c n ng gia c ng nh c ng đ ch u kéo c a nó s giúp gia t ng các đ c tính c h c c a công trình đ t thông qua s t ng tác v i đ t

Hình 1.5: Mô hình c a ph ng pháp v i đ a k thu t v i 3 l p v i

Hình 1.6: L i đ a k thu t gia c ng (Geogrids)

ây là ph ng pháp gia c t n kém và không th ng đ c dùng tr khi

kh n ng h i ph c n đ nh c a mái chi m t l cao Tuy nhiên, nó l i th ng

đ c dùng khi thi công các h đào sâu trong đ t y u v i áp l c đ t l n

ph ng pháp này, ng i ta dùng các lo i c c có hình dáng, ch t li u khác nhau tùy theo thi t k đ phù h p v i đi u ki n th c t

M t ví d là nó đã đ c dùng Team Valley thu c vùng đông b c

n c Anh

1.4.5 Ph ng pháp cân ch nh mái taluy (Regrading the Slope):

V i lo i này có th chia thành 3 h ng sau:

- Cân ch nh mái d c đ có đ c góc nghiêng thích h p

+ Ph ng pháp cân ch nh mái taluy:

Có th th c hi n b ng cách đào vu t mái hay đ p thêm đ mái tho i

h n V i ph ng pháp này hi u qu cao nh t là v i các d ng mái nông không

n đ nh

Hình 1.8: Ph ng pháp cân ch nh mái d c + Ph ng pháp gi m chi u cao mái d c:

V i nh ng mái d c nhân t o (có th là trong lúc thi công đào đ p đ t) thì ph ng pháp h cao đ mái d c r t h u d ng, nh ng th ng thì không th

th c hi n vì ph i tuân theo yêu c u thi t k

V i mái d c t nhiên ph ng pháp này có th đ c xem xét Tuy nhiên, vi c gi m s m t n đ nh theo ph ng pháp này thu đ c k t qu không cao b ng ph ng pháp đ p đ t t i chân mái d c, và ph ng pháp này

c ng ch có hi u qu đ i v i các lo i mái đào sâu hay đ p cao

Hình 1.9: Ph ng pháp gia c ng mái d c b ng hàng c c

1.4.7 Ph ng pháp neo trong đ t (Soil Anchoring):

Th ng thì neo trong đ t đã đ c t o m t ng su t tr c, và đó là l c

mà nó c n đ gi n đ nh mái làm đ c v y các neo ph i đ c neo sâu

v t qua cung tr t nguy hi m c a đ t Tuy nhiên, c n ph i xem xét l c neo cùng v i m t s l c khác phát sinh do các cung tr t sâu trong đ t hay ma sát gi a neo v i đ t…

L c d c tr c neo gia t ng theo ng su t nh h ng c a chi u sâu, b i

vì s gia t ng c ng đ c a mái taluy

1.4.8 Ph ng pháp tr ng c trên mái d c (“Grassing-Over” the Slope)

B ng cách tr ng c hay đ p cát bao ph , ngay l p t c s gi m đ c

l ng n c th m vào mái d c Tuy nhiên, ch áp d ng đ c v i các mái nông

và đ t không quá y u

Ph ng pháp này th ng đ c dùng đ x lý dài h n, ít t n kém và r t

đ n gi n trong khi v n đáp ng đ c yêu c u v n đ nh

Ngoài ra, khi k t h p v i m t s lo i b i cây trang trí s t o đu c tính

th m m cho mái d c

1.4.9 Ph ng pháp s d ng các k t c u ch n gi (Retaining Structures)

Nói chung, ph ng pháp này không ph i là m t ph ng pháp đ c bi t

có hi u qu , vì r t khó đ xây d ng công trình trên m t n n đ t tr t, ch

nh ng yêu c u đ t ra c n ph i b o đ m n đ nh cho m t công trình c c n

đ c tái s d ng thì m i xem xét đ n ph ng pháp này

Ng i ta s d tính đ c l c tác d ng lên t ng ch n nh vào l c tr t bên trong đ t b ng cách phân tích n đ nh Nh ng l c nh n đ c d vào tr ng thái cân b ng mà có

T ng ch n s huy đ ng thêm l c kháng làm cho mái d c b thay đ i hình

d ng L c này s ho t đ ng d c theo “đ ng ho t đ ng” (line of action)

h ng vào đ t ho c đá d i mái d c

Hình 1.12: Ph ng pháp s d ng t ng ch n

1.4.10 Ph ng pháp t h p

Ph ng pháp này th ng dùng khi quy mô công trình l n, đây chính là

t ng h p c a nhi u ph ng pháp nói trên

Hình 1.13: Ph ng pháp s d ng t ng h p Nói chung, t vi c xem xét các mái d c b s c , chúng ta c n l a ch n

đ c ph ng pháp chính sao cho vi c gi n đ nh có hi u qu nh t đ ngay

(Drainage Method) - M t thoát n c r t ph bi n

Trên th c t , đ b o đ m mái d c n đ nh trong th i gian dài ng i ta

có th k t h p nhi u ph ng pháp và v i nhi u giai đo n khác nhau đ đ t

ho c ch ng cỏc d ch chuy n khụng mong mu n c a cụng trỡnh

Theo Taylor (1975) cú m t s d ng neo th ng dựng, xỏc đ nh theo nguyờn t c thi cụng ho c quỏ trỡnh làm vi c c a neo bao g m:

(1) Neo thanh khoan vào đ t

(7) Neo t o ỏp l c gi b ng hỳt khớ chõn khụng

2.1.2 Nguyờn lý ch ng nh c a thanh neo

Thanh neo cú th neo ch t trong đ t v i m c đớch ch u kộo là ch y u,

vỡ thanh đ c neo trong đ t nờn cú m t l c ch ng nh nh t đ nh nh mụ

Lớp đất ma sát Lực bó chặt m

Vữa xi măng Lực kéo

V i đo n neo gi ch u l c, t i tr ng tỏc đ ng thụng qua dõy neo (thanh

c t thộp thụ ho c dõy thộp b n xo n) v i l c bú ch t c a v a xi m ng xung

quanh truy n vào trong v a, sau đó thông qua v a truy n vào trong kh i đ t xung quanh Quá trình truy n l c t ng lên theo t i tr ng, l c dính k t c a dây neo v i v a xi m ng (l c bó ch t) phát tri n d n t i đ u d i c a thanh neo cho đ n khi trong đo n neo gi phát huy t i đa l c dính k t s t o ra chuy n

d ch t ng đ i v i đ t, sinh l c c n ma sát gi a đ t v i thanh neo, cho t i l c

c n ma sát gi i h n

Th nghi m ch ng nh cho th y, khi l c nh nh thì l ng chuy n d ch

c a thanh neo là c c nh ; l c nh t ng lên, chuy n d ch t ng l n; khi l c kéo

nh đ t đ n m t l ng nh t đ nh, chuy n d ch không n đ nh, th m chí là l c không t ng mà chuy n d ch c ng không d ng; khi đó xem thanh neo đã đ t

đ n giai đo n phá h ng, t c là l c c n ma sát gi a thanh neo v i t ng đ t đá

v t quá tr ng thái gi i h n

2.1.3 Các nhân t nh h ng đ n l c ch ng nh c a thanh neo

a) nh h ng c a đ t đ i v i l c ch ng nh c a thanh neo

m ng, n u công ngh thi công b m v a xi m ng t t, l c c n ma sát c a thanh

l thanh neo trong đ t quy t đ nh b i c ng đ ch u c t c a đ t m t ti p xúc

T công th c suy ra, nh h ng c a l p đ t đ i v i c ng đ ch u kéo

nhau, c ng đ ch u kéo - nh tính ra c ng r t khác nhau

b) nh h ng c a hình th c thanh neo đ i v i l c ch ng nh

Ph n d i thanh neo hình thành m t đ u m to ra, ho c dùng thi t b đ

m thành m t hình nón có đáy to, nh hình 2.2c, thì l c ch ng nh c a neo s

t ng lên r t nhi u V i thanh neo m r ng l , Habib [6] c a Pháp ki n ngh tính l c ch ng nh gi i h n theo công th c sau: