BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- NGUYỄN VĂN THƯỞNG NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT CÓ CẤU TRÚC ĐẶC BIỆT Ở SAPA ĐỂ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Trang 1BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-
NGUYỄN VĂN THƯỞNG
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT
CÓ CẤU TRÚC ĐẶC BIỆT Ở SAPA ĐỂ XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH TRÊN SƯỜN DỐC
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Hà Nội - 2016
Trang 2
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
- NGUYỄN VĂN THƯỞNG KHÓA 2014 - 2016
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH KHỐI TRƯỢT
CÓ CẤU TRÚC ĐẶC BIỆT Ở SAPA ĐỂ XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH TRÊN SƯỜN DỐC
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Mã Số : 60.58.02.08
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS TRẦN THƯƠNG BÌNH
Hà Nội - 2016
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập chương trình cao học Tác giả cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến Giáo viên hướng dẫn - TS.Trần Thương Bình, người hướng dẫn khoa học của luận văn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo cùng toàn thể nhân viên Văn phòng tư vấn và chuyển giao công nghệ xây dựng - Trường đại học Kiến trúc Hà Nội, nơi tôi đang công tác, đã quan tâm tạo điều kiện thuận lợi giúp
đỡ tôi trong việc thu thập thông tin, tài liệu và thời gian trong quá trình thực hiện luận văn
Quá trình thực hiện luận văn diễn ra trong một thời gian ngắn, mặc dù bản thân tôi đã rất cố gắng, song không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự quan tâm góp ý của quý thầy cô, các bạn đồng nghiệp để tôi có thể hoàn thiện hơn về kiến thức và có bước nghiên cứu bổ sung phát triển
Xin chân thành cảm ơn./
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Văn Thưởng
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Văn Thưởng
Trang 5MỤC LỤC Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ, sơ đồ
Trang
PHẦN MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài 01
* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 02
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 02
* Nội dung nghiên cứu của đề tài 03
NỘI DUNG
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẤT ỔN ĐỊNH SƯỜN DỐC VÀ CÁC
1.1 Các vấn đề về mất ổn định sườn dốc 04 1.1.1 Bản chất và các dạng mất ổn định 04 1.1.2 Các phương pháp đánh giá mất ổn định trượt trên sườn dốc 08 1.2 Giải pháp tránh, phòng và chống sự mất ổn định trên sườn dốc 19 1.2.1 Các giải pháp tránh 19 1.2.2 Các giải pháp phòng mất ổn định 22
Trang 61.2.3 Các giải pháp chống mất ổn định 25 1.3 Một số giải pháp nền móng cho công trình trên sườn dốc 28 1.3.1 Móng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ 28 1.3.2 Giải pháp ổn định mái dốc bằng neo trong đất 34 CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM NGUYÊN NHÂN CƠ CHẾ HÌNH
2.1 Điều kiện địa chất và hiện tượng mất ổn định sườn dốc 36 2.1.1 Điều kiện Địa chất 36 2.1.2 Hiện tượng mất ổn định sườn dốc và quy luật phân bố của chúng 40 2.2 Đặc điểm chung của các khối trượt ở SaPa 43 2.2.1 Địa hình địa mạo 43 2.2.2 Cấu trúc và tính chất cơ lý của khối trượt 47 2.3 Nguyên nhân cơ chế một số khối trượt 49 2.3.1 Khối trượt cầu Móng Sến 49 2.3.2 Khối trượt Lao Chải 56 2.4 Các giải pháp ổn định sạt lở và nền móng công trình trong
vùng sạt lở đã áp dụng 58
2.4.2 Các giải pháp nền móng công trình 59 CHƯƠNG III GIẢI PHÁP NỀN MÓNG TRÊN CẤU TRÚC ĐỊA
3.1 Giải pháp nền móng công trình trên sườn dốc cấu tạo bởi đất
3.1.1 Nền phong hóa trên sườn dốc và nguyên tắc lựa chọn 61 3.1.2 Giải pháp móng cọc khoan nhồi ở công trình Cầu Mây- 66
Trang 7Mercure Sapa Resort & Spa
3.2 Nền móng công trình trên địa hình sườn dốc cấu tạo bởi đá
3.2.1 Nguyên tắc và cơ sở lựa giải pháp nền móng 81 3.2.2 Kết quả áp dụng cho công trình trong dự án Kim Thành 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Trang 8CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Tên đầy đủ FEM Phương pháp phần tử hữu hạn JRC Hệ số độ nhám
JSC Hệ số độ bền
RS Rủi ro trượt lở (landslide rick)
HS Tai biến (hazard) trượt lở
RS map Bản đồ rủi ro trượt lở
HS map Bản đồ tai biến trượt lở khả dĩ CCN Chia cắt ngang
CCS Chia cắt sâu
TLĐ Trượt lở đất
LBĐ Lũ bùn đá
SPT Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ƯST Ứng suất trước
GPR Phương pháp radar xuyên đất RQD Chỉ tiêu chất lượng khối đá BTCT Bê tông cốt thép
Trang 9DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Các dạng mất ổn định khối đá trên sườn dốc
Hình 1.2 Biểu diễn trượt trên mặt phân lớp (a) và trượt qua khe
nứt (b) Hình 1.3 Trượt trên mặt phẳng và trượt trên mặt gẫy khúc
Hình 1.4 Mặt trượt phẳng song song
Hình 1.5 Trượt không song song với mái dốc
Hình 1.6 Sơ đồ tính khoảng cách an toàn
Hình 1.7 Sơ đồ khối trượt đơn giản
Hình 1.8 Sơ đồ khối trượt chịu nhiều yếu tố gây trượt
Hình 1.9 Phương pháp ngăn ngừa các tảng đá có nguy cơ đổ Hình 1.10 Kết cấu công trình chống trượt bằng cọc
Hình 1.11 Thi công móng bằng cọc khoan nhồi tiết diện nhỏ Hình 1.12 Các dạng neo
Hình 1.13 Neo tạo ra lực nén
Hình 1.14 Neo phân bố tải trọng
Hình 2.1 Sơ đồ địa hình, địa chất dọc tuyến đường 4D Lào Cai -
Sa Pa Hình 2.2 Ảnh sạt lở đất ở trí thị rấ Sapa năm 9/2015
Hình 2.3 Đào móng kè 9/2015 thị trấn Sapa
Hình 2.4
Xã Trung Chải mưa lớn, đất đá bị sạt lở khoảng 1000 m3 vào 10/2015
Hình 2.5 Lũ quét xã Trung Trải
Hình 2.6 Sạt lở ở Thủy Điện Sử Pán 2
Hình 2.7 Sạt lở xã Thạch Kim
Hình 2.8 Trượt chảy trên đường quốc lộ 4D
Hình 2.9 Sạt lở đá đường 4D Lào Cai- Sapa 9/2012
Trang 10Hình 2.10 Trượt lở Cầu Móng Sến trên Quốc Lộ 4D
Hình 2.11 Bình đồ cấu trúc địa chất tại cầu Móng Sến
Hình 2.12 Ảnh khe nứt trên vách đoạn cầu Móng Sến
Hình 2.13 Mặt bằng khu vực trượt lở cầu Móng Sến (a) và mặt cắt
qua hai khối trượt I và II (b) [1]
Hình 2.14
Cơ chế hình thành các dòng nước luân chuyển trong các khe nứt đá granit (trái) và vật liệu phong hóa tại khối trượt I khu vực cầu Móng Sến (phải)
Hình 2.15 Giải pháp móng nông kết hợp với bảo vệ mái bằng kè Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đo GPR bằng phương pháp phản xạ Hình 3.2 Hình ảnh kết quả khảo sát bằng rada
Hình 3.3 Vị trí dự án Mercure Sapa Resort & Spa
Hình 3.4 Mặt bằng tổng thể dự án
Hình 3.5 Hình ảnh cho mái dốc khu nghiên cứu
Hình 3.6 Kết quả kiểm tra ổn định trường hợp mái tự nhiên
Hình 3.7 Kết quả kiểm tra ổn định trường hợp có tải trọng công
trình bên trên Hình 3.8 Cấu tạo cọc ép BTCT 250x250 mm
Hình 3.9 Chi tiết đài móng điển hình
Hình 3.10 Ảnh hiện trạng thi công ép cọc
Hình 3.11 Kết quả phân tích tuyến SP1
Hình 3.12 Kết quả phân tích tuyến S1
Hình 3.13 Kết quả phân tích tuyến S3
Hình 3.14 Sơ đồ mặt bằng vị trí hố khoan
Hình 3.15 Mặt bằng định vị cọc
Hình 3.16 Cấu tạo cọc khoan nhồi mini D300
Hình 3.17 Địa hình sườn dốc cấu tạo bởi đá phân lớp nằm nghiêng Hình 3.18 Cấu trúc khối trượt được mô hình hóa bằng mặt cắt Hình 3.19 Biểu đồ sự biến đổi hệ số theo khoảng cách
Hình 3.20 Bố trí neo trong móng băng
Trang 11Hình 3.21 Hệ thống neo và móng băng trên mặt cắt
Hình 3.22 Sơ đồ mặt bằng vị trí lỗ khoan dự án Kim Thành Hình 3.23 Kết quả phân tích bằng georada
Hình 3.24 Mặt cắt tính toán
Hình 3.25 Bố trí cọc neo trên mặt bằng kết cấu móng
Trang 12DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Đặc trưng các dạng di chuyển trên sườn dốc của khối đá
Bảng 1.2 Quan hệ chiều cao sườn và tầm lăn xa
Bảng 1.3 Các phương pháp chống mất ổn định khối trượt
Bảng 3.1 Hiệu quả kinh tế phương án cọc khoan nhồi mini D300
Trang 131
PHẦN MỞ ĐẦU
* Tính cấp thiết của đề tài:
Việt Nam phần lớn diện tích lãnh thổ là địa hình đồi núi, trong khi mật
độ dân số ở khu vực đồng bằng rất cao, nên công trình xây dựng sẽ phải phát triển lên vùng đồi núi, hơn nữa nhiều khu du lịch nghỉ dưỡng chọn địa hình đồi núi cao để xây dựng Nhưng xây dựng công trình trên sườn dốc của địa hình đồi núi thường phải giải quyết vấn đề ổn trượt trên sườn dốc Trong khi
đó, tính toán thiết kế nền móng công trình trên sườn dốc có ý nghĩa quan trọng đến hiệu quả đầu tư và luôn là vấn đề rất phức tạp Bởi vì, nguyên nhân
và cơ chế gây ra mất ổn định khối trượt trên sườn dốc phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có các yếu tố luôn biến động của môi trường thời tiết khí hậu
Do đó, nghiên cứu tìm hiểu thực trạng các khối trượt đã xảy ra luôn có ý nghĩa thiết thực cho việc điều chỉnh hay lựa chọn hợp lý các mô hình tính toán ổn định trượt trên sườn dốc
Tình hình nghiên cứu trượt ở Lào Cai cho thấy đây là vùng nguy hiểm và thực tế đã cho thấy đã có một số nghiên cứu về trượt tại Lào Cai: Đánh giá nguy cơ tai biến trượt lở dọc tuyến đường 4D trên cơ sở nghiên cứu mối quan
hệ giữa cấu trúc địa chất và địa hình; Điều tra nghiên cứu và đánh giá tác động của tai biến thiên nhiên tới sinh kế của đồng bào các dân tộc thiểu số vùng núi tỉnh Lào Cai và đề xuất giải pháp phát triển sinh kế bền vững; Nghiên cứu xác định nguyên nhân trượt lở khu vực cầu móng sến, tỉnh Lào Cai
Các nghiên cứu đã chỉ ra Sapa có đặc điểm địa hình dốc kết hợp với cấu tạo là đất đá phong hóa mạnh có khả năng gây trượt cao nên rất nguy hiểm Quá trình quy hoạch và mở rộng thị trấn Sapa đang rất nóng và rất cần có những nghiên cứu chi tiết phục vụ quy hoạch và thiết kế các hạng mục công trình xây dựng Quá trình xét duyệt quy hoạch xây dựng chưa chú ý tới vấn đề
Trang 142
ổn định trượt Các công trình xây dựng chưa có hệ thống quan trắc dịch chuyển ngang và dịch chuyển lún nên khó xác định yếu tố nguy hiểm Hiện tại Sapa có
3 dự án lớn (Contrexim, Trường Giang và Indochina đầu tư) với các công trình
có tải trọng lớn và đều nằm ở những vị trí nguy hiểm về trượt
Khối trượt ở Sapa tỉnh Lào Cai là một khối trượt điển hình về quy mô kích thước về cấu trúc địa chất khu vực và xảy ra trong một điều kiện đặc trưng của vùng khí hậu Sapa nơi mà nhu cầu xây dựng các công trình trên sườn dốc ngày càng lớn để thỏa mãn các nhu cầu du lịch ngày càng lớn Do
đó, nghiên cứu giải pháp ổn khối trượt ở khu vực Sapa là giải quyết các vấn
đề mất ổn định của các sườn dốc của địa hình núi cao Sapa đồng thời góp phần sáng tỏ sự đa dạng phức tạp của vấn đề dự báo đánh giá mất ổn định công trình xây dựng trên sườn dốc
Như vậy mục đích nghiên cứu đề tài là lựa chọn giải pháp nền móng các công trình trên sườn dốc ở Sapa
* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Với mục đích lựa chọn giải pháp nền móng thì đề tài nghiên cứu có các mục tiêu sau đây :
- Làm sáng tỏ các mối quan hệ giữa cấu trúc địa chất và địa hình với các đặc điểm mất ổn định của các khối trượt và các giải pháp ổn định khối trượt ở Sapa
- Đề xuất nguyên tắc lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý cho các công trình xây dựng trên sườn dốc tại khu du lịch ở Sapa
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
a Đối tượng nghiên cứu:
- Khối trượt và các giải pháp đảm bảo ổn định sườn dốc ở Sapa
b Phạm vi nghiên cứu:
- Các giải pháp công trình để ổn định khối trượt : Tường chắn, neo, cọc cừ
Trang 153
* Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
liệu liên quan bao gồm: Tài liệu địa chất, địa hình, kiến tạo, các tài liệu quan trắc đánh giá điều kiện địa chất công trình khu vực Đồng thời được sử dụng để mô hình hóa các khối trượt bằng các công cụ: Geostudio, QMM.ĐTĐL 2009/01…
- Phương pháp thực nghiệm bao gồm : thí nghiệm trong phòng, thí nghiệm hiện trường, quan trắc dài hạn đặc biệt sử dụng các thiết bị Georada để thu thập thông tin về ranh giới các lớp đất, chiều sâu mỗi lớp và phát hiện dị tật nằm sâu trong lòng đất
- Lý thuyết hệ thống được sử dụng để phân chia lãnh thổ và phân loại các khối trượt theo các đặc điểm mất ổn định làm cơ sở lựa chọn giải pháp nền móng hợp lý
* Nội dung nghiên cứu của đề tài :
- Thu thập, tổng hợp phân tích tài liệu về dự báo, đánh giá khối trượt trên sườn dốc và các giải pháp phòng chống trượt
- Phân tích hiện trạng và đánh giá nguyên nhân, cơ chế mất ổn định các khối trượt dựa trên các tài liệu khảo sát thực địa, thí nghiệm trong phòng
- Nghiên cứu ổn định trượt bằng lời giải BISHOP, bằng phần mềm Geostudio
- Tính toán lựa chọn và thiết kế giải pháp phòng chống
- Tổng kết xây dựng bài học kinh nghiệm để làm cơ sở lựa chọn giải pháp nền móng trên sườn dốc có cấu trúc đặc biệt
* Cấu trúc của luận văn:
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung chính của luận văn có ba chương gồm có:
Chương I Tổng quan về mất ổn định sườn dốc và các giải pháp phòng chống Chương II Đặc điểm, nguyên nhân cơ chế hình thành khối trượt ở Sapa Chương III Giải pháp nền móng trên cấu trúc địa chất đặc biệt ở Sapa
Trang 16THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội
TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Trang 1796
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
* Kết luận :
Với sự xem xét hiện tượng và bản chất sự mất ổn đình sườn dốc, các giải pháp ổn định sườn dốc, cùng với nghiên cứu đặc điểm trượt của các khối trượt ở khu vực Sapa và phân tích xác lập các giải pháp nền móng cho công trình trên khối trượt thông qua các công trình cụ thể, luận văn đã thu được những kết quả và các bài học kinh nghiệm như sau :
Với nền móng công trình trên cấu trúc địa chất đặc biệt thì bằng các công tác khảo sát thông thường là không đảm bảo thông tin để xác định một giải pháp hợp lý Trong những trường hờp này, cần có thêm các tài liệu địa chất khu vực và kết hợp với các thông tin từ các phương pháp thăm dò địa vật
lý, trong đó Georada là phương pháp hiệu quả nhất vì chi phí thấp chất lượng thông tin phù hợp
Với các dạng cấu trúc địa chất đặc biệt ở Sa pa, giải pháp nền móng có các công trình trên có thể có nhiều lựa chọn khác nhau, xong một giải pháp tối ưu luôn là sự kết hợp của việc xem xét nhiều vấn đề trong đó có những vấn đề vượt ra ngoài khuôn khổ các tiêu chuẩn quy phạm
Với nền trên đất phong hóa nói chung, nếu điều kiện thiết bị và thi công cho phép thì áp dụng móng cọc khoan nhồi là tối ưu nhất, giải pháp móng cọc
ép là giải pháp không hợp lý Đối với nền đất phong có hóa cấu trúc địa chất đặc biệt như ở Sapa thì thực tế đã chứng minh lựa chọn cọc khoan nhồi đường kính nhỏ là sự lựa chọn duy nhất
Với nền trên đá phân lớp nằm nghiêng thì giải pháp móng công trình trên sườn dốc sẽ không hiệu quả nếu sử dụng móng cọc và không phù hợp với móng đơn Giải pháp phù hợp nhất chỉ có thể là móng băng kết hợp với neo
