Ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông cái lớn, thị xã long mỹ, hậu giang

Tóm tắt: Để đóng góp thêm cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng mới, nâng cấp kè bảo vệ bờ sông của tỉnh Hậu Giang phù hợp với địa chất, điều kiện kinh tế của từng cùng, đồng thời thích ứng với tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng trên toàn cầu việc nghiên cứu để giải quyết các tồn tại nhằm phục vụ tốt hơn công tác xây dựng hệ thống kẻ bảo vệ bờ sông trong các đô thị và công trình trên địa bàn tỉnh là rất cấp thiết. Qua đó, nhiều công trình kè bảo vệ ven sông đã được thực hiện và có rất nhiều loại kết cấu công trình được sử dụng như: tường chắn đất trên nền cọc BTCT, tường chắn trên hệ cọc bê tông ứng suất trước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẶNG CÔNG DANH

ỨNG DỤNG HỆ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN

HỆ CỌC LY TÂM ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI LỚN, THỊ

XÃ LONG MỸ, HẬU GIANG

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Mã số ngành: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Phán.

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Tô Văn Lận.

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Việt Tuấn.

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 09 tháng 01 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Lê Bá Vinh - Chủ tịch hội đồng.

2 PGS.TS Tô Văn Lận - Phản biện 1.

3 TS Nguyễn Việt Tuấn - Phản biện 2.

4 PGS.TS Tràn Tuấn Anh - ủy viên.

5 TS Đỗ Thanh Hải - Thư ký.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

—oOo—

Tp HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/8/2018.

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018.

5- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Võ Phán.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KÝ THUAT XÂY DỰNG

PGS.TS Võ Phán PGS.TS Lê Bá Vinh TS Lê Anh Tuấn

Qua luận văn thạc sĩ này, chúng em xin bày tỏa lòng cảm ơn sâu sắc đến toàn thểQuý Thầy Cô bộ môn Địa Cơ Nền Móng đã tham gia giảng dạy và truyền đạt kiến thức,tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luậnvăn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Phán đã dành nhiều tâm huyếtgiảng dạy và truyền đạt những kiến thức khoa học, những kinh nghiệm vô cùng quý giágiúp cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường Thầy đã hướng dẫn giúp chúng

em hình thành nên ý tưởng của đề tài, hướng dẫn phương pháp tiếp cận nghiên cứu Thầy

đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báo và giúp đỡ rất nhiều trong suốt chặn đường vừa qua,đặc biệt là luôn động viên và giúp đỡ chúng em hoàn thành luận văn này

Xin cảm ơn phòng đào tạo sau Đại học và trường Đại học Bách Khoa TP Hồ ChíMinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành khóa học cao học

Với những hiểu biết của bản thân mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và hoàn thiệnnhưng chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những sai sót khi thực hiện luận văn, kính mongQuý Thầy Cô hãy bỏ qua và chỉ dẫn, góp ý chân thành để chúng em hoàn thiện thêm kiếnthức của mình

TP.HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2018

Đặng Công Danh

Để đóng góp thêm cơ sở khoa học phục vụ công tác xây dựng mới, nâng cấp kèbảo vệ bờ sông của tỉnh Hậu Giang phù hợp với địa chất, điều kiện kinh tế của từng vùng,đồng thời thích ứng với tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng trên toàn cầu việcnghiên cứu để giải quyết các tồn tại nhằm phục vụ tốt hơn công tác xây dựng hệ thống kèbảo vệ bờ sông trong các đô thị và công trình trên địa bàn tỉnh là rất cấp thiết Qua đó,nhiều công trình kè bảo vệ ven sông đã được thực hiện và có rất nhiều loại kết cấu côngtrình được sử dụng như: tường chắn đất trên nền cọc BTCT, tường chắn trên hệ cọc bêtông ứng suất trước,

Qua kết quả nghiên cứu đề tài “ứng dụng hệ tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc

ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, Hậu Giang” học viên đã tổng hợp vàrút ra các kết quả sau:

Kết quả tính toán chuyển vị ngang của đỉnh đầu cọc tính bằng phương pháp phần

tử hữu hạn Plaxis 2D lớn hơn phương pháp giải tích khoảng 14,2% Khi tính theo phápgiải tích chỉ mang tính gần đúng, bên cạnh đó khi tính theo phương pháp phần tử hữu hạn

ta có thể mô phỏng được bài toán làm việc đúng theo thực tế

Khi phân tích ổn định trượt sâu của công trình, kết quả phân tích cho thấy hệ số ổnđịnh tổng thể theo phân tích phương pháp phần tử hữu hạn lớn hơn hệ số ổn định phântích theo phương pháp cân bằng giới hạn khoảng 24,6%

Áp dụng chương trình Geoslope V.2007 để giải quyết bài toán ổn định tổng thể(trượt sâu) công trình kè một cách nhanh chóng và chính xác Qua đó xác định được hệ số

ổn định theo Fellenius và Bishop là chênh lệch khoảng 21%

hưởng của các yếu tố như: sự xói lở đất ở chân tường cọc, nước chảy tràn bờ khi lũ rút, tảitrọng động, ma sát âm và những ảnh hưởng khi gặp khu vực có xói lở dạng hàm ếch.

To contribute more scientific basis for the new construction and upgrading of riverbank embankments in Hau Giang province in line with the geology and economicconditions of each region and at the same time adapt to the changing situation Climatechange, sea level rise across the globe research to address the shortcomings to better servethe construction of river bank embankment system in the city and works in the province isvery urgent As a result, many river bank embankments have been constructed and thereare many types of structures used such as: retaining walls on reinforced concrete piles,retaining walls on prestressed concrete pile systems, etc

Based on the research results of the project "Application of reinforced concretewall system on centrifugal pile system to stabilize the banks of Cai Lon river, Long Mytown, Hau Giang", the participants synthesized and extracted the following results.:

The results of calculating the horizontal displacement of the crest of the pile head by thefinite element method Plaxis 2D are about 14,2% larger than the analytical method Whencalculating the analytical method is only approximate, in addition, when calculated by thefinite element method, we can simulate the problem of working in the real world

When analyzing stability and sliding depth of the work, the analysis results show that theoverall stability coefficient according to the finite element method analysis is greater thanthe stability coefficient analyzed by the limit equilibrium method of about 24,6%

Apply the Geoslope V.2007 program to solve the problem of overall stability(deep sliding) embankment works quickly and accurately The Fellenius and Bishopcoefficients were determined to be about 21%

In order to ensure the stability and deformation of the gecko system, further study on theinfluence of factors such as soil erosion at the foot of the pile wall, overflowing waterwhen the floods are withdrawn, dynamic load, negative friction and effects whenencountering areas of frog-like erosion

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là đề tài nghiên cứu thực sự của tác giả, đuợc thụchiện duới sụ huớng dẫn khoa học của PGS.TS Võ Phán.

Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích đánh giá trong luận văn là hoàn toàntrung thục Tôi cam đoan và chịu trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018Học viên thục hiện

Đặng Công Danh

Fs: Hệ số an toàn ổn định.

Rg: Tổng các lực chống trượt (lực giữ)

Rt: Tổng các lực gây trượt

Rtđ : Lực gây trượt do khối đất tạo ra

Rtp: Lực gây trượt do tải trọng gây ra

Le: Chiều dài cọc trong đất tính đổi

abd: Hệ số biến dạng

be: Bề rộng quy ước của cọc

yo: Chuyển vị ngang của cọc

T: Lực cắt tạo ra dọc theo đáy mảnh

R1 và R2: Các lực bên tạo bởi mảnh kề

El, E2: Lực pháp tuyến giữa các mảnh

Xi, X2: Lực tiếp tuyến giữa các mảnh

K : Là ma trận độ cứng

A V : Số gia véctơ chuyển vị

Cr, Ọr: Lực dính và góc nội ma sát để đất đạt trạng thái cân bằng giới hạn

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phuơng pháp nghiên cứu 2

4 Tính khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ ÚNG DỤNG HỆ TƯỜNG KẺ BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐÊ ÔN ĐỊNH BỜ SÔNG 4

1.1 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông 5

1.1.1 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang 5

1.1.2 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thị xã Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang 6

1.1.3 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thị xã Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang 7

1.2 Các giải pháp kết cấu công trình bảo vệ bờ sông hiện nay 9

1.2.1 Tuờng góc BTCT trên nền cọc bê tông ly tâm hoặc BTCT 9

1.2.2 Kè mái nghiêng sâu 10

1.3 Một số dạng mất ổn định kết cấu công trình bảo vệ bờ sông trên địa bàn tỉnh Hậu Giang 11

1.3.1 Một số dạng mất ổn định kết cấu công trình bảo vệ bờ sông 11

1.3.2 Nguyên nhân gây mất ổn định công trình bảo vệ bờ sông trong quá trình thi công và vận hành 12

1.4 Tổng quan về phương pháp tính toán ổn định công trình kè bảo vệ bờ sông 14

1.5 Nhận xét chương 1 15

CHƯƠNG 2: cơ SỎ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KÈ BTCT TRÊN NỀN CỌC BÊ TÔNG LY TÂM 17

2.1 Phương pháp giải tích 2.1.1 Tường chắn 1717

2.1.2.1 Phương pháp Rankine 19

2.1.2.2 Phương pháp Coulomb 23

2.1.3 Móng cọc 25

2.1.3.1 Sơ lượt về móng cọc 25

2.1.3.2 Tính toán cọc chịu theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXD 10304:2014 26

2.1.4 Kiểm tra ổn định kè 31

2.2 Tính toán ổn định nền công trình theo phương pháp cân bằng giới hạn 31

2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất và biến dạng bằng phương pháp phần tử hữu hạn - Phần mềm plaxis 33

2.3.1 Lý thuyết biến dạng của Plaxis 33

2.3.2 Định luật Hooke 38

2.3.3 Mô hình Mohr - Coulomb 38

2.3.4 Mô hình ứng xử không thoát nướccủa đất bằng phần mềm Plaxis 40

2.3.5 Phân tích hệ số an toàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn 40

2.4 Nhận xét 41

CHƯƠNG 3: ÚNG DỤNG TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KẺ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ cọc LY TÂM ĐÊ ÔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI LỚN, THỊ XÃ LONG MỸ, HẬU GIANG 42

3.1 Giới thiệu quy mô công trình 42

3.2 Điều kiện địa chất công trình bờ kè sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ 43

3.2.1 Cấu tạo địa chất 43

3.2.2 Đặt điểm địa chất công trình 44

3.3 Tính toán và đánh giá độ ổn định kè bằng phương pháp giải tích 45

3.3.1 Cấu tạo công trình kè bảo vệ bờ song Cái Lớn, thị xã Long Mỹ 45

3.3.2 Tính toán ổn định tường chắn cho hai trường hợp 46

3.3.2.1 Trường hợp 1: Trong giai đoạn xây dựng (Áp lực đất, tải trọng xe thi công, áp lực nước sông) 47

3.3.2.2 Trường hợp 2: Trong giai đoạn khai thác (Áp lực đất, áp lực nước ngầm, tải trọng xe, áp lực nước sông) 50

3.3.2.3

3.3.2.4 Tín

h chuyển vị công trình 54

3.3.2.5 Tín h áp lực ơ z tại mỗi điểm trong đất 57

3.3.2.6 Tính Momen dọc trục Mz của cọc 57

3.3.2.7 Tín h Lực cắt dọc trục Qz của cọc 57

3.3.3 Sức chịu tải của cọc theo theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 60

3.4 Tính toán ổn định tổng thể công trình bờ kè trong điều kiện làm việc đồng thời của tường kè và cọc bằng phần mềm SLOPE/ w 61

3.4.1 Cơ sở số liệu tính toán bằng phần mềm SLOPE/W 61

3.4.2 Kết quả tính toán 63

3.5 Phân tích ổn định biến dạng của cọc và tường kè làm việc đồng thời bằng phương pháp phần tử hữu hạn 67

3.5.1 Sơ đồ cấu tạo của kè 67

3.5.2 Dữ liệu đầu vào và tính toán theo cấu tạo 67

3.5.3 Kết quả tính toán 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

I KẾT LUẬN 81

II KIẾN NGHỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

CHƯƠNG 2: cơ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KẺ BTCT TRÊN HỆ

CỌC BÊ TÔNG LY TÂM 17

Bảng 2.1 Xác định hệ số K 28

CHƯƠNG 3: ÚNG DỤNG TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP TRÊN HỆ CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ĐÊ ÔN ĐỊNH BỜ SÔNG CÁI LỚN, THỊ XÃ LONG MỸ, HẬU GIANG 42

Bảng 3.1 Chỉ tiêu cơ lý của lớp cát san lấp 44

Bảng 3.2 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 44

Bảng 3.3: Giá trị các hệ số Ao, Bo, Co, 55

Bảng 3.4 Bảng tính ứng suất, lục cắt và momen của cọc theo độ sâu cọc 57

Bảng 3.5 Bảng xác định Jjnrfsili 61

Bảng 3.6 Các tính chất của đất và tuờng cọc BTCT 62

Bảng 3.7 Bảng kết quả tính toán hệ số ổn định tổng thể 63

Bảng 3.8 Bảng so sánh kết quả tính toán hệ số an toàn ổn định 66

Bảng 3.9 Đặc trưng của cát san lấp 68

Bảng 3.10 Đặc trưng của lớp đất lớp 1 69

Bảng 3.11 Đặc trưng của lớp đất lớp 2 69

Bảng 3.12 Đặc trưng của lớp phụ lục 70

Bảng 3.13 Đặc trưng của cọc 70

Bảng 3.14 Đặc trưng tường chắn 70

Bảng 3.15 Đặc trưng của bản đáy 71

tích và phần mềm Plaxis 79Bảng 3.17 Bảng so sánh kết quả tính toán hệ số an toàn ổn định tổng thể theo phương pháp cân bằng giới hạn và phương pháp phần tử hữu hạn 80

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ ÚNG DỤNG HỆ TƯỜNG KẺ BÊ TÔNG CỐT

THÉP ĐÊ ÔN ĐỊNH BỜ SÔNG 4

Hình 1.1: Sơ đồ định hướng Quy hoạch Vùng tỉnh Hậu Giangđến năm 2030, tầm nhìn đến 2050) 4

Hình 1.2: Tuyến kênh chính kênh Xà No 5

Hình 1.3: Kè Trần Hưng Đạo, thị xã Ngã Bảy 6

Hình 1.4: Sơ đồ Quy Hoạch thị xã Long Mỹ Đến Năm 2030 7

Hình 1.5: Kè sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ 8

Hình 1.6: Kết cấu kè Tường góc BTCT trên nền cọc 9

Hình 1.7: Kết cấu Kè mái nghiêng sâu 10

Hình 1.8: Tường bị chuyển dich ra phía sông 11

Hình 1.9: Hở tường cừ làm sụt lún vỉa hè kè sông Nàng Mau, huyện Vị Thủy 12

CHƯƠNG 2: cơ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KÈ BTCT TRÊN HỆ CỌC BÊ TÔNG LY TÂM 17

Hình 2.1: cấu tạo hệ tường góc trên nền cọc bê tông ly tâm 18

Hình 2.2: Biểu đồ áp lực nước sông tác động lên tường kè 18

Hình 2.3: Biểu đồ áp lực đất chủ động 19

Hình 2.4: Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn 20

Hình 2.5: Trạng thái chủ động và bị động của Rankine 21

Hình 2.6: Áp lực chủ động của đất 22

Hình 2.7: Áp lực đất chủ động 24

Hình 2.8: Vòng tròn Mohr và phương trình Coulomb đối với đất rời 25

Hình 2.9: Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực 26

Hình 2.10: Quy luật biến đổi của hệ số nền 28

Hình 2.11: Sơ đồ tác động của Moment và tải họng ngang lên cọc 30

Hình 2.12: Phân tích các lực tác dụng lên mảnh 32

Hình 2.13: Quan hệ ứng suất và biến dạng trong mô hình nền đàn hồi - dẻo thuần túy 39 CHƯƠNG 3: ÚNG DỤNG TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KẺ BÊ TÔNG CỐT

LONG MỸ, HẬU GIANG 42

Hình 3.1: Mặt cắt địa chất 43

Hình 3.2: cấu tạo công trình kè bảo vệ bờ sông Cái Lớn thị xã Long Mỹ 45

Hình 3.3 Mô hình tính toán các áp lực ngang 47

Hình 3.4: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc 54

Hình 3.5: Biểu đồ áp lục ngang cọc tiết diện D35cm 59

Hình 3.6: Biểu đồ momen dọc thân cọc D35cm 59

Hình 3.7: Biểu đồ lục cắt dọc thân cọc tiết diện D35cm 60

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán ổn định tổng thể bờ kè hệ tuờng góc BTCT bảo vệ bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, truờng hợp Tuờng góc nằm 64

Hình 3.9: Kết quả tính toán BISHOP ổn định tổng thể bờ kè hệ tuờng góc BTCT bảo vệ bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, truờng hợp Tuờng góc nằm trên nền đất tự nhiên 64

Hình 3.10: Kết quả tính toán BISHOP ổn định tổng thể bờ kè hệ tuờng góc BTCT bảo vệ bờ sông Cái Lớn, thị xã Long Mỹ, truờng họp Tuờng góc nằm trên nền cọc bê tông ly tâm 65

Hình 3.11: Kết quả tính toán FELLENIUS ổn định tổng thể bờ kè hệ tuờng góc BTCT bảo vệ bờ sông Cái Lớn thị xã Long Mỹ, trường hợp Tường góc nằm trên nền cọc bê tông ly tâm 66

Hình 3.12: cấu tạo công trình kè bảo vệ bờ sông Cái Lớn, 67

Hình 3.13: Mô hình tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis) 72

Hình 3.14: Áp lực nước lỗ rỗng 72

Hình 3.15: ứng suất có hiệu 73

Hình 3.16: Kết quả lưới biến dạng 73

Hình 3.17: Chuyển vị ngang tổng thể 74

Hình 3.18: Chuyển vị đứng tổng thể 74

Hình 3.19: Cung trượt tổng thể 75

Hình 3.20: Kết quả chuyển vị tổng thể của của tường và cọc theo phương ngang75 Hình 3.21: Kết quả chuyển vị tổng thể của của tường và cọc theo phương đứng 76

Hình 3.23: Biểu đồ Moment và Lực cắt của cọc 77

Hình 3.24: Biểu đồ chuyển vị ngang của tường và bản đáy 77

Hình 3.25: Biểu đồ chuyển vị đứng của tường và bản đáy 78

Hình 3.26: Biểu đồ moment của tường và bản đáy 78

Hình 3.27: Biểu đồ lực cắt của tường và bản đáy 79

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tỉnh Hậu Giang là tỉnh nằm trong vùng ĐBSCL, được thành lập từ26/11/2003 do tách từ Tỉnh cần Thơ cũ Tỉnh lỵ hiện nay là Thành Phố Vị Thanhthuộc khu vực nội địa của đồng bằng sông Cửu Long, có vị trí trung gian giữa vùngthượng lưu sông Hậu (An Giang, thành phố cần Thơ) với vùng ven Biển Đông (SócTrăng, Bạc Liêu) Hậu Giang là tỉnh trung tâm châu thổ sông Mê Kông phí tây giápvới Tỉnh Kiên Giang, phía Bắc giáp với Thành Phố cần Thơ và Vĩnh Long, phíaNam giáp với Bạc Liêu, phía Đông giáp Tỉnh Sóc Trăng Hậu giang là tỉnh có hệthống kênh rạch chằng chịt với tổng chiều dài khoảng 2.300km

Theo dự báo mực nước biển dâng của Bộ TNMT, đến năm 2030 mực nướcbiển ĐBSCL sẽ tăng 17cm, và đến năm 2050 sẽ tăng 28-33cm Theo kịch bản biếnđổi khí hậu của Việt Nam, đến cuối thế kỷ này, nhiệt độ trung bình ở ĐBSCL có thểtăng thêm 1,3 - 2,8 độ c, mưa có thể tăng 4-8%, nước biển dâng theo kịch bản thấp

là 0,65m, trung bình là 0,75m và cao là l,0m Nước biển dâng cao l,0m có thể làm39% diện tích ở ĐBSCL bị ngập, 35% dân số bị ảnh hưởng Riêng với tỉnh HậuGiang sẽ ngập khoảng 79,4% diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh

Địa chất tại Hậu Giang chủ yếu là nền đất mềm yếu, khả năng chịu lực kém.Vấn đề xói lở đã và đang gây nên những tổn thất rất lớn, là mối đe dọi nghiêm trọngđến tính mạng, tài sản của nhân dân và nhà nước trong vùng

Mặt khác, Thị Xã Long Mỹ, Tỉnh Hậu Giang là thị xã được thành lập từngày 15 tháng 5 năm 2015 theo Nghị Quyết 933/NQ-UBTVQH13 Thị Xã Long

Mỹ là đô thị mới thành lập với tổng diện tích là 14.400ha và nằm hoàn toàn trongkhoảng giữa vùng Tây Sông Hậu, địa hình thấp và bằng phang, có hệ thống kênhrạch chằng chịt, vì vậy việc xây dựng mới, cải tạo nâng cấp cơ sở hạ tầng rất đượcquan tâm nhằm lập lại trật tự xây dựng, di dời các công trình xây dựng lấn chiếmmặt sông để đảm bảo an toàn giao thông thủy, thoát lũ, đảm bảo an toàn cuộc sốngcủa người dân, ngăn chặn tình trạng tái lấn chiếm, xây cất nhà trái phép Giải quyếttừng bước vấn đề cải thiện môi sinh, môi trường cho dân cư sinh sống trong khuvực ven bờ kè Tạo cảnh quan, thông thoáng không gian khu vực và tạo điều

kiện giải trí cho dân và kết hợp vui chơi, thể thao dọc tuyến kè, nâng cao đời sốngvăn hoá của nhân dân Tạo điều kiện phát triển du lịch cho địa phương.

Chính vì vậy việc cần phải có những biện pháp công trình bảo vệ bờ sôngphù hợp với điều kiện địa chất khu vực, ứng phó với hiện tượng biến đổi khí hậu,nước biển dâng đảm bảo ổn định và xử lý nền đất yếu đạt hiệu quả kinh tế, thờigian thi công, đảm bảo yêu cầu chất lượng và mỹ quan công trình là vô cùng cần

thiết, nhằm giải quyết vấn đề này, học viên muốn chọn lựa đề tài “ ứng dụng hệ

tường kè bê tông cốt thép trên hệ cọc ly tâm để ổn định bờ sông Cái Lớn, thị

Xã Long Mỹ, Hậu Giang” Với ứng dụng giải pháp này nhằm giúp học viên nắm

vững hơn các loại kè nhằm ổn định kè cặp bờ sông

2 Mục tiêu nghiên cứu.

- Đánh giá tính ổn định và biến dạng của nền dưới tường cọc bê tông ly tâmbảo vệ bờ sông Cái Lớn Thị Xã Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang

- Kiểm tra chuyển vị ngang của tường chắn BTCT trên nền cọc bê tông lytâm

- Phân tích ổn định trượt sâu của công trình bảo vệ bờ sông sử dụng tườngchắn BTCT trên nền cọc bê tông ly tâm, theo phương pháp cân bằng giới hạn vàphương pháp phần tử hữu hạn

3 Phuong pháp nghiên cứu.

Tổng hợp một số kết quả tính toán lý thuyết về cọc chịu tải trọng ngang theophương pháp giải tích

Sử dụng phần mềm Plaxis 2D và phần mềm Geoslope mô phỏng và tínhtoán để phân tích ổn định và biến dạng kết cấu của kè

So sánh kết quả nghiên cứu các loại giải pháp công trình khác nhau và đưa

ra các kiến nghị khi đưa công trình vào ứng dụng trong thực tế

4 Tính khoa học và tính thực tiễn của đề tài.

a Tính khoa học.

Khi tính toán cần phải đưa ra nhiều giải pháp chống sạt lở cho các côngtrình ven sông hiện nay là rất cần thiết và cấp bách, áp dụng tính toán sao cho đảmbảo cho công trình nghiên về an toàn và hiệu quả kinh tế, phù hợp với điều kiện

phát triển của từng vùng và từng khu vực, đã được áp dụng nhiều ở khu vựcĐBSCL.

b Tính thực tiễn.

Việc nghiên cứu, ứng dụng giải pháp bờ kè kết hợp cọc bê tông ly tâm trongviệc chống sạt lở bảo vệ cho công trình bờ sông Cái Lớn là hết sức cần thiết nhưngphải đảm bảo tính hợp lý, tiết kiệm, rút ngắn thời gian thi công, tạo mỹ quan đô thị

5 Giói hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài.

- Đề tài chỉ nghiên cứu và tính toán cho khu vực trên địa bàn, tỉnh HậuGiang chưa nghiên cứu đến các vùng khác

- Tính toán cho một công trình cụ thể có chiều cao công trình cũng nhưchiều dày tầng đất yếu cụ thể, chưa đặc trưng cho tất cả các công trình bảo vệ bờsông ở các địa bàn khác nhau trong tỉnh

CHƯƠNG1 TỎNG QUAN VÈ ỨNG DỤNG HỆ TỮỜNG KÈ BÊ TÔNG CỐT THÉP

ĐỂ ỔN ĐỊNH BỜ SÔNG

chính gồm: thành phố Vị Thanh, thị xã long mỹ, thị xã Ngã Bảy và 4 huyện (ChâuThành, Châu Thành A, Phụng Hiệp, VỊ Thủy) Quy mô dân số năm 2012 là 773.556

1.1. Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

1.1.1 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thành phố

Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang.

Tuyến kênh Xà No nằm trong tuyến giao thông thủy Tp Hồ Chí Minh

-Cà Mau (1 trong 8 tuyến giao thông thủy quan trọng của đồng bằng sông CủuLong) Kênh Xà No có quy mô kênh cấp II, chiều rộng luồng chạy tàu đuợcthiết kế là 22m, chiều rộng kênh tối thiểu là 5 Om Khu vục này là trung tâmkinh tế của vùng rộng lớn, nằm giũa vùng đồng bằng với nhiều khả năng pháttriển nông lâm ngu nghiệp Giao thông thủy tại đây gần nhu đảm nhận vậnchuyển toàn bộ khối luợng hàng hoá cho vùng, cùng với vận chuyển hànhkhách làm cho mật độ phuơng tiện qua lại tuyến kênh tại đây có mật độ rấtlớn

- Trung tâm thành phố Vị Thanh hiện đang xây dụng tuyến kè bảo vệ

bờ kênh xáng Xà No giai đoạn 1 với tổng chiều dài khoảng 5km Trong đó bờphía Nam xây dụng khoảng 3,8km và bờ phía Bắc là l,2km

Hình 1.2: Tuyến kênh chính kênh Xà No.

1.1.2 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thị xã Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang.

Khu vực Ngã Bảy là nơi giao nhau của 7 nhánh sông: kênh xáng Búng Tàu,kênh Lái Hiếu, kênh xẻo Môn, kênh xẻo Vông, kênh Phụng Hiệp - Cái Côn, kênhMang Cá, kênh Sóc Trăng Trong đó kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp là trung tâm, 1trong 8 tuyến đuờng thủy quan trọng của đồng bằng sông Cửu Long Kênh Quản Lộ -Phụng Hiệp có quy mô kênh cấp II, chiều rộng luồng chạy tàu được thiết kế là 50m,chiều rộng mặt kênh từ 70 -ỉ- 80m Khu vực này là trung tâm kinh tế của vùng rộnglớn, nằm giữa vùng đồng bằng với nhiều khả năng phát triển nông lâm ngư nghiệp.Giao thông thủy tại đây gần như đảm nhận vận chuyển toàn bộ khối lượng hàng hoácho vùng, cùng với vận chuyển hành khách làm cho mật độ phương tiện qua lại

tuyến kênh tại đây có mật độ rất lớn (được thể hiện tại hình 1.3).

Hình 1.3: Kè Trân Hưng Đạo, thị xã Ngã Bảy.

1.1.3 Một số hình thức kết cấu công trình bảo vệ bờ sông tại thị xã Long

Mỹ, tỉnh Hậu Giang.

Thị xã Long Mỹ là một điểm dân tập trung đ- ọc hình thành lâu đời, dân phát triển dọc hai bên bờ sông Cái Lứn và kênh Trà Ban - đặc thù của một đô thịcảnh quan vùng sông n- ớc Sau khi Vị Thanh và Long Mỹ chia tách thành 02 huyênđộc lập thì Long Mỹ có nhiều cơ hội phát huy tiềm năng kinh tế, đầu t- xây dụng cónhiều chuyển biến

c-Hình 1.4: Sơ đồ Quy Hoạch thị xã Long Mỹ Đen Năm 2030.

- Khu vực mang đặc điểm chung của vùng châu thổ sông mê kông Thủy vănảnh hưởng trực tiếp điều kiện thủy văn của sông Cái Lớn và hệ thống sông rạch đồngbằng

- Sông Cái Lớn, đoạn từ cầu Long Mỹ đến cầu Phú Xuyên có chiều rộngkhoảng 60 + 70m, cao độ tim luồng từ -3,0 4- -4,Om (hệ cao độ Hòn Dấu) Ven bờ

có cao độ khá cạn, từ -0,5 4- -l,0m

Đoạn từ cầu Phú Xuyên đến kênh Ba Ly có chiều rộng khoảng 50 -ỉ- 55m, cao

độ tim luồng từ 3,0 T 4,Om (hệ cao độ Hòn Dấu) Ven bờ có cao độ khá cạn, từ 0,5 -T -l,0m, hai bên đã được nhân dân và chính quyền địa phương xây dựng kè bảo

-vệ tạm thời, hiện đang bị hư hỏng nặng Phía bờ Bắc là khu dân cư sinh sống vensông đông đúc Phía bờ Nam là khu sinh hoạt của chợ Long Mỹ ven sông

Tại vị trí cầu Trà Ban 2 có chiều rộng hẹp khoảng 25 -ỉ- 30m, đáy kênh nôngkhoảng -2.5m Hai bên bờ nhà dân sinh sống với đặc điểm phần lớn là nhà 1 tầng vànhà lá Phía ngoài kênh được bảo vệ bằng các loại kè bê tông, kè cừ tràm

- Qua hình 1.5 cho thấy tuyến kè hiện hữu hiện và hai bên bờ đã xây dựng mới

2 đoạn kè BTCT: đoạn kè phía bờ trái dài khoảng 352m, phía bờ phải dài khoảng285m với công viên cây xanh, vỉa hè chạy dọc theo kè Kết cấu kè hiện hữu dạng bảnchắn sau tường cọc

Hình 1.5: Kè sông Cải Lớn, thị xã Long Mỹ

1.2. Các giải pháp kết cấu công trình kè bảo vệ bờ sông hiện nay.

Công trình kè là một trong những phương pháp được sử dụng rất phổ biến ởnước ta dùng để ổn định, chống sạt lở, xói mòn cho bờ sông hiện nay Nhiệm vụchính của kè được thiết kế nhằm mục đích bảo vệ bờ sông, tránh cho bờ kè bị ảnh

hưởng của dòng chảy, tránh sự va đập bào mòn của sóng từ đó ổn định được bờkênh, bờ sông

Tùy theo điều kiện của địa chất của vùng chúng ta có thể thiết kế và chọn độcao thích hợp cho kè, bề dày của kè được lựa chọn tùy theo địa hình của bờ sông cóthể do áp lực sóng lớn hoặc nhỏ, thủy triều cao hoặc thấp,

Có nhiều dạng công trình kè được xây dựng để giữ ổn định, chống xói lở và bảo

vệ bờ sông Tùy vào từng điều kiện cụ thể mà các dạng công trình này được sử dụngmột cách hợp lý nhất Có thể tổng hợp thành các loại giải pháp sau:

1.2.1 Tường góc BTCT trên nền cọc bê tông ly tâm hoặc cọc BTCT

Hình 1.6: Kết cẩu kè Tường góc BTCT trên nền cọc.

- ưu điểm:

+ Công trình cỗ tính ồn định, tuổi thọ công trình cao do kết cấu chịu lực được đậttrên nền đất chịu ỉực Đồng thời kết cấu chân kè do đật dưới mực nước dao động nênkhông chịu ảnh hưởng nhiều bởi thi công nạo vét luồng và tác động của dòng chảy

do sống tàu gây ra

+ Giải pháp kết cấu và biện pháp thi công thông dụng, phù hợp với năng lực cácđon vị thi công trong khu vực

+ Khả năng chịu lực của công trình cao do toàn bộ tải trọng đứng của công trìnhđược đật trên nền đát tốt

+ Kết hợp củng với thảm đá chống xối mặt ngoài, kết cấu cố khả năng chống sạ lở

và xói lở cao

- Nhược điểm:

+ Cần thiết phải giải phóng mặt bằng toàn bộ các công trình trong phạm vỉ yêucầu Đồng thời, cần thiết phải thi công hạ tải nền công trình trước khi thỉ công đóngcọc

1.2.2 Kè mái nghiêng sâu.

Ị.

- Giải pháp kè mái nghiêng ồn định bằng chính bản thân mái dốc, gìa cổ mái bằngtấm bê tông liên kết mềm, thảm bê tông FS bơm trong nước Do vậy, mái bờ kênh phải tương đối thoải (m«3) và kéo dài sâu vào bờ, diện tích chiếm đất khá lớn.

- Giải phảp này đơn giản về mặt tính toán và thỉ công công trình

- Các công trình bị mất ổn định là do trượt sâu

1.3. Một số dạng mất ấn định kết cấu công trình bảo vệ bờ sông trên địa bàn tỉnh Hậu Giang.

1.3.1 MỘÍ số dạng mất ấn định kết cấu công trình bảo vệ bờ sông.

+ Tuyến công trình đã bị dịch chuyển, không còn giữ được theo hình dáng thiết kế ban đầu Nhiều phân đoạn tường kè bị dịch chuyển như (hình 1.8)

Hình 1.8 Tường bị chuyển dỉch ra phía sông

+ Nhiều phân đoạn tường kè bị nứt, vở khi dịch chuyển Mác bê tông của cácphân đoạn kè này thấp, không đạt so với yêu cầu thiết kế

+ Khối đất đắp sau kè không cỏ biện pháp hạn chế lún nên độ lún tồng cộngtrong quá trình khai thác sẽ đạt khoảng 35 + 50cm > độ lún cho phép (8cm) Trongquá trình sử dụng, nếu không có biện pháp xử lý nền, khi khối đất đắp bị lún sẽ tácđộng vào tường kè

+ Quá trình thi công không cố thí nghiệm xác định cường độ đất nền sau khỉgia cố cừ tràm nên không cố số liệu chỉ tiêu cơ lý của nền đất sau gia cố dưới đáycông trình

+ Đất đắp sau kè là đất hỗn hợp giữa cát san lấp và đất yếu tự nhiên nên

không có số liệu về chỉ tiêu cơ lý.

+ Tài liệu địa chất chưa đầy đủ, vẫn còn thiếu một số chỉ tiêu về hệ số thấm, sức kháng cắt tại hiện trường

Hình 1,9: Hở tường cừ làm sụt lún vỉa hè kè sông Nàng Mau, huyện Vị Thủy,

1.3.2 Nguyên nhân gây mất ổn định công trình bảo vệ bờ sông trong quá trình thỉ công và vận hành.

về nguyên tắc, đất yếu không được dùng làm nền mống công trình, mà phảithay một phần hay hoàn toàn chứng bằng loại đất tốt hơn hoặc phải có các biện pháp

để cải thiện nền đất yếu trước khi xây dựng công trình

Đảnh giá ổn đỉnh của kết cấu kè bảo vệ bờ xuất phát từ nguyên lý cơ bản:Sức chống cắt của đất trên mặt trượt (trượt vòng cung, phẳng hay gãy khúc) phải lớnhơn các lực gây trượt Có hai trường hợp xảy ra:

- Theo tính toán, mái dốc không ổn định nhưng thực tế công trình sau khỉhoàn công và khai thác công trình vẫn ổn định, có thể lý giải như sau:

+ Kết quả thí nghiệm trong phòng về sức chống cắt của đất thấp hơn thực tế

do phương pháp thí nghiệm và tính không nguyên dạng của mẫu thí nghiệm

+ Trong quá trình thi công, đất nền đã được cải thiện bằng việc đắp đất từngbước, làm tăng độ cố kết và giảm áp lực lỗ rỗng nên khả năng chống trượt của đất nềnđược tăng lên

- Ngược lại với trường hợp trên, khi tính toán công trình ổn định, nhưng bị sự

cố ửong khi thi công hay sau một thời gian khai thác, có thể lý giải như sau: Có sựtăng áp lực lỗ rỗng trong quá trình thi công và khai thác Áp lực lỗ rỗng tăng cao, dẫnđến ứng suất pháp có hiệu bằng không (q-u) = 0 Khi đó, không những sức kháng cắttheo ma sát bằng không mà sức kháng dính cu cũng không tồn tại; trạng thái của đất

lúc này gần như là một dung dịch nước đặc.

Tăng áp lực lỗ rỗng trong đất sét yếu xuất hiện do 2 nhóm nguyên nhân:

a Khách quan:

- Do sự thay đổi mực nước: các chỉ tiêu thí nghiệm trong phòng cũng nhưhiện trường chưa phản ánh sự biến đổi của đất trong trường hợp thủy triều thấp và caohoặc nền đất không và có ngập nước

- Do ảnh hưởng của sóng, dòng chảy: Phương tiện qua lại thường xuyên tạosóng, truyền vào nền đất yếu trong quá trình thi công và khai thác Sóng làm tăng áplực lỗ rỗng phía sau và sâu xuống đất của mái dốc do sự thay đổi thất thường vànhanh chóng của sóng khi mực nước thay đổi

- Các ảnh hưởng khác: Chân mái dốc sâu hơn so với chân mái dốc thiết kế,

do các nguyên nhân:

+ Xói chân do tác động của dòng chảy, thủy triều, sóng tàu

+ Sóng vỗ bờ làm xói đất tại chân kè

+ Do tác động bởi sự vận chuyển của dòng bùn cát ven bờ, dòng chảy lũ

b Chủ quan:

Các thao tác khi thi công không hợp lý cũng dẫn đến tăng áp lực lỗ rỗng:+ Nạo vét mái dốc gần chân kè trước khi đóng cọc: trong quá trình đóng sẽgây ra dịch chuyển và xáo trộn, tạo điều kiện thâm nhập nước vào đất nền

+ Chất tải lên đỉnh hoặc phía sau kè

+ Nạo vét chân mái dốc sâu hơn thiết kế

+ Nạo vét tạo thành một dốc đứng, để nó tự đổ xuống theo góc nghỉ tự nhiên,tạo ra mái dốc thiết kế Đất tạo mái dốc này sẽ bị mềm hóa nên có chỉ tiêu cơ lý thấphơn tính toán

+ Trình tự thi công không hợp lý, tạo ra sóng bùn trong lõi vật liệu đắp

+ Không có các biện pháp thoát nước thích hợp, gây tích tụ nước

1.4. Tổng quan về phương pháp tính toán ổn định công trình kè bảo vệ bờ sông.

- Các vấn đề chính trong việc tính toán ổn định công trình bảo vệ bờ sôngbao gồm ổn định mái dốc, ổn định hệ gia cố bờ kênh, ổn định mái

- Biểu thức tổng quát tính toán ổn định tổng thể công trình.

- Tính toán ổn định tổng thể là một trong những nội dung quan trọng trongtính toán thiết kế Trong một số trường hợp, nhất là khi bờ kè được xây dựng trên nềnđất yếu thì việc tính toán ổn định tổng thể của công trình là một trong những nội dungchính, quyết định việc lựa chọn phương án kết cấu bờ kè

- Bản chất việc tính toán ổn định tổng thể là kiểm tra ổn định của nền đất cóxét đến ảnh hưởng chống trượt của các cấu kiện mà mặt trượt cắt qua, chống lại cáctải trọng và tác động gây mất ổn định công trình

- Tính toán ổn định tổng thể là xác định hệ số an toàn ổn định của công trìnhlàm việc đồng thời với nền đất Thông qua hệ số an toàn ổn định để đánh giá khảnăng giữ được trạng thái làm việc bình thường của công trình trong mối tương tác vớimôi trường xung quanh Hệ số an toàn ổn định được mở rộng theo các hướng sau:

- Theo tương quan giữa lực chống trượt và lực gây trượt

- Theo các đặc trưng cường độ của nền đất

Hệ số an toàn ổn định tính theo công thức:

Tổng các lực gây trượt và lực chống trượt được xác định tùy thuộc vào phươngpháp tính ổn định Các lực này có thể là moment, lực, hoặc theo một trạng thái ứngsuất của nền đất

+ Tổng lực gây trượt:

Rt = Rtđ + Rtp

Rtp - lực gây trượt do tải trọng ngoài như: hoạt tải (tải trọng hàng hoá, xe, thiếtbị), áp lực sóng, áp lực nước, áp lực nước lỗ rỗng gây ra

+ Tổng lực chống trượt:

Rg = Rgđ + Rgc

lực dính và dung trọng đất

hay nói cách khác là lực kháng trượt được tạo ra do kết cấu

Hệ số an toàn ổn định tính theo các đặc trưng cường độ của nền đất.

T

T gh - tổng ứng suất tiếp giới hạn trên mặt trượt, xác định theo điều kiện cân

Hệ số an toàn ổn định của công trình tính theo hướng này về bản chất là coi hệ

số an toàn ổn định của công trình cũng là hệ số an toàn ổn định của phần nền đất nằmdưới công trình Công trình ổn định được là nhờ nền, nền ổn định được là nhờ sức

X ] là hệ số an toàn ổn định cho phép, phụ thuộc vào các yếu tố:

- Tầm quan trọng của công trình cụ thể là cấp công trình

- Tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán

- Điều kiện làm việc của công trình

- Độ tin cậy của các kết quả thí nghiệm khảo sát nền đất và các yếu tố khác

1.5 Nhận xét chương 1.

Sạt lở bờ sông thường xuyên xảy ra ở Hậu Giang và vùng lân cận, nguyênnhân cơ bản là do sự thay đổi sức kháng cắt của đất nền do tác động của các yếu tốchủ quan và khách quan khác nhau

Khi lựa chọn các giải pháp kết cấu kè bảo vệ bờ sông cần phải đảm bảo điềukiện về biến dạng nền và chống trượt, đồng thời phải đáp ứng về yêu cầu mỹ quan,đặc biệt là các công trình xây dựng trong vùng đô thị

Qua tìm hiểu một số giải pháp trên tác giả nhận thấy lựa chọn giải pháp “kết

cấu tường kè bề tông cốt thép trên hệ cọc bê tông ly tâm ứng suất trước

trong công trình bảo vệ bờ sông” là cần thiết, là giải pháp đảm bảo yêu cầu về biến

dạng và chống trượt cho nền đất yếu ven sông Giải pháp này có thể ứng dụng thíchhợp với vùng đất có tầng đất yếu dày, nền đất đắp cao và đảm bảo yêu cầu về mỹquan đô thị Trong đó, việc phân tích và đánh giá khả năng ổn định của bờ kè là mộtyêu cầu cần được thực hiện

CHƯƠNG 2:

Cơ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ TƯỜNG KÈ BTCT TRÊN

HỆ CỌC BÊ TÔNG LY TÂM

Kè tường góc trên nền cọc bê tông ly tâm làm việc thông qua sự cân bằnggiữa áp lực đất chủ động và áp lực đất bị động của khối đất trước và sau tường Chonên bài toán chủ yếu là giải quyết bài toán về áp lực đất

2.1 Phương pháp giải tích.

Để đơn giản quá trình tính toán ta phân tích kè tường góc trên nền cọc bêtông ly tâm ra thành 2 phần là tường chắn và móng cọc bê tông ly tâm

2.1.1 Tường chắn.

a Sơ lượt về tường chắn.

- Khái niệm về tường chắn đất:

Tường chắn là công trình giữ cho mái đất đắp hoặc mái hố đào khỏi bị sạttrượt Xây dựng kết cấu tường chắn đất để tăng cường ổn định của công trình chịucác áp lực ngang của đất Các bộ phận của công trình chịu các loại áp lực ngang củađất như: tường các tầng hầm, mố cầu, tường chắn đất, tường chắn cống thoát nước,đường hầm, bờ kè là bản tường V V

Tường chắn được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, giao thông,thủy lợi và công trình thủy công

- Mục đích:

+ Đe giữ đất sau lưng tường được cân bằng, khỏi bị trượt, tụt xuống

+ Chống sạt lở công trình mới xây dựng bên cạnh công trình cũ

+ Chống thành hố móng, hố đào sâu

+ Chống sạt lở bờ sông, bờ kè

+ Chống thấm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu của công trình thủy công

- Cấu tạo về tường kè.

Tường kè sử dụng giống như Tường bản góc hay còn gọi là tường chữ L cócấu tạo như sau: Tường đứng (bản tường), tường bản đáy, cọc bê tông ly tâm ứngsuất trước tại hình 2.1

Hình 2.1: cấu tạo hệ tường góc trên nền cọc bê tông ly tâm.

b Các loại áp lực.

Khi tính toán kết cấu chắn giữ, các áp lực tác dụng vào bề mặt tiếp xúc củakết cấu chắn giữ gồm áp lục đất, áp lục nuớc và các tải trọng ngoài, các áp lục nàylàm cho kết cấu chắn giữ chuyển vị

Hình 2.3: Biểu đồ áp lực đẩt chủ động.

2.1.2 Phương pháp tính toán đối với tường chắn.

2.I.2.I Phương pháp Rankine.

a) Lý thuyết căn bằng giói hạn.

Khi một điểm nào đó trong đất ở hạng thái phá hủy cắt, thì a của góc kẹp giữamặt cắt với mặt tác dụng của ứng suất chính OI tại biểu đồ tính hình 2.4 là:

ot = 45° -+- cp/2

Hình 2.4: Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn.

b) Nguyên lý cơ bản của lý thuyết áp lực đất Rankỉne.

Như hình 2.5 cho thấy nếu trong thể đất bán vô hạn lấy một mặt cắt thẳngđứng, ở độ sâu z mặt AB lấy một phân tố nhỏ, ứng suất hướng pháp tuyến ơx, Oz vìtrên mặt AB không có ứng suất cắt nên ơx, Oz đều là ứng suất chính Khi thể đất ở vàtrạng thái cân bằng đàn hồi ơx = Koyz và ơz = yz Vòng tròn ứng suất 01 ở điểm nàykhông tiếp xúc với đường bao cường độ chịu cắt khi ơz không đổi ơx giảm dần vòngtròn ứng suất Ũ2 tiếp xúc với đường bao cường độ, thể đất đạt đến cân bằng giới hạn

ơz, ơx lần lượt là ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất khi đó ta có trạng thái chủ độngRankine trong thể đất hai tổ mặt trượt làm thành góc kẹp 45° + (p/2 với mặt phẳngngang Khi ơz không đổi ơx tăng lớn dần Vòng tròn ứng suất O3 cũng tiếp xúc vớiđường bao cường độ, thể đất đạt đến cân bằng giới hạn Khi đó Oz là ứng suất chínhnhỏ nhất, còn Ox là ứng suất chính lớn nhất trong thể đất, hai tổ mặt trượt làm thànhgóc 45° - (p/2 với mặt nằm ngang khi đó ta có trạng thái bị động Rankine

Áp lực tác dụng lên lưng tường AB của tường chắn đất, tức là hạng thái ứngsuất trên mặt AB ứng với phương chiều, độ dài lưng tường trong thể đất bán vô hạnkhi đạt đến hạng thái cân bằng giới hạn Lý thuyết Rankine cho rằng có thể dùngtường chắn đất để thay thế một bộ phận của thể đất bán vô hạn theo lý thuyết Rankinechỉ có một điều kiện biên tức là tình hạng bề mặt của thể đất vô hạn mà không kể đếnđiều kiện biên trên mặt tiếp xúc lưng tường với thể đất

c) Tính áp lực chủ động của Rankỉne.

Khi lưng tường thẳng đứng, mặt đất đắp nằm ngang thì cũng vận dụng lýthuyết cân bằng giới hạn để tính áp lực đất chủ động Nếu dưới lung tường AB dướitác động của áp lực đất làm cho lung tường tách khỏi đất lắp di động ra ngoài tới A’B’khi đó thể đất sau lung tường đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn, tức là trạng thái cânbằng chủ động Rankine lấy một phân tố đất ở độ sâu z chỗ lung tường thì ứng suấttheo chiều đứng của nó ơz = yz là ứng suất chính lớn nhất ƠI ứng suất theo phươngngang ơx là ứng suất chính nhỏ nhất cũng tức là áp lực đất chủ động cần tính toán Pa,Ơ3 = Pa, ƠI = yz thay vào công thức ta được áp lực đất chủ động Rankine (tính toántheo cấu tạo tại hình 2.6)

= yzKa-2c

Trong đó: q tải trọng ngoài.

Hình 2.6: Áp lực chủ động của đất

d) Tính áp lực bị động của Rankine.

Một tường chắn đất có lung tường thẳng đứng, mặt đất nằm ngang, nếu tườngđẩy về phía đất đắp, dưới tác dụng của ngoại lực, khi đất phía sau tường đạt đến trạngthái cân bằng giới hạn ta sẽ có hạng thái bị động Rankine Xét một phân tố đất ở độsâu z của lưng tường thì ứng suất Oz = yz là ứng suất chính nhỏ nhất 03 ứng suấtngang Ox là ứng suất chính lớn nhất O1, cũng tức là Pp Cho O1 = Pp, Oz = yz thayvào sẽ được công thức tính áp lực đất bị động Rankine

Đất cát:

Đất sét:

Đất cát:

Đất sét:

2.I.2.2 Phương pháp Coulomb.

a) Nguyên lý cơ bản tính toán.

Theo lý thuyết Coulomb khi tính áp lực đất tác dụng lên tường chắn thể hiệnnhư hình 2.7 thì:

+ Tường cứng

+ Mặt trượt được xem là phang

+ Lưng tường là mặt trượt thứ 2

+ Lăng trụ trượt được xem là khối gắn tuyệt đối

+ Đất xem như vật thể rời không có lực dính

b) Áp lực đất chủ động.

K a cos 2 (ộ?-f) cos^cosGS^) Ị + ^ + P)si"(

cos( Õ + f)cos(f + P)

(2-12)(2-13)(2-14)